RU2129238C1

RU2129238C1 - Air heater

Info

Publication number: RU2129238C1
Application number: RU96107151/06A
Authority: RU
Inventors: рев В.Д. Дегт; В.Д. Дегтярев; В.П. Захарко; Н.Ф. Перепелицына
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Сибэнергомаш"
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1999-04-20

Abstract

FIELD: preheating air delivered for combustion, as well as for drying and aeration of fuel. SUBSTANCE: air heater has heat exchanger mounted in supply air line for preheating of air. Each section of this heat exchanger is brought in communication with respective section of air heater forming passage for flow of preheated air from previous section of air heater to subsequent intermediate section of air heater through section of heat exchanger in turn. Supply and discharge sections of passage for flow of warm air through heat exchanger are communicated through bypass branch pipe fitted with flow regulator. This bypass branch pipe is also used for communicating the supply and discharge air ducts. Air supply duct may be provided with branch pipe for reception of hot air from an outside source. heat exchanger for preheating air is so located in supply air duct that its sections are opposite respective intermediate sections of air heater, thus increasing thermal head even in one intermediate section of air heater for compensation for losses of heat for preheating air at simultaneous reduction of air resistance. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к теплообменной технике и может быть использовано в энергетике, в частности в котлостроении, для подогрева воздуха, идущего на горение, а также на сушку и аэрацию топлива. The present invention relates to heat transfer technology and can be used in energy, in particular in boiler building, for heating the air going to combustion, as well as for drying and aeration of the fuel.

Известен воздухоподогреватель, включающий несколько теплообменных секций, соединенных перепускными коробами последовательно по ходу воздуха, подводящий и отводящий воздуховоды, сообщенные с первой и соответственно с последней по ходу воздуха теплообменными секциями воздухоподогревателя, и теплообменник для предварительного подогрева воздуха, размещенный в перепускном коробе между промежуточной и последней по ходу воздуха секциями воздухоподогревателя (см. а.с. N 106927, F 23 L 15/04, от 01.12.55 г). Known air heater, including several heat exchange sections connected by bypass ducts in series along the air, inlet and outlet ducts communicated with the first and, respectively, last along the air flow heat exchange sections of the air heater, and a heat exchanger for preheating the air, placed in the bypass box between the intermediate and last along the air sections of the air heater (see.with. N 106927, F 23 L 15/04, from 01.12.55 g).

Известный воздухоподогреватель выполнен многоходовым по ходу воздуха, по ходу дымовых газов секции воздухоподогревателя установлены параллельно, вследствие чего давление потока воздуха происходит только в плоскости, перпендикулярной направлению движения потока дымовых газов, что значительно ухудшает теплообмен, вследствие уменьшения температурного напора, а также приводит к различию температур дымовых газов, выходящих из разных секций воздухоподогревателя, что приводит к потерям тепла с уходящими дымовыми газами. Кроме того, в известном воздухоподогревателе не регулируется температура воздуха на входе в первую по его ходу секцию, что дополнительно увеличивает потери тепла с дымовыми газами. При параллельной установке секции воздухоподогревателя невозможно использовать двухступенчатый теплообменник для предварительного подогрева воздуха, а использование одноступенчатого теплообменника снижает коэффициент использования его поверхности нагрева, т.к. теплообмен в нем осуществляется по схеме однократного перекрестного хода. Значительным недостатком известного воздухоподогревателя является то, что подогретый воздух из теплообменника подают не в промежуточную, а в выходную секцию (по воздуху) воздухоподогревателя, из которой воздух отбирается технологическому потребителю, поэтому в ней не успевает компенсироваться потеря тепла на предварительный подогрев воздуха, и для нагрева его до требуемой температуры необходимо увеличивать теплообменную поверхность, а следовательно, и габариты воздухоподогревателя. Другим недостатком известного воздухоподогревателя является усложненная схема перепускных воздуховодов, что, помимо усложнения конструкции, приводит к увеличению аэродинамического сопротивления, а следовательно, требует применения более мощных энергоемких воздуходувных устройств. The known air heater is multi-pass along the air flow, along the flue gas sections of the air heater are installed in parallel, as a result of which the air flow pressure only occurs in a plane perpendicular to the direction of movement of the flue gas flow, which significantly impairs heat transfer due to a decrease in temperature head, and also leads to temperature differences flue gases leaving different sections of the air heater, which leads to heat loss with flue gases. In addition, the known air heater does not control the air temperature at the inlet to the first section along its course, which further increases the heat loss with flue gases. When installing the air heater section in parallel, it is impossible to use a two-stage heat exchanger for preheating the air, and the use of a single-stage heat exchanger reduces the utilization of its heating surface, heat exchange in it is carried out according to the scheme of a single cross-stroke. A significant drawback of the known air heater is that the heated air from the heat exchanger is supplied not to the intermediate but to the output section (via air) of the air heater, from which air is taken to the process consumer, therefore, it does not have time to compensate for the heat loss for preheating the air, and for heating it to the required temperature, it is necessary to increase the heat exchange surface, and therefore the dimensions of the air heater. Another disadvantage of the known heater is the complicated scheme of the bypass ducts, which, in addition to the complexity of the design, leads to an increase in aerodynamic drag, and therefore requires the use of more powerful energy-intensive blower devices.

Указанные недостатки в значительной степени устранены в воздухоподогревателе по А.С. N 900445, от 24.12.80 г., МПК F 23 L 15/04 (прототипе). These shortcomings are largely eliminated in the air heater according to A.S. N 900445, dated 24.12.80, IPC F 23 L 15/04 (prototype).

Известный воздухоподогреватель включает несколько теплообменных секций, установленных последовательно по ходу дымовых газов и соединенных перепускными коробами последовательно по ходу воздуха, подводящий и отводящий воздуховоды, сообщенные соответственно с первой и последней по ходу воздуха теплообменными секциями воздухоподогревателя, и двухсекционный теплообменник для предварительного подогрева воздуха, установленный в подводящем воздуховоде. Известный воздухоподогреватель выполнен многоходовым по воздуху, а по ходу дымовых газов секции его установлены последовательно, поэтому движение нагреваемого воздуха и дымовых газов приближается к противотоку, что повышает теплообменные характеристики, а также обеспечивает одинаковую температуру выходящим дымовых газов по всему поперечному сечению их потока, сокращая тем самым потери тепла. Known air heater includes several heat exchange sections installed sequentially along the flue gases and connected bypass ducts sequentially along the air, supply and exhaust ducts, respectively connected with the first and last air flow heat exchange sections of the air heater, and a two-section heat exchanger for preheating the air, installed in inlet duct. The known air heater is multi-pass through the air, and along the path of the flue gases its sections are installed sequentially, therefore, the movement of the heated air and flue gases approaches the counterflow, which increases the heat transfer characteristics, and also ensures the same temperature of the flue gases leaving over the entire cross section of their flow, thereby reducing most heat loss.

Однако в указанном воздухоподогревателе его последняя по ходу воздуха секция сообщена с теплообменником, т.е. для предварительного подогрева воздуха используется горячий воздух, идущий к технологическому потребителю, а т. к. часть тепла отбирается на подогрев, то воздух в воздухоподогревателе надо греть до более высокой температуры. К тому же величина температурного напора, определяемая разностью между температурой дымовых газов и температурой нагреваемого воздуха от секции к секции (по ходу воздуха), снижается, т. е. ухудшается теплообмен, что не позволяет при тех же параметрах воздухоподогревателя компенсировать потерю тепла на предварительный подогрев, вызывая необходимость увеличения теплообменной поверхности воздухоподогревателя. Кроме того, поскольку теплообменник в подводящем воздуховоде размещен напротив последней по ходу воздуха теплообменной секции, а подогретый воздух из теплообменника подается в первую секцию, то необходима протяженная система подводящих воздуховодов, что приводит к увеличению аэродинамического сопротивления и, как следствие, к применению более мощных, энергоемких воздуходувных устройств. However, in the specified air heater, its last section in the direction of air is in communication with the heat exchanger, i.e. For preheating the air, hot air is used, which goes to the technological consumer, since part of the heat is taken for heating, the air in the air heater must be heated to a higher temperature. In addition, the temperature head, determined by the difference between the temperature of the flue gases and the temperature of the heated air from section to section (along the air), decreases, i.e., heat transfer is worsened, which does not allow for the same parameters of the air heater to compensate for the heat loss due to preheating , causing the need to increase the heat exchange surface of the air heater. In addition, since the heat exchanger in the inlet duct is located opposite the last heat exchange section along the air, and the heated air from the heat exchanger is supplied to the first section, an extended system of inlet ducts is required, which leads to an increase in aerodynamic drag and, as a result, to the use of more powerful ones. energy-intensive blower devices.

Задачей изобретения является создание такого воздухоподогревателя, в котором взаимное расположение и взаимосвязь теплообменных секций воздухоподогревателя и теплообменника для предварительного подогрева воздуха обеспечивали бы увеличение температурного напора хотя бы в одной из промежуточных секций воздухоподогревателя для компенсации потерь тепла на предварительный подогрев воздуха с одновременным снижением аэродинамического сопротивления воздуховодов. The objective of the invention is to provide such an air heater in which the mutual arrangement and interconnection of the heat exchange sections of the air heater and the heat exchanger for preheating the air would provide an increase in the temperature head in at least one of the intermediate sections of the air preheater to compensate for the heat loss due to air preheating while reducing the aerodynamic resistance of the air ducts.

Указанная задача решается тем, что в известном воздухоподогревателе, включающем несколько теплообменных секций, установленных последовательно по ходу дымовых газов и соединенных перепускными коробами последовательно по ходу воздуха, подводящий и отводящий воздуховоды, сообщенные соответственно с первой и последней по ходу воздуха секциями воздухоподогревателя, и двухсекционный теплообменник для предварительного подогрева воздуха, установленный в подводящем воздуховоде, согласно изобретению каждая секция теплообменника сообщена с соответствующей промежуточной секцией воздухоподогревателя с образованием канала для перетока подогреваемого воздуха из предыдущей промежуточной секции воздухоподогревателя поочередно через секции теплообменника в последующую промежуточную секцию воздухоподогревателя. При этом целесообразно подводящий и отводящий участки вышеуказанного канала соединить перепускным патрубком с регулятором расхода; также целесообразно соединить перепускным патрубком с регулятором расхода подводящий и отводящий воздуховоды. Желательно, чтобы подводящий воздуховод был снабжен патрубком для приема горючего воздуха от внешнего источника. Важно, чтобы теплообменник для предварительного подогрева воздуха в подводящем воздуховоде был установлен так, чтобы его секции были размещены напротив сообщенных с ними промежуточных секций воздухоподогревателя. This problem is solved by the fact that in the known air heater, comprising several heat exchange sections installed sequentially along the flue gas and connected bypass ducts sequentially along the air, inlet and outlet ducts, respectively connected with the first and last air sections of the air heater, and a two-section heat exchanger for preheating the air installed in the inlet duct, according to the invention, each section of the heat exchanger communicated with the corresponding intermediate section of the air heater with the formation of a channel for the overflow of heated air from the previous intermediate section of the air heater alternately through the heat exchanger section into the subsequent intermediate section of the air heater. In this case, it is advisable to connect the inlet and outlet sections of the above channel by the bypass pipe to the flow regulator; It is also advisable to connect the inlet and outlet ducts with a bypass pipe with a flow regulator. It is desirable that the inlet duct be equipped with a pipe for receiving combustible air from an external source. It is important that the heat exchanger for preheating the air in the inlet duct is installed so that its sections are placed opposite the intermediate sections of the air heater communicated with them.

В дальнейшем изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображен общий вид предлагаемого воздухоподогревателя. The invention is further illustrated by the drawing, which schematically shows a General view of the proposed air heater.

Воздухоподогреватель состоит из нескольких теплообменных секций 1, установленных последовательно по ходу дымовых газов и соединенных перепускными коробами 2 последовательно по ходу воздуха. Имеется воздуховод 3 для подвода холодного воздуха в воздухоподогреватель и воздуховод 4 для отвода горячего воздуха из последней по его ходу секции 1 воздухоподогревателя. В подводящем воздуховоде 3 установлен теплообменник, состоящий из двух секций 5, 6, предназначенный для предварительного подогрева воздуха. Секции 5, 6 теплообменника установлены на одном уровне с двумя промежуточными теплообменными секциями 1 воздухоподогревателя и сообщены с последними посредством перепускных коробов 7, 8, а между собой - посредством перепускного короба 9. Перепускные короба 7, 8 соединены между собой перепускным патрубком 10, на котором установлен регулятор расхода 11, выполненный любым известным образом и предназначенный для перепуска части теплого воздуха из короба 7 в короб 8, с целью регулирования температуры предварительного подогрева воздуха. Подводящий 3 и отводящий 4 воздуховоды также могут быть сообщены перепускным патрубком 12, на котором установлен регулятор 13 расхода горячего воздуха из подводящего 4 в подводящий 3 воздуховод с целью повышения температуры предварительного подогрева воздуха. Подводящий воздуховод 3 может быть снабжен патрубком 14 для приема горячего воздуха от внешнего источника (не показано) с целью повышения температуры стенки поверхности нагрева воздухоподогревателя в пусковых режимах. The air heater consists of several heat-exchange sections 1, installed in series along the flue gas and connected bypass ducts 2 in series along the air. There is an air duct 3 for supplying cold air to the air heater and an air duct 4 for removing hot air from the last section 1 of the air heater. In the inlet duct 3, a heat exchanger is installed, consisting of two sections 5, 6, designed for preheating the air. The heat exchanger sections 5, 6 are installed on the same level as the two intermediate heat-exchange sections 1 of the air heater and communicate with the latter through the bypass ducts 7, 8, and among themselves through the bypass duct 9. The bypass ducts 7, 8 are interconnected by the bypass nozzle 10, on which a flow regulator 11 is installed, made in any known manner and designed to transfer part of the warm air from the duct 7 to the duct 8, in order to control the temperature of the air preheating. The inlet 3 and the outlet 4 air ducts can also be communicated by the bypass pipe 12, on which a regulator 13 for the flow of hot air from the inlet 4 to the inlet 3 duct is installed in order to increase the temperature of the air preheating. The inlet duct 3 may be equipped with a pipe 14 for receiving hot air from an external source (not shown) in order to increase the temperature of the wall surface of the heating of the air heater in starting conditions.

Воздухоподогреватель работает следующим образом: в пусковом режиме горячий воздух от постороннего источника (не показано) через патрубок 14 подают в подводящий воздуховод 3, а при выходе на обычный режим в упомянутый подводящий воздуховод 3 подают холодный воздух, который поступает в секции 5, 6 теплообменника, где подогревается и поступает в первую (по ходу воздуха) теплообменную секцию 1 воздухоподогревателя, подогревается теплом уходящих дымовых газов и по перепускному коробу 2 поступает в промежуточную теплообменную секцию 1, откуда по перепускному коробу 7 поступает в секцию 6 теплообменника и через перепускной короб 9 - в секцию 5 упомянутого теплообменника, подогревая холодный воздух, проходящий через обе секции 5, 6. Отдав части тепла на подогрев, горячий воздух по перепускному коробу 8 поступает в следующую промежуточную секцию 1 воздухоподогревателя, при этом, вследствие увеличения температурного напора, теплообмен в ней становится более интенсивным, компенсируя потерю тепла на подогрев холодного воздуха. Далее горячий воздух перетекает в последнюю по ходу воздуха теплообменную секцию 1, где нагревается до требуемой температуры, и по отводящему воздуховоду 4 отводится технологическому потребителю. Для снижения опасности низкотемпературной коррозии, а также для регулирования величины температурного напора, с целью компенсации потерь тепла в зависимости от условий работы (состав, температура дымовых газов, характеристики топлива и т.д.), предусмотрены перепускные патрубки 10, 12 с регуляторами соответственно 11 и 13 расхода. The air heater operates as follows: in the starting mode, hot air from an external source (not shown) is supplied through the pipe 14 to the supply duct 3, and when the normal mode is reached, cold air is supplied to the supply duct 3, which enters the heat exchanger sections 5, 6, where it is heated and enters the first (in the air) heat exchange section 1 of the air heater, is heated by the heat of the exhaust flue gases and through the bypass duct 2 enters the intermediate heat exchange section 1, from where the bypass duct 7 enters the heat exchanger section 6 and through the bypass duct 9 to the heat exchanger section 5, heating the cold air passing through both sections 5, 6. Having given part of the heat for heating, hot air through the bypass duct 8 enters the next intermediate section 1 air heater, in this case, due to an increase in the temperature head, the heat exchange in it becomes more intense, compensating for the heat loss due to the heating of cold air. Next, hot air flows into the last heat exchange section 1, where it is heated to the required temperature, and is discharged to the process consumer through the exhaust duct 4. Bypass pipes 10, 12 with regulators 11 are provided to reduce the risk of low-temperature corrosion, as well as to regulate the temperature head, in order to compensate for heat losses depending on the operating conditions (composition, flue gas temperature, fuel characteristics, etc.) and 13 consumption.

Таким образом, взаимосвязь двух промежуточных секций воздухоподогревателя и противолежащих им секций теплообменника для предварительного подогрева холодного воздуха с образованием канала для перетока подогретого воздуха из одной промежуточной теплообменной секции воздухоподогревателя поочередно через обе секции теплообменника в последнюю промежуточную секцию воздухоподогревателя позволяет за счет увеличения в ней температурного напора интенсифицировать теплообмен, компенсируя тем самым потери тепла на предварительный подогрев холодного воздуха, а в последующей, выходной секции воздухоподогревателя догреть воздух до требуемой температуры, не увеличивая при этом теплообменную поверхность, а следовательно, габариты воздухоподогревателя. Thus, the interconnection of the two intermediate sections of the air heater and the opposite sections of the heat exchanger for preheating cold air with the formation of a channel for the flow of heated air from one intermediate heat exchange section of the air heater alternately through both sections of the heat exchanger into the last intermediate section of the air heater can be intensified by increasing the temperature head in it heat transfer, thereby compensating for heat loss during preheating cold air, and in a subsequent, output section dogret air air preheater to the desired temperature, without increasing the heat exchange surface, and consequently, the size of air preheater.

Размещение секций теплообменника напротив соответствующих промежуточных теплообменных секций воздухоподогревателя позволяет снизить протяженность воздуховодов и, следовательно, уменьшить их аэродинамическое сопротивление и потери тепла через тепловое излучение, снижая тем самым энергоемкость воздухоподогревателя. Placing the sections of the heat exchanger opposite the corresponding intermediate heat exchange sections of the air heater can reduce the length of the ducts and, therefore, reduce their aerodynamic resistance and heat loss through heat radiation, thereby reducing the energy consumption of the air heater.

Claims

1. An air heater comprising several heat-exchange sections installed in series along the flue gas and connected by bypass ducts in series along the air, inlet and outlet ducts, respectively connected with the first and last air sections of the air heater, and a two-section heat exchanger for preheating the air, installed in the inlet duct, characterized in that each section of the heat exchanger is in communication with the corresponding intermediate section uhopodogrevatelya the channel to form a flow of heated air from a previous intermediate section alternately through the air preheater heat exchanger section to a subsequent section of the intermediate air preheater.

2. The air heater according to claim 1, characterized in that the inlet and outlet sections of the said channel for the flow of warm air through the heat exchanger are communicated by a bypass pipe equipped with a flow regulator.

3. The air heater according to claim 1, characterized in that the inlet and outlet ducts are communicated by a bypass pipe equipped with a flow regulator.

4. The air heater according to claim 1, characterized in that the inlet duct is equipped with a pipe for receiving hot air from an external source.

5. The air heater according to claim 1, characterized in that the heat exchanger for preheating the air in the inlet duct is installed so that its sections are located opposite the intermediate sections of the air heater communicated with them.