RU193594U1 - Рекуператор тепла для систем обезвреживания газов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам теплообменников с рекуперацией тепла, т.е. возвращения тепла отработавшей среды обратно в технологический процесс. Может быть использована в системах обезвреживания дымовых газов от мусоросжигательных установок, выбросов сталеплавильного производства при переработке лома, сжигания свалочного газа и для нейтрализации выхлопных газов и других высокотемпературных процессах.Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности утилизации тепла отработавших обезвреживаемых газов и возвращение его обратно в технологический процесс.Полезная модель реализуется следующим образом. Ограничительные элементы препятствуют проникновению нагревающих газов в поток нагреваемых газов, а также нагреваемых газов в поток нагревающих газов, тем самым предотвращая их смешивание в процессе теплообмена. Теплообмен происходит через плоские листы 3, расположенные между первыми секциями 9 и вторыми секциями 15. При этом вследствие выполнения плоских листов 3 сплошными, непроницаемыми предотвращается проникновение газов из первой секции 9 во вторую секцию 15 и обратно. Толщина плоских листов 3 в частном случае выполнена 80 мкм и площадью 0,32 м. В частном случае в блоке теплопередачи имеется около 133 плоских листов 3. За счёт образования дендритов на поверхности конструктивных элементов обеспечивается многократное увеличение площади поверхности теплообмена блока теплопередачи и происходит охлаждение нагревающих обезвреживаемых газов и подогрев нагреваемых газов. Таким образом суммарная площадь теплообмена составляет 42 м. Такое соотношение площади к размерам 400х400х800 мм является уникальным. Блок теплопередачи может эксплуатироваться в температурах до 1400 градусов, вследствие изготовления его из металлокерамики (бунзенит на никеле или рулит на титане). При этом за счёт выполнения блока теплопередачи из металлокерамики повышается его стойкость к агрессивным средам. Данная реакция происходит с минимальными временными затратами и максимальной отдачей тепла, за счёт увеличенной площади теплообмена.

Description

Область техники

Полезная модель относится к устройствам теплообменников с рекуперацией тепла, т.е. возвращения тепла отработавшей среды обратно в технологический процесс. Может быть использована в системах обезвреживания (очистки) дымовых газов от мусоросжигательных установок, выбросов сталеплавильного производства при переработке лома, сжигания свалочного газа и для нейтрализации выхлопных газов и других высокотемпературных процессах.

Уровень техники

Известно устройство – пластинчатый теплообменник (патент РФ №130378, дата публикации 20.07.2013г.). Пластинчатый теплообменник содержит пакет металлических пластин, размещённых внутри каркаса из скреплённых между собой профилей и крышек. В пластинчатом теплообменнике рёбрами жёсткости и плоскими поверхностями пластин образованы каналы для газовых потоков. При этом ребра жёсткости расположены перпендикулярно плоскости металлической пластины и параллельно друг к другу и к борту теплообменника. Пластины в пакете расположены с чередованием каналов для газовых потоков во взаимно перпендикулярных направлениях. Причём ребра жёсткости сформированы на металлической пластине путём штамповки канавок на глубину, соответствующую высоте рёбер жёсткости, с последующим сдавливанием стенок канавок до создания рёбер жёсткости.

Недостатком известного технического решения является малая эффективность возврата тепла обратно в технологический процесс, вследствие малой полезной площади теплопередачи, низкая стойкость в агрессивных средах, в следствии возможности применения только металлических пластин. Данная конструкция не исключает «проскок» неохлаждённых газов в средней части каналов из-за невозможности изготовить указанным способом каналы с достаточно малой площадью поперечного сечения. Это приводит к невозможности применения данных теплообменников для «закалки потока» из-за того, что в плавно охлаждаемых газах возможен обратный синтез опасных веществ, например, диоксинов. Другим недостатком является невозможность применения металлической фольги для производства такого теплообменника. В следствии этого существенно ухудшаются такие характеристики как соотношение веса получаемого аппарат к эффективной площади теплообмена.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является пластинчатый теплообменник (патент РФ №126814, дата публикации 10.04.2013г.). Пластинчатый теплообменник выполнен в виде коробчатого пакета, содержащего множество параллельных друг другу оперённых панелей. Оребрённые панели образуют расположенные под прямым углом друг к другу чередующиеся каналы для прохода нагревающей и нагреваемой сред. Коробчатый пакет и установлен в цилиндрический кожух. Цилиндрический кожух расположен соосно с каналами для прохождения нагревающей среды. На концах цилиндрического кожуха имеются фланцы. Кроме того, на корпусе кожуха имеются две камеры для подвода и отвода нагреваемой среды. Коробчатый пакет выполнен в виде шестигранной призмы. Оребрённые панели расположены параллельно плоскости, проходящей через одну из диагоналей основания призмы и ось кожуха. В основания кожуха вставлены внутренние фланцы с шестиугольными отверстиями, совмещаемыми с основаниями пакета. При этом камеры для подвода и отвода нагреваемой среды установлены на диаметрально противоположных сторонах кожуха и примыкают к различным фланцам.

Недостатком прототипа является малая эффективность утилизации тепла и возвращения его в технологический процесс, вследствие небольшой полезной площади теплопередачи, низкая стойкость в агрессивных средах, в следствии возможности применения только металлических пластин. Данная конструкция не исключает «проскок» неохлаждённых газов в средней части каналов из-за невозможности изготовить указанным способом каналы с достаточно малой площадью поперечного сечения. Это приводит к невозможности применения данных теплообменников для «закалки потока» из-за того, что в плавно охлаждаемых газах возможен обратный синтез опасных веществ, например, диоксинов. Другим недостатком является невозможность применения металлической фольги для производства такого теплообменника. В следствии этого существенно ухудшаются такие характеристики как соотношение веса получаемого аппарат к эффективной площади теплообмена.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности утилизации тепла отработавших обезвреживаемых газов и возвращение его обратно в технологический процесс.

Поставленный технический результат достигается за счёт того, что в рекуператоре тепла для систем обезвреживания газов, содержащем по крайней мере первый трубопровод, второй трубопровод и блок теплопередачи, блок теплопередачи содержит плоские листы, гофрированные листы и ограничительные элементы, причём плоские листы и гофрированные листы чередуются друг с другом, плоские листы расположены в целом параллельно друг другу, каждый гофрированный лист содержит чередующиеся противоположно направленные выступы, выполненные прямолинейными, соединение плоского листа с гофрированным листом осуществлено по обращённым к этому плоскому листу выступам этого гофрированного листа, гофрированные листы образуют две группы, в каждой из которых выступы гофрированных листов группы параллельны друг другу, гофрированные листы одной группы чередуются с гофрированными листами другой группы, выступы гофрированных листов одной группы расположены под углом к выступам гофрированных листов другой группы, первый трубопровод содержит первую входную часть и первую выходную часть, второй трубопровод содержит вторую входную часть и вторую выходную часть, каждый из гофрированных листов одной группы образует с контактирующими с ним плоскими листами первые каналы и, в целом, соответствующую первую секцию, при этом каждый из гофрированных листов другой группы образует с контактирующими с ним плоскими листами вторые каналы и, в целом, соответствующую вторую секцию, блок теплопередачи расположен между первой входной частью и первой выходной частью и соединён с ними с обеспечением возможности прохождения нагревающих газов из первой входной части через все первые каналы в первую выходную часть, кроме того блок теплопередачи расположен между второй входной частью и второй выходной частью и соединён с ними с обеспечением возможности прохождения нагреваемых газов из второй входной части через все вторые каналы во вторую выходную часть, ограничительные элементы выполнены и соединены с соответствующими им частями плоских листов и гофрированных листов с обеспечением непопадания нагревающих газов непосредственно из первого трубопровода во второй трубопровод и вторые каналы и непопадания нагреваемых газов непосредственно из второго трубопровода в первый трубопровод и первые каналы, при этом поверхности плоских листов и гофрированных листов покрыты дендритами оксидов металла, в частном случае соединение плоских листов и гофрированных листов выполнено в том числе посредством срастания дендритов оксидов металла, в другом частном случае плоские листы и гофрированные листы выполнены из титана, а на их поверхностях расположены дендриты рутила, в третьем частном случае плоские листы и гофрированные листы выполнены из никеля, а на их поверхностях расположены дендриты бунзенита.

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан схематический вид рекуператора тепла для высокотемпературных процессов систем обезвреживания газов с частичным вырезом.

Раскрытие полезной модели

На фигурах обозначены: первая входная часть 1, вторые каналы 2, плоский лист 3, блок теплопередачи 4, гофрированный лист 5, вторая ограничительная пластина 6, первые каналы 7, вторая входная часть 8, первая секция 9, первая выходная часть 10, первый выходной торец 11, первая ограничительная пластина 12, второй выходной торец 13, вторая выходная часть 14, вторая секция 15.

Основными элементами рекуператора тепла для систем обезвреживания газов являются первый трубопровод, второй трубопровод и блок теплопередачи.

Первый трубопровод и второй трубопровод представляют собой сооружения для транспортировки жидких или газообразных сред, выполненное в виде пустотелого изделия с длинной превышающей размеры его поперечного сечения. Первый трубопровод и второй трубопровод могут быть выполнены любой конфигурации поперечного сечения, например, круглой, овальной, прямоугольной или квадратной. В частном случае для удобства изображения приведён пример прямоугольного поперечного сечения первого трубопровода и второго трубопровода. Первый трубопровод и второй трубопровод могут иметь одинаковые или различные размеры поперечного сечения. Первый трубопровод и второй трубопровод могут быть выполнены из различных материалов, предназначенных для работы с газообразными средами в том числе с агрессивными газами, а также приспособленных для работы при повышенных температурах. В частном случае первый трубопровод и второй трубопровод могут быть выполнены из металла. При этом размеры и форма поперечного сечения первого трубопровода и второго трубопровода выполнены с обеспечением возможности их соединения с блоком теплопередачи соответствующей формы.

Первый трубопровод содержит первую входную часть 1 и первую выходную часть 10. Первая входная часть 1 соединена с первым входным торцом блока теплопередачи. Первая выходная часть 10 соединена с первым выходным торцом 11 блока теплопередачи.

Второй трубопровод содержит вторую входную часть 8 и вторую выходную часть 14. Вторая входная часть 8 соединена со вторым входным торцом блока теплопередачи. Вторая выходная часть 14 соединена со вторым выходным торцом 13 блока теплопередачи.

Блок теплопередачи представляет собой цельное (неразборное) изделие сложной конфигурации с чередующимися первыми секциями 9 и вторыми секциями 15. Блок теплопередачи содержит следующие конструктивные элементы: плоские листы 3, гофрированные листы 5 и ограничительные элементы. Конструктивные элементы блока теплопередачи выполнены из металла, например, из никеля или титана. Блок теплопередачи имеет сложную структуру, конструктивные особенности которой обусловлены технологическим процессом изготовления блока теплопередачи. Вследствие технологии высокотемпературного окисления конструктивных элементов происходит поверхностное по крайней мере частичное замещение частиц металла дендритной структурой его оксида. При этом происходит образование между разными конструктивными элементами совместных оксидов (диффузная сварка) со структурой сросшихся дендритов. Таким образом блок теплопередачи в готовом виде не имеет чёткого разделения между конструктивными элементами, применяемыми для его изготовления посредством высокотемпературного окисления. В частном случае конструктивные элементы окисляются полностью и уже не содержат металла, а только оксиды. В другом частном случае окисление ведётся частично, при этом внутри конструктивного элемента сохраняется металл, на поверхности образуется оксид.

Каждая первая секция 9 образована двумя плоскими листами 3 и расположенным между ними гофрированным листом 5. Гофры гофрированного листа 5 в первой секции 9 расположены вдоль вторых входных торцов и вторых выходных торцов 13. При этом между плоскими листами 3 и гофрированным листом 5 первой секции 9 образованы первые каналы 7. Первые каналы 7 выполнены сквозными от первого входного торца до первого выходного торца 11. Таким образом со стороны первого входного торца и первого выходного торца 11 каждая первая секция 9 имеет ячеистую или сотоподобную структуру с множеством первых каналов 7 (ячеек или сот), разделённых между собой тонкими стенками.

Каждая вторая секция 15 образована двумя плоскими листами 3 и расположенным между ними гофрированным листом 5. Гофры второй секции 15 расположены вдоль первых входных торцов и первых выходных торцов 11. При этом между плоскими листами 3 и гофрированным листом 5 второй секции 15 образованы вторые каналы 2. Вторые каналы 2 выполнены сквозными от второго входного торца до второй выходной торца 13. Таким образом со стороны второго входного торца и второго выходного торца 13 каждая вторая секция 15 имеет ячеистую или сотоподобную структуру с множеством вторых каналов 2 (ячеек или сот), разделённых между собой тонкими стенками.

Плоский лист 3, расположенный между первой секцией 9 и второй секцией 15, представляет собой конструктивный элемент как первой секции 9, так и второй секции 15.

Блок теплопередачи может быть выполнен любой формы, обеспечивающей его установку в первом трубопроводе и втором трубопроводе, например, цилиндрическим, призматическим или крестообразным. В частном случае при выполнении первого трубопровода и второго трубопровода с прямоугольным поперечным сечением блок теплопередачи выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда. При этом две параллельные грани наибольшей площади ограничены плоскими листами 3. Две другие параллельные грани представляют собой первый входной торец и первый выходной торец 11 и выполнены соответствующими размерам поперечного сечения первого трубопровода. Две оставшиеся параллельные грани представляют собой второй входной торец и второй выходной торец 13 и выполнены соответствующими размерам поперечного сечения второго трубопровода.

Плоский лист 3 представляет собой тонкое изделие, толщина (один из размеров) которого много меньше чем его длина и ширина (два другие его размера). В частном случае каждый плоский лист 3 выполнен прямоугольной формы. При этом поверхности плоского листа 3 наибольшей площади расположены в целом параллельно друг другу. Каждый плоский лист 3 выполнен сплошным и имеет дендритную структуру поверхностей, образованную без нарушения целостности и проницаемости плоского листа 3. Плоские листы 3 в блоке теплопередачи расположены параллельно друг другу и чередуются с гофрированными листами 5. При этом два плоских листа 3 ограничивают блок теплопередачи по двум противоположным граням.

Гофрированный лист 5 представляет собой тонкий, т.е. имеющий толщину много меньшую чем длина и ширина, лист с гофрами. Гофры представляют собой преднамеренно выполненные прямолинейные складки (рельеф). Гофры образуют чередующиеся противоположно направленные прямолинейные выступы с образованием волнистого поперечного сечения в плоскости перпендикулярной направлению выступов. При этом на соответствующем участке гофрированного листа 5 с обратной стороны выступа образована впадина. Таким образом с одной стороны гофрированного листа 5 поочерёдно расположены выступы и впадины, и с другой стороны гофрированного листа 5 образованы поочерёдно расположенные выступы и впадины. Гофры выполнены одинаково направленными, т.е. расположены вдоль друг друга в целом параллельно друг другу. Термин гофрированный лист 5 взят как сокращение от аналогичного термина «Гофрированный листовой гнутый профиль проката», приведённого в ГОСТ 14350-80 Профили проката гнутые. Термины и определения. Дата введения 1981-07-01, в соответствии с которым "Гофрированный листовой гнутый профиль проката - это листовой гнутый профиль проката с повторяющимися по всей ширине гофрами и длиной, равной длине профиля". Гофрированные листы 5 могут быть с трапециевидной, полукруглой, овальной, треугольной, прямоугольной и полузамкнутой формами гофра. Гофрированные листы 5 расположены между плоскими листами 3. Гофрированные листы 5 соединены с плоскими листами 3 по обращённым в их сторону выступам. При этом каждый гофрированный лист 5 соединён с двумя плоскими листами 3, расположенными с противоположных сторон от него. Гофрированные листы 5 образуют две группы, в каждой из которых выступы гофрированных листов 5 группы параллельны друг другу. Гофрированные листы 5 одной группы чередуются с гофрированными листами 5 другой группы. Выступы гофрированных листов 5 одной группы расположены под углом к выступам гофрированных листов 5 другой группы.

При этом каждый из гофрированных листов 5 одной группы образует с контактирующими с ним плоскими листами 3 первые каналы 7 и, в целом, соответствующую первую секцию 9. Каждый из гофрированных листов 5 другой группы образует с контактирующими с ним плоскими листами 3 вторые каналы 2 и, в целом, соответствующую вторую секцию 15.

Ограничительные элементы выполнены и расположены с обеспечением возможности разделения потоков нагревающих газов и нагреваемых газов без их взаимного перемешивания. Ограничительные элементы выполнены и соединены с соответствующими им частями плоских листов и гофрированных листов с обеспечением непопадания нагревающих газов непосредственно из первого трубопровода во второй трубопровод и вторые каналы и непопадания нагреваемых газов непосредственно из второго трубопровода в первый трубопровод и первые каналы.

В частном случае возможно выполнение ограничительных элементов в виде небольших заглушек или перекрытий, установленных со стороны первого входного торца и первого выходного торца на первые каналы 7, расположенные со стороны второго выходного торца и второго входного торца, а также со стороны второго входного торца и второго выходного торца на вторые каналы 2, расположенные со стороны первого выходного торца и первого входного торца.

В другом частном случае ограничительные элементы могут быть выполнены в виде тонких длинных плоских полос (первая ограничительная пластина 12 и вторая ограничительная пластина 6). При этом один из размеров (толщина) много меньше других двух размеров, а один из других размеров (длина) в несколько раз больше оставшегося размера (ширины). Ограничительные пластины соединяют края соседних плоских листов 3 и расположены параллельно выступам гофрированного листа 5, расположенного между этими плоскими листами 3.

Первая ограничительная пластина 12 выполнена и установлена с обеспечением возможности перекрытия прохождения потоку жидкости или газа в первые секции 9 со стороны вторых входных торцов и вторых выходных торцов 13. Первая секция 9 закрыта со стороны вторых выходных торцов 13 и вторых входных торцов первыми ограничительными пластинами 12. При этом края соседних плоских листов 3, которые расположены параллельно гофрам гофрированного листа 5, расположенного между этими плоскими листами 3, соединены соответствующей им первой ограничительной пластиной 12.

Вторая ограничительная пластина 6 выполнена и установлена с обеспечением возможности перекрытия прохождения потоку жидкости или газа во вторые секции 15 со стороны первых входных торцов и первых выходных торцов 11. Вторая секция 15 закрыта со стороны первых выходных торцов 11 и первых входных торцов вторыми ограничительными пластинами 6. Т.е. края соседних плоских листов 3, которые расположены параллельно выступам гофрированного листа 5, расположенного между этими плоскими листами 3, соединены соответствующей им второй ограничительной пластиной 6.

Плоские листы 3, гофрированные листы 5 и ограничительные элементы соединены с образованием цельной конструкции. Соединение конструктивных элементов в монолитную структуру обусловлено технологией изготовления блока теплопередачи посредством высокотемпературного окисления выбранных для его изготовления металлов, например, титана или никеля. Вследствие применения данной технологии изготовления блока теплопередачи оксиды металлов частично замещают частицы самого металла и образуют на поверхности конструктивных элементов дендриты. Дендриты представляют собой кристаллическое образование древовидной ветвистой формы. Таким образом, например, дендриты плоского листа 3 прорастают в направлении гофрированного листа 5, а оксиды гофрированного листа 5 в сторону плоского листа 3 с образованием структуры сросшихся между собой дендритов. Происходит соединение отдельных конструктивных элементов в монолитную структуру, не имеющую чёткого разделения между используемыми до окисления конструктивными элементами. При этом дендриты образуют на поверхностях конструктивных элементов блока теплопередачи большое количество шероховатостей (неровностей), тем самым увеличивая площадь контакта со средой, циркулирующей по первым каналам 7 и вторым каналам 2. В качестве дендритов могут выступать рутил на титане или бунзенит на никеле.

Блок теплопередачи расположен между первой входной частью 1 и первой выходной частью 10 и соединён с ними с обеспечением возможности прохождения газов из первой входной части 1 через все первые каналы 7 в первую выходную часть 10. Кроме того блок теплопередачи расположен между второй входной частью 8 и второй выходной частью 14 и соединён с ними с обеспечением возможности прохождения газов из второй входной части 8 через все вторые каналы 2 во вторую выходную часть 14. При этом установка блока теплопередачи выполнена с образованием перекрёстных потоков сред через первый трубопровод и второй трубопровод с обеспечением теплопередачи между средами, текущими по первому трубопроводу и второму трубопроводу. Теплопередача происходит через каждый плоский лист 3 одна из поверхностей которого контактирует с первыми каналами 7 первой секции 9, а другая поверхность которого контактирует со вторыми каналами 2 второй секциями 15 блока теплопередачи.

Осуществление полезной модели

В случае использования указанных выше элементов и средств, полезная модель реализуется следующим образом (представленное описание объекта иллюстрирует частный случай его исполнения, возможны и иные реализации с использованием признаков данного технического решения).

Изготавливают первый трубопровод и второй трубопровод любым известным способом. Изготавливают плоские листы 3, заготовки гофрированных листов 5 и ограничительные элементы посредство нарезки прямоугольников необходимого размера, например, из никелевого листового профиля. Далее заготовки деформируют с образованием гофрированного листа 5 с необходимой формой гофры. Плоские листы 3 и гофрированные листы 5 кладут друг на друга, чередуя при этом направление гофр гофрированных листов 5.

Блок теплопередачи изготавливаются методом высокотемпературного окисления. Сформованную заготовку из плоских листов 3, гофрированных листов 5, а также ограничительных элементов подвергают высокотемпературному окислению. В процессе высокотемпературного окисления происходит замещение частиц металла на его поверхности частицами его оксида дендритной структуры, например, для никеля - бунзенитом, для титана – рутилом. При этом в процессе разрастания дендритов происходит диффузное сваривание конструктивных элементов блока теплопередачи и образование прочной монолитной структуры. При этом блок теплопередачи получает большую полезную площадь контакта, за счёт дендритной (шероховатой) структуры поверхностей блока теплопередачи.

Блок теплопередачи устанавливают в первом трубопроводе и втором трубопроводе, путём присоединения первой входной части 1 по периметру первого входного торца, второй входной части 8 по периметру второго входного торца, первой выходной части 10 по периметру первого выходного торца 11 и второй выходной части 14 по периметру второго выходного торца 13.

Первый трубопровод первой входной частью 1 подсоединяют к системе отведения нагревающих (горячих) газов, например, к блоку дожигания выбросов. Первая выходная часть 10 может быть подсоединена к следующему этапу очистки (например, мокрый скруббер) или охлаждения, а также быть последним звеном в системе обезвреживания выбросов и выводить полученную газовую смесь в атмосферу. Второй трубопровод подведён второй входной частью 8 к источнику нагреваемой среды (воздуха или кислорода, используемого для насыщения рабочих газов), а второй выходной частью 14 к системе очистки (блоку дожигания выбросов).

Работает устройство следующим образом. По первой входной части 1 первого трубопровода в первые секции 9 блока теплопередачи поступают нагревающие газы (отработавшие газы системы дожигания, дымовые газы и т.п.) с высокой температурой.

Ограничительные элементы в виде заглушек препятствуют попаданию нагревающих газов в первые каналы 7, расположенные со стороны вторых входных торцов и вторых выходных торцов, и, как следствие, непосредственному контакту и перемешиванию их с нагреваемыми газами, а также попаданию нагреваемых газов во вторые каналы 2, расположенные со стороны первых входных торцов и первых выходных торцов, и, как следствие, непосредственному контакту и перемешиванию их с нагревающими газами. В случае выполнения ограничительных элементов в виде ограничительных пластин - вторые ограничительные пластины 6 препятствуют проникновению нагревающих газов во вторые каналы 2. При этом по второй входной части 8 во вторые секции 15 блока теплопередачи поступают нагреваемые газы. Первые ограничительные пластины 12 препятствуют проникновению нагреваемых газов в первые каналы 7. Ограничительные элементы препятствуют проникновению нагревающих газов в поток нагреваемых газов, а также нагреваемых газов в поток нагревающих газов, тем самым предотвращая их смешивание в процессе теплообмена.

Теплообмен происходит через плоские листы 3, расположенные между первыми секциями 9 и вторыми секциями 15. При этом вследствие выполнения плоских листов 3 сплошными, непроницаемыми предотвращается проникновение газов из первой секции 9 во вторую секцию 15 и обратно. Толщина плоских листов 3 в частном случае выполнена 80 мкм и площадью 0,16 м². В частном случае в блоке теплопередачи имеется около 182 плоских листов 3. За счёт образования дендритов на поверхности конструктивных элементов обеспечивается многократное увеличение площади поверхности теплообмена блока теплопередачи и происходит охлаждение нагревающих обезвреживаемых газов и подогрев нагреваемых газов. Таким образом суммарная площадь теплообмена составляет 29 м². Такое соотношение площади к размерам 400х400х400 мм³ является уникальным. Блок теплопередачи может эксплуатироваться в температурах до 1400 градусов, вследствие изготовления его из стойких керамических и металлокерамических материалов (например, бунзенит на никеле или рутил на титане). При этом за счёт выполнения блока теплопередачи из металлокерамики повышается его стойкость к агрессивным средам. Теплообмен происходит с минимальными временными затратами и максимальной отдачей тепла, за счёт увеличенной площади теплообмена.

Так же, благодаря высокой удельной площади, теплообменной поверхности, минимальному сечению первых каналов и вторых каналов, (возможно конструирование теплообменников с площадью поперечного сечения каналов в 0,5 мм2) и низким аэродинамическим сопротивлении достигается «закалка потока газов» т.е. резкое и полное охлаждение потока газа при высокой его скорости. Этот показатель важен для предотвращения обратного синтеза загрязняющих веществ, разрушенных при высокой температуре, например, диоксинов.

В частном случае, когда оксиды металлов, из которых выполнен блок теплопередачи, являются каталитическими по отношению к нагревающей (горячей) среде, проходящей через блок теплопередачи, происходит до реагирование нагревающей среды с выделением тепла. При этом в присутствии катализатора (оксидов металла) на поверхностях первых каналов 7 происходит ускорение экзотермической реакции обезвреживания от вредных примесей с выделением тепла. Обезвреживанию с эффективностью >99% подлежат любые органические компоненты, содержащиеся в очищаемых газах. При температуре около 1000⁰ С и наличии кислорода происходит полное доокисление компонентов выброса. Результатом обезвреживания является безвредные углекислый газ СО₂ и пары воды Н₂О, а также в некоторых случаях кислые компоненты, для обезвреживания которых применяют следующую ступень очистки, например, мокрый скруббер. После охлаждения газы направляются по первой выходной части 10, например, в мокрый скруббер, для улавливания кислых компонентов и далее выбрасываются в атмосферу. Результатом очистки является безвредные углекислый газ СО₂ и пары воды Н₂О.

Нагретый в блоке теплопередачи воздух поступает по второй выходной части 14 в блок дожигания выбросов или в блок смешивания его с дымовыми газами для очистки. Подогретый воздух поступает в технологический процесс сокращая расходы на энергию для подогрева вследствие использования уже горячего воздуха.

Таким образом, выполнение устройства описанным выше образом обеспечивает повышение эффективности утилизации тепла отработавших газов и возвращение его обратно в технологический процесс путём теплообмена между нагреваемой и нагревающей средой, за счёт увеличения площади теплопередачи. Увеличение площади теплопередачи обосновано технологией изготовления блока теплопередачи методом высокотемпературного окисления с образованием развитой поверхности дендритной структуры.

Claims (4)

1. Рекуператор тепла для систем обезвреживания газов, содержащий по крайней мере первый трубопровод, второй трубопровод и блок теплопередачи, блок теплопередачи содержит плоские листы, гофрированные листы и ограничительные элементы, причём плоские листы и гофрированные листы чередуются друг с другом, плоские листы расположены в целом параллельно друг другу, каждый гофрированный лист содержит чередующиеся противоположно направленные выступы, выполненные прямолинейными, соединение плоского листа с гофрированным листом осуществлено по обращённым к этому плоскому листу выступам этого гофрированного листа, гофрированные листы образуют две группы, в каждой из которых выступы гофрированных листов группы параллельны друг другу, гофрированные листы одной группы чередуются с гофрированными листами другой группы, выступы гофрированных листов одной группы расположены под углом к выступам гофрированных листов другой группы, первый трубопровод содержит первую входную часть и первую выходную часть, второй трубопровод содержит вторую входную часть и вторую выходную часть, каждый из гофрированных листов одной группы образует с контактирующими с ним плоскими листами первые каналы и, в целом, соответствующую первую секцию, при этом каждый из гофрированных листов другой группы образует с контактирующими с ним плоскими листами вторые каналы и, в целом, соответствующую вторую секцию, блок теплопередачи расположен между первой входной частью и первой выходной частью и соединён с ними с обеспечением возможности прохождения нагревающих газов из первой входной части через все первые каналы в первую выходную часть, кроме того блок теплопередачи расположен между второй входной частью и второй выходной частью и соединён с ними с обеспечением возможности прохождения нагреваемых газов из второй входной части через все вторые каналы во вторую выходную часть, ограничительные элементы выполнены и соединены с соответствующими им частями плоских листов и гофрированных листов с обеспечением непопадания нагревающих газов непосредственно из первого трубопровода во второй трубопровод и вторые каналы и непопадания нагреваемых газов непосредственно из второго трубопровода в первый трубопровод и первые каналы, при этом поверхности плоских листов и гофрированных листов покрыты дендритами оксидов металла.

2. Рекуператор тепла для систем обезвреживания газов по п.1, отличающийся тем, что соединение плоских листов и гофрированных листов выполнено в том числе посредством срастания дендритов оксидов металла.

3. Рекуператор тепла для систем обезвреживания газов по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанные оксиды металла представлены рутилом.

4.     Рекуператор тепла для систем обезвреживания газов по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанные оксиды металла представлены бунзенитом.

Images