ES2614995T3 - Unidad de intercambio de calor - Google Patents

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ES2614995T3 ES11729653.3T ES11729653T ES2614995T3 ES 2614995 T3 ES2614995 T3 ES 2614995T3 ES 11729653 T ES11729653 T ES 11729653T ES 2614995 T3 ES2614995 T3 ES 2614995T3
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Abstract

Unidad de intercambio de calor (214) adaptada para poder conectarse a una turbina de gas y disponerse, en uso, para recuperar energía del gas de escape de una turbina de gas a la que está unida la unidad, comprendiendo la unidad de intercambio de calor (214) un conducto de entrada (222) que en uso está en conexión de fluidos con la turbina de gas y un conducto de intercambio de calor (216) conectado al conducto de entrada, en la que el conducto de entrada (222) y el conducto de intercambio de calor (216) tienen ejes longitudinales sustancialmente perpendiculares de modo que en uso se suministra gas al conducto de intercambio de calor (216) en una dirección sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del conducto de intercambio de calor (216) y el conducto de entrada de gas (222) se posiciona de modo que se introduce el gas tangencialmente al interior del conducto de intercambio de calor (216), caracterizado porque el conducto de intercambio de calor (216) comprende una cámara de disipación de velocidad (234), un conducto central que es uno de un conducto de mantenimiento (226) y un conducto de derivación (440), una cámara de intercambio de calor (236) dispuesta alrededor del conducto central, y un conjunto de intercambio de calor helicoidal (752, 754) situado dentro de la cámara de intercambio de calor (234) para recuperar calor del gas de escape, en la que el gas de escape se suministra a través del conducto de entrada de gas (222) a una parte de la zona de perímetro interior de la cámara de disipación de velocidad (234) en la que corrientes de gas que circulan a alta velocidad disipan su energía cinética de manera controlada antes de moverse a través del conducto de intercambio de calor (216) y sobre el conjunto de intercambio de calor helicoidal (752, 754).

Description

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DESCRIPCION
Unidad de intercambio de calor
La presente invencion se refiere a una unidad de intercambio de calor dispuesta para recuperar energfa de gas de escape y un metodo de reacondicionamiento de una unidad de fuente de calor de proceso ejemplificada por una turbina de gas de ciclo sencillo, para convertirla en ciclo combinado. En particular, pero no exclusivamente, la invencion se refiere a una unidad de intercambio de calor asociada con una central electrica, que es normalmente una turbina de gas y/o motor de gas/diesel o similar, dispuesta para extraer calor del gas de escape.
Los intercambiadores de calor usados para recuperar calor de tal gas de escape de central electrica a menudo son algo grandes y voluminosos en su diseno. Por consiguiente, a menudo se disenan para transportarse en forma de componente y ensamblarse in situ. Adicionalmente, no estan optimizados de manera eficaz para el espacio y la conexion sencilla a la turbina de gas o motor de gas/diesel. Estas limitaciones de diseno llevan al requisito de superficie cubierta adicional y aumento de costes de transporte, montaje, pruebas, y mantenimiento. Estas dificultades a veces llevan a que los operarios opten por ciclo sencillo (sin recuperacion de calor), que es considerablemente menos eficaz que un ciclo combinado y en el que gas de escape caliente se purga directamente a la atmosfera. Historicamente, las centrales electricas de ciclo sencillo pueden haberse instalado cuando habfa menos preocupaciones medioambientales y el consumo de combustible no era cntico.
Tambien se reconocen problemas adicionales en la industria. La distribucion de flujo irregular en el gas de escape de central electrica suministrado al intercambiador de calor (por ejemplo una velocidad de flujo hacia delante de 120 m/s a un reflujo de 20 m/s en el mismo conducto) puede provocar danos a los tubos de intercambio de calor, revestimientos, amortiguadores, quemadores y otros equipos de la planta. El dano puede provocarse por vibracion excesiva, oscilaciones, o similares. El remedio estandar ha sido proporcionar conductos mas largos con una seccion transversal aumentada para permitir que las velocidades superiores se reduzcan de manera natural con la distancia. De nuevo, sin embargo esto da como resultado en el uso ineficaz del espacio y costes aumentados. Alternativamente los componentes pueden hacerse significativamente mas fuertes y mas duraderos, pero esto requiere materiales y fabricacion mas caros y aumenta el peso.
A veces es deseable que los intercambiadores de calor conviertan energfa de calor adicional, en comparacion con la cantidad de calor presente en el escape que sale de la central electrica, para aumentar la produccion del proceso de intercambio de calor. En sistemas usados en la actualidad esto a menudo se logra mediante un quemador de conducto, que calienta los gases de escape calientes adicionalmente despues de que han salido de la central electrica y antes de que entren en el intercambiador de calor. La cantidad de produccion adicional que puede ganarse de este modo esta limitada sin embargo; los gases de escape ya estan a una temperatura relativamente alta que puede ser proxima a la tolerancia de temperatura maxima del intercambiador de calor, revestimientos y componentes internos.
El documento US 3.302.705 (A) da a conocer un intercambiador de calor que comprende un colector principal, una carga flotante y conductos tubulares que interconectan el colector principal y de retorno flotante. El colector principal incluye una camara que se divide en una zona de entrada y una zona de salida. Se proporcionan medios de conducto de entrada para alimentar de fluido a la zona de entrada; y medios de conducto de salida eliminan fluido de la zona de salida. El colector de retorno flotante incluye una camara. Al menos un conducto tubular conecta la zona de entrada de la camara del colector principal a la camara del colector de retorno flotante; y al menos otro conducto tubular conecta la camara del colector de retorno flotante a la zona de salida de la camara del colector principal.
El documento GB 962.561 (A) da a conocer estufas de calentamiento de aire u otros gases en los que un recuperador para medios gaseosos comprende un cilindro exterior en el que estan montados tubos verticales que se extienden entre conductos colectores y distribuidores anulares, disponiendose los tubos en dos o mas anillos concentricos en los que los tubos de un anillo estan circunferencialmente al tresbolillo con respecto a los del anillo o anillos adyacente(s) y se calientan mediante gases de combustion de un quemador de aceite o gas. Los gases de combustion se proyectan tangencialmente al interior del cilindro a traves de una entrada y se extraen a traves de una salida axial. El gas que va a calentarse se suministra a traves de la entrada al espacio entre elementos curvados, y tras el paso por tubos fluye a una salida que esta situada en una tubena y esta conectada al conducto colector mediante un tubo flexible que absorbe la expansion termica. El cilindro se compone de mampostena encerrada por una cubierta de chapa de acero.
El documento US-2.091.119 da a conocer un intercambiador de calor segun el preambulo de la reivindicacion 1.
Segun un primer aspecto de la invencion se proporciona una unidad de intercambio de calor adaptada para poder conectarse a una turbina de gas y dispuesta, en uso, para recuperar energfa del gas de escape de una turbina de gas a la que la unidad esta unida, comprendiendo la unidad de intercambio de calor un conducto de entrada que en uso esta en conexion de fluidos con la turbina de gas y un conducto de intercambio de calor conectado al conducto de entrada en la que el conducto de entrada y el conducto de intercambio de calor tienen ejes longitudinales sustancialmente perpendiculares de modo que en uso se entrega gas al conducto de intercambio de calor en una direccion sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del conducto de intercambio de calor y el conducto de
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entrada de gas se posiciona de modo que se introduce gas tangencialmente al interior del conducto de intercambio de calor. El conducto de intercambio de calor comprende una camara de disipacion de velocidad, un conducto central que es uno de un conducto de mantenimiento y un conducto de derivacion, una camara de intercambio de calor dispuesta alrededor del conducto central, y un conjunto de intercambio de calor helicoidal situado dentro de la camara de intercambio de calor para recuperar calor del gas de escape. El gas de escape se entrega a traves del conducto de entrada de gas a una parte de la zona de penmetro interior de la camara de disipacion de velocidad en la que corrientes de gas que circulan a alta velocidad disipan su energfa cinetica de manera controlada antes de moverse a traves del conducto de intercambio de calor y sobre el conjunto de intercambio de calor helicoidal.
El conducto de mantenimiento puede de manera conveniente sustituir a un conducto de derivacion cuando este no se requiere (por ejemplo cuando la unidad de intercambio de calor es un generador de vapor). El conducto de mantenimiento puede permitir que el mantenimiento y/o la inspeccion se lleven a cabo en el sistema de intercambio de calor en un entorno controlado, sin necesidad de que la unidad de intercambio de calor este situada dentro de un edificio. El conducto de mantenimiento puede dimensionarse para permitir que una persona acceda al mismo; por ejemplo puede dimensionarse para permitir que una persona entre en el conducto de mantenimiento e inspeccione el interior del mismo.
Segun un segundo aspecto de la invencion, descrito pero no reivindicado, pueden situarse al menos dos conjuntos de intercambio de calor dentro del conducto de intercambio de calor y entre los al menos dos conjuntos de intercambio de calor hay un mecanismo de calentamiento.
El mecanismo de calentamiento puede ser por ejemplo un quemador o elementos electricos.
Una disposicion tal puede permitir la conversion de calor potenciada. Esto puede ser particularmente util cuando puede requerirse un aumento en la conversion de calor a pesar de una perdida potencial en la eficacia que surge del consumo de combustible adicional en el mecanismo de calentamiento.
Se apreciara que uno cualquiera de los aspectos primero y segundo puede combinarse con uno o ambos de los otros aspectos. Teniendo esto en cuenta, las siguientes realizaciones pueden combinarse con uno o mas de los aspectos descritos anteriormente, en los que las caractensticas descritas en dichas realizaciones tambien estan presentes en dicho aspecto o combinacion de aspectos.
Cuando se proporciona un conducto de mantenimiento, este puede ser sustancialmente cilmdrico. En vista del conjunto de intercambio de calor, esto puede proporciona una solucion de uso eficiente del espacio por la que el conducto de mantenimiento proporciona suficiente espacio para el acceso, pero que no necesita un aumento innecesario en el tamano de la unidad de intercambio de calor.
En algunas realizaciones el conducto de intercambio de calor y el conducto de mantenimiento son sustancialmente coaxiales. De nuevo, esto puede proporcionar una solucion de uso eficiente del espacio por la que el conducto de intercambio de calor y el conjunto de intercambio de calor necesitan solamente el aumento requerido mmimo en el tamano de la unidad de intercambio de calor.
En algunas realizaciones se proporcionan tubenas y colectores para el suministro a y/o salida del conjunto de intercambio de calor en el conducto de mantenimiento.
En algunas realizaciones el conducto de mantenimiento proporciona el acceso a las tubenas y colectores para su inspeccion y mantenimiento. De este modo, la inspeccion y el mantenimiento pueden llevarse a cabo en un entorno controlado (por ejemplo sin que inclemencias meteorologicas dificulten el trabajo). Adicionalmente el conducto de mantenimiento puede significar que el acceso a las tubenas y colectores mejore significativamente.
En algunas realizaciones el conducto de mantenimiento esta dotado de medios de acceso vertical para pasar sustancialmente la altura completa del conducto de mantenimiento. Por tanto puede proporcionarse una escalera o ascensor por ejemplo dentro del conducto de mantenimiento para ayudar con la inspeccion y/o el mantenimiento.
En algunas realizaciones el conducto de mantenimiento proporciona soporte estructural para la unidad de intercambio de calor. Esto puede reducir o eliminar la carga estructural colocada en el conducto de intercambio de calor, que puede facilitar la flexibilidad con respecto a materiales usados y el diseno de la unidad de intercambio de calor global.
En algunas realizaciones el conducto de mantenimiento actua como un deflector para el gas que entra a traves del conducto de entrada de gas, para alterar la distribucion de flujo de gas. Esto puede ayudar a mejorar la distribucion de flujo de gas.
En algunas realizaciones el conducto de entrada de gas esta dotado de al menos un quemador de conducto. Esto puede permitir la conversion de calor potenciada en la unidad de intercambio de calor.
El conducto de entrada de gas posicionado para introducir el gas tangencialmente a una parte del penmetro interior del conducto de intercambio de calor mejora la distribucion de flujo y reduce la contrapresion. Espedficamente la
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entrada de gas tangencial crea corrientes de gas que circulan a alta velocidad que disipan su ene^a cinetica de manera controlada, antes de moverse a traves del conducto de intercambio de calor.
En algunas realizaciones los conjuntos de intercambio de calor primero y segundo y el mecanismo de calentamiento se posicionan de modo que el gas de escape cae a una temperature entre 250°C y 350°C antes de alcanzar el mecanismo de calentamiento. En algunas realizaciones los dos conjuntos de intercambio de calor y el mecanismo de calentamiento se posicionan de modo que el gas de escape cae a una temperatura de aproximadamente 300°C antes de alcanzar el mecanismo de calentamiento.
Tales disposiciones pueden proporcionar un sistema eficaz. Una gran cantidad de la energfa termica portada por el gas que entra a traves del conducto de entrada de gas de escape se recupera mediante el primer conjunto de intercambio de calor. A continuacion, a las temperaturas descritas, el gas todavfa puede estar lo suficientemente caliente (con el contenido de oxfgeno dado en el gas) para permitir la combustion en el mecanismo de calentamiento. El mecanismo de calentamiento puede entonces recalentar el gas para aproximarse a la tolerancia de temperatura segura maxima de la unidad de intercambio de calor, los revestimientos y los elementos internos, con lo que el segundo conjunto de calor recupera la energfa termica del gas recalentado. El primer conjunto de intercambio de calor tambien puede ayudar a eliminar el flujo turbulento del gas de escape para que el flujo sea mas regular cuando alcanza el o cada mecanismo de calentamiento. El experto en la tecnica apreciara que el flujo turbulento puede provocar problemas con tales mecanismos de calentamiento y potencialmente extinguir las llamas de los mismos.
En algunas realizaciones el mecanismo de calentamiento eleva la temperatura del gas de escape a entre 700°C y 800°C. En algunas realizaciones el mecanismo de calentamiento eleva la temperatura del gas de escape a aproximadamente 760°C. Estas temperaturas pueden ser proximas a la tolerancia de temperatura maxima de materiales tales como acero inoxidable que puede usarse en la unidad de intercambio de calor.
En algunas realizaciones el mecanismo de calentamiento es un quemador de anillo. En vista de su forma un quemador de anillo puede ser particularmente apropiado cuando el conducto de intercambio de calor es cilrndrico (tiene una seccion transversal circular).
En algunas realizaciones el conducto de entrada de gas no esta dotado de un quemador. Esto puede permitir que el conducto de entrada de gas sea mas corto, por tanto disminuyendo potencialmente la distancia entre la fuente del gas de escape y la unidad de intercambio de calor, haciendo que todo el sistema sea mas eficiente en espacio.
El conjunto de intercambio de calor helicoidal permite un recorrido compacto de tubos.
En algunas realizaciones el gas de escape se produce mediante una turbina de gas.
En algunas realizaciones la unidad de intercambio de calor es un generador de vapor de un solo paso. Tal como se apreciara, realizaciones de la presente invencion pueden proporcionar una solucion de uso eficiente del espacio para la recuperacion de calor. El uso con un generador de vapor de un solo paso (que tambien es una tecnologfa de uso eficiente de espacio) puede por tanto ser ventajoso para que el sistema global tenga un uso del espacio pequeno.
En algunas realizaciones la unidad de intercambio de calor es sustancialmente resistente a la intemperie. Esto puede ser ventajoso porque entonces puede que no sea necesario alojar la unidad de intercambio de calor dentro de un edificio. Adicionalmente esto puede hacer que la inspeccion y el mantenimiento de la unidad de intercambio de calor sean mas faciles y seguros.
En algunas realizaciones la unidad de intercambio de calor tiene un diametro de aproximadamente entre 2,6 m y 8m.
En algunas realizaciones el conducto de intercambio de calor es sustancialmente cilrndrico. Esto puede ser especialmente adecuado en vista del uso, en algunas realizaciones, de uno o mas conjuntos de intercambio de calor helicoidales, y puede proporcionar una solucion de uso eficiente del espacio.
En algunas realizaciones, cuando esta instalado, el conducto de intercambio de calor se dispone de manera sustancialmente vertical. Esto puede hacer que el conducto de intercambio de calor (y la unidad de intercambio de calor en general) sea mas adecuado para sustituir cualquier chimenea de escape existente. Adicionalmente puede reducir el uso del espacio del conducto de intercambio de calor.
Se describiran realizaciones de la invencion, a modo de ejemplo solamente, con referencia a las figuras en las que:- La figura 1 es una vista en perspectiva de una unidad de intercambio de calor de la tecnica anterior;
La figura 2 es una vista en perspectiva en corte transversal que muestra una realizacion de la invencion;
La figura 3 es una vista en planta de una realizacion similar a la mostrada en la figura 2;
La figura 4 es una vista en perspectiva en corte transversal de otra realizacion de la invencion;
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La figura 5 es una vista lateral en corte transversal de la realizacion de la figura 4;
La figura 6 es una vista en planta de una realizacion similar a la mostrada en las figuras 4 y 5.
La figura 7 es una vista lateral en corte transversal de otra realizacion de la invencion.
La figura 8 es una vista en perspectiva en corte transversal de la realizacion de la figura 7; y
La figura 9 es una vista lateral en corte transversal de otra realizacion de la invencion.
Con referencia a la figura 1, una unidad de intercambiador de calor de la tecnica anterior generalmente se proporciona en 100. La unidad de intercambiador de calor 100 es para la recuperacion de calor de los gases de escape de una turbina de gas (no mostrada). El calor recuperado se usa para producir vapor a alta presion para accionar una turbina de vapor de generacion de electricidad (no mostrada).
La unidad de intercambiador de calor 100 tiene una entrada de gas de escape 102. La entrada de gas de escape se suministra con gas de escape desde una turbina de gas (no mostrada) pero otras realizaciones pueden usar otro tipo de potencia o gas de escape de planta de proceso. De vez en cuando, la unidad de intercambiador de calor 100 no esta operativa o esta produciendose demasiado gas de escape para procesarse mediante la unidad de intercambio de calor 100. En estas ocasiones, una valvula de desviacion (no mostrada) puede accionarse para desviar parte o todo el gas de escape que entra en la entrada de gas de escape 102, al interior de una derivacion de gas de escape 104. Cuando, sin embargo, la unidad de intercambio de calor 100 esta operativa, se permite que el gas de escape, mediante la valvula de desviacion, continue mas alla de la derivacion de gas de escape 104, con lo que pasa un quemador de conducto (no mostrado). El quemador de conducto puede usarse para calentar el gas de escape para potenciar la conversion de calor mas tarde en el proceso. Mas alla del quemador de conducto hay una camara de desarrollo de llamas 106 en la que se calienta el gas de escape. La camara de desarrollo de llamas 106 alimenta una camara de intercambio de calor 108, que aloja un conjunto de tubenas de intercambio de calor tubulares (no mostradas). Se hace circular agua en las tubenas de intercambio de calor (que forman un conjunto de intercambio de calor), y el calor recuperado del gas de escape mediante la evaporacion de agua en las tubenas de intercambio
de calor para formar vapor. El vapor se recoge en un tambor de vapor 110 para el uso en accionar una turbina de
vapor. Finalmente el gas de escape asciende por una chimenea de escape 112 para liberarse. Normalmente, el conjunto de intercambio de calor esta conectado a un sistema de intercambio de calor dispuesto para pasar fluido a traves de las tubenas de intercambio de calor. Generalmente, el sistema de intercambio de calor estara mayoritariamente se proporciona fuera de la unidad de intercambio de calor.
Se apreciara que la unidad de intercambiador de calor 100 puede ser un dispositivo grande. Esto puede necesitar amplios trabajos de montaje y cimentaciones en el sitio. En vista del gran tamano del dispositivo, el transporte modular puede ser un requisito del diseno. Tambien puede requerirse un gran edificio para que puedan realizarse la inspeccion y el mantenimiento sin que las condiciones meteorologicas existentes hagan que esto sea diffcil y/o peligroso.
En algunos sistemas de la tecnica anterior, especialmente cuando una unidad de intercambiador de calor 100 o similar sena demasiado grande o cara, se omite completamente un intercambiador de calor. Cuando no hay ningun intercambiador de calor (es decir el gas de escape se purga a la atmosfera) el proceso se describe como de ciclo sencillo. Esto puede ser relativamente ineficaz y danino para el medioambiente (a diferencia de un ciclo combinado en el que los gases de escape se procesan para la recuperacion de calor). En un proceso de ciclo sencillo el gas de escape habitualmente se hace pasar directamente a una chimenea de escape, derrochando asf toda la energfa termica que se almacena en ese gas.
Las realizaciones de la presente invencion pueden ofrecer ventajas sobre sistemas tales como la unidad de intercambiador de calor 100. Adicionalmente, realizaciones de la presente invencion pueden ser particularmente adecuadas para el uso en sustituir una chimenea de escape preexistente en un proceso de ciclo sencillo para crear un proceso de ciclo combinado.
Debe entenderse que aunque se describe por conveniencia que las realizaciones de la presente invencion procesan gas de escape caliente de turbinas de gas, esto no pretende ser limitativo. Las realizaciones de la presente invencion podnan usarse en la recuperacion de calor de otros sistemas tales como motores alternativos y hornos de proceso o de hecho cualquier otro tipo de fuente de alimentacion.
Tambien debe entenderse que se indica que algunas realizaciones de la invencion son adecuadas para la produccion de vapor que va a usarse en la generacion de energfa, mientras que se indica que otras realizaciones son adecuadas para calentar fluidos de proceso de fase unica tales como aceite o agua que va a usarse en aplicaciones de calentamiento. A pesar de ello muchas de las caractensticas descritas son universales y el experto en la tecnica podna adaptar facilmente las ensenanzas para su uso en cualquier tecnologfa.
Algunas caractensticas de las realizaciones son particularmente adecuadas para el uso en sistemas de generacion de vapor y estas caractensticas se identifican como tales.
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Con referencia ahora a la figura 2, una unidad de intercambio de calor segun una realizacion de la invencion esta generalmente proporcionada en 214. La unidad de intercambio de calor 214 tiene un conducto de intercambio de calor cilmdrico 216. El conducto de intercambio de calor 216 se posiciona de manera sustancialmente vertical y esta dotado de un extremo terminal de cono truncado 218 en una zona de extremo distal 220 (la zona de extremo en la que el gas de escape sale del conducto de intercambio de calor) del mismo. En una zona de extremo proximal 221 (la zona de extremo en la que el gas de escape entra en el conducto de intercambio de calor) del mismo, el conducto de intercambio de calor cilmdrico 216 esta dotado de un conducto de entrada de gas 222. El conducto de entrada de gas 222 y el conducto de intercambio de calor 216 tienen ejes longitudinales sustancialmente perpendiculares y el conducto de entrada 222 esta directamente conectado al conducto de intercambio de calor 216 a traves de una abertura 225 en una pared lateral 224 del conducto de intercambio de calor 216. Adicionalmente, el conducto de entrada de gas 222 se posiciona para introducir el gas tangencialmente a una parte del penmetro interior de la pared lateral 224.
La disposicion del conducto de entrada de gas 222 y el conducto de intercambio de calor 216 de manera perpendicular y la conexion del conducto de entrada 222 a traves de la abertura 225 tal como se describio anteriormente significa que el gas se suministra al conducto de intercambio de calor 216 en una direccion sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del conducto de intercambio de calor 216. Se apreciara, sin embargo, que esto puede lograrse sin que el conducto de entrada 222 este directamente conectado al conducto de intercambio de calor 216. Puede ser por ejemplo que se use un conector entre el conducto de entrada de gas 222 y el conducto de intercambio de calor 216, suponiendo que el conector no altera sustancialmente la direccion de flujo de gas al interior del conducto de intercambio de calor 216. Puede por tanto extender la longitud longitudinal del conducto de entrada 222, sin tener necesariamente el mismo tamano y/o forma de seccion transversal y sin ser necesariamente coaxial con la misma. El experto en la tecnica apreciara que la funcion de la disposicion, independientemente de las numerosas diferencias sutiles posibles, es suministrar gas al conducto de intercambio de calor 216 en una direccion sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del conducto de intercambio de calor 216. Esto puede permitir que la unidad de intercambio de calor 214 y su conexion a una unidad de fuente de calor de proceso sea mas compacta y de mas facil instalacion, especialmente en comparacion con sistemas en los que se entrega gas a un conducto de intercambio de calor paralelo a su eje longitudinal.
Posicionado dentro del conducto de intercambio de calor 216, y coaxial con el mismo, hay un conducto de mantenimiento 226. El conducto de mantenimiento 226 comprende secciones cilmdricas proximal 228 y distal 230. La seccion cilmdrica proximal 228 tiene un diametro inferior a la seccion cilmdrica distal 230 y las dos estan unidas por una seccion intermedia en forma de cono truncado 232. La seccion cilmdrica proximal 228 esta dotada de una puerta (no mostrada) para el acceso al conducto de mantenimiento 226 desde debajo del mismo. El conducto de mantenimiento 226 tambien esta dotado de una escalera interior (no mostrada) que proporciona medios de acceso vertical para pasar sustancialmente la altura completa del conducto de mantenimiento 226.
El conducto de intercambio de calor 216 y la seccion cilmdrica proximal 228 del conducto de mantenimiento 226 definen una camara de disipacion de velocidad 234 entre ellos. El conducto de intercambio de calor 216 y seccion cilmdrica distal 230 definen una camara de intercambio de calor 236 entre los mismos. Normalmente un conjunto de intercambio de calor, que es normalmente helicoidal, se posicionana en la camara de intercambio de calor 236 que rodea la seccion cilmdrica distal 230 del conducto de mantenimiento 226, sin embargo esto se ha omitido por claridad en la figura 2. El conjunto de intercambio de calor, en esta realizacion, comprende una tubena enrolladla de manera helicoidal. El suministro y la salida para el conjunto de intercambio de calor se situan dentro del conducto de mantenimiento 226. El conjunto de intercambio de calor y su salida de suministro y conexiones forman parte de un generador de vapor de un solo paso.
La realizacion de la figura 2 es particularmente adecuada para la generacion de vapor en lugar del calentamiento de fluidos de proceso. Esto es porque la propia unidad de intercambio de calor 214 no esta dotada de una derivacion de gas de escape (en su lugar se ha sustituido con el conducto de mantenimiento 226). Las derivaciones de gases de escape habitualmente no se requieren para la generacion de vapor (en la que generalmente no es necesario limitar la cantidad de vapor producido). Una derivacion es sin embargo mas ventajosa cuando se calientan fluidos de proceso, de modo que puede controlarse el proceso de calentamiento. Se apreciara sin embargo que la presente realizacion podna adaptarse para el uso con fluidos de proceso si se proporciona una derivacion externa a la unidad de intercambio de calor 214 y/o se sustituyera el conducto de mantenimiento con un conducto de derivacion.
Con referencia ahora a las figuras 2 y 3, se describe el uso de la realizacion en cuestion. El conducto de intercambio de calor 216 en uso se posiciona de manera sustancialmente vertical. El conducto de entrada de gas 222 esta conectado al escape de una turbina de gas (aunque se apreciara que pueden usarse otras fuentes de calor) para el suministro de gas de escape a la unidad de intercambio de calor 214. El gas de escape se entrega por tanto a la camara de disipacion de velocidad 234 a traves del conducto de entrada de gas 222. Debido a que el conducto de entrada de gas 222 se posiciona para introducir el gas tangencialmente a una parte del penmetro interior de la pared lateral 224, crea un efecto de ciclon (tal como puede verse por la trayectoria de las corrientes de gas de escape a modo de ejemplo 238), con lo que corrientes de velocidad superior circulan de manera circunferencial, guiadas por las paredes de la seccion cilmdrica proximal 228 y el conducto de intercambio de calor 216. De este modo, la velocidad se disipa de manera natural y las corrientes de velocidad anteriormente superior se mezclan con corrientes mas lentas, suministrando una distribucion de flujo mas uniforme a la camara de intercambio de calor 236
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y el conjunto de intercambio de calor. Esto reduce la contrapresion en el sistema y por consiguiente aumenta la eficiencia. Adicionalmente una distribucion de flujo mas uniforme reducira o eliminara danos que de otro modo podnan provocarse en la unidad de intercambio de calor 214. Finalmente las tolerancias de caudal que deben disenarse en la unidad de intercambio de calor 214 pueden reducirse, reduciendo potencialmente los costes de diseno y fabricacion, dimensiones y peso.
Como el gas de escape pasa a traves de las primeras bobinas del conjunto de intercambio de calor su distribucion de flujo aumenta adicionalmente. El calor del gas de escape se recupera entonces mediante el conjunto de intercambio de calor (convirtiendose el agua en sus bobinas en vapor). Finalmente el gas de escape sale del conjunto de intercambio de calor 214 a traves del extremo terminal 218.
La inspeccion y el mantenimiento del conjunto de intercambio de calor, el suministro y el retorno al mismo y cualquier colector proporcionado, se hacen mas faciles proporcionando el conducto de mantenimiento 226 y su escalera. El conducto de mantenimiento no solo proporciona y mejora el acceso, sino que tambien garantiza que (independientemente de si la unidad de intercambio de calor 214 este o no situado en un edificio) el trabajo pueda continuar sin que las condiciones meteorologicas existentes dificulten el progreso.
Con referencia ahora a la figura 4, caractensticas similares a las ya descritas reciben numeros de referencia similares en la serie 400. La unidad de intercambio de calor 414 mostrada en la figura 4 es similar a la mostrada en la figura 2. Posee un conducto de intercambio de calor cilmdrico 416. El conducto de intercambio de calor 416 se posiciona de manera sustancialmente vertical y esta dotado de un extremo terminal en forma de cono truncado 418 en su zona de extremo distal 420 (la zona de extremo por la que el gas de escape sale del conducto de intercambio de calor) del mismo. En una zona de extremo proximal 221 (la zona de extremo por la que el gas de escape entra en el conducto de intercambio de calor) del mismo, el conducto de intercambio de calor cilmdrico 416 esta dotado de un conducto de entrada de gas 422. En el punto en el que el conducto de entrada de gas 422 esta conectado al conducto de intercambio de calor 416, es sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal del conducto de intercambio de calor 416. Por tanto, entra a traves de la pared lateral 424 del conducto de intercambio de calor 416. Adicionalmente, el conducto de entrada de gas 422 se posiciona para introducir el gas tangencialmente a una parte del penmetro interior de la pared lateral 424.
En lugar del un conducto de mantenimiento 216 que se posiciona dentro del conducto de intercambio de calor 416, se proporciona un conducto de derivacion 440 coaxial con y dentro del conducto de intercambio de calor 416. El conducto de derivacion 440 es cilmdrico en forma y esta suspendido mediante soportes (no mostrados) por encima de una camara de disipacion de velocidad 434 definida por el conducto de intercambio de calor 416 en su zona de extremo proximal 421. El conducto de intercambio de calor 416 y el conducto de derivacion 440 definen una camara de intercambio de calor 436 entre ellos.
Normalmente un conjunto de intercambio de calor, que es normalmente helicoidal, se posicionana en la camara de intercambio de calor 436 que rodea el conducto de derivacion 440, sin embargo esto se ha omitido por claridad en la figura 4. El conjunto de intercambio de calor y su suministro y retorno forman parte de un sistema de calentamiento de fluido de proceso.
En la base 442 del conducto de derivacion 440 hay un conjunto de desviacion 444. El conjunto de desviacion 444 comprende una serie de arboles que se extienden radialmente 446, que se extienden en intervalos regulares desde el centro del conjunto de desviacion 444 a traves de la pared lateral 424. Cada arbol 446 esta dotado de un par de alabes; alabe de intercambio de calor 448 y alabe de derivacion 450 (vease la figura 6), extendiendose cada uno a ambos lados del arbol 446 y fijados en un angulo de 90° con respecto al otro. Los alabes 448, 450 en cada arbol 446 se disponen de modo que la rotacion de cada arbol 446 en una direccion provoca que los alabes de intercambio de calor 448 se solapen y cierren la camara de intercambio de calor 436. La rotacion en la otra direccion, sin embargo, provoca que los alabes de derivacion 450 se solapen y cierren el conducto de derivacion 440. Se apreciara que en vista del angulo fijo de 90° entre los alabes 448, 450, cuando la camara de intercambio de calor 436 esta cerrada, el conducto de derivacion 440 esta abierto y viceversa. Por tanto el conjunto de desviacion 444 permite que el gas fluya por completo a traves de la camara de intercambio de calor 436 o el conducto de derivacion 440 o un flujo dividido a traves de ambos.
El experto en la tecnica apreciara que un intercambiador de calor con conjunto de desviacion y conducto de derivacion del tipo descrito en el presente documento puede verse en la solicitud de patente del Reino Unido n°. GB0822584.9, que se incorpora en el presente documento a modo de referencia.
La realizacion de la figura 4 es particularmente adecuada para el calentamiento de fluidos de proceso porque la unidad de intercambio de calor 414 esta dotada del conducto de derivacion 440. Por tanto el proceso de calentamiento puede controlarse. Se apreciara sin embargo que la presente realizacion podna usarse en un sistema de generacion de vapor en el que para la aplicacion particular es deseable que exista un control sobre la cantidad de vapor generado.
Con referencia ahora a las figuras 4 a 6, se describe el uso de la realizacion en cuestion. En uso, el conducto de intercambio de calor 416 se posiciona de manera sustancialmente vertical. El conducto de entrada de gas 422 esta
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conectado al escape de una turbina de gas (aunque se apreciara que pueden usarse otras fuentes de calor) para el suministro de gas de escape a la unidad de intercambio de calor 414. Se suministra por tanto gas de escape a la camara de disipacion de velocidad 434 a traves del conducto de entrada de gas 422 y una abertura 425 en la pared lateral 424. Debido a que el conducto de entrada de gas 422 se posiciona para introducir el gas tangencialmente a una parte del penmetro interior de la pared lateral 424, crea un efecto de ciclon (tal como puede verse por la trayectoria de las corrientes de gas de escape 438 a modo de ejemplo), con lo que las corrientes de velocidad superior circulan de manera circunferencial, guiadas por la pared lateral 424 del conducto de intercambio de calor 416. De este modo la velocidad se disipa de manera natural y las corrientes de velocidad anteriormente superior se mezclan con corrientes mas lentas, suministrando una distribucion de flujo mas uniforme a la camara de intercambio de calor 436 y el conjunto de intercambio de calor y/o el conducto de derivacion 440.
El conjunto de desviacion 444 se controla para determinar si el gas de escape se hace pasar a traves de la camara de intercambio de calor 436 y el conjunto de intercambio de calor (de modo que se produce el calentamiento del fluido de proceso) o a traves del conducto de derivacion 440 (de modo que se produce poco o ningun calentamiento de fluido de proceso). Se apreciara que el conjunto de desviacion tambien puede controlarse para permitir porcentajes variables del gas de escape a traves tanto de la camara de intercambio de calor 436 como del conducto de derivacion 440.
Suponiendo que el conjunto de desviacion 444 se controla para permitir que al menos parte del gas de escape entre al interior de la camara de intercambio de calor 436, su distribucion de flujo mejora adicionalmente a medida que pasa a traves de las primeras bobinas del conjunto de intercambio de calor. El calor del gas de escape se recupera entonces mediante el conjunto de intercambio de calor (calentandose fluido de proceso en sus bobinas). Finalmente el gas de escape sale del conjunto de intercambio de calor 414 a traves del extremo extremo terminal 418. Si el conjunto de desviacion 444 se controla para derivar al menos parte del gas de escape, este gas pasa a traves del conducto de derivacion 440 y sale del conjunto de intercambio de calor 414 a traves del extremo terminal 418.
Con referencia ahora a las figuras 7 y 8, caractensticas similares a las ya descritas reciben numeros de referencia similares en la serie 700. La unidad de intercambio de calor 714 mostrada en las figuras 7 y 8 es similar a la mostrada en la figura 4. Posee un conducto de intercambio de calor cilmdrico 716. El conducto de intercambio de calor 716 se posiciona de manera sustancialmente vertical y esta dotado de un extremo terminal en forma de cono truncado 718 en su zona de extremo distal 720 (la zona de extremo en la que gas de escape sale del conducto de intercambio de calor) del mismo. En una zona de extremo proximal 721 (la zona de extremo en la que el gas de escape entra en el conducto de intercambio de calor) del mismo, el conducto de intercambio de calor cilmdrico 716 esta dotado de un conducto de entrada de gas 722. El conducto de entrada de gas 722 y el conducto de intercambio de calor 716 tienen ejes longitudinales sustancialmente perpendiculares y el conducto de entrada 722 esta conectado al conducto de intercambio de calor 716 a traves de una abertura 725 en una pared lateral 724 del conducto de intercambio de calor 716. Adicionalmente, el conducto de entrada de gas 722 se posiciona para introducir el gas tangencialmente a una parte del penmetro interior de la pared lateral 724.
Se proporciona un conducto de derivacion 740 coaxial con y dentro del conducto de intercambio de calor 716. El conducto de derivacion 740 es cilmdrico en forma y esta suspendido mediante soportes (no mostrados) por encima de una camara de disipacion de velocidad 734 definida por el conducto de intercambio de calor 716 en su zona de extremo proximal 721. El conducto de intercambio de calor 716 y el conducto de derivacion 740 definen una camara de intercambio de calor 736 entre ellos. Los conjuntos de intercambio de calor primero 752 y segundo 754 se posicionan en la camara de intercambio de calor 736 que rodea el conducto de derivacion 740 (omitido en la figura 8 por claridad). Entre los conjuntos de intercambio de calor primero 752 y segundo 754 hay un quemador de anillo 756 y una camara de desarrollo de llamas 758 que forma parte de la camara de intercambio de calor 736. El primer conjunto de intercambio de calor tiene una primera entrada 760 y una primera salida 762. El segundo conjunto de intercambio de calor tiene una segunda entrada 764 (suministrada desde la primera salida 762) y una segunda salida 766.
Los conjuntos de intercambio de calor y sus entradas 760, 764 y salidas 762, 766 forman parte de un sistema de calentamiento de fluido de proceso. En la base 742 del conducto de derivacion 740 hay un conjunto de desviacion 744 similar al conjunto de desviacion 444 descrito anteriormente.
La realizacion de las figuras 7 y 8 es particularmente adecuada para el calentamiento de fluidos de proceso porque la unidad de intercambio de calor 714 esta dotada del conducto de derivacion 740. Por tanto, puede controlarse el proceso de calentamiento. Se apreciara sin embargo que la presente realizacion podna usarse en un sistema de generacion de vapor en el que para la aplicacion particular es deseable que haya control sobre la cantidad de vapor generado.
La realizacion es tambien particularmente adecuada para aplicaciones que pueden requerir conversion de calor potenciada incluso a costa de eficacia reducida. Esto es en vista del quemador de anillo 756, que puede activarse para recalentar el gas de escape en la camara de desarrollo de fuego 758, habiendose recuperado calor del gas de escape en el primer conjunto de intercambio de calor 752. El calor del gas recalentado se recupera entonces en el segundo conjunto de intercambio de calor 754.
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En la presente realizacion, los conjuntos de intercambio de calor primero 752 y segundo 754 y el quemador de anillo 756 estan dispuestos para optimizar la conversion de calor dado el uso de acero inoxidable para revestir la unidad de recuperacion de calor. Normalmente, el acero inoxidable se limita a una temperatura de coccion de 760°C sin el uso de materiales de revestimiento considerablemente mas caros o enfriamiento con agua. Por tanto, la optimizacion puede lograrse por ejemplo cuando el gas de escape a aproximadamente 525°C al entrar en el conducto de entrada de gas 722, se reduce a 300°C mediante el primer conjunto de intercambio de calor 752. En este caso, 300°C es la temperatura minima aproximada a la que el contenido de oxfgeno en el gas de escape es suficiente para permitir la combustion en el quemador de anillo 756. El gas de escape se calienta entonces a aproximadamente 760°C (el lfmite de temperatura de coccion de acero inoxidable), antes de reducir su temperatura a aproximadamente 200°C en el segundo conjunto de intercambio de calor 754.
Se observara que el uso del quemador de anillo 756 entre los conjuntos de intercambio de calor primero 752 y segundo 754 solo puede ser posible en vista de la mejor distribucion de flujo proporcionada por la camara de disipacion de velocidad 734 y las bobinas del primer 752 conjunto de intercambio de calor.
Con referencia ahora a la figura 9 caractensticas similares a las ya descritas reciben numeros de referencia similares en la serie 900. La unidad de intercambio de calor 914 mostrada en la figura 9 es similar a las otras realizaciones descritas, pero ilustra caractensticas adicionales que pueden incorporarse a esas realizaciones.
La primera caractenstica es un quemador (no mostrado) en un conducto de quemador 968. El conducto de quemador 968 se posiciona entre un conducto de entrada de gas 922 y una turbina de gas (no mostrada). El quemador en el conducto de quemador 968 puede controlarse para aumentar la temperatura del gas de escape desde la turbina de gas para potenciar la conversion de calor en la unidad de intercambio de calor 914.
La segunda caractenstica es la provision de catalizadores en la unidad de intercambio de calor 914 para reducir las emisiones de monoxido de carbono y oxido de nitrogeno. El catalizador de monoxido de carbono 970 se posiciona en la base 972 del conducto de intercambio de calor 916. En este punto, las temperaturas son altas, lo que mejora la conversion de monoxido de carbono. El catalizador de oxido de nitrogeno 974 se posiciona mas arriba del conducto de intercambio de calor, donde las temperaturas son inferiores y mas adecuadas a la conversion de oxido de nitrogeno. Los catalizadores 972 y 974 se posicionan en zonas del conducto de intercambio de calor 916 que tienen areas de seccion transversal tales que la contrapresion creada por los catalizadores 972 y 974 es menos significativa.
Se apreciara que las realizaciones descritas anteriormente tienen un diseno compacto que puede ser similar en el aspecto exterior y en el tamano a una chimenea de escape preexistente en un proceso de ciclo sencillo. Puede por tanto provocar una perturbacion relativamente pequena sustituir una chimenea de escape existente con una realizacion de la presente invencion para crear un proceso de ciclo combinado. Adicionalmente, puede ser posible utilizar cimientos de chimenea de escape preexistentes para disminuir la perturbacion. Ademas, cuando el conducto de entrada y el conducto de intercambio de calor tienen ejes longitudinales sustancialmente perpendiculares de modo que en uso se suministra gas al conducto de intercambio de calor en una direccion sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del conducto de intercambio de calor, puede facilitarse la conexion rapida y facil de la fuente de gas de escape y el conducto de entrada. El tamano, forma y diseno de realizaciones de la presente invencion tambien se prestan al premontaje y a la realizacion de pruebas. Por tanto puede reducirse significativamente el tiempo de instalacion en comparacion con sistemas de la tecnica anterior tales como el mostrado en la figura 1, en el que senan necesarios el montaje in situ y la realizacion de pruebas.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    Unidad de intercambio de calor (214) adaptada para poder conectarse a una turbina de gas y disponerse, en uso, para recuperar energfa del gas de escape de una turbina de gas a la que esta unida la unidad, comprendiendo la unidad de intercambio de calor (214)
    un conducto de entrada (222) que en uso esta en conexion de fluidos con la turbina de gas y
    un conducto de intercambio de calor (216) conectado al conducto de entrada, en la que el conducto de entrada (222) y el conducto de intercambio de calor (216) tienen ejes longitudinales sustancialmente perpendiculares de modo que en uso se suministra gas al conducto de intercambio de calor (216) en una direccion sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del conducto de intercambio de calor (216) y el conducto de entrada de gas (222) se posiciona de modo que se introduce el gas tangencialmente al interior del conducto de intercambio de calor (216),
    caracterizado porque el conducto de intercambio de calor (216) comprende una camara de disipacion de velocidad (234), un conducto central que es
    uno de un conducto de mantenimiento (226) y un conducto de derivacion (440),
    una camara de intercambio de calor (236) dispuesta alrededor del conducto central, y
    un conjunto de intercambio de calor helicoidal (752, 754) situado dentro de la camara de intercambio de calor (234) para recuperar calor del gas de escape,
    en la que
    el gas de escape se suministra a traves del conducto de entrada de gas (222) a una parte de la zona de penmetro interior de la camara de disipacion de velocidad (234) en la que corrientes de gas que circulan a alta velocidad disipan su energfa cinetica de manera controlada antes de moverse a traves del conducto de intercambio de calor (216) y sobre el conjunto de intercambio de calor helicoidal (752, 754).
    Unidad de intercambio de calor segun la reivindicacion 1, en la que el conjunto de intercambio de calor comprende una tubena enrollada de manera helicoidal.
    Unidad de intercambio de calor (214) segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en la que el conjunto de intercambio de calor (752, 754) esta complementado por al menos un conjunto de intercambio de calor adicional (752, 754), ambos situados dentro del conducto de intercambio de calor (216) y en la que entre al menos dos de los conjuntos de intercambio de calor (752, 754) hay un mecanismo de calentamiento dispuesto para calentar el gas de escape que viaja a traves del conducto de intercambio de calor (216).
    Unidad de intercambio de calor (214) segun la reivindicacion 3, en la que los dos conjuntos de intercambio de calor (752, 754) y el mecanismo de calentamiento estan dispuestos de modo que el gas de escape cuando viaja a traves de la unidad de intercambio de calor (214) cae a una temperatura de normalmente entre 250 y 350°C antes de alcanzar el mecanismo de calentamiento.
    Unidad de intercambio de calor (214) segun la reivindicacion 3, o la reivindicacion 4, en la que el mecanismo de calentamiento esta dispuesto para elevar la temperatura del gas de escape que viaja a traves de la unidad de intercambio de calor (214) a normalmente entre 700 y 800°C.
    Unidad de intercambio de calor (214) segun cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que el mecanismo de calentamiento es un quemador de anillo (756).
    Unidad de intercambio de calor segun la reivindicacion 5, en la que el conducto de intercambio de calor (216) tiene un revestimiento de acero inoxidable.
    Unidad de intercambio de calor (214) segun cualquier reivindicacion anterior, en la que el conjunto de intercambio de calor (752, 754) forma parte de un sistema de intercambio de calor y en la que el conducto central es un conducto de mantenimiento (226) y en la que el conducto de mantenimiento (226) esta dispuesto para permitir el acceso para la inspeccion y/o el mantenimiento de al menos parte del sistema de intercambio de calor.
    Unidad de intercambio de calor (214) segun la reivindicacion 8, en la que el conducto de mantenimiento (226) esta dotado de medios de acceso vertical para pasar sustancialmente la altura completa del conducto de mantenimiento (226).
    Unidad de intercambio de calor (214) segun la reivindicacion 8 o la reivindicacion 9, en la que al menos uno
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    de las tubenas y colectores para el suministro y la salida de fluido del conjunto de intercambio de calor (752, 754) se proporciona dentro del conducto de mantenimiento (226), y en la que opcionalmente el conducto de mantenimiento (226) proporciona acceso a las tubenas y colectores para al menos uno de inspeccion y/o mantenimiento.
  8. 11. Unidad de intercambio de calor (214) segun cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en la que el conducto de mantenimiento (226) actua como un deflector para el gas que entra a traves del conducto de entrada de gas (222), para alterar la distribucion de flujo de gas.
  9. 12. Unidad de intercambio de calor (214) segun cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en la que el conducto de mantenimiento (226) es sustancialmente cilmdrico en seccion transversal.
  10. 13. Unidad de intercambio de calor (214) segun cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en la que el conducto de mantenimiento (226) proporciona acceso para personas al interior del mismo.
  11. 14. Unidad de intercambio de calor (214) segun cualquier reivindicacion anterior, en la que el conducto de intercambio de calor (216) es sustancialmente cilmdrico.
  12. 15. Unidad de intercambio de calor (214) segun cualquier reivindicacion anterior, en la que la unidad de intercambio de calor (214) es un generador de vapor de un unico paso.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0813938D0 (en) * 2008-07-30 2008-09-03 Heat Recovery Solutions Ltd Heat exchanger
US10012413B2 (en) 2014-04-15 2018-07-03 Ecr International, Inc. Heat exchanger
WO2018078955A1 (ja) * 2016-10-27 2018-05-03 本田技研工業株式会社 排気管
US11724210B2 (en) * 2020-09-06 2023-08-15 Katz Water Tech, Llc Heat sink evaporator
GB2601773B (en) 2020-12-09 2023-03-29 Helical Energy Ltd A heat exchange unit
USD1017781S1 (en) * 2022-05-06 2024-03-12 Doright Co., Ltd. Air preheater

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2091119A (en) * 1935-01-14 1937-08-24 Saint-Jacques Eugene Camille Heat exchanger
GB690417A (en) * 1948-02-05 1953-04-22 Commentry Fourchambault & Deca Improvements in and relating to fluid-heating and other furnaces
FR1058967A (fr) * 1951-03-30 1954-03-22 Power Jets Res & Dev Ltd Perfectionnements apportés aux échangeurs de chaleur à recupération
GB962561A (en) * 1959-10-23 1964-07-01 Alfred Schack Recuperator for gaseous media
US3163153A (en) * 1962-03-30 1964-12-29 Foster Wheeler Corp Waste heat recovery apparatus with integral fired heater
SE309837B (es) * 1964-03-07 1969-04-08 P Ranebo
US3302705A (en) * 1964-09-21 1967-02-07 American Radiator & Standard Heat exchanger
DE1542352C3 (de) * 1965-08-28 1980-04-03 Dr. C. Otto & Co Gmbh, 4630 Bochum Misch- und Reaktionskammer, die nach dem Prinzip der hochturbulenten Drallvermischung gasförmiger, flüssiger oder feinkörniger fester Stoffe mit einem Trägergas arbeitet
US3372677A (en) * 1966-12-27 1968-03-12 Vapor Corp Total energy conservation system
BE709910A (es) * 1968-01-26 1968-05-30
US3975229A (en) * 1970-02-12 1976-08-17 Jackson Morden A Flameless reboiler for reconcentrating liquid desiccant
US3837830A (en) * 1972-09-14 1974-09-24 W Eberhart Method for forming integral internal channels in glass tubing
US4327801A (en) * 1977-01-31 1982-05-04 The Furukawa Electric Company, Ltd. Cylindrical heat exchanger using heat pipes
US4113009A (en) * 1977-02-24 1978-09-12 Holcroft & Company Heat exchanger core for recuperator
DE2851197A1 (de) * 1978-11-27 1980-06-12 Interatom Fluessigmetall-beheizter dampferzeuger mit integrierter zwischenueberhitzung
DE2929810A1 (de) * 1979-07-23 1981-02-19 Fuchs Einrichtung zur waermerueckgewinnung aus abgas sowie waermetauschelement hierfuer
US4398452A (en) 1980-11-10 1983-08-16 Haden Schweitzer Corporation Energy recovery heat exchanger installation
BE891799A (fr) * 1982-01-15 1982-07-15 Costermans Arlette I E Procede et dispositif d'echange thermique, en particulier pour gaz de fumee
FR2574176A1 (fr) 1984-12-04 1986-06-06 Lahaye Claude Recuperateur de chaleur sur effluents gazeux
EP0351247A3 (en) 1988-07-15 1990-04-25 Roberts, E. Dawson Recovery of heat from flue gases
JP2631892B2 (ja) * 1989-03-27 1997-07-16 株式会社日本ケミカル・プラント・コンサルタント 加熱装置
US5881681A (en) * 1997-01-23 1999-03-16 Aerco International, Inc. Water heating system
US5460511A (en) * 1994-05-04 1995-10-24 Grahn; Dennis Energy efficient afterburner
DE19959342A1 (de) * 1999-12-09 2001-06-13 Abb Alstom Power Ch Ag Abhitzedampferzeuger
NL1016246C2 (nl) * 2000-09-22 2002-03-25 Interactive Bouwprodukten B V Buisstelsel voor het doorvoeren van rookgassen.
CA2518280C (en) * 2001-03-07 2011-08-02 Wayne Ernest Conrad Improved heat engine with hydraulic output
US20050133202A1 (en) * 2001-11-09 2005-06-23 Aalborg Industries A/S Heat exchanger, combination with heat exchanger and method of manufacturing the heat exchanger
AU2003252323A1 (en) * 2003-07-30 2005-02-15 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Heat exchanger tube panel module, and method of constructing exhaust heat recovery boiler using the module
US7891324B2 (en) * 2007-06-06 2011-02-22 Franklin David A Method and apparatus for heating a circulating fluid in an indirect heat exchanger
ITMO20070199A1 (it) * 2007-06-13 2008-12-14 A M S R L Scambiatore di calore per caldaia, metodo ed utensile per la sua realizzazione
US8220274B2 (en) * 2008-05-15 2012-07-17 Johnson Matthey Inc. Emission reduction method for use with a heat recovery steam generation system
GB0813938D0 (en) * 2008-07-30 2008-09-03 Heat Recovery Solutions Ltd Heat exchanger
KR101421958B1 (ko) * 2013-08-06 2014-07-22 현대자동차주식회사 차량의 배기열 활용 구조

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