CS200922B1

CS200922B1 - Regenerator for air separating plants

Info

Publication number: CS200922B1
Application number: CS818578A
Authority: CS
Inventors: Jiri Sykora; Ivo Charvat
Original assignee: Jiri Sykora; Ivo Charvat
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1978-12-11
Publication date: 1980-10-31

Description

Vynález se týká regenerátoru zařízení na dělání vzduchu a granulovanou kamennou náplní, 8 teplosměnným trubkovým svazkem, který je zhotoven z jiného materiálu, než je plášf regenerátoru.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a regenerator of an air making device and a granulated stone filling, a heat transfer tube bundle made of a material other than that of the regenerator housing.

U velkokapacitních zařízení na dělení vzduchu mají regenerátory značné rozměry. Z váhových důvodů je nutné trubkový svazek vyrábět z hliníkových slitin. Plášl regenerátorů bývá převážně z nerezové oceli a vrchní, teplý konec regenerátoru a horním dnem z uhlíkové oceli. Jako hlavní teplosměnná plocha je povrch granulované náplně, která bývá z kvalitního čediče. Hliníkové trubky trubkového svazku bývají zavařeny do hliníkových trubkovnic, které jsou pomocí speciálních přechodových kusů přivařeny k příaluSnému dnu regenerátoru. Toto konstrukční řeěení má vš₈k některá vážné nedostatky. Při provozu regenerátorů dochází k jejich natlakování na tlak 0,6 MPa a po cca 3 až 12 minutách k odtlákování na tlak blížký tlaku atmosférickému. Při natlakování dochází k pružné deformaci horního klenutého dna a v trubkách, které jeou pevně fixovány granulovanou čedičovou náplní dochází ke vzniku tahového napětí. Při odtlákování ae dno regenerátoru pružně vrací zpět a v trubkách vzniká napětí tlakové. Vzhledem k velkému počtu cyklů mohou v trubkách a ve svarech trubek do trubkovnic vnikat únavové lomy. Vlivem značně různého koeficientu teplotní roztažnosti trubek a pláště regenerátoru vznikají v trubkách značná tahová napětí, která mohou vést až k vytržení trubek. K tomu přistupuje i ta okolnost, že za přadhndných provozních stavůIn large capacity air separation plants, the regenerators have considerable dimensions. For weight reasons it is necessary to manufacture the tube bundle from aluminum alloys. The casing of the regenerators is mostly made of stainless steel and the upper, warm end of the regenerator and the upper bottom of carbon steel. As the main heat exchange surface is the surface of the granular filling, which is usually made of high-quality basalt. The aluminum tubes of the tube bundle are usually welded into aluminum tube plates, which are welded to the bottom of the regenerator by means of special adapter pieces. This design solution has all ₈ to some serious flaws. During the operation of the regenerators, they are pressurized to a pressure of 0.6 MPa and after about 3 to 12 minutes they are deflaked to a pressure close to atmospheric pressure. During the pressurization, the upper arched bottom is elastically deformed and tensile stresses occur in the tubes, which are firmly fixed by the granular basalt filling. During deburring and the bottom of the regenerator it flexibly returns and compressive stresses occur in the tubes. Due to the large number of cycles, fatigue fractures can penetrate into tubes and tube welds into tube sheets. Due to the very different coefficient of thermal expansion of the tubes and the regenerator jacket, considerable tensile stresses occur in the tubes, which can lead to the tubes being torn out. In addition to this, the fact that in nadadhndných operating conditions

200 922200 922

200 922 fiže dosáhnout rozdíl teplot nozi trubka·! a pláštěm regenerátorů na teplán kono! 20 až 50 °C. Vzhlede· k tonu, Se je vinutý svazek pevná fixován čedičovou náplní i tato okolnost může způsobit nežádoucí poškození trubek.200 922 can reach the temperature difference of the knife tube! and the jacket of the regenerators for the heat kono! 20-50 ° C. Due to the tonality, the coiled bundle is fixed by the basalt filling and this circumstance can cause undesirable damage to the tubes.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny regenerátore· zařízení na dělení vzdichu podle vynálezu a granulovanou náplní, ve které je umístěn teplosměnný trubkový avazekiS materiálu, který ae liší od materiálu pláště regenerátoru a je charakterizován tín, Se nejméně jed na trubkovnice, do které jsou vevařeny trubky trubkového svazku je spojena ee dnen regenerátoru přes kompenafční člen, kterým nůSe být s výhodou vlnovcový kondenzátor, jehož osa je totožná a osou trubkovnice. Principem je tedy to, že kompenzační člen umožňuje posuv trubkovnice vůči dnu ve směru svislé osy.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the regenerators of the air separation device according to the invention and of the granulated filling in which the heat-exchange tubular material is placed which differs from the material of the regenerator sheath and is characterized by a shade. The beam is connected to the regenerator via a compensating member, which may preferably be a bellows capacitor whose axis is identical to the axis of the tube sheet. The principle is, therefore, that the compensating member allows the tube plate to be displaced relative to the bottom in the direction of the vertical axis.

Regenerátor má podle vynálezu výhodu v tom, že kompenzační člen mezi trubkovnicí a dnem regenerátoru umožňuje posuvy trubkovnice vůči dnu regenerátoru. V trubkách proto nemůže vznikat tak velké nežádoucí napětí jako od střídavého tlakového namáhání dna, tak od tepelných deformací. Nemůže tak docházet za provozu regenerátorů k poruchám svazků a trubek, které mají velké ekonomické dopady, předevěím v následných provozech.The regenerator according to the invention has the advantage that the compensating member between the tube sheet and the bottom of the regenerator permits displacement of the tube sheet relative to the bottom of the regenerator. Therefore, undesirable stresses cannot arise in the tubes both from alternating pressure stresses of the bottom and from thermal deformations. Thus, during operation of the regenerators, bundle and tube failures, which have a large economic impact, cannot occur, especially in subsequent operations.

Příkladné provedení regenerátoru podle vynálezu js schematicky zobrazeno na obr. 1 aAn exemplary embodiment of a regenerator according to the invention is shown schematically in Fig. 1 a

2.2.

Jde o regenerátor velkokapacitního zařízení na dělení vzduchu s velkým množstvím čistých produktů děleni. Pláěf £ regenerátoru je zhotoven z chromniklové austenitieké oceli, stejně tak jako spodní dno 2· Horní dno i je z uhlíkové oceli. Navinutý trubkový svazek £ je z hliníkových trubek průměr 25/2,5· V mezitrubkovém prostoru regenerátoru je náplň granulovaného čediče 2έ· Ha spodním dně 2 regenerátoru je navařena příruba £, kterou regenerátor spočívá na stojanu £. Vstup a výstup médií, které proudí po náplni regenerátorů je uskutečněn hrdly £, 10. Vstup čietého produktu na spodním studeném konci regenerátoru je hrdlem' g, výstup na teplém konci hrdlem ££. Čedič je do regenerátoru plněn násypnými hrdly χ. Na detailu A - obr. 2 je zřejmé řeěeni regenerátoru podle vynálezu. Hliníkové trubky trubkového svazku £ jaou vevařeny do hliníkové trubkovnice 12 ponoeí svaru ££. K trubkovnici je ná horní straně přivařeno hrdlo £1, na spodní straně pak hliníková příruba 14. Bimetalický plátovaný plech hliník - nerez |5 je z jedné strany přivařen k hliníkové přírubě 14. z druhé strany k železné přírubě 17. Obruba 16 se šrouby 18 tvoří pojistku svařovaného spoje hliník - železo. Ke dnu £ regenerátoru je přivařena trubka 19 svarem 22· ^K té je přivařeno vedení 2fi svarem 2j. Vedení 22 přináší případné momenty z trubkovnice £2 ^dodna £. K přírubě 17 a trubce 19 je přivařen vlnovoový kompensátor 23 svary 22 a 24. který tak tvoři kompenzační člen mezi trubkovnicí £2 a dnem £ regenerátoru· Umožňuje posuv trubkovnice 12 vůči dnu £ ve svislé oas a odlehčuje tak trubky trubkového svazku £· Podle jiného příkladného řešení může být kompenzační člen zařazen mezi trubkovnici 12 a dnem £ v místě mezi trubkovnicí £2 a spojem hliník - železo. Spoj hliník - železo může být řešen nejrůsnšjším způeoben, a to jak a využitím plátovaného ploehu AI - nerez, tak speciálních pájených spojů, nebo jako apoj příruby a těsněním.It is a regenerator of a large-capacity air separation device with a large number of clean separation products. The regenerator shell 6 is made of chromium-nickel austenitic steel, as well as the bottom base 2, and the top base 1 is of carbon steel. The wound tube bundle 8 is made of aluminum tubes 25 / 2.5 in diameter. In the inter-tube space of the regenerator there is a filling of the granular basalt 2 'and 11'. The inlet and outlet of the media flowing through the regenerator charge is provided by the orifices 54, 10. The inlet of the clean product at the lower cold end of the regenerator is the orifice, the outlet at the warm end is the orifice. The basalt is filled into the regenerator with χ chutes. In detail A - FIG. 2 the solution of the regenerator according to the invention is obvious. The aluminum tubes of the tube bundle 8 are welded into the aluminum tube plate 12 of the weld seam. The neck plate is welded to the tube sheet on the top side and the aluminum flange 14 is welded on the bottom side. The aluminum-stainless steel bimetallic clad sheet 5 is welded to the aluminum flange 14 on one side. forms the fuse of the aluminum-iron welded joint. £ regenerator to the bottom of tube 19 is welded to casing 22 · ^K that is welded to the weld line 2 R 2j. The conduit 22 brings the possible moments from the tube sheet 52 ^{to the} bottom. A waveguide compensator 23 is welded to the flange 17 and the tube 19 by welds 22 and 24. This thus forms a compensating member between the tube sheet 52 and the regenerator bottom. In an exemplary embodiment, the compensating member may be positioned between the tubesheet 12 and the bottom 6 at a location between the tubesheet 12 and the aluminum-iron joint. The aluminum-iron joint can be solved in a wide variety of ways, using both aluminum-clad stainless steel and special brazed joints, or as flange connections and seals.

200 922200 922

Regenerátor podle vynálezu odstraňuje hlavní příčinu poruch těsnosti trubkového 'Svazku v případě hliníkového trubkového svazku uvolněním trubkovnice. Řešení s malými náklady podstatně zvyšuje provozní spolehlivost celého zařízení na dělení vzduchu.The regenerator according to the invention removes the main cause of the tube bundle leakage failure in the case of an aluminum tube bundle by loosening the tube sheet. The low cost solution significantly increases the operational reliability of the entire air separation plant.

Claims

A regenerator of a low temperature air separation and granular charge device in which a heat transfer tube bundle of a material different from that of the regenerator sheath is provided, characterized in that at least one tube sheet (12) is welded into the tube bundle tubes (4) is connected to the regenerator bottom (1) via a compensating member.

2. The regenerator as recited in claim 1, wherein the compensating member is a bellows compensating plug (23), its axis being the same and the axis of the tubesheet (12).