Утилизатор тепла Советский патент 1992 года по МПК F28D15/00 

Изобретение относится к теплообмен- ной технике и может быть использовано для утилизации тепла (холода) низкопотенциальных газов.

Известно устройство для тепловлажно- стной обработки газа, обеспечивающее утилизацию тепла удаляемого потока воздуха, содержащее корпус, разделенный газонепроницаемой перегородкой на две камеры для обработки теплообменивающихся потоков, теплообменные элементы, греющие и охлаждающие части которых расположены в упомянутых камерах, оросители. Устройство обеспечивает интенсификацию процесса теплообмена между потоками за счет орошения горячих частей теплообменных элементов. Однако термическое сопротивление на границе стенка-газ со стороны холодных частей теплообменных элементов остается значительным, что снижает эффект от орошения горячих теплообменных поверхностей. Кроме того, не обеспечивается эффективной очистки удаляемого потока от пыли и других загрязнений, например, от кислых газов.

Наиболее близким к предлагаемому является теплоутилизатор, содержащий корпус, разделенный на камеры для теплообменивающихся чистой и загрязненной сред перегородкой, в которой закреплены тепло- передающие элементы, заведенные своими концами в упомянутые камеры, а последние заполнены размещенной на газораспределительных решетках псевдоожижаемой дисперсной насадкой, причем взвешенная дисперсная насадка в камере для загрязненного газа выполнена в виде измельченной древесины, пропитанной щелочью. Данный утилизатор обеспечивает более эффективный теплообмен между потоками газов и очистку загрязненного потока, в частности, от кислых газов.

Однако теплообмен между потоками газа осуществляется недостаточно интенсив

сл

00 СА) 00 СЛ

но вследствие значительного сопротивления тепловому потоку на границе стенка теплообменника - газ.

Цель изобретения - интенсификация теплоотдачи и снижение материалоемкости и габаритов.

На чертеже изображен утилизатор, общий вид.

Теплоутилизатор содержит корпус 1, камеры 2 и 3, разделенные между собой перегородкой 4, с которой подвижно соединен горизонтальный вал бис помощью гибких вставок б соединена часть перегородки 7, в которой установлены теплообменные элементы 8, выведенные своими концами в объем пенообразного абсорбента 9, образованного при прохождении загрязненного потока через раствор уротропина, содержащий дисперсную насадку 10 из ионообменной смолы АВ-17-8 и расположенный на газораспределительной решетке 11 камеры загрязненного газа, и в слой пенообразного материала 12, расположенного на газораспределительной решетке 13 камеры чистой среды, патрубки 14 и 15 для входа приточного газа Ln/чистой среды) и загрязненного потока , патрубки 16 и 17 для выхода потока чистой среды и загрязненного газа, бункер 18с подпитывающей жидкостью 19, расположенный под газораспределительной решеткой камеры чистой среды, снабженный патрубком 20 для удаления шлама, бункер 21, расположенный под газораспределительной решеткой камеры загрязненного воздуха, содержащий раствор уротропина 22, снабженный патрубком 23 для удаления шлама, узел 24 отделителя абсорбента от частиц насадки, состоящий из корпуса 25 с поддоном 26 для сбора абсорбента, Соединенного трубопроводом 27 с камерой загрязненного газа, вибросита 28, установленного в корпусе над поддоном, отделитель расположен в отводящем пат- рубке 29, служащем для вывода насадки из камеры загрязненного газа, узел 30 регенерации насадки, состоящий из корпуса 31 с поддоном 32 для раствора щелочи 33, подающего патрубка 34, причем подающий и отводящий патрубки подключены к камере загрязненного воздуха, вибросита 35, установленного в корпусе над поддоном, оросителя 36, связанного трубопроводом 37 с поддоном для щелочи, патрубка 38 для удаления шлама, транспортера 39, установленного в подающем патрубке для возврата насадки в камеру.

Теплоутилизатор работает следующим образом,

В режиме утилизации тепла (зимний режим) тепловые трубы 8 пбвернуты на валу 5

так, что образуют уклон в сторону камеры 3 загрязненного воздуха, чем обеспечивается возврат конденсата, наполняющего трубы агента к испарительным (холодным) концам

тепловых труб. При этом гибкие вставки 6 обеспечивают подвижность части перегородки 7 с закрепленными тепловыми трубами и одновременно газонепроницаемость перегородки 4. Нагретый загрязненный по0 ток газа Lr через патрубок 15 подается в камеру 3 под газораспределительную решетку 11, вытесняет часть раствора уротропина 21 и, пройдя газораспределительную решетку 11, образует слой пены раствора

5 уротропина 9, в котором взвешена диспер сная насадка из ионообменной смолы 10.

При контакте потока загрязненного газа Lr

с развитой межфазной поверхностью пены

абсорбента происходит очистка потока от

0 дисперсных загрязнений и кислых газов В свою очередь, размещенная в слое пены дисперсная насадка, двигаясь с большой скоростью и хаотично, омывается раствором абсорбента, и извлекает из него кислые

5 газы, регенерируя таким образом раствор абсорбента При контакте газового потока с пеной поток насыщается парами воды и затем при контакте с охлаждаемой поверхностью холодных участков тепловых труб

0 происходит очистка от мелкодисперсных загрязнений газа и его охлаждение. Часть взвешенной насадки с пеной по патрубку 29 самотеком поступает на вибросито 28, где раствор абсорбента отделяется от насадки,

5 сливается в поддон 26 и по трубопроводу 27 возвращается в камеру загрязненного газа. Частицы насадки выводятся из отделителя насадки 24 и поступают в регенератор насадки 30, где на вибросите 35 с помощью

0 оросителя 36 промываются раствором щелочи, которая затем сливается в поддон 32. Отстоявшийся раствор щелочи 33 подается насосом (не показан) по трубопроводу 37 вновь к оросителю 36. Шлам удаляется из

5 поддона через патрубок 38. Дисперсная насадка с восстановленными сорбционными свойствами выводится из регенератора через патрубок 34 и транспортером 39, установленным в этом патрубке, возвращается

0 в камеру 3. Приточный (нагреваемый) поток газа Ln вводится в камеру 2 через патрубок 14 под газораспределительную решетку 13, вытесняет воду 19 и, пройдя газораспределительную решетку, образует слой турбу5 лентной пены 12. При взаимодействии потока газа с развитой поверхностью пены и с горячими концами тепловых труб он нагревается, увлажняется и через патрубок 16 выводится из теплоутилизатора. В режиме утилизации холода (летний режим) тепловые

трубы 8 повернуты на валу 5 так, что образуется уклон в сторону камеры приточного газа. Загрязненный поток Lr подается через патрубок 15 в камеру 3 под газораспределительную решетку 11. Пройдя газораспределительную решетку и образовав слой пены 9 с взвешенными частицами 10 дисперсной насадки, поток газа, взаимодействуя с развитой межфазной поверхностью турбулизо- ванной пены, поверхностью дисперсной насадки и поверхностью горячих участков тепловых труб, нагревается, увлажняется и, очистившись от загрязнений, удаляется через патрубок 17. При этом процесс нагрева газа интенсифицируется за счет использования тепла фазового перехода испарения воды. Аккумулирующая вредности дисперсная насадка 10 проходит цикл регенерации, аналогичный изложенному, и возвращается в камеру 3. Поток приточного газа Ln подается в камеру 2 через патрубок 14 под газо- распределительную решетку 13 и, пройдя ее, образует слой турбулизованной пены раствора жидкого влагопоглотителя (электролита, например). В результате контакта потока с развитой поверхностью пены и по- верхностью холодных участков тепловых труб он охлаждается, осушается и удаляется из теплоутилизатора через патрубок 16. Скапливающийся в бункерах 18 и 21 шлам удаляется через патрубки 20 и 23 соответст- венно.

Использование предлагаемого утилизатора позволяет интенсифицировать процесс теплообмена между потоками газов, что ведет к уменьшению габаритов, умень- шению материалоемкости утилизатора, а эффективная очистка загрязненных газов, в том числе низкопотенциальных, содержащих, в частности, кислые газы, предотвращение вторичного загрязнения очищаемого и приточного потоков частицами разрушающейся в результате истирания дисперсной насадки, возможность утилизации тепла и холода потока расширяет область эффективного применения теплоутилизатора.

Формула изобретения 1. Утилизатор тепла, содержащий корпус с камерами теплообменивэющихся чистой и загрязненной сред, разделенными перегородкой, в которой закреплены тепло- передающие элементы, заведенные своими концами в упомянутые камеры, а последние заполнены размещенной на газораспределительных решетках псевдоожижаемой дисперсной насадкой, отличающийся тем, что, с целью интенсификации теплопередачи и снижения материалоемкости и га- баритов, камера загрязненной среды дополнительно заполнено пенообразным абсорбентом - раствором уротропина, а ее насадка выполнена из частиц ионообменной смолы

2.Утилизатор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что он снабжен транспортером, отделителем абсорбента от частиц насадки и ее регенератором, последний из которых снабжен подающим и отводящим патрубками, подключенными к камере загрязненной среды, и выполнен в виде емкости с поддоном для раствора щелочи, над которым размещены вибросито и ороситель, связанный трубопроводом с поддоном, упомянутый отделитель включен е отводящий патрубок перед регенератором насадки и выполнен в виде емкости с подключенным к камере загрязненной среды поддоном для абсорбента, над которым размещено вибросито, а транспортер установлен в отводящем патрубке.

3.Утилизатор по п. 1,отличающий- с я тем, что камера чистой среды заполнена слоем пенообразного материала.

4.Утилизатор по п. 1,отличающий- с я тем, что теплообменные элементы выполнены в виде гладкостенных тепловых труб, а перегородка, в которой они закреплены, установлена с возможностью поворота на горизонтальном валуи связана своими торцами с корпусом с помощью гибких вставок из газонепроницаемого материала.

fig 2if 30

/6 Ж-i-:- 19

20

Использование: для утилизации тепла заряженных газов (0- Загрязненные Г подаются в камеру под решетку, вытесняют часть раствора уротропина и образуют слой пены (П), в котором взвешена дисперсная насадка из ионообменной смолы. При контакте загрязненных Г с развитой поверхностью П происходит их очистка от загрязнений и кислых Г. Размещенная в слое П насадка, двигаясь с большой скоростью и хаотично, омывается раствором уротропина и извлекает из него кислые Г. При контакте П с Г последние насыщаются парами воды, а при контакте Г с теплообменными элементами происходит охлаждение Г. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.