Регенеративный теплообменник Советский патент 1983 года по МПК F23D15/02 F28D19/00 

Изобретение относится к, теплотехнике, в частности к теплообменным аппаратам, и может использоваться для утилизации тепла и очистки высокотемпературных отходящих газов промышленных печей в цветной и черной металлургиях. Известен высокотемпературный теплообменник с промежуточным сыпучим теплонос телем, предназначенный для нагрева возду.ка, содержащий корпус, разделенный на две, снабженные распределителями и патрубками для подвода и отвода газов, камеры, промежуточный запорный узел и устройство для подачи и отвода промежуточного сыпучего теплоносителя. Сыпучий промежуточный теплоноситель служит одновременно егенерирующей насаДкой и фильтрую-щим эл емент гтт- Он„лвижется сверху вниз, охлаждается и частично фильтрует газы в верхней камере, опускается через прсиу жуточный запорный узел в нижнюю камеру, где охлаждается воздухом, а затем снова подается в верхнюю камеру (1). При работе теплообменника с высокотемпературными газами в качестве сыпучего промежуточного теплоносителя необходимо использовать огнеупорные материалы, которые однако имеют низкую теплопроводность, что снижает тепловую, эффективность теплообменника. Кроме того, они плохо работают на истирание, в связи с чем наличие движущегося сыпучего теплоносителя в смеси с газом высокой температуры обуславливает интенсивный абразивный износ стенок камер, промежуточного запорного узла и распределителей, а также приводит к дополнительному пылеобразованню. Распределители изготавливаются из нержавеющей стали или из корундовых блоков. Необходимость замены распределителей по мере износа, а также сложная тех-; , иологйя их изготовления и высокая стоимость ограничили применение этих теплообменников в промыщленности. Наличие движущегося сыпучего теплее носителя позволяет использовать данный теплообменник в качестве зернистого фильтра. Однако размер каналов для прохода газов в распределителе не должен превыщать размера частиц промежуточного сыпучего теплоносителя во избежание завала канаяов распределителя. Небольщие размеры сечения этих каналов вызывают быстрое забивание их осаждающейся пылью и осложняет их очистку. Отсутствие каких-либо устройств в данном теплообменнике для очистки pac пределителей от пыли практически не поз« воляет использовать его для очистки отходящих газов промыщленных печей. Кроме того, для очистки этих газов необходимо создание надежной герметизации в промежуточном запорном узле, что при использованни сыпучего теплоносителя значительно усложняет конструкцию этого узла. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регенеративный теплообменник, содержащий разделенные промежуточным запорным узлом камеры нагрева и охлаждения с неподвижной насадкой в виде стержней, покрытой расплавом промежуточного теплоносителя, и снабженные патрубками подвода и отвода греющего и нагреваемого агент)в, а также промежуточного теплоносителя (2J. Недостатком данного теплообменника является применение в качестве неподвижной насадки стержней, имеющей малую поверхность теплообменника, что не позволяет достичь интенсивного теплообмена между агентами. Цель изобретения - интенсификация теплообмена. Поставленная цель достигается тем, что в. регенеративном теплообменнике, содержащем разделенные промежуточным запорным узлом камеры нагрева и охлаждения с неподвижной насадкой, покрытой расплавом промежуточного теплоносителя, и снабженные патрубками подвода и отвода гррющего и нагреваемого агентов, а также промежуточного теплоносителя, каждый патрубок отвода подключен к соответствующей камере выще своего патрубка подвода, а неподвижная насадки выполнена из зернистого материала. Кроме того, теплообменник может быть снабжен механизмом очистки, выполненным в виде лопастей, щарнирно соединенных с тягами, установленными на подвижных тележках. На фиг. изображен описываемый теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. I. Теплообменник содержит разделенные промежуточным запорным узлом I камеры 2 и 3 нагрева н охлаждения с неподвижной насадкой 4 из зернистого материала, покрытой расплавом промежуточного теплоносителя, и снабженные патрубками 5-10 подвода и отвода греющего и нагреваемого агентов, а также промежуточного теплоносителя. К.аждый патрубок 8 и 9 отвода подключен к соответствующей камере 2 и 3 выще своего патрубка 5 и б подвода. Кроме того, в качестве жидкого промежуточного теплоносителя можно использовать минеральные соли. Теплообменник также может быть снабжен механизмом очистки, выполненным в виде лопастей II, щарннрно соединенных с тягами 12, установленнымн на подвижных тележках 13. Лопасти 11 вводятся в камеру 2 через каналы 14, закрываемые заслонкой 15, соединенной с приводом 16. В свою очередь для обеспечения- перемещения лопастей 11 служат приводы 17 н 18, например пневмоцилиндры. Запорный узел I может быть выполнен в виде гидрозатвора. Для накопления просыпанной при очистке насадки 4 предусмотрейы приемники Ш, освобождающиеея при открывании заслонок 20 приводом 21, например пневмоцйлиндром. Камеры 2 и 3 могут быть выполнены в виде шахт из огнеупорных изделий. Промежуточный теплоноситель после прохождения камер 2 и 3 стекает в приемную емкость 22. Циркуляция его по контуру осуществляется насосом 23. Теплообменник работает следующим обрезом.. Через патрубок 5 в камеру 2 подается горячий загрязненный газ, который, проходя через фильтрующую зернистую насадку 4, нагревает ее до температуры плавления жидкого промежуточного теплоносителя, например NaCI, KCI,NajBO,. После прогрева насадки 4 через патрубки 7 подвода подается теплрноситеЛ, который, проходя между зернами насадки 4, растекаетг ся по их. поверхности, создавая развитую поверхность тепло и массообмена с поступаю JK JЛг J, i i7 i , п .(,iiu v- «ivx, iiutv ;щим запыленным газом. Горячий загрязнен иый газ поднимается, проходит фильтрующую зернистую насадку 4 с Теплоносителем, очищается и выходит охлажденным через отводящий патрубок 8. Нагретый теплоноситель стекает через патрубок 10 в запор|ный узел 1, откуда поступает в кймеру 3, где нагревает зернистую насадку 4. Чистый холодный газ подается через патрубок б,поднимается через нагретую зернистую на-; садку 4 с теплоносителем и выходит нагре-: Шмчерез отводящий Патрубок 9 к потре; Жителю. Остывщий теплоноситель стекает; по патрубку 10 отвода в приемную ёмкость 22, частично отстаивается, а затем насо|Лом 23 подается в камеру 2, и процесс ;|Т1ввторяется..г ; По мере заиоса фильтрующей насадки 4 пылью заслонка 15 приводом 16 сдвигает- ся вниз, открываякэиалы 44 и приводом 18 тёлёжкиТЗ П1ерёмещаются к Центру TTf)Ti этом лопасти И проходят в каналы 14, и, поворачиваемые пр 1водами 17, разрыхляют поверхностный слой фильтрующей зернистой насадки 4. Просыпанный запыленный зернистый слой насадки 4 поступает щ приемники 19, откуда поступает на регенерацию и вновь возвращается в камеру 2. Таким образом, в качестве греющих га-, зов в устройстве могут быть использованы отходящие высокотемпературные загрязненные газы промышленных печей, подвергающиеся очистке при прохождении через фильт рующуюся насадку и жидкий промежуточный толкатель. Применение жидкого промежуточного теплоносителя, например минеральных сояей, вместо сыпучего позволяет ИСКЛЮЧЯТБ дополнительное пылеобразование и заме;нить сложный ПО КОНСТРУКЦИИ, быстро изнашивающийся за счет абразивного трения: IL. P lll f± P ром, обеспечивающим надежную герметизацию между камерами. Псх-ледовательная перекрестная и противоточная схема движения газов и пройежуточного теплоносителя обеспечивает их гарантированный- контакт, а- также увеличивает время контакта газа с теплоносителем и градиент температур, что повыщает эффективность тепломассообмена. Замена сыпучего те17лоносителя вом минерального веществапозволяет по высить удельную теплоотдачу от газа расплаву, так как движущийся слой жидкости имеет принципиально боьлее высокий (на i-- 2 порядка) коэффициент тепломассообмена с газовой средой, чем тот же коэффициент на границе твердое тело-газ, при этом поверхности тепломассообмена в обоих случаях при/ лнзнтелъно одинаковы.

JStuM

фи.1.2

ь ,.