РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ДИСПЕРСНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ Российский патент 2000 года по МПК F28D19/02 F23L15/02 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, предназначенным для передачи тепла от одного газового теплоносителя к другому, а именно к регенеративным воздухоподогревателям с промежуточным дисперсным теплоносителем, и может быть использовано, например, в котельной технике для нагрева воздуха дымовыми газами.

Известен воздухоподогреватель с промежуточным дисперсным теплоносителем (см. Горбис З.Р., Календерьян В.А. "Теплообменники с противоточными дисперсными теплоносителями. М. "Энергия", 1975, с.142, рис.5-11), в котором в качестве теплоносителя используется мелкозернистый теплоноситель (кварцевый песок).

Известный воздухоподогреватель состоит из закрепленных друг над другом газовой и воздушной теплообменных камер между которыми выполнены отверстия для истечения теплоносителя с запорными элементами, жалюзийных решеток, установленных на выходе из теплообменных камер, бункера-питателя, размещенного над газовой камерой и нижнего бункера, размещенного под воздушной камерой.

Данный воздухоподогреватель является одноступенчатым, поэтому с целью увеличения времени нахождения частиц теплоносителя в газовом и воздушном потоках теплообменные камеры делают высокими. Поступающий в бункер-питатель теплоноситель распределяется по нему самотеком, поэтому бункер-питатель выполняется высоким с небольшим углом расширения сверху вниз. Это дополнительно увеличивает высоту воздухоподогревателя. Большая высота воздухоподогревателя ограничивает его применение из-за невозможности рациональной компоновки с основной установкой (котлом).

В данном воздухоподогревателе запорные элементы отверстий для истечения теплоносителя из газовой теплообменной камеры в воздушную выполнены в виде подвижной перфорированной плиты с приводом, управляемым регулятором высоты уплотняющего слоя. При таком групповом регулировании неизбежны локальные небалансы между количеством выпадающего на уплотняющий слой и истекающего через отверстия теплоносителя, приводящего к повышению высоты уплотняющего слоя в одних зонах и понижению в других, и чем больше габариты воздухоподогревателя, тем более "холмистой" становится поверхность слоя. Это чрезвычайно усложняет контроль уровня уплотняющего слоя, так как требуется контроль по всей его площади, иначе могут быть не замечены зоны, не имеющие уплотняющего слоя и не защищенные от перетока воздуха в газовую теплообменную камеру.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) является вибрационный регенеративный воздухоподогреватель с промежуточным теплоносителем (см. а.с.205853, 30.11.66 г., кл. 40a 7/02).

Известный вибрационный регенеративный воздухоподогреватель с промежуточным теплоносителем состоит из нескольких расположенных по ходу горизонтального движения газов секций, каждая секция включает в себя закрепленные друг над другом газовую и воздушную теплообменные камеры, между которыми выполнены отверстия для истечения теплоносителя с подпружиненными запорными элементами, бункеров-питателей, расположенных над каждой газовой теплообменной камерой, нижних бункеров, размещенных под каждой воздушной камерой. В данном воздухоподогревателе в качестве теплоносителя используется крупнозернистый материал (гравий), имеющий небольшую удельную теплообменую поверхность по сравнению с мелкозернистым теплоносителем (песком). Поэтому при таком теплоносителе необходимо увеличивать его время нахождения в газовых и воздушных теплообменных камерах. Для этого используются тормозящие элементы, усложняющие конструкцию воздухоподогревателя. Секции данного воздухоподогревателя не защищены от выноса мелких частиц теплоносителя газовым потоком из одной секции в соседнюю, что делает невозможным его работу с мелкодисперсным теплоносителем.

Задачей изобретения является создание воздухоподогревателя с увеличенной теплообменной поверхностью теплоносителя путем создания секций с устройствами, препятствующими уносу мелкозернистых частиц, с подающими и распределительными устройствами, обеспечивающими равномерную объемную концентрацию мелкозернистого теплоносителя во всех камерах, обеспечивая тем самым высокую эффективность теплообмена.

Указанная задача решается тем, что в известном регенеративном воздухоподогревателе, состоящем из нескольких расположенных по ходу горизонтального движения газов секций, каждая секция включает в себя закрепленные друг над другом газовую и воздушную теплообменные камеры, между которыми выполнены отверстия для истечения теплоносителя с подпружиненными запорными элементами, бункеров-питателей, расположенных над каждой газовой теплообменной камерой, нижних бункеров, размещенных под каждой воздушной камерой, согласно изобретению газовые и воздушные теплообменные камеры на выходе снабжены жалюзийными решетками, каждый бункер-питатель снабжен распределительным устройством, выполненным в виде расположенных в верхней части противоположных стенок бункера-питателя горизонтального щелевидного впускного окна для входа аэросмеси и выпускного - для выпуска воздуха, подпружиненные запорные элементы размещены со стороны воздушной камеры, причем каждый из них подпружинен. При этом целесообразно, чтобы каждый бункер-питатель был соединен переливным патрубком со смежной по ходу газов секцией, а верхний конец переливного патрубка располагался ниже уровня выпускного окна, и ниже выпускного окна поперек бункера-питателя был установлен вогнутый лист, плавно сопряженный с торцевой стенкой и обращенный вогнутой стороной вниз, а каждый подпружиненный запорный элемент был выполнен в виде патрубка, верхний конец которого закреплен в отверстии, а нижний конец снабжен подпружиненным снизу клапаном.

Изобретение поясняется описанием примера его конкретного выполнения и чертежами, где схематично изображены продольный фиг. 1 и поперечный фиг. 2 разрезы предлагаемого воздухоподогревателя, а на фиг. 3 - подпружиненный запорный элемент.

Воздухоподогреватель состоит из нескольких секций, в данном примере из трех А, Б, В. Каждая секция включает бункер-питатель 1 с распределительным устройством, состоящим из расположенных в верхней части противоположных сторон бункера-питателя 1 горизонтального щелевидного впускного окна 2 для входа аэросмеси и выпускного 3 - для выпуска воздуха. Ниже выпускного окна 3 установлен поперек бункера вогнутый лист 4, плавно сопряженный с торцевой стенкой 5 и обращенный вогнутой стороной вниз. Каждый бункер-питатель 1 может быть соединен переливным патрубком 6 со смежной по ходу газов секцией, причем верхний конец переливного патрубка 6 расположен ниже уровня выпускного окна 3. Днище бункера-питателя 1 состоит из неподвижного 7 и подвижного 8 перфорированных листов. Каждая секция включает в себя газовую 9 и воздушную 10 теплообменные камеры, расположенные друг над другом, между которыми выполнены отверстия 11 для истечения теплоносителя, в каждом отверстии 11 закреплен патрубок 12, нижний конец которого снабжен подпружиненным снизу кланом 13. На дне газовой камеры 9 расположен слой теплоносителя 14. Выход из каждой газовой 9 и воздушной 10 камер снабжен жалюзийной решеткой 15, которая установлена с наклоном в соответствии с наклонными траекториями движения частиц теплоносителя. Каждая жалюзийная решетка 15 состоит из Г-образных элементов 16, перекрывающих друг друга сбоку и сверху, что препятствует обратному проскакиванию частиц при наличии и отсутствии газового потока. Каждая секция снабжена нижним бункером 17, который имеет несколько, в данном примере два, выпускных патрубка 18, 19. К каждому выпускному патрубку 18, 19 снизу присоединен рычажно-грузовой клапана 20, 21, выход из которого соединен со смесителем 22 системы пневмотранспорта теплоносителя, состоящей из смесителя 22, подъемной трубы 23 и общего для всех секций нагнетателя 24.

Воздухоподогреватель работает следующим образом. Рассмотрим работу одной секции, остальные секции работают аналогично. В бункер-питатель 1 аэросмесь (воздух с теплоносителем) поступает через впускное горизонтальное щелевидное окно 2 в виде плоской струи, направленной вдоль бункера-питателя 1. Теплоноситель отделяется от воздуха и распределяется вдоль бункера-питателя 1, при полной загрузке бункера-питателя 1 устанавливается горизонтальный или понижающий у выпускного окна 3 уровень теплоносителя, высота которого в средней части бункера-питателя 1 тем выше, чем меньше расход пневмотранспорта и наоборот. Вогнутый лист 4 препятствует уносу теплоносителя через выпускное окно 3. Воздух через выпускное окно 3 поступает в пневмопровод. Перемещением подвижного 8 относительно неподвижного 7 перфорированных листов изменяют проходное сечение отверстий и получают требуемый расход теплоносителя из бункера-питателя 1 в газовую теплообменную камеру 9. Из бункера-питателя 1 теплоноситель дозированно истекает в газовую теплообменную камеру 9, через которую в горизонтальном направлении проходит горячий газ, который нагревает теплоноситель. Под воздействием горизонтального потока газа падающие вертикально частицы теплоносителя изменяют свою траекторию на наклонную, наиболее мелкие из них достигают жалюзийной решетки 15 и отражаются от нее. На дне газовой теплообменной камеры 9 образуется слой теплоносителя 14. Через отверстия 11 теплоноситель поступает в патрубки 12. По мере заполнения отдельных патрубков 12 их подпружиненные снизу клапаны 13 открываются и пропускают теплоноситель в воздушную теплообменную камеру 10. Количество патрубков 12 выбрано таким образом, чтобы их общая пропускная способность несколько превышала максимальную пропускную способность бункера-питателя 1. При снижении пропускной способности бункера-питателя 1 часть патрубков 12 запирается подпружиненными снизу клапанами 13, а при увеличении - открывается. Таким образом, на дне газовой теплообменной камеры 9 образуется лишь небольшой слой теплоносителя 14, закрывающий почти все отверстия 11. В случае аварийной остановки нагнетателя 24 прекращается поступление теплоносителя в газовую камеру 9, все подпружиненные снизу клапаны 13 закрываются и герметичность теплообменных камер сохраняется. При использовании газов, содержащих частицы золы, жалюзийные решетки 15 задерживают эти частицы, увеличивается объем теплоносителя. В этом случае излишки теплоносителя из бункера-питателя 1 по переливному патрубку 6 поступают в смежную по ходу газов секцию, а из последней секции выводятся из воздухоподогревателя наружу. Из газовой теплообменной камеры 9 нагретый теплоноситель поступает в воздушную теплообменную камеру 10 и передает тепло воздуху, который подают в воздушную теплообменную камеру 10 в направлении, противоположном направлению подачи газов. Из воздушной теплообменной камеры 10 теплоноситель ссыпается в нижний бункер 17, откуда поступает в выпускные патрубки 18, 19, а затем к рычажно-грузовым клапанам 20, 21 и в смеситель 22 системы пневмотранспорта. Под воздействием газового нагнетателя 24 по подъемной трубе 23 теплоноситель возвращается в бункер-питатель 1.

Установленные на выходе из каждой газовой и воздушной теплообменных камер жалюзийные решетки препятствуют уносу мелких частиц, что позволяет использовать в данном воздухоподогревателе в качестве теплоносителя мелкозернистый материал (кварцевый песок), имеющий по сравнению с крупнозернистым теплоносителем (гравием) большую удельную теплообменную поверхность, величина которой оказывает существенное влияние на повышение интенсивности теплообмена.

Распределительное устройство обеспечивает распределение теплоносителя по всей длине бункера-питателя, а следовательно, обеспечивает равномерную объемную концентрацию теплоносителя в газовых и воздушных теплообменных камерах, что повышает эффективность теплообмена.

Запорные элементы, установленные между газовой и воздушной теплообменными камерами и снабженные индивидуально подпружиненными клапанами, обеспечивают равномерность истечения теплоносителя в воздушную камеру и эффективность теплообмена в этой камере.

Изобретение предназначено для использования в котельной технике для нагрева воздуха дымовыми газами. Газовые и воздушные теплообменные камеры, между которыми выполнены отверстия для истечения теплоносителя с подпружиненными запорными элементами, на выходе снабжены жалюзийными решетками, каждый бункер-питатель снабжен распределительным устройством, выполненным в виде расположенных в верхней части противоположных сторон бункера-питателя горизонтального щелевидного впускного окна для входа аэросмеси и выпускного - для выпуска воздуха, запорные элементы размещены со стороны воздушной теплообменной камеры, причем каждый из них подпружинен. Такое выполнение секций воздухоподогревателя препятствует уносу мелкозернистых частиц, обеспечивает равномерную объемную концентрацию теплоносителя во всех камерах. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Регенеративный воздухоподогреватель, состоящий из нескольких расположенных по ходу горизонтального движения газов секций, каждая секция включает в себя закрепленные друг над другом газовую и воздушную теплообменные камеры, между которыми выполнены отверстия для истечения теплоносителя с подпружиненными запорными элементами, бункеров-питателей, расположенных над каждой газовой теплообменной камерой, нижних бункеров, размещенных под каждой воздушной теплообменной камерой, отличающийся тем, что газовые и воздушные теплообменные камеры на выходе снабжены жалюзийными решетками, каждый бункер-питатель снабжен распределительным устройством, выполненным в виде расположенных в верхней части противоположных стенок бункера-питателя горизонтального щелевидного впускного окна для входа аэросмеси и выпускного - для выпуска воздуха, подпружиненные запорные элементы размещены со стороны воздушной теплообменной камеры, причем каждый из них подпружинен. 2. Регенеративный воздухоподогреватель по п.1, отличающийся тем, что каждый бункер-питатель соединен переливным патрубком со смежной по ходу газов секцией, причем верхний конец переливного патрубка расположен ниже уровня выпускного окна. 3. Регенеративный воздухоподогреватель по п.1, отличающийся тем, что ниже выпускного окна поперек бункера установлен вогнутый лист, плавно сопряженный с торцевой стенкой и обращенный вогнутой стороной вниз. 4. Регенеративный воздухоподогреватель по п.1, отличающийся тем, что каждый подпружиненный запорный элемент выполнен в виде патрубка, верхний конец которого закреплен в отверстии, а нижний конец снабжен подпружиненным снизу клапаном.