RU2662757C1 - Heat-generating installation - Google Patents
Heat-generating installation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662757C1 RU2662757C1 RU2017126804A RU2017126804A RU2662757C1 RU 2662757 C1 RU2662757 C1 RU 2662757C1 RU 2017126804 A RU2017126804 A RU 2017126804A RU 2017126804 A RU2017126804 A RU 2017126804A RU 2662757 C1 RU2662757 C1 RU 2662757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- combustion chamber
- boiler
- heat
- irrigation
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 113
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 31
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 31
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 6
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract description 25
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 13
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 10
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 abstract 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000011551 heat transfer agent Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области котлостроения, в частности к теплогенерирующим установкам для получения горячей воды с температурой до 95°C.The invention relates to the field of boiler engineering, in particular to heat-generating plants for producing hot water with a temperature of up to 95 ° C.
Известен способ теплообмена между тепловым полем продуктов сгорания топлива и водой и устройством для его осуществления - контактным водонагревателем эрлифтного типа [Кучухидзе Д.Г. Разработка и исследование контактных водонагревателей с циклонными топками. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук].A known method of heat exchange between the thermal field of the products of fuel combustion and water and a device for its implementation - contact water heater air-lift type [Kuchukhidze DG Development and research of contact water heaters with cyclone furnaces. Diss. for the degree of Cand. tech. sciences].
Недостатком известного способа является то, что теплообмен между продуктами сгорания и жидкостью происходит по поверхностям ограниченным внутренней геометрией устройства, что существенно снижает интенсивность теплообмена, а наличие в устройстве (контактном водонагревателе эрлифтного типа) эрлифтных трубок усложняет конструкцию устройства для осуществления способа, снижает надежность работы из-за возможности отложений накипи и шлама в эрлифтных трубках, а также увеличивает его материалоемкость.The disadvantage of this method is that the heat exchange between the combustion products and the liquid occurs on surfaces limited by the internal geometry of the device, which significantly reduces the heat transfer rate, and the presence of airlift tubes in the device (contact airlift type water heater) complicates the design of the device for implementing the method, reduces the reliability of -for the possibility of scale deposits and sludge in airlift tubes, and also increases its material consumption.
Известно устройство, контактный водонагреватель [А.С. 376636 (СССР). Контактный водонагреватель. Ю.П. Соснин], в котором нагреваемая вода поступает по трубе в нижнюю зону корпуса и постепенно поднимается вверх. На уровне щита в слой жидкости с большой скоростью через щель входят образовавшиеся в камере сгорания дымовые газы. Струя газов, обладающая определенной кинетической энергией, при ударе о воду разбивается на множество мелких пузырьков, в результате чего, предположительно, создается развитая межфазная поверхность, через которую происходит тепло- и массообмен между газами и водой. Пузырьки газов, всплывая вверх под действием гравитационных сил, увлекают за собой близлежащие слои воды. Газожидкостная эмульсия поднимается вверх и в верхней ее зоне ударяется об отражатель. При этом двухфазная система газ-жидкость разрушается. Газ в виде продуктов сгорания и водяного пара поднимается вверх, а нагретая вода поступает в сборник и затем самотеком выливается к потребителям.A device is known, a contact water heater [A.S. 376636 (USSR). Contact water heater. Yu.P. Sosnin], in which the heated water enters through the pipe into the lower zone of the casing and gradually rises up. At the shield level, the flue gases formed in the combustion chamber enter the liquid layer with high speed through the gap. A gas jet having a certain kinetic energy breaks into many small bubbles upon impact with water, as a result of which, presumably, a developed interfacial surface is created through which heat and mass transfer between gases and water occurs. Bubbles of gases, floating up under the influence of gravitational forces, entrain nearby water layers. The gas-liquid emulsion rises and in its upper zone hits the reflector. In this case, the two-phase gas-liquid system is destroyed. Gas in the form of combustion products and water vapor rises, and heated water enters the collector and then spills by gravity to consumers.
Недостатком известного устройства является то, что образование мелких капель идет недостаточно интенсивно при ударе струи газов о поверхность воды, имеющих ~800-кратное соотношение плотности жидкости и газов, что не позволяет должным образом подготовить условия для интенсивного межфазного теплообмена. Энергопотребление и материалоемкость устройства высокая.A disadvantage of the known device is that the formation of small droplets is not intensive enough when the gas stream hits the water surface, having a ~ 800-fold ratio of the density of liquid and gases, which does not allow to properly prepare the conditions for intense interfacial heat transfer. The power consumption and material consumption of the device is high.
Наиболее близким к предложенному устройству является котел водогрейный для осуществления способа контактного теплообмена [Патент RU 2619429 «Способ контактного теплообмена и устройство для его осуществления»], включающий горелочное устройство, камеру сгорания, содержащую камеру смешения, завихритель, камеру орошения, сепаратор-водоотделитель.Closest to the proposed device is a hot water boiler for implementing the contact heat transfer method [Patent RU 2619429 "Contact heat transfer method and device for its implementation"], including a burner device, a combustion chamber containing a mixing chamber, a swirler, an irrigation chamber, a separator-water separator.
Недостатком известного устройства является то, что не проработаны устройство подачи питательной воды и организация потоков парогазовой смеси для обеспечения максимальной конденсации водяных паров, что снижает КПД устройства. Также не решен вопрос надежной циркуляции теплоносителя в системе «котел - система теплоснабжения».A disadvantage of the known device is that the feed water supply device and the organization of steam-gas mixture flows have not been worked out to ensure maximum condensation of water vapor, which reduces the efficiency of the device. Also, the issue of reliable coolant circulation in the “boiler - heat supply system” system has not been resolved.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение КПД теплогенерирующей установки, независимость от качества питательной воды, экологичность и безопасность эксплуатации теплогенерирующей установки, а также интенсификация теплообмена в котле водогрейном контактного теплообмена конденсационного типа.The technical result of the claimed invention is to increase the efficiency of the heat-generating installation, independence from the quality of the feed water, environmental friendliness and safety of operation of the heat-generating installation, as well as the intensification of heat transfer in the boiler of the contact-type condensing type heat-exchange boiler.
Указанный технический результат достигается за счет теплогенерирующей установки, включающей котел водогрейный контактного теплообмена конденсационного типа, питательный насос, циркуляционный насос, гидрораспределитель, дозатор комплексоната и водошламосборник. В котле водогрейном контактного теплообмена конденсационного типа, включающем горелочное устройство, камеру сгорания, имеющую камеру парообразования и смешения с газами факела, завихритель, камеру орошения, сепаратор-водоотделитель, подача питательной воды осуществляется на распылительные форсунки и форсунки орошения, расположенные в камере сгорания, причем распылительные форсунки камеры сгорания размещены тангенциально в обхват вокруг горелки, а форсунки орошения - встречно образующемуся газопотоку в обхват факела горелки камеры сгорания. Питательная вода подается двумя потоками в соотношении: первый - на распылительные форсунки ~4,7% и второй - на форсунки орошения ~94,3% от общего расхода питательной воды. В котле водогрейном контактного теплоообмена конденсационного типа теплообмен протекает путем контакта теплового поля факела с водой в капельном состоянии, посредством первичного аккумулирования всей энергии факела (радиационной и конвективной составляющих) в теплоте парообразования капель (d1≤0,2 мм) воды в объеме ~4,7% от массы общего количества нагреваемой воды, с образованием динамичной парогазовой смеси и последующего интенсивного энергообмена парогазовой смеси адгезионно-конденсационным теплообменом с каплями (d2≥0,4 мм) основной массы воды в объеме ~94,3%. При интенсивном турбулентном контактировании парогазовой смеси с каплями орошения, первичные капли конденсируются на каплях (более холодной) родственной капельной жидкости. Камера сгорания выполнена тупиковой посредством установки цилиндрического экрана вокруг факела пламени в камере орошения. В результате увеличивается время контакта парогазовой смеси и орошающих капель жидкости, что способствует более полной конденсации водяных паров. В сепараторе-водоотделителе в результате встречного движения дымовых газов и питательной воды, подаваемой в сепаратор-водоотделитель, происходит отделение частично уносимой капельной влаги и влаги, конденсируемой из дымовых газов при снижении температуры дымовых газов ниже температуры точки росы влаги, содержащейся в испаренном виде в дымовых газах. Количество питательной воды, подаваемой на сепаратор-водоотделитель, определяется тепловым балансом и составляет примерно 1% от общего расхода питательной воды.The specified technical result is achieved due to the heat-generating installation, including a condensing-type contact heating boiler, a feed pump, a circulation pump, a hydraulic distributor, a complexonate dispenser and a water collector. In a condensing-type boiler of contact heating heat exchange, including a burner, a combustion chamber having a vaporization and mixing chamber with a torch gas, a swirler, an irrigation chamber, a separator-water separator, feed water is supplied to the spray nozzles and irrigation nozzles located in the combustion chamber, the spray nozzles of the combustion chamber are placed tangentially in the girth around the burner, and the spray nozzles are placed in the opposite direction to the gas flow in the girth of the torch of the chamber burner Goran. Feed water is supplied in two streams in the ratio: the first to the spray nozzles ~ 4.7% and the second to the irrigation nozzles ~ 94.3% of the total feed water consumption. In a condensing-type boiler of contact heating heat exchange, heat transfer occurs by contacting the heat field of the torch with water in a droplet state, through the primary accumulation of all torch energy (radiation and convective components) in the heat of vaporization of droplets (d 1 ≤ 0.2 mm) of water in a volume of ~ 4 , 7% by weight of the total amount of heated water, with the formation of a dynamic vapor-gas mixture and subsequent intensive energy exchange of the gas-vapor mixture by adhesive-condensation heat transfer with drops (d 2 ≥0.4 mm) basically th mass of water in a volume of ~ 94.3%. With intense turbulent contact of the vapor-gas mixture with irrigation drops, the primary drops condense on the drops of a (colder) related drop liquid. The combustion chamber is made dead end by installing a cylindrical screen around the flame of the flame in the irrigation chamber. As a result, the contact time of the vapor-gas mixture and irrigating drops of liquid increases, which contributes to a more complete condensation of water vapor. In the separator-water separator, as a result of the oncoming movement of the flue gases and feed water supplied to the separator-water separator, partially carried away droplet moisture and moisture condense from the flue gases are separated when the temperature of the flue gases drops below the temperature of the dew point of the moisture contained in the vaporized flue gas gases. The amount of feed water supplied to the separator-water separator is determined by the heat balance and is approximately 1% of the total feed water flow.
Для надежности циркуляции сетевой и питательной воды при изменении нагрузки на теплогенерирующую установку, гидрораспределитель подключается через обратный клапан к водошламосборнику на уровне водошламосборника в горизонтальном положении, чем предотвращается осушение водошламосборника, что может привести к срыву работы питательного насоса, или переполнение контура циркуляции, что может привести к затоплению камеры орошения.To ensure reliable circulation of the main and feed water when the load on the heat generating installation changes, the valve is connected through a non-return valve to the water collector at the level of the water collector in a horizontal position, which prevents drainage of the water collector, which can lead to failure of the feed pump, or overflow of the circulation circuit, which can lead to flooding the irrigation chamber.
В целом происходит повышение КПД, независимость от качества питательной воды, экологичность и безопасность эксплуатации теплогенерирующей установки. Также повышается КПД котла водогрейного, контактного теплообмена конденсационного типа, вследствие использования тепла конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах; снижается материалоемкость котла водогрейного, контактного теплообмена конденсационного типа и его стоимость, вследствие снижения его габаритов при более интенсивной теплопередаче; снижаются требования к качеству питательной воды с точки зрения накипеобразования на поверхностях нагрева, т.к. поверхностью нагрева являются капельки воды, и накипь образуется в виде шлама, удаляемого с продувкой; повышается экологичность, за счет промывки каплями орошающей воды дымовых газов, поглощающими вредные газовые выбросы (СО, CO2, оксиды азота); повышается безопасность эксплуатации, т.к. корпус котла не находится под давлением. Получаемые вредные жидкие стоки существенно дешевле обезвреживаются и утилизируются локальным захоронением или возвратом в химическую промышленность по сравнению с обезвреживанием газовых выбросов.In general, there is an increase in efficiency, independence from the quality of feed water, environmental friendliness and safety of operation of the heat generating installation. The efficiency of the boiler of the hot-water, contact heat exchange of the condensation type also increases due to the use of condensation heat of water vapor contained in flue gases; the material consumption of the boiler, contact heat exchange of the condensation type and its cost are reduced, due to a decrease in its dimensions with more intense heat transfer; requirements for feed water quality are reduced in terms of scale formation on heating surfaces, as droplets of water are the heating surface, and scale is formed in the form of sludge that is removed by blowing; environmental friendliness increases due to washing with droplets of irrigation water flue gases absorbing harmful gas emissions (СО, CO 2 , nitrogen oxides); increased operating safety, as the boiler body is not under pressure. The resulting harmful liquid effluents are much cheaper to neutralize and utilize by local disposal or return to the chemical industry compared to the disposal of gas emissions.
На фиг. 1 показана схема теплогенерирующей установки. In FIG. 1 shows a diagram of a heat generating installation.
Схема включает в себя следующие элементы: 1 - камера сгорания, 2 - камера парообразования и смешения с газами факела, 3 - камера орошения, 4 - горелочное устройство, 5 - подвод топлива, 6 - подвод воздуха, 7 - факел пламени, 8 - гидрораспределитель, 9 - распылительные форсунки, 10 - спирально закрученная капельно-испаряемая вода, 11 - поток орошающих нагреваемых капель, 12 - завихритель, 13 - питательный насос, 14 - форсунки орошения, 15 - обратная сетевая вода, 16 - дозатор комплексоната, 17 - сепаратор-водоотделитель, 18 - водошламосборник, 19 - сетевой насос, 20 - горячая сетевая вода, 21 - продувка шлама, 22 - отходящие дымовые газы, 23 - цилиндрический экран, 24 - обратный клапан.The scheme includes the following elements: 1 - a combustion chamber, 2 - a chamber for vaporization and mixing with torch gases, 3 - an irrigation chamber, 4 - a burner device, 5 - a fuel supply, 6 - an air supply, 7 - a flame torch, 8 - a control valve , 9 - spray nozzles, 10 - spirally twisted drip-evaporated water, 11 - flow of irrigating heated drops, 12 - swirl, 13 - feed pump, 14 - irrigation nozzles, 15 - return network water, 16 - complexonate dispenser, 17 - separator water separator, 18 - water collector, 19 - mains pump, 20 - hot network water, 21 - blowdown of sludge, 22 - exhaust flue gases, 23 - cylindrical screen, 24 - check valve.
Теплогенерирующая установка включает в себя котел водогрейный, контактного теплообмена конденсационного типа, питательный насос, циркуляционный насос, гидрораспределитель, дозатор комплексоната, водошламосборник.The heat-generating installation includes a hot-water boiler, contact condensate-type heat exchange, a feed pump, a circulation pump, a hydraulic distributor, a complexonate dispenser, and a water collector.
Котел водогрейный контактного теплообмена конденсационного типа, включает горелочное устройство; камеру сгорания, имеющую камеру парообразования и смешения с газами факела; распылительные форсунки и форсунки орошения; завихритель; сепаратор-водоотделитель и камеру орошения, содержащую цилиндрический экран.The boiler is a condensing-type contact heat exchange boiler, includes a burner; a combustion chamber having a vaporization and mixing chamber with torch gases; spray nozzles and irrigation nozzles; swirler; a separator-water separator and an irrigation chamber containing a cylindrical screen.
Топливо 5 (жидкое или газообразное) подается в горелочное устройство 4, в котором смешивается с подаваемым воздухом 6 (избыток воздуха определяется характеристиками горелки, в зависимости от вида сжигаемого топлива) и сжигается факельным способом. От питательного насоса питательная вода подается на распылительные форсунки и форсунки орошения камеры сгорания, причем на распылительные форсунки подается ~4,7%, а на форсунки орошения - ~94,3% от общего расхода питательной воды. Вокруг факела пламени 7 капельно и тангенциально впрыскивается питательная вода через распылительные форсунки камеры сгорания 9 потоком спирально закрученной капельной испаряемой воды 10 камеры сгорания 1 с помощью нагнетания питательным насосом 13 обратной сетевой воды 15, забираемой из гидрораспределителя 8, для:Fuel 5 (liquid or gaseous) is supplied to the
- капельно-испарительного охлаждения стенки камеры сгорания 1 и горелочного устройства 4;- drip-evaporative cooling of the wall of the combustion chamber 1 and the
- поглощения радиационной составляющей теплового поля факела - образуя радиационный экран;- absorption of the radiation component of the thermal field of the torch - forming a radiation screen;
- образования пара (средний размер капель по полноте испарения d1≤0,2 мм) обеспечивающего формирование энергоемкого фазового состояния воды, родственного последующей орошающей воде.- steam formation (average droplet size over the fullness of evaporation d 1 ≤0.2 mm) providing the formation of an energy-intensive phase state of water, related to subsequent irrigation water.
Образующаяся тангенциально-закрученная расширяющаяся парогазовая смесь, перемешивается с образующимися газами факела пламени 7 с помощью завихрителя 12, расположенного в камере парообразования и смешения с газами факела 2. В камеру орошения 3 камеры сгорания 1 подается питательная вода через форсунки орошения 14 нагревательного контура с помощью отвода от питательного насоса 13. Ввод распыленной питательной воды осуществляется конусообразно, с омыванием стенок камеры орошения 3 и цилиндрического экрана 23 для предотвращения их перегрева. Процесс тепло-массообмена протекает интенсивно, т.к. турбулизированная парогазовая смесь интенсивно контактирует с родственной и более холодной капельной жидкостью находящейся в мелкодисперсном состоянии, размеры капель по минимизации испарения d2≥0,4 мм. Камера сгорания выполнена тупиковой, посредством установки цилиндрического экрана 23 вокруг факела пламени 7 в камере орошения 3, что увеличивает время контакта парогазовой смеси и способствует более полной конденсации водяных паров. Нагретая вода стекает в водошламосборник 18, который является гидрозатвором и шламоотделителем. Нагретая вода из водошламосборника через обратный клапан 24 самотеком поступает в гидрораспределитель 8. Обратный клапан предохраняет котел от переполнения водой при изменениях нагрузки котла. При этом гидрораспределитель устанавливается на уровне водошламосборника в горизонтальном положении для обеспечения самотечного удаления нагретой воды из котла. Из гидрораспределителя 8 сетевым насосом 19 сетевая горячая вода 20 подается потребителю. Скопившийся в нижней части водошламосборника 18 шлам удаляется с продувкой шлама 21. Отходящие дымовые газы 22 очищаются от капелек влаги и влаги, конденсируемой из дымовых газов при снижении температуры дымовых газов ниже температуры точки росы влаги, содержащейся в испаренном виде в дымовых газах в сепараторе-водоотделителе 17, расположенном на выходе из камеры сгорания, и удаляются в атмосферу. Вредные газовые выбросы (СО, CO2, оксиды азота) поглощаются водой.The resulting tangentially swirling expanding vapor-gas mixture is mixed with the generated flame torch gases 7 using a
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Теплогенерирующая установка предназначена для получения горячей воды с температурой не более 95°C для нужд теплоснабжения, а также эффективна для систем с невозвратом теплоносителя, например, при закачке теплоносителя в нефтяные пласты для увеличения их нефтеотдачи, т.к. в случае применения обычных теплогенераторов (с теплопередающими поверхностями: водотрубными, жаротрубными и газотрубными) требуется водоподготовительная установка большой производительности, что в условиях транспортабельной установки не приемлемо. Температура обратной сети нижним пределом не лимитируется (в обычных теплогенерирующих установках температура обратной сетевой воды ограничивается температурой 70°C, что связано с предотвращением образования конденсата на хвостовых поверхностях нагрева). В предлагаемой теплогенерирующей установке температура обратной сетевой воды может быть ниже 70°C, в зависимости от потребителя.The heat-generating installation is designed to produce hot water with a temperature of not more than 95 ° C for heating needs, and is also effective for systems with non-return of the heat carrier, for example, when pumping the heat-transfer agent into oil reservoirs to increase their oil recovery, since In the case of conventional heat generators (with heat transfer surfaces: water pipe, fire tube and gas pipe), a large-capacity water treatment plant is required, which is not acceptable in a portable installation. The temperature of the return network is not limited by the lower limit (in ordinary heat-generating installations, the temperature of the return network water is limited to 70 ° C, which is associated with the prevention of condensation on the tail surfaces of the heating). In the proposed heat-generating installation, the temperature of the return network water can be lower than 70 ° C, depending on the consumer.
Теплогенерирующая установка предназначена для работы на газообразном или жидком топливе и, соответственно, включает горелочное устройство, к которому подводится топливо и воздух. При сжигании топлива образуется факел в камере сгорания.The heat generating installation is designed to operate on gaseous or liquid fuel and, accordingly, includes a burner device to which fuel and air are supplied. When burning fuel, a torch is formed in the combustion chamber.
Питательный насос обеспечивает подвод питательной воды на распылительные форсунки и форсунки орошения камеры сгорания, причем распылительные форсунки расположены тангенциально в обхват вокруг горелки, форсунки орошения - встречно образующемуся газопотоку в обхват факела горелки камеры сгорания. Питательная вода подается двумя потоками в соотношении первый - на распылительные форсунки ~4,7% и второй - на форсунки орошения ~94,3% от общего расхода питательной воды, а камера сгорания выполнена тупиковой, посредством установки цилиндрического экрана вокруг факела пламени в камере орошения. Например, при мощности установки 3,0 МВт, расход оборотной воды 102,9 м3/ч: первый поток - 5,9 м3/ч; второй поток - 97 м3/ч.The feed pump provides the supply of feed water to the spray nozzles and irrigation nozzles of the combustion chamber, the spray nozzles being located tangentially in the girth around the burner, and the irrigation nozzles in the opposite direction to the gas flow in the girth of the torch of the combustion chamber burner. Feed water is supplied in two streams in the ratio of the first - to spray nozzles ~ 4.7% and the second - to irrigation nozzles ~ 94.3% of the total feed water consumption, and the combustion chamber is made dead end by installing a cylindrical screen around the flame in the irrigation chamber . For example, with a plant capacity of 3.0 MW, the flow rate of the circulating water is 102.9 m 3 / h: the first stream is 5.9 m 3 / h; the second stream is 97 m 3 / h.
Через форсунки испарительного контура (первый поток) с помощью питательного насоса распыляется питательная вода с тангенциальной подачей в охват факела пламени, со средним размером капель d1≤0,2 мм - по условию полноты испаряемости, в количестве ~4,7% от общей массы воды. Температура дымовых газов при этом снижается и стенки камеры сгорания горелки и корпуса котла не перегреваются.Feed nozzles are sprayed through the nozzles of the evaporation circuit (first stream) using a feed pump with a tangential feed into the flame of the flame, with an average droplet size d 1 ≤0.2 mm - by the condition of complete evaporation, in the amount of ~ 4.7% of the total mass water. The temperature of the flue gases decreases and the walls of the combustion chamber of the burner and the boiler body do not overheat.
В камеру орошения камеры сгорания подается основная масса питательной воды (второй поток ~94,3%) потоком через форсунки орошения с распылением на капли размером d2≥0,4 мм - по условию неиспаряемости, с помощью питательного насоса. Сетевой теплоноситель нагревается конденсационно-контактно парогазовой смесью до температуры 95°C в оросительной камере. При непосредственном соприкосновении капель жидкости и потока газов, коэффициент теплопередачи достигает 20…50 кВт/(м2*К), а поверхность теплообмена зависит от необходимой степени распыления (параметров факела), определяемой конструкцией форсунки. Время пребывания частиц в зоне контакта увеличивается за счет применения цилиндрического экрана вокруг факела пламени в камере орошения, который образует «тупиковую» камеру.The bulk of the feed water (second stream ~ 94.3%) is fed into the irrigation chamber of the combustion chamber by a stream through irrigation nozzles sprayed onto droplets of size d 2 ≥0.4 mm - by the condition of non-evaporation, using a feed pump. The heating medium is heated by condensation-contact vapor-gas mixture to a temperature of 95 ° C in the irrigation chamber. With direct contact of liquid droplets and gas flow, the heat transfer coefficient reaches 20 ... 50 kW / (m 2 * K), and the heat transfer surface depends on the required degree of atomization (torch parameters) determined by the nozzle design. The residence time of particles in the contact zone increases due to the use of a cylindrical screen around the flame in the irrigation chamber, which forms a "dead end" chamber.
Дымовые газы удаляются через дымовую трубу, проходя предварительно через сепаратор-водоотделитель, расположенный на выходе из камеры сгорания. В сепараторе-водоотделителе в результате встречного движения дымовых газов и питательной воды, подаваемой с расходом ~1% от общего расхода питательной воды, в частности, на дырчатый (перфорированный) лист, происходит отделение уносимой капельной влаги и влаги, конденсируемой из дымовых газов при снижении температуры дымовых газов ниже температуры точки росы влаги, содержащейся в испаренном виде в дымовых газах. Высота дымовой трубы может быть снижена вследствие повышения экологичности газовых выбросов.Flue gases are removed through the chimney, passing first through a separator-water separator located at the outlet of the combustion chamber. In the separator-water separator as a result of the oncoming movement of flue gases and feed water supplied with a flow rate of ~ 1% of the total feed water flow rate, in particular, on a perforated (perforated) sheet, entrained droplet moisture and moisture condensed from the flue gases are separated with a decrease flue gas temperatures are below the dew point temperature of the moisture contained in the vaporized flue gas. The height of the chimney can be reduced due to increased environmental friendliness of gas emissions.
Питательная вода подается к форсункам камеры сгорания центробежным питательным насосом под нормируемым форсунками давлением 0,15-0,5 МПа (например, форсунки www.spray expert.ru) двумя потоками, причем сечение форсунок осуществляется путем подбора суммарного сечения пропорционально заданным соотношениям расходов потоков (на распылительные форсунки ~4,7% и на форсунки орошения ~94,3% от общего расхода питательной воды), т.к. давление перед форсунками одинаково. Уходящие газы имеют температуру ниже 70°C, что ниже температуры уходящих газов для обычных котлов (рекомендуется 110-140°C, в зависимости от характеристик топлива и мощности котла). В связи с этим снижаются потери тепла с уходящими газами и, соответственно, повышается КПД (снижение температуры уходящих газов на 12-15°C повышает КПД примерно на 1%). Также возможно повышение КПД котла за счет утилизации тепла конденсации водяных паров дымовых газов с использованием высшей теплотворной способности топлива, что дополнительно может повысить КПД котла на 5-6%.Feed water is supplied to the nozzles of the combustion chamber by a centrifugal feed pump under the normalized nozzles with a pressure of 0.15-0.5 MPa (for example, nozzles www.spray expert.ru) in two streams, and the nozzle section is selected by selecting the total section in proportion to the given flow rate ratios ( for spray nozzles ~ 4.7% and for irrigation nozzles ~ 94.3% of the total feedwater consumption), because the pressure in front of the nozzles is the same. The flue gases have a temperature below 70 ° C, which is lower than the flue gas temperature for conventional boilers (110-140 ° C is recommended, depending on the characteristics of the fuel and the capacity of the boiler). In this regard, heat losses with flue gases are reduced and, accordingly, efficiency is increased (lowering the temperature of flue gases by 12-15 ° C increases the efficiency by about 1%). It is also possible to increase the efficiency of the boiler by utilizing the heat of condensation of the water vapor of the flue gases using the higher calorific value of the fuel, which can additionally increase the efficiency of the boiler by 5-6%.
Скопившийся в нижней части сборника шлам (интенсификация образования которого осуществляется за счет добавляемого в питательную воду комплексоната, например, ОЭДФ-Zn, НТФ-Zn) удаляется с продувкой, а также удаляется часть воды, накопляющаяся в результате конденсации водяных паров из дымовых газов.The sludge accumulated in the lower part of the collection (the intensification of which is achieved by the complexonate added to the feed water, for example, OEDP-Zn, NTF-Zn) is removed with a purge, and some of the water accumulated as a result of condensation of water vapor from the flue gases is also removed.
Для надежности циркуляции сетевой и питательной воды гидрораспределитель подключается через обратный клапан к водошламосборнику на уровне водошламосборника в горизонтальном положении, и таким образом предотвращается осушение, что может привести к срыву работы питательного насоса, или переполнение контура циркуляции, что может привести к затоплению камеры орошения, при изменении нагрузки на установку.To ensure reliable circulation of the main and feed water, the hydraulic distributor is connected through a non-return valve to the water collector at the level of the water collector in a horizontal position, and thus drainage is prevented, which can lead to disruption of the feed pump, or overflow of the circulation circuit, which can lead to flooding of the irrigation chamber, changing the load on the installation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017126804A RU2662757C1 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Heat-generating installation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017126804A RU2662757C1 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Heat-generating installation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2662757C1 true RU2662757C1 (en) | 2018-07-30 |
Family
ID=63142365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017126804A RU2662757C1 (en) | 2017-07-25 | 2017-07-25 | Heat-generating installation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2662757C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2771721C1 (en) * | 2021-08-27 | 2022-05-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Heat generating unit |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU142749A1 (en) * | 1961-04-17 | 1961-11-30 | М.С. Живов | Water heater |
| US3645251A (en) * | 1970-03-31 | 1972-02-29 | Robert B Black | Water heater |
| RU2236650C1 (en) * | 2003-02-14 | 2004-09-20 | Наумейко Валентина Михайловна | Contact water heater |
| RU2619429C1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-05-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method of contact heat exchange and device for its implementation |
-
2017
- 2017-07-25 RU RU2017126804A patent/RU2662757C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU142749A1 (en) * | 1961-04-17 | 1961-11-30 | М.С. Живов | Water heater |
| US3645251A (en) * | 1970-03-31 | 1972-02-29 | Robert B Black | Water heater |
| RU2236650C1 (en) * | 2003-02-14 | 2004-09-20 | Наумейко Валентина Михайловна | Contact water heater |
| RU2619429C1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-05-15 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method of contact heat exchange and device for its implementation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2771721C1 (en) * | 2021-08-27 | 2022-05-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Heat generating unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20080173260A1 (en) | Heat transfer from a source to a fluid to be heated using a heat driven loop | |
| EP2089495A2 (en) | System for generating brown gas and uses thereof | |
| US10830431B2 (en) | Once through steam generator with 100% quality steam output | |
| CN112250127B (en) | Submerged combustion evaporator, method and combined evaporation device for step-by-step heat transfer evaporation | |
| US5293861A (en) | Direct contact water heater with hybrid heat source | |
| RU2662757C1 (en) | Heat-generating installation | |
| WO2002084195A1 (en) | Heat transfer using a heat driven loop | |
| RU2381422C1 (en) | Heat-generating unit (versions) | |
| CN110260679B (en) | Spray tower, exhaust system and boiler system | |
| RU2771721C1 (en) | Heat generating unit | |
| RU2659983C1 (en) | System of disposal of wet carbon-containing wastes | |
| RU2172890C2 (en) | Hot gas generating method and apparatus | |
| RU2619429C1 (en) | Method of contact heat exchange and device for its implementation | |
| CN105509083A (en) | Flue gas waste heat recovery system for gas thermal equipment | |
| RU2181181C2 (en) | Firing apparatus with fire grates cooled by liquid | |
| RU2761709C1 (en) | Vertical installation for thermal neutralization of gas and water | |
| CN105509067A (en) | Typical domestic refuse incineration treatment system | |
| KR101693973B1 (en) | Thermal oil heating boiler | |
| CN1204754A (en) | High efficiency direct-contact high temperature water heater | |
| Gubarev et al. | Construction and variants of the modernization of the condensing hot water boiler | |
| Stoyanov et al. | Raising of fuel utilization efficiency in the contact heat exchange boilers | |
| RU2662260C1 (en) | Method of contact liquid heating | |
| WO2000068622A1 (en) | An absorption chiller | |
| RU99109U1 (en) | STEAM INSTALLATION | |
| RU2319064C1 (en) | Device for using secondary heat power |