Циклон-охладитель Советский патент 1984 года по МПК F23L15/04 B04C5/20 

Изобретение относится к очистке от пыли и утилизации тепла высокотемпературных газов и может быть использовано в машиностроительной и металлургической промышленности.

Известны теплообменники с двойной циркуляцией воздуха в щели и с двойным обогревом продуктами сгорания. Такие теплообменники имеют три концентрических, вертикально расположенных цилиндра, снабженных с одной стороны компенсаторным устройством, соединяющим внутренний и наружный цилиндры, а с другой - кольцевыми коллекторами с патрубками, футерованный кожух с крышкой и радиальным патрубком для отвода дымовых газов. Последние поступают через подводящий дымоход снизу в канал внутреннего цилиндра, поднимаются, огибают концентрические цилиндры, движутся сверху вниз по кольцевой камере и удаляются через радиальный патрубок в дымоход 1.

Однако наличие «кармана, образованного футерованным кожухом, наружным цилиндром и кольцевым коллектором, приводит к тому, что пыль, содержащаяся в дымовых газах, оседает на горизонтальной поверхности кольцевого коллектора и засоряет кольцевой зазор, в результате чего ухудшаются тепловые качества и уменьшается механическая прочность теплообменника. Количество осевшей пыли зависит от ее концентрации в дыме и времени работы теплообменника, поэтому в сильно запыленных дымовых газах, например ваграночных, это устройство не может работать без установки на дымовом тракте перед ней пылеочистного аппарата. Установка пылеочистного ап1 арата перед теплообменником ухудшает рекуперацию тепла из-за большого снижения температуры дыма в результате теплообмена, подсосов атмосферного воздуха на дымово.м тракте и в пылеочистном аппарате. Помимо этого, эффективность теплообмена в таких устройствах еще недостаточно высока из-за отсутствия вихревого движения на дымовой стороне.

Указанные недостатки частично устранены в теплообменниках --- циклонах.

Известен циклон-охладитель высокотемпературных газов, содержащий футерованный корпус с соосно установленным теплообменником, а также размещенными в его верхней части тангенциальным входным и коаксиальным выходным патрубками, а в нижней части - бункером для сбора пыли 2.

Однако теплоутилизация в известном устройстве остается низкой. Теплообмен с дымовой стороны еще не эффективен, а с воздущной стороны недостаточен. Компактность установки невысока.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков и интенсификация теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что в циклоне-охладителе высокотемпературных запыленных газов, содержащем футерованный корпус с соосно установленным теплообменником, а также размещенными в его верхней части тангенциальным входным и коаксиальным выходны.м патрубками, а в нижней части - бункером для сборки пыли, в корпусе против входного патрубка дополнительно установлена направляющая вертикальная изогнутая пластина, а футеровка выполнена на внутренней поверхности с продольными выступами треугольного профиля, образованного радиальными и наклонными стенками, последние из которых плавно сопряжены с поверхностью футеровки.

На фиг. 1 изображен предлагаемый циклон-охладитель, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 2 - разрез 13 - Б на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 4 - развертка образующей футеровки корпуса с выступами.

Циклон-охладитель высокотемпературных запыленных газов содержит футерованный корпус с соосно установленными теплообменником 2, а также размещенными в его верхней части тангенциальным входным и коаксиальным выходным патрубками 3 и 4 соответственно, а в нижней части - бункером 5 для сбора ныл.и. В корпусе 1 против входного патрубка 3 дополнительно установлена направляющая вертикальная изогнутая пластина б, а футеровка выполнена на внутренней поверхности с продольными выступами 7 треугольного профиля, образованного радиальными и наклонными стенками, последние из которых плавно сопряжены с поверхностью футеровки.

Максимальная интенсификация теплообмена в устройстве достигается при вьшолнении соотношения диаметра футерованного корпуса к диаметру теплообменника, равным 1,2-1,3, при выполнении отношения высоты теплообменника к его диаметру, равным 1,5-3,0, а высота корпуса при этом не должна превышать более чем в 1,3 раза высоты теплообменника.

Устройство для нагрева воздуха работает следующи.м образом.

Запыленные дымовые газы поступают через входной патрубок 3, приобретая при этом вихревое движение в футерованном корпусе вокруг теплообменника 2. Пыль под действием центробежных сил отбрасывается к стенкам футерованного корпуса 1 и попадает в бункер 5 сбора пыли. Ды.мовые газы, очищенные от пыли, огибают теплообменник 2, поступают в выходной патрубок 4 и удаляются из установки.

Расположение выступов 7 треугольного профиля на футеровке сохраняет вихревое движение потока дымовых газов и создает его импульсивность, что резко интенсифицирует конвективный теплообмен со стороны

дымовых газов к теплообменнику. При максимальных скоростях потока дымовых газов создаются благоприятные условия для осаждения пыли через сквозные вертикальные каналы, образованные продольными выступами 7, в бункер 5.

Нагреваемый воздух может иметь прямоточное и противоточное движение по отношению к дымовым газам.

Выполнение указанных соотношений, когда диаметр футерованного корпуса по кладке равен 1,2-1,3 диаметра теплообменника при отношении высоты теплообменника к его диаметру, равному 1,5-3,0 позволяет, наряду с созданием повышенных газов, полностью использовать эффект теплового излучения от кладки футерованного кожуха и дымовых газов, интенсифицировать конвекФиг. 2

тивный теплообмен и тем самым сделать компактнее все устройство.

Организация вихревого импульсивного движения дымовых газов повышает срок службы установки в запыленных дымовых газах.

Осаждение пыли в бункере позволяет упростить и удешевить строительство дымового тракта, так как необходимость устройства пылеосадительной-камеры отпадает ввиду очистки дыма от пыли в самом теплообменном устройстве.

Наличие выступов и направляюшей пластины способствует организации движения дымовых газов, повышае тепловую эффективность за счет интенсификации конвективного теплообмена на 20-40%, что в свою очередь уменьшает габариты устройства и снижает его затраты на изготовление. Фиг.З

ЦИКЛОН-ОХЛАДИТЕЛЬ высокотемпературных запыленных газов, содержащий футерованный корпус с соосно установленным теплообменником, а также размещенными в его верхней части тангенциальным входным и коаксиальным выходным патрубками, а в нижней части - бункером для сбора пыли, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена, в корпусе против входного патрубка дополнительно установлена направляющая вертикальная изогнутая пластина, а футеровка выполнена на внутренней поверхности с продольными выступами треугольного профиля, образованного радиальными и наклонными стенками, последние из которых плавно сопряжены с поверхностью футеровки.