РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ВОЗДУХОПОДОГРЕВАТЕЛЬ Советский патент 1968 года по МПК F24L15/02 

Регенеративный воздухоподогреватель, составляющий предмет изобретения, предназначен для использования преимущественно в котельной технике.

Широкое распространение получили регенеративные вращающиеся воздухоподогреватели, содержащие ротор с теплообменной набивкой, разделенный радиальными перегородками на секторы, и две пары неподвижных торцовых уплотнительных плит для отделения друг от друга воздушного и газового потока.

Одним из недостатков таких воздухоподогревателей является перенос дымовых газов вращающимся ротором с набивкой в воздушный поток, что особенно остро ощущается на котельных агрегатах с двухступенчатым подогревом воздуха, где вторая ступень выполнена в виде трубчатого воздухоподогревателя. В этом случае зола, содержащаяся в переносимых ротором газах, а также зола, осевшая на поверхностях набивки, попадая в воздушный поток, подсушивается и сдувается воздухом. Увлекаемая воздухом, она оседает на участках воздухопроводов и на трубах рекуперативного трубчатого воздухоподогревателя, в результате чего повышается сопротивление воздушного тракта и ухудшается теплообмен, иногда это влечет за собой ограничение нагрузки котла. Очистить воздушный тракт от скопившейся золы на работающем котле не удается.

Целью изобретения является уменьшение загрязнения воздушного тракта продуктами сгорания и удаление золы с поверхности теплообменной набивки воздухоподогревателя.

В описываемом воздухоподогревателе между перегородками и уплотнительными плитами, расположенными со стороны выхода набивки из газового в воздушный поток, предусмотрены каналы с переменным сечением на входе и выходе для продувки части набивки, находящейся при вращении ротора между указанными плитами.

Предложено несколько вариантов выполнения воздухоподогревателя.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема описываемого воздухоподогревателя, в котором каналы образованы взаимным смещением плит; на фиг. 2 последовательно показан процесс продувки участка набивки, проходящего между плитами.

На фиг. 3 дана схема воздухоподогревателя, в котором ширина уплотнительных плит неодинакова и имеется углубление, симметрично расположенное в одной из плит.

На фиг. 4 - схема воздухоподогревателя со смещенными осями уплотнительных плит и с углублением, расположенным несимметрично.

На фиг. 5 - схема воздухоподогревателя со смещенными осями уплотнительных плит и с радиальным отверстием в верхней плите.

На фиг. 6 - схема воздухоподогревателя, на верхней и нижней плите которого выполнены радиальные отверстия со взаимным смещением.

Регенеративный вращающийся воздухоподогреватель содержит ротор с теплообменной набивкой 1, разделенный радиальными перегородками 2 на секторы, и две пары неподвижных уплотнительных плит. На чертеже показана одна пара плит 3, 4, расположенная со стороны выхода набивки из газового в воздушный поток. Для плит, охватывающих два сектора, предусмотрено радиальное выемка 5 (см. фиг. 3 и 4). Для повышения эффективности продувки в плите 3 может быть выполнены отверстие 6 и патрубок 7 (см. фиг. 5 и 6) для ввода продувочного агента с требуемым параметром. Для вывода загрязненного агента за пределы воздухоподогревателя в плите 4 предусмотрены отверстие 8 и патрубок 9 (фиг. 6).

В изображенном на фиг. 1 конструктивном варианте воздухоподогревателя канал образован смещением на угол φ осей уплотнительных плит 3 и 4 с одинаковой рабочей шириной Б-В, соответствующей углу α. Ось нижней плиты 4 сдвинута по отношению к оси верхней плиты 3 в сторону, противоположную направлению вращения ротора, на угол φ.

Принцип работы указанного варианта выполнения воздухоподогревателя можно рассмотреть на примере одного из элементов (сектора) набивки ротора (см. фиг. 2). Сектор 10, ограниченный радиальными перегородками 11 и 12 и заполненный дымовыми газами, непрерывно перемещается в направлении воздушного тракта. В позиции I зафиксировано положение этого сектора, когда перегородка 12 находится в одной вертикальной плоскости с торцом нижней плиты 4, что обеспечивает разделение воздушного и газового трактов. При дальнейшем перемещении сектора нижний торец перегородки 12 «сбегает» с плиты 4, образуется канал, включающий в себя и объем сектора 10, а вход и выход из него рабочей среды происходит через радиальные проходы а и б - позиция II. Воздух, находящийся под давлением, устремляется в сектор 10 через проход б и вытесняет из него дымовые газы в газовый тракт через проход а. На позициях III-IV показаны последующие этапы перемещения сектора 10 и постепенного вытеснения дымовых газов из него воздухом. На позиции V - радиальный проход а уже отсутствует, т.е. вновь происходит разделение воздушного потока от газового. Канал перекрывается при полном вытеснении дымовых газов воздухом в газовый тракт. Скорость среды в набивке рассматриваемого сектора постоянно изменяется в зависимости от величины проходов а и б. Максимальное ее значение достигается при а и б, соответствующих углу φ/2. Оптимальное значение угла φ зависит от конкретной конструкции.

Вариант конструктивного оформления воздухоподогревателя с рабочей шириной уплотнительной плиты 3, перекрывающей два сектора, т.е. соответствующей углу 2α, показан на фиг. 3.

Для образования прохода, с целью полного удаления воздухом дымовых газов и золы из очищаемого сектора 13, в центре верхней плиты 3 выполнена радиальная выемка 5 шириной Г. Таким образом, рабочая ширина верхней плиты увеличивается на величину Г, а нижней плиты 4 соответственно уменьшается на ту же величину. Оси обеих плит расположены в одной вертикальной плоскости.

При вращении ротора между плитой 4 и радиальной перегородкой 14 образуется проход по всему радиусу ротора, и воздух, поступающий в воздухоподогреватель, устремляется в сектор 13, вытесняя находящиеся в нем дымовые газы с золой через выемку 5 в соседний сектор 15, откуда они удаляются газами, поступающими из сектора 13 через проход между плитой 4 и перегородкой 16 в газовый тракт. Ширина Г выемки 5 выбирается такой, чтобы образующийся канал перекрывался перегородками 16 и 17, а также плитами 3 и 4 при полном удалении газов из сектора 13.

При вытеснении дымовых газов подогретым воздухом возможен вариант выполнения, показанный на фиг. 4, где верхняя плита 3 с воздушной стороны уменьшена на величину а ось симметрии нижней плиты 4, имеющей рабочую ширину, соответствующую 2α, смещена от оси симметрии выемки 5 в направлении вращения ротора также на величину

С целью повышения эффективности продувки за счет увеличения скорости продувочного агента, удаление озоленных дымовых газов и золы, осевшей на пластинах, может осуществляться и посторонним воздухом (атмосферным, перетекающим через окружные уплотнения в кольцевой зазор между кожухом и ротором, от специального источника и т.д.). В этом случае конструкция воздухоподогревателя имеет вид, изображенный на фиг. 5. Воздух подается через патрубок и отверстие 6, имеющие размеры Г и Д и находящиеся в верхней уплотнительной плите 3. Максимальная величина зазора Е, периодически образующегося при вращении ротора, равна ширине отверстия 6. Рабочая ширина плиты 3 увеличена на величину Г по сравнению с рабочей шириной нижней плиты 4, соответствующей 2α. При этом ось симметрии нижней плиты 4 смещена относительно оси верхней плиты 3 в направлении вращения ротора на угол φ, соответствующий размеру Г.

Для утилизации продувочного агента и снижения присосов воздуха в газовый тракт предлагается конструкция воздухоподогревателя, показанная на фиг. 6.

Сброс среды из набивки осуществляется в отверстие 8 и патрубок 9, смонтированный на нижней уплотнительной плите, рабочая ширина которой равна ширине верхней плиты. Ось патрубка 9 смещена относительно оси патрубка 7 в направлении вращения ротора на угол φ. Этот угол определяется, исходя из заданной скорости среды в набивке, высоты ротора и скорости его вращения. Воздух в патрубок 7 можно подавать от любого постороннего источника (компрессора, специального вентилятора, воздуходувки и др.), а сброс среды из патрубка 9 можно осуществить в любую зону газового или воздушного тракта котла.

Настоящее предложение может быть использовано для усовершенствования не только регенеративных воздухоподогревателей с вращающимся ротором, но и воздухоподогревателей с неподвижной насадкой и вращающимися подводящими и отводящими газовоздушными патрубками.

1. Регенеративный вращающийся воздухоподогреватель, содержащий ротор с теплообменной набивкой, разделенный радиальными перегородками на секторы, и две пары неподвижных торцовых уплотнительных плит, отличающийся тем, что, с целью уменьшения загрязнения воздушного тракта продуктами сгорания и удаления золы с поверхности набивки, между перегородками и плитами, расположенными со стороны выхода набивки из газового в воздушный поток, предусмотрены каналы с переменным сечением на входе и выходе для продувки набивки.

2. Воздухоподогреватель по п. 1, отличающийся тем, что, для образования каналов, плиты установлены со взаимным смещением их осей симметрии.

3. Воздухоподогреватель по п. 1, отличающийся тем, что, для образования каналов, одна из плит при симметричном их расположении имеет ширину, ширины одного сектора, но меньшую ширины двух секторов, а другая имеет ширину, ширины двух секторов и в ней изнутри предусмотрено радиальное углубление для перепуска продувочного агента.

4. Воздухоподогреватель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что обе плиты имеют ширину не менее ширины двух секторов каждая, и на внутренней стороне одной плиты предусмотрено радиальное углубление для перепуска продувочного агента.

5. Воздухоподогреватель по пп. 1-4, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности продувки, в плите выполнено сквозное отверстие для подачи агента с требуемыми параметрами.

6. Воздухоподогреватель по пп. 1-5, отличающийся тем, что, с целью утилизации продувочного агента и уменьшения присосов воздуха в газовый тракт, в плите выполнено отверстие для вывода загрязненного агента из набивки, например, в топку котла.