PL239807B1

PL239807B1 - Sposób rekuperacji ciepła z oparów odprowadzanych z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek

Info

Publication number: PL239807B1
Application number: PL428638A
Authority: PL
Inventors: Włodzimierz Szewczyk
Original assignee: Delta Tadeusz Mucha I Wspolnicy Spolka Jawna; Politechnika Lodzka
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2022-01-10
Also published as: PL428638A1

Description

PL 239 807 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób rekuperacji ciepła z oparów odprowadzanych z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek.

Znane są różne sposoby rekuperacji ciepła zawartego w oparach wydalanych z suszarni instalowanych w różnych ciągach technologicznych. Rekuperacja tego ciepła może się odbywać w jedno, dwu lub nawet trzystopniowym układzie procesowym.

Do najczęściej stosowanych w praktyce należą sposoby polegające na wykorzystaniu wymienników pośrednich, zwanych przeponowymi, o konstrukcji płytowej lub rurowej. W wymiennikach takich strumień gorących oparów przekazuje ciepło do wody lub powietrza poprzez przeponę oddzielającą media. Strumień ciepła odebranego z oparów zależy od różnicy temperatur mediów znajdujących się po obu stronach przepony, pola powierzchni, na której następuje wymiana ciepła oraz współczynnika przenikania ciepła.

Znane są również sposoby rekuperacji ciepła z oparów wydalanych z suszarni papieru, polegające na schładzaniu gorących i zawierających parę wodną oparów w komorze zraszającej urządzenia zwanego skruberem. Realizacja procesu odzysku ciepła z oparów w skruberze polega na natryskiwaniu oparów przepływających przez komorę zraszającą skrubera zimną wodą za pomocą dysz, przy czym kontakt oparów z zimną wodą odbywa się najczęściej w układzie przedwprądowym. Komora zraszająca skrubera ma dużą objętość dochodząca do 30 m³ i dysze natryskowe są umieszczone w górnej części tej komory. W stosowanych dotychczas skruberach instalowane są dysze wodne o różnej konstrukcji i średnicach otworu wylotowego w zakresie 2-4 mm. Wypływające z dysz strumienie silnie rozproszonej wody, w formie drobnych kropel, opadają i mieszają się z oparami mającymi przeciwny kierunek ruchu. W wyniku kontaktu obu strumieni następuje wymiana ciepła między gorącymi oparami i zimną wodą. Następuje również wymiana masy, w wyniku której woda przejmuje skroploną parę wodną od schładzanych oparów. Podgrzana woda wraz ze skroplinami wytrąconymi z oparów jest odbierana z komory zraszacza.

W sposobie rekuperacji ciepła z oparów suszarni papieru, ujawnionym w opisie patentowym PL 220223, opary te przepuszcza się przez komorę zraszania skrubera, w której natryskuje się je zimną wodą z mikrodysz, których pole powierzchni wypływowej zawiera 10-50 otworów/cm, o średnicy otworów mikrodyszowych 0,05-0,25 mm, zasilanych wodą o ciśnieniu 5-7 x 10³ hPa, pogrupowanych w moduły, z których każdy zawiera do 500 000 dysz/m, które z kolei są pogrupowane w zespoły natryskowe usytuowane w równoległych względem siebie płaszczyznach poziomych lub pionowych.

Ze względów ekonomicznych stosowanie skruberów do od bioru ciepła z oparów o niskiej temperaturze (rzędu 60°C) i schładzanie ich do temperatur poniżej 50°C jest nieopłacalne ze względu na zbyt długi czas procesu odbioru ciepła i konieczność nawet dwukrotnego zwiększania objętości skruberów.

Z tego powodu opary z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek, w którym nie są stosowane układy rekuperacji ciepła, są wydalane do atmosfery, co wiąże się z utratą dużych ilości energii cieplnej.

Sposób rekuperacji ciepła z oparów odprowadzanych z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek, w drodze natryskiwania oparów strugami zimnej wody wypływającymi z mikrodysz w kierunku przeciwnym lub prostopadłym do kierunku przepływu oparów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że opary odprowadza ne z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek natryskuje się mikrostrugami wody z mikrodysz zainstalowanych w kanale do odprowadzania tych oparów z ciągu technologicznego, zg rupowanych w module natryskowym zawierającym w 1 cm² 5-9 mikrodysz o średnicy 0,1-0,3 mm. Mikrodysze są zasilane wodą najkorzystniej o temperaturze 4°C i o ciśnieniu 2-10 x 10³ hPa. Mikrodysze są rozmieszczone regularnie lub nieregularnie na powierzchni modułu. Wodę ogrzaną przez opary odprowadza się za pomocą wyłapywacza wody zainstalowanego w kanale do odprowadzania oparów, takiego jak pierścienie wychwytujące, lejek lub syfon.

Sposób według wynalazku zapewnia dużą powierzchnię kontaktu wody i oparów, a jednocześnie, dzięki dużej prędkości mikrostrug i kierunku ich przepływu w stosunku do kierunku przepływu oparów, umożliwia zastosowanie dużych prędkości strumienia oparów, bez obawy o porywanie wody, co umożliwia uzyskanie współczynnika przejmowania ciepła od oparów o wartości ponad 16 kW/m³C. Sposób umożliwia odbiór ciepła zarówno z oparów o wysokiej jak i niskiej temperaturze poniżej 50°C,

Claims

PL 239 807 B1 schłodzenie oparów nawet do temperatury 30°C, a jednocześnie nie wymaga stosowania dodatkowej komory, gdyż jest realizowany w kanale odprowadzającym opary do atmosfery.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

P r z y k ł a d 1

Rekuperacji poddano opary z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek, o strumieniu masowym 12,6 kg/s i następujących parametrach:

- temperatura początkowa 80°C,

- zawartość wilgoci 28,9 kg/kg,

- wilgotność względna ok. 9,5%,

- entalpia 157 kJ/kg.

W kanale odprowadzającym opary z suszarni do atmosfery zainstalowano moduł natryskowy o średnicy 0,9 m, zawierający 36000 mikrodysz oraz urządzenie do wyłapywa nia podgrzanej wody w postaci pierścienia i lejka. Pomiędzy modułem natryskowym i urządzeniem do wyłapywania podgrzanej wody powstała przestrzeń o objętości około 3 m³, w której natryskiwano opary wodą o temperaturze 15°C i ciśnieniu 5 x 10 hPa wypływającą z mikrodysz o średnicy otworów 0,15 mm.

W wyniku wymiany ciepła między oparami i wodą temperatura wody użytej do rekuperacji wzrosła do 37°C, a strumień energii cieplnej odzyskanej w wyniku rekuperacji był równy 600 kW.

P r z y k ł a d 2

Rekuperacji poddano opary z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek, o strumieniu masowym 12,6 kg/s i następujących parametrach:

- temperatura początkowa 80°C,

- zawartość wilgoci 28,9 kg/kg,

- wilgotność względna ok. 9,5%,

- entalpia 157 kJ/kg.

W kanale odprowadzającym opary z suszarni do atmosfery zainstalowano moduł natryskowy o średnicy 0,9 m, zawierający 36000 mikrodysz oraz urządzenie do wyłapywa nia podgrzanej wody w postaci pierścienia i lejka. Pomiędzy modułem natryskowym i urządzeniem do wyłapywania podgrzanej wody powstała przestrzeń o objętości około 3 m³, w której natryskiwano opary wodą o temperaturze 4°C i ciśnieniu 10 x 103 hPa wypływającą z mikrodysz o średnicy otworów 0,15 mm.

W wyniku wymiany ciepła między oparami i wodą temperatura wody użytej do rekuperacji wzrosła do 32°C, a strumień energii cieplnej odzyskanej w wyniku rekuperacji był równy 1200 kW.

P r z y k ł a d 3

Rekuperacji poddano opary z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek, o strumieniu masowym 12,6 kg/s i następujących parametrach:

- temperatura początkowa 140°C,

- zawartość wilgoci 27,9 kg/kg,

- wilgotność względna ok. 4,4%,

- entalpia 221 kJ/kg.

W kanale odprowadzającym opary z suszarni do atmosfery zainstalowano moduł natryskowy o średnicy 0,9 m, zawierający 36000 mikrodysz oraz urządzenie do wyłapywania podgrzanej wody w postaci pierścienia i lejka. Pomiędzy modułem natryskowym i urządzeniem do wyłapywania podgrzanej wody powstała przestrzeń o objętości około 3 m³, w której natryskiwano opary wodą o temperaturze 15°C i ciśnieniu 5 x 10³ hPa wypływającą z mikrodysz o średnicy otworów 0,15 mm.

W wyniku wymiany ciepła między oparami i wodą temperatura wody użytej do rekuperacji wzrosła do 52°C, a strumień energii cieplnej odzyskanej w wyniku rekuperacji był równy 1060 kW.

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób rekuperacji ciepła z oparów odprowadzanych z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek, w drodze natryskiwania oparów strugami zimnej wody wypływającymi z mikrodysz w kierunku przeciwnym lub prostopadłym do kierunku przepływu oparów, znamienny tym, że opary odprowadzane z suszarni ciągu technologicznego do produkcji wytłaczanek natryskuje się mikrostrugami wody z mikrodysz zainstalowanych w kanale do odprowadzania tych oparów z ciągu technologicznego, zgrupowanych w module natry

4 PL 239 807 B1 skowym zawierającym w 1 cm² 5-9 mikrodysz o średnicy 0,1-0,3 mm, zasilanych wodą najkorzystniej o temperaturze 4°C i o ciśnieniu 2-10 x 10³ hPa.
2. Sposób rekuperacji ciepła z oparów według zastrz. 1, znamienny tym, że mikrodysze są rozmieszczone regularnie lub nieregularnie na powierzchni modułu.
3. Sposób rekuperacji ciepła z oparów według zastrz. 1, znamienny tym, że wodę ogrzaną przez opary odprowadza się za pomocą wyłapywacza wody zainstalowanego w kanale do odprowadzania oparów.