RU2661121C2 - Кожухотрубное устройство для рекуперации тепла из горячего технологического потока - Google Patents
Кожухотрубное устройство для рекуперации тепла из горячего технологического потока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661121C2 RU2661121C2 RU2016111410A RU2016111410A RU2661121C2 RU 2661121 C2 RU2661121 C2 RU 2661121C2 RU 2016111410 A RU2016111410 A RU 2016111410A RU 2016111410 A RU2016111410 A RU 2016111410A RU 2661121 C2 RU2661121 C2 RU 2661121C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipes
- liquid
- chamber
- medium
- collection chamber
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 18
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 10
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
- F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
- F22B1/1884—Hot gas heating tube boilers with one or more heating tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
- F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
- F22B1/1838—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines the hot gas being under a high pressure, e.g. in chemical installations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
- F22B21/02—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from substantially straight water tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B21/00—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically
- F22B21/22—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes of form other than straight or substantially straight
- F22B21/30—Water-tube boilers of vertical or steeply-inclined type, i.e. the water-tube sets being arranged vertically or substantially vertically built-up from water tubes of form other than straight or substantially straight bent in U-loop form
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B35/00—Control systems for steam boilers
- F22B35/007—Control systems for waste heat boilers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
- F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
- F22B37/26—Steam-separating arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
В изобретении описано кожухотрубное устройство (1), выполненное с возможностью использования в качестве котла-утилизатора и содержащее резервуар с теплообменной секцией (2) и разделительной секцией (3), в котором: теплообменная секция (2) заключает в себе пакет U-образных труб (4), питаемых испаряемой жидкой средой, например водой (W), и подвергаемых воздействию горячего газа (G), проходящего в горячей камере вокруг труб, так чтобы эта среда частично испарялась в трубах, рекуперируя тепло от горячего газа, проходящего по горячей камере (7); при этом разделительная секция (3) содержит сборную камеру (16), сообщающуюся с выходом труб (4) для приема частично испаренной среды, выходящей из труб; при этом разделительная секция (3) выполнена с возможностью обеспечения отделения паровой фракции и жидкой фракции от частично испаренной среды по меньшей мере частично за счет силы тяжести; устройство также содержит средство регулирования уровня жидкости в сборной камере и частичного рециклирования неиспаренной жидкости. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к кожухотрубному теплообменнику, выполненному с возможностью рекуперации тепла из технологического потока путем испарения некоторой среды, например воды. Такой вид теплообменника обычно называют котлом-утилизатором.
Уровень техники
Общей потребностью в химических и нефтехимических установках является рекуперация тепла из горячего газа, например из продуктов процесса горения или строго экзотермической реакции. Обычно тепло извлекается путем испарения воды и создания горячего потока под соответствующим давлением; этот поток может использоваться внутри самого процесса, там, где это целесообразно, или направляться во вспомогательное устройство, например в компрессор.
Для удовлетворения этой потребности широко используются вертикальные кожухотрубные паровые котлы. Например, в типичном вертикальном паровом котле горячий газ проходит в пакете U-образных труб, направленных вверх и соединенных с трубной доской в нижней части; испарение воды происходит в межтрубном пространстве, образующем встроенный разделительный барабан для отделения пара.
Такая конструкция относительно компактна и не требует наличия внешнего разделительного барабана; однако она подвержена проблемам коррозии, в основном вызываемой осаждением на трубах и трубной доске взвешенных в воде твердых частиц. Следует отметить, что в добавление к естественному осаждению за счет силы тяжести осаждение взвешенных в воде твердых частиц вызывается также неоднородностью распределения воды в межтрубном пространстве. Повышенное осаждение твердых частиц наблюдается в зонах межтрубного пространства, где подача воды затруднена, и испарение - более интенсивное, приводящее к возможному высушиванию. Термин высушивание означает выделение из пузырьков кипения и резкое снижение коэффициента теплообмена, что также может привести к перегреву труб. Другая проблема связана с осаждением и окислением, которые могут происходить в процессе изготовления и не могут быть устранены конечным потребителем из-за недоступности данного участка.
Другой недостаток данной конструкции связан с тем фактом, что при поступлении горячего газа в трубы первая часть трубы внутри трубной доски не охлаждается испаряющейся средой и, следовательно, становится намного горячее части трубы, погруженной в испаряющуюся среду. Если входная температура газа слишком высока для данного материала трубы или превышает предельное значение, это может привести к коррозии трубного материала, и для входной части труб требуется специальная конструкция. Эта специальная конструкция может включать внутренний защитный металлический наконечник, соединение трубы с трубной доской на задней стороне или защитный элемент в канале трубной доски. Эти элементы увеличивают стоимость и сложность конструкции и снижают ее надежность и ремонтопригодность.
Описанная выше конструкция может быть переведена в горизонтальную компоновку. Даже если в данной компоновке можно избежать проблем с осаждением в трубной доске, другие недостатки сохраняются.
В альтернативной конструкции кожухотрубного котла-утилизатора обеспечивается, чтобы вода циркулировала внутри труб, но и в данном случае всегда предусматривается наличие внешнего разделительного барабана для отделения пара. Внешний разделительный барабан и связанный с ним трубопровод повышают стоимость оборудования, монтажа и требования к пространству размещения.
Рекуперация тепла из горячих технологических потоков является важным направлением в повышении общей энергетической эффективности многих химических установок и процессов. С другой стороны высокие инвестиционные затраты на котел-утилизатор или риск выхода его из строя (например, из-за коррозии) могут снизить привлекательность этой рекуперации энергии. В предшествующем уровне техники не предлагается полностью удовлетворительного решения из-за недостатков, присущих известным котлам-утилизаторам.
Раскрытие изобретения
Изобретение обеспечивает усовершенствованную конструкцию котла-утилизатора, в которой преодолены приведенные выше недостатки, присущие предшествующему уровню техники.
Эти цели достигаются посредством кожухотрубного устройства, содержащего резервуар с теплообменной секцией и разделительной секцией, в котором:
теплообменная секция заключает в себе пакет U-образных труб, имеющих соответствующие входные концы труб и выходные концы труб, и горячую камеру, охватывающую трубы и сообщающуюся с входом технологического потока,
разделительная секция содержит сборную камеру, сообщающуюся с выходными концами труб,
при этом устройство содержит также вход испаряемой жидкой среды, сообщающийся с входными концами труб,
так чтобы при работе трубы подвергались воздействию горячего технологического потока при его прохождении по горячей камере, и испаряемая среда нагревалась и по меньшей мере частично испарялась при протекании внутри труб, и эта по меньшей мере частично испаренная среда после выхода из труб поступала в сборную камеру,
при этом разделительная камера выполнена с возможностью обеспечения отделения паровой фракции и жидкой фракции от по меньшей мере частично испаренной среды.
Разделительная секция устройства может быть выполнена с возможностью обеспечения отделения паровой фракции от жидкой фракции (например, пара от воды) за счет силы тяжести, возможно, с помощью соответствующего сепаратора, предпочтительно расположенного в верхней части сборной камеры. Сепаратор может представлять собой, например, влагоуловитель или циклон.
Предпочтительно разделительная секция выполнена с возможностью обеспечения того, чтобы пар, отделенный силой тяжести, имел чистоту по меньшей мере 98 мас.%. Более предпочтительно, разделительная секция выполнена с возможностью обеспечения пара, отделенного силой тяжести, с чистотой 99,5 мас.% или более. Чистота пара может быть еще улучшена соответствующими средствами, например с помощью паросушителя, при его использовании.
Предпочтительно устройство содержит регулирующее средство для поддержания регулируемого уровня жидкости в сборной камере. Регулирование уровня жидкости может включать управление подачей новой (свежей) воды и частичным рециклированием неиспаренной жидкой фракции. Поэтому устройство может содержать соответствующее средство регистрации уровня жидкости в сборной камере и регулирования количества новой воды и количества рециклированной жидкости, поступающей в трубы.
Уровень жидкости в сборной камере может регулироваться таким образом, чтобы над ним оставался надлежащий свободный объем. Этот свободный объем определяется, например, тем, чтобы обеспечивалось отделение за счет силы тяжести паровой фракции (или по меньшей мере соответствующей ее части). Уровень жидкости может также регулироваться таким образом, чтобы обеспечивалось достаточное давление для естественной циркуляции рециклированной неиспаренной жидкой фракции. Входное давление котла также может использоваться для облегчения рециркуляции.
Рециркуляция неиспаренной жидкой фракции может происходить за счет силы тяжести или в некоторых вариантах выполнения одним или несколькими циркуляционными устройствами, например насосами или эжекторами. Смешивание рециклированной неиспаренной жидкой фракции с новой жидкостью может выполняться внутри или вне устройства. Часть неиспаренной жидкости предпочтительно отводится из сборной камеры для поддержания требуемой степени чистоты.
Устройство может быть скомпоновано вертикально или горизонтально согласно различным вариантам выполнения изобретения.
В вертикальной компоновке разделительная секция предпочтительно находится над теплообменной секцией.
В вертикальной компоновке пакет U-образных труб предпочтительно обращен вниз. Согласно этому предпочтительному варианту выполнения каждая труба имеет начинающуюся у входного конца первую прямолинейную часть, по которой испаряемая среда протекает вниз, вторую прямолинейную часть, по которой среда протекает вверх до достижения выходного конца трубы, и U-образную часть, соединяющую первую и вторую прямолинейные части.
В горизонтальной компоновке пакет U-образных труб располагается горизонтально и предпочтительно имеет входную секцию в нижней части. Соответственно, каждая труба имеет начинающуюся у входного конца первую, нижнюю прямолинейную часть, по которой среда протекает в направлении U-образной части, соединяющей первую, нижнюю часть со второй, верхней частью, по которой эта среда протекает до достижения выходного конца трубы.
В большинстве вариантов выполнения испаряемая среда представляет собой воду, частично превращающуюся в пар для рекуперации тепла. Поэтому нижеследующее подробное описание приведено со ссылкой на воду/пар.
Изобретение имеет следующие основные преимущества: так как испарение жидкости происходит во внутритрубном объеме, уменьшаются мертвые зоны и риск отложения взвешенных твердых частиц. Все трубы равномерно запитываются и нагреваются, поэтому отсутствуют участки, где может иметь место вышеупомянутое явление осушения. Отделение паровой фракции в сборной камере избавляет от необходимости во внешнем сепараторе, снижая тем самым общие затраты. Вышеупомянутый риск перегрева первой части труб внутри трубной доски также устраняется.
Свойства и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из описания, приведенного далее в качестве примера и не имеющего ограничительных функций, в котором делается ссылка на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение рассмотрено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых схематически показано:
на фиг. 1 - сечение вертикального кожухотрубного устройства согласно одному из вариантов выполнения изобретения;
на фиг. 2 - сечение горизонтального кожухотрубного устройства согласно другому варианту выполнения изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 изображен вертикальный кожухотрубный котел-утилизатор 1 согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения.
Котел 1 выполнен с возможностью извлечения тепла из горячего газа G путем нагрева и испарения подаваемого водного потока W с получением пара S под соответствующим давлением.
Данный котел 1 в основном состоит из нижней теплообменной секции 2, заключающей в себе кожухотрубный теплообменник, и верхней разделительной секции 3, принимающей пароводяной поток, вытекающий из труб, и выполненной с возможностью отделения пара от неиспаренной воды.
В частности, нижняя секция 2 содержит пакет труб 4, имеющих соответствующие входные концы 5 труб и выходные концы 6 труб, и "горячую" камеру (камеру нагрева) 7, охватывающую эти трубы 4. Нижняя секция 2 действует, в основном, как кожухотрубный теплообменник, в котором в трубы подается вода W, и межтрубное пространство, а именно горячая камера 7, продувается горячим газом G.
Пакет труб изображен схематически. Каждая труба представляет собой U-образную трубу, имеющую: первую прямолинейную часть 4а, вторую прямолинейную часть 4b и U-образную часть 4с, соединяющую эти прямолинейные части. Трубы закрепляются трубной доской 32.
Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения в вертикальной компоновке (фиг. 1) трубы в вертикальном котле обращены вниз, то есть U-образное соединение 4с располагается в нижней части вертикального пучка.
Горячая камера 7 сообщается с входом 8 горячего газа G. Этот газ G может представлять собой, например, продукты сгорания, реформинга или экзотермической химической реакции.
Газовый выход 9 охлажденного газа Gc также сообщается с горячей камерой 7. Охлажденный газ покидает камеру 7 через кольцевую область 10, охватывающую камеру 7. На фиг. 1 показаны также распределитель 11 и отражающая пластина 12 для горячего газа G, а также трубопровод 13, по которому горячий газ G поступает в камеру 7.
Входные концы 5 труб 4 сообщаются с входом 14 подаваемого нового водного потока W через подающую камеру 15. В некоторых вариантах выполнения новая вода W перед поступлением в трубы 4 может смешиваться с соответствующим количеством неиспаренной воды, рециклированной из разделительной камеры 3.
Разделительная камера 3 котла 1 содержит сборную камеру 16, соединенную с пакетом труб 4 и сообщающуюся с их выходными концами для приема смешанного пароводяного выходного потока из этих труб. Поэтому при работе сборная камера обычно содержит некоторое количество воды. Уровень жидкости внутри камеры 16 обозначен позицией 17. Позицией 29 обозначено свободное пространство над уровнем 17 жидкости.
Уровень 17 жидкости регулируется блоком управления 18. В камере 16 поддерживается нужный уровень жидкости, способствующий отделению пара за счет силы тяжести и оставляющий таким образом свободное пространство 29, достаточное для высвобождения пара из воды.
Разделительная камера 3 котла 1 может быть также снабжена соответствующим парожидкостным сепаратором. В показанном варианте выполнения котел 1 содержит паросушитель 19, расположенный в верхней части верхней секции 3 и формирующий тем самым поровую камеру 20, находящуюся над сборной камерой 16 и сообщающуюся с паровым выходом 21.
Неиспаренная вода покидает сборную камеру 16 через основной выход 22 и дополнительные выходы 23, 24, используемые для отвода соответствующего количества воды (водной продувки) с целью недопущения накопления взвешенных в воде твердых включений в сборной камере 16. В частности, выход 23 соединяется с трубой 23а и используется для непрерывной продувки, в то время как выход 24 предпочтительно используется, при необходимости, для периодической водной продувки.
Регулятор 18 уровня в основном содержит два датчика 25, 26 давления и блок 27 управления, определяющий уровень 17 жидкости как функцию от разницы давлений между этими датчиками. При этом уровень 17 предпочтительно регулируется путем изменения расхода новой воды W, подаваемой в трубы 4, и количества рециклированной воды, отведенной из камеры 16.
Рециркуляция неиспаренной воды может происходить внутри или вне котла 1. Например, внутренняя рециркуляция может выполняться путем подачи некоторого количества неиспаренной воды в водяную камеру 15, а внешняя рециркуляция может производиться путем смешивания части воды с выхода 22 с новым подаваемым водным потоком W до подачи на вход 14 котла 1. Котел 1 может включать средства, например насосы или эжекторы, для рециркуляции воды, не показанные на фиг. 1 для упрощения.
Показанный вариант выполнения обеспечивает также то, что сборная камера 16 имеет первую часть, ограниченную внутренней стенкой 30, и вторую часть, ограниченную куполом 28 с диаметром большим, чем остальной кожух.
На фиг. 2 представлен горизонтальный вариант выполнения. Для простоты элементы, соответствующие элементам с фиг. 1, на фиг. 2 обозначены теми же ссылочными номерами. При этом они подробно не описываются, и может быть сделана ссылка на приведенное выше описание фиг. 1.
Можно видеть, что горизонтальный теплообменник на фиг.2 содержит теплообменную секцию 2 и разделительную секцию 3, расположенные бок о бок друг с другом.
Теплообменная секция 2 содержит горизонтальный пакет U-образных труб 4. На чертеже показан вариант выполнения, в котором входная прямолинейная часть 4а труб 4 находится в нижней части пакета, в то время как выходная прямолинейная часть 4b находится в верхней части пакета.
Разделительная секция 3 в основном содержит сборную камеру 16, воспринимающую частично испаренный выходной поток из труб 4, паросушитель 19, регулятор 18 уровня, служащий для управления уровнем 17 воды, выход 21 пара, сообщающийся с паровой камерой 20, основной выход 22 пара и выходы 23, 24 для водной продувки. В представленном варианте выполнения выход 22 имеет также водный коллектор 22а.
Сборная камера 16 имеет первую часть, ограниченную внутренними стенками 30, 31, и вторую часть, ограниченную увеличенной частью кожуха 28.
Действие устройства происходит следующим образом. Теплообменная секция 2 действует как кожухотрубный испаритель, в котором вода нагревается и частично испаряется в трубах 4 за счет теплообмена с горячим газом G, проходящим по горячей камере 7 в контакте с наружной поверхностью труб 4.
Смешанный пароводяной поток выходит из труб 4 и поступает в сборную камеру 16 разделительной секции 3 котла. В пространстве 29 над уровнем 17 жидкости пар за счет силы тяжести разделяется и далее очищается при прохождении через паросушитель 19, так что на паровом выходе 21 получается сухой пар, в основном свободный от воды.
Неиспаренная вода отводится через выход 22. Часть этой неиспаренной воды может быть рециклирована и направлена снова в трубы 4 вместе с новой водой W, как рассмотрено выше.
Должно быть понятно, что данный котел-утилизатор решает задачи изобретения. По сравнению с известным котлом со встроенным разделительным барабаном и испарением воды в межтрубном пространстве, преимущество предлагаемой конструкции заключается в том, что вода находится во внутритрубном пространстве, и, следовательно, отсутствуют мертвые зоны, в которых скорее всего должны оседать взвешенные твердые частицы. Все трубы 4 запитываются и нагреваются одинаково, и поэтому отсутствуют участки, на которых может происходить осушение. Рециклированная вода для подачи в трубы может отбираться с более высокого уровня, чем в отдельном нагревательном барабане, без твердых частиц, концентрирующихся у дна. Подаваемая новая вода может смешиваться с рециклированной водой, подаваемой в трубы, обеспечивая отсутствие в кипящей воде избыточной концентрации твердых частиц. По этим причинам предотвращается коррозия, а также в значительной мере снижение теплопередачи и перегрев из-за отложения твердых частиц на теплопередающих поверхностях. Кроме того, часть труб, находящаяся внутри трубной доски 32, не нагревается горячим газом, и поэтому все части труб, подвергающиеся воздействию горячего газа, охлаждаются кипящей водой внутри труб.
По сравнению с известным котлом с испарением во внутритрубном пространстве, преимущество данной системы состоит с том, что пар разделяется внутри котла без необходимости во внешнем разделительном оборудовании и в соответствующей перекачке по трубопроводу.
Claims (19)
1. Кожухотрубное устройство (1), содержащее резервуар с теплообменной секцией (2) и разделительной секцией (3), в котором:
теплообменная секция (2) содержит пакет U-образных труб (4), имеющих соответствующие входные концы (5) труб и выходные концы (6) труб, и горячую камеру (7), охватывающую трубы и сообщающуюся с входом (8) горячего технологического потока (G),
разделительная секция (3) содержит сборную камеру (16), сообщающуюся с выходными концами (6) труб (4),
причем устройство содержит также вход (14) испаряемой жидкой среды (W), сообщающийся с входными концами (5) труб,
так что при работе обеспечивается воздействие на трубы (4) горячего технологического потока при его прохождении по горячей камере (7) и нагрев с по меньшей мере частичным испарением испаряемой среды при протекании внутри труб и поступление по меньшей мере частично испаренной среды после выхода из труб в сборную камеру (16),
при этом разделительная камера (3) выполнена с возможностью обеспечения отделения паровой фракции и жидкой фракции от по меньшей мере частично испаренной среды.
2. Устройство по п. 1, в котором разделительная секция выполнена с возможностью обеспечения отделения пара по меньшей мере частично за счет силы тяжести предпочтительно так, чтобы отделенный за счет силы тяжести пар имел чистоту по меньшей мере 98 мас.% и более предпочтительно 99,5 мас.% или более.
3. Устройство по п. 1, содержащее регулирующее средство (18) для поддержания регулируемого уровня (17) жидкости в сборной камере (16).
4. Устройство по п. 3, в котором регулирующее средство выполнено с возможностью поддержания при работе объема (29) внутри сборной камеры (16) и над уровнем (17) жидкости, достаточного для обеспечения отделения паровой фракции за счет силы тяжести.
5. Устройство по п. 3 или 4, в котором регулирующее средство включает приспособление для управляемой подачи новой жидкости и приспособление для рециклирования неиспаренной жидкой фракции.
6. Устройство по п. 1, в котором верхняя секция (3) резервуара содержит средство (19) для отделения паровой фракции от жидкой фракции.
7. Устройство по п. 6, в котором средство для отделения паровой фракции от жидкой фракции включает влагоуловитель или циклон.
8. Устройство по п. 1, в котором обеспечивается рециркуляция части неиспаренной жидкости внутри или снаружи и смешивание с новой жидкостью, подаваемой в трубы.
9. Устройство по п. 1, скомпонованное вертикально с разделительной секцией (3), расположенной выше теплообменной секции (2).
10. Устройство по п. 9, в котором пакет U-образных труб обращен вниз и каждая труба имеет отходящую от входного конца (5) первую прямолинейную часть (4а), в которой испаряемая среда протекает вниз, вторую прямолинейную часть (4b), в которой указанная среда протекает вверх до достижения выходного конца трубы, и U-образную часть (4с), соединяющую прямолинейные части.
11. Устройство по п. 1, скомпонованное горизонтально.
12. Устройство по п. 11, в котором пакет U-образных труб (4) расположен горизонтально и каждая труба имеет входную прямолинейную часть (4а), находящуюся в нижней части пакета, и выходную прямолинейную часть (4b), находящуюся в верхней части пакета.
13. Устройство по п. 1, в котором испаряемая среда (W) представляет собой воду.
14. Применение устройства по любому из предыдущих пунктов в качестве котла-утилизатора для рекуперации технологического тепла в химической или нефтехимической установке.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP13182293.4A EP2843304A1 (en) | 2013-08-29 | 2013-08-29 | A shell-and-tube apparatus for heat recovery from a hot process stream |
| EP13182293.4 | 2013-08-29 | ||
| PCT/EP2014/067023 WO2015028277A2 (en) | 2013-08-29 | 2014-08-07 | A shell-and-tube apparatus for heat recovery from a hot process stream |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016111410A RU2016111410A (ru) | 2017-10-02 |
| RU2016111410A3 RU2016111410A3 (ru) | 2018-05-10 |
| RU2661121C2 true RU2661121C2 (ru) | 2018-07-11 |
Family
ID=49036514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016111410A RU2661121C2 (ru) | 2013-08-29 | 2014-08-07 | Кожухотрубное устройство для рекуперации тепла из горячего технологического потока |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10684007B2 (ru) |
| EP (2) | EP2843304A1 (ru) |
| CN (1) | CN105408686B (ru) |
| AU (1) | AU2014314457A1 (ru) |
| CA (1) | CA2918185A1 (ru) |
| CL (1) | CL2016000322A1 (ru) |
| DK (1) | DK3039337T4 (ru) |
| MX (1) | MX366734B (ru) |
| MY (1) | MY175046A (ru) |
| RU (1) | RU2661121C2 (ru) |
| SA (1) | SA516370564B1 (ru) |
| WO (1) | WO2015028277A2 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3406970A1 (en) * | 2017-05-26 | 2018-11-28 | ALFA LAVAL OLMI S.p.A. | Vapour and liquid drum for a shell-and-tube heat exchanger |
| EP3543637A1 (en) * | 2018-03-22 | 2019-09-25 | Casale Sa | Shell and tube heat exchanger |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0296357A1 (en) * | 1987-05-22 | 1988-12-28 | Ab Asea-Atom | Steam generator for a nuclear pressurized water reactor |
| DE10127830A1 (de) * | 2001-06-08 | 2002-12-12 | Siemens Ag | Dampferzeuger |
| RU47487U1 (ru) * | 2005-03-25 | 2005-08-27 | Выборнов Вячеслав Георгиевич | Блок утилизации тепла |
| EP2292326A1 (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-09 | Methanol Casale S.A. | Vertical isothermal shell-and-tube reactor |
| RU2441697C2 (ru) * | 2007-09-29 | 2012-02-10 | Синфьюэлс Чайна | Реактор с трехфазным твердо-газо-жидкостным псевдоожиженным слоем для проведения синтеза по фишеру-тропшу и его использование |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2373564A (en) * | 1942-04-20 | 1945-04-10 | Universal Oil Prod Co | Waste heat boiler |
| US2552505A (en) | 1947-11-07 | 1951-05-08 | Comb Eng Superheater Inc | Waste heat boiler for natural gas processing systems |
| DE1250019B (ru) * | 1963-07-19 | |||
| US3267907A (en) * | 1963-08-27 | 1966-08-23 | Braun & Co C F | Steam generator |
| US3575236A (en) | 1969-08-13 | 1971-04-20 | Combustion Eng | Formed plate tube spacer structure |
| GB1549128A (en) * | 1977-05-23 | 1979-08-01 | Sumitomo Metal Ind | Boiler installation with a heat exchanger |
| NL8400839A (nl) | 1984-03-16 | 1985-10-16 | Unie Van Kunstmestfab Bv | Werkwijze voor de bereiding van ureum. |
| US4789028A (en) | 1984-11-13 | 1988-12-06 | Westinghouse Electric Corp. | Anti-vibration bars for nuclear steam generators |
| FR2711223B1 (fr) | 1993-10-14 | 1995-11-03 | Framatome Sa | Dispositif de maintien radial de l'enveloppe de faisceau et des plaques entretoises d'un générateur de vapeur par des butées à positionnement élastique. |
| US5767313A (en) | 1995-05-23 | 1998-06-16 | Dsm N.V. | Method for the preparation of urea |
| FI101737B (fi) * | 1996-10-24 | 1998-08-14 | Pipemasters Oy Ltd | Säätävä pakokaasukattila |
| DE19651936C2 (de) * | 1996-12-14 | 2000-08-31 | Nem Bv | Durchlaufdampferzeuger mit einem Gaszug zum Anschließen an eine Heißgas abgebende Vorrichtung |
| US7552701B2 (en) | 2006-05-16 | 2009-06-30 | Shell Oil Company | Boiler for making super heated steam and its use |
| US20110083619A1 (en) | 2009-10-08 | 2011-04-14 | Master Bashir I | Dual enhanced tube for vapor generator |
| JP2013092260A (ja) * | 2010-01-26 | 2013-05-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 廃熱ボイラ |
| JP2012145284A (ja) * | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気発生器 |
| CN202719583U (zh) * | 2012-07-27 | 2013-02-06 | 石家庄工大化工设备有限公司 | 煤制天然气的反应热回收装置 |
| CN203131782U (zh) * | 2013-03-13 | 2013-08-14 | 江苏科圣化工机械有限公司 | 硫酸低温热能回收装置 |
-
2013
- 2013-08-29 EP EP13182293.4A patent/EP2843304A1/en not_active Withdrawn
-
2014
- 2014-08-07 CA CA2918185A patent/CA2918185A1/en not_active Abandoned
- 2014-08-07 MY MYPI2015704472A patent/MY175046A/en unknown
- 2014-08-07 EP EP14755992.6A patent/EP3039337B2/en active Active
- 2014-08-07 AU AU2014314457A patent/AU2014314457A1/en not_active Abandoned
- 2014-08-07 WO PCT/EP2014/067023 patent/WO2015028277A2/en active Application Filing
- 2014-08-07 CN CN201480041585.XA patent/CN105408686B/zh active Active
- 2014-08-07 US US14/899,333 patent/US10684007B2/en active Active
- 2014-08-07 RU RU2016111410A patent/RU2661121C2/ru active
- 2014-08-07 MX MX2015016684A patent/MX366734B/es active IP Right Grant
- 2014-08-07 DK DK14755992.6T patent/DK3039337T4/da active
-
2016
- 2016-02-10 CL CL2016000322A patent/CL2016000322A1/es unknown
- 2016-02-10 SA SA516370564A patent/SA516370564B1/ar unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0296357A1 (en) * | 1987-05-22 | 1988-12-28 | Ab Asea-Atom | Steam generator for a nuclear pressurized water reactor |
| DE10127830A1 (de) * | 2001-06-08 | 2002-12-12 | Siemens Ag | Dampferzeuger |
| RU47487U1 (ru) * | 2005-03-25 | 2005-08-27 | Выборнов Вячеслав Георгиевич | Блок утилизации тепла |
| RU2441697C2 (ru) * | 2007-09-29 | 2012-02-10 | Синфьюэлс Чайна | Реактор с трехфазным твердо-газо-жидкостным псевдоожиженным слоем для проведения синтеза по фишеру-тропшу и его использование |
| EP2292326A1 (en) * | 2009-09-02 | 2011-03-09 | Methanol Casale S.A. | Vertical isothermal shell-and-tube reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016111410A3 (ru) | 2018-05-10 |
| EP2843304A1 (en) | 2015-03-04 |
| MX2015016684A (es) | 2016-04-04 |
| EP3039337B1 (en) | 2017-10-04 |
| MY175046A (en) | 2020-06-03 |
| WO2015028277A3 (en) | 2015-05-07 |
| CN105408686B (zh) | 2017-05-03 |
| CN105408686A (zh) | 2016-03-16 |
| EP3039337B2 (en) | 2022-01-26 |
| US10684007B2 (en) | 2020-06-16 |
| US20160161106A1 (en) | 2016-06-09 |
| AU2014314457A1 (en) | 2015-12-24 |
| CL2016000322A1 (es) | 2016-10-07 |
| WO2015028277A2 (en) | 2015-03-05 |
| CA2918185A1 (en) | 2015-03-05 |
| DK3039337T4 (da) | 2022-02-21 |
| DK3039337T3 (en) | 2018-01-15 |
| SA516370564B1 (ar) | 2020-11-25 |
| EP3039337A2 (en) | 2016-07-06 |
| MX366734B (es) | 2019-07-22 |
| RU2016111410A (ru) | 2017-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6254734B1 (en) | Barometric evaporation process and evaporator | |
| CN102259941B (zh) | 一种竖管喷涌沸腾海水蒸发器 | |
| US20230288054A1 (en) | Dirty water and exhaust constituent free, direct steam generation, convaporator system, apparatus and method | |
| RU2661121C2 (ru) | Кожухотрубное устройство для рекуперации тепла из горячего технологического потока | |
| US1631162A (en) | Vertical film-type evaporator | |
| MXPA04005365A (es) | Evaporador y proceso de evaporacion para generar vapor saturado. | |
| EP3046642B1 (en) | Method and system for improved purification of desiccants | |
| CN109173309A (zh) | 一种mvr热浓缩循环蒸发*** | |
| CN101761909B (zh) | 余热锅炉 | |
| CN100595484C (zh) | 余热锅炉及其汽包 | |
| CN201145260Y (zh) | 余热锅炉及其汽包 | |
| CA1176153A (en) | Liquid concentration method and apparatus | |
| JP2010002057A (ja) | クリーン蒸気発生装置 | |
| RU2400432C1 (ru) | Деаэрационная установка | |
| US3443623A (en) | Apparatus for reconcentrating liquid desiccant | |
| US1634776A (en) | Deaerating water | |
| CN218944373U (zh) | 一种混合效率高的浓缩釜 | |
| US20140311888A1 (en) | Process for the preparation of aqueous solutions | |
| RU2588618C1 (ru) | Установка термической дистилляции | |
| JP5888601B2 (ja) | 純蒸気発生装置における不凝縮性ガスの除去方法、および純蒸気発生装置 | |
| SU1747842A1 (ru) | Теплова труба | |
| WO2023136765A1 (en) | A vertical-tube thermosyphon evaporator | |
| SU1688027A1 (ru) | Парогенератор | |
| RU62340U1 (ru) | Дистилляционная установка | |
| KR20200061015A (ko) | Pome에 포함된 pao를 분리 및 회수하는 장치와, 그 방법 |