Теплообменник-утилизатор Советский патент 1993 года по МПК F28D15/02 

Изобретение относится к теплообмен- ной технике и может быть использовано в энергетический, технологических и других установках для нагрева вязких продуктов.

Прямое назначение данного аппарата- 5 подогрев сырья и воздуха за счет утилизации тепла сажегазовой смеси в технологическом процессе получения технического углерода..

Известны теплообменники -утилизато- 10 ры в виде змеевиковых поверхностей. Эти теплообменники, работая в условиях высоких плотностей тепловых потоков, обладают высокой температурной неравномерностью по образующей трубы, что приводит к ло- 15 кальным перегревам и коксованию поверхности нагрева. Наличие остатков сырья в змеевиках в период разогрева печи, а также при аварийном отключении сырьевых насосов также приводит к коксованию поверхно- 20 сти, что ведет к их демонтажу,

Ближайшим к изобретению является теплообменник с промежуточным теплоносителем . : .;..;; v : -: ..- Данный теплообменник содержит кон: 25 денсатор, включающий в себя конденсатор и испаритель с трубными решетками и тру-. бамй, заключенными в них, устройство для сбора и отвода конденсата в виде лотка и опускной трубы, а также распределитель- 30 ные камеры нагреваемого продукта.

Однако применение данного теплообменника для охлаждения сажегазовой сме- . си и подогрева сырья невозможно, т.к. в

период разогрева печи подача сырья отсут- 35 . стсует, следовательно и теплосъем с кон- денсатор; ной части теплообменника, что приведет к повышению давления и разрыву оболочки теплообменника. Кроме того, в данном теплообменнике не эффективен 40 процесс нагрева сырья в трубном пучке из- за высокой вязкости продукта, Вышеука- .заН Н.ое приведет к низкой производительнбсти.

Целью изобретения является повыше- 45 ние производительности и расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в теплообменник-утилизатор введен дополнительный конденсатор, выполненный в виде пакета 50 воздухоохлаждаемых труб, соединенных с паровым коллектором основного конденса- тора, который содержит паровую и конден- сатную камеры, соединенные между собой пучком труб с внутренней конденсацией па- 55 ра и образующими между собой кольцевой канал для вязкого продукта, а в трубных решетках выполнены патрубок подачи пара из коллектора в паровую камеру и патрубок отвода конденсата на лоток.

На чертеже изображен теплообменник- утилизатор.

Теплообменник-утилизатор состоит из основного конденсатора 1, выполненного в виде двух камер: паровой 2 и кондёнсатной 3 между которыми в трубных решетках закреплены трубы с внутренней 4 и наружной 5 конденсацией пара, образующими между собой кольцевой канал 6 для организации движения вязкого продукта. К основному конденсатору подключена испарительная зона 7 внутри которой расположена опускная труба 8 возврата конденсата в испарительную зону. В трубных решетках основного конденсатора расположены патрубок 9 подачи пара из коллектора в паровую камеру и патрубок 10 отвода конденсата на лоток 11. На входе основного конденсата 1 расположены распределительные камеры нагреваемого продукта 12 и 13. Паровой коллектор 14 основного конденсатора 1 соединен с дополнительным конденсатором 15, который выполнен в виде пакета вохдухоохлаждаемых труб 16.

Устройство работает следующим образом. .;:..

Тепловой поток от сажегазовой смеси воспринимается испарительной зоной 7, в которой происходит испарение промежуточного теплоносителя. Пары промышленного теплоносителя через патрубки 9 поступают в паровую камеру 2, а также в полости коллектора 14 и воздухоохлаждаемых труб 16. Из паровой камеры 7 пары теплоносителя поступают в трубу 4 где конденсируются и под действием динамического напора вновь поступающего пара, конденсат стекает в конденсатную камеру 3, из которой через патрубки 10, конденсат собирается на лоток 11. Пары промежуточного теплоносителя в полости коллектора 14 конденсируются на наружной поверхности труб 5, которые совместно с трубами 4 образуют кольцевой канал 6, по которому протекает вязкий продукт. Образующийся конденсат также стекает в лоток 11, и далее по опускной трубе 8 поступает в испарительную зону 7 теплообменника.

Трубный пучок 16, заполнен неконденсирующимся инертным газом и выполняет функции термостабили.затора. Так в режиме разогрева печи, когда подачи сырья нети конденсация паров в трубах 4, 5 не проходит, за счет увеличения давления паров промышленного теплоносителя инертный газ в трубной пучке 16 сжимается,при этом подключает поверхность теплообмена 16, которая омывается воздухом поступающего на горение в печь. При этом величина поверхности дополнительного конденсатора 15 и

объема газа выбираются из условия непревышения температуры насыщения промышленного теплоносителя температура коксования сырья. Аналогично теплообменник работает и в аварийном режиме.

При нормальном режиме работы печи, основной конденсатор 1 осуществляет нагрев сырья и работает в режиме конденсации паров промышленного теплоносителя, а дополнительный 15, блокирован конден- сирующимися газами и работает в конвер- тивном режиме, осуществляя нагрев дутьевого воздуха.

В предлагаемом теплообменнике-утилизаторе повышается производительность в 1,5-2 раза за счет развития поверхности, а также за счет организованного движения потоков пара и жидкости.

-Функциональные возможности теплообменника расширяются за счет применения двух независимых по охлаждающей среде конденсаторов, что позволяет применять их в условиях нестандартной подачи в конденсатор одной из охлаждающих сред, например в установках для получения технического углерода.

0

5

0

5

Формула изобретения Теплообменник-утилизатор, соединяющий-соединенные между собой посредством опускной трубы испаритель и конденсатор с установленными в них в трубных решетках теплообменными трубами, при этом в конденсаторе расположен паровой канал, устройство для сбора и отвода конденсата в виде лотка и распределительные камеры нагреваемого продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и расширения функциональных возможностей, в конденсаторе расположены паровая и конденсационная камеры, соединенные между собой упомянутыми теплообменными трубами, снабженными рубашками с образованием кольцевых каналов, сообщенных с распределительными камерами нагреваемого продукта, при этом в трубной решетке конденсатора установлены патрубки подачи пара из парового канала в паровую камеру и конденсата - из конденсационной камеры на лоток, причем над конденсатором установлен дополнительный конденсатор, сообщающийся с паровым каналом и выполненный в виде пакета воздухоохлаж- даемыхтруб.

Использование: в установках для нагрева вязких продуктов. Сущность изобретения: над конденсатором 1 установлен дополнительный конденсатор 15. Последний частично заполнен газом и сообщен с полостью парового канала. Трубы соединяют паровую 2 и конденсационную 3 камеры. Трубы снабжены рубашками с образованием кольцевых каналов 6. Последние сообщены с распределительными камерами 12,13, нагреваемого вязкого продукта. 1 ил.