CS209534B2 - Elbow for exhausting the gas waste products - Google Patents

Description

Vynález se týká kolena pro odvod plynných spalin s chlazeným pláštěm.

Kolena vedoucí plynné spaliny průmyslových topenišť jsou ve srovnání s komíny tepelně nejvíce namáhanou stavební součástí celého vedení odpadních spalin v průmyslových závodech. Tepelné a mechanické namáhání kolena ohýbajícího proud spalin asi o 90” bezprostředně za víkem topeniště je neporovnatelně vysoké a nesrovnatelné s problematikou u komínů, které jsou v podstatě svislé a mají jen nepatrné ohyby. Teploty odpadních spalin jsou v nich značně nižší. V současné době mají ještě kolena odpadních spalin průmyslových topenišť nejmenší životnost, neboť obložení stěn podléhá teplotám 1400° až 1600 °C, jejichž následkem je vznik různých vysokých napětí a místních poruch materiálu a které vedou k rychlejšímu zničení kolen vedoucích spaliny.

Koleno odpadních spalin s dvojitou stěnou protékanou chladicí látkou bylo dříve tvořeno plechovými prvky tvaru úseče. Tato známá kolena mají vzhledem k obrácení proudu horkých spalin nepříznivé vlastnosti, neboť při každé rázové změně směru vzniká značné víření a stoupnutí teplot, které nelze u známých chladicích systémů zvládnout. Tvorbě parních turbin nelze v tomto případě zabránit, zničení kolena je nevyhnutelným následkem.

Další příčinné souvislosti dřívějších destrukcí známých kolen odpadních spalin lze spatřovat v tom, že nejteplejší pásmo, které leží všeobecně v průřezu úseku na největším poloměru kolena, budou přenášeny prostřednictvím chladicí látky na součásti stěn chlazených úseků. To již bylo navrženo· například u komínů na odpadní spaliny se známou trubkovou . stěnou tak, že chladicí látka proudí trubkovou stěnou uloženou ve svislých sekcích, přičemž rychlost chladicí látky je řízena v jednotlivých sekcích v závislosti na množství tepla.

Toto řešení však není pro kolena odpadních spalin využitelné, neboť proud chladicí látky za působení hmotnosti není schopen zvládnout místní špičkové teploty vyskytující se u kolen a odvést .odpovídající vzniklé teplo. Jedna z nejvážnějších nevýhod je v tom, že intenzívní odvod tepla v určitých sekcích průřezu po celé délce je. převáděn na jiné části stěn komínu. Vlivem teplotních rozdílů tak vznikají napětí v částech komína, kde by jinak zůstalo výhodné rovnoměrné rozdělení tepla v trubkové stěně. Teplotní rozdíly nejsou u těchto známých zařízení v průběhu odvodu vyrovnány, ale naopak jsou jenom převedeny na jiné části stěn, tak2095 34 že nemůže být odstraněn ničivý účinek teplotních rozdílů. Dále je ·· · podle tohoto známého návrhu proudový průřez chladicího· okruhu zúžen řídicím ventilem, takže není zaručen odvod tepla v rozsahu teplot, při nichž dochází ke tvorbě parních bublin.

Úlohou vynálezu je vyřešení chladicí techniky v kolenech vedoucích spaliny, zabránit místnímu přehřívání stěn trubkového kolena a bezpečně zamezit vzniku napětí od teplotních rozdílů v ploše stěn.

K řešení úlohy vynálezu je ke chlazení kolen odpadních spalin s použitím známých chladicích stěn s chladicími kanály probíhajícími ve směru proudění odpadních spalin navrženo, odvést chladicími kanály stejně velkého průtočného průřezu v celém chladicím okruhu, uspořádanými v plášti průřezového úseku koncentrované množství teple!,, vznikajícího· v oblasti určitého úseku průřezu v plášti kolena bezprostředně z místa jeho vzniku prostřednictvím řízeného tlaku a průtočného· množství chladicí látky a snížit teplotu pláště na úroveň chladnějších částí pláště, popřípadě průřezových úseků odděleného chladicího okruhu.

Tím bude dosaženo toho, že nejteplejší pásma, která leží všeobecně v oblasti největšího poloměru stěny kolena podél určitého úseku celkového průřezu, zůstanou ornezeny a nebudou převáděny na neohraničené chlazené části stěny ostatních průřezových úseků. Dále bude ustálená teplota v celém plášti trubkového· kolena proporcionálně řízena až k ustálení teploty všech chladicích oběhů na hodnotu požadované provozní teploty.

Tato· úloha je vyřešena kolenem pro odvod plynných spalin podle vynálezu, jehož podstatou je, že trubkové koleno· odpadních spalin je tvořeno· pláštěm, na němž jsou připevněny vstupní trubka a odváděči trubka ohnuté podle požadovaného poloměru trubkového kolena a uspořádaný vedle sebe svařený ve směru proudění odpadních spalin, přičemž nejméně dvě sousední vstupní trubky a odváděči trubka jsou vždy na konci poloměru trubkového kolena propojeny, čímž tvoří chladicí had libovolného· počtu závitů, zatímco bezprostředně na konci ohybu trubkového kolena jsou připojeny na vstup a výstup chladicí látky, přičemž jednotlivé chladicí hady mají od vstupu až do· výstupu chladicí látky neproměnný, ale nastavitelný průtočný průřez.

Podle alternativního provedení jsou vždy dva sousední konce vstupní trubky a odváděči trubky vytvořeného chladicího hadu tvarovány vedle sebe do stěny v délce odpovídající přibližně · průměru trubek a jedna s druhou jsou rovnoběžně svařeny, přičemž otevřené konce vstupních trubek a odváděčích trubek jsou při dodržení neproměnného průtočného průřezu propojeny příslušně tvarovaným vratným víkem.

Rovněž je výhodné, když koleno je opatřeno přírubou, která je tvořena · trubkami trubkové stěny ve tvaru spirály.

Výhodou kolena podle vynálezu je, že jsou odstraněny napěťové trhlinky, které vznikají v důsledku vysokých teplotních rozdílů v plášti kolena. Místní přehřátí, která vedou všeobecně k tvorbě parních bublin a tím k prasknutí potrubí chladicího okruhu, jsou nuceným chlazením při bezpodmínečně dodrženém neměnném průřezu proudu v celém chladicím okruhu popřípadě v jednotlivých chladicích okruzích uvnitř určitého průřezového úseku bezpečně odstraněna, jak to prokázaly rozsáhlé · zkoušky v praxi.

Bylo rovněž prokázáno, že životnost kolena odpadních plynů podle tohoto· vynálezu proti dosud známým· kolenům může být více než dvakrát prodloužena.

Příkladné provedení kolena podle vynálezu je znázorněno na výkresech, kde značí obr. 1 schematické znázornění kolena odpadních spalin, obr. 2 a 3 příkladné 'alternativní provedení kolena odpadních spalin podle vynálezu, obr. 4 a 5 spojení dvou chladicích trubek tvořících chladicího hada.

Trubkové koleno 1 je uspořádáno· pro obrácení proudu spalin o 90°. K nejvyššímu tepelnému zatížení pláště 2 trubkového kolena 1 dochází přibližně v oblasti ohybu pláště 2. Na plášti 2 jsou připevněny vstupní trubka 3 a odváděči trubka 31, které jsou vzájemně propojeny vratným víkem 4 a dohromady tvoří chladicí had 5 s uzavřeným chladicím okruhem. Vstup 6 a výstup 7 chladicí látky je na konci nejteplejšího pásma pláště 2 a slouží k rychlému odvádění tepla z příslušného úseku. Plášť 2 podélně svařené trubky je pro trubkové koleno 1 podle vynálezu zvláště vhodný, neboť zvětšená povrchová plocha chladicím bodem 5 rychle pohlcuje teplo a kromě toho vede trubkovým kolenem 1 proud 8 odpadních spalin bez turbulence vzhledem k poloměru ohybu. Tím se předejde nebezpečnému vzrůstu teploty v plášti 2 a převodu tepla na tepelně nepatrně zatížené části pláště 2.

Na alternativním příkladném provedení trubkového· kolena 1 podle vynálezu jsou vstupy B a výstupy 7 jednotlivých chladicích okruhů uspořádány na horním konci trubkového kolena 1. Oběh nuceného chlazení je veden přes rozdělovač 9, k němuž jsou připojeny jednotlivé chladicí okruhy, u nichž průtočné průřezy a odpory odpovídají tepelným podmínkám jednotlivých sekcí. Výstupy 7 chladicího okruhu jsou vedeny přes sběrač 10. Trubkové koleno 1 odpadních spalin je kromě toho opatřeno o sobě · známou přírubou 11 chlazenou vodou. Příruba 11 sestává rovněž z již známé trubkové stěny. Trubky 12 trubkové stěny jsou zde svařeny do spirály a připojeny k jednomu nebo k více odděleným chladicím okruhům. Tím· se předejde tepelným napětím, také v přírubě 11, současně je zaručena plochá připojovací stěna 13 a zabrání se přenosu tepla z příruby 11 na stěny pláště 2 · trubkového ko209534 léna 1. Vstupní trubky 3 chladicích hadů 5 jsou opatřeny vratnými víky 4, která nepřesahují přes obvod vnějšího trubkového· pláště v místě vstupu 14 do trubkového kolena

1. To je z hlediska prostorových a stavebních požadavků u průmyslových topenišť zvláště důležité.

Podle dalšího alternativního provedení je vhodné obrácení 17 proudu chladicí látky v chladicím hadu 5. Upravené vstupní trubky 3 se dotýkají rovnoběžně vedle sebe ležící stěny 15 a jsou jedna s druhou svařeny. Takto svařené vstupní trubky 3 jsou potom připojeny vratným víkem 4 ke chladicímu hadu 5 při dodržení stejných průtočných průřezů, což dává nejlepší podmínky proudění.

Claims (3)

1. Koleno pro odvod plynných spalin, tvořené trubkovou stěnou, v níž trubky vedoucí chladicí látku leží vedle sebe, jsou navzájem jedna s druhou svařeny a připevněny v chlazené oblasti komínu, vyznačené tím, že trubkové koleno (1) odpadních spalin je tvořeno pláštěm [2], na němž jsou připevněny vstupní trubka (3) a odváděči trubka [31] ohnuté podle požadovaného poloměru trubkového kolena (1) a uspořádány vedle sebe, svařeny ve směru proudění odpadních spalin, přičemž nejméně dvě sousední, vstupní trubka (3) a odváděči trubka [31] jsou vždy · na konci poloměru trubkového· kolena (1) propojeny, čímž tvoří chladicí had (5) o libovolném počtu závitů, zatímco· bezprostředně na konci ohybu trubkového kolena [1] jsou připojeny na vstup (6) a výstup · (7) chladicí látky, přičemž jednotlivé chla dicí hady (5) mají od vstupu [6] až do výstupu (7) chladicí látky neproměnný, ale nastavitelný průtočný průřez (16).

2. Koleno· podle bodu 1, vyznačené tím, že vždy dva sousední konce vstupní trubky (3) a · odváděči trubky (31) vytvořeného chladicího hadu (5) jsou tvarovány vedle sebe do· stěny (15) v délce odpovídající přibližně průměru trubek a jedna s druhou jsou rovnoběžně svařeny, přičemž otevřené konce vstupních trubek (3) a odváděčích trubek (31) jsou při dodržení neproměnného průtočného průřezu (16) propojeny příslušně tvarovaným vratným víkem (4).

3. Koleno· podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že je opatřeno přírubou (11), která je tvořena trubkami (12) trubkové stěny ve tvaru spirály.