Установка для утилизации тепла

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА(71) Заявитель Гродненское ПО АЗОТ им. С.О. Притыцкого(73) Патентообладатель Гродненское ПО АЗОТ им. С.О. Притыцкого(57) Установка для утилизации тепла, содержащая водяной экономайзер со входным и выходным коллекторами, испарительную поверхность со входным и выходным коллекторами, циклон-сепаратор и циркуляционный насос, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дроссельное устройство, установленное между выходным коллектором испарительной поверхности и верхней частью циклона-сепаратора, струйный насос, соединенный рабочим соплом с выходным коллектором водяного экономайзера, приемной камерой - с нижней частью циклона-сепаратора, а камерой смешения - с циркуляционным насосом, при этом испарительная поверхность выполнена в виде поверхности для высокотемпературного нагрева, а выходной коллектор водяного экономайзера соединен со входным коллектором испарительной поверхности. 2121 1 Изобретение относится к установкам для утилизации тепла и может быть использовано в любой отрасли промышленности, где имеются аппараты, выдающие горячие газы, для их охлаждения и утилизации их физического тепла. Известна установка для утилизации тепла, содержащая водяной экономайзер, основную поверхность нагрева, при этом основная поверхность нагрева выполнена в виде вертикальной испарительной поверхности с естественной циркуляцией, а установка снабжена барабаном-сепаратором и пароперегревателем 1. Эта установка обладает низкой надежностью. Вследствие того, что основная поверхность нагрева выполнена в виде вертикальной испарительной поверхности с естественной циркуляцией, а установка снабжена барабаном-сепаратором, в установке должна осуществляться естественная циркуляция пароводяной эмульсии, что весьма затруднительно и мало надежно из-за незначительных расходов, низких температур газа и малых вертикальных размеров установок для утилизации тепла. Вследствие того, что основная поверхность нагрева выполнена в виде испарительной поверхности, установка требует питательной воды повышенного качества, что трудно выполнимо для малых установок утилизации, и что,в свою очередь, ведет к понижению надежности работы установки. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой является установка для утилизации тепла, содержащая водяной экономайзер со входным и выходным коллекторами, основную поверхность нагрева со входным и выходным коллекторами, циклон-сепаратор, циркуляционный насос, при этом основная поверхность нагрева выполнена в виде горизонтальной испарительной поверхности, выходной коллектор основной поверхности нагрева и верхняя часть циклона-сепаратора, а также нижняя часть циклона-сепаратора и циркуляционный насос связаны друг с другом непосредственно, а выходной коллектор водяного экономайзера связан с циклоном-сепаратором через уравнительный сосуд 2. Эта установка также обладает низкой надежностью. Вследствие того, что основная поверхность нагрева выполнена в виде горизонтальной испарительной поверхности, а выходной коллектор основной поверхности нагрева и верхняя часть циклона-сепаратора связаны друг с другом непосредственно, в основной поверхности при образовании пароводяной эмульсии возможно ее расслоение, особенно при пониженных нагрузках, что приводит к перегреву верхних частей труб и выходу из строя. Вследствие того, что нижняя часть циклона-сепаратора и циркуляционный насос связаны друг с другом непосредственно, а выходной коллектор водяного экономайзера связан с циклоном-сепаратором, в циркуляционный насос поступает вода, находящаяся при параметрах, близких к насыщению, что может приводить к ее закипанию на всасе (к кавитации), что, в свою очередь, приводит к сбою работы установки в целом. (Установка уравнительного сосуда в принципе ничего не меняет.) Вследствие того, что основная поверхность нагрева выполнена в виде испарительной поверхности, установка требует питательной воды повышенного качества, и что, в свою очередь, ведет к понижению надежности работы установки. Задачей изобретения является повышение надежности работы установки. Для решения поставленной задачи в установке для утилизации тепла, содержащей водяной экономайзер со входным и выходным коллекторами, испарительную поверхность со входным и выходным коллекторами, циклонсепаратор и циркуляционный насос, согласно изобретению установка дополнительно содержит дроссельное устройство, установленное между выходным коллектором испарительной поверхности и верхней частью циклонасепаратора, струйный насос, соединенный рабочим соплом с выходным коллектором водяного экономайзера, приемной камерой - с нижней частью циклона-сепаратора, а камерой смешения - с циркуляционным насосом, при этом испарительная поверхность выполнена в виде поверхности для высокотемпературного нагрева, а выходной коллектор водяного экономайзера соединен со входным коллектором испарительной поверхности. Благодаря тому, что испарительная поверхность нагрева выполнена в виде поверхности для высокотемпературного нагрева воды, а между выходным коллектором испарительной поверхности и верхней частью циклона-сепаратора установлено дроссельное устройство, закипания воды в основной поверхности не происходит (оно осуществляется после дроссельного устройства), что позволяет не только работать на воде пониженного качества, но и избежать расслоения пароводяной эмульсии и перегрева труб. Это приводит к повышению надежности работы установки по сравнению с прототипом. Благодаря тому, что между нижней частью циклона-сепаратора и циркуляционным насосом установлен струйный насос, соединенный рабочим соплом с выходным коллектором водяного экономайзера, приемной камерой - с нижней частью циклона-сепаратора, а камерой смешения - с циркуляционным насосом, вода перед подачей в насос не только охлаждается, но и поджимается, что позволяет избежать кавитации насоса и повысить надежность работы установки в целом. Благодаря тому, что выходной коллектор водяного экономайзера связан со входным коллектором испарительной поверхности нагрева, появляется возможность регулировки работы установки при изменении режима или параметров горячего газа. 2 2121 1 На фигуре представлена установка для утилизации тепла. Установка для утилизации тепла содержит водяной экономайзер 1 со входным 2 и выходным 3 коллекторами, испарительную поверхность 4, выполненную в виде поверхности для высокотемпературного нагрева воды, со входным 5 и выходным 6 коллекторами, циклон-сепаратор 7, циркуляционный насос 8, дроссельное устройство 9, установленное между выходным коллектором 6 основной поверхности 4 и верхней частью циклона-сепаратора 7, и циркуляционный насос 8 и соединенный рабочим соплом с выходным коллектором 3 водяного экономайзера 1, приемной камерой - с нижней частью циклона-сепаратора 7, а камерой смешения с циркуляционным насосом 8. При этом выходной коллектор 3 водяного экономайзера 1 соединен дополнительно непосредственно со входным коллектором 5 испарительной поверхности 4. Для пояснения работы установки на фигуре показаны стенки 11 газохода 12. Установка для утилизации тепла работает следующим образом. По газоходу 12 осуществляют подачу горячего газа, отходящего от аппарата, где он производится, например, от промышленной печи. Во входной коллектор 12 водяного экономайзера 1 осуществляют подачу питательной воды, которая в нем подогревается и выходит в выходной коллектор 3. После чего она разветвляется на два потока один направляется ко входному коллектору 5 испарительной поверхности 4, а другой к рабочему соплу струйного насоса 10. В струйном насосе 10 питательная вода подсасывает циркулирующую воду из нижней части циклона-сепаратора, охлаждает ее и повышает ее давление. При этом смешанная вода уходит от состояния насыщения. Из струйного насоса 10 смешанная вода поступает на всас циркуляционного насоса 8, которым подается в коллектор 5 испарительной поверхности 4. В коллекторе 5 происходит перемешивание этой воды с водой, поступающей непосредственно из выходного коллектора 3 водяного экономайзера 1. Путем изменения соотношения между этими двумя потоками можно регулировать работу установки и настраивать на оптимальный режим. В испарительной поверхности 4 при давлении, на много превосходящем давление получаемого пара, производят высокотемпературный нагрев воды, не доводя ее до кипения. После выходного коллектора 6 вода направляется в дроссельное устройство 9, где ее давление резко сбрасывается, часть воды при этом вскипает, а образующаяся пароводяная эмульсия направляется в циклон-сепаратор 7. В нем осуществляется отделение пара от воды. Пар направляется на использование, а вода поступает в приемную камеру струйного насоса 10. Цикл замыкается. Эта установка позволяет получать пар не производя его в поверхностях нагрева, что резко снижает требования к качеству питательной воды. Кроме того, применение поджимающего струйного насоса позволяет надежно работать при всевозможных изменениях параметров горячего газа и циркулирующей воды. Заказ 0064 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3