NL9300915A

NL9300915A - Device for operating a physical and / or chemical process, such as a heat exchanger.

Info

Publication number: NL9300915A
Application number: NL9300915A
Authority: NL
Original assignee: Bronswerk Heat Transfer Bv
Priority date: 1993-05-27
Filing date: 1993-05-27
Publication date: 1994-12-16
Also published as: ES2110690T3; EP0626550A1; DE69404756T2; DE69404756D1; EP0626550B1

Description

Titel: Inrichting voor het bedrijven van een fysisch en/of chemisch proces, zoals een warmtewisselaarTitle: Device for operating a physical and / or chemical process, such as a heat exchanger

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bedrijven van een fysisch en/of chemisch proces, zoals een warmtewisselaar, omvattende een met opwaarts gerichte buizen uitgerust reservoir, welke buizen aan de boven- en onderzijde zijn opgenomen in pijpplaten en in open verbinding staan met een bovenkast en een onderkast, in welke onderkast tenminste een verdeelplaat is aangebracht voor het ondersteunen van een uit granulair materiaal bestaand wervelbed, dat door middel van een via de onderkast toegevoerd en door de buizen stromend te behandelen c.q. te verwarmen of te koelen medium in een quasi-stationaire, gefluidiseerde toestand kan worden gehouden, welke inrichting verder is voorzien van middelen voor het van de bovenkast naar de onderkast terugvoeren van wervelbeddeeltjes.The invention relates to a device for operating a physical and / or chemical process, such as a heat exchanger, comprising an upwardly-fitted tube, which tubes are incorporated at the top and bottom in tube plates and are in open communication with a top cupboard and a bottom cupboard, in which bottom cupboard at least a distribution plate is arranged for supporting a fluidized bed consisting of granular material, which is treated by means of a medium supplied through the bottom cupboard and flowing or heated or cooled through the pipes in a can be maintained in a quasi-stationary, fluidized state, the device further comprising means for returning fluidized bed particles from the top box to the bottom box.

Een dergelijke inrichting is bekend uit EP-B-0.065.333. Bij deze bekende inrichting bestaan de middelen voor het van de bovenkast naar de onderkast terugvoeren van wervelbeddeel-tjes uit binnen het reservoir van de inrichting aangebrachte valbuizen, via welke een deel van de wervelbeddeeltjes in circulatie kan worden gebracht en gehouden. Deze interne circulatie van wervelbeddeeltjes dient voor het reinigen van de binnenoppervlakken van de stijgbuizen, die bij het behandelen c.q. verwarmen of koelen van een sterk vervuild medium een sterke vervuiling kunnen ondergaan. De interne circulatie en wervelende werking van de vaste deeltjes zorgen daarbij voor het reinigen van de stijgbuizen.Such a device is known from EP-B-0.065.333. In this known device, the means for returning fluidized bed particles from the top box to the bottom box consist of drop tubes arranged inside the reservoir of the device, through which a part of the fluidized bed particles can be circulated and maintained. This internal circulation of fluidized bed particles serves to clean the inner surfaces of the risers, which can undergo a strong contamination during the treatment or heating or cooling of a heavily contaminated medium. The internal circulation and swirling effect of the solid particles ensure the cleaning of the risers.

Hoewel deze bekende inrichting in een groot aantal gevallen uitstekend voldoet is er een bezwaar aan te wijzen dat verbetering behoeft. Dit bezwaar is het volgende:Although this known device is excellent in a large number of cases, there is a drawback that needs improvement. This objection is the following:

In het bovenstaande is reeds opgemerkt dat de bekende inrichting aan de pijpzijde in het algemeen met een zeer sterk vervuild medium te maken heeft. Dit betekent dat het medium zelf vaste delen kan bevatten van aanzienlijke afmetingen, dan wel de toevoerleidingen stroomopwaarts van de warmtewisselaar onderhevig kunnen zijn aan vervuiling door b.v. aankorsting, welke korsten door b.v. temperatuurveranderingen in het proces van de wanden van deze leidingen kunnen afbreken om vervolgens te worden meegevoerd naar de warmtewisselaar. Deze warmtewisselaar bevat in de onderkast tenminste een verdeelplaat voor de ondersteuning van het wervelbed, en hoewel de verdeelplaten zijn voorzien van ruime gaten in een bepaald patroon dan wel van redelijk goed doorlaatbare sproeikoppen, bestaat toch het gevaar dat de eerder genoemde verontreinigingen de verdeelplaten kunnen verstoppen, waardoor de goede werking van de warmtewisselaar wordt belemmerd.It has already been noted above that the known pipe-side device generally has to do with a very heavily contaminated medium. This means that the medium itself can contain solid parts of considerable dimensions, or the supply lines upstream of the heat exchanger may be subject to contamination by e.g. crusting, which crusts e.g. temperature changes in the process of the walls of these pipes can break off and then be carried along to the heat exchanger. This heat exchanger contains at least one distribution plate in the base cabinet to support the fluidized bed, and although the distribution plates are provided with large holes in a specific pattern or with fairly well-permeable spray nozzles, there is still a risk that the aforementioned impurities can clog the distribution plates , which hinders the proper functioning of the heat exchanger.

De uitvinding beoogt een elegante oplossing te verschaffen van het hierboven omschreven probleem. Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt door de onderkast van de warmtewisselaar zodanig te wijzigen en tevens te voorzien van geschikte middelen dat de eerder genoemde verontreinigingen uit het stromend medium worden verwijderd voordat de verdeelplaten worden bereikt. Voorzieningen geïntegreerd met de onderkast moeten bewerkstelligen dat deze verontreinigingen uiteindelijk worden meegevoerd en afgevangen in een deelstroom, welke slechts een fractie bedraagt van de hoofdstroom naar de warmtewisselaar. Uit deze kleine deelstroom worden de verontreinigingen vervolgens regelmatig verwijderd. Het spreekt vanzelf dat een kleine deelstroom behandeld kan worden met constructieve middelen van geringe afmetingen. Dit kan van groot voordeel zijn indien het proces, waarvan de warmtewisselaar deel uitmaakt, zich afspeelt bij hoge drukken.The object of the invention is to provide an elegant solution to the above-described problem. According to the invention, this object is achieved by modifying the bottom housing of the heat exchanger and also providing it with suitable means that the aforementioned impurities are removed from the flowing medium before the distribution plates are reached. Facilities integrated with the base cabinet must ensure that these contaminants are ultimately entrained and collected in a partial flow, which is only a fraction of the main flow to the heat exchanger. The impurities are then regularly removed from this small partial flow. It goes without saying that a small partial flow can be treated with constructional means of small dimensions. This can be of great advantage if the process, of which the heat exchanger is part, takes place at high pressures.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt aan de hand van de tekening nader toegelicht.An embodiment of the device according to the invention is further elucidated with reference to the drawing.

Hierin toont: fig. 1 een onderkast voorzien van middelen voor de verwijdering van grote verontreinigingen uit het stromend medium vóór het bereiken van de verdeelplaten; en fig. 2 een variant op de uitvoering weergegeven in fig. 1.Herein: fig. 1 shows a bottom box provided with means for removing large impurities from the flowing medium before reaching the distribution plates; and Fig. 2 shows a variant of the embodiment shown in Fig. 1.

In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 de omhulling weergegeven van de bekende inrichting met daarin de verdeelplaten 2, welke het wervelbed in de warmtewisselaar ondersteunen. Het stromend medium, waarin zich verontreinigingen in de vorm van vaste delen van aanzienlijke afmetingen kunnen bevinden, wordt aan de warmtewisselaar toegevoerd via de leidingen 3, 3A en 3B. De pomp 4 zorgt voor de benodigde opvoerhoogte en de toegevoerde hoeveelheid stromend medium wordt geregeld middels regelafsluiter 7. In een normale bedrijfssituatie zoals hierna wordt besproken is afsluiter 8 gesloten. Het stromend medium wordt via leiding 3B middels een tangentiale aansluiting 5 aan een verwijde onderpot 6 toegevoerd. Als gevolg van de rotatie van het stromend medium ten gevolge van de tangentiale aansluiting 5 worden de grotere vaste verontreinigingen uit het stromend medium geslingerd en verzameld in het laagste deel 9 van de onderpot 6. Het gereinigde stromend medium wordt in de onderpot 6 in opwaartse richting afgebogen naar de verdeelplaten 2, welke het wervelbed ondersteunen.In Fig. 1, reference numeral 1 designates the casing of the known device, containing the distribution plates 2, which support the fluidized bed in the heat exchanger. The flowing medium, which may contain impurities in the form of solid parts of considerable size, is supplied to the heat exchanger via lines 3, 3A and 3B. The pump 4 provides the required head and the amount of flowing medium supplied is regulated by means of control valve 7. In a normal operating situation as discussed below, valve 8 is closed. The flowing medium is supplied via line 3B via a tangential connection 5 to a flared bottom pot 6. As a result of the rotation of the flowing medium as a result of the tangential connection 5, the larger solid impurities are thrown out of the flowing medium and collected in the lowest part 9 of the bottom pot 6. The cleaned flowing medium is moved upwards in the bottom pot 6. deflected to the distribution plates 2, which support the fluidized bed.

De verontreinigingen worden uit het laagste punt 9 van de onderpot 6 meegevoerd met een deelstroom, welke via de leiding 10 de volledig geopende afsluiter 11, het bezinkvat of filter 12, de regelafsluiter 13 en de leiding 14 aan de zuigzijde van pomp 4 wordt toegevoerd. In het bezinkvak of filter 12 heeft dan inmiddels de afscheiding van de vaste delen plaatsgevonden. Omdat de deelstroom vanaf het bezinkvat of filter 12 naar de zuigzijde van de pomp 4 gereinigd is van grove vaste delen, bevindt zich in leiding 14 de regelafsluiter 13 voor het instellen van de deelstroom. De deelstroom zal in de regel minder dan 10% van de hoofdstroom uitmaken. Daardoor kunnen de leidingen 10 en 14 van geringe diameter zijn en kunnen de afmetingen van het bezinkvat of filter 12 beperkt zijn, hetgeen vooral bij hoge systeemdrukken en/of het gebruik van kostbare materialen de investeringskosten beperkt. Door de geringe diameter van leiding 14 is het geen onoverkomelijk bezwaar wanneer de pomp 4 op aanzienlijke afstand van de warmtewisselaar 1 staat.The impurities are carried along from the lowest point 9 of the lower pot 6 with a partial flow, which is supplied via the line 10 to the fully opened valve 11, the settling tank or filter 12, the control valve 13 and the line 14 to the suction side of pump 4. In the settling compartment or filter 12, the solid parts have now been separated. Because the partial flow from the settling tank or filter 12 to the suction side of the pump 4 is cleaned of coarse solids, the control valve 13 for adjusting the partial flow is located in line 14. As a rule, the partial flow will represent less than 10% of the main flow. As a result, the pipes 10 and 14 can be of small diameter and the dimensions of the settling tank or filter 12 can be limited, which limits the investment costs, especially at high system pressures and / or the use of expensive materials. Due to the small diameter of pipe 14, it is not an insurmountable drawback when the pump 4 is at a considerable distance from the heat exchanger 1.

Het is vanzelfsprekend dat op gezette tijden het bezink-vat of filter 12 gereinigd dient te worden. Voor dit doel wordt dit vat of filter geïsoleerd van de opstelling door de afsluiters 11 en 13 te sluiten, waarna het vat of filter geopend kan worden en de vaste delen kunnen worden verwijderd. Het vat of filter kan continu (met uitzondering van de korte reinigingsperioden) in gebruik zijn maar ook intermitterend.It goes without saying that the settling vessel or filter 12 must be cleaned at set times. For this purpose, this vessel or filter is isolated from the arrangement by closing the valves 11 and 13, after which the vessel or filter can be opened and the solid parts removed. The vessel or filter can be used continuously (with the exception of the short cleaning periods), but also intermittently.

De mogelijkheid bestaat dat bij het opzuigen van de vaste delen middels leiding 10 vanuit de onderpot 6 verstopping van de inlaatopening van leiding 10 kan optreden. Dit kan worden verholpen door de stroming in leiding 10 gedurende korte tijd van richting te veranderen door afsluiter 11 te sluiten en afsluiter 8 te openen en regelafsluiter 7 iets verder te sluiten om zodoende een deelstroom van leiding 3A naar leiding 10 te doen stromen. De omgekeerde deelstroom zal de verstopping van de inlaat van leiding 10 ongedaan maken en bovendien de opgehoopte vaste delen in de onderpot 6 enigszins loswoelen, waardoor bij het opnieuw omkeren van de deelstroom naar de normale situatie (dat is bij geopende afsluiter 11 en gesloten afsluiter 8), de vaste delen gemakkelijker door de deelstroom worden meegenomen.It is possible that when the solid parts are sucked up by means of pipe 10 from the bottom pot 6, blockage of the inlet opening of pipe 10 may occur. This can be remedied by changing the flow in line 10 for a short time by closing valve 11 and opening valve 8 and closing control valve 7 a little further so as to flow a partial flow from line 3A to line 10. The reverse partial flow will unblock the inlet of line 10 and will also slightly loosen the accumulated solids in the lower pot 6, so that when the partial flow is reversed again, this is with the normal valve 11 and closed valve 8 ), the solid parts are more easily carried by the partial flow.

Fig. 2 geeft een variant met gewijzigde onderpot. In plaats van een verwijde onderpot 6 met tangentiele toevoer 5 van de hoofdstroom, heeft de onderpot eenzelfde diameter als de onderkast van de warmtewisselaar, waarin de verdeelplaten 2 zijn gemonteerd en wordt de hoofdstroom centraal aan de onderpot 6 toegevoerd middels toevoer 5A. De scheiding van vaste delen is minder effectief, hetgeen wordt gecompenseerd door verdeelplaten toe te passen met iets ruimere openingen, eventueel in combinatie met een iets hogere onderpot 6. De constructieve voordelen van deze variant zijn echter groot, vooral bij ombouw van bestaande installaties.Fig. 2 shows a variant with a modified lower pot. Instead of a widened bottom pot 6 with tangential supply 5 of the main stream, the bottom pot has the same diameter as the bottom box of the heat exchanger, in which the distribution plates 2 are mounted and the main stream is supplied centrally to the bottom pot 6 by supply 5A. The separation of solid parts is less effective, which is compensated for by using distribution plates with slightly wider openings, possibly in combination with a slightly higher bottom pot 6. However, the structural advantages of this variant are great, especially when converting existing installations.

In de hierboven besproken situatie is steeds van de veronderstelling uitgegaan dat de deelstroom de totale installatie niet verlaat. Dit is vooral van belang in het geval van een gevaarlijk dan wel schadelijk stromend medium. Er kunnen zich natuurlijk gevallen voordoen waar de deelstroom niet via leiding 14 aan de zuigzijde van de pomp 4 wordt toegevoerd, maar naar de omgeving wordt afgespuid, zonder dat er gevaar voor de omgeving bestaat.In the situation discussed above, it is always assumed that the partial flow does not leave the entire installation. This is especially important in the case of a dangerous or harmful flowing medium. Of course, cases may arise where the partial flow is not supplied to the suction side of the pump 4 via line 14, but is discharged to the environment without there being any danger to the environment.

Claims

An apparatus for operating a physical and / or chemical process, such as a heat exchanger, comprising an upward-facing tube reservoir, which tubes are contained at the top and bottom in tube plates and are in open communication with a top box and a base cabinet, in which base cabinet at least a distribution plate is arranged for supporting a fluidized bed consisting of granular material, which is supplied in a quasi-stationary, fluidized medium by means of a medium which is supplied through the base cabinet and which can be treated or heated or cooled flowing through the tubes. condition, which device is further provided with means for returning fluidized bed particles from the top box to the bottom box, characterized in that the bottom box is equipped at the bottom with a bottom pot (6) with a recessed bottom (9) for collecting contaminants thereon from the feed line (5, 5A) projected via a feed pipe (5, 5A) projecting laterally into the bottom pot main stream fed, wherein the collected impurities are removable from the bottom pot (6) by means of a piping system (10, 14) draining part of the main stream with a settling reservoir or filter (12) of which piping system one end (10) connected to it distance ends above the recessed bottom (9) and the other end (14) is connected to the main supply line (3) on the suction side of the main power supply pump (4).

Device according to claim 1, characterized in that the bottom pot (6) is widened with respect to the bottom box (5), the supply line for the main flow protruding tangentially into the bottom pot (6).

Device according to claim 1, characterized in that the bottom pot (6) has the same diameter as the bottom box (5), the main flow supply line (5A) protruding centrally in the bottom pot (6), with downwardly directed mouth.

Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a short-circuit line with shut-off valve (8) is provided between the main current supply line (3, 3A, 3B) and the part of the main current-draining system (10, 14). periodically directing a partial flow to the end (10) of the piping system (10, 14) in a direction opposite to the usual flow direction for clearing any blockages in that end (10).