ES2340329T3 - Intercambiador de calor regenerativo. - Google Patents
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Abstract
Intercambiador de calor regenerativo para flujos de gas (6, 8), que intercambian calor entre sí, realizándose el intercambio de calor por medio de un acumulador intermedio (2) que permanentemente está inmerso en todos los flujos de gas (6, 8) que intervienen, que se puede limpiar por medio de un brazo soplador oscilante (9) que en su extremo libre lleva unas toberas de pulverizado (12), estando dispuesto un eje de apoyo del brazo soplador (9) en dirección paralela a la dirección de flujo de los flujos de gas (6, 8) en la zona del acumulador intermedio (2) y que con su prolongación imaginaria atraviesa el acumulador intermedio (2), caracterizado porque el acumulador de calor intermedio (2) forma un eje de simetría para dos brazos sopladores (9) enfrentados simétricamente entre sí con por lo menos sendas toberas (12) para aire comprimido y para agua a presión.
Description
Intercambiador de calor regenerativo.
La invención se refiere a un intercambiador de
calor regenerativo para flujos de gas que intercambian calor entre
sí, realizándose el intercambio de calor por medio de un acumulador
intermedio que permanentemente está inmerso en todos los flujos de
gas que intervienen, que se puede limpiar por medio de un brazo
soplador oscilante que en su extremo libre lleva unas toberas de
pulverizado, estando dispuesto un eje de apoyo del brazo soplador
en dirección paralela a la dirección de flujo de los flujos de gas
en la zona del acumulador intermedio y que con su prolongación
imaginaria atraviesa el acumulador intermedio.
En el curso de los procesos térmicos en plantas
industriales se producen en muchos casos grandes cantidades de
gases de escape con un contenido de calor importante, cuya
recuperación aporta ventajas económicas, dado el aumento general de
los costes de energía. Esto sucede a menudo, por ejemplo en la
producción de electricidad, en procesos químicos o también en la
preparación de productos alimenticios. Para recuperar el calor de
los gases de escape se hacen pasar estos por ejemplo a
contracorriente de un flujo de aire fresco a través de un
acumulador intermedio, que tiene la forma de un disco que va girando
lentamente. Este acumulador intermedio absorbe por un lado calor de
los gases de escape, y con este calor calienta por el otro lado un
flujo de gas más frío, por ejemplo aire de combustión.
En el curso de este proceso se ensucia
inevitablemente el acumulador intermedio, con lo cual va remitiendo
su rendimiento. Por lo tanto es necesario limpiar de cuando en
cuando el acumulador de calor intermedio. Esto se realiza por
ejemplo según el documento DE 44 42 055 A1, Fig. 4, mediante el
empleo de un brazo oscilante, que es más corto que el radio del
acumulador de calor intermedio. El brazo oscilante lleva en su
extremo libre unas toberas orientadas hacia el acumulador de calor
intermedio. Estas toberas proyectan líquido de limpieza en la
dirección de flujo de los gases de escape sobre las superficies
calientes del acumulador de calor intermedio, de modo que las
impurezas son desprendidas y arrastradas fuera.
El inconveniente de esto es, que si bien se
limpia y barre la cara del acumulador orientada corriente arriba,
sin embargo el barrido se realiza solo por una cara, de modo que las
impurezas ya desprendidas se pueden volver a depositar en otro
lado. Esto tampoco se puede impedir de forma eficaz por medio de un
segundo brazo oscilante dispuesto en otro lugar, ya que debido a la
lenta rotación del acumulador de calor intermedio, este segundo
brazo oscilante actúa con un retardo considerable.
La invención tiene por lo tanto como
objetivo asegurar la eliminación segura de impurezas de la
zona del acumulador de calor intermedio y permitir de este modo unos
intervalos de tiempo lo más largos posible entre barridos
consecutivos.
Este objetivo se resuelve conforme a la
invención mediante la previsión de dos brazos sopladores dispuestos
simétricamente respecto al acumulador de calor intermedio, cada uno
con por lo menos sendas toberas paras para aire comprimido y agua a
presión. De este modo, las impurezas desprendidas del acumulador de
calor intermedio corriente arriba en el flujo de gas, impulsadas
por los chorros de barrido procedentes corriente debajo de las
toberas de barrido del acumulador de calor intermedio son eliminadas
con seguridad de su entorno.
Como protección contra la corrosión, los
cojinetes de los brazos sopladores van ventajosamente encapsulados
contra los flujos de gas que intervienen, dispuestos entre el borde
exterior del acumulador de calor intermedio en forma de disco y su
eje central. La distancia de los cojinetes desde el borde exterior
del acumulador de calor intermedio es claramente inferior a la
distancia desde su eje central, estando alineados entre sí los
cojinetes de los dos brazos sopladores. Esta disposición de los
cojinetes da lugar a unos brazos sopladores cortos, y de este modo,
aunque sean elevadas las presiones del aire comprimido y del agua a
presión solo dan lugar a unos esfuerzos en los cojinetes que se
pueden dominar bien, incluso si las fuerzas de retroceso en las
toberas no son despreciables.
Los conductos de acometida a las toberas de los
productos de barrido están dispuestos convenientemente concéntricos
entre sí, y los brazos sopladores van reduciendo su sección de forma
escalonada en dirección hacia su extremo libre.
Convenientemente hay una parte de los brazos
sopladores acodada en dirección paralela al aje de la dirección de
flujo de los flujos de gas que sirve para su conducción en dos
cojinetes. Los cojinetes están realizados convenientemente como
cojinetes de rodamiento y los recorridos máximos de los brazos
sopladores llevan sus extremos libres hasta el borde exterior y el
borde interior del acumulador de calor intermedio.
Gracias a la disposición simétrica de dos brazos
sopladores se asegura por una parte una buena limpieza y además una
evacuación segura de las impurezas desprendidas, permitiendo un
intervalo de tiempo largo entre los procesos de limpieza
consecutivos.
Un ejemplo de realización de un intercambiador
de calor regenerativo está representado en un dibujo. Ahí
muestran:
Fig. 1: Una sección, y
Fig. 2: una vista en planta sin los tramos de
conducción superiores para los flujos de gas.
Un bastidor 1 comprende un acumulador de calor
intermedio 2 que mediante un árbol 3 se apoya de forma giratoria en
el bastidor 1. Una carcasa 4 rodea el acumulador de calor intermedio
2 y está sellado respecto a este en todo el perímetro por medio de
unos labios de junta 5. La parte del acumulador de calor intermedio
2 que en la figura queda a la izquierda es atravesado de abajo
hacia arriba por un flojo de gas caliente 6, de modo que se calienta
siempre el tramo de acumulador de calor intermedio 2 que se
encuentra cada vez en esta parte.
El acumulador de calor intermedio 2 es girado
lentamente de forma no descrita con mayor detalle en el sentido de
una flecha 7, de modo que la parte calentada del acumulador de calor
intermedio 2 se desplaza lentamente a la parte de la carcasa 4 que
en el dibujo queda a la derecha. Esta parte de la carcasa 4 es
atravesada de arriba hacia abajo por un flujo de gas frío 8, al que
el acumulador de calor intermedio 2 cede el calor recibido del
flujo de gas 6, de modo que el flujos de gas 8 que ahora ha sido
calentado se puede conducir por ejemplo a un hogar como aire de
combustión. El tramo del acumulador de calor intermedio 2 que se ha
enfriado sigue desplazándose, y en la parte izquierda de la carcasa
vuelve a tomar calor del flujo de gas 6, y comienza un nuevo ciclo
de intercambio de calor.
El acumulador de calor intermedio 2 está formado
esencialmente por láminas de un material que sea buen conductor del
calor, que no están representadas, y que a los flujos de gas le
ofrecen solo muy poca resistencia. A pesar de ello se ensucia el
acumulador de calor intermedio 2 durante el funcionamiento, de modo
que se menoscaba su capacidad de absorción de calor así como la
capacidad de volver a cederlo. De ahí resulta la necesidad de
limpiar el acumulador de calor intermedio 2 durante el
funcionamiento a intervalos periódicos. Para este fin están
previstos los brazos sopladores 9, que con sus extremos libres
pueden oscilar en uno y otro sentido entre el borde exterior 10 y el
borde interior 11 del acumulador de calor intermedio 2.
Los brazos sopladores 9 están dotados de toberas
12 en sus extremos libres. Así por ejemplo, en el extremo del brazo
soplador 9 dispuesto por el lado de entrada para el flujo de gas 6,
están previstas dos placas de toberas 12, de las cuales una es una
placa de toberas de baja presión y la otra una placa de toberas de
alta presión. Una placa de toberas de baja presión es adecuada para
vapor, aire comprimido y agua. Una tobera de alta presión es
adecuada para agua. De este modo se pueden desprender, barrer y
eventualmente también desmenuzar prácticamente todas las impurezas
que aparecen durante el funcionamiento normal. Estas impurezas son
arrastradas entonces a través del acumulador de calor intermedio 2,
donde las toberas 12 previstas sobre el segundo brazo soplador
situado por el lado de salida delante del acumulador de calor
intermedio 2 impiden con seguridad que las impurezas se vuelvan a
incrustar. Sobre los brazos sopladores se pueden disponer por igual
toberas por ambos lados.
Los dos brazos sopladores 9 dispuestos
simétricamente encima y debajo del acumulador de calor intermedio 2
con sus toberas 12 limpian la superficie de los elementos que
constituyen el acumulador de calor intermedio 2, de modo que se
restablece su eficacia sin que haya una interrupción en el trabajo.
Las impurezas desprendidas son arrastradas también después de su
salida del acumulador de calor intermedio 2, y si es preciso, se
separan de los gases de escape en un filtro dispuesto a continuación
y sin perjuicio para el medio ambiente.
Con el fin de tener la seguridad de que también
se desprenderán las impurezas incrustadas se emplea agua a presión
de hasta algunos cientos de bar, de modo que en la tobera 12 para
agua a presión aparece una fuerza de retroceso no despreciable.
Para absorber esta con seguridad y evitar al mismo tiempo que se
acuñe el brazo soplador, se han previsto cojinetes 13 con una
distancia entre centros entre sí.
Los acumuladores de calor intermedio
regenerativos 2 de la clase conforme a la invención se pueden
emplear en prácticamente toda clase de instalaciones en las que se
descarguen al medio ambiente unos gases de escape calientes. En
este caso, los acumuladores de calor intermedios 2 de esta clase
permiten recuperar energía térmica y son al mismo tiempo puntos
convenientes para la colocación de filtros. Además de aportar un
beneficio económico permiten también cuidar del medio ambiente.
Claims (10)
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\global\parskip0.970000\baselineskip
1. Intercambiador de calor regenerativo para flujos de gas (6, 8), que intercambian calor entre sí, realizándose el intercambio de calor por medio de un acumulador intermedio (2) que permanentemente está inmerso en todos los flujos de gas (6, 8) que intervienen, que se puede limpiar por medio de un brazo soplador oscilante (9) que en su extremo libre lleva unas toberas de pulverizado (12), estando dispuesto un eje de apoyo del brazo soplador (9) en dirección paralela a la dirección de flujo de los flujos de gas (6, 8) en la zona del acumulador intermedio (2) y que con su prolongación imaginaria atraviesa el acumulador intermedio (2),caracterizado porqueel acumulador de calor intermedio (2) forma un eje de simetría para dos brazos sopladores (9) enfrentados simétricamente entre sí con por lo menos sendas toberas (12) para aire comprimido y para agua a presión.\vskip1.000000\baselineskip
- 2. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 1, Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 1,caracterizado porquelos ejes de los cojinetes (13) de los brazos sopladores (9) están situados encapsulados contra los flujos de gas
(6, 8) que intervienen, entre el borde exterior (10) del acumulador de calor intermedio (2) realizado en forma de disco y su eje central.\vskip1.000000\baselineskip
- 3. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 2,caracterizado porquela distancia de los cojinetes (13) con respecto al borde exterior (10) del acumulador de calor intermedio (2) es claramente inferior a la distancia con respecto a su eje central.
\vskip1.000000\baselineskip
- 4. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 3,caracterizado porquelos ejes de los cojinetes (13) de los dos brazos sopladores (9) están alineados entre sí.
\vskip1.000000\baselineskip
- 5. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 1,caracterizado porquelos canales de acometida a las toberas (12) dentro de los brazos sopladores (9) están dispuestos concéntricos entre sí.
\vskip1.000000\baselineskip
- 6. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 5,caracterizado porquelos brazos sopladores (9) se van reduciendo de sección de forma escalonada en dirección hacia su extremo libre.
\vskip1.000000\baselineskip
- 7. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 6,caracterizado porqueun canal de acometida para agua a presión está dispuesto concéntrico en el brazo soplador (9).
\vskip1.000000\baselineskip
- 8. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 4,caracterizado porqueuna parte de los brazos sopladores (9) acodada en dirección paralela a la dirección de flujo de los flujos de gas (6, 8) va conducida por dos cojinetes (13).
\vskip1.000000\baselineskip
- 9. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 8,caracterizado porquelos cojinetes (13) están realizados como cojinetes de rodamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
- 10. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 3,caracterizado porquelos recorridos máximos de los brazos sopladores (9) llegan hasta el borde exterior (10) y hasta el borde interior (11) del acumulador de calor intermedio (2).
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