(54)Układ stopniowego podgrzewania zanieczyszczonej wody technologicznej, zwłaszcza

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B3 (21) Numer zgłoszenia: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (61) Patent dodatkowy do patentu: (51) IntCl6: E21B 43/28 (54)Układ stopniowego podgrzewania zanieczyszczonej wody technologicznej, zwłaszcza wody złożowej do podziemnego wytapiania siarki (43)Zgłoszenie ogłoszono: BUP 13/93 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/95 (73) Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa, PL (72) Twórcy wynalazku: Rajmund Kaczyński, Warszawa, PL Edward Radwański, Warszawa, PL Paweł Skowroński, Warszawa, PL Adam Twarowski, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik: Kwiatkowski Stanisław, Politechnika Warszawska PL B3 (57) 1. Układ stopniowego podgrzewania zanieczyszczonej wody technologicznej, zwłaszcza wody złożowej do podziemnego wytapiania siarki, zawierający co najmniej dwa połączone szeregowo stopnie podgrzewu wody oraz co najmniej dwa połączone szeregowo rozprężacze wody grzewczej zasilane z zewnętrznego źródła ciepła, przy czym każdym stopniem podgrzewu wody jest jednostopniowy wodnoparowy podgrzewacz Strumienicowy lub jeden stopień wielostopniowego wodno-parowego podgrzewacza strumienicowego, połączone odrębnym rurociągiem parowym dla każdej wartości ciśnienia pary, z co najmniej jednym rozprężaczem wody grzewczej, według patentu nr , znamienny tym, że za ciągiem rozprężaczy (2 1,2 1 ',21") wody grzewczej włączone jest szeregowo, poprzez rurociąg odprowadzający wody grzewczej (41) i dodatkową pompę wody grzewczej (35), co najmniej jedno dadatkowe źródło ciepła (36). FIG.1

2 Układ stopniowego podgrzewania zanieczyszczonej wody technologicznej, zwłaszcza wody złożowej do podziemnego wytapiania siarki Zastrzeżenia patentowe 1. Układ stopniowego podgrzewania zanieczyszczonej wody technologicznej, zwłaszcza wody złożowej do podziemnego wytapiania siarki, zawierający co najmniej dwa połączone szeregowo stopnie podgrzewu wody oraz co najmniej dwa połączone szeregowo rozprężacze wody grzewczej zasilane z zewnętrznego źródła ciepła, przy czym każdym stopniem podgrzewu wody jest jednostopniowy wodno-parowy podgrzewacz strumienicowy lub jeden stopień wielostopniowego wodno-parowego podgrzewacza strumienicowego, połączone odrębnym rurociągiem parowym dla każdej wartości ciśnienia pary, z co najmniej jednym rozprężaczem wody grzewczej, według patentu nr , znamienny tym, że za ciągiem rozprężaczy (21,21, 21") wody grzewczej włączone jest szeregowo, poprzez rurociąg odprowadzający wody grzewczej (41) i dodatkową pompę wody grzewczej (35), co najmniej jedno dadatkowe źródło ciepła (36). 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowe źródło ciepła (36) stanowi kocioł wodny. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowe źródło ciepła (36) stanowi przeponowy wymiennik ciepła. 4. Układ według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że dodatkowe źródło ciepła (36) połączone jest od strony wylotu wody rurociągiem recyrkulacyjnym wody grzewczej (37) z co najmniej jednym rozprężaczem (21, 21,21 ) wody grzewczej. 5. Układ według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że dodatkowe źródło ciepła (36) połączone jest od strony wylotu wody rurociągiem odsalającym wody grzewczej (32 ) z kolektorem zbiorczym gorącej wody technologicznej (13). 6. Układ według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że dodatkowe źródło ciepła (36) połączone jest od strony wylotu wody z dodatkowym kolektorem gorącej wody technologicznej (43). 7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowe źródło ciepła (36) stanowi kocioł parowy. 8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że dodatkowe źródło ciepła (36) połączone jest od strony wylotu pary odrębnym rurociągiem parowym (15") z co najmniej jednym stopniem podgrzewu wody. * * * Przedmiotem wynalazku jest ulepszenie układu stopniowego podgrzewania zanieczyszczonej wody technologicznej, zwłaszcza wody złożowej do podziemnego wytapiania siarki, według patentu głównego nr Znany jest w polskiego zgłoszenia patentowego nr układ podgrzewania zanieczyszczonej wody technologicznej zawierający co najmniej dwa połączone szeregowo wodno-parowe jednostopniowe podgrzewacze strumienicowe lub co najmniej jeden wodno-parowy wielostopniowy podgrzewacz strumienicowy lub połączone szeregowo co najmniej jeden wodno-parowy jednostopniowy podgrzewacz strumienicowy i co najmniej jeden wodno-parowy wielostopniowy podgrzewacz strumienicowy. Do każdego jednostopniowego podgrzewacza strumienicowego oraz do każdego stopnia każdego wielostopniowego podgrzewacza strumienicowego doprowadzana jest para wodna, przy czym para wodna o różnych ciśnieniach doprowadzana jest przy pomocy odrębnych rurociągów parowych. Nośnikiem ciepła z zewnętrznego źródła ciepła jest woda grzewcza przepływająca rurociągiem zasilającym wody grzewczej do

3 połączonych szeregowo rozprężaczy wody grzewczej. Każdy z rurociągów parowych pracujących przy odmiennych ciśnieniach przesyłanej pary połączony jest z co najmniej jednym rozprężaczem wody grzewczej. Rozprężacze pracujące przy różniących się od siebie ciśnieniach wytwarzanej pary wodnej połączone są między sobą szeregowo rurociągami łączącymi, zgodnie z kierunkiem przepływu rozprężanej wody grzewczej. Ostatni rozprężacz, licząc w kierunku przepływu wody grzewczej, połączony jest rurociągiem powrotnym z zewnętrznym źródłem ciepła. Mankamentem opisanego układu jest konieczność budowy rurociągu powrotnego wody grzewczej, służącego transportowi tej wody do źródła ciepła w celu ponownego podgrzania, co przy znacznej na ogół odległości pomiędzy kopalnią siarki a zewnętrznym źródłem ciepła i wobec dużych mocy cieplnych pobieranych przez otworowe kopalnie siarki, wymagających zastosowania rurociągu powrotnego o dużej średnicy, powoduje konieczność poniesienia znacznych nakładów inwestycyjnych na ten cel. Przetłaczanie rurociągiem powrotnym wody grzewczej dużych ilości tej wody pomiędzy kopalnią a zewnętrznym źródłem ciepła wymaga dużych mocy napędów pomp, czego skutkiem jest znaczne zużycie energii elektrycznej. Celem wynalazku jest opracowanie układu podgrzewania zanieczyszczonej wody technologicznej, zwłaszcza wody złożowej do podziemnego wytapiania siarki, umożliwiającego lokalne wykorzystanie rozprężonej w rozprężaczach wody grzewczej bez jej zwrotu do podstawowego, zewnętrznego źródła ciepła. Układ według wynalazku, zawierający co najmniej dwa połączone szeregowo stopnie podgrzewu wody oraz co najmniej dwa połączone szeregowo rozprężacze wody grzewczej zasilane z zewnętrznego źródła ciepła, przy czym każdym stopniem podgrzewu wody jest jednostopniowy wodno-parowy podgrzewacz strumieniowy lub jeden stopień wielostopniowego wodno-parowego podgrzewacza strumienicowego, połączone odrębnym rurociągiem parowym dla każdej wartości ciśnienia pary, z co najmniej jednym rozprężaczem wody grzewczej, według zgłoszenia patentowego P , charakteryzuje się tym, że za ciągiem rozprężaczy wody grzewczej włączone jest szeregowo, poprzez rurociąg odprowadzający wody grzewczej i dodatkową pompę wody grzewczej, co najmniej jedno dodatkowe źródło ciepła. Korzystnym jest, jeżeli dodatkowe źródło ciepła stanowi kocioł wodny lub przeponowy wymiennik ciepła połączony od strony wylotu wody rurociągiem recyrkulacyjnym wody grzewczej z co najmniej jednym rozprężaczem wody grzewczej. Dodatkowe źródło ciepła może być także połączone od strony wylotu wody rurociągiem odsalającym wody grzewczej z kolektorem zbiorczym gorącej wody technologicznej lub dodatkowym kolektorem gorącej wody technologicznej. W innym korzystnym rozwiązaniu dodatkowe źródło ciepła stanowi kocioł parowy połączony od strony wylotu pary odrębnym rurociągiem parowym z co najmniej jednym stopniem podgrzewu wody. Gdy dodatkowym źródłem ciepła jest kocioł wodny lub wymiennik ciepła, woda grzewcza kierowana jest do ciągu rozprężaczy lub do zasilania złoża. Gdy dodatkowym źródłem jest kocioł parowy, wytworzona z wody grzewczej para wodna służy do zasilania podgrzewaczy strumienicowych ogrzewających wodę technologiczną. Połączenie dodatkowego źródła ciepła z kolektorem gorącej wody technologicznej lub dodatkowym kolektorem gorącej wody pozwala na bezpośrednie uzyskanie dodatkowych ilości wody technologicznej. Pompy przed dodatkowym źródłem ciepła umożliwiają uzyskanie odpowiedniego ciśnienia podgrzanej wody grzewczej w celu jej wprowadzenia do ciągu wody grzewczej bądź ciągu wody technologicznej. Układ według wynalazku umożliwia zwiększenie ilości produkowanej wody technologicznej dzięki włączeniu do procesu przygotowania tej wody dodatkowych źródeł ciepła, oraz rezygnację z budowy i eksploatacji rurociągu powrotnego wody grzewczej. Wykorzystanie do współpracy z układem technologicznym lokalnych źródeł ciepła, bez konieczności zwrotu rozprężonej wody grzewczej do zewnętrznego, podstawowego źródła ciepła w celu ponownego jej ogrzania, powoduje obniżenie kosztów inwestycyjnych i jednostkowych kosztów eksploatacyjnych układu, a także zwiększa zdolność produkcji gorącej wody technologicznej. Wynalazek przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. i przedstawia schemat układu składającego się z dwóch ciągów trójstopniowego podgrzewu wody

4 złożowej w jednostopniowych wodno-parowych podgrzewaczach strumienicowych oraz dodatkowego źródła ciepła w postaci kotła wodnego lub wymiennika ciepła, a fig. 14 przedstawia układ składający się z dwóch ciągów trójstopniowego podgrzewu wody złożowej w jednostopniowych wodno-parowych podgrzewaczach strumienicowych oraz kotła parowego zasilającego jeden stopień podgrzewu wody.w układzie przedstawionym na fig. 1 każdy ciąg podgrzewu wody złożowej składa się z trzech połączonych szeregowo jednostopniowych podgrzewaczy strumienicowych 1, 1, 1 oraz trzech rozprężaczy 21, 21, 21, połączonych rurociągami łączącymi 22 szeregowo w ciągu wody grzewczej. Kolejne rozprężacze 21,21, 21, licząc w kierunku przeciwnym do przepływu wody grzewczej, połączone są odrębnymi rurociągami parowymi 15, 15, 15 z kolejnymi podgrzewaczami strumienicowymi 1, 1, 1, licząc w kierunku przepływu wody złożowej. Woda złożowa, surowa lub wstępnie uzdatniona, doprowadzona jest do poszczególnych ciągów podgrzewu wody rurociągiem zasilającym wody złożowej 4. Ilość wody złożowej w rurociągu zasilającym wody złożowej 4 uzupełniana jest wodą uzupełniającą doprowadzaną rurociągiem uzupełniającym 29. Z rurociągów zasilających wody złożowej 4 woda złożowa podawana jest do poszczególnych ciągów podgrzewu wody przez pompy wody złożowej pierwszego stopnia 5. Pompy te w poszczególnych ciągach instalacji połączone są ze sobą kolektorem zasilającym wody złożowej 6. Każdy podgrzewacz strumienicowy 1,1, 1 wyposażony jest w przewód rozruchowy 10 przyłączony do kolektora rozruchowego 11. Pomiędzy pierwszym jednostopniowym podgrzewaczem 1 a drugim jednostopniowym podgrzewaczem 1 włączony jest kolektor pośredni podgrzanej wody złożowej 12, otwarty zbiornik pośredni wody złożowej 8 i pompa pośrednia wody złożowej 9. Pomiędzy drugim jednostopniowym podgrzewaczem 1 a trzecim jednostopniowym podgrzewaczem 1" włączony jest kolektor pośredni podgrzanej wody złożowej 12, zamknięty zbiornik pośredni wody złożowej 31 i pompa pośrednia wody złożowej 9. Gorąca woda złożowa, z ostatniego stopnia podgrzewu w podgrzewaczach strumienicowych 1, doprowadzana jest do otworów eksploatacyjnych kopalni poprzez zbiorczy kolektor gorącej wody złożowej 13 bezpośrednio lub za pośrednictwem pompy zasilającej wody złożowej 14. Woda grzewcza z zewnętrznego źródła ciepła transportowana jest do połączonych szeregowo rozprężaczy 21,21, 21 rurociągiem zasilającym wody grzewczej 23. Rozprężona i schłodzona w wyniku rozprężenia w rozprężaczach woda grzewcza transportowana jest przez rurociąg odprowadzający wody grzewczej 41 i pompę wody grzewczej 35 do dodatkowego źródła ciepła 36 w postaci kotła wodnego lub wymiennika ciepła. Pompa wody grzewczej 35 utrzymuje odpowiednie ciśnienie wody grzewczej wprowadzanej do kotła wodnego. Ogrzana w dodatkowym źródle ciepła 36 woda grzewcza transportowana jest rurociągiem recyrkulacyjnym wody grzewczej 37 do właściwego z uwagi na jej temperaturę rozprężacza 21, 21, 21 w celu ponownego jej rozprężenia. Woda grzewcza z dodatkowego źródła ciepła 36 może być także doprowadzona poprzez odcinek rurociągu odsalającego 32 kolektora zbiorczego gorącej wody technologicznej 13, lub dodatkowym kolektorem gorącej wody 43 do otworów eksploatacyjnych kopalni. Inny przewód odsalający 32 łączy wylot pompy recyrkulacyjnej wody grzewczej 35 z rurociągiem zasilającym wody złożowej 4. W układzie przedstawiony na fig. 2 każdy ciąg podgrzewu wody złożowej składa się z trzech połączonych szeregowo rurociągiem łączącym 22 jednostopniowych podgrzewaczy strumienicowych 1,1, 1 oraz dwóch połączonych szeregowo w ciągu wody grzewczej rozprężaczy 21,21. Kolejne rozprężacze 21,21, licząc w kierunku przeciwnym do przepływu wody grzewczej, połączone są odrębnymi rurociągami parowymi 15,15, z kolejnymi podgrzewaczami strumienicowymi 1, 1, licząc w kierunku przepływu wody złożowej. Rozprężacze 21, 21, połączone są rurociągiem zasilającym wody grzewczej 23 z zewnętrznym źródłem ciepła. Woda złożowa, surowa lub wstępnie uzdatniona, doprowadzona jest do poszczególnych ciągów podgrzewu wody rurociągiem zasilającym wody złożowej 4. Ilość wody złożowej w rurociągu zasilającym wody złożowej 4 uzupełniana jest wodą uzupełniającą doprowadzaną rurociągiem uzupełniającym 29. Z rurociągów zasilających wody złożowej 4 woda złożowa podawana jest do poszczególnych ciągów podgrzewu wody przez pompy wody złożowej pierwszego stopnia 5. Pompy te w poszczególnych ciągach instalacji połączone są ze sobą kolektorem zasilającym

5 wody złożowej 6. Każdy podgrzewacz Strumienicowy 1, 1, I wyposażony jest w przewód rozruchowy 10 przyłączony do kolektora rozruchowego 11. Wyloty odpowiednich podgrzewaczy 1,1 wszystkich ciągów połączone są między sobą przez przyłącza i kolektory pośrednie podgrzanej wody złożowej 12. Kolejne podgrzewacze w poszczególnych ciągach rozdzielone są przez pompy pośrednie wody złożowej 7, przy czym strony tłoczne odpowiadających sobie pomp różnych ciągów instalacji połączone są ze sobą poprzez przyłącza i kolektory pośrednie wody złożowej 28. Gorąca woda złożowa, z ostatniego stopnia podgrzewu w podgrzewaczach strumienicowych 1 doprowadzana jest do otworów eksploatacyjnych kopalni poprzez zbiorczy kolektor gorącej wody złożowej 13 bezpośrednio lub za pośrednictwem pompy zasilającej wody złożowej 14. W układzie tym dodatkowym źródłem ciepła 36, przyłączonym poprzez rurociąg odprowadzający wody grzewczej 41 i pompę wody grzewczej 35 z rozprężaczem 21.jest kocioł parowy. Powstająca w nim para wodna trzecim rurociągiem parowym 15 dopływa do ostatniego w kolejności przepływu wody złożowej podgrzewacza strumienicowego 1 każdego ciągu podgrzewu wody. Tym samym dodatkowe źródło ciepła 36 w postaci kotła parowego umożliwia wykorzystanie strumienia masy rozprężonej i schłodzonej wody grzewczej do wytworzenia pary wodnej wykorzystywanej następnie w procesie podgrzewania wody złożowej. FIG. 2

6 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.