ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК Советский патент 1995 года по МПК F28D7/00 F28F9/02 

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в глиноземном производстве для регенеративного нагрева сырой автоклавной пульпы теплом вареной пульпы.

Известен кожухотрубный пульпо-пульповой теплообменник, содержащий кожух с установленной в нем обечайкой, в которой, в свою очередь, установлен пучок теплообменных труб, закрепленных в решетках: верхнюю (переточную) и нижнюю растворные камеры, крышку, патрубки подвода и отвода нагреваемой среды и теплоносителя. Патрубки подвода и отвода теплоносителя установлены внутри штуцеров кожуха и герметично стыкуются с обечайкой. Нижняя растворная камера и обечайка делятся продольными перегородками на две части для создания двух ходов для нагреваемой среды и теплоносителя.

Недостатком теплообменника является интенсивный износ греющих труб, поскольку патрубок подвода теплоносителя установлен перпендикулярно пучку греющих труб. Эрозионный износ труб еще более усиливается, если теплоносителем является кипящая автоклавная пульпа с температурой 225-230^оС. Установка отбойника перед трубами лишь частично решает проблему, увеличивая продолжительность работы аппарата, но не исключая полностью износ труб. Все это усложняет конструкцию аппарата и снижает его надежность.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности аппарата.

Указанная цель достигается тем, что входная и выходная камеры для трубной среды выполнены преимущественно цилиндрическими, причем выходная камера размещена внутри входной по оси трубного пучка, а входной патрубок для теплоносителя установлен внутри упомянутой выходной камеры и сообщен с полостью обечайки через отверстие в верхней трубной решетке, при этом обечайка расположена между трубами пучка, разделяя его на центральную и периферийную части.

На фиг. 1 показан вертикальный теплообменник, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Теплообменник состоит из цилиндрического кожуха 1, внутри которого установлен пучок теплообменных труб, разделенный обечайкой 2 на две части - центральную часть 3 и периферийную часть 4, входной и переточной камер 5, 6 - для трубной среды, входного и выходного патрубков 7, 8 - для теплоносителя, патрубка подвода 9 и выходной камеры 10 - для трубной среды. Греющие пучки труб 3, 4 завальцованы в трубные решетки 11, 12, при этом с верхней решеткой 11 состыкована обечайка 2. Кроме того, патрубок 7 и камера 10 снабжены штуцерами 13, 14 соответственно, а патрубок 7 снаружи снабжен еще промежуточным фланцем 15. Разъемная стыковка камеры 10 с решеткой 11 осуществляется через герметичное уплотнение 16 с использованием эластичного материала, например, фотопласта.

Теплообменник работает следующим образом.

Нагреваемая среда - сырая автоклавная пульпа - через патрубок 9 поступает во входную камеру 5 и по трубам периферийной части 4 трубного пучка опускается в переточную камеру 6, где поворачивает на 180^о и по центральной части 3 трубного пучка поднимается вверх в выходную камеру 10 и далее отводится наружу через штуцер 14. При этом происходит нагрев сырой пульпы теплом вареной пульпы, являющейся теплоносителем, поступающей в межтрубное пространство аппарата через штуцер 13 и входной патрубок 7. При движении внутри патрубка 7 вареная пульпа частично охлаждается, т.к. снаружи патрубка 7 движется противотоком сырая пульпа, имеющая более низкую температуру. Если теплоноситель поступает в аппарат кипящим, то за счет предварительного охлаждения кипение может быть прекращено (это зависит от длины патрубка 7 и камеры 10). Далее вареная пульпа поступает внутрь обечайки 2, в межтрубное пространство, параллельно греющим трубам центрального пучка 3, опускается вниз до решетки 12, выходит из обечайки 2, поворачивает на 180^о и в межтрубном пространстве периферийного пучка 4 поднимается вверх до выходного патрубка 8, через который покидает аппарат, отдав свое тепло сырой пульпе.

То обстоятельство, что теплоноситель, входя в контакт с пучком 3 "греющих" труб, скользит вдоль них, а не ударяется в их поверхность, значительно ослабляет эрозионное воздействие на трубы вареной пульпы, которая к тому же предварительно охладилась, отдав частично свое тепло через поверхность входного патрубка 7.

Разборка теплообменника для замены греющих труб производится следующим образом. Снимается штуцер 13, затем огневой резкой отделяется фланцем 15 от патрубка 7. Далее снимается камера 5 (острые кромки камеры 10 извлекаются из уплотнения 16, установленного в кольцевом пазу решетки 11). Огневой резкой греющие трубы пучков 3, 4 отделяются от решетки 11, затем снимается переточная камера 6 и трубы вместе с решеткой 12 извлекаются снизу из кожуха 1. При диаметре кожуха 1, равном 480 мм, поверхность нагрева составляет 27,5 м² при длине греющих труб 7 м, диаметре их 57 мм и количестве 25 штук (из них 9 труб располагается внутри обечайки 2 и 16 труб - снаружи). Скорость сырой пульпы составит (при расходе 90 м³/ч внутри пучка 3-1,4 м/с, внутри пучка 4-0,8 м/с, скорость вареной пульпы снаружи пучков 3,4-0,7 м/сек. и 0,6 м/с соответственно, что вполне приемлемо. При этом диаметр входного патрубка 7 может быть равен 159 мм, камеры 10-273 мм, а диаметр обечайки 2-300 - 320 мм.

Предлагаемая конструкция теплообменника, являясь более простой по конструкции по сравнению с прототипом, имеет более высокую надежность, т.к. позволяет использовать без ущерба для греющих труб кипящий теплоноситель с высокой температурой, к тому же обладающий абразивными свойствами, каковым является, например, бокситовая пульпа. При этом возможен износ входного патрубка 7 для теплоносителя, но его замена осуществляется гораздо легче и проще, чем замена греющих труб. Таким образом, данный аппарат может найти широкое применение при работе теплотехнического оборудования в очень жестких условиях теплообмена, например, при пульпо-пульповом теплообмене в сфере автоклавного выщелачивания боксита.

Использование: в глиноземном производстве для регенеративного нагрева сырой автоклавной пульпы теплом вареной пульпы. Сущность изобретения: теплообменник содержит цилиндрический кожух 1 с пучком теплообменных труб, закрепленных в трубных решетках 11, 12 и разделенных обечайкой 2 на две части - центральную 3 и периферийную 4. Между обечайкой 2 и нижней трубной решеткой 12 имеется зазор, обеспечивающий возможность циркуляции теплоносителя с поворотом направления движения на 180°, а наличие нижней переточной камеры 6 обеспечивает такую возможность для трубной среды. Входная 5 и выходная 10 камеры для трубной среды выполнены цилиндрическими, причем выходная камера размещена внутри входной по оси трубного пучка, а входной патрубок 7 для теплоносителя установлен внутри камеры 10 и сообщен с полостью обечайки 2 через отверстие в решетке 11. Такое расположение конструктивных элементов теплообменника позволяет использовать без ущерба для греющих труб кипящий теплоноситель с абразивными свойствами, каковым является бокситовая пульпа. 2 ил.

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК, содержащий цилиндрический кожух, входную и выходную камеры для трубной среды с соответствующими патрубками, размещенные в кожухе пучок теплообменных труб, закрепленных в трубных решетках, и цилиндрическую обечайку, одним торцом закрепленную в трубной решетке, примыкающей к упомянутым камерам, и установленную относительно другой трубной решетки с зазором, и входной и выходной патрубки для теплоносителя, первый из которых сообщен с полостью обечайки, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, камеры для трубной среды выполнены преимущественно цилиндрическими, причем выходная камера размещена внутри входной по оси трубного пучка, а входной патрубок для теплоносителя установлен внутри упомянутой выходной камеры и сообщен с полостью обечайки через отверстие в трубной решетке, при этом обечайка расположена между трубами пучка, разделяя его на центральную и периферийную части.