PL202720B1 - Wymiennik ciepła - Google Patents

Wymiennik ciepła

Info

Publication number
PL202720B1
PL202720B1 PL370857A PL37085702A PL202720B1 PL 202720 B1 PL202720 B1 PL 202720B1 PL 370857 A PL370857 A PL 370857A PL 37085702 A PL37085702 A PL 37085702A PL 202720 B1 PL202720 B1 PL 202720B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
pipes
tubes
steam
heat exchanger
section
Prior art date
Application number
PL370857A
Other languages
English (en)
Other versions
PL370857A1 (pl
Inventor
Berlo Marcellus Antonius Jozef Van
Original Assignee
Gemeente Amsterdam
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gemeente Amsterdam filed Critical Gemeente Amsterdam
Publication of PL370857A1 publication Critical patent/PL370857A1/pl
Publication of PL202720B1 publication Critical patent/PL202720B1/pl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/04Heat supply by installation of two or more combustion apparatus, e.g. of separate combustion apparatus for the boiler and the superheater respectively
    • F22B31/045Steam generators specially adapted for burning refuse
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/12Forms of water tubes, e.g. of varying cross-section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22GSUPERHEATING OF STEAM
    • F22G3/00Steam superheaters characterised by constructional features; Details of component parts thereof
    • F22G3/008Protection of superheater elements, e.g. cooling superheater tubes during starting-up periods, water tube screens
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1684Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28GCLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G7/00Cleaning by vibration or pressure waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/008Monitoring fouling
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiot wynalazku dotyczy wymiennika ciepła, który jest bardzo przydatny zwłaszcza, ale nie tylko w przypadku konieczności odzyskania energii cieplnej z gazów spalinowych w instalacjach do spopielania odpadów. Chociaż poniższy opis jest sporządzony głównie dla wymiennika ciepła stosowanego w instalacjach do spopielania odpadów, istnieje możliwość wykorzystania go w strumieniu innych gorących gazów, zwłaszcza, gdy, jak to wyżej przykładowo wspomniano, są one zanieczyszczone pyłem, powstającym przy spopielaniu biomasy.
W instalacjach do spopielania odpadów, praktycznie, zwykle wykorzystuje się gazy spalinowe powstające podczas procesu spopielania odpadów do wytwarzania pary wodnej. W końcowej części spalarki odpadów usytuowany jest wymiennik ciepła posiadający zespoły rurowe, przez które przepływa para, która musi być dalej podgrzana przy wykorzystaniu gazów spalinowych, aby uzyskać parę przegrzaną. W tym celu, wcześniej wytworzona para przepuszczana przez walczak parowy, co jest znane ze stanu techniki, podawana jest dalej do wymiennika ciepła, w celu jej przegrzania. Taki wymiennik ciepła jest zasadniczo znany jako przegrzewacz pary. Zawiera on zasadniczo wiele sekcji, przy czym każda z nich zawiera wiele zespołów składających się z dwóch kolektorów, między którymi usytuowanych jest wiele równolegle połączonych rur. Wewnątrz rur przepływają strumienie pary lub wody, które to rury na zewnątrz omywane są strumieniami spalin.
Zasadniczą wadą odpadów, wykorzystywanych jako paliwo, jest to, że zawierają one wiele zanieczyszczeń, tak że spaliny powstające podczas procesu spopielania, zawierają wiele popiołów lotnych (pyłu unoszonego wraz ze strumieniem spalin) i składników chemicznych powodujących korozję (szczególnie kwasy, takie jak kwas solny, dwutlenek siarki i dużą liczbę soli). Takie spaliny powodują szybki wzrost grubości osadów popiołu na rurach wymiennika ciepła. Dla usunięcia tych osadów stosuje się wiele sposobów znanych ze stanu techniki. Przykładowo można tu wspomnieć takie sposoby postępowania jak zdmuchiwanie sadzy, śrutowanie, opukiwanie. Składniki chemiczne powodują znaczną korozję, włącznie z występowaniem zjawiska wysokotemperaturowej korozji spowodowanej kwasem solnym, będącej głównym powodem wczesnego zużycia rur. Zjawisko to szczególnie zaostrza się, ponieważ warstwa osadu lotnych popiołów o zwiększającej się grubości zawiera wiele związków soli, (przykładowo wiele chlorków metali), które tworzą roztwory eutektyczne, co przyspiesza mechanizm powstawania korozji. W opisie NL-1015438, „Amsterdam Gem. Dienst: Hoogrendements-AVI (Amsterdam Municipal Service: High - WFPP) stwierdzono, że zarówno najważniejszym miernikiem jest utrzymanie niskiej prędkości przepływu spalin, jak i sposób ograniczenia ilości uderzeń cząstek pyłu oraz zapewnienie niskiej temperatury, aby materiał rur mógł wytworzyć własne zabezpieczenie poprzez wytworzenie nowej warstewki tlenku, W dokumencie tym opisano również zastosowanie wody chłodzącej dla ochrony silnie obciążonej pierwszej rury sekcji.
Dodatkowa zaleta zastosowania niskiej prędkości przepływu gazów spalinowych polega na tym, że cząsteczki o mniejszych wymiarach przepływają wokół rury. To znaczy, że zwłaszcza zderzają się z rurą czą stki o nieznacznie wię kszych wymiarach. Odpowiednio do ich rozmiarów, cząstki te łączą się mniej chętnie z innymi cząstkami, w wyniku czego masa narostu pozostaje bardziej porowata i krucha. Stanowi to dużą zaletę, ponieważ masa narostu może być łatwiej odłamana z powierzchni rury. W praktyce rura posiadająca średnicę przykładowo 80 mm może być pokryta osadami, które stosunkowo szybko narastają, wystając w kierunku przepływających spalin na długości do 300 mm. Wyżej opisane sposoby oczyszczania, za pomocą których usiłowano usunąć osad w kotle podczas jego działania, powodują że zwiększa się okres działania kotła między dwoma przestojami, przy okazji których kocioł jest oczyszczany całkowicie z osadów. Ponieważ takie procesy oczyszczania wywołują siły wywierane mechanicznie na złoża osadów, aby je wyłamać, ich kruchość stanowi dużą zaletę. Szczególnie podczas ich ostukiwania, rury obwodowe wprawiane są w drgania przy uderzaniu jednego z kolektorów z wykorzystaniem mechanizmu młotkowego. Proces oczyszczania skupia się zwłaszcza na wyłamywaniu dużych odłamków, co jest spowodowane działaniem sił bezwładności, którym poddawana jest masa złóż osadów, gdy rury drgają. Niemiecki opis patentowy DE-444588, Heinrich Lanz Akt. Ges. pt: „Przegrzewacz pary przedstawia również rurę o niekołowym kształcie przekroju poprzecznego. Jednak w tym przykładzie wykonania przekrój poprzeczny rury zmienia się wzdłuż jej długości w celu utrzymania prędkości przepływu w rurze na stałym poziomie, dopóki, odpowiednio do przebiegu procesu absorpcji energii, wzrośnie temperatura i objętość pary. Jest to istotne zwłaszcza wtedy, gdy rury o dużej długości ułożone są zygzakowato w przestrzeni kotła. Niekołowy kształt przekroju poprzecznego osiąga się w wyniku zaproponowanego sposobu postępowania w zakresie uzyPL 202 720 B1 skania prostej zmiany kształtu przekroju poprzecznego rury poprzez walcowanie jej, co sprawia, że staje się ona coraz bardziej płaska.
Należy zwrócić również uwagę na niemiecki opis patentowy DE 176739 ( w imieniu W. Fitzner, 1906), który również opisuje wymiennik ciepła posiadający rury o niekołowym przekroju poprzecznym. Jednak ten wymiennik ciepła jest stosowany do przenoszenia ciepła za pomocą pary, która w procesie tym jest ochładzana. I tak aby zredukować wielkość przekroju poprzecznego, zwiększa się spłaszczenie rur, żeby uzyskać bardziej lub mniej stały przepływ pary.
Przedmiotem wynalazku jest wymiennik ciepła, w którym spaliny przepływają wzdłuż rur zasilanych parą w celu wytworzenia gorącej pary w rurach przegrzewacza pary, posiadających niekołowy przekrój poprzeczny o pierwszej i drugiej osi, przy czym oś druga jest odpowiednio dłuższa, a pewna ilość rur jest podłączona do kolektorów, przy czym rury te mają ten sam przekrój poprzeczny.
Istota wynalazku polega na tym, że rury przegrzewacza pary są poprzedzone rurami osłonowymi lub rurami parownika, które posiadają niekołowy przekrój poprzeczny. Korzystnie, rury o niekołowym przekroju poprzecznym są tak usytuowane, że najdłuższe osie ich przekrojów poprzecznych są zgodne z kierunkiem przepływu spalin.
Według wynalazku, częstotliwości drgań własnych rur przegrzewacza pary w różnych kierunkach prostopadłych do osi wzdłużnych rur są tak dobrane, że przy wzbudzaniu drgań kolektorów rury są wprawione w drgania rezonansowe przy różnych częstotliwościach.
Korzystnie, jedna lub kilka rur osłonowych lub rur parownika poprzedza rury przegrzewacza pary.
Częstotliwość drgań własnych rur jest regulowana za pomocą usztywnień lub nakładanych złączek.
W przedmiotowym zgł oszeniu wyraź nym celem zastosowania niekoł owego przekroju poprzecznego jest optymalizacja przepływu po stronie gazów spalinowych. Jest to zastosowane również (ale nie wyłącznie) w przypadku rur prostych, o stosunkowo niedużej długości, montowanych między dwoma kolektorami.
W rozwią zaniu wedł ug przedmiotowego wynalazku, wymiennik ciepł a jest usytuowany w części konwekcyjnej wymiany ciepła w kotle, przy czym ciepło przenoszone jest bezpośrednio na powierzchnię rur, odpowiednio do powierzchni pola przekroju ciągu, przez który przepływają spaliny. Zatem pył zawarty w gazach spalinowych odgrywa ważną rolę w tworzeniu osadu, występowaniu korozji i erozji. Cząstki pyłu uderzają o powierzchnię rur z prędkością, z jaką gazy spalinowe wzdłuż nich przepływają. Cząstki, które w związku z wysoką temperaturą mają dużą lepkość, mogą przylegać do powierzchni i tworzyć duże narosty osadu. Gdy narosty te są usuwane podczas procesu czyszczenia (przykładowo poprzez ostukiwanie) i rura jest jeszcze raz demontowana, a cząstki pyłu mogą również uszkodzić metalową powierzchnię bezpośrednio przed powstaniem osadu. Zwłaszcza w przypadku rur wykonanych ze stopów niklowo - chromowych, których chroniąca przed korozją warstwa tlenku stanowi wyjątkowo cienką warstwę, warstwa ta może być uszkodzona w procesie oczyszczania lub w wyniku erozji czyszczonej powierzchni. Wywołuje to zjawisko przyspieszonej korozji aż do czasu, gdy ponownie powstanie cienka warstewka tlenku. W tym momencie należy zauważyć, że rury często nie ulegają zużyciu w sposób jednorodny, lecz ich zużycie następuje najszybciej w zakresie kąta wynoszącego 45°, mierzonego w kierunku na prawo i na lewo od kierunku przepływu spalin.
W związku z tym że przekrój poprzeczny rur nie jest kołowy, sztywność rur w obydwu głównych kierunkach jest oczywiście zróżnicowana, co daje taki rezultat, że prawdopodobnie częstotliwość drgań własnych rur w różnych kierunkach, jest również zróżnicowana. Szczególnie ważne jest to, że częstotliwość drań własnych w kierunku, w którym zespół rur jest uderzany za pomocą narzędzia ostukującego, różni się od częstotliwości drgań własnych pojawiających się pod kątami prostymi do niego. Zapobiega to rozpraszaniu się w różnych kierunkach, energii dostarczanej poprzez ostukiwanie co powodowałoby zmniejszenie efektywności procesu.
W celu określenia stopnia zanieczyszczenia, moż liwe jest określenie charakterystyk drgań własnych rur przed wystąpieniem drgań lub w trakcie drgań oczyszczanych rur. Do tego zakończenia, zespoły rurowe mogą być ostukiwane impulsowo a obraz drgania wynikowego może być zapisany za pomocą urządzeń mierzących te drgania. Te urządzenia korzystnie zapisują ruch i/lub siły w trzech głównych kierunkach. Analiza tych sygnałów, przykładowo z wykorzystaniem analizy Fouriera pozwala na określenie występowania częstotliwości drgań własnych. Z powodu pojawienia się zanieczyszczeń, ciężar drgających rur ma wpływ w konsekwencji również na częstotliwość drgań własnych. Przy porównywaniu ich w różnych warunkach stopnia zanieczyszczeń, jest możliwość dokładnej kalkulacji pojawiającej się aktualnie ilości zanieczyszczeń i ich rozłożenia na rurach. Wyniki mogą być obserwowane podczas procesu oczyszczania i później.
PL 202 720 B1
Dane dostępne na podstawie analizy, dotyczące stopnia zanieczyszczenia mogą być wykorzystane do stwierdzenia, czy proces oczyszczania wymaga kontynuacji w ciągu dłuższego lub krótszego okresu czasu. Opierając się na tych danych, możliwe jest również zwiększenie lub zmniejszenie energii impulsu, z jaką uderzany jest w procesie oczyszczania kolektor zbiorczy rur, aby uzyskać optymalny proces oczyszczania bez wywierania na kolektor i rury większego ciśnienia mechanicznego, niż to jest konieczne, lub przydatne.
Dodatkowo do możliwości wykorzystania impulsu z urządzenia ostukującego, możliwe jest również wywołanie drgań kolektora o określonej częstotliwości. Poprzez różnicowanie określonej częstotliwości, występujące na dużym obszarze, za pomocą pomiarowych urządzeń rejestrujących można określić model częstotliwości drgań własnych, i stąd może być wyprowadzony zasięg zanieczyszczeń.
Ta informacja może być wykorzystana również w celu oczyszczenia rur z określoną częstotliwością, która może być różnicowana na podstawie analizy, tak, aby w wyniku tego wywołać różne drgania rur.
Jako rozwiązanie alternatywne dla różnych sztywności w wiązkach rur, wynikających stąd, że rury mają niekołowy przekrój poprzeczny, można wpływać również na częstotliwość drgań własnych za pomocą odpowiednich usztywnień i wzmocnień wprowadzanych specjalnie w tym celu.
Ma to podwójny cel, mianowicie pozwala to na przepływ gazów spalinowych wokół rur i ma wpływ na sztywność rur. Jak to już wyżej wspomniano, rury często nie zużywają się jednorodnie, ale najszybciej zużywają się w zakresie kąta 45°, mierzonego w kierunku na lewo i prawo od napływających gazów spalinowych. Dobór właściwej proporcji wymiaru średnicy w stosunku do odległości między rurami przegrzewacza musi być oparty na dokładnej analizie, w której zarówno prędkości przepływu, jak i wzajemne odległości grają ważną rolę. Średnica jest wtedy dobierana w taki sposób, aby wiry Karmana nie prowadziły do zwiększenia prędkości przepływu i/lub ilości pyłu na powierzchni rur przegrzewacza znajdujących się na początku strumienia nadążającego za opływaną rurą. Stanowi to przeciwieństwo do typowych sposobów, w których celem postępowania jest wykorzystanie lokalnych turbulencji do zwiększenia stopnia przenoszenia ciepła.
Wymagany kształt można uzyskać w prosty sposób poprzez niewielkie spłaszczenie okrągłych rur aby ich przekrój poprzeczny nie był okrągły. Do innych optymalnych kształtów należy kształt owalny, kroplowy lub inny, korzystny pod względem aerodynamiki przepływu.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok instalacji do spopielania odpadów, w której spaliny są kierowane z sekcji rusztu, przez pierwszy, drugi i trzeci ciąg, a nastę pnie spaliny kierowane s ą w kierunku odpł ywu przez wymiennik ciepła, fig. - 2 schematyczny przekrój poprzeczny instalacji według fig. 1, fig. 3-5 inne warianty rur wymiennika ciepła według wynalazku, w przekrojach poprzecznych.
Fig. 1 przedstawia schematyczny widok instalacji do spopielania odpadów. Spaliny są podawane do pierwszego ciągu 1, gdzie unoszą się pionowo do góry i następnie zmieniają kierunek przepływając do drugiego ciągu 2, gdzie kierowane są do dołu i zmieniają kierunek, przepływając do trzeciego ciągu 3. Pierwszy ciąg jest zbudowany między innymi ze znanych ścian membranowych (nie przedstawione). Spaliny opuszczające trzeci ciąg są następnie kierowane do wymiennika ciepła 4, w postaci przegrzewacza pary 5 (w języku niderlandzkim określany jako OVO). W przedstawionej tu postaci przegrzewacz pary obejmuje cztery różne zespoły rur wymiennika ciepła 15, 16, 17, 18. W części wstępnej wymiennika ciepła 4 usytuowana jest tak zwana ściana parownika 6. Ta ściana parownika 6 służy do wyrównania przepływu spalin dopływających do wymiennika ciepła 4, w postaci przegrzewacza pary 5. Niespopielony materiał odpadowy jest usuwany upustem 9. Popiół lotny pochodzący ze strumienia gazów spalinowych przepływających przez drugi ciąg 2 i trzeci ciąg 3, jak również między zespołami rur 15-21 jest usuwany poprzez kolejne leje zbiorcze 10, 11, 12, 13 i 14. Para przeznaczona do przegrzania jest doprowadzana do rur przez wloty 22, 23 i 24.
Jak to przedstawiono na fig. 2, ściana parownika 6, korzystnie obejmuje dwa rzędy rur parownika. Za tymi dwoma rzędami rur parownika znajduje się otwarta przestrzeń 7 o małych wymiarach, za którą usytuowany jest jeden kolejny rząd rur parownika 8, a za nim pierwsze rzędy rur parownika są rozmieszczone jeden za drugim, wyrównane z rurami poprzedzającego rzędu rur parownika, jak to przedstawiono na fig. 2. Przestrzeń otwarta 7 o małych wymiarach korzystnie posiada długość, pozwalającą na zrównanie prędkości przepływu spalin na całej powierzchni przepływu w tej otwartej przestrzeni 7 (szczelinie), tak, że prędkość ich przepływu jest wszędzie praktycznie taka sama.
Na ścianie parownika 6 osadzają się popioły lotne, a szybkie schłodzenie spalin wywiera wpływ na rdzeń cząstek popiołów lotnych zawartych w spalinach tylko z pewnym opóźnieniem, tak że czaPL 202 720 B1 sami zachowują one wewnątrz temperaturę T>800°C, co powoduje, że są one w tak zwanej „fazie klejącej. Gdy te cząstki zderzają się z kolejnymi rurami ściany parownika, przylegają one do ich powierzchni. Cząstki te będą również w dużym stopniu przylegały do rur wymiennika ciepła. Poza obniżeniem temperatury, można ograniczyć to niekorzystne zjawisko poprzez zmianę prędkości przepływu spalin. Powoduje to również ograniczenie występowania osadów zanieczyszczeń na rurach wymiennika ciepła. Osad popiołu może być usunięty z powierzchni rur za pomocą sposobów znanych ze stanu techniki.
W praktyce dla ściany parownika 6, preferowane są rozwiązania służące do wyrównywania przepływu aby uniknąć zjawiska przepływu z dużą prędkością miejscową. Prędkość spalin wynosi korzystnie 3 do 4 m/s lub mniej, co powoduje, że temperatura powierzchni rur utrzymuje się na poziomie niższym niż temperatura spalin. Zespół parownika 6 jest korzystnie usytuowany wzdłuż całej szerokości drogi przepływu gazu przez wymiennik ciepła 4. Jednak, możliwa jest redukcja całkowitej liczby rur w każdym zespole rurowym w zespole parownika 6, przy czym wzajemna odległość między rurami wynosi 20-50 cm. Jeśli zastosowano kilka rzędów ścian parownika 6, korzystne jest takie rozmieszczenie w wymienniku ciepła rur w poszczególnych rzędach, aby tworzyły one układ schodkowy. Korzystnym rozwiązaniem dla wszystkich rur jest rozmieszczenie ich w równych odległościach od siebie. W ten sposób wzdłuż wysokości i szerokości przepływ spalin jest wyrównany zanim dopłyną one do przegrzewacza pary 15. Jeśli istnieje wolny dostęp do pierwszego rzędu rur pierwszego przegrzewacza pary, rury te stanowią elementy parownika 8. Pozostałe rury pierwszego przegrzewacza pary 15 są usytuowane jedna za drugą, za rurami parownika 8.
Ochrona rur przegrzewacza pary przy wykorzystaniu rur parownika wzrasta zwłaszcza wtedy, gdy średnica rur parownika jest nieznacznie większa niż średnica rur przegrzewacza pary, znajdujących się (patrząc w kierunku przepływu spalin) za rurami parownika.
W innym korzystnym przykładzie wykonania, jak to przedstawiono na fig. 3, 4 i 5 rury 41, 30 przegrzewacza pary są wykonane jako rury owalne, przy czym najkrótsza oś owalu jest usytuowana pod kątem prostym do kierunku przepływu spalin, oznaczony oznacznikiem 70. Powoduje to ograniczenie zużycia rur 41, wynikającego z erozji powodowanej przez lotny popiół zawarty w spalinach. Sposoby znane ze stanu techniki, w których osad 34 lotnego popiołu na rurach 30 przegrzewacza pary, jak to przedstawiono na fig. 4, usuwany jest za pomocą wprawiania w drgania rur przegrzewacza pary, przykładowo poprzez uderzenia kolektorów 61,62, 63 (patrz fig. 5), młotem mechanicznym lub pneumatycznym 69, może być znacznie ulepszony poprzez nadanie rurom przegrzewacza pary drgań własnych o określonej częstotliwości, różnej, dla różnych kierunków 71, 72, odpowiednio do zróżnicowanej sztywności spowodowanej tym że rury 30 nie posiadają kołowego przekroju poprzecznego. Poprzez wymuszenie drgań kolektora 61 o określonej częstotliwości, popiół lotny osadzony na powierzchni może być usuwany przy zastosowaniu odpowiedniej regulacji tego procesu. Dzięki odpowiedniemu dostosowaniu częstotliwości drgań własnych każdej z rur (taka sama dla wszystkich), dostarczenie energii w określonym zakresie daje maksymalny efekt. Jeśli pojawią się trudności związane z tym, że ilość osadu, który przywarł do powierzchni jest zbyt zróżnicowana, możliwe jest wprawienie w ruch drgający wszystkich rur przegrzewacza pary z różną częstotliwością (która ponadto jest różna w różnych kierunkach drgań 71, 72), tak, że rzeczywiście staje się możliwe indywidualne wprawienie w drgania rezonansowe każdej z rur. W związku z tym, preferowany jest układ, w którym rury o niekołowym przekroju poprzecznym posiadają specyficznie wybrane częstotliwości drgań własnych, pozwalające na to, że rury wprawiane są w drgania rezonansowe. Poza tym preferowane jest również zastosowanie urządzenia pomiarowego 73 służącego do określenia wzorca drgań.
W drugim zespole 16 wymiennika ciepła, lub drugim przegrzewaczu pary 16, przepływ spalin jest już rozdzielony równomiernie, przy czym znaczna ilość pyłu jest już dzielona, a poza tym temperatura spalin jest obniżona. Za pierwszym przegrzewaczem pary prędkość spalin może być podwyższona albo poprzez przewężenie kotła, co może następować etapami lub stopniowo, albo poprzez zwiększenie ilości rur na jednostkę powierzchni. Możliwe jest również połączenie obydwu rozwiązań. Zależnie od liczby przegrzewaczy pary 15-21, usytuowanych sukcesywnie w wymienniku ciepła 4, zaprojektowane one są tak samo, tak, że prędkość przepływu spalin wzrasta podczas dalszego przechodzenia przez wymienniki ciepła. Szczególne korzyści przynosi zwłaszcza połączenie przedmiotowego wynalazku ze sposobem według którego, przy możliwym połączeniu z redukcją prędkości spalin wzdłuż ich drogi przepływu do wartości poniżej 4 m/s, korzystnie 2 do 3 m/s, a prędkości spalin przepływających przez wymiennik ciepła przy wlocie do wartości mniejszej lub równej 4 m/s, przy działaniu wymiennika
PL 202 720 B1 ciepła w przeciwprądzie, temperatura spalin przy wejściu do wymiennika ciepła wynosi poniżej 700°C, a korzystnie 630°C.
Określenie „niekołowy, tak jak zostało zastosowane w przedmiotowym opisie dotyczy podobnie i bez ograniczeń rur o zasadniczo koł owym przekroju poprzecznym, w których przynajmniej częściowo zastosowano wzmocnienia, przynajmniej na części ich długości, co powoduje, że zachowują się one jak rury o niekołowym przekroju poprzecznym.
Rozwiązanie opisane powyżej i przedstawione na figurach rysunku dotyczy korzystnego przykładu wykonania wynalazku. Wynalazek jest ograniczony jedynie załączonymi zastrzeżeniami patentowymi.

Claims (5)

1. Wymiennik ciepła, w którym spaliny przepływają wzdłuż rur zasilanych parą w celu wytworzenia gorącej pary w rurach przegrzewacza pary, posiadających niekołowy przekrój poprzeczny o pierwszej i drugiej osi, przy czym oś druga jest odpowiednio dłu ż sza, a pewna ilość rur jest podłączona do kolektorów, przy czym rury te mają ten sam przekrój poprzeczny, znamienny tym, że rury przegrzewacza pary są poprzedzone rurami osłonowymi lub rurami parownika (8), które posiadają niekołowy przekrój poprzeczny.
2. Wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że rury o niekołowym przekroju poprzecznym są tak usytuowane, że najdłuższe osie ich przekrojów poprzecznych są zgodne z kierunkiem przepływu spalin.
3. Wymiennik według zastrz. 1, znamienny tym, że częstotliwości drgań własnych rur przegrzewacza pary w różnych kierunkach prostopadłych do osi wzdłużnych rur są tak dobrane, że przy wzbudzaniu drgań kolektorów rury są wprawione w drgania rezonansowe przy różnych częstotliwościach.
4. Wymiennik według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że jedna lub kilka rur osłonowych lub rur parownika (8) poprzedza rury przegrzewacza pary.
5. Wymiennik ciepła według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że częstotliwość drgań własnych rur jest regulowana za pomocą usztywnień lub nakładanych złączek.
PL370857A 2001-12-19 2002-12-19 Wymiennik ciepła PL202720B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1019612A NL1019612C2 (nl) 2001-12-19 2001-12-19 Stoomoververhitter.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL370857A1 PL370857A1 (pl) 2005-05-30
PL202720B1 true PL202720B1 (pl) 2009-07-31

Family

ID=19774413

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL370862A PL201326B1 (pl) 2001-12-19 2002-12-19 Wymiennik ciepła
PL370857A PL202720B1 (pl) 2001-12-19 2002-12-19 Wymiennik ciepła

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL370862A PL201326B1 (pl) 2001-12-19 2002-12-19 Wymiennik ciepła

Country Status (15)

Country Link
US (2) US20050061491A1 (pl)
EP (2) EP1459011B1 (pl)
JP (2) JP2005513395A (pl)
AT (2) ATE365298T1 (pl)
AU (2) AU2002353666A1 (pl)
CA (2) CA2470974A1 (pl)
CY (1) CY1106238T1 (pl)
DE (2) DE60213866T2 (pl)
DK (2) DK1461567T3 (pl)
ES (1) ES2269790T3 (pl)
HU (2) HUP0402665A2 (pl)
NL (1) NL1019612C2 (pl)
PL (2) PL201326B1 (pl)
PT (1) PT1461567E (pl)
WO (2) WO2003052318A1 (pl)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2342179A (en) * 1998-09-22 2000-04-05 Sharp Kk Transflective Liquid Crystal Displays
FI122656B (fi) * 2007-06-15 2012-05-15 Metso Power Oy Soodakattilalaitos ja menetelmä sooodakattilassa
ATE538355T1 (de) * 2008-05-13 2012-01-15 Hitachi Zosen Inova Ag Verfahren zur überprüfung einer klopfvorrichtung
US8281564B2 (en) 2009-01-23 2012-10-09 General Electric Company Heat transfer tubes having dimples arranged between adjacent fins
US8516786B2 (en) * 2009-08-13 2013-08-27 General Electric Company System and method for injection of cooling air into exhaust gas flow
CN102757785B (zh) * 2011-04-26 2014-01-08 海洋王照明科技股份有限公司 一种发光膜、其制备方法和应用
EP2565572A1 (de) * 2011-09-02 2013-03-06 Aurotec GmbH Wärmetauscherleitungsystem
CZ304994B6 (cs) * 2011-12-27 2015-03-18 VĂŤTKOVICE POWER ENGINEERING a.s. Sálavý přehřívák páry pro kotle, zejména na spalování komunálních odpadů
EP2850379B1 (en) * 2012-05-16 2018-08-29 Babcock & Wilcox Vølund A/S Waste to energy incineration plant comprising a fluid heating hteat exchanger having enhanced corrosion resistance
US9927231B2 (en) * 2014-07-25 2018-03-27 Integrated Test & Measurement (ITM), LLC System and methods for detecting, monitoring, and removing deposits on boiler heat exchanger surfaces using vibrational analysis
US10060688B2 (en) * 2014-07-25 2018-08-28 Integrated Test & Measurement (ITM) System and methods for detecting, monitoring, and removing deposits on boiler heat exchanger surfaces using vibrational analysis
CN104142292B (zh) * 2014-08-05 2016-08-24 华北电力大学 一种用于电站锅炉过热器管高温腐蚀实验及表征的方法
JP5974126B1 (ja) * 2015-02-24 2016-08-23 株式会社神鋼環境ソリューション エネルギー回収装置および廃棄物焼却設備
CN112096970B (zh) * 2019-06-18 2022-06-24 宝山钢铁股份有限公司 一种耐沾污抗结焦用异型管
RU2726260C1 (ru) * 2020-01-10 2020-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук Способ определения работоспособности труб пароперегревателя
KR102278687B1 (ko) * 2020-03-19 2021-07-16 문용석 지그재그형 튜브를 이용한 열교환기
CN113797579A (zh) * 2021-08-17 2021-12-17 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种不锈钢硝酸法晶间腐蚀试验用仪器及使用方法

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE176739C (pl) *
US1637651A (en) * 1923-05-18 1927-08-02 Mestre Charles Arthur Superheating element
DE444588C (de) * 1926-02-28 1927-05-23 Heinrich Lanz Akt Ges Dampfueberhitzer
US1945548A (en) * 1928-01-10 1934-02-06 Babcock & Wilcox Co Radiant heat superheater
US1961233A (en) * 1929-07-03 1934-06-05 Siemens Ag Steam generating apparatus
US1883312A (en) * 1930-03-14 1932-10-18 Babcock & Wilcox Co Steam boiler and economizer
US1945549A (en) * 1932-04-07 1934-02-06 Babcock & Wilcox Co Tube
US2232935A (en) * 1938-05-25 1941-02-25 Babcock & Wilcox Co Fluid heater
US2358358A (en) * 1941-01-24 1944-09-19 Carl E Stromquist Waste heat boiler
US2916263A (en) * 1955-12-21 1959-12-08 Babcock & Wilcox Co Fluid heat exchange apparatus
DE1012614B (de) * 1956-06-23 1957-07-25 Steinmueller Gmbh L & C Schottenueberhitzer
US3259110A (en) * 1964-04-28 1966-07-05 Alcorn Comb Co Fired heater arrangement for film temperature control
DE1526921A1 (de) * 1966-04-30 1970-03-05 Siemens Ag Einrichtung zur Drallanregung in Verdampfer- und/oder UEberhitzerrohren von Dampfkraftanlagen
FI52147C (fi) * 1971-08-19 1977-06-10 Ahlstroem Oy Menetelmä ja laite höyrykattilan putkiston ulkopuolista puhdistusta va rten
DE2343310A1 (de) * 1973-08-28 1975-03-06 Daimler Benz Ag Kreuzstrom-roehrenwaermetauscher fuer gase
US4018267A (en) * 1975-01-10 1977-04-19 Dorr-Oliver Incorporated Cleaning heat exchanger tubes
SE419508B (sv) * 1978-03-03 1981-08-10 Svedala Arbra Ab Sett och anordning for att byta eller venda slagor vid en hammarkvarn
US4244749A (en) * 1978-11-24 1981-01-13 The Johns Hopkins University Ultrasonic cleaning method and apparatus for heat exchangers
US4417215A (en) * 1981-09-10 1983-11-22 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Tuned analog network
JPS5849140A (ja) * 1981-09-19 1983-03-23 株式会社東芝 超音波診断装置
US4575799A (en) * 1983-03-23 1986-03-11 Fujitsu Limited Ultrasonic living body tissue characterization system
US4561019A (en) * 1983-05-16 1985-12-24 Riverside Research Institute Frequency diversity for image enhancement
JPS60142200A (ja) * 1983-12-29 1985-07-27 Tsukishima Kikai Co Ltd 熱交換器の不純物払落し方法
US4858124A (en) * 1984-08-15 1989-08-15 Riverside Research Institute Method for enhancement of ultrasonic image data
US4838212A (en) * 1986-10-03 1989-06-13 Morse Boulger, Inc. Superheater unit of a steam generating system
US4836146A (en) * 1988-05-19 1989-06-06 Shell Oil Company Controlling rapping cycle
DE3841122C1 (pl) * 1988-12-07 1989-10-12 L. & C. Steinmueller Gmbh, 5270 Gummersbach, De
DE4103440C2 (de) * 1991-02-01 1998-07-09 Ver Energiewerke Ag Anordnung zur Befestigung von Verschleißschutzrohren an Heizflächen
US5445155A (en) * 1991-03-13 1995-08-29 Scimed Life Systems Incorporated Intravascular imaging apparatus and methods for use and manufacture
US5235984A (en) * 1992-03-30 1993-08-17 Hewlett-Packard Company On-line acoustic densitometry tool for use with an ultrasonic imaging system
DE4334155C1 (de) * 1993-10-01 1994-11-10 Ver Energiewerke Ag Anordnung zum Schutz von Rohren eines Rohrpaketes in einem staubbeladenen Gasstrom
US5363850A (en) * 1994-01-26 1994-11-15 Cardiovascular Imaging Systems, Inc. Method for recognition and reduction of blood speckle in blood vessel imaging system
US5653281A (en) * 1995-12-20 1997-08-05 Hudson Products Corporation Steam condensing module with integral, stacked vent condenser
US5724972A (en) * 1996-05-02 1998-03-10 Acuson Corporation Method and apparatus for distributed focus control with slope tracking
US5938607A (en) * 1996-09-25 1999-08-17 Atl Ultrasound, Inc. Ultrasonic diagnostic imaging system with access to reference image library
FR2754898B1 (fr) * 1996-10-18 2000-08-18 Comex Technologies Procede et dispositif pour la mesure de la quantite d'un depot susceptible de s'etre forme dans une canalisation de transport de fluide
DE19651678A1 (de) * 1996-12-12 1998-06-25 Siemens Ag Dampferzeuger
US6095976A (en) * 1997-06-19 2000-08-01 Medinol Ltd. Method for enhancing an image derived from reflected ultrasound signals produced by an ultrasound transmitter and detector inserted in a bodily lumen
US6106465A (en) * 1997-08-22 2000-08-22 Acuson Corporation Ultrasonic method and system for boundary detection of an object of interest in an ultrasound image
US5957138A (en) * 1997-08-25 1999-09-28 Diasonics Ultrasound, Inc. Method and apparatus for three-dimensional flow lumen imaging
US5876343A (en) * 1997-09-23 1999-03-02 Scimed Life Systems, Inc. Methods and apparatus for blood speckle detection in an intravascular ultrasound imaging system
US5885218A (en) * 1997-11-07 1999-03-23 Scimed Life Systems, Inc. Method and apparatus for spatial filtering in an intravascular ultrasound imaging system
US6106460A (en) * 1998-03-26 2000-08-22 Scimed Life Systems, Inc. Interface for controlling the display of images of diagnostic or therapeutic instruments in interior body regions and related data
US6120445A (en) * 1998-10-02 2000-09-19 Scimed Life Systems, Inc. Method and apparatus for adaptive cross-sectional area computation of IVUS objects using their statistical signatures
US6381350B1 (en) * 1999-07-02 2002-04-30 The Cleveland Clinic Foundation Intravascular ultrasonic analysis using active contour method and system
US6200268B1 (en) * 1999-09-10 2001-03-13 The Cleveland Clinic Foundation Vascular plaque characterization
GB0011224D0 (en) * 2000-05-10 2000-06-28 Eaton Williams Group Ltd A gaas-fired humidifier
NL1015438C2 (nl) * 2000-06-14 2001-12-17 Amsterdam Gem Dienst Afvalverw Hoogrendements afvalverbrandingsinstallatie.
US6957630B1 (en) * 2005-03-31 2005-10-25 Alstom Technology Ltd Flexible assembly of once-through evaporation for horizontal heat recovery steam generator

Also Published As

Publication number Publication date
ES2269790T3 (es) 2007-04-01
US20050061491A1 (en) 2005-03-24
JP2005513395A (ja) 2005-05-12
ATE365298T1 (de) 2007-07-15
PT1461567E (pt) 2006-12-29
PL201326B1 (pl) 2009-03-31
CY1106238T1 (el) 2011-06-08
AU2002353666A1 (en) 2003-06-30
PL370857A1 (pl) 2005-05-30
WO2003052318A1 (en) 2003-06-26
JP2005513394A (ja) 2005-05-12
DE60220826D1 (de) 2007-08-02
WO2003052319A1 (en) 2003-06-26
DK1461567T3 (da) 2006-11-27
EP1461567B1 (en) 2006-08-09
DE60213866D1 (de) 2006-09-21
NL1019612C2 (nl) 2003-06-20
US20050051112A1 (en) 2005-03-10
CA2470985A1 (en) 2003-06-26
DE60220826T2 (de) 2008-03-06
EP1459011A1 (en) 2004-09-22
HUP0402450A2 (hu) 2005-05-30
HUP0402665A2 (hu) 2005-05-30
PL370862A1 (pl) 2005-05-30
AU2002353667A1 (en) 2003-06-30
DK1459011T3 (da) 2007-10-22
CA2470974A1 (en) 2003-06-26
EP1461567A1 (en) 2004-09-29
ATE335964T1 (de) 2006-09-15
EP1459011B1 (en) 2007-06-20
DE60213866T2 (de) 2007-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL202720B1 (pl) Wymiennik ciepła
CA2430078C (en) Method and apparatus for sootblowing recovery boiler
US9279627B2 (en) Sootblower having a nozzle with deep reaching jets and edge cleaning jets
EP1781840B1 (en) A method for heat recovery
US3997000A (en) Mechanical cleaning device for boilers with gas flow containing sticky dust
JP2010139186A (ja) 廃熱ボイラーのハンマリング運転スケジュール制御システム
Cheng et al. Experimental research on the ash deposition characteristics of 3-D finned tube bundle
CN101344260B (zh) 蒸汽发生器设置
CN112567174A (zh) 包括先进面板设计及其覆层的高压加热装置
EP3258168B1 (en) Waste heat boiler
JP5209952B2 (ja) 高ダスト排ガス熱回収処理装置
EP1164330B1 (en) Method for generating steam using a waste incinerator
Zhang et al. Experimental study on the ash deposition and heat transfer characteristics of a heat pipe air preheater
JPH0615949B2 (ja) 生ガス・純ガス熱交換器
JPH08254397A (ja) 凝縮器用熱交換器
Zhao et al. Full-scale CFD Simulation and Measurement in a Heat Recovery Steam Generator
US5799724A (en) Trapezoidal deflectors for heat exchanger tubes
Mäkinen Optimization of the cleaning system operation in a waste-to-energy plant
CN201159532Y (zh) 一种燃煤锅炉惯性除尘水冷管束
Attig et al. Status of proof-of-concept testing at the Coal Fired Flow Facility
DE10144304A1 (de) Lanzenbläser zur Reinigung von Bündelheizflächen
CN114060793A (zh) 垃圾焚烧厂余热锅炉的省煤器振动抑制方法及抑制装置
Zhu et al. Research and implementation of soot-blowing optimization on 600MW coal-fired boiler
Luque et al. Boiler Modification at the Southeast Resource Recovery Facility (SERRF)
Mei et al. Slag Characterization and Removal Using Pulse Detonation Technology during Coal Gasification

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20091219