ES2340329T3 - Intercambiador de calor regenerativo. - Google Patents

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    • 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
    • F28D19/04—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier
    • F28D19/041—Regenerative heat-exchange apparatus in which the intermediate heat-transfer medium or body is moved successively into contact with each heat-exchange medium using rigid bodies, e.g. mounted on a movable carrier with axial flow through the intermediate heat-transfer medium
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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)

  1. \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 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.
    \vskip1.000000\baselineskip
  2. 2. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 1, Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 1,
    caracterizado porque
    los 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. 3. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 2,
    caracterizado porque
    la 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. 4. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 3,
    caracterizado porque
    los ejes de los cojinetes (13) de los dos brazos sopladores (9) están alineados entre sí.
    \vskip1.000000\baselineskip
  5. 5. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 1,
    caracterizado porque
    los canales de acometida a las toberas (12) dentro de los brazos sopladores (9) están dispuestos concéntricos entre sí.
    \vskip1.000000\baselineskip
  6. 6. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 5,
    caracterizado porque
    los brazos sopladores (9) se van reduciendo de sección de forma escalonada en dirección hacia su extremo libre.
    \vskip1.000000\baselineskip
  7. 7. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 6,
    caracterizado porque
    un canal de acometida para agua a presión está dispuesto concéntrico en el brazo soplador (9).
    \vskip1.000000\baselineskip
  8. 8. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 4,
    caracterizado porque
    una 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. 9. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 8,
    caracterizado porque
    los cojinetes (13) están realizados como cojinetes de rodamiento.
    \vskip1.000000\baselineskip
  10. 10. Intercambiador de calor regenerativo según la reivindicación 3,
    caracterizado porque
    los 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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