RU156761U1 - Рекуперативный подогреватель технологического воздуха - Google Patents

Abstract

Рекуперативный подогреватель технологического воздуха, содержащий корпус с установленным в нем пучком теплообменных труб, отличающийся тем, что подогреватель содержит распределительную камеру с патрубком для входа воздуха, образованную соосно расположенной с корпусом обечайкой диаметром большим, чем диаметр корпуса, и двумя кольцами, расположенными в верхней и нижней частях камеры и герметично примыкающими к обечайке и корпусу, и участком корпуса, расположенным между кольцами и равномерно по площади перфорированным отверстиями для входа воздуха в межтрубное пространство, при этом распределительная камера разделена на секции поперечными перегородками, перфорированными отверстиями, причем диаметры отверстий увеличиваются по ходу воздуха от перегородки к перегородке.

Description

Полезная модель относится к области химического и нефтехимического машиностроения, в частности, к теплообменным аппаратам и может быть использована для рекуперативного подогрева технологического воздуха при производстве технического углерода (сажи).

В настоящее время для подогрева воздуха, подаваемого в реактор установок для производства технического углерода, используют такие рекуперативные теплообменные устройства, как рекуперативные подогреватели (трубчатые рекуператоры).

Известны высокотемпературные трубчатые рекуператоры, характеризующиеся наличием прямоточной и противоточной секций, размещенных в одном корпусе и разделенных трубной доской, причем выход прямоточной секции соединен с входом противоточной секции (патент RU 104686 U1, приоритет 03.12.2010 г., патент RU 108558 U1, приоритет 03.12.2010 г., патент RU 105717 U1, приоритет 03.12.2010 г., патент RU 28538 U1, приоритет 25.09.2002 г.). При этом конструкции рекуператоров снабжены дополнительной трубчатой секцией, которая установлена либо на выходе сажегазовой смеси из рекуператора (RU 104686 U1, RU 108558 U1), либо перед входом сажегазовой смеси из реактора в рекуператор (RU 28538 U1). В соответствии с патентом RU 105717 прямоточные и противоточные секции рекуператора разделены общей двойной диафрагмой, содержащей перепускные отверстия, в которые помещены теплообменные трубы с образованием зазора между ними.

Известен также высокотемпературный трубчатый рекуператор, содержащий выполненные в одном корпусе восходящую и нисходящую ветви, соединенные в верхней части воздушным коллектором и коллектором углеродогазовой смеси, при этом патрубок для ввода холодного воздуха расположен в нижней части нисходящей ветви (патент RU 105716 U1, приоритет 03.12.2010 г.).

Недостатком известных трубчатых рекуператоров является неэффективная организация подачи технологического воздуха в межтрубное пространство, при которой возникает нестабильное температурное поле в месте ввода технологического воздуха, и, как следствие, закупоривание внутренней поверхности теплообменных труб отложениями технического углерода (сажи), приводящее к снижению температуры подогрева технологического воздуха, снижению производительности реактора и эффективности его работы при производстве технического углерода. Закупоривание теплообменных труб не только увеличивает расход технологического воздуха и природного газа, используемых при производстве технического углерода, но и приводит к необходимости проведения мероприятий по очистке труб или замены вышедших из строя полностью или частично закупоренных углеродом труб.

Наиболее близким техническим решением является рекуперативный подогреватель технологического воздуха, содержащий цилиндрический корпус, в котором расположен пучок труб, изогнутых под углом 90° и закрепленных в трубных досках, разделительные перегородки, расположенные в межтрубном пространстве, диафрагму, разделяющую межтрубное пространство на зоны прямотока и противотока, воздуховод, соединяющий эти зоны, а также входные и выходные патрубки для воздуха. Цилиндрический корпус выполнен сборным в виде отдельных секций с приваренными к ним разделительными перегородками, выступающими за пределы корпуса (патент RU 2283988 С1, приоритет 19.04.2005 г.).

Недостатком рекуперативного подогревателя технологического воздуха, как и других известных рекуперативных теплообменных устройств, является закупоривание теплообменных труб техническим углеродом вследствие подачи технологического воздуха в межтрубное пространство не распределенным потоком, что препятствует стабильной передаче тепла от сажегазовой смеси (продукты сгорания топлива и разложения сырьевой смеси) технологическому воздуху и эффективной работе установок для производства технического углерода в целом.

Задачей настоящей полезной модели является создание рекуперативного подогревателя, конструкция которого позволяет избежать образования отложений сажи и закупоривания ими трубного пучка, и, как следствие, обеспечить равномерный и стабильный подогрев технологического воздуха.

Технический результат, получаемый при использовании заявляемой полезной модели, заключается в увеличении надежности и повышении эффективности рекуперативного подогревателя за счет предотвращения закупоривания теплообменных труб подогревателя отложениями технического углерода и стабилизации температуры подогрева технологического воздуха на заданном уровне за счет равномерного нагрева воздуха в межтрубном пространстве. Технический результат заключается также в улучшении технико-экономических показателей процесса производства технического углерода, в повышении эффективности процесса, в частности в снижении удельного расхода природного газа и технологического воздуха на тонну сырья.

Технический результат достигается тем, что в рекуперативном подогревателе технологического воздуха, содержащем корпус с установленным в нем пучком теплообменных труб, содержится распределительная камера с патрубком для входа воздуха, образованная соосно расположенной с корпусом обечайкой диаметром большим, чем диаметр корпуса, и двумя кольцами, расположенными в верхней и нижней частях камеры и герметично примыкающими к обечайке и корпусу, и участком корпуса, расположенным между кольцами и равномерно по площади перфорированным отверстиями для входа воздуха в межтрубное пространство, при этом распределительная камера разделена на секции поперечными перегородками, перфорированными отверстиями, причем диаметры отверстий увеличиваются по ходу воздуха от перегородки к перегородке.

Полезная модель поясняется фигурами 1 и 2, на которых изображен рекуперативный подогреватель технологического воздуха в одном из возможных вариантов его исполнения.

На фигуре 1 представлен главный вид рекуперативного подогревателя (разрез), на фигуре 2 изображен поперечный разрез распределительной камеры рекуперативного подогревателя.

Рекуперативный подогреватель технологического воздуха содержит корпус 1 с установленным в нем пучком теплообменных труб 2 и распределительную камеру 3 с патрубком 4 для входа воздуха. Распределительная камера 3 образована соосно расположенной с корпусом 1 обечайкой 5 диаметром большим, чем диаметр корпуса 1, и двумя кольцами 6 и 7, расположенными в верхней и нижней частях камеры 3 и герметично примыкающими к обечайке 5 и корпусу 1, и участком 8 корпуса 1, расположенным между кольцами 6 и 7. Участок 8 корпуса 1 равномерно по площади перфорирован отверстиями 9 для входа воздуха в межтрубное пространство 10. Распределительная камера 3 разделена на секции 11, 12 и 13 поперечными перегородками 14, 15 и 16 соответственно, которые перфорированы отверстиями 17. Диаметры отверстий 17 увеличиваются по ходу воздуха от перегородки 14 к перегородке 16. На фигуре 1 показано исполнение подогревателя, распределительная камера которого содержит три поперечные перегородки с образованием трех секций (количество секций может быть иным в зависимости от мощности подогревателя).

Рекуперативный подогреватель технологического воздуха работает следующим образом.

Вход холодного технологического воздуха в распределительную камеру 3 рекуперативного подогревателя (в межтрубное пространство 10) осуществляется через патрубок 4. Диаметр и расположение отверстий 9 участка 8 корпуса 1 подбирается таким образом, чтобы обеспечить равномерное поступление технологического воздуха по 1/3 в каждую секцию от общего его расхода. Технологический воздух из секции 11 поступает в секцию 12, из которой он поступает в секцию 13, и далее он выходит из распределительной камеры 3. Диаметр отверстий 17 и их количество в перегородках 14, 15 и 16 подбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемый равномерный проход воздуха через секции 11, 12 и 13. Пропускная способность (суммарная площадь сечений) отверстий 17 в перегородке 14 обеспечивает проход 1/3 воздуха из секции 11 в секцию 12, в перегородке 15 обеспечивает проход 2/3 воздуха из секции 12 в секцию 13, а в перегородке 16 обеспечивает проход 3/3 воздуха из секции 13 на дальнейший подогрев от общего объема технологического воздуха, подаваемого на подогрев.

Заявленная полезная модель может использоваться в качестве предварительного подогревателя технологического воздуха до температуры 260÷300°C, позволяет стабилизировать температуру подогрева воздуха независимо от нагрузки на реактор и времени года.

Claims (1)

1. Рекуперативный подогреватель технологического воздуха, содержащий корпус с установленным в нем пучком теплообменных труб, отличающийся тем, что подогреватель содержит распределительную камеру с патрубком для входа воздуха, образованную соосно расположенной с корпусом обечайкой диаметром большим, чем диаметр корпуса, и двумя кольцами, расположенными в верхней и нижней частях камеры и герметично примыкающими к обечайке и корпусу, и участком корпуса, расположенным между кольцами и равномерно по площади перфорированным отверстиями для входа воздуха в межтрубное пространство, при этом распределительная камера разделена на секции поперечными перегородками, перфорированными отверстиями, причем диаметры отверстий увеличиваются по ходу воздуха от перегородки к перегородке.

   

Images