RU179851U1 - Sub-arctic flue gas heat recovery unit - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к промышленной теплоэнергетике. Теплоутилизатор дымовых газов для субарктического географического пояса, характеризующийся наличием горизонтально расположенным корпусом с рубашками, размещенными с торцов, разделенными перегородками на секции, соединенными между собой горизонтальными рядами труб с перемещающимися по ним горячими дымовыми газами, дымососом, расположенным перед патрубком ввода дымовых газов в корпус, патрубком вывода дымовых газов и патрубками ввода и вывода охлаждающей среды, при этом на боковой стенке корпуса дополнительно установлен промежуточный затвор-питатель дымовых газов, а перед патрубком ввода охлаждающей среды установлен вентилятор для подачи наружного воздуха в корпус в качестве охлаждающей среды. Техническим результатом полезной модели является повышение интенсивности процесса теплообмена. 2 ил.The utility model relates to industrial heat power engineering. A flue gas heat exchanger for the subarctic geographical zone, characterized by the presence of a horizontally located case with shirts placed at the ends, divided by partitions into sections, interconnected by horizontal rows of pipes with hot flue gases moving along them, a smoke exhauster located in front of the flue gas inlet to the body, a flue gas outlet pipe and cooling medium inlet and outlet pipes, while an intermediate a flue gas shutter-feeder, and a fan is installed in front of the cooling medium inlet to supply external air to the housing as a cooling medium. The technical result of the utility model is to increase the intensity of the heat transfer process. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использована в котельных ТЭЦ, работающих в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока.The utility model relates to industrial heat power engineering and can be used in boiler plants of thermal power plants operating in the Far North and Far East.

Известен теплоутилизатор (RU №2555919, Кл. F22B 1/18, 2015 г.), содержащий газоходы, дымосос, утилизационный поверхностный теплообменник - калорифер, конденсатосборник, трубопроводы, обводной канал горячих дымовых газов и дымовую трубу перед которой размещен изолированный резервуар с проточной водой, имеющий с двух торцов рубашки, разделенные горизонтальными полками на секции. Внутри резервуара расположены горизонтальные параллельные ряды труб, изолированные от резервуара, соединяющие объемы рубашек, состоящие из отдельных пучков труб, в которых дымовые газы перемещаются в одном направлении. Пучки труб чередуются между собой большими объемами секций рубашек, изменяющих направление движения дымовых газов в соседних пучках. Последовательно верхняя часть секции одной рубашки соединена пучком труб с нижней частью секции второй рубашки, а верхняя часть этой секции соединена пучком труб с нижней частью следующей секции первой рубашки, образуя, таким образом, змеевик, в котором пучки труб, находящиеся в объеме резервуара, периодически чередуются с большим объемом секций рубашек. Пучки труб и секции рубашек образуют непрерывный змеевик переменного сечения для перемещения дымовых газов навстречу проточной воде, поступающей в верхнюю часть вертикального корпуса и удаляемой через нижнюю часть корпуса.Known heat exchanger (RU No. 2555919, CL. F22B 1/18, 2015), containing gas ducts, a smoke exhauster, a recycling surface heat exchanger - a heater, a condensate collector, pipelines, a bypass channel of hot flue gases and a chimney in front of which an insulated tank with running water is placed having from two ends of the shirt, divided by horizontal shelves into sections. Inside the tank there are horizontal parallel rows of pipes, isolated from the tank, connecting the volumes of the shirts, consisting of separate bundles of pipes in which the flue gases move in one direction. Bundles of pipes alternate with each other in large volumes of sections of shirts that change the direction of movement of flue gases in adjacent bundles. Consistently, the upper part of the section of one shirt is connected by a bundle of pipes to the lower part of the section of the second shirt, and the upper part of this section is connected by a bundle of pipes to the lower part of the next section of the first shirt, thus forming a coil in which bundles of pipes located in the volume of the tank periodically alternate with a large volume of shirt sections. The bundles of pipes and sections of the shirts form a continuous coil of variable cross-section for moving flue gases towards the flowing water entering the upper part of the vertical housing and removed through the lower part of the housing.

Утилизация теплоты парообразования влаги топлива осуществляется в теплоутилизаторе за счет теплообмена между горячими дымовыми газами и охлаждающей средой - водопроводной водой, в основном при охлаждении газов ниже точки росы.Utilization of the heat of vaporization of moisture in the fuel is carried out in the heat exchanger due to heat exchange between hot flue gases and cooling medium - tap water, mainly when gases are cooled below the dew point.

Поступают горячие дымовые газы в нижнюю часть теплоутилизатора, перемещаются от одной рубашки к другой и возвращаются обратно к первой и так далее. Дымовые газы постепенно охлаждаются и нагревают воду, заполняющую резервуар. Остывшие дымовые газы удаляются из теплоутилизатора в верхней части корпуса.Hot flue gases arrive at the bottom of the heat exchanger, move from one shirt to another and return back to the first and so on. Flue gases gradually cool and heat the water filling the tank. The cooled flue gases are removed from the heat exchanger in the upper part of the housing.

Процесс утилизации теплоты дымовых газов в теплоутилизаторе основан на глубоком охлаждении газов ниже точки росы водяных паров.The process of utilizing the heat of flue gases in a heat exchanger is based on deep cooling of gases below the dew point of water vapor.

Охлаждение дымовых газов происходит тем эффективнее, чем больше градиент температур газов и охлаждающей среды. В известном теплоутилизаторе охлаждающей средой является водопроводная вода с нормативной температурой 8°С.The cooling of flue gases occurs the more efficiently, the greater the temperature gradient of the gases and the cooling medium. In the known heat exchanger, the cooling medium is tap water with a standard temperature of 8 ° C.

Проблемой известного теплоутилизатора является в затруднительном его использовании в районах с холодным климатом, например, на Крайнем Севере или Дальнем Востоке, т.к. при низких температурах окружающей среды вода замерзает до поступления ее в корпус резервуара, а также интенсивность теплообмена при использовании воды в условиях с холодным климатом невысокая. Кроме того, из-за больших габаритов устройства его затруднительно устанавливать, подвергать ремонту и профилактическим работам.The problem of the known heat recovery unit is its difficult use in areas with a cold climate, for example, in the Far North or the Far East, because at low ambient temperatures, water freezes before it enters the tank body, as well as the heat transfer rate when using water in cold climates. In addition, due to the large dimensions of the device, it is difficult to install, repair and preventive maintenance.

Проблемой полезной модели является разработка устройства теплоутилизатора дымовых газов, работающих в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока.The problem of the utility model is the development of a flue gas heat exchanger device operating in the Far North and Far East.

Техническим результатом полезной модели является повышение интенсивности процесса теплообмена.The technical result of the utility model is to increase the intensity of the heat transfer process.

Решение указанной проблемы достигается тем, что теплоутилизатор дымовых газов для субарктического географического пояса, согласно полезной модели характеризуется наличием горизонтально расположенного корпуса, с рубашками, размещенными с торцов, разделенными перегородками на секции, соединенными между собой горизонтальными рядами труб с перемещающимися по ним горячими дымовыми газами, дымососом, расположенным перед патрубком ввода дымовых газов в корпус, патрубком вывода дымовых газов, и патрубками ввода и вывода охлаждающей среды, при этом на боковой стенке корпуса дополнительно установлен промежуточный затвор-питатель дымовых газов, а перед патрубком ввода охлаждающей среды установлен вентилятор для подачи наружного воздуха в корпус в качестве охлаждающей среды.The solution to this problem is achieved by the fact that the flue gas heat exchanger for the subarctic geographical zone, according to the utility model, is characterized by the presence of a horizontally located hull, with shirts placed at the ends, divided by partitions into sections, interconnected by horizontal rows of pipes with hot flue gases moving along them, a smoke exhaust fan located in front of the flue gas inlet to the housing, the flue gas outlet, and the inlet and outlet of the cooling medium, at the same time, an intermediate flue gas shutter-feeder is additionally installed on the side wall of the housing, and a fan is installed in front of the cooling medium inlet for supplying external air to the housing as a cooling medium.

Расположение корпуса теплоутилизатора горизонтально необходимо при использовании в качестве охлаждающей среды холодного наружного воздуха, т.к. если корпус будет расположен вертикально, нагретый воздух будет подниматься вверх и организовать его удаление в нижней части корпуса из зоны ввода горячих дымовых газов - невозможно.The horizontal location of the heat exchanger housing is necessary when using cold outside air as a cooling medium, since if the case is located vertically, heated air will rise upward and organize its removal in the lower part of the case from the hot flue gas inlet zone - it is impossible.

Использование в качестве охлаждающей среды наружного воздуха создает условия интенсификации процесса теплообмена между горячими дымовыми газами и охлаждающей средой - наружным воздухом. При расположении ТЭЦ в районах с резко континентальным климатом (Крайний Север и Дальний Восток) в зимний период эффективность утилизации теплоты возрастает в связи с увеличением градиента температур дымовых газов и охлаждающей средой - холодным воздухом. Поэтому охлаждение дымовых газов происходит интенсивнее и остывшие газы можно удалять в средней части теплоутилизатора, а во второй, неиспользуемой части корпуса утилизатора, можно осуществлять необходимые ремонтные и профилактические работы.The use of external air as a cooling medium creates the conditions for the intensification of the heat transfer process between hot flue gases and the cooling medium - outside air. When the CHP is located in areas with a sharply continental climate (the Far North and the Far East) in the winter, the efficiency of heat recovery increases due to an increase in the temperature gradient of flue gases and the cooling medium - cold air. Therefore, the cooling of the flue gases occurs more intensively and the cooled gases can be removed in the middle part of the heat exchanger, and in the second, unused part of the heat exchanger housing, the necessary repair and maintenance work can be carried out.

При использовании в качестве охлаждающей среды воздуха имеется возможность интенсифицировать процесс теплообмена между дымовыми газами и воздухом за счет увеличения его скорости. Подачу воздуха осуществляет вентилятор, установленный перед патрубком ввода охлаждающей среды. Прошедший через корпус воздух нагревается от дымовых газов и его можно направлять в камеру сжигания топки.When using air as a cooling medium, it is possible to intensify the heat exchange process between flue gases and air by increasing its speed. Air supply is provided by a fan installed in front of the coolant inlet pipe. The air passing through the housing is heated by flue gases and can be sent to the combustion chamber of the furnace.

Использование в теплоутилизаторе двух затворов-питателей обеспечивает возможность включение одного и отключение второго при понижении температуры наружного воздуха до величины средней для зимнего периода и выключения его при повышении температуры от минимального до среднего отрицательного значения, в том районе, где работает теплоутилизатор.The use of two shutter-feeders in the heat exchanger provides the ability to turn on one and turn off the second when the outside temperature drops to an average value for the winter period and turn it off when the temperature rises from the minimum to the average negative value, in the area where the heat exchanger works.

Техническая сущность полезной модели поясняется чертежами: где на фиг. 1 представлена конструкция теплоутилизатора; на фиг. 2 - схема движения дымовых газов.The technical essence of the utility model is illustrated by the drawings: where in FIG. 1 shows the design of a heat exchanger; in FIG. 2 is a diagram of the movement of flue gases.

Теплоутилизатор дымовых газов содержит корпус 1, расположенный горизонтально с рубашками 2 и 3, образующими в средней части корпуса 1 изолированный от них резервуар 4.The flue gas heat exchanger contains a housing 1 located horizontally with shirts 2 and 3 forming in the middle part of the housing 1 a reservoir 4 isolated from them.

Рубашки 2 и 3 разделены вертикальными перегородками 5 на секции. Рубашка 2 включает две крайние одинарные секции 6 с размером h, а рубашка 3 разделена на двойные секции 7 с размером 2h. Рубашки 2 и 3 соединены между собой горизонтальными рядами труб 8, образующими пучки, с перемещающимися по ним в одном направлении горячими дымовыми газами, поступающими в корпус 1 через затвор-питатель 9 и выходящими через затвор-питатель 10 в дымовую трубу (на фиг. не показано). Перед затвором-питателем 9 расположен дымосос 11 для нагнетания и прокачки дымовых газов через трубы 8. В качестве охлаждающей среды используют наружный воздух, который поступает в резервуар 4 корпуса 1 с помощью вентилятора 12. Нагретый воздух выходит из корпуса 1 в систему воздухоподогревателя. Затвор-питатель 10 соединен через трубы 8 и двойные секции 7 рубашки 2 с промежуточным затвором-питателем 13, расположенным на боковой стенке корпуса 1 для его включения при понижении температуры наружного воздуха до величины средней для зимнего периода и выключения его при повышении температуры от минимального до среднего отрицательного значения.Shirts 2 and 3 are divided by vertical partitions 5 into sections. Shirt 2 includes the two outermost single sections 6 with size h, and shirt 3 is divided into double sections 7 with size 2h. Shirts 2 and 3 are interconnected by horizontal rows of pipes 8, forming bundles, with hot flue gases moving along them in the same direction, entering the housing 1 through the shutter-feeder 9 and exiting through the shutter-feeder 10 into the chimney (in FIG. shown). A smoke exhauster 11 is located in front of the gate-feeder 9 for pumping and pumping flue gases through the pipes 8. As a cooling medium, external air is used, which enters the tank 4 of the housing 1 by means of a fan 12. The heated air exits the housing 1 into the air heater system. The shutter-feeder 10 is connected through pipes 8 and double sections 7 of the jacket 2 with an intermediate shutter-feeder 13 located on the side wall of the housing 1 for turning it on when the outdoor temperature drops to an average value for the winter period and turn it off when the temperature rises from the minimum to average negative value.

Теплоутилизатор работает следующим образом.Heat exchanger works as follows.

Горячие дымовые газы с температурой 150-160°С, поступают через затвор-питатель 9 с помощью дымососа 11 в одинарную секцию 6 рубашки 2 и далее по трубам 8 в двойную секцию рубашки 3. Здесь поток дымовых газов разворачивается, и по трубам 8 направляется в двойную секцию 7 рубашки 2, разворачивается и т.д. Дымовые газы через стенки труб 8 при соприкосновении с холодным воздухом, поступающим с помощью вентилятора 12, охлаждаются и постепенно передают всю тепловую энергию парообразования влаги топлива, содержащуюся в них, через металлическую стенку труб 8 охлаждающей среде (воздуху), который нагревается и после выхода из корпуса 1 поступает в систему воздухоподогревателя.Hot flue gases with a temperature of 150-160 ° C enter through the gate-feeder 9 through a smoke exhauster 11 into the single section 6 of the shirt 2 and then through the pipes 8 to the double section of the jacket 3. Here, the flue gas flow unfolds, and through the pipes 8 is directed to double section 7 shirts 2, unfolds, etc. The flue gases through the walls of the pipes 8 in contact with the cold air supplied by the fan 12 are cooled and gradually transfer all the thermal energy of vaporization of the fuel moisture contained in them through the metal wall of the pipes 8 to the cooling medium (air), which is heated after leaving housing 1 enters the air heater system.

Наружный воздух, поступающий в корпус 1 с помощью вентилятора 12, не контактирует с дымовыми газами, поэтому может без дополнительной обработки использоваться в топке для сжигания топлива. Трубы 8 находятся непосредственно в объеме охлаждающей среды, поэтому происходит глубокое охлаждение дымовых газов до температуры от +40 до 45°С.Outside air entering the housing 1 by means of a fan 12 does not come into contact with flue gases, therefore, it can be used in a furnace for burning fuel without additional processing. Pipes 8 are located directly in the volume of the cooling medium; therefore, flue gases are deeply cooled to a temperature of +40 to 45 ° С.

В летний период времени градиент температур между дымовыми газами и охлаждающей средой небольшой, теплообмен затруднен, поэтому для охлаждения дымовых газов до конечной температуры используется весь объем теплоутилизатора при закрытом промежуточном затворе-питателе 13. Остывшие дымовые газы через затвор-питатель 10 поступают в дымовую трубу.In the summer time, the temperature gradient between the flue gases and the cooling medium is small, heat transfer is difficult, therefore, to cool the flue gases to the final temperature, the entire volume of the heat exchanger is used with the intermediate shutter-feeder 13 closed. The cooled flue gases through the shutter-feeder 10 enter the chimney.

В зимний период теплообмен между горячими дымовыми газами и охлаждающей средой - наружным воздухом облегчается из-за большего градиента температур. Поэтому охлаждение дымовых газов до конечной температуры происходит быстрее, и газы удаляются в дымовую трубу через промежуточный затвор-питатель 13 при закрытом затворе-питателе 10.In winter, the heat exchange between hot flue gases and the cooling medium - outside air is facilitated due to the larger temperature gradient. Therefore, the cooling of the flue gas to the final temperature is faster, and the gases are removed into the chimney through the intermediate shutter-feeder 13 with the shutter-feeder 10 closed.

В неиспользуемой части теплоутилизатора могут осуществляться профилактические и ремонтные работы.In the unused part of the heat exchanger, preventive and repair work can be carried out.

В работающем теплоутилизаторе при снижении температуры дымовых газов до 130-140°С происходит конденсация всех паров серной и сернистой кислот, которые удаляются через трубы 14 в конденсатосборник кислот (на фиг. не показано). Конструкция теплоутилизатора обеспечивает конденсацию кислот и удаление конденсата через конденсатосборник кислот в промышленную канализацию. Трубы 8 первых секций, где происходит конденсация серной и сернистой кислот, необходимо изготавливать из антикоррозийного материала или с внутренним антикоррозийным покрытием.In a working heat exchanger, when the temperature of the flue gas is reduced to 130-140 ° C, all the vapors of sulfuric and sulfuric acids are condensed, which are removed through pipes 14 to the acid condensate collector (not shown in Fig.). The design of the heat exchanger ensures the condensation of acids and the removal of condensate through a condensate collector of acids into an industrial sewer. The pipes of the first 8 sections, where the condensation of sulfuric and sulfurous acids occurs, must be made of anticorrosive material or with an internal anticorrosive coating.

Конденсация кислот обусловлена снижением температуры дымовых газов ниже точки росы серной и сернистой кислот. Выделение конденсата кислот из потока дымовых газов связано со снижением скорости газов в больших объемах секций рубашек 2 и 3 по сравнению с объемами труб 8 и увеличением плотности конденсата по сравнению с плотностью в газообразном состоянии, а также многократным изменением направления движения газа.Acid condensation is caused by a decrease in flue gas temperature below the dew point of sulfuric and sulfuric acids. The allocation of acid condensate from the flue gas stream is associated with a decrease in gas velocity in large volumes of jacket sections 2 and 3 compared with pipe volumes 8 and an increase in condensate density compared to the density in the gaseous state, as well as a multiple change in the direction of gas movement.

В настоящее время конструкция теплоутилизатора дымовых газов для районов Крайнего Севера и Дальнего Востока находится на стадии технического предложения.Currently, the design of a flue gas heat exchanger for the Far North and the Far East is at the stage of a technical proposal.

Claims (1)

Теплоутилизатор дымовых газов для субарктического географического пояса, характеризующийся наличием горизонтально расположенного корпуса с рубашками, размещенными с торцов, разделенными перегородками на секции, соединенными между собой горизонтальными рядами труб с перемещающимися по ним горячими дымовыми газами, дымососом, расположенным перед патрубком ввода дымовых газов в корпус, патрубком вывода дымовых газов, и патрубками ввода и вывода охлаждающей среды, при этом на боковой стенке корпуса дополнительно установлен промежуточный затвор-питатель дымовых газов, а перед патрубком ввода охлаждающей среды установлен вентилятор для подачи наружного воздуха в корпус в качестве охлаждающей среды.A flue gas heat exchanger for the subarctic geographical zone, characterized by the presence of a horizontally located case with shirts placed at the ends, divided by partitions into sections, interconnected by horizontal rows of pipes with hot flue gases moving along them, a smoke exhauster located in front of the flue gas inlet to the body, flue gas outlet pipe, and cooling medium inlet and outlet pipes, while an intermediate is additionally installed on the side wall of the housing first gate-feeder flue gases, before entering the cooling medium pipe with a fan for supplying outside air into the housing as the cooling medium.

Images