Теплообменная установка

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Гродненское производственное республиканское унитарное предприятие ГПО Азот(73) Патентообладатель Гродненское производственное республиканское унитарное предприятие ГПО Азот(57) Теплообменная установка, содержащая теплообменник со входным и выходным водяными патрубками, подводящим паровым патрубком и отводящим патрубком конденсата, аппарат для разделения воды и пара с подводящим патрубком воды и отводящими патрубками для пара и воды, струйный компрессор с патрубками рабочего, инжектируемого и смешанного потоков, паропровод высокого давления, соединенный с патрубком рабочего потока струйного компрессора, при этом патрубок инжектируемого потока струйного компрессора соединен с отводящим патрубком для пара аппарата для разделения воды и пара, отличающаяся тем, что в ней установлен по меньшей мере один разделитель-теплообменник, столько же дополнительных струйных компрессоров, связанных патрубками инжектируемых потоков с отводящими патрубками для пара разделителей-теплообменников, а патрубками для рабочего потока связаны с трубопроводом пара высокого давления, при этом патрубки смешанных потоков струйных компрессоров соединены с предыдущими разделителями-теплообменниками, а отводящие патрубки воды предыдущих разделителей-теплообменников связаны с подводящими патрубками воды последующих разделителей-теплообменников и аппарата для разделения воды и пара, и на линиях соединений расположены дроссельные устройства. Изобретение относится к теплообменным установкам и может быть использовано в энергетической промышленности для получения горячей воды за счет тепла конденсации пара. 4144 1 Известна теплообменная установка, содержащая теплообменник со входным и выходным водяными патрубками, подводящим паровым патрубком и отводящим патрубком конденсата, аппарат для разделения воды и пара с подводящим патрубком воды и отводящими патрубками для пара и воды, струйный компрессор с патрубками рабочего, инжектируемого и смешанного потоков, паропровод высокого давления, соединенный с патрубком рабочего потока струйного компрессора, при этом патрубок смешанного потока струйного компрессора соединен трубопроводом с подводящим паровым патрубком теплообменника, патрубок инжектируемого потока струйного компрессора соединен с отводящим патрубком для пара аппарата для разделения воды и пара, отводящий патрубок конденсата теплообменника соединен с подводящим патрубком воды аппарата для разделения воды и пара, а вокруг струйного компрессора расположена байпасная линия с регулирующим клапаном, соединенная входным концом с паропроводом высокого давления, а выходным - с трубопроводом, соединяющим патрубок смешанного потока струйного компрессора с подводящим паровым патрубком теплообменника 1. Эта установка обладает низкой экономичностью. Вследствие того что установка имеет один аппарат для разделения воды и пара и один струйный компрессор, при поддержании повышенного давления в аппарате разделения воды и пара происходит недоиспользование тепла конденсата, а при поддержании низкого давления в этом аппарате - перерасход пара высокого давления для сжатия пара проскока и пара вскипания до давления, необходимого перед теплообменником. Во втором случае возможна такая ситуация, что общее количество пара, подаваемого к теплообменнику, больше необходимого байпасная линия при этом становится ненужной, а появляется необходимость в дополнительной линии, отводящей пар промежуточных параметров однако стоимость этого пара очень велика из-за перерасхода пара высоких параметров. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой является теплообменная установка, содержащая теплообменник со входным и выходным патрубками, подводящим паровым патрубком и отводящим патрубком конденсата, аппарат для разделения воды и пара с подводящим патрубком воды и отводящим патрубками для пара и воды, струйный компрессор с патрубками рабочего, инжектируемого и смешанного потоков,паропровод высокого давления, соединенный с патрубком рабочего потока струйного компрессора, при этом патрубок смешанного потока струйного компрессора соединен трубопроводом с подводящим паровым патрубком теплообменника, патрубок инжектируемого потока струйного компрессора соединен с отводящим патрубком для пара аппарата для разделения воды и пара, отводящий патрубок конденсата теплообменника соединен с подводящим патрубком воды аппарата для разделения воды и пара 2. Эта установка также имеет низкую экономичность. Вследствие того что установка имеет один аппарат для разделения воды и пара и один струйный компрессор, т.е. выполнена однокаскадной по отношению к использованию тепла конденсата, при поддержании повышенного давления в аппарате разделения воды и пара происходит недоиспользование тепла конденсата,а при поддержании низкого давления в этом аппарате - перерасход пара высокого давления для сжатия пара проскока и пара вскипания до давления, необходимого перед теплообменником. Во втором случае возможна такая ситуация, что общее количество пара, подаваемого к теплообменнику, больше необходимого, и появляется дополнительная линия, отводящая пар промежуточных параметров однако стоимость этого пара очень велика из-за перерасхода пара высоких параметров. Задачей изобретения является повышение экономичности работы установки как за счет полного использования тепла конденсата, так и за счет снижения расхода пара высоких параметров. Для решения поставленной задачи в теплообменной установке, содержащей теплообменник со входным и выходным водяными патрубками, подводящим паровым патрубком и отводящим патрубком конденсата, аппарат для разделения воды и пара с подводящим патрубком воды и отводящими патрубками для пара и воды, струйный компрессор с патрубками рабочего, инжектируемого и смешанного потоков, паропровод высокого давления, соединенный с патрубком рабочего потока струйного компрессора, при этом патрубок инжектируемого потока струйного компрессора соединен с отводящим патрубком для пара аппарата для разделения воды и пара. Согласно изобретению, в теплообменной установке установлен по меньшей мере один разделитель-теплообменник, столько же дополнительных струйных компрессоров, связанных патрубками инжектируемых потоков с отводящими патрубками для пара разделителей-теплообменников, а патрубками для рабочего потока связаны с трубопроводом пара высокого давления, при этом патрубки смешанных потоков струйных компрессоров соединены с предыдущими разделителями-теплообменниками, а отводящие патрубки воды предыдущих разделителей-теплообменников связаны с подводящими патрубками воды последующих разделителей-теплообменников и аппарата для разделения воды и пара, и на линиях соединений расположены дроссельные устройства. Благодаря тому что в установке дополнительные разделители-теплообменники и отводящие патрубки воды предыдущих разделителей-теплообменников связаны с подводящими патрубками воды последующих разделителей-теплообменников, а на линиях соединений расположены дроссельные устройства, однокаскадная схема использования тепла конденсата превращается в многокаскадную, при этом используется большая часть тепла конденсата. Это ведет к повышению экономичности установки в целом. Благодаря тому что в установке установлены дополнительные струйные компрессоры, связанные патрубками инжектируемых потоков с отводящими патрубками для пара разделителей-теплообменников, сжатие 2 4144 1 пара вскипания и пара проскока до необходимого давления происходит не с минимального давления, а с рабочего давления, существующего в каждом аппарате для разделения воды и пара. При этом происходит экономия пара высокого давления и повышается экономичность установки в целом. Благодаря тому что патрубки смешанных потоков струйных компрессоров соединены с предыдущими разделителями-теплообменниками, происходит охлаждение смешанного потока до температуры насыщения и получение за счет этого дополнительного пара вскипания. Это приводит к увеличению расходов инжектируемых потоков и снижению расхода пара высокого давления, что резко повышает экономичность установки. Теплообменная установка содержит теплообменник 1 со входным 2 и выходным 3 водяными патрубками,подводящим паровым патрубком 4 и отводящим патрубком 5 конденсата, аппарат 6 для разделения воды и пара с подводящими патрубками 7 для воды и 8 для пара и отводящими патрубками 9 и 10 для пара и воды соответственно, струйный компрессор 11 с патрубками 12, 13, 14 рабочего, инжектируемого и смешанного потоков соответственно, паропровод 15 высокого давления, соединенный с патрубком 12 рабочего потока струйного компрессора 11 трубопроводом 16, при этом патрубок 14 инжектируемого потока струйного компрессора 11 соединен трубопроводом 17 с подводящим паровым патрубком 4 теплообменника 1, патрубок 13 струйного компрессора 11 соединен с патрубком 9 аппарата 6 трубопроводом 18, патрубок 5 теплообменника 1 соединен с патрубком 7 аппарата 6 трубопроводом 19. Теплообменная установка содержит разделители-теплообменники 20 и 21 со входными патрубками 22 и 23 для воды и 24 для пара, выходными патрубками 25, 26 для пара и 27,28 для воды, дополнительные струйные компрессоры 29, 30 с патрубками рабочего 31, 32, инжектируемого 33,34 и смешанного 35, 36 потоков соответственно, при этом патрубки 31, 32 струйных компрессоров 29, 30 связаны трубопроводами 37, 38 с паропроводом 15, патрубки 25, 26 разделителей-теплообменников 20, 21 связаны с патрубками 33, 34 струйных компрессоров 29, 30 трубопроводами 39, 40, патрубки 35, 36 струйных компрессоров 29, 30 связаны патрубками 8, 24 аппаратов 6 и 20, патрубок 10 аппарата 6 связан с патрубком 22 разделителя-теплообменника 20 трубопроводом 41, патрубок 27 разделителя-теплообменника 20 связан с патрубком 23 разделителя-теплообменника 21 трубопроводом 42, патрубок 36 струйного компрессора 30 связан с патрубком 24 разделителя-теплообменника 20 трубопроводом 43, патрубок 35 струйного компрессора 29 связан с патрубком 8 аппарата 6 трубопроводом 44, а на трубопроводах 19, 41, 42 установлены дроссельные устройства 45, 46,47. На схеме также указана линия 48 для отвода избыточного пара. Теплообменная установка работает следующим образом. По паропроводу 15 осуществляют подачу пара высокого давления. По паропроводу 16 этот пар поступает к патрубку 12 струйного компрессора 11 и осуществляет подсос инжектируемого пара через патрубок 13. Смешанный поток через патрубок 14 поступает в паропровод 17, из которого направляется к патрубку 4 теплообменника 1. Через патрубок 2 в теплообменник 1 осуществляют подачу холодной воды, которая, нагревшись в нем, удаляется через патрубок 3. Конденсат с паром проскока через патрубок 5 по трубопроводу 19 направляется к патрубку 7 аппарата 6. Дроссельное устройство 45 осуществляет создание перепада давления между теплообменником 1 и аппаратом 6. В аппарате 6 происходит частичное вскипание конденсата и отделение пара вскипания и пара проскока от воды. Отделившийся пар через патрубок 9 по трубопроводу 18 направляется к патрубку 13 струйного компрессора 11. Вода из аппарата 6 через патрубок 10 по трубопроводу 41 направляется к патрубку 22 разделителятеплообменника 20. Дроссельное устройство 46 осуществляет создание перепада давления между аппаратами 6 и 20. В разделителе-теплообменнике 20 также происходит вскипание воды и отделение от нее пара вскипания и пара проскока. Через патрубок 25 по трубопроводу 39 пар направляется к патрубку 33 струйного компрессора 29. Вода из разделителя-теплообменника 20 через патрубок 27 по трубопроводу 42 направляется к патрубку 23 разделителятеплообменника 21. Дроссельное устройство 47 осуществляет создание перепада давления между разделителямитеплообменниками 20 и 21. В разделителе-теплообменнике 21 также происходит вскипание воды и отделение от нее пара вскипания и пара проскока. Через патрубок 26 по трубопроводу 40 пар направляется к патрубку 34 струйного компрессора 30. Вода из разделителя-теплообменника 21 через патрубок 28 направляется на дальнейшее использование или очистку. По трубопроводам 37 и 38 осуществляют подачу пара высокого давления к патрубкам 31 и 32 струйных компрессоров 29 и 30. Струйный компрессор 30 осуществляет сжатие пара от давления разделителя-теплообменника 21 до давления в разделителе-теплообменнике 20. Через патрубок 36 по трубопроводу 43 осуществляют подачу смешанного пара к патрубку 24 разделителя-теплообменника 20. Даже в том случае, когда пар высокого давления находится на линии насыщения, пар, выходящий из патрубка 36, будет в перегретом состоянии. При подаче его в разделитель-теплообменник 20 за счет перегрева будет осуществляться испарение дополнительного количества пара и охлаждение перегретого пара до температуры насыщения. Струйный компрессор 29 осуществляет сжатие пара от давления разделителя-теплообменника 20 до давления в аппарате 6. Через патрубок 35 по трубопроводу 44 осуществляют подачу смешанного пара к патрубку 8 аппарата 6. В этом аппарате также происходит охлаждение перегретого пара и получение за счет этого дополнительного количества пара. Через патрубок 9 по трубопроводу 18 осуществляют подачу пара к патрубку 13 струйного компрессора 11. Линия 48 служит для отвода излишнего количества пара, получаемого на установке. 4144 1 Преимущество многокаскадной схемы использования тепла конденсата заключается в том, что тепло перегретого пара после струйных компрессоров после второй и последующих ступеней используется для получения дополнительного пара. Кроме того, охлаждение пара перед его последующим сжатием в многокаскадной схеме снижает необходимое количество высоких параметров. Нами произведено сравнение однокаскадной и трехкаскадной схем теплообменных установок при давлении пара в теплообменнике, равном 7 атм, и давлении конденсата в последнем аппарате разделения пара и воды - 4 атм. Давление рабочего пара во всех случаях принималось равным 13 атм, но в одном случае пар был на линии насыщения с температурой 190, а в другом случае перегрет до 250. Общее количество пара проскока и пара испарения равнялось 3000 кг/ч для однокаскадной схемы. При использовании трех каскадов принималось, что выход пара в каждом из трех аппаратов был равным 1000 кг/ч, что вполне возможно допустить при определенной настройке дроссельных устройств. Выход дополнительного пара за счет рециркуляции в каждом случае определялся по тепловому балансу. Результаты расчетов и сравнений приведены в таблице. Наименование параметра 1 Испарение в 1 сосуде, кг/ч Испарение во 2 сосуде, кг/ч Испарение в 3 сосуде, кг/ч Общий выход пара из трех сосудов, кг/ч Расход пара на 1-ый струйный компрессор, кг/ч Расход пара на 2-ой струйный компрессор, кг/ ч Расход пара на 3-ий струйный компрессор, кг/ч Общий расход рабочего пара, кг/ч Экономия рабочего пара, кг/ч Расход рабочего пара на 1 кг инжектируемого, кг Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.