устройство для использования тепла, содержащегося в отходящем газе из котла, в котором сжигается уголь

Формула изобретения

1. Устройство для использования тепла, содержащегося в газе, отходящем из котла электростанции, работающей на угле, содержащее установленное своими греющими и нагреваемыми трактами соответственно в магистралях для отходящего из котла газа и воздуха, направляемого на горение, вращающееся теплопередающее устройство, а также размещенный по греющей стороне в магистрали отходящего газа после, а по нагреваемой в магистрали направляемого на горение воздуха перед ним блок перемещения тепла, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным теплообменником, подключенным к питательной воде и/или парогенератором и байпасом, шунтирующим теплопередающее устройство и подключенное к магистрали отходящего газа до теплопередающего устройства и между последним и упомянутым блоком, а дополнительный теплообменник и/или парогенератор установлены в этом байпасе.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено устройством для удаления серы из дымовых газов, подключенным к магистрали отходящего газа после блока перемещения тепла, и дополнительным теплообменником, включенным одним из своих трактов в магистраль отходящего газа после устройства для удаления серы, а другим соединенным с блоком перемещения тепла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для использования тепла, содержащегося в отходящем газе из котла, в котором сжигается уголь и который является составной частью электростанции, с целью подогрева питательной воды и для подогрева первичного воздуха.

Устройство такого типа причислено к современному техническому уровню благодаря проспекту GEA Luftkihler* GmbH, Dorstener Stabe 18 29, 4690 Herne 2 "Kroftwerk Ravehgaswarme fur die vorheizung vonhu-Stund Kondensat"**. В этом устройстве текущая в замкнутом контуре среда-теплоноситель устройства перемещения тепла направляется через теплообменник, нагруженный первичным воздухом, имеющим температуру в соответствии с температурой воздуха окружающей среды, и через теплообменник, который нагружается другой, также текущей в замкнутом контуре средой-теплоносителем, которая нагревается отходящим газом, поступающим из переносящей тепло установки. Эта другая среда-теплоноситель кроме того течет через теплообменник, который с другой стороны нагружается питательной водой.

Хотя отходящий газ, выходящий из котла, где сжигается бурый уголь, имеет температуру около 290^oC, из-за теплообмена во вращающемся теплопередающем устройстве на блоке перемещения тепла имеется в распоряжении отходящий газ с температурой, равной еще только приблизительно 180^oC. Кроме того, с учетом потерь тепла, с одной стороны, в блоке перемещения тепла и, с другой стороны, в контуре среды-теплоносителя между блоком перемещения тепла и питательной водой эта вода может нагреться максимально до приблизительно 160^oC. Поэтому в котле нужно сжечь большое количество топлива, чтобы питательную воду, ранее нагретую приблизительно до 160^oC, нагреть еще больше, затем испарить и непосредственно после этого подвести пар к турбине для получения электрической энергии.

В основу изобретения положена задача, исходя из устройства, описываемого с ограничительной части пункта формулы улучшить это устройство в части значительного увеличения КПД электростанции.

Решение этой задачи по изобретению изложено в признаках, приведенных в отличительной части пункта 1 формулы.

Среди других причин изобретение базируется на том технически обусловленном факте, что к сжигающим бурый уголь котлам обычно подводится через теплопередающее устройство только около 75% воздуха, необходимого для сгорания бурого угля. Остальные 25% воздуха, необходимого для сгорания, поступают другим путем, большей частью через неплотности в котле. Однако с другой стороны, до сих пор весь (массовый) поток покидающего котел отходящего газа проводится через теплопередающее устройство.

Конечно, изобретение не ограничено установками, сжигающими бурый уголь. Также допустимы другие виды топлив для нагрева котла.

Сейчас в соответствии с изобретением больше не направляется весь поток отходящего газа через теплопередающее устройство, а только то количество отходящего газа, которое необходимо при снижении температуры отходящего газа с 290^oC до 180^oC для нагрева воздуха, потребного для сгорания, в блоке для перемещения тепла с приблизительно 110^oC до приблизительно 270^oC. При этом речь идет о ориентировочно двух третях всего количества отходящего газа. Остальное количество отходящего газа, практически около трети всего потока отходящего газа, теперь направляется в байпас вокруг установки для передачи тепла, а также через вмонтированный в байпас теплообменник и/или через предусматриваемый в байпасе парогенератор и при этом также охлаждается до приблизительно 180^oC.

При этом текущая в теплообменнике питательная вода нагревается от приблизительно 160^oC до приблизительно 260^oC. Следовательно теперь к котлу может подводиться сильно нагретая питательная вода.

Если место теплообменника или параллельно к теплообменнику в байпасе выполняется парогенератор, то содержащееся в отходящем газе тепло может быть использовано для получения пара и, тем самым, для получения электрического тока.

Следовательно изобретение обеспечивает оптимальное использование тепла, дополнительно выделяемого с помощью байпаса и вмонтированного в него теплообменника. Подаваемое таким образом к питательной воде тепло может быть преобразовано в электрический ток с более высоким КПД, чем при прежних температурах питательной воды.

Если отводимое тепло используется для парообразования и с помощью этого пара, срабатываемого в дополнительной паровой турбине, получается электрический ток, то количество электроэнергии может быть существенно увеличено по отношению к количеству электроэнергии, получаемой с помощью основной турбины.

Таким образом непосредственно экономится некоторое количество тепла, соответствующее повышению температуры или парообразованию, или соответствующее количество топлива. Следовательно, КПД электростанции может быть существенно увеличен.

Преимущественный вариант исполнения изобретения, при котором выходящий из блока перемещения тепла отходящий газ направляется через установку для очистки от серы дымовых газов и дымовую трубу, рассматривается в признаках пункта 2 формулы. Таким образом тепло, еще содержащееся в отходящем газе, выходящем из теплопередающего устройства, может быть дополнительно использовано для того, чтобы отходящий газ, выходящий из установки для очистки от серы дымовых газов, нагреть от температуры приблизительно 50^oC до температуры приблизительно 85^oC. Благодаря этому могут достигаться температуры вредных выбросов газов в дымовой трубе, потребные, в частности по причинам защиты окружающей среды.

Сущность изобретения поясняется ниже чертежами.

Фиг. 1 и 2 соответственно устройство для использования тепла, содержащегося в отходящем газе из котла, в котором сжигается уголь, для подогрева питательной воды и для подогрева первичного воздуха и фиг. 3 - устройство для получения пара с помощью тепла, содержащегося в отходящем газе.

Позицией 1 на фиг. 1 обозначен котел, сжигающий бурый уголь в виде составной части в остальном подробно не рассматриваемой энергоустановки, вырабатывающей электрическую энергию.

Возникающий благодаря сжиганию бурого угля отходящий газ AG по магистрали 2 подводится к вращающейся теплопередающей установке 3, а именно, к так называемому теплообменнику (регенеративному воздухоподогревателю) Юнгстрема, коротко LUVO. Поступающий из котла отходящий газ AG имеет температуру приблизительно 290^oC.

В LUVO 3 отводится тепло отходящего газа AG, так что выходящий из LUVO 3 по магистрали 4 отходящий газ AGI имеет температуру приблизительно 180^oC.

После этого отходящий газ AGI направляется через являющийся составной частью блока 5 перемещения тепла теплообменник 6, в котором отходящий газ AGI дополнительно отдает тепло, так что отходящий газ AG2, выходящий по магистрали 7 из теплообменника 6, имеет температуру приблизительно 110^oC. При такой температуре отходящий газ AG2 может быть подвешен, например, к установке для удаления серы из дымовых газов.

Тепло, отдаваемое отходящим газом AGI в теплообменнике 6 блока 5 перемещения тепла, подводится с помощью среды-теплоносителя, текущей в блоке 5 перемещения тепла в замкнутом контуре, к теплообменнику 8, который встроен в магистраль 9, в которую поступает первичный воздух PL с температурой приблизительно 20^oC, соответствующей температуре окружающего воздуха. Циркуляция среды-теплоносителя в блоке 5 перемещения тепла обеспечивается насосом 10.

Благодаря отведенному из отходящего газа AGI теплу первичный воздух PL нагревается до температуры приблизительно 110^oC. Этот подогретый необходимый для сгорания воздух VVL затем направляется через LUVO 3. Благодаря этому LUVO 3 защищен от коррозии. В LUVO 3 температура подогретого необходимого для сгорания воздуха VVL дополнительно повышается за счет тепила, отдаваемого отходящим газом AG в LUVO 3.

К котлу 1 затем по магистрали 11 подводится необходимый для сгорания воздух VL с температурой приблизительно 270^oC.

Ведущая к LUVO 3 магистраль 2 отходящего газа и магистраль 4 отходящего газа между LUVO 3 и блоком 5 перемещения тепла 4 соединены байпасом 13, регулируемым заслонкой 12. В байпас 13 встроен теплообменник 14, через который протекает питательная вода.

Из общего количества отходящего газа, выходящего из котла 1, около двух третей направляется через LUVO 3 и около трети через байпас 13. Тепло, отдаваемое отходящим газом А в теплообменнике 14 в байпасе 13, воспринимается питательной водой KSW эта вода нагревается от приблизительно 160^oС до приблизительно 260^oC.

Питательная вода KSW, выходящая из теплообменника 14, а затем известным и подробно не представленным образом еще больше сжимается в соответствии с температурой и наконец, по трубчатому змеевику 15 поступает в котел 1. В этом котле питательная вода К испаряется. После этого пар направляется в не показанную подробно турбину с целью получения электрической энергии.

Выходящий из теплообменника 14 в байпасе 13 отходящий газ А 3 имеет температуру приблизительно 180^oC. Он подается по отрезку 16 магистрали байпаса в магистраль 4 между LUVO 3 и блоком 5 перемещения тепла и здесь смешивается с выходящим из LUVO 3 отходящим газом А 1.

Вариант исполнения по фиг. 2 совпадает в части таких конструктивных узлов, как котел 1, LUVO 3, байпас 13 с теплообменником 14 и с блоком 5 перемещения тепла, с вариантом исполнения по фиг. 1. Следовательно повторное описание этих конструктивных узлов излишне.

Далее можно увидеть, что блок 5 перемещения тепла замкнутым контуром 17 присоединен к теплообменнику 18. В контуре 17 течет среда-теплоноситель, которая движется с помощью насоса 19.

Теплообменник 18 находится в магистрали 20 между не описанным подробно устройством 21 для удаления серы из дымовых газов и только схематически представленной трубой 22.

Отходящий газ А 2, покидающий с температурой приблизительно 110^oC блок 5 перемещения тепла по магистрали 7, подводится к устройству 21 для удаления серы из дымовых газов, в котором этот газ очищается, а также охлаждается до приблизительно 50^oC. Затем покидающий устройство 21 для очистки от серы дымовых газов отходящий газ А 4 снова нагревается в теплообменнике 18 и достигает температуры приблизительно 85^oC, с которой отходящий газ А 5 затем направляется в дымовую трубу 22, учитывая требования к вредным выделениям в газах.

В устройстве по фиг. 3 тепло, содержащееся в отходящем газе А, используется путем того, что вместо теплообменника 14 фиг. 1 в байпас 13 встроен парогенератор 23. Парогенератор 23 соединен с паропроводом с паровой турбиной 25. Паровая турбина 25 служит для производства электрического тока. Для этого она сопряжена с генератором 26.

Из паровой турбины 25 по магистрали 27 поступает пар со сниженным давлением в охлаждаемый водой и/или воздухом конденсатор 28. В конденсаторе 28 пар со сниженным давлением конденсируется и поступает по магистрали 29 в парогенератор 23.

Между конденсатором 28 и парогенератором 23 в магистраль 29 встроен насос 30, повышающий давление.