ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 1999 года по МПК F28D7/00 

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в глиноземном производстве для регенеративного нагрева сырой автоклавной пульпы теплом вареной пульпы.

Известен вертикальный теплообменник [1], состоящий из цилиндрического кожуха, внутри которого установлен пупок теплообменных труб, закрепленный в трубных решетках и разделенный цилиндрической обечайкой на две части - центральную и периферийную. Обечайка установлена с зазором по отношению к нижней трубной решетке. Кроме того, теплообменник содержит входную и переточную камеры для нагреваемой трубной среды (сырой пульпы), входной и выходной патрубки для теплоносителя (вареной пульпы) и нагреваемой среды, а также выходную камеру для нагреваемой среды, установленную сверху на верхнюю трубную решетку. Снизу верхняя трубная решетка состыкована с обечайкой. При работе аппарата теплоноситель подается в межтрубную часть вдоль центрального пучка труб внутрь обечайки.

Недостатком теплообменника является сложность его конструкции.

Известен также вертикальный теплообменник [2], содержащий корпус с пучком теплообменных труб, закрепленных в верхней и нижней трубных решетках. Корпус снабжен верхней и нижней крышками для подвода и отвода нагреваемой среды, а в самом корпусе имеются патрубки для подвода и отвода теплоносителя. Верхний фланец корпуса и фланец верхней крышки выполнены таким образом, чтобы удобно было производить замену теплообменных труб при зарастании их осадком. Для этой же цели торцевые части (верхняя и нижняя) корпуса изготовлены большего диаметра, чем центральная часть корпуса, т.е. корпус имеет расширение как в верхней, так и в нижней своей части.

Недостатком теплообменника является то, что при работе с абразивным теплоносителем, имеющим высокую температуру (230-235^oC) или находящимся в состоянии кипения, каковой является бокситовая пульпа, при подаче его в межтрубную часть корпуса происходит износ теплообменных труб в месте подвода теплоносителя, нарушающий технологию.

Задача изобретения - предотвращение износа труб в месте подвода высокотемпературного абразивного теплоносителя в межтрубную часть теплообменника.

Технический результат - зашита наружной поверхности труб в месте подвода теплоносителя от его прямого воздействия.

Технический результат достигается тем, что центральная часть корпуса теплообменника выполнена с продолжением внутри расширяющейся нижней части корпуса с образованием зазора между этим продолжением и нижней трубной решеткой, а патрубок подвода теплоносителя установлен напротив этого продолжения выше, чем упомянутый зазор.

На чертеже изображен вертикальный теплообменник с разрезом расширяющейся нижней части корпуса.

Теплообменник содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого установлены теплообменные трубы 2, завальцованные в верхнюю 3 и нижнюю 4 трубные решетки, которые через фланцы стыкуются с верхней и нижней растворными камерами 5, 6 для среды. Нижняя решетка 4 сверху стыкуется с расширяющейся нижней частью 7 корпуса 1, которая, по сути, является входной камерой для теплоносителя. Внутри расширяющейся нижней части 7 центральная часть корпуса 1 имеет продолжение 8, не доходящее до нижней трубной решетки 4 с образованием зазора для прохода в межтрубную часть корпуса 1 теплоносителя. Кроме того, теплообменник снабжен патрубками 9, 10 для подвода и отвода нагреваемой среды и патрубками 11, 12 для подвода и отвода теплоносителя.

Аппарат работает следующим образом.

Нагреваемая среда - сырая автоклавная пульпа - через патрубок 9 поступает в верхнюю растворную камеру 5, распределяется по теплообменным трубам 2, нагревается в них теплом вареной пульпы и выходит в нижнюю растворную камеру 6, а из нее - через патрубок 10 выводится из аппарата. Теплоноситель - вареная автоклавная пульпа - через патрубок 11 поступает в расширяющуюся нижнюю часть 7 корпуса 1, обтекает его продолжение 8, опускается вниз до нижней трубной решетки 4 и поворачивает на 180^oC, входя со всех сторон внутрь продолжения 8 корпуса 1 (в межтрубную часть), а затем и в центральную часть корпуса 1. При этом через поверхность теплообменных труб 2 вареная пульпа отдает свое тепло сырой автоклавной пульпе, движущейся противотоком вниз в трубах 2, и, охлажденная, через патрубок 12 покидает аппарат.

Поскольку корпус 1 имеет продолжение 8 внутри своей расширяющейся нижней части 7, а патрубок подвода теплоносителя расположен именно напротив этого продолжения 8, - исключается прямое воздействие абразивного и кипящего теплоносителя - вареной автоклавной пульпы - на теплообменные трубы 2, что предохраняет их от износа. При этом может изнашиваться нижняя часть корпуса 1 (продолжение 8), но она может быть легко заменена при переключении теплообменника, например, на промывку. Замена производится при расстыковке фланцев расширяющейся части 7 и центральной части корпуса 1.

Можно было бы избежать прямого воздействия теплоносителя на трубы 2, если подавать его не в межтрубную часть аппарата, а в трубы 2. В таком случае сырую пульпу необходимо подать в межтрубную часть. Но при этом трубы 2 снаружи будут зарастать осадком, очистить который невозможно (из труб 2 осадок удаляется специальным устройством, гидромонитором). Сырая пульпа дает более плотный осадок, чем вареная, который не отмывается простым пропусканием через аппарат, например, паро-конденсатной смеси. Именно поэтому теплоноситель необходимо подавать в межтрубную часть аппарата, но защитить при этом трубы снаружи от его разрушающего воздействия, обусловленного его высокой температурой и абразивностью.

Предлагаемая конструкция теплообменника обеспечивает такую защиту наружной поверхности труб от прямого воздействия теплоносителя, и, соответственно, сокращение затрат на ремонт аппарата, что позволяет эффективно использовать его в глиноземном производстве в условиях высоких давлений и температур.

Литература:
1. Патент РФ N 1792157 (з. N 4856121 от 03.08.90) - опублик. Бюл. N 3/95. F 28 D 7/00.

2. Авт.свидетельство N 1515029 - опублик. 15.10.89 Бюл. N 38/89. F 28 D 7/16.

Изобретение предназначено для регенеративного нагрева сырой автоклавной пульпы теплом вареной пульпы и может быть использовано в глиноземном производстве. Теплообменник содержит цилиндрический корпус, внутри которого установлены теплообменные трубы, закрепленные в трубных решетках, стыкующихся с растворными камерами для нагреваемой среды. Цилиндрический корпус состоит из трех частей: центральной, нижней расширяющейся и продолжения центральной части, входящей в его нижнюю расширяющуюся часть с образованием зазора между последней и нижней трубной решеткой. Для подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя аппарат снабжен патрубками, причем патрубок подвода теплоносителя расположен напротив продолжения центральной части корпуса выше упомянутого зазора. Такое расположение конструктивных элементов теплообменника исключает прямое воздействие теплоносителя -вареной автоклавной пульпы, обладающей высокой температурой и абразивностью, на теплообменные трубы и предохраняет их от износа. 1 ил.

Теплообменник, содержащий цилиндрический корпус с пучком теплообменных труб, закрепленных в трубных решетках, и имеющий расширение в своей нижней части, а также патрубки подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя, отличающийся тем, что центральная часть корпуса выполнена с продолжением внутри его расширяющейся нижней части с образованием зазора между этим продолжением и нижней трубной решеткой, а патрубок подвода теплоносителя установлен напротив этого продолжения.