FI107374B - Anordning för tillvaratagande av restvärmeenergi ur rökgaser - Google Patents

Description

107374

Anordning för tillvaratagande av restvärmeenergi ur rökgaser

Tekniskt omräde Föreliggande uppfinningen gäller en spraykondensor enligt ingres-sen i patentkrav 1. I en dylik anordning utnyttjas fördelaktigt restvärmeenergi 5 inklusive kondenseringsvärmen i rökgaser frän värmeproduktionsanläggningar.

Äldre teknik Kända konstruktioner finns i en dei panntyper, där man som tilläggsutrustning har förstorade värmeöverföringsytor, vilka förmär kylä rökga-sema ytterligare och kondensera vattenängan i desamma. Vid kondensering-10 en loses ocksa syror i vattenfasen tili tidvis relativt höga halter och värmeytor-na mäste göras av speciella syrafasta stältyper. Den behövliga värmeytan är stor, ofta flera kvadratmeter, och konstruktionen blir lätt tung.

Ett annat sätt att tillvarata extra energin ur rökgasema är genom di-rekt värmeöverföring tili en vätska, vanligen vatten, i en sä kallad spraykon-15 densor. I en spraykondensor är vattenangans partialtryck högre och syrorna utspäds mer, vilket ej ger upphov tili lika allvarlig korrosion enligt tidigare studi-er och ansökningar. Spraykondensorer finns i främst större industrianlägg-ningar och tvättar ocksa rökgasema frän närmast stoft och svavelföreningar. Syftet med dessa är just gasrening men värmeätervinning förekommer ocksa 20 med efterföljande värmeväxlare.

Problemställning

Med den föreliggande uppfinningen utförs värmeatervinningen med en spraykondensor som uppvisar de särdrag som är specificerade i den kän-' netecknande delen av patentkrav 1.

25 Med den i föreliggande uppfinning beskrivna anordningen uppnäs flera betydande fördelar framom den kända tekniken. Sälunda kan i tili exem-pel en panna, som körs med 20 kW effekt med trä som bränsle och i anslut-ning tili vilken en uppfinningsenlig spraykondensor används, ytterligare mellan .· 15-20 % tilläggseffekt uttas. Härvid har antagits att de ingäende rökgasernas 2 107374 temperatur är 150°C. Vid användande av olja som bränsle är den uttagbara extra energin nägot lägre men ändä beaktansvärd.

Vidare kan man utföra samtidig värmeutvinning och rening av rök-gasema i en mycket kompakt anläggning. Dessutom kan den av spraykon-5 densorn uppvisade kondenseringsdelen inklusive dysan samt vätskemängden dimensioneras sa att även högre rökgastemperaturer än tidigare nämnda 150°C kan intas. Detta betyder att Stora ytor, med jämförelsevis lag värmege-nomgäng, i förbränningsanläggningen före kondensorn kan undvaras. Ytterst behövs i princip endast en brännare med eldstad före rökgasintaget tili kon-10 densorn, vilket medför Stora materialinbesparingar.

Ytterligare erhalles bättre drag fran pannans eldstad. En hög skor-sten kan undvaras och nedsmutsning av denna undviks.

Sammanställning över ritningsfigurer I det följande beskrivs uppfinningen närmare med hänvisning tili rit-15 ningen, där figur 1 visar ett schematiskt tvärsnitt av en spraykondensor enligt fö-religgande uppfmning, figur 2 visar ett mera detaljerat tvärsnitt av spraykondensorns topp, och 20 figur 3 visar ett horisontalt tvärsnitt av spraykondensorns topp enligt figur 2.

Föredragen utföringsform

Med den föreliggande uppfinningen utförs värmeatervinningen med just en spraykondensor enligt figur 1. Karakteristiskt för denna är att samma 25 sprayvätska äteranvänds och att den nedre delen är fylld med vätska samt att stoft och sotpartiklar avskiljs i kondensortoppen.

Kondensorn fungerar pä sä vis att rökgaserna intas vid anslutning-en 1 och sugs med hjälp av suget frän spraydysan 11 in i cyklonavskiljaren 2. Avskiljaren är förtydligad i figurema 2 och 3 och bestar i princip av tre koncent- 3 107374 riska eller epicentriska rör, varav det yttersta utgörs av kondensorns mantelyta 1a. Intaget 1 är anordnat tangentiellt till yttermanteln 1a enligt figur 3 och locket 3 är fast med skruvanordningama 4 till kransen 5, som är fastsvetsad i än-dan av yttermanteln eller röret 1a. Det innersta röret 6 har ocksä en krans, 5 som vilar pä kransen 7, vilken är fästad pä ytterrörets 1a insida. Mellanröret 8 har likasä en krans fästad i den nedre ändan och vilar pä metallstöd 9, vilka är fästade pä innerrörets 6 krans enligt figur 2. Pä detta vis kan bade inner- och mellanröret tas ut via locket 3 för rengöming av avskiljaren och för eventuell inspektering av dysan 11. Vid tvärpläten 10, som är fästad pä mellanrörets 8 10 yttermantel, finns ett häl i kransen sä att rökgasema ändrar riktning nedät och sedan spiralformigt uppät och in i innerröret 6 enligt pilama i figurema 1 och 2. Mellanrörets 8 ända uppät tätar mot locket 3.

Efter röret 6 sugs gasema in i kondenseringsdelen 12 via dysan 11, vars alstrade smä vätskedroppar upptar värmeenergin frän gasema. Konden-15 seringsdelens längd och diameter är sä dimensionerad att värmeöverföringen tili vätskedropparna hinner ske med en bestämd mängd vätska genom dysan.

Efter kylningen/kondenseringen avskiljs de rena rökgasema frän vätskan i uttaget 13. Det horisontella uttaget 13 är försett med en konisk an-slutning tili droppavskiljaren 15, nätet, och det mindre utgäende röret 16.

20 Dysvätskan fyller den nedre delen 17 av kondensorn, vilken är för- sedd med en värmeväxlare 18 för uppvärmning av tili exempel returvatten via anslutningarna 20 och 21 tili pannan. Genom att värmeväxlaren är neddoppad direkt i vätskan och cirkulationen runt densamma är enligt figur 1 erhälles en mycket god värmeöverföring. Värmeväxlaren är konstruerad som ett dubbel-25 mantlat cylindriskt kärl med kupolformad topp och cirkulär öppning nedtill.

I spalten mellan rören finns metallringar 19 med öppningar och en « o < vertikal list, vilket ger bättre turbulens i det värmeupptagande mediet.

Dysvätskan strömmar ned pä mantelsidan av värmeväxlaren och sedan upp genom öppningen tili intaget 24, beläget just under kupolen. Detta 30 för att eventuella äterstäende tyngre föroreningar eller slam skall gravimetriskt kunna avskiljas pä botten 23 av kondensorn. Intaget 24 är vänt nedät för att 4 107374 möjliggöra bättre bakspolning av kondensorbotten, som kan tömmas vid utta-get 22. Efter intaget 24 strömmar dysvätskan via filtret 25 tili cirkulationspum-pen 26. Ny vätska kan tas in via röranslutningen 27. Efter cirkulationspumpen gär vätskan tili dysan 11 och kretsen är sluten.

5 I ett utföringsexempel har en kondensor konstruerats tili en 20 kW

panna med träflis som bränsle. Kondensoms ytterdimensioner är följande: höjd = 1250 mm, diameter = 324 mm. Kapaciteten är 3,5 kW.

Dysvätskepumpen startar när brännaren startar. Kondensom är gjord av syrafast stäl.

Claims (7)

1. Spraykondensor, för tillvaratagande av restvärmeenergi ur rökga-ser, kännetecknad därav, att ett tangentiellt inlopp (1) tili den i toppen inbyggda stoft-cyklonavskiljaren (2) samt en vätskefylld bottendel (17) ovanom 5 vilken värmeupptagnings- eller kondenseringsdelen (12) och det horisontella rö-ret (13) för gas/vätskeavskiljning befinner sig.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suihkulauhdutin, joka käsittää syklonierottimen (2), tunnettu siitä, että erotin muodostuu kolmesta samankeskisestä tai episentrisestä putkesta, joista ulommainen muodostuu lauhduttimen ulkovaipasta (la), sekä että keskiputken (8) alaosassa on laipat, jotka on kiinnitetty tiiviisti uiko vaippaan ja sisäputki laippoineen tukeutuu ulkovaippaan kiinnitettyyn laippaan (7) ja keskiputki tukeutuu metallitukiin (9), jotka on kiinnitetty sisäputkeen ja rakenne mahdollistaa keski-ja sisäputken poistamisen avattavan kannen (3) kautta tapahtuvaa tarkastusta tai puhdistusta varten.

2. Spraykondensom enligt patentkrav 1, vilken omfattar cyklonav-skiljaren (2), kännetecknad därav, att avskiljaren bestär av tre koncent-riska eller epicentriska rör, varav det yttre utgörs av kondensoms yttermantel 10 (1a) samt att mellanröret (8) är försedd med kransar nedtill, vilka tätar mot yt- termanteln och det innersta röret vilar med sin krans pa kransen (7) fäst i ytter-manteln och mellanröret vilar pa metallstöden (9), fästa pä innerröret och kon-struktionen möjliggör borttagning av mellan- och innerröret för Inspektion eller rengöming via öppningsvara locket (3).

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen suihkulauhdutin tunnettu siitä, että sisäänrakennetussa syklonierottimessa on aukko keskiputken (8) laipassa poikittaislevyn (10) edessä, mikä sallii tunnusomaisen savukaasukierron aluksi kiertävästi ulkovaipan ja keskiputken välissä olevassa raossa ja lopuksi alaspäin sisäputken (6) läpi kohti suutinta (11).

3. Spraykondensom enligt patentkrav 1 och 2, känneteck nad därav, att den inbyggda cyklonavskiljaren har en öppning i mellanrörets (8) krans före tvärpläten (10), vilket möjliggör en karaktärisk rökgascirkulation först cirkulärt i spalten mellan yttermantel och mellanrör och tili sist nedat genom innerröret (6) mot dysan (11). .20 4. Spraykondensom enligt patentkrav 1, kännetecknad där av, att värmeupptagningsdelen (12) är sä dimensionerad att de av dysan (11) och cirkulationspumpen (26) alstrade vätskedroppama täcker hela konden-sortvärsnittet ovanom rörets (13) Övre kant.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suihkulauhdutin tunnettu siitä, että lämmönotto-osa (12) on mitoitettu niin, että suuttimen (11) ja kierrätyspumpun (26) synnyttämät nestepisarat peittävät koko lauhduttimen poikkileikkauksen putken (13) reunan yläpuolella.

5. Patenttivaatimusten 1 ja 4 mukainen suihkulauhdutin tunnettu siitä, että kierrätyspumppu (26) tuottaa mahdollisimman korkean paineen suuttimen (11) jälkeen saatavia mahdollisimman pieniä nestepisaroita varten samanaikaisesti kun pumpun synnyttämä tilavuusvirta sovitetaan tarpeellisen osassa (12) tapahtuvan savukaasuista tulevan lämmön talteenottamisen ja suutinnesteen korkeimman lämpötilan mukaan. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen suihkulauhdutin tunnettu siitä, että alaosassa (17) olevassa suutinnesteessä on kupolimaisella käijellä ja alaspäin suunnatulla aukolla varustettu lämmönsiirrin (18) ja vaippapintojen välissä olevassa raossa kiertää jäähdytys- /paluuvettä avoimien renkaanmuotoisten sisäkkeiden (19) avulla spiraalimaisesti ylöspäin. 8 1C7374

5. Spraykondensom enligt patentkrav 1 och 4, känneteck- ... 25 n a d därav, att cirkulationspumpen (26) ger möjligast högt tryck för att ge möj- ligast smä vätskedroppar efter dysan (11) samtidigt som pumpens alstrade vo-lymström anpassas efter den behövliga värmeupptagningen frän rökgasema i delen (12) och dysvätskans högsta temperatur.

6. Spraykondensom enligt patentkrav 1, kännetecknad där- 30 av, att i dysvätskan i nedre delen (17) finns en värmeväxlare (18) med kupolfor- 6 107374 mad topp och öppningen vänd nedät och i spalten mellan mantelytoma cirkule-rar kyl-/returvattnet spiralformigt uppat med hjälp av de öppna ringinläggen (19).

7. Spraykondensom enligt patentkrav 6, kännetecknad där-av, att intaget (24) för dysvätskan är belägen just under kupoltoppen i värme-5 växlaren. Ί 107^74 Patenttivaatimukset * ^ “ l.Suihkulauhdutin jäännöslämpöenergian talteenottamiseksi savukaasuista, tunnettu poikittaisesta tuloaukosta (1) pölyn syklonierottimen (2) yläosassa sekä suihkunesteen täyttämästä alaosasta (17), jonka yläpuolella on lämmönotto- tai lauhdutusosa (12) ja vaakasuora putki (13) kaasun/nesteen erottamiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen suihkulauhdutin tunnettu siitä, että suutinnesteen imuaukko (24) on juuri lämmönvaihtimen kupolikäqen alla.