Устройство для защиты труб теплообменного аппарата Советский патент 1983 года по МПК F28F19/06 

о ел со й

Изобретение относится к конструхстивным узлам трубчатых теплообменных аппаратов и может быть использовано для защиты теплообменных труб от воздействия высокотемпературных газов в аппаратах с плавающей трубной доской.

Известно устройство для защиты теплообменных. труб, закрепленных в трубной доске, содержащее вставку, часть которой размещена в теплообменной трубе, а часть выступает над трубной доской и приварена к целому неразрезному экрану, причем вставка установлена в теплообмешюй трубе с образованием колы евого зазора lj .

Недостатком такого устройства является наличие нелого неразрезного , что приводит к его разрушению из-за разного удлинения по сравнению с трубной доской, а также зазора вставкой и теплообменной трубой, что приводит к тщркуляции воздуха или газа ме)ду экраном и трубной доской.. Iiaлкчиe циркуляции приводит к неравномерному нагреву трубной доски и в конечном итоге к ее разрушению.

Известно устройство для защиты трубной доски в вертикальном теплообмеипике, содержащее тсгшообмсгшые трубы, пр1шареиные нижним кондом к нижней трубной доске,-а верхним концом к целому иеразрезиому экрану, жестко присоединенному по периметру к верхней трубной доске, размещенной между экраном и нижней трубной доской, ifj.

Недостатками данного устройства являются: с наличие целого неразрезного экрана, что приводит к его разрушению из-за разного удлинения по периметру экрана и верхней трубной доски и из-за выхода труб из экрана при разных удлинениях труб, а татсже неремонтноспособность труб в случае их прогара на входе в теплообменник.

Наиболее близким к предлагаемому по техШ1ческой сущности и достигаемому результату является устройство для защиты труб теплообменного аппарата, содержащее установле1шую в каждой трубе с кольцевым зазором вставку, имеющую кольцевые выступы, контактирующие с внутренней поверхностью трубы, и участок, выступающий за пределы трубы, снабженный съемным экраном, опирающимся на цилиндрический опорный стакан, жестко Црисоедйне1шый к трубной доске и расположенный снаружи выступающего участка вставки 3j ,

Недостатки известие устройства заключаются в невозможности использования его в стендовых воздухоподогревателях, в которых имеет место неравномерное температурное поле перед трубной доской. В процессе работы воздухоподогреватеяя под действием высоких температур возможно прогорание вставки, приз одящее к увеличению неравномерности нагрева трубной доски и «е короблению и увеличению зазора между экраном и трубной доской.

Наличие зазоров вызывает перетоки газа под экранами и способствует передаче тепла от газа и нагретых элементов камер сгорания, находящихся вблизи от трубных досок, трубной доске с помощью радиащга. Поскольку поток газа на сте:вдовь х воздухоподогревателях является в больщей части носителем лучистой энергии, то при сплощном экране вставки быстро разрушаются из-за различных радиальных удлинений экрана и трубкой доски; они имеют различные температуры (температура экрана приблизительно равна телвпературе газа. При его температуре свыше 600° С и соответствующем химическом составе топлива, сгорающего в камерах сгорания, расположенных перед трубными досками, экран превращается в источник радиации, способствующей неравномерному нагреву трубной доски.

Кроме того, устройство защищает только часть деталей, сопрягаемых с трубной доской (теплообменные грубы), и не предусматривает защиту других деталей, сопрягаемых с нею, например, компенсаторов на плавающих трубШ)х досках в теплообменниках.

Недостаток известного устройства заключается также в сложности изготовления из-за переменного сечения вставки и в выходе из строя компенсаторов, а именно: отрицательно влияющих на иадежгтость теплообменных труб с плавающей трубной доской и сопрягаемых с нею деталей, например, компенсатором, является неравномерный нагрев трубной доски, приводящий к ее короблению, вследствие чего она разрушается, особешю на границе горячих и холо, зон, что приводит к выходу труб из зкраш и поломке компенсаторов.

Цель изобретения - повышение надежности устройства для защиты труб при использовании плавающей трубной доски и предотвращение ее коробления.

Цель достигается тем, что в устройстве для защиты труб теплообменного аппарата, содержащем установленную в каждой трубе с кольцевым зазором вставку, нмеющзоо кольцевые выступы, контактирующие с внутренней поверхностью трубы, и участок, выступающий за пределы трубы, снабженньш съемным экраном, опираюищмся на цилиндрический спорный стакан, жестко присоеданенный к трубной доске и расположе шый снаружи выступающего участка вставки, выступающий участок встаакн снабжен кол:ьцевой щайбой, опирающейся на торец трубы, а зазор между стаканом и выступающим yiacTKOM вставки вьшопнен жаропрочным шшолнителем, поджатым жаропрочной сеткой, расположенной нод экраном. На фиг. 1 показан вергакальный теплообменный аппарат, в котором установлено предлагаемое устройство для зашиты труб, обощй вид в разрезе; на фиг. 2 - узел Г на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез А-А на фнг. 2. Устройство доя защиты труб теплообмен-: него аппарата 1 содержит вставку 2. установленную в каждой трубе 3, укрепленной в плавающей трубной доске 4 с компенсатором 5, и имеющую кольцевые выступы б, а также участок 7, снабженный экраном 8, опирающим ся на цилиндрический опорный стакан 9.Учас ток 7 снабжен кольцевой шайбой 10, зазор между стаканом 9 и участком 7 вставки 2 заполнен жаропрочным материалом И, поджатым жаропрочной сеткой 12, расположенной под экраном 8 трубы 3 установлены в доске 13, а теплообменный аппарат 1 снабжен патруб ком 14 для подвода газа в трубы 3, патрубком 15 для его отвода, патрубком 16 для подвода воздуха в межтрубное пространство, патрубком 17 для его отвода. По патрубку 14 высокотемпературный газ, циркулируя внутри вставки 2, омьтает ее и далее поступает в теплообмеиную трубу 3, омьшаемую ошружи воздухом, поступающим в межтрубное пространство через патрубок 16 Проходя по трубам 3 газ охлажддется, воздух в межтрубном пространстве нагревается. Наличие зазора между вставкой 2 н трубой 3 уменьшает тепловой приток к доосе 4 и снижает неравномерность ее нагрева по толвоше, так как основная часть теплового потока от газа к доске 4 поступает через места заделкя труб 3 в доске 4, а не через ее торцовую плоскость. Уменьщение разности температур между отдельными зонамитрубной доски и по ее толащне и снижение ее средней температуры способствует снижению в ней термических напряжений и коробления, вызываемых неравномерным температурным полем перед доской 4. В наиболее нагреваемых зонах трубной доски 4 вставки 2 выполнены более длинными, чем в зонах, с целью выравнивания средней температуры труб 3. Регулируя диаметр вставок 2, МОЖ1Ю регулировать расход газа через трубы 3, и в итоге ее среднюю температуру. Наличие жаропрочжэго наполнителя в несколько раз уменьшает неравномерность нагрева доски по ее плошадн и по толщине и снижает не только в вей термшюские напряжения и деформащш, но и при температуре газа более уменьшает вероятность появления межкристаллической корроз т. Жаропрочный материал 1 тшсже гарантирует полное отсутствие прохождения газй по зазору между вставкой и трубой, а также его циркуляцию между экраном 8 и доской 4. Стакан 9, приваренный к доске 4, является не только ограждением для материала 11 и экраном по отношению к ксиипенсатору 5, но также увеличивает qpOK службы труб 3, доски 4 и компенсатора S. Сепса 12 и.экран 8 предохраняют Материал И от размьшания газом и уноса в трубы 3 при отрыве материала 11 от доски 4 из-за разных нх температур и коэффициентов шшейного удлинения. Химический состав жаропрочного наполнителя выбирается в завшжмости от гехнологнческих условий проиэтодствённого процесса согласно ГОСТу. Изобретенне позволяет увеличить срок службы теплообменных аппаратов в 2 раза между кашшшьаыми ремовтами. BJfod газа. газа

Фт. / X.

i « 8

6

УСГЮЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРУБ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА, содержащее установленную в каждой трубе с кольцгвым зазором вставку, имеющую кольц1евые Vbictyasit ксштактирующие с внутренней поверхностью трубы, и участбк, выступающий за пределы трубы, (яабжевшый съемным экраном, (мгарающнмся на щшшщрнчеоснй опорный стакан, жестко присоединенный к трубной доске и расположенный снаружи выступающего участка вставки, отличающееся тем, что, с целью П(жьш1еиня надежности при ишольэовании плавающей трубной доски и предотвращения ее коробления, выступающий участок вставки снабоюж щайбой, опирающейся на торец трубы, а зазор между стакавом в выступаюпшм участком вставки заполаея жаропрочным 1Ш1олнителем, поджатым жарсшррчной сеткой, расположенной под экраном.