Двухпоточный трубчатый воздухоподогреватель Советский патент 1992 года по МПК F23L15/00 

}

Т

Использование: для нагрева воздуха в паровых котлах. Сущность изобретения: две секции 1 и 2 теплообменной поверхности разделены промежуточными трубными решетками 3 и 4 на верхнюю и нижнюю камеры, образующие верхний и нижний воздушные каналы, подвод и отвод воздуха в каждый из которых выполнен с противоположных сторон. При этом входные участки каждого газохода также размещены с противоположных относительно друг друга сторон, что обеспечивает наилучшее смывание газами и воздухом теплообменных поверхностей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Г

v

3

IS

77

и

25 И8

4 |

О Ю

Ю

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкции воздухоподогревателя преимущественно для паровых котлов.

Наиболее простым в конструктивном отношении из числа известных является од- ноходовой воздухоподогреватель. В нем может быть обеспечено идеальное смывание теплообменных поверхностей воздухом и газами. При большой поверхности нагрева он может быть выполнен из нескольких секций, включенных по газам параллельно

(1).

Основной существенный недостаток воздухоподогревателей такого типа - низкий температурный напор, обусловленный однократным перекрестным током теплооб- менивающих сред. Однако простота конструкции и высокий коэффициент использования обеспечивает ему определенную сферу применения. В последнее время широкое применение в паровых котлах находят многоходовые трубчатые воздухоподогреватели.

Наиболее близким к заявляемому (прототипом) является двухпоточный трубчатый воздухоподогреватель, включающий тепло- обменные секции, размещенные в параллельных газоходах в два яруса по ходу газов и разделенные каждая промежуточными трубными решетками на отдельные воздушные камеры, при этом нижние камеры секций нижнего яруса в обоих газоходах включены по воздуху последовательно в один воздушный канал с входным по воздуху участком в одном газоходе и выходным во втором, верхние камеры секций верхнего яруса в обоих газоходах по воздуху включены последовательно в другой воздушный канал, а промежуточные камеры обоих секций в каждом газоходе перепускными воздухопроводами последовательно соединены между собой и подключены к одному из названных выше каналов, и раздельный подвод и отвод воздуха и газов соответственно для каждого воздушного канала и газохода (2).

К недостаткам многоходовых воздухоподогревателей вообще и описанного в частности следует отнести их увеличенный габарит по высоте из-за ремонтных разрывов между смежными ярусами теплообмен- ных секций, а также ухудшенное омывание теплообменных поверхностей воздухом вследствие поворотов его потока при переходе из секций одного хода в секции другого, что обуславливает пониженный коэффициент использования теплообменных поверхностей. Кроме того, многоходовая схема практически неприемлема при

малом тепловосприятии воздухоподогревателей (небольшом нагреве воздуха).

Цель изобретения - повышение тепловой эффективности воздухоподогревателей

за счет увеличения температурного напора и расширения сферы их использования.

На фиг.1 дано схематическое изображение двухпоточного одноходового ТВП; на фиг.2 - схематическое изображение вариан0 та выполнения ТВП из двух ярусов секций теплообменных поверхностей с промежутком между верхним и нижним ярусами (воздушными каналами).

Трубчатый воздухоподогреватель со5 держит (см. фиг.1) теплообменные поверхности из прямых труб, объединенных по меньшей мере в две секции 1 и 2. Промежуточными трубными решетками 3 и 4 секции 1 и 2 разделены каждая соответственно на

0 две воздушные камеры 1а, 16, 2а и 26. Верхние камеры 1а и 2э секций 1 и 2, а также - нижние камеры 16 и 26 этих же секций включены между собой последовательно и образуют соответственно верхний и нижний

5 прямоточные воздушные каналы в один ход каждый. Установкой секций обеспечивается изоляция верхнего воздушного канала из камер 1а и 2а обоих секций от нижнего воздушного канала из камер 16 и 26 этих же

0 секций. К верхнему воздушному каналу примыкают отдельные подводящий и отводящий воздухопроводы 5 и 6 соответственно, а к нижнему воздушному каналу - подводящий воздухопровод 7 и отводящий воздухо5 провод 8, причем предусмотрено встречно-параллельное движение воздуха в названных каналах. Подвод греющих дымовых газов тоже выполнен двумя встречно- параллельными потоками, причем один из

0 них проходит в трубах секции 1, другой - в трубах секции 2, т.е. газовый тракт ТВП по длине воздушных каналов тоже разделен на две равные части. При этом подвод газов выполнен подводящим газоходом 9 со сто5 роны отвода воздуха из верхнего канала в камеру 1а секции 1 ТВП сверху, и подводящим газоходом 10 со стороны отвода воздуха из нижнего канала в нижнюю камеру 26 секции 2 ТВП. Отвод газов предусмотрен

0 соответственно отводящими газоходами 11 и 12.

Работает такой ТВП следующим образом.

Воздух подводится одновременно в

5 верхний и нижний воздушный каналы подводящими воздухопроводами 5 и 7 соответ- ственно. В верхнем канале воздух поступает в камеру 2а секции 2 и вступает в теплообмен с дымовыми газами, прошедшими через камеру 26 секции 2, составляющую выходную часть нижнего канала, а потому уже несколько охлажденными. В камере 2а верхнего канала воздух нагревается, максимально охлаждая дымовые газы, и поступает в камеру 1а секции 1 ТВП, где вступает в теплообмен с горячими дымовыми газами, поступающими по подводящему газоходу 9. Здесь воздух нагревается до максимальной температуры по условиям теплообмена, отнимая тепло у дымовых газов, и по отводящему воздухопроводу б отводится из ТВП. Аналогично протекает теплообмен и в нижнем воздушном канале. Воздух по подводящему воздухопроводу 7 поступает в нижнюю камеру 16 секции 1 ТВП и вступает в теплообмен с частично охлажденными в камере 1а секции 1 дымовыми газами. Охлажденные в этой камере 16 секции 1 дымовые газы по отводящему газоходу 11 отводятся в общий отводящий газоход (не показан), а частично нагретый воздух поступает в камеру 26 секции 2, где вступает в теплообмен с горячими дымовыми газами, поступающими по подводящему газоходу 10. Проходя эту камеру 26 секции 2, воздух нагревается до максимальной температуры и по отводящему воздухопроводу 8 направляется в общий отводящий воздухопровод (не показан).

Таким образом, в рассмотренном варианте конструкции одноходового ТВП обеспечивается больший нагрев воздуха и большое охлаждение дымовых газов за счет увеличения температурного напора по сравнению с известными одноходовыми ТВП. Подвод и отвод воздуха и газов в таком ТВП может быть и обратным.

В конструктивном отношении описанный одноходовой ТВП может быть выполнен несколько иначе. В частности, камеры 1а и 16 секции 1 и камеры 2а и 26 секции 2 могут представлять собой отдельные секции, образующие при установке верхний и каналы. При этом каналы из этих секций могут быть собраны без промежутка между ними при обеспечении герметизации газовых и воздушных каналов (фиг. 1) или с промежутком, как показано на фиг.2. В отличие от конструкций по фиг.1, в этом варианте появятся дополнительно перепускные газовые короба 13 и 14, соединяющие по газам секции 1а и 16 и 2а и 26. В остальном конструкция воздухоподогревателя по фиг.2 аналогична представленной на фиг.1. Нет различий и в принципе их работы, и в эффективности рассмотренных вариантов конструкции ТВП.

К другим возможным вариантам использования данного изобретения в конструкции ТВП могут быть отнесены

следующие (в чертежах не представленные):

При выполнении котла с двумя (отдельными) газоходами промежутки могут быть 5 выполнены между камерами 1а и 2а и 16 и 26 верхнего и нижнего воздушных каналов соответственно. При этом промежутки между воздушными каналами могут и отсутствовать (между камерами 1а и 16 и 2а и 26) при

0 выполнении ТВП только из двух секций, а при использовании большего (четного) числа секций и расположении их в два и более ярусов в каждом газоходе с газовыми ремонтными промежутками между воздушны5 ми каналами. Секции в каждом газоходе

могут быть разделены трубными решетками

не на две, а на большее число камер или

секции в каждом газоходе могут быть уста. новлены в несколько ярусов (с промежутка0 ми между ними или без них). В этом случае воздушные каналы могут включать по высоте несколько смежных камер или даже секций и отличаться величиной проходного сечения. Такая компоновка не изменит

5 принцип действия ТВП и его эффективность, но позволит варьировать размерами секций, что может иметь значение для производства ТВП или условий их транспортировки.

0 В описанных вариантах предлагаемого. одноходового ТВП газы и воздух движутся в соответствующих каналах один относительно другого в один ход, не меняя направления, что обеспечивает наилучшее смывание

5 ими теплообменных поверхностей. Однако предложенное выполнение воздушных каналов в один ход каждый и изменение направления движения в них воздуха и газов создает взаимодействие температурных по0 лей воздуха и газов, соответствующее двухходовому ТВП без перемешивания среды . между ходами.

Следовательно, предлагаемый одноходовой ТВП по температурному напору соот5 ветствует двухходовому ТВП с такой же рабочей поверхностью, но превосходит по- следний по условиям смывания теплообменных поверхностей и простоте конструкции. И по этой причине металлоем0 кость предлагаемого одноходового ТВП значительно меньше од неходовых ТВП известных конструкций при прочих одинаковых их параметрах.

Формула изобретения

5 1. Двухпоточный трубчатый воздухоподогреватель, включающий по крайней мере, две теплообменные секции, размещенные в параллельных газоходах с входными и выходными участками и разделенные каждая промежуточной трубной решеткой на верхнюю и нижнюю воздушные камеры, последние из которых в каждой секции последова- тельно сообщены между собой по воздушной стороне с образованием первого воздушного канала со стороны выходного участка первого газохода, отлнчающий- с я тем, что, с целью повышения тепловой эффективности посредством увеличения напора, верхние камеры секции соединены между собой по воздушной стороне последовательно с образованием второго воз0

душного канала и подключены к источнику воздуха с противоположной относительно первого воздушного канала стороны (встречно), при этом входной участок каждого газохода выполнен с противоположной стороны относительно входного участка соседнего газохода.

2. Воздухоподогреватель по п. 1, о т л и- чающийся тем, что верхняя и нижняя воздушные камеры каждой секции имеют одинаковое проходное сечение.