CZ20001028A3

CZ20001028A3 - Fluidní výměník tepla

Info

Publication number: CZ20001028A3
Application number: CZ20001028A
Authority: CZ
Inventors: Ladislav Ing. Matou©Ek; Petr Ing. Havel; Jaroslav Ing. Csc. Beránek; Václav Ing. Dajbych
Original assignee: Keramika Horní Bříza A. S.; Ecoplant Praha S. R. O.
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2001-11-14
Also published as: CZ295343B6

Description

Fluidní výměník tepla

Oblast techniky

Vynález se týká fluidního výměníku tepla, který slouží k výměně tepla mezi proudícími plyny, obsahujícími prachové částice.

·♦·· *

-2i · « · · · ♦ . ί 5 « f 9 * ···· ···· *· ·♦ ·· ··

Dosavadní stav techniky

Fluidní výměníky tepla se používají pro výměnu tepla mezi fluidacními tekutinami nebo mezi Částicemi fluidních vrstev, zejména při vyšších teplotách. Pro chlazení jemných částic se nejčastěji používají zařízení s cirkulující mi fluidními vrstvami.

Zařízení s fluidní vrstvou rozdělenou na dvě části svislou přepážkou s otvory u hladiny fluidní vrstvy a nad fluidním roštem je popsáno v patentu WO 9620781. Teplo z první části fluidní vrstvy se odvádí jednak chlazenou přepážkou a jednak výměníkem tepla, ponořeným do druhé části fluidní vrstvy. Intenzita chlazení se řídí rychlostí průtoku částic otvory v chlazené přepážce.

Zařízení s cirkulující fluidní vrstvou hrubších částic, ve které vznikají nebo do které jsou dávkovány jemné částice je popsáno v patentu WO9427717. Jemné Částice, které jsou z fluidní vrstvy vynášeny fluídačnl tekutinou se po odloučení a ochlazení zavádí zpět do fluidní vrstvy, kterou ochlazuji.

Zařízení se dvěma propojenými cirkulujícími fluidními vrstvami je popsáno v patentu WO9408194 a je určeno k výměně tepla mezi dvěma proudy plynů pomoci cirkulujících částic. V prví cirkulující fluidní vrstvě se ochlazené částice oliřívají a snižují teplotu fluidační tekutiny, kterou se ohřáté částice vynáší do odlučovače. Odloučené částice se dopravují do druhé cirkulující fluidní vrstvy, kde se ochlazují proudem fluidační tekutiny a případně i ve výměníku tepla. Ochlazené Částice, vynášené z druhé cirkulující vrstvy fluidační tekutinou a zachycené v odlučovači se mechanickým dopravníkem zavádí zpět do první fluidní vrstvy.

Nevýhodou fluidního výměníku tepla podle patentu WO 9620781 je nemožnost úplného oddělení obou proudů fluidační tekutiny a jemných práškových podílů, obsažených ve fluidní vrstvě v případech, kdy jejich míšení je z technologických důvodů nepřípustné.

Podobně zařízení s jednou cirkulující vrstvou (např. WO 9427717) neumožní oddělený ohřev dvou fluidačních tekutin.

Zařízení se dvěma cirkuluj ícími fluidními vrstvami sice umožní oddělení ohřívaného a ochlazovaného proudu tekutiny, neumožni však úplné oddělení práškovitých hmot při jejich ohřevu a chlazení v cirkulujících fluidních vrstvách, protože část práškovitých hmot se zachytí v odlučovačích, takže z první cirkulující vrstvy se vnáší do druhé a z druhé podobně do první.

-3Podstata vynálezu

Podstata řešení fluidního výměníku spočívá v tom, že ohřívaný fluidační prostor a ochlazovaný fluidační prostor, které jsou v zařízení umístěny vedle sebe, jsou odděleny svislou teplosměnnou plochou. Ve spodní části fluidačních prostorů jsou umístěny kloboučkové rošty, ve kterých jsou výpustní hrdla. Pod kloboučkovými rošty je situován přívod proudu ohřívaného plynu a přívod proudu ochlazovaného plynu, nad kloboučkovými rošty je ohřívaná fluidní vrstva a chlazená fl.uidní vrstva, jejichž mezerovitost je dána v rozmezí 0.85 až 0.99. V horní části zařízení jsou plnící hrdla každého z fluidačních prostorů. Na každý fluidační prostor v této části zařízení navazují odvody plynů, které jsou propojeny s odlučovači ulétajících částic.

Výhodou navrhovaného řešení je jeho užití v tom případě, kdy je v proudu plynů vyšší obsah prachových částic, až do množství 10 kg prachových částic/ 1 m plynu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže specifikován na výkresech, kde na obr. č. 1 je podélný řez fluidním výměníkem, na obr. 2 je příčný řez dolní částí kruhového výměníku s kruhovou teplosměnnou plochou Na obr. 3 je příčný řez kruhovým výměníkem s profilovanou teplosměnnou plochou a na obr. 4 je pravoúhlý tvar výměníku s teplosměnnou plochou.

* tftftftf • « · · tftftftf tftf tftf tf tftf · • tf ·»

Příklady provedení vynálezu

Přiklad 1

Při žíhání kaolinu byl pro snížení spotřeby zemního plynu použit fluidní výměník podle vynálezu. V zařízení jsou ohřívaný fluidační prostor 1 a ochlazovaný fluidační prostor umístěny vedle sebe a odděleny jsou svislou teplosměnnou plochou 13 kruhového tvaru. Ve spodní části fluidačních prostorů 1 a 2 jsou umístěny kloboučkové rošty 3 a 4 ve stejné úrovni a z nich jsou svisle spuštěna výpustní hrdla 7 a 8, jak je patrné z obr. 1. Pod kloboučkovými rošty 3 a 4 je situován přívod 5 proudu ohřívaného plynu, který má kónický tvar a přívod 6. proudu ochlazovaného plynu. Nad kloboučkovými rošty a 4 se nachází ohřívaná fluidní vrstva 14 a chlazená fluidní vrstva 15.. Jejich mezerovitost je dána v rozmezí 0.85 až 0.99. Nahoře má zařízení plnící hrdla £ a 10 ke každému z fluidačnich prostorů 1 a 2 a zároveň na každý fluidační prostor 1 a 2 navazuji odvody 11 a 12 plynů. Ty jsou propojeny s odlučovači ulétajících částic, umístěnými v tomto případě vně celého zařízení.

Funkce zařízeni je taková, že studená směs vzduchu s práškovitým kaolinem vstupuje do fluidního výměníku přívodem a po rozdělení kloboučkovým roštěm 3 se zavádí do ohřívané fluidní vrstvy 14 tvořené inertními částicemi. Z této fluidní vrstvy proudí ohřátá směs vzduchu s kaolinem přes ohřívaný fluidační prostor 1 do odvodu 11 plynů. Horká směs spalin s práškovitým kaolinem vstupuje do fluidního výměníku přívodem a po rozděleni kloboučkovým roštěm 4 vstupuje do chlazené fluidní vrstvy 15, tvořené inertními částicemi. Z chlazené fluidní vrstvy 15 proudí ochlazená směs práškovítého kaolinu se spalinami přes ohřívaný fluidační prostor 1 do odvodu 12 plynů. Teplosměnná plocha 13 odděluje ohřívanou fluidní vrstvu 14 od chlazené fluidní vrstvy 15. Plnění a doplňování úbytků částic fluidních vrstev 14 a 15 se provádí plnicími hrdly 9 a 10. Fluidní vrstvy 14 a 15 je možné při průtoku vzduchu nebo spalin odpouštět výpustěmi 7 a 8.

····««·· t · · » ·» ·· ·« ··

- r Příklad 2

Při vypalování práškovitého lupku ve fluidním ohništi byl použit fluidní výměník, jehož plášť má pravoúhlý tvar, jak je patrné z obr. 4. Stejně tak teplosměnné plocha 13 má pravoúhlý nepravidelný tvar, ke zvýšení její plochy a tím i účinnosti zařízení.

Příklad 3

Bylo použito zařízení, jehož podélný řez je patrný z obr. 1 a příčný řez z obr. 3. Celková plocha teplosměnné plochy 13 je několikanásobně vyšší než v příkladu 1. Tento typ zařízení byl užit při žíhání práškovitého kysličníku wolframu ve fluidním ohništi. Proudění směsi horkého kysličníku s reakčními plyny a směsi studeného kysličníku s vodíkem je stejné jako v prvním příkladu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Fluidni výměník tepla, vyznačující se tím, že ohřívaný fluidační prostor (1) a ochlazovaný fluidační prostor (2), které jsou v zařízení umístěny vedle sebe, jsou odděleny svislou teplosměnnou plochou (13) a ve spodní části fluidačních prostorů (1) a (2) jsou umístěny kloboučkové rošty (3) a (4), ve kterých jsou výpustní hrdla (7) a (8), a zároveň je pod kloboučkovými rošty (3) a (4) situován přívod (5) proudu ohřívaného plynu a přívod (6) proudu ochlazovaného plynu, nad kloboučkovými rošty (3) a (4) je ohřívaná fluidni vrstva (14) a chlazená fluidni vrstva (15), jejichž mezerovitost je dána v rozmezí 0.85 až 0.99, přičemž v horní části zařízení jsou plnící hrdla (9) a (10) každého z fluidačních prostorů , a zároveň na každý fluidační prostor (1) a (2) v této částí zařízení navazují odvody (11) a (12) plynů, které jsou propojeny s odlučovači ulétajících částic.
2. Fluidni výměník tepla, podle nároku 1., vyznačující se tím, že teplosměnná plocha (13) má jednoduchý geometrický tvar, nebo je profilovaná, ke zvýšení rozměru plochy.
3. Fluidni výměník tepla, podle nároku 1. a 2. , vyznačující se tím, že odlučovač ulétajících částic, je umístěn ve fluidačním prostoru (1) a (2), nebo je umístěn vně celého zařízení.
4. Fluidni výměník tepla, podle nároku 1. a 3. , vyznačující se tím, že kloboučkové rošty (3) a (4) jsou umístěny ve stejné úrovni nebo jsou oproti sobě vzájemně svisle posunuty.