EA 023744B1 20160729

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000023744b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Способ регенерации тепловой энергии из пароосушителя (2) с замкнутой циркуляцией (2.1), который производит избыточный пар (SS), отличающийся тем, что избыточный пар (SS) конденсируют в неочищенный конденсат (UC) в паровом регенерационном блоке (3), причем тепловую энергию в неочищенном конденсате (UC) регенерируют путем передачи централизованному теплоносителю HW в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения, причем тепловую энергию в неочищенном конденсате (UC) из парового регенерационного блока (3) регенерируют в паросиловом процессе (6) посредством передачи тепловой энергии в неочищенном конденсате (UC) паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла, и в результате этого нагревают паровой турбинный конденсат (STC1) из конденсатора низкого давления (8).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерация тепловой энергии из парового регенерационного блока (3) происходит последовательно, и в результате чего тепловая энергия в неочищенном конденсате (UC) сначала передается централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения, и тепловая энергия в неочищенном конденсате (UC) затем передается паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла, где теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения и теплообменник (5) для регенерации тепла питаются последовательно неочищенным конденсатом из парового регенерационного блока (3).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерация тепловой энергии происходит параллельно, и в результате этого тепловая энергия в неочищенном конденсате (UC) из парового регенерационного блока (3) передается централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения и паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла, где теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения и теплообменник (5) для регенерации тепла питаются параллельно неочищенным конденсатом (UC) из парового регенерационного блока (3).

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что паровой турбинный конденсат (STC2) выходит из теплообменника (5) для регенерации тепла в объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9), причем централизованный теплоноситель (HW) из возвратной линии централизованного теплоснабжения (12.1) поступает в объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9), и в результате этого тепловая энергия пара, отводимого из точки отвода паровой турбины (7.4), передается одновременно паровому турбинному конденсату (STC2) и централизованному теплоносителю (HW) в объединенном подогревателе низкого давления и конденсаторе централизованного теплоснабжения (9).

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для работы при давлении, которое превышает атмосферное давление.

6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для работы при давлении, которое составляет менее чем атмосферное давление.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для сушки органического материала.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для сушки по меньшей мере одного сыпучего материала на древесной основе и сыпучего материала на торфяной основе.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для сушки осадка сточных вод.

10. Система для регенерации тепловой энергии из пароосушителя (2) с замкнутой циркуляцией (2.1), которая производит избыточный пар (SS), для реализации способа по п.1, причем система включает паровой регенерационный блок (3), присоединенный к пароосушителю (2) для конденсации избыточного пара (SS) в неочищенный конденсат (UC), отличающаяся тем, что теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения присоединен к паровому регенерационному блоку (3) и к централизованной системе теплоснабжения (12) для обеспечения передачи тепловой энергии от неочищенного конденсата (UC) централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения, причем теплообменник (5) для регенерации тепла присоединен к паровому регенерационному блоку (3) для принятия неочищенного конденсата UC из парового регенерационного блока (3), причем теплообменник (5) для регенерации тепла также присоединен к конденсатору низкого давления (8) в паросиловом процессе (6), чтобы принимать паровой турбинный конденсат (STC1) из конденсатора низкого давления (8), и в результате этого тепловая энергия от неочищенного конденсата (UC) передается паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения и теплообменник (5) для регенерации тепла присоединены последовательно к паровому регенерационному блоку (3) для обеспечения передачи тепловой энергии в неочищенном конденсате из парового регенерационного блока (3) сначала централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения, а затем паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла.

12. Система по п.10, отличающаяся тем, что теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения и теплообменник (5) для регенерации тепла присоединены параллельно к паровому регенерационному блоку (3) для параллельного обеспечения передачи тепловой энергии в неочищенном конденсате (UC) из парового регенерационного блока (3) централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения и паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла.

13. Система по любому из пп.10-12, включающая паровой цикл, где паровой цикл включает, по меньшей мере, первую стадию подогрева при низком давлении, включающую теплообменник (5) для регенерации тепла, и вторую стадию подогрева при низком давлении, включающую объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9) для подогрева парового турбинного конденсата.

14. Система по любому из пп.10-13, отличающаяся тем, что объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9) присоединены к теплообменнику (5) для регенерации тепла, причем объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9) включает устройство для прямого теплообмена и устройство для косвенного теплообмена, причем возвратная линия централизованного теплоснабжения (13.1) и точка отвода паровой турбины (7.4) присоединены к объединенному подогревателю низкого давления и конденсатору централизованного теплоснабжения (9), и в результате этого тепловая энергия пара, отводимого от точки отвода паровой турбины (7.4), передается непосредственно путем прямого теплообмена паровому турбинному конденсату (STC2) и путем косвенного теплообмена централизованному теплоносителю (HW).

15. Система по любому из пп.10-14, включающая паровой реформер (3.2), который включает устройство для регенерации тепловой энергии избыточного пара (SS) путем производства чистого пара (CS) и устройство для направления чистого пара (CS) в паровую турбину (7) и его использования в производстве электроэнергии.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Евразийское
патентное
ведомство
023744
(13) B1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2016.07.29
(21) Номер заявки 201391352
(22) Дата подачи заявки 2012.03.21
(51) Int. Cl.
F24D 10/00 (2006.01) F26B 25/00 (2006.01) F26B 3/08 (2006.01) F26B 17/10 (2006.01)
(54)
СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ПАРООСУШИТЕЛЯ
(31) 1150249-9
(32) 2011.03.21
(33) SE
(43) 2014.02.28
(86) PCT/SE2012/050313
(87) WO 2012/128712 2012.09.27
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ОУТОТЕК ОЙЙ (FI)
(72) Изобретатель:
Неслунд Бенгт-Олоф (SE)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU) (56) Wimmerstedt, R. 'Drying of Peat and Biofuels. I: Handbook of Industrial Drying. Mujumdar, A.s. 3:e edition. Boca Raton: Taylor and Francis Group, 2007, page 397-410. ISBN: 1-54444-668-1, see pages 398-399.
Wahlund, B. et al. A total energy system of fuel upgrading by drying biomass feedstock for cogeneration: a case study of Skelleftea bioenergy combine. Biomass and Bioenergy 2002, Vol 23, pages
271-281.
Storuman bioenergikombinat. Skelleftea Kraft. Augusti 2006. [retrieved 2011-09-22]. Reterived from Internet: http://www.skekraft.se/OmOss/Anl %c3%a4ggninger%20och%20projekt/Pdf/ Folder_Storuman_low.pdf, whole document
EP-A1-1843114
WO-A1-2011037519
(57) Настоящее изобретение предлагает способ регенерации тепловой энергии из пароосушителя 2 с замкнутой циркуляцией 2.1, который производит избыточный пар SS, отличающийся тем, что избыточный пар SS конденсируется в неочищенный конденсат UC в паровом регенерационном блоке 3, и тем, что тепловая энергия в неочищенном конденсате UC регенерируется путем передачи централизованному теплоносителю HW в теплообменнике 4 для централизованного теплоснабжения. Настоящее изобретение также предлагает систему для регенерации тепловой энергии из пароосушителя 2 с замкнутой циркуляцией 2.1.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение предлагает способ и систему для регенерации тепловой энергии из паро-осушителя согласно ограничительной части п.1 и 10 формулы изобретения. Настоящее изобретение также предлагает биоэнергетический комплекс.
Предшествующий уровень техники
Сушка материалов требует много энергии. Пароосушитель можно использовать для уменьшения потребления энергии и воздействия на окружающую среду. Пароосушитель оборудован замкнутой циркуляцией, в которой осушающий пар циркулирует и повторно используется для сушки влажного материала. Избыточный пар образуется во время процесса сушки и выводится из циркуляции. Избыточный пар имеет высокое энергосодержание, которое обычно теряется, поскольку требуется большое предприятие, чтобы иметь возможность регенерировать энергию эффективным образом при низких эксплуатационных расходах.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и систему для регенерации эффективным образом тепловой энергии избыточного пара, который образуется во время сушки материала в пароосушителе с замкнутой циркуляцией. В частности, требуются способ и система, обеспечивающие эффективную регенерацию тепловой энергии конденсата, который образуется во время процесса регенерации избыточного пара.
Данная задача решается способом, отличительные характеристики которого определены в отличительной части п.1 формулы изобретения, и система, отличительные характеристики которой определены в отличительной части п.10 формулы изобретения.
Одно преимущество способа согласно настоящему изобретению заключается в том, что тепловая энергия избыточного пара регенерируется в централизованной системе теплоснабжения.
Еще одно преимущество способа согласно настоящему изобретению заключается в том, что тепловая энергия неочищенного конденсата из парового регенерационного блока регенерируется и используется вместо ее выпуска в сточную водную систему и последующей потери.
Система согласно настоящему изобретению демонстрирует соответствующие преимущества и технические характеристики описанного выше способа.
Варианты осуществления, представленные в качестве примеров, определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Следующие отличительные характеристики и преимущества настоящего изобретения становятся очевидными из приведенного ниже подробного описания настоящего изобретения, которое представляет собой пример, и, таким образом, его не следует интерпретировать в качестве ограничения объема защиты настоящего изобретения. Ссылки на прилагаемые чертежи включены в текст, чтобы упростить его понимание, причем эквивалентные или аналогичные детали обозначены одинаковыми условными номерами.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 схематически представляет систему согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 схематически представляет систему согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание и варианты осуществления
Фиг. 1 схематически представляет систему 1 согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Система 1 включает пароосушитель 2 с замкнутой циркуляцией, паровой регенерационный блок 3, теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения и теплообменник 5 для регенерации тепла.
Система 1 включает также паросиловой процесс 6, включающий паровой цикл, в котором содержатся паровая турбина 7, конденсатор низкого давления 8, объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения 9, питательный водяной резервуар 10 и паровой котел 11. Теплообменник 5 для регенерации тепла присоединен к паровому циклу и функционирует в качестве подогревателя низкого давления. Теплообменник 5 для регенерации тепла функционирует в качестве первой стадии подогрева в паровом цикле и, таким образом, в качестве части паросилового процесса. Ниже это будет описано более подробно. Паросиловой процесс обеспечивает пароосушитель 2 теплом для сушки влажного материала.
Разнообразные элементы системы присоединены посредством труб, линий и муфт, которые позволяют переносить среду, такую как газ или другая текучая среда, безопасным образом между присоединенными элементами.
Пароосушитель 2 представляет собой пневматический пароосушитель с циркуляцией 2.1, которую составляют впускное устройство 2.2, сушильное отделение 2.3, такое как, например, сушильная труба, по меньшей мере один циклон 2.4 для отделения высушенного материала от осушающего пара, выпускное устройство 2.5, вентилятор 2.6, теплообменник 2.7 и отводная линия 2.8 для отвода избыточного пара. Циркуляция 2.1 включает также трубопроводы и муфты для присоединения разнообразных устройств в
пароосушителе. Циркуляция 2.1 пароосушителя является практически замкнутой, чтобы ограничивать потребление энергии во время процесса сушки и чтобы сокращать до минимума выбросы из пароосуши-теля. Когда пароосушитель 2 находится в действии, циркуляция существует под давлением, которое превышает атмосферное давление, и ее заполняет осушающий пар. В качестве альтернативы, пароосушитель может быть приспособлен для работы при отрицательном давлении. Осушающий пар состоит, в основном, из рециркуляционного пара, который нагревается в теплообменнике. Внутренняя среда циркуляции имеет очень низкое содержание кислорода, и, таким образом, не существует никакого риска взрыва пыли. Уровень кислорода составляет менее чем 1% и предпочтительно менее чем 0,5%.
Все части пароосушителя и другие устройства в циркуляции предназначены для работы под давлением во время эксплуатации.
В качестве альтернативы, пароосушитель может быть сконструирован как осушитель псевдоожи-женного слоя, предназначенный для работы при избыточном давлении или при отрицательном давлении.
Впускное устройство 2.2 и выпускное устройство 2.5 предназначены для герметизации и сопротивления давлению, таким образом, что предотвращается утечка из циркуляции. Впускное устройство и выпускное устройство могут представлять собой, например, ячеистый питатель или запорный винт.
Циклон 2.4 отделяет высушенный материал от осушающего пара. Отделенный осушающий пар ре-циркулирует из циклона в вентилятор и в теплообменник.
По меньшей мере, один теплообменник 2.7 присоединен к циркуляции 2.1. Теплообменник 2.7 может представлять собой, например, трубчатый бойлерный теплообменник. Такой теплообменник обычно имеет большую теплообменную поверхность, и известно, что он обеспечивает хороший теплообмен.
Теплообменник 2.7 получает пар высокого давления от паровой турбины. Считается преимущественным перегрев осушающего пара в теплообменнике, поскольку способность осушающего пара абсорбировать влагу из материала в этом случае увеличивается. Как правило, осушающий пар имеет начальную температуру, составляющую приблизительно 200°С после теплообменника.
Пароосушитель 2 используют, чтобы сушить влажные сыпучие материалы, например твердые частицы древесины, такие как древесные стружки, опилки или аналогичные материалы. Кроме того, он хорошо приспособлен для сушки торфа или сельскохозяйственной биомассы. Сыпучий материал, который подлежит сушке, имеет размеры и распределение по размерам частиц, которые являются подходящими для его пневматической транспортировки посредством циркуляции. Сыпучий материал имеет начальное влагосодержание, которое составляет более чем приблизительно 30 мас.%: влагосодержание часто составляет более чем 40% перед операцией сушки. Высушенный сыпучий материал используют, помимо других приложений, в качестве топлива и для изготовления гранул.
Термин "сыпучий материал" включает все типы мокрого или влажного твердого зернистого материала, имеющего размеры и распределение по размерам частиц, которые являются подходящими для пневматической транспортировки.
Термин "сыпучий материал" используют для обозначения всех типов органического материала, например материал на древесной основе, присутствующий в сельском хозяйстве материал, торф, бурый уголь и осадок сточных вод. Сыпучий материал включает, в частности, биомассу растений. Данный термин включает, например, отходы сельского хозяйства, такие как стебли и солома. Он включает также исходные материалы на древесной основе, например древесные стружки и опилки, а также отходы лесного хозяйства и деревообрабатывающей промышленности. Материалы на древесной основе включают лесоматериалы и пиломатериалы. Материалы на древесной основе включают также тонкоизмельченные материалы, такие как древесные стружки, опилки или аналогичные материалы. Биомасса включает также торф и энергетические куль туры.
Данные сыпучие материалы имеют начальное влагосодержание, составляющее более чем приблизительно 30 мас.%; это влагосодержание часто составляет более чем 40% перед операцией сушки.
Настоящее изобретение также предлагает использование способа во время паровой сушки сыпучего материала, включающего зернистый материал, который составляют один или несколько из вышеупомянутых материалов.
Когда материал состоит из материала на древесной основе, энергосодержание высушенного материала является очень высоким. Таким образом, высушенный материал является подходящим для использования, в частности, в процессе производства топлива, такого как биогранулы. Для достижения высокого качества гранул считается преимущественным сушить материал до влагосодержания, которое составляет менее чем 12 мас.%. Обычное технологическое условие заключается в том, что пароосушитель работает при давлении пара, которое может составлять от 1,5 до 4,5 бар (от 150 до 450 кПа) избыточного давления.
Избыточный пар SS образуется во время процесса сушки сыпучего материала. Чтобы регулировать давление циркуляции 2.1, избыточный пар SS отводят из пароосушителя 2 через отводную линию 2.8.
Избыточный пар, который отводят из пароосушителя, является неочищенным и содержит терпены, углеводороды и частицы, которые не были отделены от осушающего пара в циклоне. Осушающий пар следует очищать от этих веществ, чтобы иметь возможность регенерировать содержащуюся в нем энергию.
Система, представленная на фиг. 1, включает также паровой регенерационный блок 3, который присоединен к пароосушителю 2 через отводную линию 2.8 для избыточного пара. Паровой регенераци-онный блок 3 включает устройства для очистки избыточного пара, например скруббер 3.1 и паровой ре-формер 3.2.
Скруббер 3.1 представлен на фиг. 1. Скруббер имеет паровой впуск 3.11, который присоединен к отводной линии 2.8 пароосушителя для избыточного пара SS, и паровой выпуск 3.12, который присоединен к паровому реформеру 3.2. Скруббер 3.1 также имеет конденсатный впуск 3.13 для неочищенного конденсата UC, и данный впуск присоединен к конденсатному выпуску 3.25 парового реформера. Скруббер также имеет конденсатный выпуск 3.14 для неочищенного конденсата UC, и данный выпуск присоединен к теплообменнику 4 для централизованного теплоснабжения. Неочищенный конденсат UC, который выходит из скруббера через конденсатный выпуск 3.14, нагревается до температуры, составляющей приблизительно от 140 до 145°С. Избыточный пар SS очищается в скруббере 3.1 путем непосредственного контакта с неочищенным конденсатом из парового реформера в процессе конденсации конденсирующихся газов. Избыточный пар затем поступает из скруббера 3.1 во впуск 3.21 для избыточного пара в паровом реформере.
Паровой реформер 3.2 включает косвенный теплообменник. Паровой реформер имеет одну сторону для чистого пара и одну сторону для неочищенного пара. Сторона парового реформера для неочищенного пара включает паровой впуск 3.21 для избыточного пара SS, присоединенный к паровому выпуску 3.12 скруббера, конденсатный выпуск 3.24, присоединенный к конденсатному впуску 3.13 скруббера, и газовый выпуск 3.23 для неконденсирующихся газов, присоединенный к паровому котлу 12. Сторона чистого пара парового реформера включает конденсатный впуск 3.25, к которому присоединен конден-сатный контейнер 11, например питательный водяной резервуар в паросиловом процессе. Сторона чистого пара включает также паровой выпуск 3.22 для чистого пара CS, присоединенный к паровой турбине 7 в паросиловом процессе.
Паровой реформер 3.2 принимает избыточный пар SS из скруббера 3.1 через паровой впуск 3.21.
Паровой реформер 3.2 имеет устройство, такое как косвенный теплообменник, чтобы регенерировать тепловую энергию избыточного пара SS посредством конденсации избыточного пара SS и посредством одновременного испарения чистого конденсата, который поступает в паровой реформер через кон-денсатный впуск 3.25 для производства чистого пара CS. Паровой реформер 3.2 также имеет устройство, т.е. паровой выпуск 3.22, чтобы направлять чистый пар CS в паровую турбину 7 для использования в производстве электроэнергии. Таким образом, часть энергии регенерируется из пароосушителя для производства электроэнергии, и это приводит к высокой эффективности системы.
Кроме того, неочищенный конденсат UC образуется во время конденсации избыточного пара SS, как и неконденсирующиеся газы. Неконденсирующиеся газы в избыточном паре поступают в паровой котел 11 и регенерируются в нем.
Неочищенный конденсат выходит из парового реформера 3.2 через конденсатный выпуск 3.24 и поступает в конденсатный впуск 3.13 скруббера. Сторона чистого пара парового реформера имеет регулирующий клапан, который своим действием сохраняет давление на стороне неочищенного пара, и это косвенно регулируется давлением осушающего пара в пароосушителе. Паровой реформер имеет высокую эффективность; большая доля энергии от извлеченного избыточного пара передается чистому пару, который можно регенерировать в паросиловом процессе.
Теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения включает косвенный теплообменник. Тепловая энергия в неочищенном конденсате UC регенерируется в теплообменнике для централизованного теплоснабжения и передается централизованному теплоносителю HW, вместо поступления неочищенного конденсата UC непосредственно в выпуск отходов, и в результате этого теряется тепловая энергия.
Теплообменник для централизованного теплоснабжения включает конденсатный впуск 4.1 и кон-денсатный выпуск 4.2 для неочищенного конденсата UC. Теплообменник для централизованного теплоснабжения включает также впуск 4.3 и выпуск 4.4 для централизованного теплоносителя HW. Неочищенный конденсат UC, который выходит из теплообменника для централизованного теплоснабжения, имеет температуру, составляющую приблизительно от 60 до 90°С. Теплообменник для централизованного теплоснабжения присоединен к сети централизованного теплоснабжения 13.
Фиг. 1 представляет, что конденсатный выпуск 4.2 для неочищенного конденсата теплообменника централизованного теплоснабжения присоединен к конденсатному впуску 5.1 теплообменника 5 для регенерации тепла в паросиловом процессе 6.
Теплообменник 5 для регенерации тепла представляет собой косвенный теплообменник. Он включает конденсатный впуск 5.1 и конденсатный выпуск 5.2 для неочищенного конденсата UC. Теплообменник 5 для регенерации тепла включает также впуск 5.3 и выпуск 5.4 для парового турбинного конденсата.
Тепловая энергия в неочищенном конденсате от избыточного пара регенерируется в теплообменнике 5 для регенерации тепла и передается паровому турбинному конденсату STC1, который поступает в теплообменник 5, для регенерации тепла из конденсатора низкого давления 8 в паросиловом процессе.
Как было описано выше, теплообменник 5 для регенерации тепла функционирует в качестве подог
ревателя низкого давления. Он осуществляет первую стадию подогрева в паровом цикле и подогревает паровой турбинный конденсат STC1, который обозначается STC2 после теплообменника для регенерации тепла.
Таким образом, предотвращается выход неочищенного конденсата UC непосредственно через выпуск отходов и, соответственно, потеря тепловой энергии. Кроме того, считается преимущественным передача тепловой энергии от неочищенного конденсата из избыточного пара в паросиловой процесс; в результате этого повышается температура парового конденсата в паровом цикле, что представляет собой преимущество для сбережения энергии паросилового процесса.
Неочищенный конденсат UC, который выходит из теплообменника 5 для регенерации тепла через конденсатный выпуск 5.2, имеет температуру, составляющую приблизительно от 30 до 50°С. Паровой турбинный конденсат STC2, который выходит из теплообменника для регенерации тепла, имеет температуру, составляющую приблизительно от 40 до 80°С.
Таким образом, неочищенный конденсат из парового регенерационного блока 3 сначала поступает в теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения, где часть тепловой энергии в неочищенном конденсате UC регенерируется и передается централизованному теплоносителю HW. Неочищенный конденсат UC, который выходит из теплообменника для централизованного теплоснабжения, имеет остаточную часть тепловой энергии, которая не была передана в теплообменнике для централизованного теплоснабжения. Неочищенный конденсат UC затем поступает в теплообменник 5 для регенерации тепла, чтобы возвратить максимально возможное количество остаточной тепловой энергии в паровой турбинный конденсат, который поступает из конденсатора низкого давления 8. Таким образом, теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения и теплообменник 5 для регенерации тепла последовательно питаются неочищенным конденсатом из скруббера.
Теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения и теплообменник 5 для регенерации тепла функционируют на различных температурных уровнях, и они приспособлены таким образом, чтобы максимальное количество тепловой энергии можно было регенерировать из неочищенного конденсата
UC.
Фиг. 1 представляет паросиловой процесс 6, включающий паровой цикл, который составляют паровая турбина 7, конденсатор низкого давления 8, объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения 9, питательный водяной резервуар 10 и паровой котел 11 вместе с теплообменником 5 для регенерации тепла. Паровой цикл включает две стадии подогрев низкого давления, на которых паровой турбинный конденсат подогревается перед тем, как он поступает в питательный водяной резервуар 10. Первая стадия подогрева при низком давлении включает теплообменник 5 для регенерации тепла, в то время как вторая стадия подогрева при низком давлении включает объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения 9.
Паровой котел 11 производит пар высокого давления, который поступает в первый паровой впуск 7.1 паровой турбины 7. Паровая турбина также имеет второй паровой впуск 7.2, паровой турбинный выпуск 7.3 и первую точку отвода паровой турбины 7.4. Первая точка отвода паровой турбины 7.4 представляет собой нерегулируемую или регулируемую точку отвода паровой турбины. Паровой турбинный выпуск 7.3 присоединен к конденсатору низкого давления 8 таким образом, что выпускаемый пар ES поступает из парового турбинного выпуска 7.3 в паровой впуск 8.2 конденсатора низкого давления. Кроме того, паровая турбина 7 присоединена через точку отвода паровой турбины 7.5 к теплообменнику 2.7 пароосушителя 2 и направляет в теплообменник пар высокого давления в качестве теплоносителя.
Конденсатор низкого давления 8 включает косвенный теплообменник, который присоединен к паровому турбинному выпуску 7.3 паровой турбины, к охлаждающей водяной системе 13 и к впуску 5.3 теплообменника для регенерации тепла первого парового турбинного конденсата STC1. Выпускаемый пар из парового турбинного выпуска 7.3 охлаждается в конденсаторе низкого давления 8 таким образом, что он превращается в паровой турбинный конденсат STC1, после чего он поступает из конденсатного выпуска 8.1 во впуск 5.3 для парового турбинного конденсата теплообменника для регенерации тепла.
Теплообменник 5 для регенерации тепла был описан выше. Тепловая энергия в неочищенном конденсате UC из скруббера регенерируется и передается в теплообменнике для регенерации тепла паровому турбинному конденсату STC1 из конденсатора низкого давления 8. Выпуск 5.4 парового турбинного конденсата STC2 из теплообменника для регенерации тепла присоединен к объединенному подогревателю низкого давления и конденсатору централизованного теплоснабжения 9.
Фиг. 1 представляет, что теплообменник 5 для регенерации тепла присоединен к паровому регене-рационному блоку 3 через теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения. В качестве альтернативы, теплообменник 5 для регенерации тепла может быть присоединен непосредственно к паровому регенерационному блоку 3, и, таким образом, он принимает неочищенный конденсат UC непосредственно из парового регенерационного блока 3.
Фиг. 1 представляет также объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения 9, который представляет собой объединенный прямой и косвенный теплообменник.
Объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения
9 включает впуск 9.1 для централизованного теплоносителя, выпуск 9.2 для централизованного теплоносителя, впуск 9.3 для конденсата, впуск 9.4 для пара и выпуск 9.5 для конденсата.
Объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения 9 представляет собой вторую стадию подогрева при низком давлении в цепи подогрева для парового турбинного конденсата в паровом цикле, и в то же время он представляет собой также первую стадию нагревания для централизованного теплоносителя HW.
Первый точка отвода паровой турбины 7.4 паровой турбины присоединена к объединенному подогревателю низкого давления и конденсатору централизованного теплоснабжения 9, таким образом, что пар, отводимый из точки отвода паровой турбины 7.4, поступает в паровой впуск 9.4 объединенного подогревателя низкого давления и конденсатора централизованного теплоснабжения. Отведенный пар имеет абсолютное давление, составляющее, например, приблизительно 0,7 бар (70 кПа).
Паровой турбинный конденсат STC2 поступает в конденсатный впуск 9.3 и далее в паровое отделение объединенного подогревателя низкого давления и конденсатора централизованного теплоснабжения 9, где паровой турбинный конденсат STC2 нагревается путем прямого теплообмена с паром, отводимым из первой точки отвода паровой турбины 7.4. Таким образом, обеспечивается второй подогрев парового турбинного конденсата. Паровой турбинный конденсат после этого обозначается STC3 и имеет температуру, составляющую приблизительно 88°С. Нагретый паровой турбинный конденсат STC3 поступает из конденсатного выпуска 9.5 непосредственно в питательный водяной резервуар 10 и затем в паровой котел 11.
Централизованный теплоноситель впуск 9.1 присоединен к возвратной линии 12.1 сети централизованного теплоснабжения, и выпуск централизованного теплоносителя выпуск 9.2 присоединен к впуску 4.3 теплообменника для централизованного теплоснабжения. Централизованный теплоноситель HW нагревается путем косвенного теплообмена с отводимым паром. Централизованный теплоноситель HW имеет температуру, составляющую приблизительно 85°С после объединенного подогревателя низкого давления и конденсатора централизованного теплоснабжения 9.
Путем соединения разнообразных компонентов системы таким способом эффективно используется тепловая энергия, которая производится в паросиловом процессе. Предпочтительные разности температур, условия потока и перепады давления преобладают в каждом теплообменнике для достижения хорошего теплообмена.
Согласно фиг. 1, централизованный теплоноситель HW поступает из централизованной системы теплоснабжения 12 через впуск, т.е. возвратную линию 12.1 сети централизованного теплоснабжения, и нагревается на нескольких стадиях через объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения 9, а также через теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения, и в результате этого тепловая энергия регенерируется и передается централизованному теплоносителю HW. Считается весьма преимущественным, что тепловая энергия из пароосушителя 2, в частности, тепловая энергия неочищенного конденсата UC, регенерируется во время нагревания централизованной системы теплоснабжения, поскольку это приводит к снижению стоимости энергии для производства топлива в пароосушителе, а также к снижению стоимости нагревания централизованного теплоносителя. Кроме того, сокращается потеря энергии, поскольку энергия регенерируется из неочищенного конденсата, а в противном случае эта энергия выходила бы через выпуск отходов.
Тепловая энергия неочищенного конденсата из пароосушителя регенерируется также в паровом цикле паросилового процесса. Это имеет очень большое преимущество, поскольку приводит к повышению эффективности электростанции, в то время как увеличивается производство энергии, и уменьшается потеря энергии на электростанции.
Паросиловой процесс 6 используют в производстве электроэнергии, в производстве тепла для паро-осушителя и для нагревания централизованного теплоносителя, в то время как пароосушитель используют для производства топлива. Путем присоединения паросилового процесса к пароосушителю система согласно настоящему изобретению представляет собой сберегающую энергию интеграцию нескольких производящих энергию установок, и в результате этого достигаются повышение суммарной эффективности и снижение эксплуатационных расходов.
Фиг. 2 представляет второй вариант осуществления настоящего изобретения. Система, которая представлена на фиг. 2, отличается от системы, которая представлена на фиг. 1, тем, что конденсатный впуск 4.1 для неочищенного конденсата UC в теплообменнике для централизованного теплоснабжения и конденсатный впуск 5.1 для неочищенного конденсата в теплообменнике для регенерации тепла присоединены параллельно к скрубберу 3. Таким образом, теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения и теплообменник 5 для регенерации тепла питаются параллельно неочищенным конденсатом из парового регенерационного блока 3. Это также означает, что теплообменник 5 для регенерации тепла принимает неочищенный конденсат непосредственно из скруббера 3. Таким образом, теплообменник для централизованного теплоснабжения и теплообменник для регенерации тепла принимают неочищенный конденсат, имеющий одинаковую температуру. Теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения и теплообменник 5 для регенерации тепла приспособлены таким образом, чтобы можно было регенерировать максимально возможное количество тепловой энергии из неочищенного конденсата.
Способ согласно настоящему изобретению для регенерации тепловой энергии из пароосушителя с замкнутой циркуляцией, которая производит избыточный пар, включает поступление избыточного пара из пароосушителя 2 в паровой регенерационный блок 3, например скруббер и паровой реформер. Здесь избыточный пар конденсируется в неочищенный конденсат UC, и в результате этого также получается чистый пар CS. Чистый пар CS регенерируется в паросиловом процессе 6. Особенное преимущество имеет регенерация чистого пара CS в паровой турбине 7. Неочищенный конденсат UC из парового реге-нерационного блока 3 поступает в теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения. Теплообменник для централизованного теплоснабжения принимает также централизованный теплоноситель HW из объединенного подогревателя низкого давления и конденсатора централизованного теплоснабжения 9 в паросиловом процессе 6. Часть тепловой энергии в неочищенном конденсате UC регенерируется путем передачи централизованному теплоносителю HW в теплообменнике 4 для централизованного теплоснабжения, и в результате этого централизованный теплоноситель нагревается.
Неочищенный конденсат UC далее поступает из теплообменника 4 для централизованного теплоснабжения в теплообменник 5 для регенерации тепла, и в результате этого тепловая энергия, которая не была регенерирована в теплообменнике 4 для централизованного теплоснабжения, регенерируется и передается первому паровому турбинному конденсату STC1 в паросиловом процессе.
Паровой турбинный конденсат STC1 представляет собой конденсат низкого давления, который поступает из конденсатора низкого давления 8 в паросиловом процессе в теплообменник 5 для регенерации тепла, где паровой турбинный конденсат STC1 подогревается на первой стадии подогрева при низком давлении парового цикла.
Регенерация тепловой энергии в неочищенном конденсате UC из парового регенерационного блока 3 происходит последовательно, и в результате этого часть тепловой энергии в неочищенном конденсате UC сначала передается централизованному теплоносителю HW в теплообменнике 4 для централизованного теплоснабжения. Неочищенный конденсат UC затем поступает из конденсатного выпуска теплообменника для централизованного теплоснабжения в конденсатный впуск 5.1 теплообменника для регенерации тепла. Часть оставшейся тепловой энергии в неочищенном конденсате UC передается в теплообменнике 5 для регенерации тепла паровому турбинному конденсату STC1, который теплообменник для регенерации тепла принимает из конденсатора низкого давления 8.
Таким образом, теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения и теплообменник 5 для регенерации тепла питаются последовательно неочищенным конденсатом UC из парового регенерацион-ного блока 3.
Разумеется, целью является регенерация максимально возможного количества тепловой энергии в избыточном паре. Большую часть тепловой энергии, которая образуется в паровом котле и поступает в пароосушитель, можно регенерировать путем регулирования уровней температур в теплообменниках.
В качестве альтернативы, неочищенный конденсат UC может поступать параллельно из парового регенерационного блока 3 в теплообменник 4 для централизованного теплоснабжения и теплообменник 5 для регенерации тепла, как представлено на фиг. 2. Тогда регенерация тепловой энергии UC происходит параллельно, и в результате этого тепловая энергия в неочищенном конденсате UC из парового реге-нерационного блока 3 передается централизованному теплоносителю HW в теплообменнике 4 для централизованного теплоснабжения и паровому турбинному конденсату STC1, который поступает из конденсатора низкого давления 8, в теплообменнике 5 для регенерации тепла.
Паровой турбинный конденсат STC1, которому который тепловая энергия передается в теплообменнике 5 для регенерации тепла, далее обозначается "STC2". Конденсат STC2 далее поступает в объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения 9. Кроме того, централизованный теплоноситель HW из возвратной линии централизованного теплоснабжения 13.1 поступает в объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения 9. Тепловая энергия передается в объединенном подогревателе низкого давления и конденсаторе централизованного теплоснабжения 9 от отводимого пара из точки отвода паровой турбины 7.4 одновременно паровому турбинному конденсату STC2 и централизованному теплоносителю HW. Таким образом, конденсат STC2 из теплообменника 5 для регенерации тепла подогревается в то же время, когда тепловая энергия от отводимого пара передается путем косвенного теплообмена централизованному теплоносителю HW.
Путем регенерации тепловая энергия из пароосушителя с замкнутой циркуляцией 2.1 согласно способу, который описан выше, в системе получается очень хорошая экономия энергии с высокой эффективностью. Теряется очень мало тепловой энергии. Путем регенерации тепловой энергии на нескольких стадиях, в нескольких теплообменниках, присоединенных последовательно, тепловая энергия регенерируется на нескольких температурных уровнях. Путем соединения пароосушителя и парового регенера-ционного блока с теплообменником для регенерации тепла получается, что паровой турбинный конденсат STC1, который циркулирует в паровом цикле, подогревается на первой стадии подогрева, и, таким образом, энергия, производимая паровым турбинным блоком, увеличивается, в то время как уменьшается суммарная потребность в энергии комплекса в целом.
Настоящее изобретение также предлагает биоэнергетический комплекс для производства биотоп
лива, электроэнергии и тепла. Этот биоэнергетический комплекс включает пароосушитель с замкнутой циркуляцией, тип которого описан выше, и паросиловой процесс, который включает паровой цикл описанного выше типа.
Пароосушитель с циркуляцией высушивает материал на древесной основе, такой как древесные стружки и торф. Высушенный материал используют во время производства биогранул или в качестве топлива в паровом котле паросилового процесса.
Паросиловой процесс осуществляет, например, паровая электростанция, конденсатная электростанция или электростанция с непосредственным нагревом. Второй тип паросилового процесса используется на промышленных предприятиях с интегрированным производством энергии типа лесопильного завода, литейного завода или другого предприятия тяжелой промышленности. Как правило, на заводах этих типов установлена по меньшей мере одна турбина, которая производит электроэнергию. Паросиловой процесс производит электроэнергию и тепло. Тепло одновременно передается в пароосушитель и в централизованную систему теплоснабжения, как описано выше.
Биоэнергетический комплекс согласно настоящему изобретению включает также систему для регенерации тепловой энергии из пароосушителя описанного выше типа.
Биоэнергетический комплекс обеспечивает энергетически эффективную интеграцию нескольких производящих энергию установок, в результате чего достигается высокая суммарная эффективность снижения эксплуатационных расходов.
Считается преимущественным интеграция пароосушителя с паросиловым процессом и системой для регенерации тепловой энергии из пароосушителя. Эта интеграция обеспечивает большие энергетические выгоды и приводит к повышенной гибкости в производстве различных типов энергии. В результате достигается высокая общая эффективность биоэнергетического комплекса.
Отличительные технические характеристики в форме деталей и приспособлений, которые были описаны выше, можно свободно объединять в пределах объема новизны настоящего изобретения при том условии, что результат соответствует конструкции, которая описана в формуле изобретения.
Разнообразные варианты осуществления настоящего изобретения представлены в прилагаемой формуле изобретения, а также в подробном описании и на чертежах, приведенных ниже. Варианты осуществления в описании представляют собой только разнообразные примеры настоящего изобретения, и их не следует рассматривать в качестве ограничительных: все варианты осуществления можно объединять и изменять. Все технические отличительные особенности в вариантах осуществления можно свободно объединять при том условии, что получается описанная функциональность. Можно изменять и модифицировать варианты осуществления в пределах объема защиты, который определяет формула изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ регенерации тепловой энергии из пароосушителя (2) с замкнутой циркуляцией (2.1), который производит избыточный пар (SS), отличающийся тем, что избыточный пар (SS) конденсируют в неочищенный конденсат (UC) в паровом регенерационном блоке (3), причем тепловую энергию в неочищенном конденсате (UC) регенерируют путем передачи централизованному теплоносителю HW в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения, причем тепловую энергию в неочищенном конденсате (UC) из парового регенерационного блока (3) регенерируют в паросиловом процессе (6) посредством передачи тепловой энергии в неочищенном конденсате (UC) паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла, и в результате этого нагревают паровой турбинный конденсат (STC1) из конденсатора низкого давления (8).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерация тепловой энергии из парового регенерацион-ного блока (3) происходит последовательно, и в результате чего тепловая энергия в неочищенном конденсате (UC) сначала передается централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения, и тепловая энергия в неочищенном конденсате (UC) затем передается паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла, где теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения и теплообменник (5) для регенерации тепла питаются последовательно неочищенным конденсатом из парового регенерационного блока (3).
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерация тепловой энергии происходит параллельно, и в результате этого тепловая энергия в неочищенном конденсате (UC) из парового регенерационного блока (3) передается централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения и паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла, где теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения и теплообменник (5) для регенерации тепла питаются параллельно неочищенным конденсатом (UC) из парового регенерационного блока (3).
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что паровой турбинный конденсат (STC2) выходит из теплообменника (5) для регенерации тепла в объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9), причем централизованный теплоноситель (HW) из возвратной линии централизованного теплоснабжения (12.1) поступает в объеди
1.
ненный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9), и в результате этого тепловая энергия пара, отводимого из точки отвода паровой турбины (7.4), передается одновременно паровому турбинному конденсату (STC2) и централизованному теплоносителю (HW) в объединенном подогревателе низкого давления и конденсаторе централизованного теплоснабжения (9).
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для работы при давлении, которое превышает атмосферное давление.
6. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для работы при давлении, которое составляет менее чем атмосферное давление.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для сушки органического материала.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для сушки по меньшей мере одного сыпучего материала на древесной основе и сыпучего материала на торфяной основе.
9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что пароосушитель (2) используют для сушки осадка сточных вод.
10. Система для регенерации тепловой энергии из пароосушителя (2) с замкнутой циркуляцией (2.1), которая производит избыточный пар (SS), для реализации способа по п.1, причем система включает паровой регенерационный блок (3), присоединенный к пароосушителю (2) для конденсации избыточного пара (SS) в неочищенный конденсат (UC), отличающаяся тем, что теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения присоединен к паровому регенерационному блоку (3) и к централизованной системе теплоснабжения (12) для обеспечения передачи тепловой энергии от неочищенного конденсата (UC) централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения, причем теплообменник (5) для регенерации тепла присоединен к паровому регенерационному блоку (3) для принятия неочищенного конденсата UC из парового регенерационного блока (3), причем теплообменник (5) для регенерации тепла также присоединен к конденсатору низкого давления (8) в паросиловом процессе (6), чтобы принимать паровой турбинный конденсат (STC1) из конденсатора низкого давления (8), и в результате этого тепловая энергия от неочищенного конденсата (UC) передается паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла.
11. Система по п.10, отличающаяся тем, что теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения и теплообменник (5) для регенерации тепла присоединены последовательно к паровому регенера-ционному блоку (3) для обеспечения передачи тепловой энергии в неочищенном конденсате из парового регенерационного блока (3) сначала централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения, а затем паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла.
12. Система по п.10, отличающаяся тем, что теплообменник (4) для централизованного теплоснабжения и теплообменник (5) для регенерации тепла присоединены параллельно к паровому регенерацион-ному блоку (3) для параллельного обеспечения передачи тепловой энергии в неочищенном конденсате (UC) из парового регенерационного блока (3) централизованному теплоносителю (HW) в теплообменнике (4) для централизованного теплоснабжения и паровому турбинному конденсату (STC1) в теплообменнике (5) для регенерации тепла.
13. Система по любому из пп.10-12, включающая паровой цикл, где паровой цикл включает, по меньшей мере, первую стадию подогрева при низком давлении, включающую теплообменник (5) для регенерации тепла, и вторую стадию подогрева при низком давлении, включающую объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9) для подогрева парового турбинного конденсата.
14. Система по любому из пп.10-13, отличающаяся тем, что объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9) присоединены к теплообменнику (5) для регенерации тепла, причем объединенный подогреватель низкого давления и конденсатор централизованного теплоснабжения (9) включает устройство для прямого теплообмена и устройство для косвенного теплообмена, причем возвратная линия централизованного теплоснабжения (13.1) и точка отвода паровой турбины (7.4) присоединены к объединенному подогревателю низкого давления и конденсатору централизованного теплоснабжения (9), и в результате этого тепловая энергия пара, отводимого от точки отвода паровой турбины (7.4), передается непосредственно путем прямого теплообмена паровому турбинному конденсату (STC2) и путем косвенного теплообмена централизованному теплоносителю (HW).
15. Система по любому из пп.10-14, включающая паровой реформер (3.2), который включает устройство для регенерации тепловой энергии избыточного пара (SS) путем производства чистого пара (CS) и устройство для направления чистого пара (CS) в паровую турбину (7) и его использования в производстве электроэнергии.
10.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
023744
- 1 -
023744
- 1 -
023744
- 1 -
023744
- 1 -
023744
- 4 -
023744
- 9 -