UA124125C2

UA124125C2 - BOILER PLANT

Info

Publication number: UA124125C2
Application number: UAA201910480A
Authority: UA
Inventors: Георгій Олександрович Пресіч; Наталія Михайлівна Фіалко; Раїса Олександрівна Навродська; Світлана Іванівна Шевчук
Original assignee: Інститут Технічної Теплофізики Нан України
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2021-07-21

Abstract

Винахід належить до теплоенергетики та може бути використаний в газоспоживальних котельних установках з водогрійними котлоагрегатами, включеними в циркуляційний контур системи теплопостачання. Котельна установка містить водогрійний котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, сполучений відвідним газоходом з димовою трубою через послідовно розміщені за напрямком руху димових газів підігрівач мережної води, повітропідігрівач, підігрівач сирової води, газопідігрівач і димосос. Газопальниковий пристрій сполучений повітроводом з атмосферою через послідовно розміщені за напрямком руху повітря вентилятор і повітропідігрівач. Котлоагрегат підключений до споживача теплової енергії подавальним трубопроводом і зворотним трубопроводом з послідовно розміщеними мережним насосом і підігрівачем мережної води з утворенням водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання, обладнаного рециркуляційним трубопроводом з насосом рециркуляції, який з'єднує подавальний трубопровід з ділянкою зворотного трубопроводу між мережним насосом і котлоагрегатом, та перепускним трубопроводом, який з'єднує ділянку зворотного трубопроводу між мережним насосом і місцем підключення рециркуляційного трубопроводу з ділянкою подавального трубопроводу між місцем підключення рециркуляційного трубопроводу і споживачем теплової енергії. Водопідготувальний контур установки містить включені послідовно за напрямком руху води водяну порожнину підігрівача сирової води, систему хімводоочищення, підігрівач хімічно очищеної води та деаератор, грійні порожнини підігрівача мережної води, повітропідігрівача та підігрівача сирової води через гідравлічні затвори з'єднані з входом збірника водяного конденсату з димових газів, вихід з якого через конденсатний насос підключений до входу деаератора, вихід деаератора через грійну порожнину підігрівача хімічно очищеної води та підживлювальний насос, а також вихід водяної порожнини газопідігрівача з'єднані зі зворотним трубопроводом на всмоктувальній стороні мережного насоса. Установка додатково оснащена водоповітряним теплообмінником, повітряна порожнина якого розміщена у повітроводі на ділянці між вентилятором і повітропідігрівачем. Вхід водяної порожнини газопідігрівача підключено до подавального трубопроводу на ділянці між місцями підключення рециркуляційного та перепускного трубопроводів. Водяна порожнина водоповітряного теплообмінника підключена до водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання паралельно до водяної порожнини газопідігрівача. Вхід і вихід водяної порожнини підігрівача мережної води підключено до зворотного трубопроводу на ділянці між місцями підключення перепускного та рециркуляційного трубопроводів. Повітровід на ділянці між повітропідігрівачем і газопальниковим пристроєм розділено на дуттьовий повітровід, з'єднаний з газопальниковим пристроєм, і осушувальний повітровід, з'єднаний з відвідним газоходом на ділянці між газопідігрівачем і димососом. Застосування даної установки дозволить підвищити експлуатаційну надійність установки при низьких навантаженнях котлоагрегату та у зимовому періоді її експлуатації, а при роботі установки в режимі регулювального зниження температури подавальної води - підвищити ефективність осушування відхідних димових газів та зменшити витрати електричної енергії мережним насосом.The invention relates to thermal power and can be used in gas-fired boilers with hot water boilers included in the circulation circuit of the heating system. The boiler installation contains a water-heating boiler with a gas burner device connected by a flue to the chimney through a network water heater, air heater, raw water heater, gas heater and smoke extractor arranged in series in the direction of flue gas flow. The gas burner device is connected by an air duct to the atmosphere through a fan and an air heater arranged in series in the direction of air movement. The boiler unit is connected to the consumer of thermal energy by a supply pipeline and a return pipeline with sequentially placed mains pump and mains water heater with the formation of a water circulation circuit of the heating system equipped with a recirculation pipeline with a recirculation pump , and a bypass pipe connecting the section of the return pipe between the mains pump and the connection point of the recirculation pipeline with the section of the supply pipeline between the connection point of the recirculation pipeline and the heat energy consumer. The water treatment circuit of the installation includes the water cavity of the raw water heater, the chemical water purification system, the chemically purified water heater and the deaerator, the heating cavities of the mains water heater, the air heater and the raw water heater connected in series with the gases, the outlet of which is connected to the deaerator inlet through the condensate pump, the deaerator outlet through the heating cavity of the chemically purified water heater and the feed pump, and the outlet of the water cavity of the gas heater are connected to the return pipe on the suction side of the mains pump. The unit is additionally equipped with a water-air heat exchanger, the air cavity of which is located in the air duct in the area between the fan and the air heater. The inlet of the water cavity of the gas heater is connected to the supply pipeline in the area between the connection points of the recirculation and bypass pipelines. The water cavity of the water-air heat exchanger is connected to the water circulation circuit of the heat supply system in parallel to the water cavity of the gas heater. The inlet and outlet of the water cavity of the mains water heater are connected to the return pipe in the area between the connection points of the bypass and recirculation pipelines. The air duct in the area between the air heater and the gas burner device is divided into a blast air duct connected to the gas burner device and a drying air duct connected to the exhaust duct in the area between the gas heater and the flue. The use of this unit will increase the operational reliability of the unit at low loads of the boiler and in the winter period of its operation, and during operation of the unit in the control mode of reducing the supply water temperature - increase the efficiency of flue gas drying and reduce electricity consumption by mains pump.

Description

через послідовно розміщені за напрямком руху повітря вентилятор і повітропідігрівач.through a fan and an air heater placed sequentially in the direction of air movement.

Котлоагрегат підключений до споживача теплової енергії подавальним трубопроводом і зворотним трубопроводом з послідовно розміщеними мережним насосом і підігрівачем мережної води з утворенням водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання, обладнаного рециркуляційним трубопроводом з насосом рециркуляції, який з'єднує подавальний трубопровід з ділянкою зворотного трубопроводу між мережним насосом і котлоагрегатом, та перепускним трубопроводом, який з'єднує ділянку зворотного трубопроводу між мережним насосом і місцем підключення рециркуляційного трубопроводу з ділянкою подавального трубопроводу між місцем підключення рециркуляційного трубопроводу і споживачем теплової енергії. Водопідготувальний контур установки містить включені послідовно за напрямком руху води водяну порожнину підігрівача сирової води, систему хімводоочищення, підігрівач хімічно очищеної води та деаератор, грійні порожнини підігрівача мережної води, повітропідігрівача та підігрівача сирової води через гідравлічні затвори з'єднані з входом збірника водяного конденсату з димових газів, вихід з якого через конденсатний насос підключений до входу деаератора, вихід деаератора через грійну порожнину підігрівача хімічно очищеної води та підживлювальний насос, а також вихід водяної порожнини газопідігрівача з'єднані зі зворотним трубопроводом на всмоктувальній стороні мережного насоса. Установка додатково оснащена водоповітряним теплообмінником, повітряна порожнина якого розміщена у повітроводі на ділянці між вентилятором і повітропідігрівачем. Вхід водяної порожнини газопідігрівача підключено до подавального трубопроводу на ділянці між місцями підключення рециркуляційного та перепускного трубопроводів. Водяна порожнина водоповітряного теплообмінника підключена до водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання паралельно до водяної порожнини газопідігрівача. Вхід і вихід водяної порожнини підігрівача мережної води підключено до зворотного трубопроводу на ділянці між місцями підключення перепускного та рециркуляційного трубопроводів. Повітровід на ділянці між повітропідігрівачем і газопальниковим пристроєм розділено на дуттьовий повітровід, з'єднаний з газопальниковим пристроєм, і осушувальний повітровід, з'єднаний з відвідним газоходом на ділянці між газопідігрівачем і димососом.The boiler unit is connected to the consumer of thermal energy by a supply pipeline and a return pipeline with a network pump and a network water heater located in series, forming a water circulation circuit of the heat supply system, equipped with a recirculation pipeline with a recirculation pump, which connects the supply pipeline with a section of the return pipeline between the network pump and the boiler unit , and a bypass pipeline that connects the section of the return pipeline between the network pump and the connection point of the recirculation pipeline with the section of the supply pipeline between the connection point of the recirculation pipeline and the heat energy consumer. The water preparation circuit of the installation includes the water cavity of the raw water heater, the chemical water purification system, the chemically purified water heater and the deaerator, the heating cavities of the network water heater, the air heater and the raw water heater are connected through hydraulic valves to the inlet of the water condensate collector from the smoke gases, the outlet of which is connected to the deaerator inlet through the condensate pump, the deaerator outlet through the heating cavity of the chemically purified water heater and the feed pump, as well as the outlet of the water cavity of the gas heater are connected to the return pipeline on the suction side of the network pump. The installation is additionally equipped with a water-air heat exchanger, the air cavity of which is located in the air duct in the area between the fan and the air heater. The inlet of the water cavity of the gas heater is connected to the supply pipeline in the area between the connection points of the recirculation and bypass pipelines. The water cavity of the water-air heat exchanger is connected to the water circulation circuit of the heat supply system in parallel to the water cavity of the gas heater. The inlet and outlet of the water cavity of the mains water heater are connected to the return pipeline in the area between the connection points of the bypass and recirculation pipelines. The air duct in the area between the air heater and the gas burner device is divided into a duct duct connected to the gas burner device and a drying air duct connected to the outlet gas duct in the area between the gas heater and the smoke extractor.

Застосування даної установки дозволить підвищити експлуатаційну надійність установки при низьких навантаженнях котлоагрегату та у зимовому періоді її експлуатації, а при роботі установки в режимі регулювального зниження температури подавальної води - підвищити ефективність осушування відхідних димових газів та зменшити витрати електричної енергії мережним насосом. - ООН В я ше СЛ ня» С НН в АК НАЙ о КозуThe use of this installation will allow to increase the operational reliability of the installation at low loads of the boiler unit and in the winter period of its operation, and when the installation is operating in the mode of regulating the supply water temperature decrease, it will increase the efficiency of exhaust flue gas drying and reduce the consumption of electrical energy by the mains pump. - UN General Assembly of the United Nations in AK NAI o Kozu

Н нн пр п ВОN nn pr p VO

Винахід належить до теплоенергетики та може бути використаний в газоспоживальних котельних установках з водогрійними котлоагрегатами, включеними у водяний циркуляційний контур системи теплопостачання.The invention belongs to thermal power engineering and can be used in gas-consuming boiler plants with water-heating boiler units included in the water circulation circuit of the heat supply system.

Відомою є котельна установка, що містить водогрійний котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, сполучений відвідним газоходом з димовою трубою через послідовно розміщені за напрямком руху димових газів підігрівач мережної води, підігрівач сирової води, газопідігрівач і димосос, причому котлоагрегат підключений до споживача теплової енергії подавальним трубопроводом і зворотним трубопроводом з підігрівачем мережної води з утворенням водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання, вхід водяної порожнини газопідігрівача підключений до подавального трубопроводу, а вихід - до зворотного трубопроводу (див. ФиалкоA boiler installation is known, which contains a water-heating boiler unit with a gas burner device, connected by an exhaust duct with a flue pipe through a mains water heater, a raw water heater, a gas heater and a smoke extractor, which are placed sequentially in the direction of the flow of flue gases, and the boiler unit is connected to the consumer of heat energy by a supply pipe and a return pipeline with a network water heater to form a water circulation circuit of the heat supply system, the inlet of the water cavity of the gas heater is connected to the supply pipeline, and the output is connected to the return pipeline (see Fialko

Н.М., Навродская Р.А., Шевчук С.Й. та ін. Тепловьіе методьі защить! газоотводящих трактов котельньїх установок. - Киев: Типография "Про формат", 2018. - С. 36, Рис. 2.5).N.M., Navrodskaya R.A., Shevchuk S.Y. etc. Thermal protection methods! gas exhaust tracts of boiler plants. - Kyiv: Typography "About Format", 2018. - P. 36, Fig. 2.5).

Недоліком відомої установки є її понижена теплова ефективність через недостатнє охолодження димових газів у відвідному газоході.The disadvantage of the known installation is its reduced thermal efficiency due to insufficient cooling of flue gases in the outlet gas duct.

Найближчим аналогом за технічною суттю та результатом, що досягається, до пристрою, що заявляється, є котельна установка, що містить водогрійний котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, сполучений відвідним газоходом з димовою трубою через послідовно розміщені за напрямком руху димових газів підігрівач мережної води, повітропідігрівач, підігрівач сирової води, газопідігрівач і димосос, газопальниковий пристрій сполучений повітроводом з атмосферою через послідовно розміщені за напрямком руху повітря вентилятор і повітропідігрівач, причому котлоагрегат підключений до споживача теплової енергії подавальним трубопроводом і зворотним трубопроводом з послідовно розміщеними мережним насосом і підігрівачем мережної води з утворенням водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання, вхід водяної порожнини газопідігрівача підключений до подавального трубопроводу, обладнаного рециркуляційним трубопроводом з насосом рециркуляції, який з'єднує подавальний трубопровід з ділянкою зворотного трубопроводу між мережним насосом і котлоагрегатом, та перепускним трубопроводом, який з'єднує ділянку зворотного трубопроводу між мережним насосом і місцем підключення рециркуляційного трубопроводу з ділянкою подавального трубопроводу між місцем підключення рециркуляційного трубопроводу іThe closest analogue in terms of technical essence and the result achieved to the claimed device is a boiler installation containing a water-heating boiler unit with a gas burner device, connected by an exhaust gas duct to a smoke pipe through a network water heater, an air heater, a heater placed sequentially in the direction of the movement of flue gases of raw water, a gas heater and a smoke extractor, the gas burner device is connected by an air duct to the atmosphere through a fan and an air heater placed in series in the direction of air movement, and the boiler unit is connected to the heat energy consumer by a supply pipeline and a return pipeline with a network pump and a network water heater located in series to form a water circulation circuit heat supply system, the inlet of the water cavity of the gas heater is connected to the supply pipeline, equipped with a recirculation pipeline with a recirculation pump, which connects the supply pipeline with the section of the return t of the pipeline between the network pump and the boiler unit, and the bypass pipeline that connects the section of the return pipeline between the network pump and the connection point of the recirculation pipeline with the section of the supply pipeline between the connection point of the recirculation pipeline and

Зо споживачем теплової енергії. Технічна реалізація водогрійної котельної установки передбачає обов'язкову наявність у її складі водопідготувального контуру, який містить включені послідовно за напрямком руху води водяну порожнину підігрівача сирової води, систему хімводоочищення, підігрівач хімічно очищеної води та деаератор. Грійні порожнини підігрівача мережної води, повітропідігрівача та підігрівача сирової води через гідравлічні затвори з'єднані з входом збірника водяного конденсату з димових газів, вихід з якого через конденсатний насос підключений до входу деаератора, вихід деаератора через грійну порожнину підігрівача хімічно очищеної води та підживлювальний насос, а також вихід водяної порожнини газопідігрівача з'єднані зі зворотним трубопроводом на всмоктувальній стороні мережного насоса (див. ФіалкоWith the heat energy consumer. The technical implementation of the water heating boiler installation requires the mandatory presence of a water preparation circuit in its composition, which includes the water cavity of the raw water heater, a chemical water purification system, a chemically purified water heater and a deaerator, which are connected sequentially in the direction of water movement. The heating cavities of the mains water heater, air heater and raw water heater are connected through hydraulic valves to the inlet of the water condensate collector from the flue gases, the outlet of which is connected to the deaerator inlet via the condensate pump, the deaerator outlet is connected to the heating cavity of the chemically purified water heater and the feed pump, as well as the outlet of the water cavity of the gas heater are connected to the return pipeline on the suction side of the mains pump (see Fialko

Н.М., Гнєдаш Г.О., Навродська Р.О., та ін. Підвищення ефективності комбінованих теплоутилізаційних систем газоспоживальних котельних установок. - Науковий вісник НЛТУN.M., Hnedash G.O., Navrodska R.O., and others. Increasing the efficiency of combined heat utilization systems of gas-consuming boiler plants. - Scientific Bulletin of NLTU

України. - 2019. - Мо 29(6), С 79-82, Рис. 1).of Ukraine. - 2019. - Mo 29(6), S 79-82, Fig. 1).

В котельній установці за найближчим аналогом, у порівнянні з відомою установкою (див.In the boiler installation according to the closest analogue, in comparison with the known installation (see

Фиалко Н.М., Навродская Р.А., Шевчук С.Й. та ін. Тепловьіе методьі защитьї газоотводящих трактов котельньїх установок. - Киев: Типография "Про формат", 2018. - С. 36, Рис. 2.5), завдяки оснащенню її повітропідігрівачем, розміщеним у відвідному газоході між підігрівачами мережної та сирової води, забезпечується збільшення відбору теплоти від димових газів, тобто підвищення теплової ефективності установки. Разом з тим, при понижених навантаженнях котлоагрегату в осінньо-весняному періоді експлуатації установки виникає загроза випадіння водяного конденсату з димових газів у відвідному газоході після газопідігрівача внаслідок їх недостатнього підігрівання в ньому через низьку температуру зворотної води та відповідно подавальної води на вході в газопідігрівач. Для необхідного підігрівання димових газів, яке забезпечує відсутність конденсатоутворення у відвідному газоході після газопідігрівача, його теплообмінна поверхня має бути більшою приблизно на третину в порівнянні з поверхнею, необхідною при роботі установки в зимовому періоді експлуатації. При цьому через підвищену ентальпію підігрітих димових газів, яка визначається їх підвищеними температурою та вологовмістом, тобто і підвищеною температурою точки роси, втрати теплоти, що витрачається на осушування димових газів, є відповідно підвищеними. З урахуванням цього, котельна установка-найближчий аналог загалом має такі недоліки: низька надійність роботи установки при низьких навантаженнях котлоагрегату внаслідок бо недостатнього підігрівання димових газів у газопідігрівачі через низьку температуру зворотної води та відповідно подавальної води на вході в газопідігрівач, що призводить до загрози випадіння водяного конденсату з димових газів у газовідвідному тракті після газопідігрівача; низька надійність роботи установки у зимовий період її експлуатації через недостатню температуру димових газів на виході з повітропідігрівача для підігрівання сирової води через низьку температуру зовнішнього повітря, зокрема при необхідності підігрівання підвищеної кількості води для підживлення водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання; понижена ефективність осушування відхідних димових газів через понижену температуру води на вході в газопідігрівач при роботі установки в режимі регулювального зниження температури подавальної води, що надходить до споживача теплової енергії; підвищені витрати електричної енергії мережним насосом при роботі установки в режимі регулювального зниження температури подавальної води, що надходить до споживача теплової енергії, через підвищену температуру мережної води у зворотному трубопроводі після підігрівача мережної води, що для встановлення та підтримання необхідного зниження температури подавальної води при незмінній теплопродуктивності котлоагрегату потребує збільшення витрати води через перепускний трубопровід і відповідно збільшення витрати води через котлоагрегат.Fialko N.M., Navrodskaya R.A., Shevchuk S.Y. etc. Thermal methods of protection of gas exhaust tracts of boiler plants. - Kyiv: Typography "About format", 2018. - P. 36, Fig. 2.5), due to equipping it with an air heater placed in the outlet gas duct between the mains and raw water heaters, an increase in heat extraction from flue gases is ensured, i.e. an increase in the thermal efficiency of the installation. At the same time, with reduced loads of the boiler unit in the autumn-spring period of operation of the installation, there is a risk of water condensate falling from the flue gases in the outlet gas pipe after the gas heater due to their insufficient heating in it due to the low temperature of the return water and, accordingly, the supply water at the entrance to the gas heater. For the necessary heating of flue gases, which ensures the absence of condensation in the outlet gas duct after the gas heater, its heat exchange surface should be larger by about a third compared to the surface required for the operation of the installation in the winter period of operation. At the same time, due to the increased enthalpy of the heated flue gases, which is determined by their increased temperature and moisture content, i.e., the increased dew point temperature, heat losses spent on drying the flue gases are correspondingly increased. Taking this into account, the boiler installation-the closest analog generally has the following disadvantages: low reliability of the installation at low loads of the boiler unit due to insufficient heating of the flue gases in the gas heater due to the low temperature of the return water and, accordingly, the supply water at the entrance to the gas heater, which leads to the threat of water leakage condensate from flue gases in the gas discharge path after the gas heater; low reliability of the installation during the winter period of its operation due to the insufficient temperature of flue gases at the outlet of the air heater for heating raw water due to the low temperature of the outside air, in particular, when it is necessary to heat an increased amount of water to feed the water circulation circuit of the heat supply system; reduced efficiency of exhaust flue gas drying due to the reduced water temperature at the inlet to the gas heater when the unit is operating in the mode of regulating the temperature reduction of the supply water entering the heat energy consumer; increased consumption of electrical energy by the mains pump during operation of the installation in the mode of regulating the decrease in the temperature of the supply water coming to the thermal energy consumer, due to the increased temperature of the mains water in the return pipeline after the mains water heater, which is to establish and maintain the necessary decrease in the temperature of the supply water with unchanged thermal productivity of the boiler unit requires an increase in the flow of water through the bypass pipeline and, accordingly, an increase in the flow of water through the boiler unit.

В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення котельної установки шляхом додаткового оснащення повітроводу водоповітряним теплообмінником, розділення повітроводу на дуттьовий та осушувальний повітроводи з підключенням останнього до відвідного газоходу на ділянці між газопідігрівачем і димососом, підключення входу водяної порожнини газопідігрівача до подавального трубопроводу на ділянці між місцями підключення рециркуляційного та перепускного трубопроводів та підключення входу і виходу водяної порожнини підігрівача мережної води до зворотного трубопроводу на ділянці між місцями підключення перепускного та рециркуляційного трубопроводів, що забезпечить відсутність конденсатоутворення в димових газах у газовідвідному тракті після газопідігрівача, необхідне підігрівання сирової води у зимовий період експлуатації установки, підвищення температури води на вході в газопідігрівач при роботі установки в режимі зниження температури подавальної води та зменшення витрати води через перепускний трубопровід при роботі установки в режимі зниження температури подавальної води.The basis of the invention is the task of improving the boiler installation by additionally equipping the air duct with a water-air heat exchanger, dividing the air duct into a draft and drying duct with the connection of the latter to the outlet gas duct in the area between the gas heater and the smoke extractor, connecting the entrance of the water cavity of the gas heater to the supply pipeline in the area between the connection points of the recirculation and bypass pipelines and connecting the inlet and outlet of the water cavity of the mains water heater to the return pipeline in the area between the connection points of the bypass and recirculation pipelines, which will ensure the absence of condensation in the flue gases in the gas exhaust tract after the gas heater, the necessary heating of raw water during the winter period of operation of the installation, temperature increase of water at the inlet to the gas heater when the installation is operating in the mode of reducing the temperature of the supply water and reducing the flow of water through the bypass pipeline when the installation is operating in the mode of lowering the supply water temperature.

Зо Поставлена задача вирішується тим, що котельна установка, що містить водогрійний котлоагрегат з газопальниковим пристроєм, сполучений відвідним газоходом з димовою трубою через послідовно розміщені за напрямком руху димових газів підігрівач мережної води, повітропідігрівач, підігрівач сирової води, газопідігрівач і димосос, газопальниковий пристрій сполучений повітроводом з атмосферою через послідовно розміщені за напрямком руху повітря вентилятор і повітропідігрівач, причому котлоагрегат підключений до споживача теплової енергії подавальним трубопроводом і зворотним трубопроводом з послідовно розміщеними мережним насосом і підігрівачем мережної води з утворенням водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання, обладнаного рециркуляційним трубопроводом з насосом рециркуляції, який з'єднує подавальний трубопровід з ділянкою зворотного трубопроводу між мережним насосом і котлоагрегатом, та перепускним трубопроводом, який з'єднує ділянку зворотного трубопроводу між мережним насосом і місцем підключення рециркуляційного трубопроводу з ділянкою подавального трубопроводу між місцем підключення рециркуляційного трубопроводу і споживачем теплової енергії, водопідготувальний контур установки містить включені послідовно за напрямком руху води водяну порожнину підігрівача сирової води, систему хімводоочищення, підігрівач хімічно очищеної води та деаератор, грійні порожнини підігрівача мережної води, повітропідігрівача та підігрівача сирової води через гідравлічні затвори з'єднані з входом збірника водяного конденсату з димових газів, вихід з якого через конденсатний насос підключений до входу деаератора, вихід деаератора через грійну порожнину підігрівача хімічно очищеної води та підживлювальний насос, а також вихід водяної порожнини газопідігрівача з'єднані зі зворотним трубопроводом на всмоктувальній стороні мережного насоса, згідно з винаходом, додатково оснащена водоповітряним теплообмінником, повітряна порожнина якого розміщена у повітроводі на ділянці між вентилятором і повітропідігрівачем, вхід водяної порожнини газопідігрівача підключено до подавального трубопроводу на ділянці між місцями підключення рециркуляційного та перепускного трубопроводів, водяна порожнина водоповітряного теплообмінника підключена до водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання паралельно до водяної порожнини газопідігрівача, вхід і вихід водяної порожнини підігрівача мережної води підключено до зворотного трубопроводу на ділянці між місцями підключення перепускного та рециркуляційного трубопроводів, повітровід на ділянці між повітропідігрівачем і газопальниковим пристроєм розділено на дуттьовий повітровід,З The task is solved by the fact that the boiler installation, which contains a water-heating boiler unit with a gas burner device, is connected by an exhaust gas duct with a smoke pipe through a network water heater, an air heater, a raw water heater, a gas heater and a smoke extractor, which are placed in series in the direction of the flow of flue gases, the gas burner device is connected by an air duct with the atmosphere through a fan and an air heater placed sequentially in the direction of air movement, and the boiler unit is connected to the consumer of thermal energy by a supply pipeline and a return pipeline with a network pump and a network water heater located in series with the formation of a water circulation circuit of the heat supply system, equipped with a recirculation pipeline with a recirculation pump, which connects the supply pipeline with the section of the return pipeline between the network pump and the boiler unit, and the bypass pipeline that connects the section of the return pipeline between the network us osm and the place of connection of the recirculation pipeline with the section of the supply pipeline between the place of connection of the recirculation pipeline and the consumer of thermal energy, the water preparation circuit of the installation contains the water cavity of the raw water heater, the chemical water purification system, the heater of chemically purified water and the deaerator, the heating cavities of the network heater of water, air heater and raw water heater are connected through hydraulic valves to the inlet of the water condensate collector from flue gases, the outlet of which is connected to the inlet of the deaerator through the condensate pump, the outlet of the deaerator through the heating cavity of the chemically purified water heater and the feed pump, as well as the outlet of the water the cavities of the gas heater are connected to the return pipeline on the suction side of the network pump, according to the invention, it is additionally equipped with a water-air heat exchanger, the air cavity of which is located in the air duct in the area between the vent ilator and air heater, the inlet of the water cavity of the gas heater is connected to the supply pipeline in the area between the connection points of the recirculation and bypass pipelines, the water cavity of the water-air heat exchanger is connected to the water circulation circuit of the heat supply system parallel to the water cavity of the gas heater, the inlet and outlet of the water cavity of the mains water heater are connected to the return of the pipeline in the area between the connection points of the bypass and recirculation pipelines, the air duct in the area between the air heater and the gas burner device is divided into a duct,

з'єднаний з газопальниковим пристроєм, і осушувальний повітровід, з'єднаний відвідним газоходом на ділянці між газопідігрівачем і димососом.connected to the gas burner device, and the drying air duct connected by the exhaust duct in the area between the gas heater and the chimney.

Завдяки додатковому оснащенню установки водоповітряним теплообмінником, розміщенню його повітряної порожнини у повітроводі на ділянці між вентилятором і повітропідігрівачем і підключення його водяної порожнини до водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання у зимовий період експлуатації можна підвищити температуру повітря на вході у повітропідігрівач і відповідно підвищити температуру димових газів на вході у підігрівач сирової води. Внаслідок підключення входу водяної порожнини газопідігрівача до подавального трубопроводу на ділянці між місцями підключення рециркуляційного та перепускного трубопроводів збільшується підігрів димових газів при роботі установки в режимі регулювального зниження температури подавальної води пропусканням частини зворотної води через перепускний трубопровід. Завдяки підключенню входу і виходу водяної порожнини підігрівача мережної води до зворотного трубопроводу на ділянці між місцями підключення перепускного та рециркуляційного трубопроводів зворотна вода, що надходить через перепускний трубопровід для охолодження подавальної води, не отримає підігрівання у підігрівачі мережної води, тобто усувається необхідність витрачання додаткової кількості зворотної води на охолодження подавальної води. Внаслідок розділення повітроводу на дуттьовий і осушувальний і з'єднання осушувального повітроводу з відвідним газоходом на ділянці між газопідігрівачем і димососом забезпечується як додаткове підігрівання відхідних димових газів після газопідігрівача, так і, через незначний вологовміст осушувального повітря, зниження температури точки роси - точки початку конденсування водяної пари в димових газах - з необхідним перевищенням температури димових газів над температурою точки роси, що запобігає конденсатоутворенню в газовідвідному тракті при роботі установки з пониженим навантаженням котлоагрегату.Thanks to the additional equipment of the installation with a water-air heat exchanger, the placement of its air cavity in the air duct in the area between the fan and the air heater and the connection of its water cavity to the water circulation circuit of the heat supply system during the winter period of operation, it is possible to increase the temperature of the air at the entrance to the air heater and, accordingly, increase the temperature of the flue gases at the entrance into the raw water heater. As a result of the connection of the inlet of the water cavity of the gas heater to the supply pipeline in the area between the connection points of the recirculation and bypass pipelines, the heating of flue gases increases during the operation of the installation in the mode of regulating the temperature of the supply water by passing part of the return water through the bypass pipeline. Due to the connection of the inlet and outlet of the water cavity of the network water heater to the return pipeline in the area between the connection points of the bypass and recirculation pipelines, the return water coming through the bypass pipeline for cooling the supply water will not be heated in the network water heater, that is, the need to spend an additional amount of return water is eliminated water for cooling the supply water. As a result of the separation of the air duct into a draft and drying air duct and the connection of the drying air duct with the outlet gas duct in the area between the gas heater and the smoke extractor, both additional heating of the flue gases after the gas heater and, due to the insignificant moisture content of the drying air, a decrease in the temperature of the dew point - the point at which water condensation begins vapors in the flue gases - with the necessary excess of the temperature of the flue gases above the dew point temperature, which prevents condensate formation in the gas exhaust tract when the installation is operating with a reduced load of the boiler unit.

Внаслідок введення цих нових конструктивних ознак досягається підвищення експлуатаційної надійності установки при низьких навантаженнях котлоагрегату та у зимовому періоді її експлуатації, а при роботі установки в режимі регулювального зниження температури подавальної води підвищується ефективність осушування відхідних димових газів та зменшуються витрати електричної енергії мережним насосом.As a result of the introduction of these new design features, an increase in the operational reliability of the installation is achieved at low loads of the boiler unit and in the winter period of its operation, and when the installation is operating in the mode of regulating the supply water temperature, the efficiency of exhaust flue gas drying increases and the consumption of electrical energy by the mains pump is reduced.

Зо Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленням, на якому зображена схема котельної установки.The essence of the proposed invention is explained by the drawing, which shows the scheme of the boiler installation.

Котельна установка містить водогрійний котлоагрегат 1 з газопальниковим пристроєм 2, сполучений відвідним газоходом З з димовою трубою 4. У відвідному газоході З послідовно за напрямком руху димових газів розміщені підігрівач 5 мережної води з патрубком 6 відведення конденсату, повітропідігрівач 7 з патрубком 8 відведення конденсату, підігрівач 9 сирової води з патрубком 10 відведення конденсату, газопідігрівач 11 і димосос 12.The boiler installation includes a water-heating boiler unit 1 with a gas burner device 2, connected by a discharge gas pipe Z to a smoke pipe 4. In the discharge gas pipe Z, a heater 5 of mains water with a nozzle 6 for condensate removal, an air heater 7 with a nozzle 8 for condensate removal, a heater 9 of raw water with a nozzle 10 for condensate removal, a gas heater 11 and a smoke extractor 12.

Повітряний тракт установки містить загальний повітровід 13, в якому послідовно за напрямком руху розміщені вентилятор 14, повітряна порожнина водоповітряного теплообмінника 15 і повітряна порожнина повітропідігрівача 7, після якої загальний повітровід 13 розділяється на два відгалуження - дуттьовий повітровід 16 з заслінкою 17, який з'єднує загальний повітровід 13 з газопальниковим пристроєм 2, та осушувальний повітровід 18 з заслінкою 19, який з'єднує загальний повітровід 13 з відвідним газоходом 3.The air path of the installation contains a common duct 13, in which the fan 14, the air cavity of the water-air heat exchanger 15 and the air cavity of the air heater 7 are placed sequentially in the direction of movement, after which the common duct 13 is divided into two branches - the duct duct 16 with the damper 17, which connects the general air duct 13 with the gas burner device 2, and the drying air duct 18 with the valve 19, which connects the general air duct 13 with the outlet gas duct 3.

Водяна система теплогенерувальної частини котельної установки, підключеної до водяного циркуляційного контуру системи теплопостачання зі споживачем 20 теплової енергії, містить котлоагрегат 1, подавальний трубопровід 21 та зворотний трубопровід 22 з мережним насосом 23. Паралельно до котлоагрегату 1 між подавальним і зворотним трубопроводами 21 і 22 підключені рециркуляційний трубопровід 24 з рециркуляційним насосом 25 та регулювальним клапаном 26 і перепускний трубопровід 27 з регулювальним клапаном 28. Водяна порожнина підігрівача 5 мережної води через вентилі 29 і 30 підключена до зворотного трубопроводу 22 на напірній стороні мережного насоса 23. Гаряча ділянка подавального трубопроводу 21 - між входом рециркуляційного трубопроводу 24 і виходом перепускного трубопроводу 27 - трубопроводом 31 через регулювальний клапан 32 і водяну порожнину газопідігрівача 11 з'єднано зі зворотним трубопроводом 22 на всмоктувальній стороні мережного насоса 23.The water system of the heat-generating part of the boiler plant, connected to the water circulation circuit of the heat supply system with the heat energy consumer 20, contains the boiler unit 1, the supply pipeline 21 and the return pipeline 22 with the network pump 23. Parallel to the boiler unit 1, between the supply and return pipelines 21 and 22, recirculation pipeline 24 with a recirculation pump 25 and a control valve 26 and an overflow pipeline 27 with a control valve 28. The water cavity of the mains water heater 5 through valves 29 and 30 is connected to the return pipeline 22 on the pressure side of the network pump 23. The hot section of the supply pipeline 21 is between the inlet of the recirculation pipeline 24 and the outlet of the bypass pipeline 27 - the pipeline 31 through the control valve 32 and the water cavity of the gas heater 11 is connected to the return pipeline 22 on the suction side of the network pump 23.

Вентилі 33, 34 і 35 включені у водяний циркуляційний контур для забезпечення регулювання витрат води відповідно через підігрівач 5 мережної води, через перепускний трубопровід 27 і через рециркуляційний трубопровід 24.Valves 33, 34 and 35 are included in the water circulation circuit to ensure regulation of water flows, respectively, through the heater 5 of network water, through the bypass pipeline 27 and through the recirculation pipeline 24.

Водяна система водопідготувальної частини установки містить вхідний трубопровід 36 з регулювальним клапаном 37, байпасний трубопровід 38 з регулювальним клапаном 39 і з'єднані відповідними трубопроводами підігрівач 9 сирової води, систему 40 хімводоочищення, підігрівачThe water system of the water preparation part of the installation includes an inlet pipeline 36 with a control valve 37, a bypass pipeline 38 with a control valve 39 and a raw water heater 9 connected by appropriate pipelines, a chemical water treatment system 40, a heater

41 хімічно очищеної води, деаератор 42, підживлювальний насос 43, конденсатозбірний бак 44 з вентилем 45 і нейтралізатором 46 конденсату та конденсатний насос 47.41 of chemically purified water, deaerator 42, feed pump 43, condensate collection tank 44 with valve 45 and condensate neutralizer 46 and condensate pump 47.

Котельна установка працює таким чином.The boiler plant works as follows.

Димові гази, що утворюються в процесі спалювання природного газу в топці котлоагрегату 1, проходять через його теплообмінні поверхні, де охолоджуються, і надходять до відвідного газоходу 3. Далі димові гази послідовно проходять підігрівач 5 мережної води, повітропідігрівач 7, підігрівач 9 сирової води, в яких охолоджуються, а за певних умов - з утворенням відповідної кількості конденсату з димових газів, і газопідігрівач 11, де підігріваються, що запобігає конденсатоутворенню при подальшому їх проходженні через відвідний газохід З з димососом 12 і через димову трубу 4.The flue gases produced during the combustion of natural gas in the furnace of the boiler unit 1 pass through its heat exchange surfaces, where they cool down, and enter the exhaust gas duct 3. Then the flue gases successively pass through the network water heater 5, the air heater 7, the raw water heater 9, in which are cooled, and under certain conditions - with the formation of an appropriate amount of condensate from the flue gases, and the gas heater 11, where they are heated, which prevents the formation of condensate during their further passage through the outlet gas duct C with the smoke vacuum 12 and through the smoke pipe 4.

Загальний потік повітря вентилятором 14 подається до загального повітроводу 13, проходить через повітряні порожнини водоповітряного теплообмінника 15 і повітропідігрівача 7, де повітря підігрівається, та далі розділяється на два потоки - дуттьовий та осушувальний.The general flow of air is supplied by the fan 14 to the general air duct 13, passes through the air cavities of the water-air heat exchanger 15 and the air heater 7, where the air is heated, and is further divided into two flows - the air flow and the drying flow.

Дуттьове повітря дуттьовим повітроводом 16 проходить через заслінку 17 і надходить у газопальниковий пристрій 2. Осушувальне повітря осушувальним повітроводом 18 проходить через заслінку 19 і надходить у відвідний газохід 3, де змішується з потоком димових газів.The exhaust air through the exhaust duct 16 passes through the valve 17 and enters the gas burner device 2. The drying air through the exhaust duct 18 passes through the valve 19 and enters the outlet gas duct 3, where it mixes with the flow of flue gases.

Основний потік зворотної води циркуляційного контуру системи теплопостачання за допомогою мережного насоса 23 зі зворотного трубопроводу 22 через вентиль 29 надходить у водяну порожнину підігрівача 5 мережної води, де вода підігрівається, та через вентиль 30 надходить у зворотний трубопровід 22 і далі через вентиль 34 - у котлоагрегат 1, де вода нагрівається. Основний потік нагрітої води подавальним трубопроводом 21 подається споживачу 20 теплової енергії, де вода охолоджується. Інший потік нагрітої води за допомогою рециркуляційного насоса 25 рециркуляційним трубопроводом 24 через регулювальний клапан 26 подається у зворотний трубопровід 22, де нагріта вода змішується зі зворотною тепломережною водою, в результаті чого температура води на вході в котлоагрегат підвищується до нормативного значення. Частина потоку зворотної тепломережної води перепускним трубопроводом 27 через регулювальний клапан 28 надходить у подавальний трубопровід 21, де змішується з нагрітою тепломережною водою, що спрямовується до споживача 20 теплової енергії, внаслідок чого температура води у подавальному і зворотному трубопроводах знижується. Частина гарячої води з подавального трубопроводу 21 проходить трубопроводом 31 через регулювальний клапан 32 і водяну порожнину газопідігрівача 11, де вода охолоджується, та подається у зворотний трубопровід 22, де змішується з охолодженою тепломережною водою.The main flow of return water of the circulation circuit of the heat supply system with the help of the network pump 23 from the return pipeline 22 through the valve 29 enters the water cavity of the heater 5 of the network water, where the water is heated, and through the valve 30 enters the return pipeline 22 and then through the valve 34 - into the boiler unit 1, where the water is heated. The main flow of heated water through the supply pipeline 21 is supplied to the heat energy consumer 20, where the water is cooled. Another flow of heated water is fed by the recirculation pump 25 through the recirculation pipeline 24 through the control valve 26 into the return pipeline 22, where the heated water is mixed with the return heat network water, as a result of which the temperature of the water at the entrance to the boiler unit rises to the standard value. Part of the flow of the return heat network water through the bypass pipeline 27 through the control valve 28 enters the supply pipeline 21, where it mixes with the heated heat network water directed to the heat energy consumer 20, as a result of which the water temperature in the supply and return pipelines decreases. Part of the hot water from the supply pipeline 21 passes through the pipeline 31 through the control valve 32 and the water cavity of the gas heater 11, where the water is cooled, and is fed into the return pipeline 22, where it is mixed with the cooled heating network water.

Вода від джерела водопостачання надходить в установку вхідним трубопроводом 36; далі частина сирової води проходить регулювальний клапан 37, водяну порожнину підігрівача 9 сирової води, де підігрівається, а інша частина - через байпасний трубопровід 38 з регулювальним клапаном 39 надходить у трубопровід, що з'єднує підігрівач 9 і систему 40 хімводоочищення, та змішується з підігрітою водою. Загальна кількість змішаної сирової води з температурою, що не перевищує нормативну, проходить систему 40 хімводоочищення, в якій показники якості води досягають відповідних стандартних величин. Далі хімічно очищена вода проходить підігрівач 41, де підігрівається, і надходить у деаератор 42. Водяний конденсат, який утворюється при суттєвому охолодженні димових газів, через патрубки 6, 8 і 10 та відповідні трубопроводи також надходить у конденсатозбірний бак 44 і конденсатним насосом 47 подається у деаератор 42, в якому з води практично повністю видаляються кисень і вуглекислий газ. Деаерована вода проходить підігрівач 40 хімічно очищеної води, де охолоджується, та за допомогою підживлювального насоса 43 надходить у зворотний трубопровід 22 на всмоктувальній стороні мережного насоса 23. За необхідністю відведення водяного конденсату в каналізаційну систему конденсаційний насос не працює і для виконання вимог відносно нормативів скидних стоків конденсат проходить через вентиль 45 та нейтралізатор 46 і далі надходить у зливний трубопровід котельні. Частина підігрітої у водяному циркуляційному контурі системи теплопостачання води з подавального трубопроводу 21 проходить через теплообмінник деаератора 42, де охолоджується, та подається у зворотний трубопровід 22 на всмоктувальній стороні мережного насоса 23.Water from the water supply source enters the installation through the inlet pipeline 36; then part of the raw water passes through the regulating valve 37, the water cavity of the raw water heater 9, where it is heated, and the other part - through the bypass pipeline 38 with the regulating valve 39 enters the pipeline connecting the heater 9 and the chemical water purification system 40, and mixes with the heated water The total amount of mixed raw water with a temperature that does not exceed the standard goes through a 40 chemical water treatment system, in which the water quality indicators reach the corresponding standard values. Next, the chemically purified water passes through the heater 41, where it is heated, and enters the deaerator 42. The water condensate, which is formed during the significant cooling of the flue gases, also enters the condensate collection tank 44 through the nozzles 6, 8 and 10 and the corresponding pipelines and is fed into the condensate pump 47 deaerator 42, in which oxygen and carbon dioxide are almost completely removed from the water. Deaerated water passes through the chemically purified water heater 40, where it cools, and with the help of the feed pump 43 enters the return pipeline 22 on the suction side of the mains pump 23. Due to the need to drain the water condensate into the sewage system, the condensation pump does not work and to meet the requirements regarding discharge standards the condensate passes through the valve 45 and the neutralizer 46 and then enters the drain pipe of the boiler room. Part of the water heating system heated in the water circulation circuit from the supply pipeline 21 passes through the heat exchanger of the deaerator 42, where it cools, and is fed into the return pipeline 22 on the suction side of the network pump 23.

За допомогою регулювального клапана 27 встановлюється така витрата води через рециркуляційний трубопровід 24, що забезпечує рівень температури води на вході в котлоагрегат 1, яка запобігає конденсації вологи на його конвективній теплообмінній поверхні.With the help of the control valve 27, such a flow of water through the recirculation pipeline 24 is established, which ensures the water temperature level at the entrance to the boiler unit 1, which prevents the condensation of moisture on its convective heat exchange surface.

За допомогою регулювального клапана 28 встановлюється така витрата води через перепускний трубопровід 27, яка забезпечує підтримання заданої температури тепломережної води, що подається споживачу 20 теплової енергії. За допомогою регулювального клапана 32 бо встановлюється витрата води через газопідігрівач 11, яка забезпечує підтримання такого тепловологісного стану димових газів у відвідному газоході З після газопідігрівача 11 і в димовій трубі 4, який запобігає конденсатоутворенню в них водяної пари з димових газів.With the help of the control valve 28, such a flow of water through the bypass pipeline 27 is established, which ensures the maintenance of the set temperature of the heating network water supplied to the consumer 20 of thermal energy. With the help of the control valve 32, the flow of water through the gas heater 11 is established, which ensures the maintenance of such a heat-moist state of the flue gases in the outlet gas duct Z after the gas heater 11 and in the flue pipe 4, which prevents the condensation of water vapor from the flue gases in them.

За допомогою регулювальних клапанів 37 і 39 встановлюється температура сирової води, яка не перевищує нормативну температуру води в системі 40 хімводоочищення.With the help of control valves 37 and 39, the raw water temperature is set, which does not exceed the standard water temperature in the chemical water treatment system 40.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION Boiler installation containing a water-heating boiler unit with a gas burner device, connected by an exhaust gas duct with a smoke pipe through a network water heater, an air heater, a raw water heater, a gas heater and a smoke extractor, which are placed in series in the direction of the flow of flue gases, the gas burner device is connected to the atmosphere by an air duct through a series of in the direction of air movement, a fan and an air heater, and the boiler unit is connected to the consumer of thermal energy by a supply pipeline and a return pipeline with a network pump and a network water heater located in series with the formation of a water circulation circuit of the heat supply system, equipped with a recirculation pipeline with a recirculation pump, which connects the supply pipeline with the section of the return pipeline between the network pump and the boiler unit, and the bypass pipeline that connects the section of the return pipeline between the network pump and the place of connection i of the recirculation pipeline with the section of the supply pipeline between the connection point of the recirculation pipeline and the consumer of heat energy, the water treatment circuit of the installation contains the water cavity of the raw water heater, the chemical water purification system, the chemically purified water heater and the deaerator, the heating cavities of the mains water heater, the air heater, which are connected sequentially in the direction of water movement and the raw water heater through hydraulic valves are connected to the inlet of the water condensate collector from the flue gases, the outlet of which is connected to the deaerator inlet through the condensate pump, the outlet of the deaerator through the heating cavity of the chemically purified water heater and the feed pump, as well as the outlet of the water cavity of the gas heater from connected to the return pipeline on the suction side of the network pump, which is distinguished by the fact that it is additionally equipped with a water-air heat exchanger, the air cavity of which is located in the air duct in the area between the fan and the air tropic heater, the inlet of the water cavity of the gas heater is connected to the supply pipeline in the area between the connection points of the recirculation and bypass pipelines, the water cavity of the water-air heat exchanger is connected to the water circulation circuit of the heat supply system parallel to the water cavity of the gas heater, the inlet and outlet of the water cavity of the mains water heater are connected to the return pipeline on in the section between the connection points of the bypass and recirculation pipelines, the duct in the section between the air heater and the gas burner device is divided into a duct duct connected to the gas burner device, and a drying duct connected to the outlet gas duct in the section between the gas heater and the smoke extractor.