NO122255B - - Google Patents

Description

Rør-varmeutveksler for indirekte kjøling av

røkgasser, særlig ved søppelforbrenningsovner.

Oppfinnelsen angår en ror-varmeutveksler for indirekte kjbling av rokgasser, særlig ved sbppelforbrenningsovner, bestående av en stålplatekapsling med en nedre henholdsvis ovre rorbunn, vertikalt forlopende ror for de rokgasser som skal kjoles, hvilke ror med sine nedre ender er sveiset inn i den nedre rorbunn og fort med klaring gjennom den ovre rorbunn, en nedre innlops- og ovre utlops-stuss for rokgassene og en på siden anordnet innlops-og avldpsstuss for kjoleluften.

Rdr-varmeutvekslere av denne art for kjbling av rokgassene fra soppelforbrenningsovner er kjent. Disse varmeutvekslere består av et oftest sylindrisk platelegeme med en ovre og nedre bunn og et ovre og nedre kammer for innlop henholdsvis avlop av rokgassene, hvilke strdmmer gjennom rorene fortrinnsvis ovenfra og ned-over. Ved disse kjente apparater ledes kjoleluften i medstrbm eller motstrdm med henholdsvis mot rokgassene langs rorenes ytre side, idet der ved hjelp av hensiktsmessig anordnede lederplater eller hindringer oppnås en sikk-sakk-formet stromning av kjoleluften for å forlenge beroringsveien. På denne måte oppnås den onskede kjoling av rokgassene fra fyrromstemperaturen på 900 til 1000° C ned til 300 til 350° C. Denne avkjblingstemperatur av rokgassene er den ovre, fremdeles tillatte temperaturgrense, ved hvilken rbkgassenes seighét er tilstrekkelig redusert til å tillate en virksom avstbp-ning ved hjelp av mekaniske eller elektriske midler.

Selvom slike varmeutvekslere med hensyn til grunntanke er riktige og i funksjon også pålitelige, har de forskjellige ulemper. Særlig består en ulempe i det forholdsvis store energiforbruk som er betinget ved trykkfallet både for rbkgasstrbmraen i lange av-gassrbr og også for kjoleluftstrbmmen på grunn av den lange vei og den flerdobbelte omstyring. Dessuten kan kjblevirkningen for en slik varmeutveksler bare med vanskelighet tilpasses de vekslende ytelse-og temperaturforhold ved sbppelforbrenning. Med de vanlige reguler ringsorganer, såsom struperspjeld eller svingbare sjalusier, kan nemlig som kjent den i og for seg betydelige kjbleluftstrbm og dermed dennes kjblevirkning bare reguleres i begrenset utstrekning, slik at under drift oppstår varierende avlbpstemperaturer for rokgassene . *

Formålet med oppfinnelsen er å avhjelpe disse ulemper. Oppfinnelsen består i at innlbpsstussen for rokgassene på kjent måte er anordnet nede og deres avlbpsstuss er anordnet oppe på kapslingen for rbrvarmeutveksleren og at det for kjoleluften er anordnet to innlbpsstusser på siden av kapslingen og det i denne ved hjelp av en i det minste tilnærmet ved rorenes halve hbyde, loddrett på deres akser anordnet mellomvegg er dannet to adskilte, på tvers av rorene forlopende, rettlinjede kjbleluftbaner hvilke ror på kjent måte kan være forsynt med ribber som forlbper loddrett på rorenes akse og at det til hver av disse kjbleluftbaner horer en ventilator, idet den til den ovre kjbleluftbane horende ventilator kan være has-tighetsregulerbar og en reguleringsinnretning er anordnet for regulering av luftgjennomgangen i den ovre, i rbkgassenes strbmningsretning på nedstromssiden liggende innlbpsstuss for kjbleluft og denne kan reguleres automatisk i avhengighet av en optimal verdi for de avkjblte rokgassers utlbpstemperatur.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det fblgende under henvisning til tegningene som viser utfbrelseseksempler på rbrvarmeutveksleren ifolge oppfinnelsen fremstilt skjematisk, idet fig. la viser rdrvarmeutveksleren i lengdesnitt, fig. lb viser rorvarmeutveksleren på fig. la i endeoppriss sett i pilens B retning på fig.

la, fig. lc viser rorvarmeutveksleren på fig. la i et snitt etter linjen C-C på fig. la, fig. 2 viser anordningen av rorvarmeutveksleren i en sdppelforbrenningsovn, i et lengdesnitt av ovnen,

fig. 3a viser en annen utforelse av rorene i lengdesnitt gjennom et ror, og fig. 3b viser rorene på fig. 3a i tverrsnitt.

På fig. 1 er rorvarmeutveksleren generelt betegnet med WA, dens av stålplate bestående kapsling betegnet med 1, den nedre rorbunn med 2' og den ovre rorbunn med 2. Rorene 3» som likeledes er av stål og forloper vertikalt, er med sine nedre ender sveiset inn i den nedre rorbunn 2', mens deres ovre ender med liten klaring er fort gjennom både den ovre rorbunn 2 og gjennom en horisontal mellomvegg 7, slik at rorene 3 kan utvide seg fritt oppover med unn-gåelse av skadelige bivirkninger på grunn av en ujevn varmeutvidelse av rorene. Mellomveggen 7 er anordnet tilnærmet ved halve hoyde av rorene 3 loddrett på deres akser A. Med 4 er betegnet avlopsstussen for rokgassene, med 6 er betegnet den undre og med 6' den ovre inn-lopsstuss for de to delstrommer av kjoleluften og med 5 henholdsvis 5' er betegnet de to tilsvarende avlopsstusser for begge kjoleluft-delstrdmmer.

De varme rokgasser, hvis temperatur er begrenset til ca. 800° C, hvilket skal forklares mer detaljert senere, trer nedenfra inn i rorene 3 i varmeutveksleren WA, slik dette er antydet med pi-ler 10 p, fig. 1, strommer deretter gjennom rorene 3 nedenfra og oppover, idet de derved avkjoles slik at deres temperatur i hoyde med mellomveggen 7 er ca. 500° C og ved det med pilene 11 antydede utlbp fra varmeutveksleren WA bare er ca. 350° C.

En vetilator 13 suger inn den nedre kjbleluftstrbm som antydet med pilene 12 på fig. 1, og forer denne delluftstrbm, som i det fblgende skal betegnes som grunnstrbm, gjennom den nedre innlops-stuss 6 langs en rettlinjet vei på tvers av rorene 3 inn i og gjennom kapslingen 1 for varmeutveksleren WA, hvor denne luft oppvarmes til ca. 150° C og deretter gjennom den nedre avlbpsstuss 5 trer ut av varmeutveksleren WA, slik dette er antydet med pilene 14 på fig. 1.

En ventilator 17 suger inn den ovre kjbleluftstcbm,

slik dette er antydet med pilene 15 på fig. 1, og nærmere bestemt gjennom en mengde regulator 16, som på fig. 1 er utformet som sjalusiregulator. Denne ovre delluftstrbm som i det fblgende skal betegnes

som reguleringsluftstrbm, fores av ventilatoren 17 gjennom den ovre innlbpsstuss 6 likeledes langs en rettlinjet vei på tvers av rorene 3 inn i og gjennom kapslingen 1, idet denne luft oppvarmes til ca. 150° C og deretter trer ut gjennom den ovre avlbpsstuss 5' fra varmeutveksleren WA, slik dette er antydet med pilene 14' på fig. 1.

De to fra varmeutveksleren utstrømmende luftstrbmmer

14 og 14' kan deretter forenes i et på fig. 1 ikke vist felles av-trekksrbr og enten ledes til atmosfæren, eller vær særlig mindre-verdig og/eller fuktig sbppel ledes som forvarmet underluft inn under herden i soppelforbrenningen.

Åpning og stengning av mengderegulatoren 16 og derved av luftmengden for den ovre reguleringsstrbm 15 - 14' styres i avhengighet av de kjblte rbkgassers avlbpstemperatur ved 11, for å holde denne temperatur på en optimal verdi på ca. 350° C.

Fig. 2 viser anordningen av den her med 107 betegnede rorvarmeutveksler på en sbppelforbrenningsovn. Med 100 er betegnet murverket for sbppelforbrenningsovnen, med 101 er betegnet påfyl-lingssjakten for den sbppel som skal forbrennes, med 102 er betegnet forbrenningsherden, 103 betegner det ikke kjblte fyrrom i ovnen, 104 betegner tilbakefbringshvelvingen for fyrrommet og 105 betegner innlbpsåpningen for kald sekundærluft 109» ved hjelp av hvilken rbkgassenes temperatur på et sted 108 ved deres innlep i varmeutveksleren 107 begrenses til maksimalt 800° C. Derved kan innblandingen av sekundærluft 109 styres automatisk i avhengighet av rbkgasstempera-turen ved en rbkgass-avlbpsåpning 106 for ovnen. Ved forbrennings-herdens 102 avlbpsende er tilknyttet en fallsjakt 115 over hvilken de ikke brennbare rester, dvs. slagg og aske, trer ut av ovnen.

Rokgassene trer gjennom rbkgass-avlbpsåpningen 106 i ovnen inn i rbr-varmeutveksleren 107 og oventil ut av denne, avkjblt til ca. 350° C, slik dette er antydet på fig. 2 med pilene 110. På fig. 2 er den nedre grunnstrbm betegnet med 111 - 112 og den ovre reguleringsstrbm med 113 - 114- Disse to innbyrdes parallelle kjble-luf tstrbmmer trer inn i rbr-varmeutveksleren 107 ved 111 henholdsvis 113 med en temperatur på ca. 20° C og ved 112 henholdsvis 114 med en temperatur på ca. 150° C ut av samme, hvoretter de enten stbtes ut i den frie atmosfære eller som forvarmet underluft ledes inn under sbp-pelf yringens forbrenningsherd 102.

Fig. 3 viser en annen utfbrelse av rorene i varmeutveksleren. De av stål fremstilte ror, hvorav på fig. 3a et er vist i lengdesnitt og det samme er vist på fig. 4b i tverrsnitt og betegnet •V med-200, er forsynt med rettvinklede ribber 201 av stålplater. Ribbene 201 er med innbyrdes like avstander og forlopende loddrett på den med A betegnede akse for rorene 200 sveiset på utsiden av rorene 200, hvorved den som kjbleflate for rokgassene tjenende varmeoverfdringsflate av rorene 200 blir vesentlig okt, slik at rorvarmeutveksleren kan pygges særlig kompakt. En ytterligere for-del består i at ved tilstrekkelig brede ribber 201 og tilsvarende akseavstand mellom aksene A for rorene 200 fores de to delstrdmmer av kjoleluften godt i tverretningen av rorene 200 og at sogar skil-leveggen 7 (se fig. la) kan utelates, fordi i samme hoyde liggende, på hverandre liggende ribber 201 i det horisontale plan hvor de to innlopsstusser 6 og 6' grenser til hverandre, i seg selv danner en skillevegg.

Den ovenfor beskrevne rorvarmeutveksler utmerker seg ved en kompakt, billig konstruksjonsmåte, hdy spesifikk varmeover-fbring, betinget ved gjennomstrømningen av kjoleluften på tvers av rbrsystemet, ved hjelp av den dermed forbundne store overflateytel-se av rbrsystemet, på grunn av de små trykktap i rbrgasstrommen takket være den forholdsvis lille lengde av rbkrbrene, så vel som på grunn av det likeledes lille trykktap i kjbleluftstrbmmen selv ved store gjennomstrbmningshastigheter på grunn av den korte strbm-ningsbane, elimineringen av omstyringer og tverrsnittsvariasjoner så vel som den på linje liggende anordning av rorene. Ved oppdelin-gen av kjbleluftstrbmmen i to parallelle delstrbmmér, hvorav den ene anvendes som grunnstrbm uten regulering, dvs.-bare den annen delstrbm styres mengdemessig, kan oppnåes en fintfblende regulering og bibehold av rbkgassenes avlbpstemperatur.

I stedet for luftmengderegulatoren som vist på fig. 1 og beskrevet ovenfor, utformet som sjalusiregulator 16, kunne denne regulator også være utformet som reguleringsspjeld eller tvinnings-regulator.

Claims (2)

1. Rorvarmeutveksler for indirekte kjbling av rokgasser, særlig ved soppelforbrenningsovner, bestående av en stålplatekapsling med en nedre henholdsvis ovre rorbunn, vertikalt forlopende ror for de rokgasser som skal kjoles, hvilke ror med sine nedre ender er sveiset inn i den nedre rorbunn og fort med klaring gjennom den ovre rorbunn, en nedre innlops- og ovre utldpsstuss for rokgassene og en på siden anordnet innlops- og avlopsstuss for kjoleluften, karakterisert ved at innlbpsstussen for rokgassene på kjent måte er anordnet nede og deres avlopsstuss (4) er anordnet oppe på kapslingen (1) for rorvarmeutveksleren (WA, 107) og at det for kjoleluften er anordnet to innldpsstusser (6, 6') på siden av kapslingen (1) og det i denne ved hjelp av en i det minste tilnærmet ved rorenes (3, 200) halve hoyde, loddrett på deres akser (A) anordnet mellomvegg (7) er dannet to adskilte, på tvers av rorene (3, 200) forlopende, rettlinjede kjbleluftbaner (12 - 14, 15 - 14') hvilke ror på kjent måte kan være forsynt med ribber (201) som forlbper loddrett på rorenes akse og at det til hver av disse kjbleluftbaner horer en ventilator (13 hhv. 17), idet den til den ovre kjbleluftbane (15 - 14') horende ventilator (17) kan være hastighetsregu-lerbar og en reguleringsinnretning (16) er anordnet for regulering av luftgjennomgangen i den ovre, i rbkgassenes strbmningsretning på nedstromssiden liggende innlbpsstuss (6') for kjbleluft og denne kan reguleres automatisk i avhengighet av en optimal verdi for de avkjblte rbkgassers (11) utlbpstemperatur.

2. Rorvarmeutveksler ifblge krav 1, karakterisert ved at ved de med loddrett på rorenes akse (A) forlopende, med innbyrdes avstand påsveisede rettvinklede ribber (201) forsynte ror (200), hvilke ror ved en til ribbenes bredde svarende rbravstand praktisk talt avgrenser innbyrdes adskilte, horisontalt forlopende og innbyrdes parallelle gjennomstrbmningskanaler for kjoleluften, at også mellomveggen (7) mellom de to kjbleluftbaner (12 - 14 og 15 - 14') for den nedre grunnstrdm og den ovre reguleringsstrbm dannes av en rekke i samme hoyde liggende, etter hverandre fblgende ribber (201).