FI87109B - Procedure and arrangement for utilizing waste-gas residual heat - Google Patents
Procedure and arrangement for utilizing waste-gas residual heat Download PDFInfo
- Publication number
- FI87109B FI87109B FI905371A FI905371A FI87109B FI 87109 B FI87109 B FI 87109B FI 905371 A FI905371 A FI 905371A FI 905371 A FI905371 A FI 905371A FI 87109 B FI87109 B FI 87109B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- chimney
- openings
- gases
- housing
- flue gases
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 title 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 54
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 39
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 35
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 12
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
- F24H8/006—Means for removing condensate from the heater
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
Description
K , , 87109K,, 87109
MENETELMÄ JA LAITE JÄLKILÄMMÖN TALTEENOTTAMISEKSI SAVUKAASUISTAMETHOD AND APPARATUS FOR RECOVERY OF AFTER HEAT FROM FLUE GASES
FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR TILLVARATAGANDE AV RESTVÄRME UR AVGASERFARRING REQUIREMENTS FOR TILLVARATAGANDE AV RESTVÄRME UR AVGASER
Esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ja laitteeseen savukaasujen jälkilämmön talteenottamiseksi varsinaisen lämmöntalteenottokattilan jälkeen savupiipussa ja/tai välittömästi ennen kaasujen johtamista savupiippuun.The present invention relates to a method and apparatus for recovering the residual heat of flue gases after the actual heat recovery boiler in the chimney and / or immediately before introducing the gases into the chimney.
55
Keksinnön mukainen menetelmä ja laite soveltuvat esim. kaasuturbiinin, kaasumoottorin tai muun prosessin kaasujen jälkilämmön talteenottoon. Keksintö kohdistuu erikoisesti jälkilämpöpinnan tai kondensoivan lämpöpinnan sijoitteluun 10 niin uuteen kuin olemassa olevaan kattilaan. Keksintö kohdistuu myös kondenssiveden keräykseen ja lämpötehon säätöön.The method and device according to the invention are suitable, for example, for recovering the residual heat of gases from a gas turbine, a gas engine or another process. The invention is particularly directed to the placement of a residual heating surface or a condensing heating surface 10 in both a new and an existing boiler. The invention also relates to the collection of condensate water and the control of the thermal power.
Savukaasut joudutaan usein johtamaan lämpökattilasta 15 savupiippuun turhan kuumina, korkeassa lämpötilassa. Tätä hukkalämpöä ei pystytä esim. vanhoissa laitoksissa taloudellisesti ottamaan talteen, koska savukaasut kuitenkin lämmön talteenoton kannalta ovat matalalämpöisiä. Loppulämmön talteenotto vaatii hyvän kosketuksen kaasun ja lämpöpin-20 tojen välille.The flue gases often have to be led from the boiler 15 to the chimney when unnecessarily hot, at a high temperature. This waste heat cannot be recovered economically, for example in old plants, because the flue gases are, however, low-temperature in terms of heat recovery. Final heat recovery requires good contact between the gas and the heating surfaces.
Toisaalta ei esim. laitoksissa, joissa savupiippu on rakennettu suoraan jätelämpökattilan päälle ole voitu antaa savukaasujen jäähtyä savupiipussa kastepisteen alapuolelle, 25 koska kondenssivesi valuisi siinä tapauksessa suoraan alas jätelämpökattilaan.On the other hand, for example in plants where the chimney is built directly on top of the waste boiler, it has not been possible to allow the flue gases to cool below the dew point in the chimney, because condensate would then flow directly down to the waste boiler.
Loppulämmön talteenottamiseksi savupiipussa on ehdotettu erilaisia ratkaisuja. Saksalaisessa patenttihakemuksessa 30 DE 28 03 403 ehdotetaan loppulämmön talteenottamista savupiipun sisään tai sen ulkopuolelle sovitettavalla vesivaipalla tai savupiipun sisään, seinän viereen sovite- 2 87109 tulla putkilämmönvaihtimella. Tällä ratkaisulla ei päästä optimaaliseen lämmön talteenottoon huonon lämmönsiirtokoske-tuksen vuoksi suuren osan kaasuista virratessa lämpöpintojen ohi jäähtymättä. Ehdotettu ratkaisu ei myöskään sovellu 5 käytettäväksi suoraan kattilan päälle rakennettavaan piippuun, koska lauhdevesi valuisi suoraan alas kattilaan.Various solutions have been proposed for recovering final heat in the chimney. German patent application 30 DE 28 03 403 proposes to recover the final heat with a water jacket fitted inside or outside the chimney or with a tubular heat exchanger fitted inside the chimney, adjacent to the wall. This solution does not achieve optimal heat recovery due to poor heat transfer contact when a large portion of the gases flow past the heating surfaces without cooling. The proposed solution is also not suitable for use directly in a chimney to be built on top of the boiler, as condensate would flow directly down into the boiler.
Englantilaisessa patenttijulkaisussa GB 1 438 499 on myös ehdotettu kaksoisvaipallista piippua savukaasujen jäähdyttä-10 miseksi. Lauhdeveden valuminen alas kattilaan pyritään osittain estämään järjestämällä piipun halkaisija suuremmaksi kuin kaasun sisääntuloaukon halkaisija, jolloin osa lauhdevedestä kerääntyy sisääntuloaukon ympärille jäävään tilaan ja voidaan poistaa siitä. Tässä ratkaisussa lämmön-15 siirto kaasun ja ympäröivän vaipan välillä ei ole myöskään paras mahdollinen. Lisäksi osa lauhdevedestä piipun keskikohdalta pääse valumaan takaisin kaasun tulosuuntaan.GB 1 438 499 also proposes a double jacketed chimney for cooling flue gases. The aim is to partially prevent condensate from flowing down into the boiler by arranging the diameter of the barrel to be larger than the diameter of the gas inlet, whereby part of the condensate accumulates in the space around the inlet and can be removed therefrom. In this solution, the transfer of heat-15 between the gas and the surrounding jacket is also not optimal. In addition, some of the condensate from the center of the barrel cannot flow back into the gas inlet direction.
Eurooppalaisessa patenttihakemuksessa EP 0 042 129 on 20 ehdotettu lämmönvaihtopaketin sijoittamista sivukanavaan piipun viereen siten, että kaasut osittain tai kokonaan johdetaan piipun alaosasta sivukanavaan ja siitä edelleen lämmönsiirtopaketin kautta takaisin piipppuun. Piippuun joudutaan näin tekemään sivukanavan puoleiselle puolelle 25 kaksi suurta aukkoa savukaasuja varten. Vain yhdelle sivulle sovitetusta lämmönsiirtimestä johtuen kaasunvirtaus piipussa tulee olemaan epäsymmetrinen. Tavanomaisen lämmönsiirtopaketin sovittaminen piipun yhden sivun viereen vie paljon tilaa.European patent application EP 0 042 129 proposes to place a heat exchange package in a side duct next to the chimney so that the gases are partially or completely led from the lower part of the chimney to the side duct and from there further through the heat transfer package back to the chimney. Thus, two large openings for flue gases have to be made in the side duct side 25 of the side pipe. Due to the heat exchanger fitted to one side only, the gas flow in the barrel will be asymmetrical. Fitting a conventional heat transfer package next to one side of the barrel takes up a lot of space.
30 EP 0 042 129 -julkaisussa on toisaalta myös ehdotettu lämmönsiirtopaketin sijoittamista keskelle piippua siten, että piippu sahataan poikki ja näin muodostuneiden piipun ylä- ja alaosan väliin sovitetaan lämmönsiirtopaketti, 35 jonka läpi kaasut johdetaan. Kaasuja ohjataan kiemurtelevas-ti lämpöpaketin ohi. Ratkaisu on monimutkainen ja vaatii sekä piipun katkaisun että lämpöpintojen ja piipun uuden tukemisen.On the other hand, EP 0 042 129 also proposes to place a heat transfer package in the middle of the barrel so that the barrel is sawn across and a heat transfer package 35 is arranged between the upper and lower part of the barrel thus formed, through which the gases are passed. The gases are directed tortuously past the heat package. The solution is complex and requires both cutting the barrel and re-supporting the heating surfaces and the barrel.
3 871093 87109
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada yksinkertaisesti järjestettävissä oleva loppulämpöpintojen sijoittelu myös olemassa olevaan piippuun ilman piipun 5 katkaisua.The object of the present invention is to provide a simple arrangement of the final heating surfaces also in an existing barrel without breaking the barrel 5.
Keksinnön tarkoituksena on lisäksi aikaansaada lämpöpintojen sijoittelu, jolla saavutetaan hyvä optimaalinen nopeus ja lämmönsiirto kaasusta lämmönsiirtoväliaineeseen.It is a further object of the invention to provide an arrangement of heating surfaces which achieves a good optimum speed and heat transfer from the gas to the heat transfer medium.
1010
Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada tilaa säästävä lämmönsiirtopintojen sijoittelu, joka sopii asennettavaksi jo olemassa oleviin laitoksiin.It is also an object of the invention to provide a space-saving arrangement of heat transfer surfaces which is suitable for installation in existing plants.
15 Edellä mainittujen tarkoitusperien saavuttamiseksi keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että - kaasut johdetaan savupiippua ympäröivään koteloon, johon on sovitettu lämmön talteenottopintoja kaasujen jälkilämmön talteenottamiseksi, ja että 20 - jäähtyneet kaasut johdetaan kotelosta savupiippuun savupiipun seinämään säteettäisesti olennaisesti koko savupiipun ympäri järjestettyjen aukkojen kautta.To achieve the above objects, the method according to the invention is characterized in that - the gases are led into a housing surrounding the chimney, in which heat recovery surfaces are arranged to recover the residual heat of the gases, and that the cooled gases are led
Edullisesti kaasut johdetaan ensiksi savupiipun alaosaan 25 ja siitä edelleen savupiipun seinämään säteettäisesti olennaisesti koko savupiipun ympäri järjestettyjen alempien aukkojen kautta kotelon alaosaan, jossa sijaitsevilla ohjauslevyillä kaasut jaetaan tasaisesti koko lämpöpinnalle. Kotelossa kaasut ohjataan kulkemaan ylöspäin siten, että 30 ne ovat lämmönvaihtokosketuksessa lämmönvaihtopintoihin luovuttaen näin loppulämpönsä lämmönsiirtoväliaineeseen. Kotelon yläosasta kaasut johdetaan takaisin savupiippuun savupiipun seinämään säteettäisesti olennaisesti koko savupiipun ympäri järjestettyjen ylempien aukkojen kautta.Preferably, the gases are first led to the lower part 25 of the chimney and then to the chimney wall through lower openings arranged radially substantially around the entire chimney to the lower part of the housing, where the guide plates distribute the gases evenly over the entire heating surface. In the housing, the gases are directed to travel upwards so that they are in heat exchange contact with the heat exchange surfaces, thus transferring their final heat to the heat transfer medium. From the top of the housing, the gases are led back into the chimney through radially substantially upper openings arranged in the chimney wall substantially around the entire chimney.
Kaasut johdetaan näin edullisesti kulkemaan symmetrisesti ulospäin piipun alaosaan säteettäisesti porattujen tai muulla tavalla tehtyjen aukkojen kautta. Piipun ulkokehäl- ' . 35 4 87109 lä kaasut kulkevat kotelossa edullisesti niin ikään symmetrisesti ylöspäin piipun ympärille symmetrisesti sovitettujen lämmönsiirtopintojen ohi luovuttaen loppulämpönsä. Kotelon yläosasta kaasut johdetaan symmetrisesti piipun sisään, 5 mistä kaasut saavat jatkaa ylöspäin ja ulos piipusta. Aukkoja voi piipun seinässä olla n. 4 - 16 kullakin tasolla.The gases are thus preferably passed symmetrically outwards into the lower part of the barrel through openings drilled radially or otherwise made. The outer circumference of the barrel. The gases in the housing preferably also pass symmetrically upwards around the barrel past the symmetrically arranged heat transfer surfaces, giving up their final heat. From the top of the housing, the gases are introduced symmetrically into the barrel, 5 from which the gases are allowed to continue up and out of the barrel. There may be about 4 to 16 openings in the barrel wall on each level.
Kaasun jäähtyessä syntyvää lauhdetta otetaan talteen 10 kotelossa ja poistetaan kotelon alaosaan sovitettujen yhteiden kautta.The condensate generated by the cooling of the gas is collected in the housing 10 and removed through connections arranged in the lower part of the housing.
Keksinnön mukainen laite on näin ollen tunnettu siitä, että se käsittää 15 - kotelon, joka on sovitettu olennaisesti savupiipun ympärille ja joka toimii samalla piipun kannatusrakenteena; - ensimmäiset aukot savukaasujen johtamiseksi koteloon; - toiset aukot savukaasujen johtamiseksi kotelosta savupiippuun; 20 - koteloon sovitetun lämpöpinnan savukaasujen lämmön talteenottamiseksi.The device according to the invention is thus characterized in that it comprises a housing which is arranged substantially around the chimney and which at the same time acts as a support structure for the chimney; - first openings for the introduction of flue gases into the housing; - second openings for conducting flue gases from the housing to the chimney; 20 - a heating surface fitted in the housing for recovering the heat of the flue gases.
Edullisesti ensimmäiset aukot on järjestetty säteettäisesti savupiipun alaosaan savukaasujen johtamiseksi savupiipusta koteloon. Toiset aukot on edullisesti järjestetty myös 25 säteettäisesti ensimmäisten aukkojen yläpuolelle savukaasujen johtamiseksi kotelosta takaisin savupiippuun.Preferably, the first openings are arranged radially in the lower part of the chimney for conducting flue gases from the chimney to the housing. The second openings are preferably also arranged radially above the first openings for conducting flue gases from the housing back to the chimney.
Kotelon alaosaan on edullisesti sovitettu ohjauslevyjä säteittäisesti ja/tai päällekkäin kerroksittain ohjaamaan 30 kaasun kulkua kotelossa. Savupiipun sisään on edullisesti sovitettu sulku- tai säätöpelti, jota avaamalla savukaasut voidaan tarvittaessa ohjata kotelon ohi suoraan piipun yläosaan. Kotelon alaosaan on lisäksi edullisesti sovitettu kaukalo kondenssiveden keräystä ja poistoa varten.Guide plates are preferably arranged in the lower part of the housing radially and / or on top of each other in layers to control the flow of 30 gases in the housing. A shut-off or control damper is preferably arranged inside the chimney, by opening which the flue gases can be directed past the housing directly to the top of the chimney, if necessary. In addition, a trough for collecting and draining condensate is preferably arranged in the lower part of the housing.
Koteloon sen pystysuoran seinän ja piipun seinän väliin on sovitettu lämpöpintoja lämmön talteenottamiseksi kaasuista. Kotelo voi esim. olla sylinterin, katkaistun kartion, I; 35 5 87109 suorakulmion tai monikulmion muotoinen, kuitenkin edullisesti sovitettuna samankeskisesti piipun kanssa. Kotelon halkaisija on oleellisesti suurempi kuin piipun halkaisija.Thermal surfaces are arranged in the housing between its vertical wall and the barrel wall to recover heat from the gases. The housing can be, for example, a cylinder, a truncated cone, I; 35 5 87109 in the shape of a rectangle or a polygon, but preferably arranged concentrically with the barrel. The diameter of the housing is substantially larger than the diameter of the barrel.
5 Koteloon sovitetut lämpöpinnat voivat esimerkiksi olla putkilämpöpintoja, jotka on kierretty spiraaliin piipun ympärille siten, että savukaasut virtaavat tasaisesti putkien ohitse. Putkilämpöpinnat voivat olla nk. ripaputkia tai sileistä putkipattereista muodostettuja. Spiraalipinnan 10 valmistuksessa voidaan hyödyntää varsin suuria putkipituuk-sia, jolloin hitsaustyön osuus pienenee edellyttäen, että spiraalin valmistustekniikka ei muutoin aiheuta vaikeuksia. Vastaavia lämpöpintoja käytetään prosessiteollisuudessa esim. kolonneissa ja keittimissä. Lämpöpinnat voivat myös 15 muodostua säteittäin sijoitetuista lamellielementeistä piipun ympärillä.5 The heating surfaces arranged in the housing can be, for example, pipe heating surfaces wound in a spiral around the barrel so that the flue gases flow evenly past the pipes. The tube heating surfaces can be so-called ribbed tubes or formed of smooth tube coils. Quite large pipe lengths can be utilized in the manufacture of the helical surface 10, whereby the proportion of welding work is reduced, provided that the spiral manufacturing technique does not otherwise cause difficulties. Similar heating surfaces are used in the process industry, e.g. in columns and digesters. The heating surfaces may also consist of radially arranged lamella elements around the barrel.
Suorakulmion muotoisen kotelon lämpöpinnat voivat koostua suorista, rivoitetuista tai sileistä putkipattereista tai 20 lamellielementeistä.The heating surfaces of the rectangular housing may consist of straight, ribbed or smooth tubular radiators or 20 lamella elements.
Kotelo voidaan rakentaa siten, että se siirtää piipun kuormat kattilan kannatusrakenteisiin. Lämpöpinnat tuetaan edullisesti piipun tai kotelon tukielimiin.The housing can be constructed to transfer the loads of the barrel to the boiler support structures. The heating surfaces are preferably supported on support members of the barrel or housing.
2525
Piippuun on kotelon ympäröimälle osalle sovitettu esim. läppäpelti, joka estää kaasun virtaamisen kokonaan tai ainakin osittain suoraan piipun läpi. Läppäpelti voi toimia säätölaitteena, joka vaikuttaa lämmönsiirtopaketin lämpöte-30 hoon ja/tai paketin jälkeiseen kaasun lämpötilaan. Pellin ollessa kiinni kaasut ohjautuvat kulkemaan piipun alaosassa olevien aukkojen kautta piippua ympäröivään koteloon ja sieltä edelleen ylempänä olevien aukkojen kautta takaisin sisälle piippuun, näin ohittaen venttiilin kohdan piipussa. 35 Tarvittaessa pelti voidaan aukaista ja antaa kaasujen virrata suoraan piipun läpi ulos.A flap damper, for example, is fitted to the part surrounded by the housing, which prevents the gas from flowing completely or at least partially directly through the barrel. The flap can act as a control device that affects the heat output of the heat transfer package and / or the gas temperature after the package. With the damper closed, the gases are directed to pass through the openings in the lower part of the barrel into the housing surrounding the barrel and from there through the openings further upwards back into the barrel, thus bypassing the valve point in the barrel. 35 If necessary, the damper can be opened and the gases allowed to flow directly through the barrel.
Kotelon alaosassa oleva reikäkenttä voidaan varustaa 6 87109 säätölaitteella, jolla reikien pinta-alaa voidaan säätää. Näin samalla säätyy kaasumäärä ja lämmönsiirtopaketin lämpöteho.The hole field at the bottom of the housing can be equipped with a 6 87109 adjusting device with which the area of the holes can be adjusted. At the same time, the amount of gas and the heat output of the heat transfer package are adjusted.
5 Haluttaessa kotelo voidaan jakaa toisiltaan eristettyihin säteettäisiin osiin, jolloin kaasuvirta vastaavasti jaetaan osavirtoihin, jotka ohjataan kulkemaan määrättyjen kotelon osien läpi sekoittumatta toisiinsa. Kotelo voidaan myös muodostaa osista, jotka voidaan sulkea yksitellen ja ohjata 10 kaasuvirta kulkemaan haluttujen osien ja lämmönsiirto-pintojen ohi. Näin voidaan kaasun jäähtymistä säätää. Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu hyvin käytettäväksi olemassa olevien kattiloiden kaasujen loppulämmön talteenot-tamiseksi. Loppulämmön talteenotto voidaan aikaansaada 15 ilman piipun katkaisua tai muita olennaisia muutoksia. Keksintö on erikoisen edullinen verrattuna muihin aikaisemmin tunnettuihin ratkaisuihin kattiloissa, joissa piippu on sijoitettu suoraan kattilan päälle ja joissa kaasun lisäjäähdytys helposti aikaansaisi lauhteen virtaamisen 20 alas kattilaan. Piipun ympärillä olevassa kotelossa voidaan lauhteen poisto helposti järjestää kotelon pohjalle.If desired, the housing can be divided into isolated radial sections, whereby the gas flow is correspondingly divided into sub-streams which are directed to pass through certain housing sections without mixing with each other. The housing can also be formed of parts that can be closed one by one and direct the gas flow to pass past the desired parts and heat transfer surfaces. This allows the gas cooling to be adjusted. The solution according to the invention is well suited for use in recovering the final heat of the gases of existing boilers. Final heat recovery can be achieved without cutting the barrel or other substantial changes. The invention is particularly advantageous compared to other previously known solutions in boilers in which the barrel is placed directly on top of the boiler and in which further cooling of the gas would easily cause condensate to flow down into the boiler. In the housing around the barrel, the condensate can be easily arranged on the bottom of the housing.
Yleensä konventionaalisen kaasuturbiinin lämmöntalteenotto-kattilan viimeisessä lämpöpinnassa konvektiivinen lämmön-25 siirto on varsin huonoa alhaisesta virtausnopeudesta johtuen. Keksinnön mukaisessa konstruktiossa voidaan pinta optimoida sopivalle virtausnopeudelle, mikä pienentää tarvittavaa lämpöpintaa.In general, the convective heat transfer in the last heating surface of a conventional gas turbine heat recovery boiler is quite poor due to the low flow rate. In the construction according to the invention, the surface can be optimized for a suitable flow rate, which reduces the required heating surface.
30 Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan lisäksi mm. seuraavat edut: - lämpöpintojen helppo sijoitettavuus jo olemassa oleviin laitoksiin, jolloin lämpöpinnat voidaan sijoittaa siten, että ne tukeutuvat suoraan piipun kannatusteräksiin; 35 - kotelo voi myös toimia piipun kannatusrakenteena siten, että voimat tuodaan kotelolla suoraan teräsrakenteelle; - piippuun poratulla tai muulla tavalla aikaansaadulla reikäkentällä sekä lämmönsiirrinpaketin alla sijaitsevilla 7 87109 virtauksen jakolevyillä saadaan kaasuvirtaus jaettua tasaisesti riippumatta kotelon geometriasta; - lämmönsiirrinpaketti on sijoitettu siten, että mahdollinen kondenssivesi voidaan kerätä talteen ja hyödyntää esim.The solution according to the invention further achieves e.g. the following advantages: - easy placement of the heating surfaces in existing plants, whereby the heating surfaces can be placed so that they rest directly on the barrel support steels; 35 - the housing can also act as a barrel support structure so that the forces are applied by the housing directly to the steel structure; - the perforated field drilled or otherwise provided by the pipe and the flow distribution plates 7 87109 below the heat exchanger package allow the gas flow to be evenly distributed regardless of the geometry of the housing; - the heat exchanger package is positioned so that any condensed water can be collected and utilized e.g.
5 kaasuturbiinin polttokammioon ruiskutusvetenä NOx : ien vähentämiseksi, sen valumatta takaisin kattilaan; - koteloon jäävä piipun osuus voi toimia ohituskanavana lämpöpinnalle, jolloin esim. tilapäisessä öljyn poltossa voidaan jälkilämpöpinta ohittaa tarpeettomana, eikä kaasu 10 jäähdy liikaa, eikä rikkikorrosion vaaraa ole; - reikäkenttä piipussa voidaan helposti varustaa sulkuja säätölaitteella kaasun ohjaamiseksi kulloinkin haluttuun kohteeseen.5 into the combustion chamber of the gas turbine as injection water to reduce NOx without flowing back into the boiler; - the part of the barrel remaining in the housing can act as a bypass channel to the heating surface, whereby, for example in temporary oil combustion, the residual heating surface can be bypassed unnecessarily and the gas 10 does not cool too much and there is no risk of sulfur corrosion; - the perforated field in the barrel can easily be equipped with a control device to direct the gas to the desired destination in each case.
15 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa - Kuvio 1 esittää kaaviollisesti erästä keksinnön mukaista jätelämpökattilan päälle sovitettua laitetta loppulämmön talteenottamiseksi kaasuista; 20 - Kuvio 2 esittää kuvion 1 leikkausta viivaa A-A pitkin; - Kuvio 3 esittää suurennoksena toista suoritusmuotoa keksinnön mukaisesta laitteesta; - Kuvio 3a esittää kuvion 3 leikkausta viivaa A-A pitkin; - Kuvio 4 esittää kuvion 3a tapaista leikkausta kolmannes- 25 ta suoritusmuodosta keksinnön mukaisesta laitteesta; - Kuvio 5 esittää erästä neljättä suoritusmuotoa keksin-nönmukaisesta laitteesta; ja - Kuvio 6 esittää kuvion 5 leikkausta viivaa A-A pitkin.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which - Figure 1 schematically shows a device according to the invention arranged on a waste heat boiler for recovering final heat from gases; Fig. 2 shows a section along the line A-A in Fig. 1; Figure 3 shows an enlarged view of a second embodiment of a device according to the invention; Fig. 3a shows a section along the line A-A in Fig. 3; Fig. 4 shows a section similar to Fig. 3a of a third embodiment of a device according to the invention; Figure 5 shows a fourth embodiment of a device according to the invention; and Fig. 6 shows a section along the line A-A in Fig. 5.
30 Kuviossa 1 on esitetty pystymallinen jätelämpökattila 10, jonka yläosasta savukaasut johdetaan kattilan päälle sovitettuun savupiippuun 12. Savupiipun alaosan 14 ympärille on sijoitettu keksinnön mukainen laite 16 savukaasujen loppulämmön talteenottamiseksi. Laite on kuvion 1 mukaisessa 35 suoritusmuodossa pääosaltaan muodostettu katkaistun kartion muotoisesta kotelosta 16 ja siihen sovitetusta lämmönsiirto-pinnasta. Kotelo voi myös olla suorakulmaisen särmiön tai kuution muotoinen tai esim. sylinterin muotoinen. Kuvion 1 8 87109 mukaisessa suoritusmuodossa kotelon alaosan halkaisija on suurempi kuin sen yläosan halkaisija.Figure 1 shows a vertical waste heat boiler 10, from the top of which the flue gases are led to a chimney 12 arranged on the boiler. A device 16 according to the invention for recovering the final heat of the flue gases is arranged around the lower part 14 of the chimney. In the embodiment 35 according to Fig. 1, the device is mainly formed by a frustoconical housing 16 and a heat transfer surface fitted thereto. The housing can also be rectangular or cube-shaped or, for example, cylindrical. In the embodiment according to Fig. 8 87109, the diameter of the lower part of the housing is larger than the diameter of its upper part.
Jätelämpökattila on tuettu teräspalkeilla 18, jotka myös 5 kannattavat piippua 12 ja koteloa 16. Savukaasut johdetaan aukon 20 kautta jätelämpökattilaan, jonka seinät 22 on muodostettu levyrakenteista ja/tai vesiputkipaneeleista. Jätelämpökattilaan on lisäksi sijoitettu muita lämmönsiirto-pintoja 23. Savukaasut johdetaan kattilasta savupiippuun 10 sen yläosaan sovitetusta kaasunpoistoaukosta 24.The waste heat boiler is supported by steel beams 18, which also support the barrel 12 and the housing 16. The flue gases are led through an opening 20 to a waste heat boiler, the walls 22 of which are formed of plate structures and / or water pipe panels. In addition, other heat transfer surfaces 23 are arranged in the waste boiler. The flue gases are led from the boiler to the chimney 10 from a gas outlet 24 arranged at the top thereof.
Savupiippu 12 on sovitettu jätelämpökattilan päälle saman-keskisesti sen kaasunpoistoaukon 24 kanssa, jolloin savukaasut virtaavat ensiksi kattilasta savupiipun alimpaan 15 osaan 26. Savupiipun alimman osan seinään 28 on säteettäi-sesti järjestetty aukkoja 30, joiden kautta savukaasut virtaavat savupiipun alimmasta osasta sitä ympäröivän kotelon 16 alimpaan osaan. Kotelossa savukaasut virtaavat ylöspäin koteloon sovitettujen lämpöpintojen 32 ohi, jolloin 20 savukaasujen loppulämpö siirtyy lämpöpinnoissa virtaavaan lämmönsiirtoväliaineeseen. Lämmönsiirtoväl laine voi olla esim. syöttövesi, joka voi olla yhdistetty kattilan syöttö-vesijärjestelmään tai kaukolämpövesi tai jokin muu nestemäinen tai kaasumainen lämmönsiirtoaine.The chimney 12 is arranged on the waste heat boiler parallel to its degassing opening 24, whereby the flue gases first flow from the boiler to the lower part 15 of the chimney 26. The wall 28 of the lower part of the chimney is radially provided with openings 30 through parts. In the housing, the flue gases flow upwards past the heating surfaces 32 arranged in the housing, whereby the final heat of the flue gases 20 is transferred to the heat transfer medium flowing in the heating surfaces. Heat transfer interval The medium can be, for example, feed water, which can be connected to the boiler feed-water system, or district heating water or some other liquid or gaseous heat transfer medium.
2525
Savupiipun seinään on olennaisesti kotelon yläosan korkeudelle säteettäisesti järjestetty toinen rivi aukkoja 34, joista savukaasut johdetaan takaisin savupiippuun. Savupiipun sisään on aukkojen 30 ja 34 väliin sovitettu 30 läppäventtiili 36, jolla kaasunvirtaus savupiipun sisällä estetään aukkojen 30 ja 34 välisellä osalla. Näin savukaasut saadaan ohjattua kotelon muodostamaan ohituskanavaan ja ne saadaan luovuttamaan loppulämpönsä siinä oleviin lämpö-pintoihin.A second row of openings 34 is arranged in the chimney wall substantially radially at the height of the upper part of the housing, from which the flue gases are led back to the chimney. Inside the chimney, a flap valve 36 is arranged between the openings 30 and 34, by means of which the flow of gas inside the chimney is blocked by the part between the openings 30 and 34. In this way, the flue gases can be directed into the bypass duct formed by the housing and they are made to transfer their final heat to the heating surfaces therein.
Kuviossa 2 on savupiipun alaosa 14 ja kotelo 16 esitetty leikkauksena kuviosta 1 kohdassa A-A. Kuviosta nähdään että aukot 34 ovat keskenään yhtä suuret ja järjestetyt 35 li 9 87109 symmetrisesti ja yhtä suurin keskinäisin välein seinään 28. Lämmönsiirtopinnat 32 on esitetty vain kaaviomaises-ti. Aukkojen 34 ei välttämättä tarvitse olla keskenään yhtä suuria. Ne voivat olla muodoltaan pyöreitä, soikeita, 5 suorakaiteen tms. muotoisia. Niiden ei tarvitse olla symmetrisiä eikä niiden tarvitse olla järjestetty piipun seinään yhtä suurin keskinäisin välein.Figure 2 shows the lower part 14 of the chimney and the housing 16 in section from Figure 1 at A-A. It can be seen from the figure that the openings 34 are equal to each other and arranged 35 symmetrically and equally spaced in the wall 28. The heat transfer surfaces 32 are shown only schematically. The openings 34 do not necessarily have to be equal in size. They may be round, oval, rectangular or the like. They do not have to be symmetrical and do not have to be arranged in the barrel wall at equal intervals.
Kotelon alapohja 38 on kalteva, jolloin savukasuista 10 mahdollisesti lauhtuva vesi valuu pohjan alimpaan kohtaan, tässä tapauksessa kotelon kehälle, josta se voidaan poistaa yhteellä 40.The lower base 38 of the housing is inclined, so that any water condensing from the flue 10 flows to the lowest point of the base, in this case to the circumference of the housing, from where it can be removed by the joint 40.
Kuvioissa 3, 3a ja 4 on esitetty kaksi keksinnön suoritus-15 muotoa, jotka ovat lämmönsiirtopinnan osalta erilaiset. Kuvioissa on käytetty soveltuvin osin samoja viitenumeroita kuin kuviossa 1. Koteloon sijoitetut lämpöpinnat 33 on kuvion 4 mukaisessa suoritusmuodossa muodostettu lamelliele-menteistä ja sijoitettu säteittäin piipun ympärille. Kuvion 20 3 ja 3a esittämässä suoritusmuodossa lämpöpinnat 32 on muodostettu spiraaliin kierretystä lämmönsiirtoputkesta 42, jolloin pieneen tilaan saadaan sovitettua suuria putkipituuksia vähäisin hitsauksin.Figures 3, 3a and 4 show two embodiments of the invention which are different with respect to the heat transfer surface. In the figures, the same reference numerals as in Figure 1 have been used, where applicable. The heating surfaces 33 placed in the housing in the embodiment according to Figure 4 are formed of lamellar elements and arranged radially around the barrel. In the embodiment shown in Figures 20 3 and 3a, the heating surfaces 32 are formed of a helically wound heat transfer tube 42, whereby large tube lengths can be arranged in a small space with minor welds.
25 Kotelon 16 alaosaan on kuviossa 3 sovitettu päällekkäisiä ohjauslevyjä 44 savukaasun ohjaamiseksi halutulla tavalla lämmönsiirtoputkia 42 kohti. Ohjauslevyjä 45 voidaan sovittaa koteloon myös säteittäin kuten kuviossa 4 on esitetty.In the lower part of the housing 16, in Fig. 3, overlapping guide plates 44 are arranged to guide the flue gas towards the heat transfer pipes 42 in the desired manner. The baffles 45 can also be arranged radially in the housing as shown in Fig. 4.
3030
Kuvioissa 5 ja 6 on esitetty kotelorakenteeltaan erilainen keksinnön suoritusmuoto. Myös näissä kuvioissa on soveltuvin osin käytetty samoja viitenumeroita kuin kuviossa 1. Kotelo 16 on tässä suoritusmuodossa osittain jaettu kahteen, olen-35 naisesti pitkänomaiseen, suorakulmaiseen tilaan 46 ja 48, jotka on yhdistetty savupiippuun sen kummailekin puolelle.Figures 5 and 6 show an embodiment of the invention with a different housing structure. Also in these figures, where applicable, the same reference numerals as in Figure 1 have been used. In this embodiment, the housing 16 is partially divided into two substantially elongate, rectangular spaces 46 and 48 connected to a chimney on either side thereof.
Savupiipun alaosan seinään on sovitettu aukkoja 50 ja 52 10 87109 savukaasujen ohjaamiseksi molempiin kotelon osiin 46 ja 48. Aukkoja on järjestetty savupiipun kahdelle vastakkaiselle seinälle. Aukkojen ei tarvitse välttämättä olla järjestetty tasaisesti koko piipun kehälle. Aukot ohjaavat 5 kaasut lähinnä kahdelle vastakkaiselle puolelle piippua. Aukot 50 savupiipun ensimmäisellä puolella ohjaavat savukaasut kotelon ensimmäiseen osaan 46 ja aukot 52 savupiipun toisella puolella ohjaavat savukaasut toiseen osaan 48. Kotelon pitkänomaisiin osiin 46 ja 48 on sovitettu lämmön-10 siirtopintoja, jotka voivat esim. olla lämmönsiirtopaket-teja 54 ja 56. Keksinnön tässä suoritusmuodossa voidaan siis käyttää hyväksi valmiita lämmönsiirtopaketteja.Arrangements 50 and 52 10 87109 are arranged in the wall of the lower part of the chimney to direct the flue gases to both parts 46 and 48 of the housing. The openings are arranged in two opposite walls of the chimney. The openings do not necessarily have to be arranged evenly over the entire circumference of the barrel. The openings direct the 5 gases mainly to the two opposite sides of the barrel. The openings 50 on the first side of the chimney direct the flue gases to the first part 46 of the housing and the openings 52 on the other side of the chimney direct the flue gases to the second part 48. The housing elongate parts 46 and 48 are provided with heat transfer surfaces 10 which may be heat transfer packages 54 and 56. thus, in the embodiment, ready-made heat transfer packages can be utilized.
Joissakin tapauksissa savupiipun ympärille sijoitettu 15 kotelo voidaan sijoittaa siten, että savukaasut syötetään suoraan jätelämpökattilasta koteloon eikä savupiipun alaosan kautta. Tällöin saattaa olla tarpeen ohjata savukaasuja ohjauslevyillä, jotta ne virtaavat tasaisesti lämmönsiir-topintojen ohi.In some cases, the housing 15 arranged around the chimney can be positioned so that the flue gases are fed directly from the waste heat boiler to the housing and not through the lower part of the chimney. In this case, it may be necessary to control the flue gases with baffles so that they flow evenly past the heat transfer surfaces.
2020
Savupiippuun sovitetut aukot voivat olla varustetut sulku-laitteilla, joiden avulla aukkojen avonaista pinta-alaa voidaan tarpeen mukaan säätää.The openings fitted in the chimney may be provided with closing devices which allow the open area of the openings to be adjusted as required.
25 Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan sitä voidaan soveltaa mitä moninaisimmilla tavoilla oheisten patenttivaatimusten rajoittaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention is not intended to be limited to the embodiments described above, but can be applied in the most varied ways within the scope of the inventive idea limited by the appended claims.
Claims (22)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI905371A FI87109C (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | OVER ANCHORING OIL TILLING VARIETY AV RESTVAERME UR AVGASER |
SE9103184A SE9103184L (en) | 1990-10-31 | 1991-10-30 | PROCEDURE FOR THE RECOVERY OF REMOVAL HEATING FROM EXHAUSTS |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI905371 | 1990-10-31 | ||
FI905371A FI87109C (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | OVER ANCHORING OIL TILLING VARIETY AV RESTVAERME UR AVGASER |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI905371A0 FI905371A0 (en) | 1990-10-31 |
FI905371A FI905371A (en) | 1992-05-01 |
FI87109B true FI87109B (en) | 1992-08-14 |
FI87109C FI87109C (en) | 1992-11-25 |
Family
ID=8531340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI905371A FI87109C (en) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | OVER ANCHORING OIL TILLING VARIETY AV RESTVAERME UR AVGASER |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI87109C (en) |
SE (1) | SE9103184L (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103776168A (en) * | 2012-10-19 | 2014-05-07 | 北京北燃供热有限公司 | Flue gas efficiently-condensing and waste heat recovery system device and method of gas-fired boiler |
CN104819571B (en) * | 2014-10-21 | 2017-12-26 | 保定市恒宇机械电器制造有限公司 | A kind of condensed type combustion gas flue gas waste heat recovery apparatus |
-
1990
- 1990-10-31 FI FI905371A patent/FI87109C/en not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-10-30 SE SE9103184A patent/SE9103184L/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE9103184L (en) | 1992-05-01 |
FI905371A0 (en) | 1990-10-31 |
FI905371A (en) | 1992-05-01 |
SE9103184D0 (en) | 1991-10-30 |
FI87109C (en) | 1992-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2621702C (en) | Condensation heat exchanger including two primary bundles and a secondary bundle | |
US4416325A (en) | Heat exchanger | |
US4616697A (en) | Heat exchanger | |
WO2013048269A2 (en) | Heat exchanger for the condensing boiler | |
EP0981015B1 (en) | Superheated steam generator for combustion plants with corrosive gases | |
JP2005321170A (en) | Instantaneous heating device and hot water supply device | |
WO2017111636A1 (en) | Fired heat exchanger | |
EP0271434B1 (en) | Steel boiler | |
US3346042A (en) | Radiation recuperator | |
FI87109B (en) | Procedure and arrangement for utilizing waste-gas residual heat | |
RU2213307C2 (en) | Water boiler | |
EP0841522A2 (en) | Accumulator with insertable heat generator | |
CN110285695A (en) | Telescopic channel heat exchanger | |
CA1075025A (en) | Cooling tower | |
RU2282807C1 (en) | Surface type heat exchanger | |
RU2146789C1 (en) | Vertical water-tube water boiler | |
RU2197694C2 (en) | Cooling tower sprinkler | |
JPS589090Y2 (en) | condenser | |
FI63822B (en) | VATTENROERSPANNA FOER AONG- OCH VARMVATTENPRODUKTION | |
JP4405652B2 (en) | Boiler with horizontal heat absorption fins in the combustion gas passage | |
EP0270800B1 (en) | Heat exchanger | |
JP4616713B2 (en) | Round exhaust heat boiler can structure | |
EP1707895A2 (en) | Primary heat exchanger for a heating device | |
US3610207A (en) | Vertical drum water tube waste heat recovery boiler | |
US20150323222A1 (en) | Heat Exchanger Device and System Technologies |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: FOSTER WHEELER ENERGIA OY |
|
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: FOSTER WHEELER ENERGIA OY |