HU191792B

HU191792B - Method and apparatus for producing steam of low- or intermediate pressure by utilizing heat particularly waste heat

Info

Publication number: HU191792B
Application number: HU188785A
Authority: HU
Inventors: Janos Adamath; Ferenc Bartha; Tibor Hackl; Agnes Varga; Karoly Esz
Original assignee: Janos Adamath; Ferenc Bartha; Tibor Hackl; Agnes Varga; Karoly Esz
Priority date: 1985-05-20
Filing date: 1985-05-20
Publication date: 1987-04-28

Abstract

A találmány tárgya eljárás kis- vagy középnyomású gőz előállítására hő, különösen hulladékhő felhasználásával, amely eljárás során folyadékot,például vizet vagy előmelegített vizet függőleges áramirányú hőcserélőbe (1) vezetünk és hőt hordozó közeggel érintkeztetjük. A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezésben függőleges áramirányú hőcserélőben a hőátadó közeg bevezető csonkja (2) a hőcserélő (1) felső végének környezetében, míg a folyadék, például a víz vagy előmelegített víz bevezető csonkja (8) a hőcserélő alján, vagy a hőcserélő (1) aljának környezetében van elrendezve. A találmány szeunti eljárásnak az a lényege, hogy az alulról felfelé áramló, el őmelegített folyadékot a hőcserélő elgőzölögtető szakaszának (12) a végén poriasztjuk, majd a porlasztótt folyadékot kívülről a lefelé áramló hőt hordozó közeggel, belülről a felfelé áramló folyadékkal, előnyösen előmelegített vízzel határos hőátadó felületek között lefelé áramoltatva elgőzölögtetjük, végül a hőcserélő elgőzölögtető szakaszához (12) csatlakozó túlhevítő szakaszban (13) a gőzt túlhevítjük. A találmány szerinti berendezésnek az a lényege, hogy a hőcserélő hőátvevő oldala két, egymást körülvevő térből áll, amely terek közül a belső tér a felfelé áramló előmelegített folyadék tere, amely belső tér felső végén porlasztóik)(7) van(nak) elrendezve, míg a külső tér a lefelé haladó porlasztóit folyadék, valamint a porlasztóit folyadék elgőzölgése nyomán keletkező gőz elvezetésére alkalmasan kiképzett, a hőátadó térrel hőátadó felületek útján érintkező hőfelvevő térként van kiképezve (1. ábra). -1-The present invention relates to a process for producing low or medium pressure steam using heat, in particular waste heat, in which a liquid, such as water or preheated water, is introduced into a vertical flow heat exchanger (1) and contacted with a heat carrier medium. In an apparatus for carrying out the process according to the invention, the inlet pipe (2) of the heat transfer medium in the upstream of the heat exchanger (1) in the upstream of the heat exchanger (1) or the heat exchanger (8) at the bottom of the heat exchanger or the heat exchanger ( 1) arranged in the vicinity of the bottom. The essence of the inventive method of the invention is that the prewarmed fluid flowing from the bottom up is peeled at the end of the evaporator section (12) of the heat exchanger, then the spray liquid is bounded from the outside by the fluid carrying the downwardly flowing heat, from the inside to the upstream fluid, preferably preheated water. steaming downwardly between the heat transfer surfaces, and finally overheating in the superheating section (13) connected to the evaporator section (12) of the heat exchanger. The apparatus according to the invention consists in that the heat exchanger side of the heat exchanger consists of two adjacent spaces, the space of which is the space of the upwardly heated preheated liquid which is at its upper end of the interior, its atomisers (7), while the outer space is formed as a heat-absorbing space, which is suitably designed to drain the vapor of the downwardly directed atomisers and the vapors resulting from the evaporation of the liquid by heat transfer surfaces (Fig. 1). -1-

Description

A találmány tárgya eljárás kis- vagy középnyomású gőz előállítására hő, különösen hulladékhő felhasználásával, amely eljárás során folyadékot például vizet, vagy előmelegített vizet függőleges áramirányú hőcserélőbe vezetünk és hőt hordozó közeggel érintkeztetjük. A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló berendezésben függőleges áramirányú hőcserélőben a höátadó közeg bevezető csonkja a hőcserélő felső végének környezetében, míg a folyadék például a víz, vagy előmelegített víz bevezető csonkja a hőcserélő alján, vagy a hőcserélő aljának környezetében van elrendezve.The present invention relates to a process for the production of low or medium pressure steam using heat, in particular waste heat, in which a liquid, for example water or preheated water, is introduced into a vertical upstream heat exchanger and contacted with a heat transfer medium. In the apparatus for carrying out the process according to the invention, in a vertical upstream heat exchanger, the heat transfer fluid inlet is located around the upper end of the heat exchanger, while the liquid, for example, water or preheated water inlet is located at the bottom or around the bottom of the heat exchanger.

Mint ismeretes, hulladék meleg levegő vízmelegítésre való hasznosítására két lehetőség van: a két közeg közvetlen, ill. felületi hőcserélőn keresztüli közvetett érintkezésével. Az előbbi esetben a levegő csak telítődés után tudja melegét átadni, ha hőmérséklete már az ún. nedves hőmérsékletig lecsökkent, míg a hőcserélőnél, ha a levegő bizonyos hőfok alá csökken, a levegő szennyeződései kicsapódnak. Ezen a hibán kívánt segíteni a HU—PS 180 228 szerinti megoldás, amely a két módszert egyesítve a meleg levegőt hőcserélőn át vezeti, majd a részben lehűlt levegővel közvetlen érintkeztetéssel előmelegíti a hőcserélőbe való belépés előtt a vizet.As is known, there are two ways of utilizing waste heat for hot water heating: the two media are direct and the two, respectively. indirect contact via a surface heat exchanger. In the former case, the air can transfer its heat only after saturation, when its temperature is already in the so-called. reduced to a humid temperature, while at the heat exchanger, when the air falls below a certain temperature, air impurities precipitate. This problem is solved by the solution of HU-PS 180 228, which combines the two methods by passing hot air through a heat exchanger and then preheating the water directly before entering the heat exchanger by directly contacting the partially cooled air.

Az ismertetett eljárás alkalmazása azonban korlátozott, mert a szennyeződések a felmelegítendő vízbe kerülnek és ez sok esetben megengedhetetlen. Ezért ma már elsősorban a meleg közeg és a melegítendő közeg közvetlen érintkezését kiküszöbölő hőcserélő rendszereket alkalmazzák.However, the use of the described procedure is limited because impurities get into the water to be heated and this is in many cases impermissible. Therefore, heat exchanger systems are now used primarily to prevent direct contact between the warm medium and the medium to be heated.

Egy hőcserélővel felépített hulladékhő felhasználó berendezést ismertet a HU—PS 185.342 leírás szerinti megoldás. Itt a hulladék meleget egy hőcserélő felső végén vezetik be és a lehűlt közeget a hőcserélő alján vezetik el. A felmelegítendő vizet ugyancsak felül vezetik be és alul vezetik el egy tároló tartályba. A lehűlt közeg maradék melegét úgy használják fel,hogy a hőcserélő alján távozó közeget egy cső segítségével átvezetik a tároló tartályon. Ez a berendezés is csak korlátozott területen hasznosítható, mert a víz felülről lefelé történő áramoltatása és egyidejű felmelegítése miatt gőz nem keletkezhet.An apparatus for using waste heat with a heat exchanger is described in the solution described in HU-PS 185.342. Here the waste heat is introduced at the top end of a heat exchanger and the cooled medium is discharged at the bottom of the heat exchanger. The water to be heated is also introduced into the storage tank at the top and drained below. The residual heat of the cooled medium is used by passing a fluid from the bottom of the heat exchanger through a pipe to the storage tank. This equipment can only be used in a limited area as steam cannot flow due to the flow of water from the top to the bottom and the simultaneous heating.

A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy ha folyadékot alulról felfelé vezetjük, a folyadékot hordozó csövek és a hőcserélő meleg oldatát képező hőátadó közeg csatornák között két egymást körülvevő térből álló hőfelvevő oldalt képezünk ki olymódon, hogy a belső térben áramlik felfelé a folyadék, míg a belső tér felső végén levő porlasztókon porlasztott meleg folyadékot a külső térben lefelé csurgatva elgőzölögtetjük, majd a gőzt a porlasztók feletti, a hőátadó közeggel közvetlenül határos hőfelvevő térben túlhevítjük, a méretezéstől függő túlhevltett gőzt nyerünk. Az egymás felett levő előgőzölögtető és túlhevítő szakaszok egymáshoz képesti hosszváltoztatásával a túlhevítés mértéke tetszés szerint változtatható.The invention is based on the discovery that, when fluid is conducted from the bottom to the top, a heat receiving side consisting of two surrounding spaces is formed between the fluid carrying tubes and the heat transfer fluid channels forming a warm solution of the heat exchanger, so that the fluid flows upwardly. hot liquid sprayed on the nozzles at the upper end of the interior space is vaporized downwardly through the outer space and superheated in the heat acquisition space directly above the nozzles, directly adjacent to the heat transfer medium, to produce superheated steam depending on the design. By varying the length of the superheat and superheat sections above each other, the degree of superheat can be varied as desired.

A találmány szerinti eljárásnak az a lényege, hogy az alulról felfelé áramló, előmelegített folyadékot a hőcserélő elgőzöiögtető szakaszának a végén porlasztjuk, majd a porlasztott folyadékot kívülről a lefelé áramló hőt hordozó közeggel, belülről a felfelé áramló folyadékkal, előnyösen előmelegített vízzel határos hőátadó felületek között lefelé áramoltatva elgőzölögte tjük, végül a hőcserélő elgőzöiögtető szakaszához csatlakozó túlhevítő szakaszban a gőzt túlhevítjük. A találmány szerinti berendezésnek az a lényege, hogy a hőcserélő hőátvevő oldala két, egymást körülvevő térből áll, amely terek közül a belső tér a felfelé áramló, előmelegített folyadék'tere, amely belső tér felső végén porlasztóik) van(nak) elrendezve, míg a külső tér a lefelé haladó porlasztott folyadék, valamint a porlasztott folyadék elgőzölgése nyomán keletkező gőz elvezetésére alkalmasan kiképzett, a hőátadó térrel hőátadó felületek útján érintkező hőfelvevő térként van kiképezve.___The process of the present invention consists in spraying the bottom-up, preheated liquid at the end of the evaporator evaporator section, and then spraying the exterior fluid externally with the downstream heat transfer medium, internally with the upstream fluid, preferably heated with water. and steam is superheated in the superheat section connected to the evaporator section of the heat exchanger. The apparatus of the invention consists in that the heat transfer side of the heat exchanger consists of two surrounding spaces, the interior of which is the upwardly preheated liquid space, which at its upper end is provided with atomizers, while the the outer space is formed as a heat-absorbing space adapted for the downward movement of the atomised liquid and the vapor produced by the evaporation of the atomised liquid, which is in contact with the heat transfer space through heat transfer surfaces .___

A találmányt részletesebben az ábrán bemutatott kiviteli példa segítségével ismertetjük, az ábrán a találmány szerinti berendezés egy kiviteli példájának vázlata látható.The invention will be described in more detail with reference to the embodiment shown in the figure, which is a diagram of an embodiment of the apparatus according to the invention.

Az ábrán látható 1 hőcserélő függőleges elrendezésű. Az 1 hőcserélő felső részének környezetében hőátadó közeg 2 bevezető¹ csonkja van elrendezve. Az 1 hőcserélőben a hőátadó közeg 3 csatornája van kívül, a hőátadó közeg felülről lefelé áramlik és 4 kivezető csonkja az 1 hőcserélő aljának környezetében van elrendezve. A 4 kivezető csonk alatt 5 kondenz elvezető van kiképezve. A 4 kivezető csonk helyzete két lehetőség közül választható meg.The heat exchanger 1 shown in the figure is arranged vertically. In the vicinity of the upper part of the heat exchanger 1, an inlet connection ¹ is provided for the heat transfer medium. In the heat exchanger 1, the heat transfer fluid channel 3 is outside, the heat transfer fluid flows from top to bottom and its outlet outlet 4 is arranged around the bottom of the heat exchanger 1. A condensate drain 5 is provided under the outlet 4. There are two options for positioning the 4 output stubs.

Az 1 hőcserélő hideg oldala egy kettősfalú 6 csőrendszerből áll, amely 6 csőrendszer belső 6i csövei az 1 hőcserélő hideg oldalának belső terét, míg a két csőfal közti 62 részek az 1 hőcserélő hideg oldalának a külső terét képezik. A belső 6, csövek felső végein egy-egy 7 porlasztó van elhelyezve. A 6₂ részek a 7 porlasztók környezetében nyitottak, míg alul, a 61 csövek a hőfelvevő közeg 8 bevezető csonkjára csatlakozó 9 közösítése felett, a 6₍ csöveket körülölelően zártak. A példa szerint a 6, csövek a részekhez képest függőleges irányban megvezetetten elinozgathatók.The cold side of the heat exchanger 1 consists of a double-walled tubing system 6, the inner tubes 6i of the tubular system 6 forming the inner space of the cold side of the heat exchanger 1 and the portions 62 between the two tubular walls. At the upper ends of the inner tubes 6, a nozzle 7 is provided. 6 _two parts open environment of the seven nozzles, while at the bottom, above the 61 pipes connected to the heat receiving medium 8 inlet stub 9 combined in the 6 _(tubing around-closed. According to Example 6, mounted for guided elinozgathatók tubes perpendicular to the portions directions.

A folyadék előmelegítése az 1 hőcserélőben is elvégezhető. Ebben az esetben a hőfelvevő közeg 8 bevezető csonkja és a 9 közösítések közé, a hőátadó közeg 4 kivezető csonkja felett előmelegítő rendszer, pl. csőkígyó van beépítve. Az 1 hőcserélő felső részén, a hőátadó közeg 2 bevezető csonkja felett 10 gőz elvezető csonk van kiképezve.Preheating of the liquid can also be performed in the heat exchanger 1. In this case, a preheating system, such as a heating system, is provided between the heat transfer fluid inlet 8 and the interconnections 9 above the heat transfer fluid outlet 4. a snake is built in. In the upper part of the heat exchanger 1, a steam outlet 10 is provided above the inlet 2 of the heat transfer medium.

Az 1 hőcserélőben lényegében két vagy három rész különböztethető meg. Az 1 hőcserélő hideg oldalán levő kettősfalú 6 csőrendszer két csőfal közti 62 részének aljáig terjedő rész - amennyiben az előmelegítés az 1 hőcserélőben történik — az 1 hőcserélő 11 előmelegítő szakasza, a 63 rész aljától a 7 porlasztókig terjedő rész az 1 hőcserélő 12 elgőzöiögtető szakasz, végül a 7 porlasztóktól a hőátadó közeg 2 bevezető csonkjáig terjedő rész az 1 hőcserélő 13 túlhevítő szakasza.In the heat exchanger 1, essentially two or three parts can be distinguished. The portion up to the bottom 62 of the double-walled pipe system 6 on the cold side of the heat exchanger 1 between the two pipe walls, when preheated in the heat exchanger 1, the preheating section 11 of the heat exchanger 1, the the part extending from the nozzles 7 to the inlet 2 of the heat transfer medium is the superheat section 13 of the heat exchanger 1.

A berendezés a következőképpen működtethető:To operate the equipment:

Az előmelegített folyadék, vagy - friss folyadék,The preheated liquid, or - fresh liquid,

111. víz a 61 csöveken keresztül szivattyú működésének hatására halad felfelé. Először - a 61 csövek és a 6j részek egymáshoz képesti helyzetétől függően - a 61 csövek közvetlenül érintkeznek az ellenáramú hőátadó közeg terével, majd - a 63 részek közé kerülve - a 63 részeken keresztül közvetve. A 7 porlasztók segítségével porlasztott folyadék a két csőfal közti, a hőátadó közeg terével közvetlenül érintkező 63 részeken lefelé csurog a csőfalakon, majd a hőátadó közegtől nyert meleg hatására egyrészt elgőzö’ög és a porlasztók feletti 13 túlhevítőszakaszbakerül.mástészt a hőátadó közegtől nyert meleg egy részével a 61 csöveken felfelé haladó folyadékot melegíti. A hő-22Water 111 passes through the tubes 61 as a result of pump operation. First, depending on the relative position of the tubes 61 and the portions 6j, the tubes 61 are in direct contact with the countercurrent heat transfer medium space and then, between the portions 63, indirectly through the portions 63. The liquid sprayed by means of the nozzles 7 drips down on the tube walls between the two tube walls and directly in contact with the space of the heat transfer medium, then evaporates under the effect of the heat transfer medium and passes through the heat transfer medium 13 heating fluid upstream of the tubes 61. Heat-22

191.792 útadó közeg a legtöbb meleget a 13 túlhevítő szakaszban adja át a gőznek, ezért a 13 túlhevítő szakasz hosszának változtatásával a túlhevítés mértéke változtatható.The transfer medium 191,792 transfers most of the heat to the steam in the superheat section 13, so changing the length of the superheat section 13 can change the degree of superheat.

A találmány nincs a kiviteli példákban leirt megoldásokra korlátozva, hanem kiterjed az igénypontok, különösen a főigénypontok teljes teijedelmére.The invention is not limited to the solutions described in the embodiments, but encompasses the full claims of the claims, in particular the claims.

Claims

A process for producing low or medium pressure steam by utilizing heat, especially waste heat, in which a liquid such as water or preheated water is introduced into a vertical upstream heat exchanger and contacted with a heat transfer medium, characterized in that the preheated fluid At the end of the section, the atomised liquid is vaporized by streaming downwardly from the exterior to the downstream heat transfer medium and from the inside to the upwardly flowing heat transfer surfaces bordering the preheated liquid, and finally overheating the superheating section of the heat exchanger.

The method of claim 1, wherein the parameters of the superheated steam are adjusted by varying the length of the evaporation section and the superheat section relative to one another.

3. Apparatus for producing low or medium pressure steam by utilizing heat, especially waste heat, in which in a vertical current exchanger the inlet of the heat transfer medium is in the vicinity of the upper end of the heat exchanger and the inlet of the liquid such as water arranged in the vicinity of the bottom of the heat exchanger, characterized in that the heat transfer side of the heat exchanger (1) consists of two surrounding spaces, the interior of which is a space of preheated fluid flowing upward and their nozzles at the upper end of the interior (7) ( naked), while the outer space is arranged as a heat-absorbing space adapted for the downward atomization of the spray liquid and the vapor generated by the vaporization of the atomized liquid in contact with the heat transfer space through heat transfer surfaces.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the inner space and the outer space are formed by a double-walled pipe system (6) such that the inner pipes (6i) of the pipe system (6) form the space of the upwardly preheated liquid. the inner tubes (6j) and portions (6j) between the outer tube wall and the heat transfer space in contact with the heat transfer space, and connected directly or indirectly to the inlet nozzle (8) of the heat transfer medium by connecting the tube bundle consisting of the inner tubes (6).

Apparatus according to claim 4, characterized in that the parts (6 ₂ ) between the inner tubes (6j) and the outer tubes are closed at the bottom, while the upper ends of the parts (6 ₂ ) are at the top, the heat exchanger (1). they are connected via the upper end of the heat transfer space to the steam outlet (10) of the heat exchanger (1).

Apparatus according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the evaporation section (12) extending from the bottom of the outer space of the heat sink to the upper end of the inner space of the heat sink and the heat receiving side from the upper end of the heat sink. the ratio of the lengths of the superheating section (13) to the upper end of the outer space relative to one another.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the bundle of tubes formed from the inner tubes (6,) is slidably slidable relative to the portions (¾) between the inner tubes (6i) and the outer tubes.

8. Referring to FIGS. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a preheating section (11) is provided between the bottom of the outer space of the heat receiving side and the outlet of the heat transfer medium located below the bottom of the outer space of the heat receiving side. the inlet nozzle (8) of the heat-receiving medium connected via the heat-taking system is arranged at the same height as or lower than the outlet (4) of the heat-transfer medium.

9. In Figure 3-7. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a preheated liquid conduit is connected to the inlet nozzle (8) of the heat-up medium and the inlet nozzle (8) of the heat-up medium is directly connected to the interior of the heat-receiving side.