RU2454622C2

RU2454622C2 - Regenerative heat exchanger with fluidised bed

Info

Publication number: RU2454622C2
Application number: RU2010102376/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Агапов (RU); Юрий Николаевич Агапов; Александр Валентинович Бараков (RU); Александр Валентинович Бараков; Владимир Григорьевич Стогней (RU); Владимир Григорьевич Стогней; Владимир Викторович Черниченко (RU); Владимир Викторович Черниченко; Максим Анатольевич Хаустов (RU); Максим Анатольевич Хаустов
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2012-06-27
Also published as: RU2010102376A

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: regenerative heat exchanger with fluidised bed includes gas and air chambers with grids for parallel passage of heat exchanging media and in-series movement of disperse intermediate heat carrier. Grids are installed in inclined direction; axes of holes in them are directed towards the lifting of grids. Filling pipes are perforated and located in cavities of chambers. Gas chamber is arranged inside air chamber; at that, internal surface at least of one grid is provided with longitudinal ribs; at that, height of rib is approximately equal to thickness of fluidised bed of disperse intermediate heat carrier. Channels connected to gas chamber cavity are made along outer perimetre of air chamber.

EFFECT: improving operating efficiency of heat exchanger by reducing heat losses during the working process.

3 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано, в частности, для утилизации тепла газообразных низко- и среднепотенциальных вторичных энергетических ресурсов.The invention relates to industrial power engineering and can be used, in particular, for heat recovery of gaseous low- and medium-potential secondary energy resources.

Известен регенеративный теплообменник с кипящим слоем, содержащий камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения сыпучего промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, а оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток (авт. св. СССР №273358, МПК: F28C 3/12, F23L 15/02).A regenerative fluidized bed heat exchanger is known that contains chambers with gratings for the parallel passage of heat-exchanging media and the sequential movement of a loose intermediate coolant, the gratings are installed obliquely and the axis of the holes in them are directed towards the raising of the gratings (ed. St. USSR No. 273358, IPC: F28C 3/12, F23L 15/02).

Недостатком данного теплообменника является его большое гидравлическое сопротивление вследствие большого угла наклона газораспределительных, решеток и пересыпных труб.The disadvantage of this heat exchanger is its large hydraulic resistance due to the large angle of inclination of the gas distribution grids and overflow pipes.

Известен регенеративный теплообменник с псевдоожиженным кипящим слоем, содержащий камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения сыпучего промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, а пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер (патент РФ №1015234, МПК: F28C 3/12, F23L 5/02 - прототип).A regenerative fluidized bed fluidized heat exchanger is known, which contains chambers with gratings for parallel passage of heat-exchanging media and sequentially moving loose bulk coolant, the gratings are installed obliquely, the axis of the openings in them are directed towards the grating, and the capping tubes are perforated and located in the chamber cavities ( RF patent No. 1015234, IPC: F28C 3/12, F23L 5/02 - prototype).

Указанный теплообменник работает следующим образом.The specified heat exchanger operates as follows.

Горячий газ, например продукты сгорания печи или парогенератора, продувается через газовую камеру, а холодный воздух - через воздушную. При этом частицы дисперсного теплоносителя псевдоожижаются и движутся по решеткам в сторону их подъема. Достигнув верхнего края решетки, частицы по пересыпным трубам перемещаются в другую камеру. Циркулируя между газовой и воздушными камерами, частицы твердого зернистого материала нагреваются горячим газом в газовой камере и охлаждаются в воздушной камере, отдавая тепло холодному воздуху.Hot gas, such as combustion products of a furnace or steam generator, is blown through the gas chamber, and cold air through the air. In this case, the particles of the dispersed coolant are fluidized and move along the gratings in the direction of their rise. Having reached the upper edge of the grate, the particles are transported through the overflow pipes to another chamber. By circulating between the gas and air chambers, the particles of solid granular material are heated by hot gas in the gas chamber and cooled in the air chamber, giving off heat to the cold air.

Основными недостатками данного теплообменника являются значительные потери тепла, связанные с неэффективной системой теплообмена между теплообменивающимися средами и дисперсным материалом.The main disadvantages of this heat exchanger are significant heat losses associated with an ineffective heat transfer system between heat exchanging media and dispersed material.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности работы теплообменника путем уменьшения потерь тепла при протекании рабочего процесса.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and increase the efficiency of the heat exchanger by reducing heat loss during the flow of the working process.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном регенеративном теплообменнике с кипящим слоем, содержащем газовую и воздушную камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения дисперсного промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, при этом пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер, согласно изобретению газовая камера размещена внутри воздушной, при этом внутренняя поверхность, по крайней мере, одной решетки выполнена с продольными ребрами, причем высота ребра примерно равна толщине кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя, при этом по внешнему периметру воздушной камеры выполнены каналы, соединенные с полостью газовой камеры.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed regenerative heat exchanger with a fluidized bed containing gas and air chambers with gratings for the parallel passage of heat-exchanging media and sequential movement of the dispersed intermediate heat carrier, the gratings are installed obliquely, the axes of the holes in them are directed towards the gratings, when the fill pipes are perforated and located in the cavities of the chambers, according to the invention, the gas chamber is placed inside the air, when this inner surface of at least one lattice is made with longitudinal ribs, and the height of the ribs is approximately equal to the thickness of the fluidized bed of the dispersed intermediate coolant, while channels connected to the cavity of the gas chamber are made along the outer perimeter of the air chamber.

Высота ребра выбирается примерно равной толщине кипящего слоя, исходя из того, что при меньшем ее значении верхние слои кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя сомкнутся между собой, что приведет к ухудшению условий теплообмена, а при большем - часть ребра, выступающего над поверхностью слоя, исключается из процесса теплообмена, что ведет к ухудшению характеристик теплообменника.The height of the rib is chosen approximately equal to the thickness of the fluidized bed, based on the fact that, with a lower value, the upper layers of the fluidized bed of the dispersed intermediate heat carrier will close together, which will lead to a deterioration in heat transfer conditions, and with a larger one, part of the rib protruding above the surface of the layer is excluded from heat transfer process, which leads to deterioration of the characteristics of the heat exchanger.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 - вид теплообменника сверху, на фиг.3 - поперечный разрез наклонной газораспределительной решетки.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the proposed heat exchanger, a longitudinal section; figure 2 is a top view of the heat exchanger, figure 3 is a cross section of an inclined gas distribution grid.

Регенеративный теплообменник с кипящим слоем содержит газовую 1 и воздушную 2 камеры с решетками 3 для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения дисперсного промежуточного теплоносителя 4. Газовая камера 1 установлена внутри воздушной 2. Решетки 3 установлены наклонно, а оси отверстий 5 в них направлены в сторону подъема решеток 3. Пересыпные трубы 6 выполнены перфорированными и расположены в полостях газовой 1 и воздушной 2 камер. По внешнему периметру воздушной камеры 2 выполнены каналы 7, соединенные с полостью газовой камеры 1. На поверхности, по крайней мере, одной решетки 3, например, установленной в воздушной камере 2, выполнены продольные ребра 8.The regenerative fluidized bed heat exchanger contains gas 1 and air 2 chambers with gratings 3 for parallel passage of heat-exchanging media and sequential movement of the dispersed intermediate heat carrier 4. Gas chamber 1 is installed inside the air 2. The gratings 3 are installed obliquely, and the axis of the holes 5 in them are directed to the side lifting grates 3. Overflow pipes 6 are perforated and located in the cavities of the gas 1 and air 2 chambers. Along the outer perimeter of the air chamber 2, channels 7 are made, connected to the cavity of the gas chamber 1. On the surface of at least one grating 3, for example, installed in the air chamber 2, longitudinal ribs 8 are made.

Предложенный теплообменник работает следующим образом.The proposed heat exchanger operates as follows.

Горячий газ, например продукты сгорания печи или парогенератора, продувается через камеру 1, а холодный воздух - через камеру 2. При этом частицы дисперсного промежуточного теплоносителя 4 псевдоожижаются и движутся по решеткам 3 в сторону их подъема. Достигнув верхнего края решетки, частицы по пересыпным трубам 6 перемещаются в другую камеру. Движение частиц дисперсного промежуточного теплоносителя по пересыпным трубам 6 осуществляется в режиме пневмотранспорта, что позволяет уменьшить угол их наклона до 2-4°, а следовательно, угол наклона газораспределительных решеток 3.Hot gas, for example, products of combustion of a furnace or a steam generator, is blown through chamber 1, and cold air is blown through chamber 2. At the same time, particles of the dispersed intermediate heat carrier 4 are fluidized and move along the gratings 3 in the direction of their rise. Having reached the upper edge of the grate, the particles are transported through the overflow pipes 6 to another chamber. The movement of the particles of the dispersed intermediate coolant through the overflow pipes 6 is carried out in the pneumatic transport mode, which reduces their angle of inclination to 2-4 °, and therefore the angle of inclination of the gas distribution grilles 3.

Циркулируя между газовой 1 и воздушной 2 камерами, частицы дисперсного промежуточного теплоносителя 4 нагреваются горячим газом в газовой камере 1 и охлаждаются в воздушной камере 2, отдавая тепло холодному воздуху, при этом частицы дисперсного теплоносителя 4, перемещаясь по решетке 3, на которой выполнены продольные ребра 8, за счет увеличенной поверхности теплообмена, более эффективно отдают полученное тепло холодному воздуху, подаваемому через отверстия 5.By circulating between the gas 1 and air 2 chambers, the particles of the dispersed intermediate heat carrier 4 are heated by hot gas in the gas chamber 1 and cooled in the air chamber 2, giving off heat to the cold air, while the particles of the dispersed heat carrier 4 are moving along the lattice 3, on which longitudinal ribs are made 8, due to the increased heat exchange surface, the received heat is more efficiently transferred to the cold air supplied through the openings 5.

Горячий газ, проходя через газовую камеру 1, отдает большую часть тепла дисперсному промежуточному теплоносителю 4, при этом охлаждаясь до определенной температуры, примерно равной температуре нагретого дисперсного промежуточного теплоносителя. Далее отработанный горячий газ поступает в каналы 7, выполненные по внешнему периметру воздушной камеры 2, отдает тепло стенкам канала и подогревает, таким образом, стенки холодной воздушной камеры 2.The hot gas passing through the gas chamber 1 gives off most of the heat to the dispersed intermediate heat carrier 4, while cooling to a certain temperature, approximately equal to the temperature of the heated dispersed intermediate heat carrier. Next, the spent hot gas enters the channels 7, made on the outer perimeter of the air chamber 2, gives off heat to the walls of the channel and thus heats the walls of the cold air chamber 2.

Размещение газовой камеры 1, стенки которой имеют температуру выше, чем стенки воздушной камеры 2, внутри воздушной камеры, позволит повысить температуру внутренних стенок воздушной камеры 2 за счет теплообмена стенок газовой 1 и воздушной камер 2 между собой и исключить потери тепла в окружающее пространство.The placement of the gas chamber 1, the walls of which have a temperature higher than the walls of the air chamber 2, inside the air chamber, will increase the temperature of the inner walls of the air chamber 2 due to the heat exchange of the walls of the gas 1 and the air chamber 2 with each other and eliminate heat loss to the surrounding space.

Кроме этого, размещение газовой камеры 1 внутри воздушной 2 позволит существенно уменьшить габаритные размеры теплообменника.In addition, the placement of the gas chamber 1 inside the air 2 will significantly reduce the overall dimensions of the heat exchanger.

Применение предложенного технического решения позволит уменьшить габаритные размеры теплообменника, уменьшить потери тепла в окружающее пространство и повысить эффективность работы теплообменника.The application of the proposed technical solution will reduce the overall dimensions of the heat exchanger, reduce heat loss to the environment and increase the efficiency of the heat exchanger.

Claims

A regenerative fluidized bed heat exchanger containing gas and air chambers with gratings for parallel passage of heat-exchanging media and sequential movement of the dispersed intermediate heat carrier, the gratings are installed obliquely, the axes of the openings in them are directed towards the grating lift, while the overflow pipes are perforated and located in cavities chambers, characterized in that the gas chamber is located inside the air, while the inner surface of at least one grating olnena with longitudinal ribs, and rib height about equal to the thickness of the intermediate fluidized bed of particulate heat carrier, wherein the outer perimeter of the air chamber formed channels connected to the cavity of the gas chamber.