Способ утилизации тепла отходящих газов Советский патент 1993 года по МПК F28C3/06 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации тепла и очистки отходящих газов теплотехнологических установок в различных отраслях промышленности.

Известен способ утилизации тепла, при котором отходящий технологический газ последовательно проходит ступени с орошаемой и неорошаемой теплообменными поверхностями, при чем в орошаемой ступени газ с промежуточным теплоносителем движется прямотоком в нисходящем потоке, а в неорошаемой - без промежуточного теплоносителя в восходящем потоке.

Недостатком данного способа утилизации тепла является недостаточно полная утилизация тепла отходящих газов и при работе на запыленных газах существует возможность зарастания отложениями трубной поверхности во второй неорошаемой ступени, что влечет за собой потерю эффективности теплообмена.

Наиболее близким к изобретению является способ утилизации тепла отходящих

технологических газов, заключающийся в подаче отходящих газов в слой промежуточного теплоносителя; циркуляции промежуточного теплоносителя с фильтрацией его перед возвратом в процесс; теплообмене промежуточного теплоносителя с нагреваемым теплоносителем; циркуляции промежуточного теплоносителя по двум контурам, при этом в первом контуре по ходу движения отходящего газа промежуточный теплоноситель подается прямотоком с отходящим газом в восходящем потоке, а во втором контуре - противотоком с отходящим газом, при чем после первого контура промежуточный теплоноситель делится на два потока, один из которых направляется на циркуляцию в первый контур, а другой - во второй контур,

Недостатками данного способа утилизации тепла отходящих технологических газов являются недостаточная эффективность теплообмена, вследствие противоточного движения промежуточного теплоносителя и отходящего газа во втором контуре, что не

VJ

чэ

СП Ю

ел

позволяет увеличить скорость выше 1-3 м/ г, и недостаточно полная утилизация тепла.отходящих газов,ввиду того,что горячий промежуточный теплоноситель после первого контура поступает на выход отходящих газов.

Цель изобретения - повышение степени утилизации тепла и увеличение эффективности теплообмена.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, заключающимся в подаче отходящих газов в слой промежуточного теплоносителя, циркуляции промежуточного .теплоносителя с фильтрацией его перед возвратом в процесс, теплообмене промежуточного теплоносителя с нагреваемым теплоносителем, циркуляции промежуточного теплоносителя по двум контурам, при этом в первом контуре по ходу движения отходящего газа промежуточный теплоноситель подается прямотоком с отходящим газом в восходящем потоке, а во втором контуре по ходу движения отходящего газа промежуточный теплоноситель подается прямотоком с отходящим газом в нисходящем потоке; причем циркуляция промежуточного теплоносителя во втором контуре осуществляется независимое от циркуляции промежуточного теплоносителя в первом контуре.

Сопоставимый анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что использование со втором контуре прямоточного движения промежуточного теплоносителя с отходящим газом в нисходящем потоке позволяет увеличить скорость во втором контуре, а следовательно и во всей системе, до 8-10 м/с, что влечет за собой повышение эффективности теплообмена по сравнению с известным способом. В известном способе промежуточный теплоноситель, нагретый после первого кбнтура до температуры мокрого термометра (60-75°С). подается противотоком с отходящим газом на циркуляцию, следовательно, отходящий газ на выходе из второго контура будет иметь такую же температуру, кроме того, отходящий газ покидает систему с повышенным влагосо- держанием. Осуществление циркуляции промежуточного теплоносителя во втором контуре независимо от циркуляции промежуточного теплоносителя в первом контуре позволяет использовать скрытую теплоту парообразования отходящего газа и понизить его температуру до 30-40°С, что ведет к бопее полной утилизации тепла отходящего газа.

На чертеже изображена схема предлагаемого способа утилизации тепла отходящих технологических газов.

Схема включает аппарат 1, состоящий

из двух ступеней и II в каждой из которых расположена трубная поверхность 2 для нагреваемого теплоносителя, которая омывается двухкомпонентным потоком, состоящим из отходящего газа и промежуточного теплоносителя. Промежуточный теплоноситель циркулирует по двум независимым контурам А в 1-й ступени и Б по 11-й ступени. Для обеспечения циркуляции промежуточного теплоносителя по контурам А

5 и Б и его подача в поток отходящего газа используются насос 3 и ороситель 5. При помощи сепараторов 6 и 7 происходит разделение промежуточного теплоносителя и отходящего газа в 1-й и II-й ступени соответ0 ственнб. Для очистки промежуточного теп; лоносителя, циркулирующего по контуру А предусмотрен фильтр 4.

Предлагаемый способ утилизации тепла охлаждающихтехнологических газов реали5 зуется следующим образом. Горячий отходящий запыленный технологический газ подается снизу на вход в 1-ю ступень аппарата 1, Проходя ороситель 5, через который поступает промежуточный теплоноситель,

0 циркулирующий по контуру А, отходящий газ перемешивается с ним и этот двухком- понентный поток, образуя пенный режим течения в результате спутного восходящего Движения, омывает трубную поверхность 2

5 1-й ступени, по которой проходит нагреваемый теплоноситель. Здесь в результате интенсивного тепло-массообмена происходит передача тепла от отходящего газа к промежуточному теплоносителю и далее нагрева0 емому теплоносителю, а также очистка отходящего газа от пыли, которая улавливается промежуточным теплоносителем. После трубной поверхности 2 1-й ступени аппарата 1 в сепараторе б происходит раз5 деление промежуточного теплоносителя и отходящего газа. Промежуточный теплоноситель, нагретый до температуры мокрого термометра (60-75°С), с уловленной пылью при помощи насоса 3 нагнетается в фильтр

0 4, где происходит отделение пыли, и чистый промежуточный теплоноситель направляется в ороситель 5. Таким образом, циркуляция промежуточного теплоносителя по контуру А в 1-й ступени аппарата 1 заверша5 ется. Очищенный от пыли, охлажденный до температуры мокрого термометра (60-75°С) увлажненный отходящий газ направляется на II-ю ступень аппарата 1, где после оросителя 5 ступает во взаимодействие с промежуточным теплоносителем, циркулирующий

по контуру Б. Далее эта двухкомпонентная смесь в нисходящем потоке омывает трубную поверхность 2 II-й ступени аппарата 1. Здесь происходит окончательное охлаждение и понижение влагосодержания отходящего газа в результате передачи тепла нагреваемому теплоносителю. После трубной поверхности 2 11-й ступени в сепараторе 7 происходит разделение промежуточного теплоносителя, циркулирующего по контуру Б, и отходящего газа. Промежуточный теплоноситель при помощи насоса 3 и оросителя 5 возвращается в процесс, а отходящий газ, охлажденный до температуры 30-40°С, покидает аппарат .1, Передача тепла нагреваемому теплоносителю происходит ступенчато. Во II-й ступени аппарата 1 происходит предварительный нагрев, а в 1-й ступени догрев нагреваемого теплоносителя, который далее направляется для последующего использования в технологических целях.

Применение по 2-й ступени прямоточного движения отходящего газа и промежуточного теплоносителя в нисходящем потоке в предлагаемом способе, в отличие от противотока известного ранее, позволяет существенно увеличить скорость движения двухкомпсчентного потока состоящего

из отходящего газа и промежуточного теплоносителя как во II-й, так и в 1-й ступени, что влечет за собой увеличение эффективности теплообмена между этим двухкомпонентным потоком и нагреваемым теплоносителем на 40-50% по сравнению с известным способом. Применение во ступени контура циркуляции Б промежуточного теплоносителя, независимо от контура

циркуляции А промежуточного теплоносителя в 1-й ступени, позволяет снизить температуру отходящего газа с 60-75°С до 30-40°С и использовать скрытую теплоту .парообразования, в результате конденсации

пара, содержащегося в отходящем газе после прохождения 1-й ступени, что влечет за собой существенное снижение энтальпии отходящего газа, а следовательно в более полную утилизацию тепла отходящего газа.

Таким образом, по предлагаемому способу осуществление циркуляции промежуточного теплоносителя по двум независимым контурам м применение во II- й ступени аппарата прямоточного движения

в нисходящем потоке отходящего газа и промежуточного теплоносителя позволяет повысить степень утилизации тепла отходящего газа и существенно увеличить эффективность теплообмена.

Использование: теплоэнергетика, утилизация тепла,.очистка отходящих газов теплотехнических установок. Сущность изобретения: В способе тепло отходящих газов передают нагреваемому теплоносителю (Т) посредством промежуточного Т, циркулирующего по двум независимым контурам А и 6. В контуре Б производится предварительный нагрев Т, а в контуре А его догрев. Промежуточный Т в обоих контурах подают спутно потоку газов, в результате чего увеличивается скорость движения двухкомпонент- ной смеси, что способствует повышению эффективности теплообмена. 1 ил.

Формула изобретения Способ утилизации тепла отходящих газов путем передачи тепла от последних нагреваемому теплоносителю посредством промежуточного теплоносителя, циркулирующего по двум контурам, размещенным в зонах соответственно подвода газов и нагреваемого теплоносителя, причем в первой

зоне промежуточный теплоноситель подают спутно потоку газов, отличающийся тем, что, с целью повышения степени утилизации тепла, циркуляцию теплоносителя в указанных двух контурах осуществляют автономно, при этом во второй зоне промежуточный теплоноситель подают спутно потоку газов,