Трубчатый воздухоподогреватель Советский патент 1993 года по МПК F23L15/04 

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

Цель изобретения - повышение тепловой эффективности одноходовых воздухоподогревателей за счет увеличения температурного напора и расширение сфе ры их использования.

На фиг. 1 приведенодноходовойТВПиз 3-х одинаковых секций, установленных на одном уровне, продольный вертикальный разрез; на фит, 2 - разрез А-А на фиг. 1, поясняющий конструкцию и расположение основных и дополнительных промежуточных подводящих и отводящих воздуховодов; на фиг. 3 - вариант выполнения одноходового тре хсекционного ТВП с последовательным смещением секций в направлении движения дымовых газов.

Воздухоподогреватель (см, фиг. 1) содержит три одинаковые секции 1. 2 и 3 в

виде прямотрубныхтеплообменных поверхностей, смонтированные в газоходе 4 на одном уровне и установленные с некоторыми промежутками между секциями. К входной секции 1 примыкает подводящий воздуховод 5, а к выходной секции 3 отводящий воздуховод 6. Особенностью конструкции предлагаемого ТВП является то, что нижняя часть входного сечения каждой секции, кроме первой, подводящими воздуховодами 7 подключена к общему подводящему воздуховоду 5, а верхняя часть выходного сечения каждой секции, кроме последней, дополнительными отводящими воздуховодами 8 подключена к общему отводящему воздуховоду 6. При этом упомянутые дополнительные (промежуточные) подводящие и отводящие воздуховоды 7 и 8 расположены в промежутках между секциями 1 и 2 и 2 и 3 и имеют каждый направляющую стенку 7 и 8 соответственно, которые вместе ограничивают перепускной

соединительный воздушный короб для остальной части воздушного потока между смежными секциями, стенки расположены наклонно и соединяют с воздуховодом одинаковую по высоте часть входного или выходного сечений соответствующей секции. В соответствии с изобретением эта часть определяется частным от деления общей высоты проходного по воздуху сечения секций на их общее количество, в данном случае на 3. Дополнительные подводящие 7 и отводящие 8 воздуховоды выведены через противоположные стенки газохода 4 (см. фиг. 2) и соединены с соответствующим основным воздуховодом 5 или 6, Для исключения перемешивания слоев воздушного потока на выходе из каждой секции, кроме последней, при отводе верхнего слоя и соответствующем перемещении остального потока в верхнюю часть следующей секции могут быть разделены промежуточными трубными решетками 9 на камеры, количество которых по данному изобретению соответствует общему количеству секций, в данном случае трем, как указано выше.

Работа предлагаемого одноходового ТВП в описанном варианте конструкции заключается в следующем.

Воздух по подводящему воздуховоду 5 подают к входной секции 1 ТВП, но в эту секцию направляют примерно 3/5 общего. объема воздуха, а остальной его объем по обводной части подающего воздуховода 5 подводится к дополнительным подводящим воздуховодам 7 равными долями (примерно . по 1 /5 общего расхода для данного случая). На выходе из секции 1 примерно 1 /3 потока воздуха, прошедшего через верхнюю часть этой секции и имеющего максимальную температуру, через первый промежуточный отводящий воздуховод 8 поступает в общий отводящий воздуховод 6. Остальной поток воздуха из секции 1 через первый перепускной воздушный короб, ограниченный наклонной стенкой 8 отводящего промежуточного воздуховода 8 и наклонной стенкой 7 первого подводящего промежуточного воздухопровода 7, поступает в верхнюю часть секции 2. Одновременно в секцию 2 по дополнительному воздуховоду 7 из общего подводящего воздуховода 5 поступает порция холодного воздуха в объеме, равном отведенному с выхода секции 1 в ее верхней части (т.е. примерно 1/5 часть общего расхода или 1/3 расхода через одну секцию). Верхние слои поступившего в секцию 2 воздуха были частично нагреты в секции 1 и в меньшей степени охлаждают поток дымовых газов, проходящих через секцию 2 внутри трубного пучка. Однако в нижней

трети секции 2 холодный воздух обеспечивает более интенсивное охлаждение дымовых газов. По этой причине температура дымовых газов на выходе из секции 2 может

незначительно отличаться от их температуры на выходе из секции 1, На выходе из секции 2 происходит аналогичное разделение прошедшего через эту секцию воздуха: верхняя треть потока воздуха с максимальной температурой отводится через второй дополнительный отводящий воздуховод 8 в общий отводящий воздуховод 6, а остальной поток из секции 2 по аналогичному перепускному воздушному коробу поступает в

5 верхнюю часть выходной секции 3. Одновременно в нижнюю часть входного сечен-ия 3 по подводящему дополнительному воздуховоду 7 поступает из общего подводящего воздуховода 5 порция холодного воздуха в

0 объеме, равном отведенному с выхода секции 2 в ее верхней части, т.е. порядка 1/3 части общего расхода через каждую секцию. Поступивший в верхнюю часть секции 3 из секции 2 воздух имеет достаточно высокую

5 температуру и не может сильно охладить дымовые газы, проходящие внутри трубного пучка секции 3, однако поступающий в нижнюю часть этой секции холодный воздух обеспечивает интенсивное охлаждение та0 зов и нагревается. Из секции 3 воздух поступает в общий отводящий воздуховод 6, где смешивается с воздухом, поступившим по дополнительным отводящим воздуховодам из верхней части секции 1 и секции 2.

5 Вследствие ступенчатого подвода и отвода воздуха к секциям воздухоподогревателя отдельные его порции омывают разные по величине поверхности нагрева. Равенство расходов воздуха через каждую треть

0 высоты секций воздухоподогревателя может быть обеспечено с помощью известных средств и приемов: тормозящими решетками, диафрагмами, шиберами и т.п. Вследствие ступенчатого подвода и отвода воздуха

5 в воздухоподогреватель при одинаковом расходе воздуха через каждую секцию одна пятая часть общего его расхода проходит только через верхнюю треть входной секции 1 и такая же часть только через нижнюю

0 треть выходной секции 3, одна пятая часть воздуха проходит через все три секции: от нижней трети входной секции 1 через среднюю треть секции 2 до верхней трети выходной секции 3, две пятых общего расхода

5 воздуха проходят каждая через две секции, но на разных уровнях: одна через среднюю часть входной секции 1 и верхнюю часть секции 2, вторая через нижнюю треть сек ции 2 и среднюю треть выходной секции 3. Такой подвод и отвод воздуха существенно

увеличивает температурный напор и среднюю температуру нагрева воздуха, увеличивает охлаждение дымовых газов при незначительной разнице температуры их по сечению газохода на выходе из секций ТВП.

В рассмотренном варианте конструкции ТВП все секции воздухоподогревателя расположены в газоходе на одном уровне. Это обеспечивает компактность ТВП по вертикали, но требует последовательного смещения направления потока воздуха, переходящего из одной секции в другую, что может вызвать неравномерное смывание воздухом теплообменных поверхностей на выходе из одной секции и входе в другую и несколько понизить коэффициент использования их поверхности.

В представленном на фиг. 3 варианте выполнения одноходового ТВП в соответствии с данным предполагаемым изобретени- ем это исключено за счет определенного увеличения габарита ТВП по высоте.

В этом варианте конструкции секции ТВП последовательно смещены по высоте одна относительно другой в направлении движения дымовых газов на высоту одного воздушного канала. Это исключает смещение потоков воздуха, переходящих из одной секции, в другую, и перемешивание слоев воздуха в пределах каждого канала. Соот- ветсивенно можно рассчитывать на максимальный коэффициент использования поверхности нагрева, обусловленный полным ее смыванием.

Проведенные поэлементные машинные расчеты предлагаемых ступенчатых однохо- довых ТВП в сравнении с обычными одно- ходовыми ТВП показывают,, что смещение секций по высоте на величину, равную частному от деления высоты секции на число секций в одноходовом ТВП, близко к оптимальному значению. При этом температурный напор у трехсекционного одноходового ТВП примерно на 18% выше, чему обычного одноходового ТВП, и при прочих равных условиях заявляемый ТВП требует на 18% меньшей поверхности нагрева. Для двухсекционного одноходового ТВП в соответствии с данным изобретением выигрыш составляет 15%. С увеличением количества секций больше трех рост преимуществ уменьшается, но увеличиваются сложности в изготовления, монтаже и обслуживании предлагаемых ТВП.

Формула изобретения

1. Трубчатый воздухоподогреватель, содержащий установленные в газоходе и включенные параллельно по газам секции теплообменных поверхностей, первая и последняя из которых подключены соответственно к подводящему и отводящему воздуховодам, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем увеличения температурного напора, секции разделены промежуточными трубными решетками на камеры, при этом последние по ходу газа камеры в каждой секции, начиная с второй, и первые.по ходу газа камеры в каждой секции, кроме последней, подключены посредством дополнительно установленных обводных каналов к подводящему и отводящему воздуховодам соответственно.

2. Воздухоподогреватель по п. 1, о т л и- чающийся тем, что количество камер в каждой секции равно количеству секций, последние размещены между собой с зазорами, к которым подключены упомянутые обводные каналы.

3. Воздухоподогреватель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что секции по ходу воздуха смещены по высоте друг относительно Друга в. направлении движения дымовых газов на высоту одной камеры.

Использование: для нагрева воздуха в паровых котлах. Сущность изобретения: секции трубчатого воздухоподогревателя. установленные в газоходе и включенные по газам к подводящему и отводящему воздуховодам, разделены промежуточными трубными решетками на камеры. Причем последние по ходу газа камеры в каждой секции, начиная со второй, и первые походу газа камеры в каждой секции, кроме последней, подключены посредством дополнительно установленных обводных каналов к отводящему и подводящему воздуховодам соответственно. Таким образом достигается промежуточный отвод верхних слоев потока воздуха со смещением остальных слоев в зону более высоких температур. 3 ил.