HU219043B - Fűtőlemezköteg regeneratív hőcserélők számára - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya fűtőlemezköteg regeneratív hőcserélők trapézszerűcellákkal rendelkező, álló vagy forgó fűtőfelület-hordozókba valóérintőleges vagy sugárirányú beépítésre, amely több, egymáson fekvő,összetartott, maguk között áramlási csatornákat szabadon hagyóprofillemezből áll. A fűtőlemezköteg lényege, hogy legalább két,egymással szemben fekvő kötegoldalon legalább a két külső profillemez(14, 15) szendvicsszerűen, alaktartóan egymással összekötöttprofillemezpárként van kialakítva. ŕ

Description

A találmány tárgya futőlemezköteg regeneratív hőcserélők trapézszerű cellákkal rendelkező álló vagy forgó futófelület-hordozókba való érintőleges vagy sugárirányú beépítésre, amely több, egymáson fekvő, összetartott, maguk között áramlási csatornákat szabadon hagyó profillemezből áll.

A regeneratív hőcserélőt mind levegő-előmelegítésre (Luvos), mind pedig gáz-előmelegítésre (Gavos) alkalmazni lehet. Levegő-előmelegítőként az erőművekben és az ipari tüzelőberendezésekben az égési levegő előmelegítésére használják, gáz-előmelegítőként a füstgáztisztításnál, például katalitikusán dolgozó reaktoroknál előmelegítésre vagy gázmosásnál újrafelmelegítésre alkalmazzák. A hőcsere a kiáramló forró gáz és az azzal ellenáramban bevezetett levegő között vagy egy forgó fűtőfelület-hordozóval, vagy amennyiben ez áll, akkor a tárolótömeg két oldalán elhelyezett, egy közös tengely körül folyamatosan forgó süvegekkel valósítható meg.

Ilyen regeneratív hőcserélők futófelületei, illetve tárolótömegei két különbözőképpen profilozott, például 0,5-1,3 mm vastag, adott esetben bevont vagy zománcozott acéllemezből állnak, amelyek a kerek fütőfelület-hordozó cellaszerű felépítésének megfelelően kötegekké vannak összefogva és a fütőfelület-hordozó egyes celláiba illeszkedően vannak behelyezve. A fűtőlemezeket masszív szekrényekkel vagy keretekkel fogják össze, amelyeket a köteggé összefogott futőlemezek köré helyeznek. A köteg stabilabbá tétele érdekében (például FR 2 403 534) általában érintőlegesen elhelyezett fütőlemezeknél szokásosan a trapéz formájú futőlemezkötegeket, a párhuzamos fejvégeiken, fejlemezekkel tartják össze, amelyeket a felső és alsó oldalon vízszintesen futó tartókkal kötnek egymással össze. A futőlemezkötegeket a gázáramlás irányát követően, azaz általában függőlegesen helyezik el. A futőlemezkötegeknek ennél a régóta ismert és alkalmazott felépítésénél a masszív tartóelemek nemcsak a köteg súlyát növelik, hanem a rendelkezésre álló tér nagy részét is igénybe veszik, és ez mind az érintőlegesen, mind a sugárirányban elhelyezett lemezelrendezésre vonatkozik. Ezzel összefüggésben a levegő, illetve gáz átáramlására rendelkezésre álló szabad áramlási keresztmetszet nagymértékben csökken.

A találmány feladata olyan, a bevezetőben ismertetett futőlemezköteg létrehozása, amely egyszerűbb, a kötegtartó elemek súlya kisebb, és jobb átáramlási körülményeket biztosít.

Ezt a feladatot a találmány értelmében azáltal valósítjuk meg, hogy legalább két, egymással szemben fekvő kötegoldalon legalább a két külső profillemez szendvicsszerűen, alaktartóan egymással összekötött profillemezpárként van kialakítva. Egy érintőlegesen futó profillemezekkel bíró fűtőlemezköteg beépítése esetén a két egymással párhuzamos oldal, illetve a fütőfelülethordozóra sugárirányban futó profillemezek beépítése esetén a fütólemez-hordozó cellák trapéz alakjának megfelelően egymáshoz képest széttartóan futó köteg hosszanti oldalai a találmány szerinti profillemezpárral vannak kialakítva. A fűtólemezkötegek tehát nem rendelkeznek nehéz fejlapokkal vagy egy, a teljes kerületet körülvevő házzal, hanem a mintegy üreges szekrénytartót képező külső profillemezpárok biztosítják a kielégítően nagy stabilitást, amit még csak növel az, hogy a profillemezek függőleges külső tartói felső oldali és alsó oldali vízszintes tartókkal vannak összekötve úgy, hogy egy, a futőlemezkötegeket övszerűen körülvevő körbefogás jön létre.

A futőlemezköteg legalább két külső profillemezének szendvicsszerű üreges szekrénytartóvá való összekötésével a súlymegtakarításon kívül a beépítési térfogat jobb kihasználása érhető el a futófelület-hordozóban, és ezáltal az aktív futófelület nő. Ugyanis, ellentétben a szokásos fejlapelhelyezésekkel vagy körbefogó keretekkel, a profillemezpárok profillemezei minden korlátozás nélkül szabad felületükkel futófelületként használhatók fel az egyes cellák teljes tartományában, éppúgy, mint a köteg többi fűtőlemeze. A futőlemezköteg ily módon nagyobb hőteljesítményt biztosít. Egyidejűleg csökken az egyes cellák áramlási keresztmetszetében a lezárás úgy, hogy a hőcserében részt vevő közegeknél kisebb áramlási veszteségek adódnak és kisebb nyomásesés érhető el. Az üreges szekrénytartó szendvicsszerkezetnek köszönhetően a nem korlátozott áramlási keresztmetszetek lehetővé teszik, hogy a futólemezkötegeket minden oldalról, azaz a teljes kerületen profillemezpárokkal lehessen kialakítani, és ezáltal még nagyobb stabilitást lehet elérni.

A találmány egy előnyös kivitele szerint a profillemezpár egyik profillemeze hullámosított, a másik profillemeze bordázott. Egy profillemezpár ily módon mindenkor egy erősebben és egy kevésbé hullámosított profillemezből áll össze, és több profillemezpár esetében a megfelelő kötegoldalakon a két profillemezfajta szabályosan váltakozva fekszik fel egymáson.

Egy további előnyös kivitelnél a profillemezek hegesztési pontok útján vannak egymással összekötve. A profillemezpár vagy több profillemezpár két lemeze egy automatikus gyártási eljárásban a ponthegesztés után az alaktartó, üreges szekrénytartó összekötőtesthez kapcsolható, és ily módon a köteget körülfogó tartókkal köthető egymással össze, mégpedig azokon a helyeken, ahol a lemezek egymással pontszerűen érintkeznek. Hó- és áramlástechnikai szempontból ugyanis a hullámos lemez profilozása a bordázott lemezére ferdén fut. A ponthegesztés létrejöhet, mihelyt a két profillemez, amelyeket a DE 41 22 94 számú szabadalmi leírás szerint állítunk elő, egymáson fekszik. Ponthegesztés helyett a két vagy több profillemezt csavarokkal vagy szegecsekkel is össze lehet egymással kötni.

A találmány egy további előnyös kivitele szerint a vízszintes tartók homlokfelületei ugyanazon magasságban vannak, mint a fütőfelület-hordozó cellái sugárirányú falainak homlokfelületei. A futőlemezkötegeknek az üreges szekrénytartó szendvicskapcsolat által elért nagy alaktartása megteremti az előfeltételt ahhoz, hogy a futőlemezköteg vízszintes tartóját a fűtőfelület-hordozó felső vagy alsó homlokoldalánál a cellafalakkal egy szintben helyezzük el. Ezáltal a párhuzamosan futó vízszintes tartók számának megfelelően, amelyből álta2

HU 219 043 Β

Iában kettő van, egy kiegészítő sugárirányú tömítővonal jön létre, és ennek megfelelően a szivárgás csökken. Ez annak a következménye, hogy nemcsak a fütőfelülethordozó egy cellafalát tömíti a mindenkori sugárirányú tömítőlappal szemben, hanem a futőlemezköteg vízszintes gerendájának a cellák sugárirányú falaival párhuzamosan fekvő tartó laposvasait is, amelyek a futőfelülethordozó felső és alsó éleivel egy vonalba esően lezárnak. A vízszintes tartók ezáltal sugárirányú tömítésként cellánként megnövelik a tömítési vonalak számát, aminek következtében ezeknek a tömítéseknek a tartományában a nyomásesés következtében kiáradó tömegáram csökken, ami a szivárgásokat csökkenti.

A találmányt részletesebben a rajzok alapján ismertetjük, amelyek a találmány szerinti hőcserélő példakénti kiviteli alakját tüntetik fel.

Az 1. ábra körbeforgó forgósisakos regeneratív hőcserélő vázlatos elölnézete.

A 2. ábra az 1. ábrán látható regeneratív hőcserélő keresztmetszete a levegő belépési síkjában, a belépő levegőáram irányából nézve.

A 3. ábrán a regeneratív hőcserélő egy futőlemezkötege látható perspektivikusan, amelynél a két párhuzamos fejvég kívül ponthegesztett profillemezekkel van kialakítva.

A 4. ábrán a 3. ábra szerinti futőlemezköteg fej végeinél lévő ponthegesztett profillemez látható nagyobb léptékben.

Az 5. ábrán a regeneratív hőcserélő futőfelület-hordozójának egyik cellájába behelyezett futőlemezköteg látható felülnézetben.

A 6. ábrán az 5. ábra szerinti futőlemezköteg látható.

A 7. ábra a futőfelület-hordozó egy részletének hosszmetszete a rajzon nem ábrázolt forgósisak, illetve csatlakozócsatomák sugárirányú tömítéseivel.

Az 1. ábrán látható, levegő-előmelegítőként kialakított 1 regeneratív hőcserélőbe forró füstgáz áramlik be a 2 csatornán keresztül egy, a rajzon nem ábrázolt gőztermelőből. A forró G gáz felülről áramlik be az 1 regeneratív hőcserélőbe, amely az ábrázolt kivitelnél, keresztmetszetben belülről kifelé növekvő, trapézszerű 13 cellákkal (lásd 2. ábra) rendelkező 3 fütőfelülethordozóval van ellátva. Ez a 13 cellákba tárolótömeget vesz fel 4 futőlemezkötegek alakjában (lásd 3. ábra). A 3 futőfelület-hordozó, illetve a 4 futőlemezkötegek két oldalán egy-egy, részekre osztott 5, 6 süveg helyezkedik el, amelyek együtt egy függőleges 7 tengely körül folyamatosan forognak, és ennek a forgómozgásnak a következtében a tárolótömegnek, illetve a 4 futőlemezkötegnek mindenkor más része van a forró G gáznak kitéve. Eközben a 4 futőlemezköteg 14,15 profillemezei a G gáz hatására felmelegszenek, a G gáz pedig közben lehűl, és az 1 regeneratív hőcserélőt az alsó végénél a 8 csatornán keresztül elhagyja. Az 1 regeneratív hőcserélő alsó végétől a 6 süvegig 9 vezeték vezet, amelyen keresztül a hideg L égési levegő a G gázzal ellenáramban - a 2. ábrán a 10 forgásirányban forgó 6 süvegen keresztül - a G gáz által felmelegített 4 futőlemezkötegekhez áramlik. Az L égési levegő a 4 fütőlemezköteg tárolótömegként ható profillemezeit lehűti, miközben hőt vesz fel, és a 6 süveggel együtt körbefutó felső 5 süvegen keresztül (lásd 1. ábra) futőlevegőként all csatornán keresztül a tüzelőberendezésbe áramlik.

A trapézszerű 13 cellák mindenkori nagyságához hozzáillesztett 4 futőlemezkötegek több egymáson fekvő, különböző 14,15 profillemezből vannak összeállítva (lásd 4. ábra), amelyek közül a 14 profillemezek hullámosítva vannak, és mélyebben hengerelt profilokból állnak, míg a 15 profillemezek bordázottak, így kisebb magasságú hengerelt profilokból állnak. A 14, 15 profillemezek váltakozva vannak elhelyezve, és mindenkor két 14, 15 profillemez aló hegesztési pontokon egy 17 profillemezpárrá, azaz alaktartó üreges lappá van egymással összekötve, amikor is mindenkor középről kiindulva csak a bordázott 15 profillemez lesz a hullámosított 14 lemezzel párosával összehegesztve. Amint az a 4. és 6. ábrából jobban látható, a 4 futőlemezköteg mindegyik tengely felőli oldalánál több 17 profillemezpárt lehet ponthegesztéssel összeerősíteni, ami a stabilitástól függően tetszőlegesen változtatható.

A 16 hegesztési pontok által biztosított alaktartást a külső 17 profillemezpáron elhelyezett függőleges külső tartók még kiegészítik, amelyek a kötegek felső oldalán vagy alsó oldalán lévő 21 vízszintes tartókkal vannak összekötve (lásd 3. ábra) úgy, hogy a 4 fűtőlemezköteg két, kis helyet elfoglaló tartóövvel van körülfogva. Az 5. ábrán ábrázolt 4 futőlemezköteg érintőleges beépítés helyett sugárirányban mutató 14,15 profillemezekkel is elláthatók, amely esetben a szélső 14, 15 profillemezek a 3 futőfelület-hordozó 13 celláinak sugárirányú 22 falaival párhuzamosak.

A 4 futőlemezkötegek rendkívül nagy alaktartósága megteremti azt a lehetőséget, hogy a felső és alsó vízszintes tartók kívül fekvő 23 homlokfelületei ugyanazon a szinten lehetnek, mint a 13 cellák sugárirányú 22 falainak 24 homlokfelületei (lásd 7. ábra). A körbeforgó 5, 6 süvegek sugárirányú 25 tömítéseivel együtt működve a tömítési vonalak száma sugárirányú 25 tömítésenként és 13 cellánként megnő, nevezetesen a 21 vízszintes tartók számával. Az ezeknek a 25 tömítéseknek a tartományában a nyomásesés következtében kiáradó tömegáram (lásd a 7. ábrán az L égési levegő áramlási irányát és a G gáz áramlási irányát mutató nyilakat) jelentősen csökken az így elért többszörös tömítés hatására, ami a szivárgás csökkenését is jelenti.

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Fűtőlemezköteg regeneratív hőcserélők trapézszerű cellákkal rendelkező álló vagy forgó futőfelület-hordozókba való érintőleges vagy sugárirányú beépítésre, amely több, egymáson fekvő, összetartott, maguk között áramlási csatornákat szabadon hagyó profillemezből áll, azzal jellemezve, hogy legalább két, egymással szemben fekvő kötegoldalon legalább a két külső profillemez (14, 15) szendvicsszerűen, egymással összekötött profillemezpárként (17) van kialakítva.

   HU 219 043 Β
2. 2. Az 1. igénypont szerinti fűtőlemezköteg, azzal jellemezve, hogy profillemezpár (17) egyik profillemeze (14) hullámosított, a másik profillemeze (15) bordázott.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti fűtőlemezköteg, azzal jellemezve, hogy a profillemezek (14, 15) hegesz- 5 tési pontok (16) útján vannak egymással összekötve.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti futőlemezköteg, azzal jellemezve, hogy a profillemezek (14,

   15) függőleges külső tartói (20) a kötegek felső és alsó oldalán lévő vízszintes tartókkal (21) vannak összekötve.
5. 5. A 4. igénypont szerinti fűtőlemezköteg, azzal jellemezve, hogy a vízszintes tartók (21) homlokfelületei (23) ugyanolyan távolságra vannak egymástól, mint a futőfelület-hordozó (4) cellái (13) sugárirányú falainak (22) homlokfelületei (24).