NO853675L - Anordning for varmegjenvinning fra roekgasser. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning i forbrenningsanlegg, for gjenvinning av varme fra røkgasser som strømmer gjennom en stort sett vertikal skorsten, ved varmeveksling med et varmeabsorberende fluidum som ledes gjennom varmevekslerelementer som er innmontert i skorstenen.

Røkgasser fra forbrenningsanlegg vil generelt inneholde støvpartikler som har tendens til å avsettes på de varmevekslerelementer som er installert for gjenvinning av varme

fra røkgassene, selv om det benyttes spesielle støvutskillere, eksempelvis elektriske filtre. Ved tilvirkning av varme-veksleranordninger for dette formål må det i alminnelighet

sørges for at disse blir rengjort periodisk, for at varmegjen-vinningsanordningen skal kunne opprettholde en høy virknings-grad. Problemet med rengjøringen kan løses ved anvendelse av en varmevekslerseksjon av en konstruksjon hvor varmevekslerelementene er lett tilgjengelig utenfra og kan rengjøres på hensiktsmessig måte. Det er også vanlig å installere midler

for trykkluft- eller væskespyling i varmeveksleranordningen,

for automatisk rengjøring etter en viss driftsperiode. Det

vil i begge tilfelle kreves innretninger for omleding av røk-gassene forbi varmeveksleranordningen under rengjøringsperiodene, og for å oppnå adkomst til varmevekslerelementene utenfra er det derved nødvendig at gass-strømmen i sin helhet ledes bort fra varmevekslerseksjonen, mens det derimot ved automatisk rengjø-ringssystemer ikke er samme krav til gasstett avstenging av røkgass-seksjonen foran varmevekslerelementene.

Hvis varmevekslerelementene rengjøres ved væskespyling,

må det sørges for at rensevæsken oppsamles og bortledes fra røkkanalen. Dette kan oppnås ved anvendelse av et røkkanal-

bend for opprettelse av et væskesegl med en utløpskanal under varmevekslerelementene. Dette vil imdilertid medføre økede trykkfall i røkkanalen, slik at det sannsynligvis vil kreves uvanlig stor viftekapasitet. Videre vil en slik løsning i forbindelse med varmevekslerinstallasjon i eksisterende forbrenningsanlegg ofte medføre vesentlig økede byggeomkostninger, og kan dessuten være vanskelige å gjennomføre av plasshensyn.

Den nødvendige væskeoppsamling i en vertikal røkkanal kan gjennomføres på annen måte ved at det, under varmevekslerelementene, innmonteres demperinnretninger av kjent type, for oppnåelse av væsketett avsperring av røkkanalen. Slike instal-lasjoner blir imidlertid meget kostbare og vil kreve meget store røkkanal-tverrsnitt i industrielle forbrenningsanlegg.

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er å frembringe en varmeveksleranordning for anvendelse i en vertikal røkkanal,

og omfattende utstyr for periodisk spyling av varmevekslerelementene som er installert i røkkanalen, samt et enkelt og på-litelig oppsamlingssystem for spylevæsken.

Ifølge oppfinnelsen er dette oppnådd ved en anordning som omfatter et antall varmevekslerelementer og et system for utvendig væskespyling av varmevekslerelementene som er installert i en varmevekslingssone i en vertikal røkkanal og hvortil det også er tilsluttet en omledingskanal som har et innløp nedenfor varmevekslingssonen og et utløp ovenfor varmevekslingssonen og som gjennom egnede spjeldinnretninger kan innkobles for periodisk avleding av røkgassene fra varmevekslingssonen, og som i hovedtrekk er kjennetegnet ved et system for oppsam-ling av spylevæske og innbefattende en samlerenne som følger røkkanalinnerveggen nedenfor varmevekslingssonen og står i forbindelse med spyle<y>æskeutløp, og et klaffelement som er svingbart opplagret i et dreieledd ved røkkanalsideveggen, for å svinges til stort sett vertikal stilling etter avslutning av en rengjøringsperiode, slik at praktisk talt hele det røkkanal-tverrsnitt som avgrenses av samlerennen, blir avdekket og for, ved innledning av en rengjøringsperiode, å svinges til en stilling hvori det dekker samme tverrsnitt fullstendig og derved bevirker at spylevæsken som fordeles over tverrsnittet, avledes til samlerennen.

Kombinasjonen av en stasjonær samlerenne rundt røkkanal-innerveggen og en svingbar klaff for bortleding av den spylevæske som under en rengjøringsperiode fordeles over tverrsnittet innenfor samlerennen, gir en bemerkelsesverdig enkel konstruksjon uten krav om tetningsfunksjoner. Da klaffen er svingbar om en aksel som er anordnet ved røkkanal-sideveggen ovenfor samlerennen, kan praktisk talt hele røkkanal-tverrsnittet være avdekket når klaffen befinner seg i vertikal-stilling under normal drift, for uforstyrret gassgjennom-strømning oppad gjennom varmevekslingssonen. Ved en fore-trukket utførelsesform av oppfinnelsen er oppsamlingssystemet av en enkelt konstruksjon, og gassinnstrømningen til varmevekslingssonen kan foregå fullstendig uforstyrret, ved at samlerennen er anordnet på utsiden av en nedre kanalseksjon som omsluttes av en øvre kanalseksjon hvis vegger er forbundet med den nedre kanalseksjon, nedenfor sistnevntes øvre endekant.

Selv om varmevekslingssonen har en tverrsnittsform som er enten sirkulær eller rektangulær, er klaffelementet og gassinn-løpet i overensstemmelse med oppfinnelsen, og det er åpenbart at et rektangulært tverrsnitt vil muliggjøre maksimal utnyttelse av det tilgjengelige tverrsnitt for fri gassgjennomstrømning i varmevekslingssonen, og kreve minst mulig plass for klaffelementet i vertikal stilling langs en rett vegg i varmevekslingssonen. Videre kan et rektangulært tverrsnitt utnyttes fordelaktig med hensyn til valg av egnede varmevekslerelementer. Ved en fore-trukket versjon av oppfinnelsen består varmevekslingselementene av et antall plane, identiske lameller som er dannet av rektangulære plateelementer som er anordnet parallelt og side om side, med vertikalrettede varmeoverføringsflater, tvers over et rektangulært kanal-tverrsnitt. Da disse rektangulære lameller bare er fastgjort langs sine vertikale kanter til to motsatt beliggende vegger i kanalseksjonen, kan det dannes rettlinjede og åpne gassgjennomløpskanaler langs relativt jevne og glatte varmeoverføringsflater mellom lamellene over praktisk talt hele kanaltverrsnittet.

Ifølge oppfinnelsen er det, som tidligere omtalt, intet behov for tetningsfunksjon mellom klaffelementet og innløpet til varmevekslingssonen, idet det eneste som kreves er at klaffelementet i sin nedre stilling dekker gassinnløpet og leder nedfallende væske bort fra samlerennen rundt gassinnløpet.

For å hindre at selv små væskemengder skal kunne stenke inn i gassinnløpet nedenfra, er klaffelementet, ifølge en foretruk-

ket versjon av oppfinnelsen, slik innrettet at det i sin nedre stilling vil ligge an mot kanten av gassinnløpseksjonen, og klaffelementet er videre utstyrt med kantdeler som i nevnte posisjon strekker seg under og rundt gassinnløpets oppad-

ragende kant.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende

under henvisning til de medfølgende tegninger, hvor:

fig. 1 viser et vertikalsnitt av en røkkanal med en

varmegjenvinningsanordning ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et delsnitt av væskeoppsamlingssystemet ifølge fig. 1,

fig. 3 viser et horisontalsnitt av røkkanalens varmeut-vekslingssone, og

fig. 4 viser et horisontalsnitt av røkkanalens parti mellom varmeutvekslingssonen og væskeoppsamlingsrennen.

Det er i fig. 1 vist et parti av en vertikal røkkanal med en innmontert varmegjenvinningsanordning ifølge oppfinnelsen.

En nedre røkkanalseksjon av rektangulær tverrsnittsform danner et gassinnløp til en varmevekslingssone 2, likeledes av en rektangulær tverrsnittsform som er videre enn tverrsnittet av innløpsseksjonen 1. En omledingskanal 3 har et innløp nedenfor varmevekslingssonen 2 og et utløp ovenfor samme sone, og er utstyrt med et spjeldelement 4 med en regulator 5 for åpning og lukking av kanalen.

Varmevekslingssonens to vegger er forbundet med innløps-seksjonens 1 vegger nedenfor innløpsseksjonens øvre endekant hvorved det dannes en væskeoppsamlingsrenne 6 på utsiden av innløpsseksjonen 1 og rundt seksjonen. En rektangulær klaff 7 er forbundet med en aksel 8 som er dreibart montert i lager-elementer 9, 10, fastgjort til to motsatt beliggende vegger av varmevekslingssonen 2, og derved strekker seg gjennom rennen på utsiden av innløpsseksjonen 1. Ved hjelp av en regulator 11, på utsiden av røkkanalen og forbundet med akselen 8, kan klaffen 7 svinges fra den viste stilling hvori den ligger an mot endekanten av innløpsseksjonen 1, til en stort sett vertikal stilling 7' hvori innløpsseksjonen er fullstendig åpen for gass-innstrømning i varmevekslingssonen 2. Klaffen er dessuten utstyrt med kantelementer 12 som omslutter innløpsseksjonen 1, når klaffen er dreiet nedad i lukket stilling. Da to motsatte kanter av innløpsseksjonen 1 samt to motsvarende veggforbindel-ser mellom varmevekslingssonen 2 og innløpsseksjonen 1 er anordnet i en viss helling i forhold til et horisontalplan,

vil rennen 6 som omgir innløpsseksjonen 1, helle i motsvarende grad med sitt laveste parti ved én av varmevekslingssonens sidevegger som er forsynt med et gjennomgående utløp 13 for spylevæske.

Varmevekslingssonen 2 har et antall plane og identiske lameller 14 som er dannet ved sammenføyning av rektangulære plateelementer og som er anordnet parallelt og side ved side, med vertikalt rettede varmeoverføringsflater, tvers over varmevekslingssonens rektangulære tverrsnitt, hvorved det mellom to innbyrdes påfølgende lameller 14 dannes åpne, vertikale gass-gjennomløpskanaler 15. Da det bare er anordnet avstandsholdere 16 langs to motsatte vegger av varmevekslingssonen 2, for fast-gjøring av lamellene 14 langs deres to vertikale sidekanter,

vil praktisk talt hele veggflaten som avgrenser hver gassgjen-nomløpskanal 15, være dannet av to relativt glatte, rektangulære varmeoverføringsflater på to innbyrdes påfølgende lameller. Dette innebærer at varmevekslingssonens rektangulære tverrsnittsform som er fordelaktig med hensyn til væskeoppsamlingssystemet, kan utnyttes fordelaktig også med henblikk på selve varmeveksleraggregatet, som kan utføres kompakt med de beskrevne, rektangulære lameller og likevel fremby gassgjennomløpskanaler som vil ha minimal tendens til støvavsetting og som dessuten er lett tilgjengelig for rengjøring ved hjelp av spylevæske fra væskefordelere som er anordnet ovenfor lamellene.

Varmevekslerelementene eller lamellene 14 er i de øvre ender av to av sine vertikale sidekanter fastgjort til en bære-skinne 17 som strekker seg langs to motsatte sider av den rektangulære varmevekslingssone 2. De øvrige avstandsholdere 16 som er anordnet langs de nedre endekanter av lamellene, er fortrinnsvis ikke fast forbundet med lamellene, men utstyrt med forsenkninger 18 hvori lamellenes endepartier er bevegelig fastgjort. For tilføring og avleding av varmeabsorberende medium som gjennomstrømmer det indre av lamellene 14, er det hhv. ved den øvre og den nedre ende av lamellene 14 anordnet innløps-

og utløpsbokser 19, 20 som er forsynt med innløps- og utløps-åpninger 21 og 22 og som fortrinnsvis er forbundet med lamellene på slik måte at de øvre og nedre deler av lamellenes sidekanter munner ut i hhv. innløpsboksen 19 og utløpsboksen 20.

Gjennom en fordeler 23 som er anordnet ovenfor lamellene

14, fremføres spylevæske fra et innløp 24 til sprederdyser 25 som er fordelt over tverrsnittet av varmevekslingssonen 2.

Som supplerende middel for rengjøring av lamellene 14 kan det også være innmontert trykkluftdyser (ikke vist) mellom eller under lamellene 14. I mange tilfelle kan en innledende luft-blåsing av varmevekslerelementene lette eller begunstige en etterfølgende rengjøring ved væskespyling. I visse tilfeller kan rengjøringen av lamellene gjennomføres fullstendig ved anvendelse av trykkluft. Oppsamlingssystemet ifølge oppfinnelsen er derved velegnet for væskespyling i tilslutning til be-handlingen med trykkluft, for bortspyling av støv som allerede er fjernet fra varmevekslerflåtene.

Virkemåten av anordningen ifølge oppfinnelsen er, som tidligere omtalt, ikke avhengig av en reell tetning mellom klaffen 7 og innløpsseksjonen 1. Det er imidlertid åpenbart at hvis hovedrøkkanalen er avstengt for påfølgende rengjøring, eksempelvis ved hjelp av en klaffventil mellom innløpet til omledingskanalen 13 og klaffelementet 7, må klaffelementet 7 være slik anordnet at et eventuelt gjenværende gasstrykk under klaffen ikke kan løfte denne. Under rengjøringsperioden må det derfor, gjennom akselen 8 og regulatoren 11, overføres et moment i lukkeretningen mot klaffen 7. Hvis det utøves et tilstrekkelig moment i lukkeretningen mot klaffen 7, vil denne også kunne tjene som et lukkeelement for gasstrømmen i hoved-røkkanalen, slik at behovet for ytterligere spjeld i kanalen bortfaller. Klaffen 7 eller endekanten av innløpsseksjonen 1 kan også være forsynt med tetningsdeler av et materiale som er bestandig mot røkgasstemperaturen, eksempelvis Teflon.

Claims (4)

1. Anordning for anvendelse i forbrenningsanlegg, for gjenvinning av varme fra røkgasser som gjennomstrømmer en stort sett vertikal røkkanal, ved varmeveksling med et varmeabsorberende fluidum som ledes gjennom varmevekslerelementer (14) i en varmevekslingssone (2) i røkkanalen, og omfattende en omledingskanal (3) for røkgassene med et innløp nedenfor varmevekslingssonen og et utløp ovenfor varmevekslingssonen, spjeldinnretninger ( 4, 7) for periodisk bortleding av røkgassene fra varmevekslingssonen (2) gjennom omledingskanalen, og midler (23, 25) for utvendig rengjøring av varmevekslerelementene (14) med en spylevæske, karakterisert ved et oppsamlingssystem for spylevæsken, omfattende en samlerenne (6) som strekker seg nedenfor varmevekslerelementene (14) langs innerveggen av røkkanalen og står i forbindelse med et utløp (13) for spylevæsken, og et klaffelement (7) som er svingbart om en pendelaksel (8) ved røkkanalinnerveggen, for etter avsluttet rengjøring å svinges i stort sett vertikal stilling (7') hvori praktisk talt hele røkkanaltverrsnittet som avgrenses av samlerennen, er avdekket, og for å svinges, forut for en rengjøringsperiode, til en stilling hvori den fullstendig dekker nevnte tverrsnitt og derved bevirker at den nedfallende spylevæske som fordeles over tverrsnittet, ledes til samlerennen (6) .

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at samlerennen (6) er anordnet på utsiden av en nedre kanalseksjon (1) hvis øvre endekant avgrenser en innløpsåpning for røkgassen til en bakenforliggende, øvre kanalseksjon (2) som har større tverrsnitt enn den nedre kanalseksjon og hvis sidevegger er forbundet med den nedre kanalseksons sidevegger nedenfor overkanten av disse.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at klaffelementet (7), ved å bringes i lukkestilling, vil ligge an mot endekanten av den nedre kanalseksjon (1) og er utstyrt med kantelementer (12) som når klaffelementet befinner seg i lukket stilling, strekker seg nedenfor og rundt endekanten.

4. Anordning ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at varmevekslingssonen (2) og klaffelementet (7) har stort sett rektangulær tverrsnittsform.