CS203078B2 - Method of and heat exchanger for indirect heat transfer - Google Patents
Method of and heat exchanger for indirect heat transfer Download PDFInfo
- Publication number
- CS203078B2 CS203078B2 CS745551A CS555174A CS203078B2 CS 203078 B2 CS203078 B2 CS 203078B2 CS 745551 A CS745551 A CS 745551A CS 555174 A CS555174 A CS 555174A CS 203078 B2 CS203078 B2 CS 203078B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- tubes
- heat exchanger
- row
- gas
- fluidized bed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 10
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D19/00—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium
- F28D19/02—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using granular particles
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M13/322—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing nitrogen
- D06M13/35—Heterocyclic compounds
- D06M13/355—Heterocyclic compounds having six-membered heterocyclic rings
- D06M13/358—Triazines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
Vynález se týká způsobu nepřímého plynulého přenosu tepla od topného plynu na fluidní zahřívaný materiál, přičemž topný plyn je veden vodorovně a fluidní materiál je veden v trubkách svisle probíhajících kolmo - k proudění topného plynu, jakož i výměníku tepla k provádění tohoto způsobu pro nepřímý kontakt mezi topným plynem a zpracovávaným fluidním materiálem,.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of indirectly continuously transferring heat from fuel gas to a fluidized heated material, wherein the fuel gas is guided horizontally and the fluid is conveyed in tubes vertically extending perpendicular to the gas flow. fuel gas and processed fluid material.
U četných chemických postupů jsou práškové materiály vypalovány nebo rozkládány přímým stykem se spalinami, jako například při pálení vápna a cementu nebo· při dehydrataci vodných kysličníků hliníku za účelem výroby kysličníku hlinitého. Při těchto vypalovacích nebo rozkládacích postupech vznikají plynné reakční zplodiny jako kysličník uhličitý nebo vodní pára. Když tyto· uvolněné plyny vyvolávají fluidisaci prášků, jde o tzv. „autofluidisaci“.In many chemical processes, powdered materials are fired or decomposed by direct contact with flue gas, such as in the burning of lime and cement, or in the dehydration of aqueous aluminum oxides to produce alumina. These firing or decomposition processes produce gaseous reaction fumes such as carbon dioxide or water vapor. When these released gases cause the fluidization of powders, this is called "autofluidization".
Vypalování nebo dehydratace se obecně provádí v otáčivé peci, slabě nakloněné vůči vodorovné rovině. Práškové materiály, které mají být zpracovány, 'ptostu.pují v peci shora dolů, zatímco horké spaliny jsou vedeny v protiproudu zdola nahoru. Tím je zajištěn dobrý styk mezi, plynem a pevnou -látAutoifluidisace vede k promíchávání při2 váděného materiálu a tím ke zlepšení přechodu tepla od plynů na práškový materiál. Naproti· - tomu se však tato výměna tepla zhoršuje ostatními následky autoíluidisace, a td skluzy a závaly způsobenými zmenšením .sypného úhlu. . Proudem plynu o vysoké rychlosti se strhuje značný podíl práškového materiálu, což je ještě podporováno zabudováním zdvihadel pro zlepšování styku mezi - práškovým materiálem a topným plynem. - Celková kalorická bilance autoifluidisace je - proto negativní.The firing or dehydration is generally carried out in a rotary kiln slightly inclined to the horizontal. The pulverulent materials to be treated flow in the furnace from top to bottom, while the hot flue gas is conducted in countercurrent from bottom to top. This ensures good contact between the gas and the solid. The autoifluidization leads to mixing of the feed material and thus to an improved heat transfer from the gases to the powdered material. In contrast, however, this heat exchange is exacerbated by the other consequences of auto-fluidization, and the slipping and caving caused by the reduction of the angle of repose. . A high velocity gas stream entrains a considerable proportion of the pulverulent material, which is further supported by the installation of hoists to improve contact between the pulverulent material and the fuel gas. - The total calorific balance of autoifluidization is - therefore negative.
U pecí na výrobu kysličníku hlinitého se kromě práškového materiálu vycházejícího z pece obdrží ještě materiál, stržený plyny (úlet), přičemž tyto úlety dosahují často l,5násobku výtěžku pece. Prvním důsledkem je nutnost - uspořádání velkých odlučovačů prachu a druhý důsledek spočívá v tom, že výměna tepla -se děje velmi nedokonale. U otáčivé pece s výkonem 40 tun kysličníku hlinitého za - hodinu, představují úlety ú0 tun - jen částečně dehydratovaného hydratovaného kysličnku hlinitého, jelikož tyto úlety z větší části pocházejí z -oblasti s nízkou - teplotou. Tato otáčivá pec, do které se přivádí hydratovaný kysličník hlinitý jako koláč obsahující 13 % -vody, spotřebuje 120 kg paliva - na 1 tunu ' vyrobeného kysličníku hlinitého při 11,6 °/o , přebytku λ vzduchu. Množství vody. · veškerých' · odpadních plynů;pece · činí 35 ' 'tun za hodinu, zatímco· · množství · ·vody v úletech činí ''' nejméně · 30 tun za hodinu. Množství vody úletů a spalin · jsou tedy stejného veli^k^iós^ního+řád^t^.;' Ochlazení · · spalin a · zvýšení teploty · · · · úletů · ve výměníku tepla nemůže být tedy větší než polovina teplotního rozdílu těchto obou prostředí při vstupu do pece. Tato hodnota se ještě snižuje následkem určitého· zředění účinkem parazitního vzduchu u výstupu z pece a v důsledku nutnosti teplotního rozdílu potřebného pro přechod tepla.In alumina furnaces, in addition to the pulverulent material coming from the furnace, the entrained gases (drift) are also obtained, which drift often reaches 1.5 times the kiln yield. The first consequence is the necessity - the arrangement of large dust collectors and the second consequence is that the heat exchange - is very imperfect. In a rotary kiln with an output of 40 tons of alumina per hour, drift amounts to tons of only partially dehydrated hydrated alumina, since these drifts mostly come from a low - temperature region. This rotary furnace, which is supplied as hydrated alumina cake containing 13% -water, 120 kg of fuel consumed - per 1 ton of 'alumina produced at 11.6 ° / o of excess air λ. Amount of water. All the waste gases, the furnaces being 35 tonnes per hour, while the amount of water in the drift is at least 30 tonnes per hour. Thus, the amounts of water and flue gases are of the same magnitude and order. Thus, the cooling of the flue gas and the temperature increase of the heat exchanger in the heat exchanger cannot be more than half the temperature difference of the two environments at the entrance to the furnace. This value is further reduced due to some dilution due to parasitic air at the furnace outlet and due to the need for the temperature difference required for heat transfer.
Je obvyklé · odstraňovat částečně tyto nevýhody tím, že se za otáčivou pecí umístí výměník tepla, který má soustavu zařízení několika · za sebou umístěných s prouděním v témže smyslu, avšak tak, že celkový směr proudění probíhá v protiproudu. Doprava - ··práškového materiálu ·· se děje · · ve fluidním stavu. K tomu účelu je upraven v sérii · · určitý počet cyklónů, které jsou ve svislém směru navzájem přesazeny. Tím se zlepší výkon, což se projevuje úsporou 20 kg paliva na' tunu kysličníku hlinitého·. Jelikož přitom také nastává část zamýšlené · výměny · tepla, je možné vyměřit délku otáčivé pece podstatně kratší............It is customary to partially eliminate these disadvantages by placing a heat exchanger downstream of the rotary kiln having a plurality of devices arranged in series with the flow in the same sense, but so that the overall flow direction is countercurrent. Transport - ·· of powdered material ·· happens · · in fluidized state. To this end, a number of cyclones are arranged in series, which are offset vertically from one another. This improves performance, resulting in a saving of 20 kg of fuel per tonne of alumina. Since there is also a part of the intended heat exchange, it is possible to measure the length of the rotary kiln considerably shorter ............
Naproti tomu mají tato zařízení určité nevýhody. Investice jsou vysoké, montáž tří stupňů cyklónů vyžaduje konstrukci 40 m vysoké věže s horním přívodem; již existující zařízení může být pouze velmi obtížně pozměněno připojením takových výměníků tepla; zařízení je dimensováno pro určité předem stanovené množství a nemá prakticky žádnou · pružnost. · · Ztráty tlaku v cyklónech vedou konečně ke značné · spotřebě energie. Přivádění · hydratovaného kysličníku hlinitého je obtížné a pneumatická doprava způsobuje značně velké opotřebování. ··..·On the other hand, these devices have certain disadvantages. The investments are high, the installation of three cyclone stages requires the construction of a 40 m high tower with an upper inlet; an existing plant can only be very difficult to modify by connecting such heat exchangers; the device is sized for a predetermined amount and has virtually no flexibility. Finally, pressure loss in cyclones leads to considerable energy consumption. Feeding of hydrated alumina is difficult and pneumatic transport causes considerable wear. ·· .. ·
Z · francouzského pat. spisu č. 1 179 572· je pro 'fluidní materiál znám výměník tepla, který má konstrukci obvyklého· výměníku se svazkem ' · trubek, majícího svislé rovnoběžné trubky · pro fluidní materiál. Materiál se ve · všech trubkách pohybuje rovnoměrně ' zdola · vzhůru, topné prostředí je do prostoru výměníku rozváděno nahoře · a odváděno dole, takže omývá trubky, vedoucí fluidní · materiál, v rovnoběžném směru. Ve všech trubkách panují stejné podmínky, pokud jde ' o' fluidní vrstvu a přechod tepla.French Pat. No. 1,179,572, a heat exchanger is known for fluidized material having the construction of a conventional tube bundle exchanger having vertical parallel tubes for the fluidic material. The material moves uniformly upwards in all pipes, the heating medium is distributed to the exchanger space at the top and discharged at the bottom so that it washes the tubes leading the fluidized material in a parallel direction. In all tubes, the same conditions apply to the fluidized bed and the heat transfer.
Vynález vychází z úlohy vytvořit postup pro převádění tepla, který by měl dobrou účinnost, ' byl jednoduchý a spolehlivý v provozu, měl vysokou přizpůsobivost na ' dané · požadavky · · a byl stejně účinný s autoflutdisací i bez ní.The present invention is based on the task of providing a heat transfer process that has good efficiency, is simple and reliable in operation, has high adaptability to requirements, and is equally effective with or without autoflutdisation.
Vynález se tedy týká shora uvedeného způsobu pro nepřímý plynulý přenos tepla od · topného · plynu na fluidní· materiál, při kterém- · je topný plyn veden v podstatě vodorovně a fluidní materiál svisle trubka4 mi probíhajícími kolmo k proudění topného plynu.The invention therefore relates to the aforementioned method for indirectly continuously transferring heat from a fuel gas to a fluidized material, wherein the fuel gas is guided substantially horizontally and the fluidized material vertically through a pipe running perpendicular to the flow of fuel gas.
Podle vynálezu fluidní materiál plynule vede první řadou svislých trubek · shora dolů a · v druhé řadě svislých trubek zdola na- ‘ horu, · -přičemž · ·se v první řadě trubek · udržuje fluidní vrstva · vyšší hustoty, než ve druhé řadě trubek.According to the invention, the fluidized material continuously flows through the first row of vertical tubes from top to bottom and in the second row of vertical tubes from bottom to top, while maintaining a fluid layer of higher density in the first row of tubes than in the second row of tubes.
Způsob lze provádět na způsob autcrfluidisace, při kterém se jako nosného plynu užije plynu uvolněného při zahřátí · fluidního· materiálu.The process may be carried out in an autofluidization process in which the carrier gas is gas released when the fluidized material is heated.
Podle výhodného provedení vynálezu se na druhou řadu trubek působí větším· množstvím tepelné energie než na · první řadu trubek.According to a preferred embodiment of the invention, the second row of tubes is treated with a greater amount of thermal energy than the first row of tubes.
Způsob podle vynálezu má oproti způsobu podle francouzského pat. spisu číslo 1 179 '572 tu výhodu, že kromě libovolné doby prodlevy a velmi dobrého přechodu tepla lze · jednoduchým · způsobem· · ovlivňovat pohyb fluidní vrstvy. Způsob podle vynálezu lze nezávisle na tom, nastá^^^^-^l-i autoiluidisace nebo musí-li být pracováno výhradně s nosným plynem, provádět podle speciálních podmínek, což u známého způsobu není možné. Známý postup · je - · nepoddajné zaměřen na zcela speciální výměnné úkony a nepřipouští žádné obměny.The method according to the invention has, compared to the method of French Pat. No. 1,179,572 the advantage that in addition to any residence time and very good heat transfer, the movement of the fluidized bed can be influenced in a simple manner. The process according to the invention can be carried out in accordance with special conditions irrespective of whether the cariluidization is carried out or must be carried out exclusively with the carrier gas, which is not possible with the known process. The well-known procedure is - stubbornly focused on completely special exchange operations and does not allow any variation.
K provádění způsobu podle vynálezu se hodí výměník tepla se svisle probíhajícími trubkami, které na svých horních koncích ústí do směšovacích komor, které jsou navzájem spojeny spojovacími vedeními a na svých dolních 'koncích ústí do vířivých komor, přičemž průměr trubek pro· sestupný směr pohybu je větší než průměr trubek pro vzestupný směr pohybu.A heat exchanger with vertically extending tubes is provided for carrying out the process according to the invention, which at their upper ends open into mixing chambers which are connected to each other by connecting lines and at their lower ends open into swirl chambers. greater than the diameter of the tubes for upward movement.
Podle výhodného provedení vynálezu jsou tenké trubky v činném spojení s jednou silnou trubkou.According to a preferred embodiment of the invention, the thin tubes are operatively connected to one thick tube.
Zvlášť výhodným se ukázalo spolupůsobení několika tenčích trubek s jednou silnější trubkou v opačném ' směru proudění.It has proven to be particularly advantageous to cooperate several thinner tubes with one thicker tube in the opposite flow direction.
Výhodné provedení vynálezu záleží v tom, že silná trubka je umístěna vně výměnného prostoru výměníku tepla a/tenké trubky jsou umístěny uvnitř tohoto- prostoru.A preferred embodiment of the invention is that the thick tube is located outside the heat exchanger exchange space and / the thin tubes are located inside this space.
Na · přiložených · výkresech je znázorněn příklad provedení vynálezu, přičemž jednotlivé obrázky představují:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
obr. 1 schéma zařízení pro vypalování hydratovaného kysličníku hliníku na kysličník hlinitý, obr. 1 svislý řez tímto zařízením podél jedné trubky, obr. 3 svislý řez jiným provedením, výměníku tepla podle vynálezu, obr. 4 další konstrukční obměnu tohoto výměníku tepla ve svislém řezu.Fig. 1 is a diagram of a device for burning hydrated aluminum oxide to alumina, Fig. 1 is a vertical section through the device along one tube; Fig. 3 is a vertical section through another embodiment of the heat exchanger according to the invention; .
Do otáčivé pece 1 se na výstupním konci přivádí vzduch 2 a na vstupním konci . 3 se odebírají spaliny. Materiál přiváděný do otáčivé pece 1 přichází z výměníku 6 tepla, do· jehož prostoru 7 ústí vstup 8 topného plynu a ze kterého odbočuje výstup 9 spalin. V prostoru 7 · jsou v podstatě ' svisléAir 2 is supplied to the rotary kiln 1 at the outlet end and at the inlet end. 3, flue gas is taken. The material supplied to the rotary kiln 1 comes from the heat exchanger 6, into whose space 7 the fuel gas inlet 8 opens and from which the exhaust gas outlet 9 branches. In space 7, they are substantially vertical
03 07 8 trubky, které jsou na jedné straně opatřeny vstupem. 10 pro zpracovávaný materiál a na druhé straně výstupem 11 pro tento materiál, který vede do: pece 1.03 07 8 pipes that have an inlet on one side. 10 for the material to be processed and, on the other hand, an outlet 11 for the material, which leads to: the furnace 1.
Přívod materiálu do výměníku 6 tepla se přivádí dávkovacím zařízením 12. Spaliny, opouštějící výměník 6 tepla výstupem 9, přichází do čističe 13 spalin, například do· elektrického filtru a odpadní plyn pak odchází do: komína 14.The feed of material to the heat exchanger 6 is supplied by the metering device 12. The flue gas leaving the heat exchanger 6 through the outlet 9 enters the flue gas cleaner 13, for example an electric filter, and the waste gas then discharges to the stack 14.
Spaliny neznázoirněného· hořáku se spalovacím vzduchem, vstupujícím u vstupu 2, odevzdávají své teplo při průchodu pecí 1 materiálu, vystupují z pece u výstupu 3 jako kouřové plyny a vstupují do výměníku 6 tepla vstupem· 8 a opouštějí jej výstupem 9 po dalším, odevzdání tepla.The combustion air burner of the combustion air burner entering inlet 2 releases its heat when passing through the furnace 1 of the material, exits the furnace at outlet 3 as flue gases and enters the heat exchanger 6 through inlet · 8 and leaves it through outlet 9 after .
Vlhký hydratovaný kysličník hliníku je dodáván dávkovacím zařízením 12 jako· fluidní materiál, je sušen a předehříván ve výměníku 6 tepla, do kterého, je přiváděn vstupem 10 a který opouští výstupem 11. Poté přichází vstupem 4 do otáčivé pece 1, kde je zcela dehydratován a je shromažďován u výstupu 5 otáčivé pece 1.The moist hydrated aluminum oxide is supplied by the metering device 12 as a fluid material, is dried and preheated in a heat exchanger 6 to which it is fed through inlet 10 and exits through outlet 11. It then enters through inlet 4 into a rotary kiln 1 where it is completely dehydrated. is collected at the outlet 5 of the rotary kiln 1.
Mezi vstupem 10 a výstupem. 11 pro materiál provádí práškový materiál řadu oběhů při stoupající teplotě a vzrůstajícím stupni dehydratace za současného ochlazování topného plynu. Ve vstupních svislých trubkách, k tomu účelu upravených, postupuje materiál v první řadě trubek zdola nahoru a v druhé řadě trubek shora dolů. Každá řada má nejméně jednu trubku. V každé trubce je materiál ve fluidisovaném stavu, tedy v podobě fluidní vrstvy. Směr proudění v obou řadách trubek je opačný. Toto nepřetržité putování fluidní vrstvy kysličníku hlinitého je založeno na různém stavu fluidní vrstvy samotné. Husto-ta kysličníku hlinitého je vyšší v trubkách se sestupným směrem pohybu než v trubkách se vzestupným směrem pohybu.Between input 10 and output. 11 for the material, the pulverulent material performs a series of cycles at an increasing temperature and an increasing degree of dehydration while cooling the fuel gas. In the inlet vertical tubes provided for this purpose, the material flows in the first row of tubes from bottom to top and in the second row of tubes from top to bottom. Each row has at least one pipe. In each tube, the material is in a fluidized state, i.e. in the form of a fluidized bed. The flow direction in both rows of tubes is reversed. This continuous travel of the alumina fluidized bed is based on the different state of the fluidized bed itself. The density of the alumina is higher in the downward direction pipes than in the upward direction pipes.
Konstrukce výměníku tepla závisí na tom, je-li pro fluidisaci zapotřebí nosného plynu, například vzduchu nebo spočívá-li systém na autofluidisaci.The design of the heat exchanger depends on whether a carrier gas such as air is required for fluidization or if the system is based on autofluidization.
Výměník tepla podle obr. 2 obsahuje několik trubkových stupňů uložených v teplosměnném prostoru 7. Každý stupeň má svislou trubku 15 pro sestupný směr pohybu a trubku 16 pro vzestupný směr pohybu. Tyto trubky 15, 16 jsou spojeny v blízkosti důlních konců spojením 17. Trubka 16 jednoho· stupně je spojena s trubkou 15 sousedního stupně spojením 18 uspořádaným v blízkosti jejich horních částí. Všechny trubky 15, 16 jsou opatřeny nátrubkem 19 popřípadě 29, sloužícími k přivádění nosného, plynu, přičemž toto přivádění se provádí do trubek 15 pro sestupný pohyb za tlaku p, který je menší, než tlak · P pro, přivádění do trubek 16 pro vzestupný pohyb. Teplonosný plyn cirkuluje v trubkách 15, 16 ve vodorovném směru podle šipek 8, 9 ve výměnném .prosto-ru 7, Takto se docílí V sestupných trubkách 15 menší průchod vzduchu, než , ve vzestupných trubkách 16. Z toho následuje, že v trubce 15 je větší hustota fluidní vrstvy než v trubce 16. Jelikož fluidní vrstva se v podstatě chová jako kapalina určité hustoty, vyvolává tento rozdíl hustory cirkulaci trubkami 15., 16 ve směru šipek 21.The heat exchanger of FIG. 2 comprises a plurality of tube stages housed in the heat exchange space 7. Each stage has a vertical tube 15 for the downward direction of travel and a tube 16 for the upward direction of travel. These tubes 15, 16 are connected near the mining ends by a connection 17. The tube 16 of one stage is connected to the tube 15 of the adjacent stage by a connection 18 arranged near their upper parts. All tubes 15, 16 are provided with a nozzle 19 and 29, respectively, for supplying the carrier gas, which is supplied to the tubes 15 for downward movement at a pressure p which is less than the pressure P for supplying the tubes 16 for uplink movement. The heat transfer gas circulates in the tubes 15, 16 in the horizontal direction according to arrows 8, 9 in the exchange space 7. Thus, a lower air flow is achieved in the downcomer tubes 15 than in the ascending tubes 16. Consequently, in the tube 15 As the fluidized bed behaves essentially as a liquid of a certain density, this difference in density causes circulation through the pipes 15, 16 in the direction of the arrows 21.
Vlhký hydratovaný kysličník hlinitý vniká vstupem 19 do první sestupné trubky 15, prochází plynule všemi trubkovými stupni a vystupuje z výměníku tepla výstupem 11 za herním koncem poslední vzestupné trubky 16.The moist hydrated alumina enters the inlet 19 into the first downcomer 15, passes continuously through all the tubular stages and exits the heat exchanger through the outlet 11 beyond the play end of the last ascending tube 16.
Obr. 3 znázorňuje další příklad provedení výměníku tepla podle vynálezu.Giant. 3 shows a further embodiment of the heat exchanger according to the invention.
Výměník 6 tepla má alespoň jeden stupeň umístěný ve výměnovém prostoru 7, avšak obecně několik výměníkových stupňů, z nichž každý má alespoň jednu v podstatě svislou trubku 22 ' pro sestupný směr pohybu a několik svislých trubek 23, pro vzestupný směr pohybu. Průměr sestupné , trubky 22 je větší než průměr vzestupných trubek 23, přičemž každé sestupné trubce 22 odpovídá několik vzestupných trubek 21. Jednotlivé trubky jsou spojeny na svém horním konci se směšovací komorou 24, a na jejich dolním konci s fluidisační komorou 25. Směšovací komory 24 jsou navzájem spojeny v sérii spojovacími vedeními 26. První směšovací komora 24 pi^v^níl^o stupně je spojena se vstupem 10 pro kysličník hlinitý a z poslední směšovací komory : 24 se výstupem 11 odvádí kysličník hlinitý; Jelikož autofluldisace vzniká uvolňováním plynu zahříváním materiálu teplonosným plynem, je rychlost vodní páry menší v širších sestupných trubkách 22 o větším průměru než ve vzestupné trubce 23 o menším průměru. Tento rozdíl je způsoben rozdílným průřezem trubek a tam panujícím tepelným tokem, který je menší při sestupném pohybu než při vzestupném pohybu a to vzhledem k menšímu povrchu výměny tepla u trubek s větším průměrem při stejném množství kysličníku hlinitého a též vzhledem· k menšímu koeficientu přestupu tepla z teplonosného plynu do, stěny pro trubku s větším průměrem než pro tenčí trubku.The heat exchanger 6 has at least one stage located in the exchange space 7, but generally several exchanger stages, each having at least one substantially vertical downward tube 22 'and a plurality of vertical tubes 23, for upward movement. The diameter of the downcomer 22 is greater than the diameter of the upcomer 23, with each downcomer 22 corresponding to a plurality of upcomers 21. The individual tubing is connected at its upper end to the mixing chamber 24, and at its lower end to the fluidizing chamber 25. they are connected to each other in series by connecting lines 26. The first mixing chamber 24 at the stage is connected to the inlet 10 for the alumina and from the last mixing chamber 24 the alumina is discharged through the outlet 11; Since autofluidization is produced by the release of gas by heating the material with a heat transfer gas, the water vapor velocity is smaller in the wider downcomer 22 of larger diameter than in the upward tube 23 of smaller diameter. This difference is due to the different cross-section of the tubes and the existing heat flow, which is smaller in descending motion than in ascending motion, due to the smaller heat exchange surface of the larger diameter tubes with the same amount of alumina and from the heat transfer gas to the wall for a pipe with a larger diameter than for a thinner pipe.
Materiál přiváděný přes vstup 10 do, první směšovací komory 24, dostává se přímo do fluidní vrstvy prvního stupně, kde je směšován účinkem turbulence vytvořené fluidní vrstvou. Tam je již materiál značně vysušen a má průměrně teplotu 130 až 160 °C, což je střední teplota tohoto stupně, Kysličník hlinitý, vystupující z výstupu 11, obsahuje ještě přibližně 11 % vázané vody a má teplotu řádově 300 °C, což je střední teplota posledního stupně. Poslední molekula vody se totiž odštěpí teprve přibližně za teploty 700. °C v otáčivé peci.The material fed through the inlet 10 to the first mixing chamber 24 directly enters the fluidized bed of the first stage where it is mixed by the turbulence created by the fluidized bed. There, the material is already substantially dried and has an average temperature of 130 to 160 ° C, which is the mean temperature of this stage. The aluminum oxide leaving outlet 11 still contains about 11% bound water and has a temperature of the order of 300 ° C, which is last degree. The last water molecule is only cleaved at approximately 700 ° C in a rotary kiln.
Hlavní překážka, která se klade proti výměně tepla je, jak je známo, spalinový film.The main obstacle to heat exchange is, as is known, a flue gas film.
Proto je nepřímé zahřívání teplonosného plynu, tj. spalin procházejících z otáčivé pece, v příčném proudění zvlášť výhodné. Koeficienty přenosu tepla, takto získané, obnášejí řádově 209 340 J za hodinu na 1 m2 trubky o průměru 50 mm s teplotou plynu 500 ^0 při rychlostech plynu přibližně 6 až 8 m/sek. Potřebná plocha výměny tepla k výrobě 1000 tun kysličníku hlinitého za jeden den obnáší přibližně 1500 m2 má-li být převeden hydratovaný kysličník hlinitý s 15 %. vody, přítomné jako vlhkost a s teplotou 60 °C, na kysličník hlinitý s 11 °/o. vázané vody a s teplotou 300 °C. Takový výměník tepla, použitý u klasické otáčivé pece, umožňuje úsporu 15 až 20 kg paliva na tunu kysličníku hlinitého bez podstatného zvýšení spotřeby elektrické energie, ve srovnání s dosavadním výměníkem tepla s několika cyklóny uspořádanými v sérii.Therefore, indirect heating of the heat transfer gas, i.e. the flue gases passing from the rotary kiln, in the cross-flow is particularly preferred. The heat transfer coefficients thus obtained are of the order of 209,340 J per hour per m 2 of 50 mm diameter pipe with a gas temperature of 500 ° C at gas velocities of approximately 6-8 m / sec. The heat exchange area required to produce 1000 tons of alumina per day is approximately 1500 m2 if hydrated alumina with 15% is to be transferred. water, present as moisture and at a temperature of 60 ° C, to an alumina of 11 ° / o. bound water at a temperature of 300 ° C. Such a heat exchanger, used in a conventional rotary kiln, allows saving 15 to 20 kg of fuel per ton of alumina without significantly increasing the power consumption compared to the prior art heat exchanger with several cyclones arranged in series.
Na obr. 4 je znázorněn jednostupňový výměník tepla, přičemž sestupné trubka 22 o· větším průměru je umístěna vně výměnného prostoru 7 výměníku 6 tepla.In FIG. 4, a single-stage heat exchanger is shown, with the downstream pipe 22 having a larger diameter located outside the heat exchanger space 7 of the heat exchanger 6.
Provedení pioidle obr. 3, avšak pouze s jedním stupněm, má jednu sestupnou trubku o průměru 222 mm a délce 5 m, .výměnná plocha je 3,5 m2) a šestnáct vzestupných trubek 23 o průměru 54 mm a délce 5 m, tj. o výměnné ploše 13,6 m2. Povrch výměny tepla všech trubek 23 je tedy 4X větší než povrch velké trubky 22.' Koeficient K přestupu tepla je obráceně úměrný druhé odmocnině průměru trubky a proto platí:The pioid embodiment of Fig. 3, but with only one step, has one downcomer with a diameter of 222 mm and a length of 5 m, the exchange area is 3.5 m 2 ) and sixteen ascending tubes 23 with a diameter of 54 mm and a length of 5 m, with an exchange area of 13.6 m 2 . Thus, the heat exchange surface of all tubes 23 is 4X larger than that of the large tube 22. ' The coefficient K of the heat transfer is inversely proportional to the square root of the pipe diameter and therefore the following applies:
— pro trubku o průměru 54 mm je K = = 50 209340 J/h/m2/W — pro trubku o pmůrěu 222 mm je K =s = 25 104670 J/h/m2CC.- for a 54 mm diameter pipe, K = 50 209340 J / h / m 2 / W - for a 222 mm diameter pipe, K = s = 25 104670 J / h / m 2 CC.
Teplotní rozdíl mezi velkou .a malou trubkou . dosahuje 5 až 20 °C podle přiváděči a cirkulační rychlosti. Uvolňování vodní páry je daleko· intenzivnější v tenkých trubkách než v širokých a to· tím více, že v určitých teplotních rozmezích je dehydratační reakce velmi závislá na teplotě. Příslušná rychlost sestupu materiálu ve velké .trubce se sestupným pohybem· dosahuje 1,5 až 3 m za minutu. Obíhající množství odpovídá asi 4- až 8násobku výtěžku z výměníku tepla.Temperature difference between large and small pipe. it reaches 5 to 20 ° C depending on the feed and circulation rate. The release of water vapor is much more intense in thin tubes than in wide tubes, all the more so because in certain temperature ranges the dehydration reaction is very temperature dependent. The corresponding descent velocity of the material in the large downward tube reaches 1.5 to 3 m per minute. The circulating amount corresponds to about 4-8 times the yield of the heat exchanger.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7328617A FR2240419B1 (en) | 1973-08-06 | 1973-08-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS203078B2 true CS203078B2 (en) | 1981-02-27 |
Family
ID=9123611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS745551A CS203078B2 (en) | 1973-08-06 | 1974-08-05 | Method of and heat exchanger for indirect heat transfer |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5222701B2 (en) |
| BE (1) | BE818521A (en) |
| CA (1) | CA1040855A (en) |
| CH (1) | CH578162A5 (en) |
| CS (1) | CS203078B2 (en) |
| DD (1) | DD113101A5 (en) |
| DE (2) | DE2437416B2 (en) |
| DK (1) | DK140507B (en) |
| FR (1) | FR2240419B1 (en) |
| GB (1) | GB1483666A (en) |
| HU (1) | HU171023B (en) |
| IT (1) | IT1017809B (en) |
| LU (1) | LU70660A1 (en) |
| NL (1) | NL7410587A (en) |
| SE (1) | SE425754B (en) |
| SU (1) | SU731912A3 (en) |
| YU (1) | YU36817B (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7703939A (en) * | 1977-04-12 | 1978-10-16 | Esmil Bv | METHOD AND APPARATUS FOR HEAT EXCHANGE |
| GB2162935B (en) * | 1984-08-09 | 1988-08-17 | Pettingale Limited | Fluid bed heat exchanger |
| DE59907412D1 (en) | 1998-04-14 | 2003-11-27 | Chemiefaser Lenzing Ag | Process for the treatment of cellulose fibers |
| CN102229487B (en) * | 2011-04-25 | 2012-12-26 | 无锡市康顺节能材料科技有限公司 | Baking-free insulating brick and production method thereof |
| CN107720830A (en) * | 2017-11-29 | 2018-02-23 | 白银昌元化工有限公司 | The device and UTILIZATION OF VESIDUAL HEAT IN technique that a kind of Pneumatic fluidized tower UTILIZATION OF VESIDUAL HEAT IN is evaporated in potassium permanganate |
-
1973
- 1973-08-06 FR FR7328617A patent/FR2240419B1/fr not_active Expired
-
1974
- 1974-08-01 GB GB33923/74A patent/GB1483666A/en not_active Expired
- 1974-08-01 IT IT25853/74A patent/IT1017809B/en active
- 1974-08-02 DE DE2437416A patent/DE2437416B2/en active Granted
- 1974-08-02 DE DE7426423U patent/DE7426423U/en not_active Expired
- 1974-08-02 CA CA206,302A patent/CA1040855A/en not_active Expired
- 1974-08-02 DK DK413174AA patent/DK140507B/en not_active IP Right Cessation
- 1974-08-02 CH CH1067074A patent/CH578162A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1974-08-02 LU LU70660A patent/LU70660A1/xx unknown
- 1974-08-05 SE SE7410053A patent/SE425754B/en unknown
- 1974-08-05 CS CS745551A patent/CS203078B2/en unknown
- 1974-08-05 HU HU74PE00000927A patent/HU171023B/en unknown
- 1974-08-05 YU YU2171/74A patent/YU36817B/en unknown
- 1974-08-05 DD DD180325A patent/DD113101A5/xx unknown
- 1974-08-05 JP JP49089738A patent/JPS5222701B2/ja not_active Expired
- 1974-08-06 BE BE147315A patent/BE818521A/en not_active IP Right Cessation
- 1974-08-06 NL NL7410587A patent/NL7410587A/en not_active Application Discontinuation
-
1975
- 1975-08-27 SU SU752161553A patent/SU731912A3/en active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DD113101A5 (en) | 1975-05-12 |
| DK140507C (en) | 1980-02-11 |
| GB1483666A (en) | 1977-08-24 |
| CA1040855A (en) | 1978-10-24 |
| SE425754B (en) | 1982-11-01 |
| JPS5072243A (en) | 1975-06-14 |
| DE2437416A1 (en) | 1975-03-06 |
| FR2240419B1 (en) | 1976-04-30 |
| SU731912A3 (en) | 1980-04-30 |
| YU217174A (en) | 1982-06-18 |
| DE2437416B2 (en) | 1975-11-06 |
| CH578162A5 (en) | 1976-07-30 |
| SE7410053L (en) | 1975-02-07 |
| LU70660A1 (en) | 1975-05-21 |
| FR2240419A1 (en) | 1975-03-07 |
| HU171023B (en) | 1977-10-28 |
| DE7426423U (en) | 1976-12-30 |
| DK413174A (en) | 1975-04-01 |
| YU36817B (en) | 1984-08-31 |
| DK140507B (en) | 1979-09-17 |
| BE818521A (en) | 1975-02-06 |
| NL7410587A (en) | 1975-02-10 |
| JPS5222701B2 (en) | 1977-06-18 |
| AU7205874A (en) | 1976-02-12 |
| IT1017809B (en) | 1977-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100306026B1 (en) | Method and apparatus for driving a circulating fluidized bed system | |
| US7854608B2 (en) | Method and apparatus for heat treatment in a fluidized bed | |
| US4716856A (en) | Integral fluidized bed heat exchanger in an energy producing plant | |
| FI93274B (en) | Method and apparatus for treating or utilizing a hot gas stream | |
| SU668578A3 (en) | Method of producing alumina | |
| KR870011417A (en) | Two Stage Circulating Fluidized Bed Reactor and Operation Method | |
| US4454661A (en) | Tornado flow separator for the thermal treatment of fine-grain or granular material | |
| CN1088477A (en) | In fluidized-bed reactor, reclaim the method and apparatus of heat energy | |
| FI97424C (en) | Method and apparatus for treating or utilizing a hot gas | |
| KR100338695B1 (en) | How to Drive a Circulating Fluidized Bed Reactor System and a Circulating Fluidized Bed Reactor System | |
| US3365521A (en) | Process for producing substantially alkali-free kiln output when burning minerals containing difficult-to-volatilize alkali | |
| CS203078B2 (en) | Method of and heat exchanger for indirect heat transfer | |
| US4286944A (en) | Installations for the calcination of alumina and similar products | |
| US2866272A (en) | Cyclone heat exchange apparatus | |
| US5797336A (en) | Process for the combustion of waste material with production of thermal energy | |
| US3974572A (en) | Process and heat exchanger for continuous circulation of fluidized powder in heat exchange with a hot gas | |
| US4600570A (en) | Continuous controlled process for removing sulphur oxides gases from stack gases | |
| US3319349A (en) | Heat exchange apparatus for carrying out chemical and physical reactions | |
| US5772969A (en) | Method and apparatus for recovering heat in a fluidized bed reactor | |
| FI125978B (en) | Rotary mass dryer and method for drying wet sludge | |
| US3275405A (en) | Process for the treatment of solids at high temperatures | |
| US4392890A (en) | Cement clinker production | |
| US3498595A (en) | Preheating apparatus useful in the manufacture of cement and the like | |
| US4440578A (en) | Method and apparatus for processing raw meal having a high alkali chloride and/or sulfate content | |
| CN103172287A (en) | Semidry desulfurization product oxidized in fluidized bed through utilizing solid thermal carriers as initial heat source |