RU2431100C2

RU2431100C2 - Contact heat regenerator

Info

Publication number: RU2431100C2
Application number: RU2008132399/06A
Authority: RU
Inventors: Станислав Яковлевич Давыдов (RU); Станислав Яковлевич Давыдов; Юрий Евгеньевич Немихин (RU); Юрий Евгеньевич Немихин
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2011-10-10
Also published as: RU2008132399A

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: contact heat regenerator includes vertical housing with heat exchange media supply and discharge connection pipes and contact head piece with sprinkler, which is installed between them. In contact head piece there arranged is discharge connection pipe made in the form of the shell on which there mounted are heat exchange elements located in rows as to height of contact head piece. In to the above connection pipe there installed is overflow pipe with formation of annular gap between their walls, and the open end of pipe faces the shell bottom. Flow passage of holes of cone ring is made so that it converges towards the housing wall. So high collection efficiency of water vapours and operating reliability of the device is provided with easy-to-manufacture and easy-to-use devices. Cleaning of fine fogs to controlled residual concentration is carried out.

EFFECT: increasing efficiency by intensification of heat-and-mass exchange and maximum condensation of water vapours at use of their cooling through head piece.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в установках для нагрева воды уходящими дымовыми газами котельных или тепловых агрегатов.The invention relates to a power system and can be used in installations for heating water with flue gases from boiler rooms or thermal units.

Известен контактный теплоутилизатор, содержащий вертикальный корпус с патрубками для подвода и отвода теплообменных сред, установленную между ними контактную насадку с оросителем, регулирующую заслонку и перфорированное конусное кольцо с центральным газоперепускным патрубком (Патент RU №2275559 С1. Опубл. 27.04.06. Бюл. №12).Known contact heat exchanger containing a vertical housing with nozzles for supplying and discharging heat transfer media, a contact nozzle with a sprinkler installed between them, regulating the damper and a perforated conical ring with a central gas outlet pipe (Patent RU No. 2275559 C1. Publish. 04/27/06. Bull. No. No. 12).

В известном контактном теплоутилизаторе выходящие газы в виде тумана содержат значительное количество влаги. Каплеуловитель обладает значительным гидравлическим сопротивлением из-за завышенного объема насадки. Из-за выпадения конденсата из тумана на поверхностях труб известны случаи разрушения дымовых труб котельных.In a known contact heat exchanger, the exhaust gases in the form of fog contain a significant amount of moisture. The droplet eliminator has significant hydraulic resistance due to the oversized nozzle volume. Due to condensate falling out of the fog on the pipe surfaces, cases of destruction of boiler chimneys are known.

Известен контактный теплоутилизатор, содержащий вертикальный корпус с патрубками для подвода и отвода теплообменных сред, установленную между ними контактную насадку с оросителем, по высоте которой вмонтирована перепускная труба с регулирующей заслонкой, и перфорированное конусное кольцо с центральным газоперепускным патрубком (А.с. SU №1231330, 15.05.86, Бюл. №18).Known contact heat exchanger containing a vertical housing with nozzles for supplying and discharging heat transfer media, a contact nozzle with a sprinkler installed between them, a bypass pipe with a control damper mounted along its height, and a perforated conical ring with a central gas outlet pipe (A.S. SU No. 1231330 , 05.15.86, Bull. No. 18).

Наличие перепускной трубы в насадке увеличивает теплообмен между ними и уменьшает гидравлическое сопротивление. Регулируемая заслонка позволяет регулировать процесс теплообмена, что увеличивает кпд установки. Водяной пар в состоянии насыщения уходит с газами в дымовую трубу. Вышеперечисленные недостатки аналога присутствуют и в данном изобретении.The presence of a bypass pipe in the nozzle increases the heat transfer between them and reduces the hydraulic resistance. An adjustable damper allows you to adjust the heat transfer process, which increases the efficiency of the installation. Saturated water vapor escapes with the gases into the chimney. The above disadvantages of the analogue are present in this invention.

Задачей изобретения является повышение эффективности путем интенсификации тепломассообмена и максимальной конденсации водяных паров при использовании их охлаждения через насадку.The objective of the invention is to increase efficiency by intensifying heat and mass transfer and maximum condensation of water vapor when using their cooling through the nozzle.

Поставленная цель достигается тем, что в контактном теплоутилизаторе, содержащем вертикальный корпус патрубками для подвода и отвода теплообменных сред, установленную между ними контактную насадку с оросителем, по высоте которой вмонтирована перепускная труба с регулирующей заслонкой, и перфорированное конусное кольцо с центральным газоперепускным патрубком, патрубок для отвода теплообменной среды размещен в контактной насадке и выполнен в виде стакана, на котором смонтированы теплообменные элементы, расположенные рядами по высоте контактной насадки. В патрубок для отвода теплообменной среды вмонтирована перепускная труба с образованием между их стенками кольцевого зазора, открытый конец которой обращен в сторону дна стакана. Проходное сечение отверстий конусного кольца выполнено уменьшающимся к стенке корпуса.This goal is achieved by the fact that in a contact heat exchanger containing a vertical housing with nozzles for supplying and discharging heat transfer media, a contact nozzle with a sprinkler is installed between them, along the height of which a bypass pipe with a control flap is mounted, and a perforated conical ring with a central gas transfer pipe, a pipe for the heat transfer medium is placed in the contact nozzle and made in the form of a glass on which heat-exchange elements are mounted, arranged in rows in height contact nozzles. An overflow pipe is mounted in the pipe for removing the heat-transfer medium with the formation of an annular gap between their walls, the open end of which is facing the bottom of the glass. The bore of the openings of the conical ring is made decreasing to the wall of the housing.

На фиг.1 изображен контактный теплоутилизатор; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows the contact heat exchanger; figure 2 is a section aa in figure 1.

Контактный теплоутилизатор содержит вертикальный корпус 1 с нижним патрубком 2 для подвода теплообменной среды, камерой 3 теплообмена с контактной насадкой и оросителем 4. Над оросителем 4 установлена камера 5 каплеуловителя с контактной насадкой 6. Патрубок 7 предназначен для отвода охлажденного и очищенного газа. Между патрубками подвода и отвода теплообменных сред 2 и 7 помещены камеры 3 и 5 теплообмена и каплеуловителя с насадкой 6 и оросителем 4. В насадке 6 размещен отводящий патрубок 8 в виде стакана для отвода теплообменной среды (нагретого хладагента). В отводящий патрубок 8 над его дном вмонтирована перепускная труба 9 с образованием кольцевого зазора 10 между их стенками. Открытый конец перепускной трубы 9 обращен в сторону дна 11 стакана патрубка 8. Перепускная труба 9 сообщается на входе с источником подвода хладагента, а на выходе с кольцевым зазором 10. На стенках стакана 8 смонтированы теплообменные элементы 12 рядами по высоте насадки 6 каплеуловителя. Конусное кольцо 13 с центральным газоперепускным патрубком установлено над насадкой 14 камеры теплообмена 3. Для исключения застойных зон теплообмена это конусное кольцо 13 снабжено перфорацией или в виде сетки с проходным сечением отверстий, выполненным уменьшающимся к стенке корпуса.The contact heat exchanger contains a vertical housing 1 with a lower nozzle 2 for supplying a heat transfer medium, a heat exchange chamber 3 with a contact nozzle and a sprinkler 4. A drip catcher chamber 5 with a contact nozzle 6 is installed above the sprinkler 4. The pipe 7 is designed to discharge cooled and purified gas. Between the inlet and outlet pipes of the heat transfer media 2 and 7 are placed the heat exchange chambers 3 and 5 and a droplet eliminator with a nozzle 6 and a sprinkler 4. In the nozzle 6 there is a discharge pipe 8 in the form of a cup for draining the heat transfer medium (heated refrigerant). An overflow pipe 9 is mounted in the outlet pipe 8 above its bottom with the formation of an annular gap 10 between their walls. The open end of the bypass pipe 9 faces the bottom 11 of the nozzle cup 8. The bypass pipe 9 communicates at the inlet with a refrigerant supply source and at the outlet with an annular gap 10. Heat exchange elements are mounted on the walls of the cup 8 in 12 rows along the height of the nozzle 6 of the droplet eliminator. A conical ring 13 with a central gas transfer pipe is installed above the nozzle 14 of the heat exchange chamber 3. To exclude stagnant heat exchange zones, this conical ring 13 is provided with perforation or in the form of a mesh with a through hole section made decreasing to the wall of the housing.

Теплоутилизатор работает следующим образом. Теплообменная среда в виде горячего газа по патрубку 2 подается внутрь корпуса 1. Поступая в насадку 14 камеры 3 теплообмена, горячий газ отдает свое тепло движущейся навстречу воде. При этом организация направления основного потока охлаждаемого газа осуществляется проходным сечением кольца 13.Heat exchanger works as follows. The heat exchange medium in the form of hot gas through the pipe 2 is fed into the housing 1. Entering the nozzle 14 of the heat exchange chamber 3, the hot gas gives off its heat to the water moving towards it. In this case, the organization of the direction of the main flow of the cooled gas is carried out by the bore of the ring 13.

Увлажненный газ поступает в насадку 6 каплеуловителя, где происходит осаждение капель влаги, которые струйками стекают в камеру 3 теплообмена. Погруженные в насадку 6 теплообменные элементы 11 отбирают часть тепла от влажного газа и передают через стенку отводящего патрубка 8 циркулирующей теплообменной среде (охлаждаемому хладагенту). Этот хладагент подается через перепускную трубу 9 и, после прохождения по кольцевому зазору 10, выводится из патрубка 8. Обеспечение циркуляции охлаждаемого хладагента усиливает отток тепла от насадки 6 каплеуловителя. Регулирование подачи хладагента в зависимости от теплообменных процессов в насадках 6 и 14 камер 5 и 3 каплеуловителя и теплообмена обеспечивается задвижкой 16. Охлажденный газ через контактную насадку 6 отводится по патрубку 7.The humidified gas enters the nozzle 6 of the droplet eliminator, where moisture drops are deposited, which trickle down into the heat exchange chamber 3. The heat exchange elements 11 immersed in the nozzle 6 take part of the heat from the moist gas and transfer it through the wall of the outlet pipe 8 to the circulating heat exchange medium (cooled refrigerant). This refrigerant is supplied through the bypass pipe 9 and, after passing through the annular gap 10, is discharged from the nozzle 8. The circulation of the cooled refrigerant enhances the heat outflow from the nozzle 6 of the droplet eliminator. The regulation of the flow of refrigerant depending on the heat exchange processes in the nozzles 6 and 14 of the chambers 5 and 3 of the drop eliminator and heat exchange is provided by a valve 16. The cooled gas is discharged through the nozzle 6 through the nozzle 6.

Холодная вода из оросителя 4 подается равномерно по сечению корпуса 1. Основной поток воды проходит через проходное сечение кольца 13. Попадая на кольцо 13, часть воды протекает через его перфорацию, что предотвращает образование застойных зон у стенок насадки. Стекая на насадку 14 в виде тонкой пленки, вода подогревается восходящим потоком охлаждаемых газов. Нагретая вода стекает в водосборник 15 и отводится по назначению.Cold water from the sprinkler 4 is supplied evenly over the cross section of the housing 1. The main water flow passes through the bore of the ring 13. Once on the ring 13, part of the water flows through its perforation, which prevents the formation of stagnant zones at the nozzle walls. Flowing onto the nozzle 14 in the form of a thin film, the water is heated by an upward flow of cooled gases. Heated water flows into the catchment 15 and is discharged as directed.

Конденсация паров происходит на поверхности насадки теплоутилизатора при ее охлаждении. Крепление теплообменных элементов 11 рядами по высоте насадки 6 каплеуловителя к отводящему патрубку 8 позволяет охладить насадку и проходящий через нее влажный газ. Обеспечение циркуляции хладагента в патрубке 8 при помощи перепуской трубы 9 усиливает отток тепла от влажного газа к насадке 6 каплеуловителя. Это способствует термической конденсации субмикронных капелек (менее 10 мкм) газообразных составляющих в процессе охлаждения тумана и образования пленки жидкости и стекания ее в виде струек или укрупненных капелек, перемещающихся внутри насадки под действием силы тяжести без действия каких либо механических воздействий.Vapor condensation occurs on the surface of the heat exchanger nozzle when it is cooled. Fastening the heat exchange elements in 11 rows along the height of the nozzle 6 of the droplet eliminator to the outlet pipe 8 allows the nozzle and the moist gas passing through it to cool. Ensuring the circulation of the refrigerant in the pipe 8 using the bypass pipe 9 enhances the outflow of heat from the moist gas to the nozzle 6 of the droplet eliminator. This contributes to the thermal condensation of submicron droplets (less than 10 microns) of gaseous components during the cooling of the fog and the formation of a liquid film and its draining in the form of streams or enlarged droplets moving inside the nozzle under the action of gravity without any mechanical action.

Таким образом, высокая эффективность улавливания водяных паров и надежность в работе аппарата обеспечивается простыми в изготовлении и использовании устройствами. Происходит очистка тонкодисперсных туманов до регулируемой остаточной концентрации. Размещение теплообменных элементов 12 в слое насадки позволяет уменьшить его объем, что позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление аппарата. Обеспечивается охлаждение продуктов сгорания до такой температуры, при которой удается сконденсировать максимально возможную часть водяных паров, содержащихся в газах, и использовать выделяющуюся при конденсации скрытую теплоту.Thus, the high efficiency of trapping water vapor and the reliability of the apparatus is ensured by devices that are easy to manufacture and use. Fine mists are refined to an adjustable residual concentration. The placement of the heat exchange elements 12 in the layer of the nozzle allows to reduce its volume, which allows to reduce the hydraulic resistance of the apparatus. The combustion products are cooled to a temperature at which it is possible to condense the maximum possible part of the water vapor contained in the gases and use the latent heat released during condensation.

Claims

1. Контактный теплоутилизатор, содержащий вертикальный корпус с патрубками для подвода и отвода теплообменных сред, установленную между ними контактную насадку с оросителем, по высоте которой монтирована перепускная труба с регулирующей заслонкой, и перфорированное конусное кольцо с центральным газоперепускным патрубком, отличающийся тем, что в контактной насадке размещен патрубок для отвода теплообменной среды, выполненный в виде стакана, на котором смонтированы теплообменные элементы, расположенные рядами по высоте контактной насадки, при этом в упомянутый патрубок монтирована перепускная труба с образованием между их стенками кольцевого зазора, открытый конец которой обращен в сторону дна стакана.1. Contact heat exchanger, comprising a vertical housing with nozzles for supplying and discharging heat transfer media, a contact nozzle with a sprinkler installed between them, a bypass pipe with a control damper mounted in height, and a perforated conical ring with a central gas outlet pipe, characterized in that in the contact the nozzle contains a pipe for removal of the heat-transfer medium, made in the form of a glass, on which heat-exchange elements are mounted, located in rows along the height of the contact us subcontroller, wherein said tube is mounted in the overflow tube and form between them an annular gap walls, an open end which faces the cup bottom.

2. Контактный теплоутилизатор по п.1, отличающийся тем, что проходное сечение отверстий конусного кольца выполнено уменьшающимся к стенке корпуса. 2. Contact heat exchanger according to claim 1, characterized in that the bore of the openings of the conical ring is made decreasing to the wall of the housing.