Агрокомплекс-утилизатор теплоты газотурбинных установок

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 А 01 С 9/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕНИ ОП АВТОРСКОМ,Ф ТЕЛЬСТВ юл. Р 8 аучносследо ный институт п заРозганюмед(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к установкамдля выращивания растений в искусственных условиях с тепловлакной обработкой воздушной среды от газокомпрессорных станций, Цель изобретения - повышение эАЬективности работыза счет более полного использованиятепловой энергии, Повышение эААектив1630685 ности работы агрокомплекса-утнлизатора достигается тем, что горячие выхлопные газы установок по обособленным каналам поступают в коллектортеплообменник 22. Там -.," подогреваютвоздух системы воздушного обогреватеплиц, а затем непосредственно вводят в вытяжной канал 12 башенной теплицы, в котором расположены три ступени отбора теплоты 13, 14, 15, включенные соответственно в контуры греющей, охлаждающей и охлаждаемой водтеплового насоса 4. Системы теплохладоснабжения теплиц, теплоснабжения Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к установкам для выращивания растений в искусственных условиях с тепловлажной обработкой воздушной среды от газокомпрессорных станций.ФЦель изобретения - повышение эффективности работы за счет более полного использования тепловой энергии.На фиг.1 представлена функциональ ная схема агрокомплекса-утилизатора теплоты выхлопных газов;на фиг.2 - коллектор-теплообменник выхлопных газов, общий вид; на фиг.З - то же, вид сверху; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.З; на фиг,5 - сечение Б-Б на фиг.З; на фиг,б - сечение В-В на фиг,З.Агрокомплекс-утилизатор теплоты (фиг.1) включает систему отвода вы хлопных газов турбин 1 низкого давления с компрессором 2 и охладителемподогревателем воздухозаборного устройства 3, тепловой насос 4 абсорбциОнного типа с нагнетателями циркуля 45 ционных контуров охлажденной 5, Охлаждающей 6 и греющей 7 воды, секционированные теплицы 8 с коллекторной системой 9 теплохладоснабжения и воздуховодами 10 системы воздушно 50 го отопления, башенную теплицу 11 с вытяжным каналом 12, в котором расположены три ступени аппаратов 13-15 Отбора теплоты, включенные соответственно в контуры греющей, охлаждающей и охлаждаемой воды теплового насоса. Водяной аккумулятор 16 разделен перегородкой 17 с регулируемой теплопровсдностью на собственно теплоаксушильных установок 34, обогрева открытого грунта 35 и подогрева - охлаждения воздуха, всасываемого компрес. сором газотурбинной установки 3, выполнены с возможностью сезонного подключения к циркуляционным контурам теплового насоса. Для покрытия пиковых нагрузок или теплоснабжения агрокомплекса при вынужденной остановкегазотурбинных установок параллельнотепловому насосу включены водяной16 и твердотельный 32 теплоаккумуляторыф,З эепе ф-лыу 6 илкумулятор 18 и верхние бассейны 19(плавательный) и 20 (для разведениярыбы) с трансформируемыми перекрытиями 21 из теплоизоляционного материала. Коллектор-теплообменник 22 выхлопных газов с воздухозаборными устройствами 23 и нагнетателем 24 содержит дополнительно (фиг,2 и 3) обособленные каналы 25, присоединенныек отдельным газотурбинным установкам26-28. Каналы (фиг.4-6) образованыперегородками 29 из испарительныхучастков модулей тепловых труб, кон"денсационные участки 30 которыХ выведены в воздушный канал 31 с воздухозаборными устройствами .23 и нагнетателем 24 (фиг.,1), соединенным свозможностью переключения с воздуховодами 10 системы обогрева теплици твердотельным или термохимическимтеплсаккумулятором 32 с теплоаккумулирующим материалом 33, а также с сушильной установкой 34 сельскохозяйственного назначения. В систему охлаждающей воды присоединяется "сухая"градирня 35 под окультуренным участком открытого грунта.функционирует агрокомплекс-утилизатор теплоты следующим образом,В холодный и переходные периодыгода (фиг.1) при работе газотурбинныхустановок 25-28 выхлопные газы изтурбин 1 низкого давления с температурой 400-520 С при избыточном давлениипоступают в обособленные каналы 25коллектора-теплообменника 22 выхлопных газов. Явная теплота горячих газов преимущественно за счет радиаци-,онного теплообмена передается пе 1630685вается в атмосферу или подается к воздухозаборным устройствам 23 для повторного нагрева. Выхлопные газы в вытяжном канале смывают аппараты 13 и 14 отбора теплоты и нагревают греющую воду теплового насоса 4 от 100 до 150 С и охлаждающую воду от 45 до 95 ОС. Горячая вода при 95 С поступает в водяной теплоаккумулятор 18 для его 1 О зарядки и подогрева воды в бассейнах 19 и 20 через перегородку 17 (каналы заполнены воздухом). В случае необходимости горячая вода может подаваться и в водяные радиаторы сушильной установки 34, Охлажденная в тепловом насосе 4 вода при 3-12 С подается нагнетателем 5 в коллекторную систему 9 холодоснабжения секционированных теплиц 8, башенной теплицы 11 и в охладитель 3 для охлаждения воздуха, всасываемого вкомпрессор, и повышения КПД газотурбинной установки 1 в летний период года.Изобретение позволяет осуществить 5 глубокую (до 50-553) утилизацию теплоты выхлопных газов газотурбинных установок в холодный, переходный и теплый периоды года, а также комплексно использовать эту теплоту 30 для теплохладоснабжения секционированных и башенной теплиц (повысить урожайность в них на 35-45 ), нагрева и охлаждения воздуха, всасываемого компрессором газотурбинной установки (обеспечить ее работу при номинальном режиме), для подогревания корнеобитаемого слоя окультуренного участка открытого грунта (получение двух урожаев в год), термической 40 обработки сельскохозяйственной продукции независимо от погодных условий, а также обеспечить надежность комбинированной системы водовоздушного отопления теплиц эа счет аккуму лирования тепловой энергии.ф о р мула и з о б р е т е н и я1. Агрокомплекс-утилизатор теплоты газотурбинных установок газокомпрессорной станции, включающий секционные теплицы, башенную теплицу с вытяжным каналом, устройство отвода горячих выхлопных газов абсорбционный тепловой насос с циркуляцион 55 ными контурами греющей, охлаждающей и охлаждаемой воды, связанными соот 1 ветственно с источником сбросной теплоты станции коллекторной системой водяного отопления и охлаждения теплиц и системой водяного охлаждения технологического оборудования, систему вентиляции и систему воздушного отопления теплиц, совмещенную с нагнетателем, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет более полного использования тепловой энергии, агрокомплекс-утилизатор снабжен коллектором-теплообменником выхлопных газов и воздуха, сушильной установкой сельскохозяйственного назначения,сухой градирней для расположения под участком открытого грунта, системой термоаккумуляторов, соответствующими переключателями и охладителем-подогревателем воздухозаборного устройства, при этом вводы теплообменника выхлопных газов и воздуха присоединены к устройствам отвода горячих выхлопных газов, а его общий выход непосредственно сообщен с вытяжным каналом башенной теплицы, в котором последовательно по ходу перемещения выхлопных газов размещены три ступени теплоутилизатора, включенные соответственно в контуры греющей, охлаждающей и охлаждаемой воды абсорбцнонного теплового насоса, причем контур охлаждаемой воды посредством первого переключателя связан со ступенью теплоутилизатора, коллекторной системой водяного отопления и охлаждения теплиц и охладителем воздухозаборного устройства, при этом контур охлаждающей воды посредством второго переключателя связан с коллекторной системой водяного отопления и охлаждения теплиц, нагревателем воздухозаборного устройства, системой термоаккумуляторов и сухой градирней для расположения открытого грунта.2. Агрокомплекс-утилизатор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что система термоаккумуляторов выполнена в виде водяного термоаккумулятора и твердотельного или термохимического аккумулятора. 3. Агрокомплекс-утилизатор по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что коллектор-теплообменник выхлопных газов и воздуха включает каналы для отдельных газотурбинных установок в компрессорной станции, образованные перегородками, выполненны163068 50 55 регародкам 29, представляющим собой испарительные участки тепловых модулей тепловых труб, За счет Аазоваго превращения теплоносителя в тепловых трубах теплота передается оребренным. конденсационным участкам 30 и далее потоку воздуха, всасываемому через устройства 23. Воздух нагревается до 35-60 С и нагнетателем 24 подается из воздушного канала 31 в систему 10 воздушного отопления секпионированных 8 и башенной 11 теплиц. Предварительно охлажденные в коллекторе-теплообменнике 22 выхлопные газы поступают в вытяжной канал 1 башенной теплицы 11 и за счет естественной тяги или разрежения, создаваемого вентилятором, устанавливаемом в верхней части башни, омывают три ступени аппаратов 13, 14 и 15 отбора теплоты, а затем охлажденные удаляются из вытяжного канала, Лппа,раты 13 и 15 отбора теплоты включены в циркуляционные контуры греющей 7 и охлаждаемой 5 воды теплового насоса 4 абсорбционнога типа и осуществляют соответственно отбор теплоты от выхлопных газов для нагрева воды от 100 до 150 С и от 7 до 20 С. Введенная от этих аппаратов теплота трансформируется в тепловом насосе 4о до температуры охлаждавщеи воды 70 С (последовательное соединение абсарбера и конденсатора), которая нагнетателем подается во вторую ступень 14 отбора теплоты, догревается до 95 С и направляется в коллекторнув систему 9 водяного отопления секционированных теплиц 8, подогреватель воздухозаборного устройства компрессора 2, а также для подзарядки водяного аккумулятора. При пиковых нагрузках на систему отопления или при вынужденных остановках газотурбинныхустановок обогрев теплиц осуществляется эа счет разрядки водяного теплоаккумулятора 18 в коллектарнув систему 9 .водяного отопления и твердотельного или термохимического теплоаккумулятора 32 в систему воздушногоотоплений 10 теплиц. Емкость водяного аккумулятора в наиболее холодныйпериод года увеличивается за счетвключения в него воды бассейнов 19и 20, которые перекрываются на этотпериод теплоизоляционными перекрытиями 21 и через перегородку 17 с регулируемой теплопроводностью вода в этих 5 10 15 20 25 ЗО 35 6бассейнах нагревается до расчетнойтемпературы воды в теплааккумуляторе90-95 С. Регулирование теплоправадности может осуществляться, например,путем заполнения водой ваздушгглгх каналов в перегородке, Разрядка твердотельного или термахимическаго теплоаккумулятора 32 осуществляется путем отбора запасенной теплоаккумулирующим материалом 33 тепловой энергиив процессах нагрева, плавления, десарбции и эндотермических химическихреакций (в зависимости от типа теплоаккумулятара). Подзарядка тепловыхаккумуляторов осуществляется при снижении тепловой нагрузки на системуотопления теплиц или при максимальном числе работающих газотурбинныхустановок компрессорной станции. Водяной теплааккумулятор 18 подзаряжается горячей водой при 95 С из системы обогрева теплиц, а твердотельнлгггили термохимический теплоаккумулятор32 подзаряжается горячим воздухомпри 200-250 С из воздушного канала31 при сокращении расхода воздухачерез воздухозаборные устройства 3и отключении системы воздушнога отопления 10 теплиц,В переходный период года при снижении тепловой нагрузки на отоплениетеплиц и подогрев воздуха для газотурбинной установки в систему 6 охлаждающей воды (при параллельном соединении абсорбера и конденсатора)подсоединяется "сухая" градирня 35,расположенная под .окультуреннлгм участком открытого грунта и представлягощая собак систему труб (преимущественно из полимерных материалов), заложенных в почву на глубину 0,4-0,6 м,При подаче в трубы тепловой воды стемпературой 35-50 С карнеобитаемыйслой почвы прогревается, чта даетвозможность значительно продлить вегетационный период для с,х, культур.В теплый период года отвод выхлопных газов осуществляется аналогично,В воздушном канале 31 воздух нагревается до 200-250 С (при снижении егорасхода через устройства 23) Горячийвоздух подается нагнетателем 24 втвердотельный или термохимическийтеплоаккумулятор 32 для его зарядкии в сушилку 34 сельскохозяйственного назначения (термообработка кормов,льна, сушка семян, зерна и др.). Послснижения температуры воздух выбрасы-, 1630685ми в виде испарительных участков модулей тепловых труб, а конденсационные участки последних введены в канал охладителя-подогревателя воздухо 5 заборного устройства, который посредством соответствуюшего переключателя связан с системой воздушного отопления теплиц, сушильной установкой сельскохозяйственного назначения и линией 10 зарядки твердотельного или термохимического теплоаккумулятора, линия разрядки которого включена в систему воздушного отопления теплиц.4, Агрокомплекс-утилизатор по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что водяной термоаккумулятор разделен горизонтальной перегородкой с регулируемой теплопроводностью и верхняя его часть выполнена в виде бассейнов, снабженных трансЬормируемыми перекрытиями иэ теплоизоляционного матери