РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Российский патент 2010 года по МПК F23L15/04 

Изобретение касается регенеративного теплообменика для газовых потоков, находящихся вместе при теплообмене, причем теплообмен происходит через промежуточный накопитель, который постоянно погружается во все участвующие в процессе газовые потоки, чистится находящейся на его свободном конце, несущем распылители, поворотной продувочной трубой, причем одна ось подшипника продувочной трубы проходит параллельно к направлению газового потока в зоне промежуточного накопителя и пронизывает промежуточный накопитель своим воображаемым удлинением.

При тепловых процессах в промышленных установках часто возникает большое количество отработанных газов со значительными тепловыми потерями, рекуперация которых может принести экономические выгоды при общей возрастающей цене на энергию. Это, например, часто касается производства электричества, химических процессов или переработки пищевых продуктов. С целью рекуперации тепла из отработанного газа газ, например, пропускают в обратном к потоку свежего воздуха направлении через промежуточный накопитель, имеющий форму вращающегося диска. Этот промежуточный накопитель, с одной стороны, забирает тепло от отработанного газа и подогревает этим теплом более холодный поток газа, с другой стороны, например, воздух, необходимый для горения.

При этом в промежуточном накопителе обязательно накапливаются загрязнения, так что его эффективность уменьшается. Поэтому необходимо время от времени чистить промежуточный накопитель. Это делается, например, согласно DE 4442055 А, фиг.4, с использованием поворотной трубы, имеющей длину, меньшую, чем радиус промежуточного накопителя. Поворотная труба имеет на свободном конце направленные на промежуточный накопитель насадки. Эти насадки направляют очистную жидкость в направлении течения отработанного газа на обогревательную поверхность промежуточного накопителя, так что загрязнения отрываются и вымываются.

Недостатком здесь является то, что сторона накопителя, на которую направлен поток, очищается и промывается, но промывание происходит с одной стороны, так что отделенные загрязнения могут откладываться в другом месте. Находящаяся в другом месте вторая поворотная труба не может надежно предотвратить это, потому что эта вторая поворотная труба начинает действовать со значительным замедлением из-за медленного вращения промежуточного накопителя.

Задача изобретения состоит в обеспечении надежного удаления загрязнений из зоны промежуточного накопителя и, таким образом, в увеличении интервала времени между процессами промывания.

Эта задача решается в регенеративном теплообменнике для проходящих вместе газовых потоков (6, 8) в процессе теплообмена, при этом теплообмен осуществляется через промежуточный накопитель (2), постоянно погружаемый во все проходящие газовые потоки (6 и 8), который подвергается чистке с помощью продувочной трубы (9) с насадками-распылителями (12) на свободном конце, причем одна подшипниковая ось продувочной трубы (9) размещена параллельно к оси направления потока газа (6, 8), где в зоне промежуточного накопителя (2) проходит через промежуточный накопитель (2) своим воображаемым удлинением. Промежуточный накопитель (2) образует симметрическую ось для двух зеркально напротив друг друга расположенных продувочных труб (9), по меньшей мере, с одной насадкой (12) для нагнетаемого воздуха и напорной воды. При этом оси подшипников (13) продувочных труб (9) могут быть изолированы от проходящих газовых потоков (6, 8) и расположены между внешним краем (10) имеющего форму диска промежуточного накопителя (2) и его средней осью, расстояние подшипников (13) от внешнего края (10) промежуточного накопителя (2) намного меньше, чем расстояние до средней оси, оси подшипников (13) обеих продувочных труб (9) расположены на одной линии, подводные каналы внутри продувочных труб (9) к насадкам (12) расположены концентрично друг к другу, продувочные трубы (9) в направлении свободного конца постепенно сужаются, подводной канал для напорной воды расположен концентрично продувочной трубе (9), скошенная часть продувочной трубы (9) расположена параллельно к оси направления потоков газа (6, 8) между двумя подшипниками (13), подшипники (13) выполнены в виде подшипников качения, максимальные перемещения продувочных труб (9) направлены к внешнему (10) и внутреннему (11) краю промежуточного накопителя (2).

Благодаря зеркальному расположению двух продувочных труб, с одной стороны, обеспечивается хорошая чистка, а кроме этого возможен надежный вывод отделенных загрязнений и большой промежуток между очистительными процессами.

Пример выполнения регенеративного теплообменника изображен на чертежах, где на фиг.1 дан разрез и фиг.2 - вид сверху без верхних частей канала для газовых потоков.

Рамка 1 охватывает промежуточный накопитель 2, который находится в рамке 1 и установлен на валу 3 с возможностью вращения. Корпус 4 охватывает промежуточный накопитель 2 и изолирован по отношению к нему губками по всему объему. Через находящуюся на фигуре слева часть промежуточного накопителя 2 протекает снизу вверх горячий 6 поток газа, так что эта часть накопителя 2 разогревается.

Промежуточный накопитель 2 вращается медленно в направлении стрелки 7, что не изображено подробно на чертеже, так что нагретая часть промежуточного накопителя 2 медленно переходит в находящуюся на чертеже справа часть корпуса 4. Через эту часть корпуса 4 проходит снизу вверх холодный поток 8 газа, которому промежуточный накопитель 2 отдает полученное от потока 6 газа тепло, так что теперь подогретый поток 8 газа, например, воздух для сгорания, может подводиться к топочной камере. Охлажденная часть промежуточного накопителя 2 проходит дальше и принимает тепло в находящейся слева части корпуса 4 от потока 6 газа, и начинается новый цикл теплообмена.

Промежуточный накопитель 2 состоит в основном из параллельно расположенных к потокам 6 и 8 газа не изображенных отдельно пластинок из материала с высокой теплопроводностью и создает для газовых потоков 6 и 8 только небольшое сопротивление. Несмотря на это промежуточный накопитель 2 загрязняется во время работы, так что прием тепла, также как и его способность снова отдавать тепло, ухудшается. Исходя из этого возникает необходимость периодически чистить промежуточный накопитель 2 во время работы. Для этой цели предусмотрены продувочные трубы 9, которые можно поворачивать свободными концами вправо-влево между внешним краем 10 и внутренним краем 11 промежуточного накопителя 2.

На свободных концах продувочные трубы 9 имеют насадки 12. Так, например, на конце продувочной трубы 9 при входе газового потока 6 предусмотрены две пластины насадки 12, при этом одна пластина насадки предназначена для низкого давления, а другая - для высокого давления. Пластина насадки для низкого давления пригодна для пара, напорного воздуха и воды. Пластина насадки для высокого давления пригодна для воды. Таким образом, практически почти все возникающие при нормальной работе загрязнения могут отделяться, вымываться и по возможности также размельчаться. Тогда эти загрязнения убираются по всему промежуточному накопителю 2, причем на стороне выхода перед промежуточным накопителем 2 на второй продувочной трубе насадки 12 надежно предотвращают повторное откладывание загрязнений. На продувочных трубах насадки могут размещаться по обеим сторонам.

Обе зеркально расположенные над и под промежуточным накопителем 2 продувочные трубы 9 со своими насадками 12 чистят поверхность элементов, составляющих поверхность промежуточных накопителей 2, так что их эффективность восстанавливается без прерывания работы. Отделенные загрязнения собираются также после выхода из промежуточного накопителя 2 и, если нужно, выделяются через присоединенный фильтр из отработанного газа и удаляются без вреда для окружающей среды.

Чтобы обеспечить отделение затвердевших загрязнений, используется вода под напором примерно до 100 бар, так что на насадке 12 для напорной воды наблюдается незначительная сила отдачи. Чтобы надежно принять ее и одновременно исключить перекашивание продувочной трубы 9, подшипники 13 располагаются на расстоянии друг от друга.

Регенеративные теплообменники 2 соответствующего изобретению типа могут использоваться почти во всех установках, из которых в окружающую среду отдается нагретый отработанный воздух. При этом такие теплообменники 2 делают возможной рекуперацию тепловой энергии и одновременно целесообразны для применения на месте соединения с фильтрами. Таким образом, вместе с экономией они также обеспечивают бережное отношение к природе.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в регенеративных теплообменниках. 3адачей изобретения является обеспечение надежного удаления загрязнений из зоны промежуточного накопителя. Для решения поставленной задачи в регенеративном теплообменнике, содержащем промежуточный накопитель, используется поворачиваемая на подшипниках продувочная труба с насадками для напорной воды и воздуха на свободном конце. Согласно изобретению промежуточный накопитель образует симметричную ось для двух зеркально расположенных напротив друг друга продувочных труб, каждая из которых имеет одну насадку для напорного воздуха и воды. Благодаря зеркальному расположению двух продувочных труб, с одной стороны, обеспечивается хорошая чистка, а кроме этого возможен надежный вывод отделенных загрязнений и большой промежуток между очистительными процессами. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Регенеративный теплообменник для проходящих вместе газовых потоков (6, 8) в процессе теплообмена, при этом теплообмен осуществляется через промежуточный накопитель (2), постоянно погружаемый во все проходящие газовые потоки (6 и 8), который подвергается чистке с помощью продувочной трубы (9) с насадками-распылителями (12) на свободном конце, причем одна подшипниковая ось продувочной трубы (9) размещена параллельно оси направления потока газа (6, 8), где в зоне промежуточного накопителя (2) проходит через промежуточный накопитель (2) своим воображаемым удлинением, отличающийся тем, что промежуточный накопитель (2) образует симметрическую ось для двух зеркально напротив друг друга расположенных продувочных труб (9), по меньшей мере, с одной насадкой (12) для нагнетаемого воздуха и напорной воды.

2. Регенеративный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что оси подшипников (13) продувочных труб (9) изолированы от проходящих газовых потоков (6, 8) и расположены между внешним краем (10) имеющего форму диска промежуточного накопителя (2) и его средней осью.

3. Регенеративный теплообменник по п.2, отличающийся тем, что расстояние подшипников (13) от внешнего края (10) промежуточного накопителя (2) намного меньше, чем расстояние до средней оси.

4. Регенеративный теплообменник по п.3, отличающийся тем, что оси подшипников (13) обеих продувочных труб (9) расположены на одной линии.

5. Регенеративный теплообменник по п.1, отличающийся тем, что подводные каналы внутри продувочных труб (9) к насадкам (12) расположены концентрично друг к другу.

6. Регенеративный теплообменник по п.5, отличающийся тем, что продувочные трубы (9) в направлении свободного конца постепенно сужаются.

7. Регенеративный теплообменник по п.6, отличающийся тем, что подводной канал для напорной воды расположен концентрично продувочной трубе (9).

8. Регенеративный теплообменник по п.4, отличающийся тем, что скошенная часть продувочной трубы (9) расположена параллельно оси направления потоков газа (6, 8) между двумя подшипниками (13).

9. Регенеративный теплообменник по п.8, отличающийся тем, что подшипники (13) выполнены в виде подшипников качения.

10. Регенеративный теплообменник по п.3, отличающийся тем, что максимальные перемещения продувочных труб (9) направлены к внешнему (10) и внутреннему (11) краям промежуточного накопителя (2).