способ работы водогрейной котельной

Формула изобретения

Способ работы водогрейной котельной, по которому сетевую воду перед подачей потребителям нагревают в водо-водяном теплообменнике по температурному графику работы теплосети водой, циркулирующей в замкнутом контуре, температуру воды после водогрейного котла поддерживают постоянной, утечки сетевой воды компенсируют подпиточной водой, которую деаэрируют под вакуумом, при этом в качестве греющего агента в вакуумном деаэраторе используют сетевую воду, которую дополнительно нагревают, отличающийся тем, что в замкнутом контуре вода циркулирует через котел, водо-водяной теплообменник и насос, дополнительный нагрев сетевой воды осуществляют в поверхностном водо-водяном теплообменнике водой из замкнутого контура, которую отбирают на поверхностный водо-водяной теплообменник после водогрейного котла и возвращают в замкнутый контур перед циркуляционным насосом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в водогрейных котельных систем теплоснабжения.

Известны способы работы водогрейных котельных - аналоги, по которым сетевую воду, поступающую от потребителей по обратному сетевому трубопроводу, нагревают в водогрейном котле и по подающему сетевому трубопроводу направляют потребителям, температуру сетевой воды после водогрейного котла поддерживают постоянной. Утечки сетевой воды компенсируют подпиточной водой, которую деаэрируют под вакуумом, для чего подают в деаэратор в качестве греющего агента воду после водогрейного котла (см. кн. Соловьева Ю.П. и Михельсона А. И. Вспомогательное оборудование ТЭЦ, центральных котельных и его автоматизация. - М.: Энергия, 1972, рис. 1-5, с. 20-24).

Недостатками аналогов являются пониженная надежность работы вследствие пережога поверхностей нагрева водогрейных котлов из-за заноса их отложениями, вынесенными сетевой водой из системы теплоснабжения, и пониженная экономичность из-за необходимости применения дорогостоящих методов повышения качества подпиточной воды для предотвращения этого пережога и внутренней коррозии котлов. В качестве прототипа принят способ работы водогрейной котельной, по которому воду перед подачей потребителям нагревают в водо-водяном теплообменнике по температурному графику работы теплосети водой, нагретой в водогрейном котле и циркулирующей в замкнутом контуре (см. кн. Шарапова В. И. Подготовка подпиточной воды систем теплоснабжения с применением вакуумных деаэраторов. М.: Энергоатомиздат, 1996, абзац 2 на с. 112), температуру воды после водогрейного котла поддерживают постоянной (там же, абзац 3 на с. 109), утечки сетевой воды компенсируют подпиточной водой, которую деаэрируют под вакуумом, для чего в вакуумный деаэратор подают перегретую относительно давления в деаэраторе воду, которую отбирают после водогрейного котла (там же, последний абзац на с. 108 и 1-й абзац на с. 109).

Однако прототип также имеет пониженные надежность и экономичность из-за повышенной величины подпитки замкнутого циркуляционного контура, необходимой для восполнения потерь воды в замкнутом контуре, обусловленных отбором из него после водогрейного котла воды, используемой в качестве греющего агента в вакуумном деаэраторе (после деаэратора эту воду направляют в обратный сетевой трубопровод). Повышенная величина подпитки замкнутого контура приводит к понижению надежности котлов и возрастанию затрат на подготовку воды для подпитки этого контура.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение надежности и экономичности водогрейной котельной за счет устранения отбора воды из замкнутого циркуляционного контура и снижения величины подпитки этого контура.

Для достижения этого результата предложен способ работы водогрейной котельной, по которому сетевую воду перед подачей потребителям нагревают в водо-водяном теплообменнике по температурному графику работы теплосети водой, нагретой в водогрейном котле и циркулирующей в замкнутом контуре через котел, водо-водяной теплообменник и насос, температуру воды после водогрейного котла поддерживают постоянной, утечки сетевой воды компенсируют подпиточной водой, которую деаэрируют под вакуумом, причем в качестве греющего агента в вакуумном деаэраторе используют сетевую воду, дополнительно нагретую в поверхностном водо-водяном теплообменнике водой из замкнутого контура, которую отбирают на поверхностный водо-водяной теплообменник после водогрейного котла и возвращают в замкнутый контур перед циркуляционным насосом.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что по известному способу сетевую воду перед подачей потребителям нагревают в водо-водяном теплообменнике по температурному графику работы теплосети водой, нагретой в водогрейном котле и циркулирующей в замкнутом контуре через котел, водо-водяной теплообменник и насос, температуру воды после водогрейного котла поддерживают постоянной, утечки сетевой воды компенсируют подпиточной водой, которую деаэрируют под вакуумом.

Отличия заявленного способа заключаются в том, что в качестве греющего агента в вакуумном деаэраторе используют сетевую воду, дополнительно нагретую в поверхностном водо-водяном теплообменнике водой из замкнутого контура, которую отбирают на поверхностный водо-водяной теплообменник после водогрейного котла и возвращают в замкнутый контур перед циркуляционным насосом.

Эти отличительные признаки позволяют обеспечить подачу на вакуумный деаэратор греющего агента - воды, нагретой до технологически необходимой температуры, при этом исключить потери воды более высокого качества из замкнутого контура водогрейной котельной и снизить величину подпитки этого контура. Тем самым достигается искомый технический результат, заключающийся в повышении надежности и экономичности водогрейной котельной.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусмотрено дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений. Например, к такому преобразованию не может быть отнесено включение в способ работы водогрейной котельной операции дополнительного подогрева воды, используемой в качестве греющего агента для вакуумной деаэрации, поскольку само по себе включение операции дополнительного подогрева не обеспечивает достижение искомого технического результата. Для достижения искомого результата одновременно с дополнением способа работы водогрейной котельной операцией дополнительного подогрева греющего агента для вакуумной деаэрации потребовались существенно новые порядок и условия проведения входящих в способ операций, в частности, нагрев сетевой воды из контура теплосети производят в дополнительном поверхностном водо-водяном теплообменнике водой из замкнутого контура, которую отбирают на поверхностный водо-водяной теплообменник после водогрейного котла и возвращают в замкнутый контур перед циркуляционным насосом.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Далее рассмотрим сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением искомого технического результата.

На чертеже изображена принципиальная схема водогрейной котельной, поясняющая предложенный способ.

Котельная содержит водогрейный котел 1, водо-водяной теплообменник 2 и циркуляционный насос 3, объединенные трубопроводом 4 в замкнутый циркуляционный контур. К теплообменнику и по нагреваемой среде подключены подающий 5 и обратный 6 сетевые трубопроводы. К вакуумному деаэратору подпиточной воды 7 подключены трубопровод исходной воды 8, трубопровод выпара 9 и трубопровод греющего агента 10. Деаэратор 7 связан трубопроводом деаэрированной подпиточной воды 11, в который включены бак-аккумулятор 12 и подпиточный насос 13, с обратным сетевым трубопроводом 6. Трубопровод греющего агента 10 вакуумного деаэратора подключен к подающему сетевому трубопроводу 5 через поверхностный - водо-водяной теплообменник 14, который по греющей среде подключен к трубопроводу 4 замкнутого циркуляционного контура на выходе из водогрейного котла 1 и перед циркуляционным насосом 3. К трубопроводу 4 до и после котла 1 подключены рециркуляционный трубопровод 15 с насос рециркуляции 16 и перепускной трубопровод 17 с регулятором температуры 18.

Рассмотрим конкретный пример реализации заявленного способа работы водогрейной котельной.

Способ состоит из следующих операций. Сетевую воду перед подачей потребителям нагревают в водо-водяном теплообменнике 2 по температурному графику работы теплосети в соответствии с температурой наружного воздуха, например, до 70^oC. Нагрев сетевой воды производят водой, нагретой в водогрейном котле 1 и циркулирующей в замкнутом контуре через котел 1, водо-водяной теплообменник 2 и циркуляционный насос 3. Температуру воды после водогрейного котла 1 поддерживают постоянной в течение эксплуатации, например на уровне 140-150^oC, это обеспечивает стабильный режим работы замкнутого контура и минимальный расход циркулирующей в контуре воды. Регулятором 18 на трубопроводе 17 производят изменение температуры греющей воды перед теплообменником 2 с целью изменения температуры сетевой воды. Насосом 16 производят рециркуляцию части нагретой воды для поддержания необходимой температуры перед водогрейным котлом, например, на уровне 90^oC для предотвращения низкотемпературной наружной коррозии отдельных поверхностей нагрева котла. Утечки сетевой воды компенсируют подпиточной водой, которую деаэрируют в вакуумном деаэраторе 7. Деаэрированную воду после вакуумного деаэратора 7 по трубопроводу деаэрированной подпиточной воды 11 через бак-аккумулятор 12 и насос деаэрированной подпиточной воды 13 направляют в обратный сетевой трубопровод 6 и в трубопровод 4 замкнутого контура после водо-водяного теплообменника 2. В качестве греющего агента в вакуумном деаэраторе 7 используют сетевую воду, которую отбирают из подающего сетевого трубопровода 5 и перед подачей в деаэратор нагревают в поверхностное водо-водяном теплообменнике 14 до температуры 100-130^oC, достаточной для эффективной деаэрации. Для подогрева греющего агента в водо-водяном теплообменнике 14 используют воду, которую отбирают из замкнутого контура после водогрейного котла 1 и возвращают в контур перед циркуляционным насосом 3. Это позволяет практически исключить утечки воды из замкнутого контура водогрейной котельной, обеспечить работу котла на воде стабильного качества и снизить затраты на приготовление подпиточной воды замкнутого контура. Тем самым достигается искомый технический результат, заключающийся в повышении надежности и экономичности способа работы водогрейной котельной. Отметим, что использование сетевой воды в качестве греющего агента для вакуумной деаэрации без дополнительного подогрева не обеспечило бы эффективной деаэрации из-за недостаточной температуры сетевой воды в течение большей части года, а использование в качестве греющего агента нагретой воды после водогрейного котла привело бы к увеличению утечек воды из замкнутого контура, т. е. не привело бы к достижению искомого технического результата.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании эаявленного способа следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленный способ, предназначено для использования в промышленности в области теплоэнергетики;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;

- способ работы водогрейной котельной, воплощающий заявленное изобретение, при его осуществлении способен обеспечить достижение искомого технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".