RU2715127C1

RU2715127C1 - Rotary regenerative heat exchanger

Info

Publication number: RU2715127C1
Application number: RU2019122110A
Authority: RU
Inventors: Михаил Евгеньевич Пузырев; Евгений Михайлович Пузырёв; Дмитрий Рашидович Таймасов
Original assignee: Михаил Евгеньевич Пузырев
Priority date: 2019-07-15
Filing date: 2019-07-15
Publication date: 2020-02-25

Abstract

FIELD: boiler equipment.

SUBSTANCE: invention refers to boiler equipment, namely to rotary regenerative heat exchangers. Rotary regenerative heat exchanger (RRH) has a rotor running on the shaft with a water-retained permeable structure and air heating channels (AHC) enclosed in the housing with seals of gaps between the rotor and the housing. Flue gases are fed via exchange head on one side of the rotor via branch pipes and an exhaust fan, and air is supplied counterflow through the branch pipes and the fan from the other side. Air is fed through the air intake and passes through the AHC passages from one side of the rotor to the other one. Like the exchange nozzle of the rotor, this air, when heated, takes energy from FG with condensation from FG moisture vapor, then transfers and releases it with evaporation cooling to combustion air with deep heat regeneration. Excess condensate from the tray is discharged through the drain tube. It can be used for boiler make-up and periodical flushing of RRH with pump supply through sprinkling device.

EFFECT: invention allows improving efficiency of energy transfer between moisture- and heat-retaining facilities with deep heat regeneration and condensation of moisture vapor from flue gases due to their evaporative cooling by air flow.

9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к котельной технике, использует испарительное охлаждение и может быть применено для повышения экономичности газовых котлов и котлов на жидком топливе путем глубокой регенерации тепла из уходящих дымовых газов (ДГ) котла воздухом горения.The invention relates to boiler technology, uses evaporative cooling and can be used to increase the efficiency of gas and liquid fuel boilers by deep heat recovery from the flue gases of the boiler from the combustion air.

Известен роторный регенеративный теплообменник (РРТ) [Резников М.И., Липов Ю.М. Паровые котлы тепловых электростанций. - М.: Энергоиздат, 1981, стр. 172, рис. 19.15]. РРТ включает вертикальный или горизонтально установленный ротор, имеющий теплообменную насадку, выполненную из пакетов гофрированных эмалированных металлических листов, образующих каналы для прохода теплообменивающихся сред -ДГ и воздуха горения (воздуха), заключенный в корпус с подводящими и отводящими патрубками, которые установлены на корпусе по торцам ротора с обеспечением противоточного движения ДГ и воздуха, и подключенный к котлу трактом ДГ и трактом подготовленного воздуха. Переток и смешение ДГ и воздуха минимизируется установкой уплотнений на корпусе в зазорах вплотную к поверхности ротора и за счет разделения теплообменной насадки на несколько секторов листами. Благодаря компактности РРТ широко применяются для регенерации тепла из ДГ. Недостатками данного РРТ является то, что он не может применяться для передачи энергии между влаго- и теплообменивающимися средами (ВТС), ДГ и воздухом горения с использованием теплоты конденсации паров влаги из ДГ.Known rotary regenerative heat exchanger (PPT) [Reznikov M.I., Lipov Yu.M. Steam boilers of thermal power plants. - M.: Energoizdat, 1981, p. 172, Fig. 19.15]. PPT includes a vertical or horizontally mounted rotor having a heat exchanger nozzle made of packets of corrugated enameled metal sheets forming channels for the passage of heat-exchanging media -DG and combustion air (air), enclosed in a housing with inlet and outlet pipes that are installed on the housing at the ends rotor with countercurrent movement of the exhaust gas and air, and connected to the boiler by the exhaust gas duct and the prepared air path. The flow and mixing of DG and air is minimized by installing seals on the housing in the gaps close to the surface of the rotor and due to the separation of the heat exchange nozzle into several sectors by sheets. Due to its compactness, PPT are widely used for heat recovery from DW. The disadvantages of this PPT is that it cannot be used to transfer energy between moisture and heat exchanging media (HTS), DG and combustion air using the heat of condensation of moisture vapor from the DG.

Наиболее близким, принятым за прототип, является РРТ подключенный к котлу трактом ДГ и трактом подготовленного воздуха [Патент РФ №2101620, F23L 15/02]. РРТ включает вертикальный ротор, имеющий обменную насадку с каналами для прохода ВТС (ДГ и воздуха горения), заключенный в корпус с подводящими и отводящими патрубками, которые установлены на корпусе по торцам ротора с обеспечением противоточного движения ВТС, и над подводящим патрубком ДГ расположены разбрызгивающие устройства. РРТ по ДГ может устанавливаться под предвключенным теплообменником, который охлаждается сетевой водой, при этом образующийся в нём конденсат и влага из разбрызгивающего устройства орошают обменную насадку, постоянно поддерживая водяную пленку на её поверхности. ДГ охлаждаются сетевой водой до температуры точки росы и ниже в предвключенном теплообменнике. Затем в РРТ водяной пар конденсируется с выделением теплоты конденсации, которая передается через обменную насадку путем испарения влаги в поток воздуха. Секционирование и установка уплотнений в зазорах над ротором минимизируют переток и смешение ВТС.The closest adopted for the prototype is a PPT connected to the boiler by the DG path and the prepared air path [RF Patent No. 2101620, F23L 15/02]. PPT includes a vertical rotor having an exchange nozzle with channels for the passage of the PTS (diesel engine and combustion air), enclosed in a housing with inlet and outlet pipes that are installed on the housing at the ends of the rotor with countercurrent movement of the PTS, and spray devices are located above the inlet pipe of the diesel engine . DGT PPT can be installed under the upstream heat exchanger, which is cooled by network water, while the condensate formed in it and moisture from the spray device irrigate the exchange nozzle, constantly supporting the water film on its surface. DG are cooled by network water to the dew point temperature and lower in the upstream heat exchanger. Then, in the PPT, water vapor condenses with the release of condensation heat, which is transmitted through the exchange nozzle by evaporation of moisture into the air stream. Sectioning and installing seals in the gaps above the rotor minimize overflow and mixing of the MTC.

Недостатком прототипа является низкая эффективность передачи энергии между ВТС. Разбрызгивание воды в поток ДГ перед РРТ приводит к их быстрому переохлаждению с бесполезной потерей тепла на испарение воды, и это резко снижает температурный напор, обеспечивающий эффективный перенос энергии между ВТС. Во вторых, для поддерживая пленки воды на поверхности обменной насадки требуется вода и тщательная настройка её разбрызгивания. Для работы предвключенного теплообменника необходима холодная сетевая вода с температурой ниже температуры точки росы, но в этом случае легко обеспечить прямой отвод теплоты конденсации паров влаги к сетевой воде в обычном теплообменнике. The disadvantage of the prototype is the low efficiency of energy transfer between the MTC. Spraying water into the DG stream before PPT leads to their rapid supercooling with useless heat loss for water evaporation, and this sharply reduces the temperature head, which ensures efficient energy transfer between the PTS. Secondly, in order to maintain a film of water on the surface of the exchange nozzle, water and careful adjustment of its spraying are required. For operation of the upstream heat exchanger, cold mains water with a temperature below the dew point temperature is necessary, but in this case it is easy to provide a direct removal of the heat of condensation of moisture vapor to the mains water in a conventional heat exchanger.

В основе предлагаемого изобретения лежит вопрос обеспечения глубокой регенерации тепла с конденсацией паров влаги из потока ДГ за счет их энергоемкого испарительного охлаждения потоком воздуха, и задачей изобретения является повышение эффективность передачи энергии между ВТС.The basis of the present invention is the question of providing deep heat recovery with condensation of moisture vapor from the DG stream due to their energy-intensive evaporative cooling by air flow, and the object of the invention is to increase the efficiency of energy transfer between the PTS.

Решение этой задачи, согласно изобретению, достигается благодаря тому, что в РРТ, который включает ротор, имеющий обменную насадку с каналами для прохода ВТС, заключенный в корпус с подводящими и отводящими патрубками, которые установлены на корпусе по торцам ротора с обеспечением противоточного движения ВТС, и разбрызгивающие устройства, подключенный к котлу трактом ДГ и трактом подготовленного воздуха, предлагается обменную насадку выполнить из удерживающей воду проницаемой структуры, в которой расположены каналы подогрева воздуха (КПВ), подключенные на противоположных сторонах корпуса к воздухозаборному устройству и подводящему патрубку воздуха.The solution to this problem, according to the invention, is achieved due to the fact that in the PPT, which includes a rotor having an exchange nozzle with channels for the passage of the PTS, enclosed in a housing with inlet and outlet pipes that are installed on the housing along the ends of the rotor with countercurrent movement of the PTS, and spraying devices connected to the boiler by the DG path and the prepared air path, it is proposed to exchange the nozzle from a water-retaining permeable structure in which air heating channels are located ( MF) connected on opposite sides of the housing to the air intake device and a supply air conduit.

Применение РРТ создает встречно-чередующееся прохождение потоков ВТС и влаго- и теплообмен между ВТС, при этом обменная насадка из удерживающей воду проницаемой структуры обеспечивает удержание влаги на поверхности влаго- и теплопередачи без необходимости её орошения водой, что повышает эффективность передачи энергии между ВТС.The use of PPT creates a counter-alternating passage of the HTS flows and moisture and heat transfer between the HTS, while the exchange nozzle from the water-retaining permeable structure provides moisture retention on the surface of the moisture and heat transfer without the need for irrigation with water, which increases the efficiency of energy transfer between the HTS.

Холодный воздух, входя в обменную насадку со стороны теплых ДГ в КПВ сначала подогревается, воспринимая теплоту, чем усиливает интенсивность конденсации и извлечение энергии из ДГ. Затем, на другой стороне ротора, этот воздух в КПВ охлаждается, усиливая интенсивность испарения влаги в воздух, обеспечивая более интенсивное испарительное охлаждение объёма обменной насадки. Далее воздух входит через подводящий патрубок воздуха в обменную насадку и движется противоточно ДГ, интенсивно увлажняется и нагревается от обменной насадки и КПВ.Cold air entering the exchange nozzle from the side of warm DWs in the CPV is first heated, sensing heat, which enhances the intensity of condensation and energy extraction from the DW. Then, on the other side of the rotor, this air in the CPV is cooled, increasing the rate of evaporation of moisture into the air, providing more intensive evaporative cooling of the volume of the exchange nozzle. Further, the air enters through the air inlet nozzle into the exchange nozzle and moves countercurrently to the DW, is intensively moistened and heated by the exchange nozzle and CPV.

В итоге применение КПВ в предлагаемом РРТ обеспечивает дополнительный перенос энергии между ВТС потоком воздуха, который перемещается по КПВ, создавая более интенсивное испарительное охлаждение влажной обменной насадки с заявляемым энергоемким испарительным охлаждением ДГ. Соответственно обеспечивается повышенная эффективность передачи энергии между ВТС и глубокая регенерация тепла с конденсацией из ДГ паров влаги потоком воздуха. Ротор может быть установлен вертикально, горизонтально или с наклоном, что упрощает компоновку РРТ в котле. As a result, the use of CPV in the proposed PPT provides additional energy transfer between the PTS air flow, which moves along the CPV, creating more intensive evaporative cooling of the wet exchange nozzle with the claimed energy-intensive evaporative cooling of the diesel engine. Accordingly, an increased efficiency of energy transfer between the HTS and deep heat recovery with condensation of moisture vapor from the DW by the air flow is provided. The rotor can be mounted vertically, horizontally or with a slope, which simplifies the layout of the PPT in the boiler.

В дополнительном п. 2 предложено установить в тракте подготовленного воздуха сбросной клапан. Это простое техническое решение позволяет за счет подачи избыточного воздуха заметно увеличить расходную теплоемкость потока воздуха, усилить регенерацию тепла из ДГ и эффективность РРТ с подачей через сбросной клапан подогретого избыточного воздуха для воздушного отопления помещений, в том числе помещений котельной.In supplementary paragraph 2, it is proposed to install a relief valve in the prepared air duct. This simple technical solution allows, due to the supply of excess air, to significantly increase the heat flow rate of the air flow, to increase the heat recovery from the steam generator and the efficiency of the PPT with the supply of heated excess air through the waste valve for air heating of rooms, including boiler rooms.

В дополнительном п. 3 предложено использовать РРТ с вертикальным ротором и над торцевым подводящим патрубком отвода ДГ предложено установить разбрызгивающее устройство и предвключенный теплообменник, но в отличие от прототипа применить воздухоподогреватель, например, трубчатый, секционированный по потокам воздуха, подключенный с одной стороны к тракту дымовых газов, а с другой к потокам воздуха: одной секцией к потоку подготовленного воздуха между отводящим патрубком воздуха и трактом подготовленного воздуха, а другой к потоку воздуха между воздухозаборным устройством и КПВ, причем к КПВ со стороны патрубков воздуха.In additional paragraph 3, it is proposed to use a PPT with a vertical rotor and a spray device and an upstream heat exchanger, but in contrast to the prototype, to use an air heater, for example, tubular, sectioned by air flows, connected on one side to the smoke path gases, and on the other to air flows: one section to the flow of prepared air between the exhaust air pipe and the prepared air path, and the other to the air flow between the air intake device and CPV, and CPV to the air-side ports.

При этом в трубчатый воздухоподогреватель на охлаждение ДГ в выделенные секции поступают два потока воздуха. Первый поток - это воздух, воспринявший энергию в РРТ, достаточно холодный воздух с высокой теплоемкостью из-за его насыщения парами воды и второй поток - это холодный воздух, поступающий из воздухозаборного устройства. Общий расход и расходная теплоемкость этих потоков воздуха примерно в два раза выше, чем у ДГ. Это позволяет организовать предварительное эффективное и глубокое охлаждение входящих ДГ с регенерацией тепла и конденсацией из них паров влаги, причем без использования типично недоступной холодной сетевой воды с температурой ниже температуры точки росы. Горячий воздух поступает в РРТ через КПВ, причем со стороны патрубков воздуха, поэтому здесь воздух интенсивно охлаждается через стенки КПВ и передает энергию на испарение влаги из обменной насадки в поток воздуха, идущего на горение с еще большей интенсивностью.In this case, two air flows enter the tubular air heater for cooling the DG in the selected sections. The first stream is the air that has absorbed energy in the PPT, rather cold air with high heat capacity due to its saturation with water vapor and the second stream is cold air coming from the air intake device. The total flow rate and heat capacity of these air flows are approximately two times higher than that of DG. This allows you to organize preliminary effective and deep cooling of incoming DG with heat recovery and condensation of moisture vapor from them, without using typically inaccessible cold network water with a temperature below the dew point temperature. Hot air enters the PPT through the CPV, and from the side of the air nozzles, therefore, here the air is intensively cooled through the walls of the CPV and transfers energy to the evaporation of moisture from the exchange nozzle into the stream of air going to the combustion with even greater intensity.

Расположение разбрызгивающего устройства и воздухоподогревателя над торцевым подводящим патрубком отвода ДГ обеспечивает свободное стекание конденсата в ротор. Разбрызгивание конденсата через разбрызгивающее устройство позволят дополнительно повысить интенсивность испарительного охлаждения за счет периодической промывки РРТ от грязи, очистки и восстановления рабочей поверхности обменной насадки.The location of the spray device and the air heater above the end inlet pipe of the exhaust gas outlet ensures the free flow of condensate into the rotor. Spraying condensate through a spraying device will further increase the intensity of evaporative cooling due to periodic washing of PPT from dirt, cleaning and restoring the working surface of the exchange nozzle.

Дополнительно в п. 4 предлагается в нижней части корпуса РРТ установить поддон, подключенный к дренажу и через насос к разбрызгивающему устройству, служащий для сбора выделяющегося конденсата и его использования при промывке РРТ, и это повышает эффективность РРТ.Additionally, in paragraph 4, it is proposed that a tray connected to the drainage and through the pump to the spray device be installed in the lower part of the PPT housing, which serves to collect the condensate that is generated and to use it when flushing the PPT, and this increases the effectiveness of the PPT.

Дополнительно в пп. 5-7 предлагаются технические решения по конструкции обменной насадки и повышению эффективности её работы. В п. 5 предложен вариант конструкций обменной насадки из неупорядоченной структуры, которая расположена между КПВ, например, из засыпки капиллярно-пористых частиц, слоев сеток, слоев волокон (проволоки и стружки из нержавеющей стали или нитей пластика) и их комбинаций. За счет большой удельной поверхности и высокой влагоудерживающей способности она обеспечивает поддержание влажности и эффективный влаго- и теплоперенос. Обменная насадка согласно п.6 также может выполняться из создающих турбулизацию потоков, пакетов гофрированных листов с поглощающим влагу покрытием. При этом обменная насадка разделена на секторы с помощью КПВ, которые образуются за счет перекрытия на торцах ротора пар установленных рядом пластин. В п. 7 предложено повысить эффективность работы обменной насадки путем равномерного расположения в ней КПВ за счет изгиба КПВ, щелевых, щелевых волнистых и трубчатых, по спирали и благодаря эквидистантному расположению КПВ. Additionally in paragraphs. 5-7, technical solutions are proposed for the design of the exchange nozzle and increase the efficiency of its operation. Section 5 proposes a design of the exchange nozzle from a disordered structure that is located between the CPV, for example, from backfill of capillary-porous particles, layers of nets, layers of fibers (wire and stainless steel shavings or plastic threads) and their combinations. Due to the large specific surface and high water-holding ability, it provides moisture maintenance and effective moisture and heat transfer. The exchange nozzle according to claim 6 can also be made from turbulent flows, packets of corrugated sheets with a moisture absorbing coating. In this case, the exchange nozzle is divided into sectors with the help of CPV, which are formed due to the overlap at the ends of the rotor of pairs of plates mounted side by side. In paragraph 7, it is proposed to increase the efficiency of the exchange nozzle by uniformly positioning the CPV in it due to the bending of the CPV, slotted, crevice wavy and tubular, in a spiral and due to the equidistant arrangement of the CPV.

Дополнительно в п. 8 предложено разделить КПВ на несколько ходов, сообщающихся на периферии ротора и вблизи вала, а последний ход выполнить, объединяющим ходы на стороне ДГ и воздуха за счет их соединения через окружающую вал ротора полость. При этом воздухозаборное устройство предложено подключить непосредственно около патрубка выхода ДГ противоточно, с организацией многократно перекрестного противоточного движения воздуха в КПВ по отношению к потокам ДГ и воздуха в обменной насадке, начиная от подводящего патрубка ДГ и до подводящего патрубка воздуха с обеспечением максимального температурного напора. Воздух проходит, перемещаясь с нагреваемой стороны ротора на охлаждаемую, нагревается и отнимает от ДГ тепло, конденсирует из них влагу и затем с высокой эффективностью передает энергию воздуху, испаряя в поток влагу и нагревая его.Additionally, in paragraph 8, it is proposed to divide the CPV into several strokes communicating on the periphery of the rotor and near the shaft, and perform the last move combining the strokes on the side of the engine and air due to their connection through the cavity surrounding the rotor shaft. At the same time, it was proposed to connect the air intake device directly near the DG outlet pipe countercurrently, with the organization of multiple cross-countercurrent air movement in the CPV with respect to the DG and air flows in the exchange nozzle, starting from the DG inlet pipe and to the air inlet pipe with the maximum temperature head. The air passes, moving from the heated side of the rotor to the cooled side, heats up and takes away heat from the DG, condenses moisture from them and then transfers energy to the air with high efficiency, evaporating moisture and heating it.

Дополнительно в п. 9 предложено разделить КПВ по длине ротора перегородками на несколько сквозных ходов, сообщающихся на периферии ротора. Такое техническое решение даёт многократно перекрестную схему движения воздуха в КПВ. Перемещаясь с одной стороны ротора на другую, воздух в КПВ многократно нагревается, отнимая от ДГ тепло и конденсируя в них влагу. Затем он переносит и передает эту энергию воздуху, испаряя в него влагу, нагревая его, и охлаждаясь для повторного цикла. Многократное повторение этого процесса в каждом ходе действует дополнительно к переносу энергии обменной насадкой, существенно повышая общую интенсивность рекуперации энергии.Additionally, in paragraph 9, it is proposed to divide the CPV along the length of the rotor by partitions into several through passages communicating on the periphery of the rotor. Such a technical solution gives a multiple cross pattern of air movement in the CPV. Moving from one side of the rotor to the other, the air in the CPV heats up many times, taking heat from the DW and condensing moisture in them. Then it transfers and transfers this energy to air, evaporating moisture into it, heating it, and cooling for a second cycle. Repeated repetition of this process in each stroke acts in addition to the transfer of energy by the exchange nozzle, significantly increasing the overall intensity of energy recovery.

Оба технических решения пп. 8 и 9 повышают интенсивность переноса энергии между ВТС, увеличивают охлаждение ДГ, увлажнение и нагрев подаваемого воздуха и в целом эффективность регенерации тепла из ДГ.Both technical solutions 8 and 9 increase the intensity of energy transfer between the PTS, increase the cooling of the DW, humidification and heating of the supplied air, and, in general, the efficiency of heat recovery from the DW.

На фиг. 1-3 приведены схемы вариантов конструкции предлагаемого устройства. На фиг. 1 дан вариант РРТ со сквозным многократно перекрестным движением воздуха в КПВ. На фиг. 2 показан вариант РРТ с перекрестно противоточным движением воздуха в КПВ по отношению к ВТС при его подключении к котлу через воздухоподогреватель. На фиг. 3 показан вариант исполнения ротора с равномерно распределенными КПВ в объёме обменной насадки за счет изгиба КПВ по спирали и их эквидистантного расположения. In FIG. 1-3 are diagrams of design options of the proposed device. In FIG. 1 shows a variant of PPT with through multiple cross-flow of air in the CPV. In FIG. Figure 2 shows a variant of PPT with cross-countercurrent air movement in the CPV with respect to the military-technical complex when it is connected to the boiler through an air heater. In FIG. Figure 3 shows an embodiment of a rotor with uniformly distributed CPV in the volume of the exchange nozzle due to the spiral bending of the CPV and their equidistant arrangement.

РРТ 1, фиг. 1 и 2, включает закрепленный на вращающемся валу 2 ротор 3, заключенный в корпус 4 с уплотнениями 5 зазоров между корпусом 4 и ротором 3 по периметру примыкания подводов и отводов ВТС и воздуха к ротору. Сверху и снизу на корпусе 4 по торцам ротора 3 с одной стороны установлены подводящий и отводящий патрубки 6 и 7 ДГ. Диаметрально, с другой стороны ротора, подключены подводящий и отводящий патрубки 8 и 9 воздуха с обеспечением противоточного движения ВТС.PPT 1, FIG. 1 and 2, includes a rotor 3 mounted on a rotating shaft 2, enclosed in a housing 4 with seals 5 gaps between the housing 4 and the rotor 3 along the perimeter of the junction of the supply and exhaust pipes of the PTS and air to the rotor. Top and bottom on the housing 4 at the ends of the rotor 3 on one side are installed inlet and outlet pipes 6 and 7 DG. Diametrically, on the other side of the rotor, the inlet and outlet pipes 8 and 9 of the air are connected with countercurrent movement of the military-technical cooperation.

Подводящий патрубок 6 ДГ подключен к котлу 10 трактом 11 ДГ напрямую, фиг. 1, или через трубчатый воздухоподогреватель 12, фиг. 2. Отводящий патрубок 9 воздуха трактом 13 подготовленного воздуха соответственно может быть подключен к котлу 10 также напрямую или через трубчатый воздухоподогреватель 12, который служит для охлаждения ДГ двумя потоками воздуха, и соответственно он конструктивно разделен на две секции или два блока. При этом первая из секций подключена с одной стороны к отводящему патрубку 9 воздуха и выходом к тракту 13 подготовленного воздуха, а вторая выходом соединена с РРТ 1 каналом 14 горячего воздуха.The inlet pipe 6 of the DG is connected directly to the boiler 10 by the DG path 11, FIG. 1, or through a tubular air heater 12, FIG. 2. The air outlet 9 by the prepared air path 13, respectively, can be connected directly to the boiler 10 either through a tubular air heater 12, which serves to cool the DG with two air flows, and accordingly it is structurally divided into two sections or two blocks. In this case, the first of the sections is connected on one side to the air outlet 9 and to the prepared air path 13, and the second is connected to the PPT 1 by a hot air channel 14.

В тракте 13 подготовленного воздуха имеется клапан 15 сброса подготовленного воздуха для возможности отвода избыточного воздуха на отопление помещений. Подача избыточного воздуха, причем через обе секции воздухоподогревателя и РРТ 1, существенно увеличит отвод тепла от ДГ. Воздухоподогреватель 12 может быть конструктивно разделен на секции и по потокам ДГ с установкой на входе ДГ регулирующих шиберов 16 и 17. Для побуждения движения ВТС установлены вентилятор 18 и дымосос 19.In the prepared air path 13 there is a prepared air discharge valve 15 to allow the removal of excess air for space heating. The supply of excess air, and through both sections of the air heater and PPT 1, will significantly increase the heat removal from the DG. The air heater 12 can be structurally divided into sections and along the DG flows with the installation of regulating gates 16 and 17. At the inlet of the DG, a fan 18 and a smoke exhauster 19 are installed.

Ротор 3, фиг. 3, набирается из секций обменной насадки, которая выполняется из удерживающей воду проницаемой структуры 20, образующей естественным образом каналы для прохода ВТС и из КПВ 21. Конструкции КПВ 21 могут выполняться в виде уложенных в радиальном направлении трубок и/или делящих обменную насадку на секции вертикальных щелевых каналов, образованных из перекрытых по торцам пар плоских либо гофрированных пластин. При этом для лучшего теплообмена дополнительно КПВ 21 могут быть равномерно распределены в обменной насадке за счет их изгиба по спирали с их эквидистантным расположением, фиг. 3.The rotor 3, FIG. 3, is drawn from sections of the exchange nozzle, which is made of a water-retaining permeable structure 20, which naturally forms channels for the passage of the MTC and from the CPV 21. The constructions of the CPV 21 can be made in the form of radially laid tubes and / or dividing the exchange nozzle into vertical sections slotted channels formed from pairs of flat or corrugated plates overlapped at the ends. At the same time, for better heat exchange, in addition, CPV 21 can be evenly distributed in the exchange nozzle due to their spiral bending with their equidistant arrangement, FIG. 3.

По принципу действия РРТ 1 воздух в КПВ 21 со стороны подключения ДГ должен нагреваться, охлаждая ДГ, а с другой стороны охлаждаться, повышая интенсивность испарительного охлаждения. Соответственно в варианте РРТ 1 без воздухоподогревателя, фиг. 1, воздухозаборное устройство 22 подключено к КПВ 21 со стороны патрубков 6 и 7 ДГ, и поступающий холодный воздух сначала подогревается. В варианте с воздухоподогревателем 12, фиг. 2, канал 14 горячего воздуха подключен к КПВ 21 со стороны отводящего и подводящего патрубков 9 и 8 патрубков воздуха.According to the principle of operation of PPT 1, the air in the CPV 21 from the side of the DG connection should be heated, cooling the DG, and on the other hand, cooled, increasing the intensity of evaporative cooling. Accordingly, in the embodiment PPT 1 without an air heater, FIG. 1, the intake device 22 is connected to the CPV 21 from the side of the nozzles 6 and 7 of the DG, and the incoming cold air is first heated. In the embodiment with air heater 12, FIG. 2, the hot air channel 14 is connected to the CPV 21 from the side of the exhaust and supply pipes 9 and 8 of the air pipes.

КПВ 21 выполняются одноходовыми или могут разделяться перегородками 23 на несколько ходов 24, и для удобства иллюстрации этого на фиг. 1 и 2 ротор 3 показан на сечениях, которые проходят через КПВ с указанием направления движения воздуха в КПВ стрелками. На фиг. 1 КПВ 21 по высоте ротора 3 разделены перегородками на несколько сквозных ходов 24, сообщающихся на периферии ротора и объединяющихся за счет их подключения через окружающие вал ротора полости 25. Такое техническое решение даёт многократно перекрестную схему движения воздуха в КПВ по отношению к ВТС с многократным переносом воздухом энергии от ДГ к увлажняемому воздуху, обеспечивая этим многократный перенос энергии на испарительное охлаждение. Во втором варианте предложено выделить три и более нечетное число ходов 24, фиг. 2, сообщающихся на периферии ротора 3 и вблизи вала 2, причем последний ход выполняется объединяющим ходы на стороне ДГ и воздуха за счет их подключения через окружающую вал ротора полость 25. При этом создается схема с перекрестно противоточным движением воздуха, которая дает максимальный температурный напор.CPV 21 are single-pass or can be divided by partitions 23 into several strokes 24, and for the convenience of illustrating this in FIG. 1 and 2, the rotor 3 is shown in cross sections that pass through the CPV with the arrows indicating the direction of air movement in the CPV. In FIG. 1 KPV 21 along the height of the rotor 3 are divided by partitions into several through passages 24, communicating on the periphery of the rotor and united by connecting them through the cavity 25 surrounding the rotor shaft. This technical solution gives a multiple cross pattern of air movement in the KPV with respect to the MTC with multiple transfer energy from DG to humidified air, thereby providing multiple energy transfer to evaporative cooling. In the second embodiment, it is proposed to distinguish three or more odd number of moves 24, FIG. 2, communicating on the periphery of the rotor 3 and near the shaft 2, and the last move is made by combining the moves on the side of the engine and air by connecting them to the cavity 25 through the surrounding rotor shaft. In this case, a circuit with cross-countercurrent air movement is created, which gives the maximum temperature head.

Выход из КПВ подключен к каналу 26 переброса воздуха и далее к входному патрубку 8 воздуха, причем он выполняется со стороны ДГ, ближе к входному патрубку 6 ДГ, в зоне максимального нагрева воздуха от ДГ. В итоге над входным патрубком 8 воздуха удерживающая воду проницаемая структура 20 обогревается от КПВ и через неё проходит нагретый, соответственно сухой воздух. Это обеспечивает условия для интенсивного испарительного охлаждения влажной обменной структуры КПВ и проходящих здесь потоков воздуха с поглощением энергии отводимым по тракту 13 подготовленным воздухом.The exit from the CPV is connected to the air transfer channel 26 and then to the air inlet 8, and it is performed from the DG side, closer to the DG inlet 6, in the zone of maximum air heating from the DG. As a result, above the air inlet 8, the water-retaining permeable structure 20 is heated from the CPV and heated, respectively, dry air passes through it. This provides the conditions for intensive evaporative cooling of the moist exchange structure of the CPV and the air flows passing here with the absorption of energy discharged along the path 13 by the prepared air.

В нижней части корпуса 4 РРТ 1 установлен поддон 27 для сбора выделяющегося конденсата, подключенный к дренажу 28 и водопроводом через насос 29 к разбрызгивающему устройству 30 с обеспечением простой схемы для периодической промывки РРТ образующимся избытком конденсата.In the lower part of the housing 4 of the PPT 1 there is a tray 27 for collecting evolved condensate, connected to the drain 28 and the water supply through the pump 29 to the spray device 30, providing a simple circuit for periodically flushing the PPT with the resulting excess condensate.

При работе РРТ 1 ротор 3 вращается вместе с валом 2. При этом в обменной насадке, благодаря применению удерживающей воду проницаемой структуры 20, удерживается выделяющийся при работе РРТ 1 конденсат. Через обменную насадку через установленные на корпусе 4 с одной стороны сверху подводящий и снизу отводящий патрубки 6 и 7 проходят и охлаждаются ДГ, а с другой стороны, снизу, через подводящий и отводящий патрубки 8 и 9 противоточно движется воздух. Перетечки и смешивание потоков воздуха и ДГ в РРТ 1 минимизируются за счет установленных в зазорах между корпусом 4 и ротором 3 по периметру примыкания подводящих и отводящих патрубков ВТС и воздуха уплотнений 5.During operation of the PPT 1, the rotor 3 rotates together with the shaft 2. In this case, due to the use of the water-retaining permeable structure 20, the condensate released during the operation of the PPT 1 is retained. Through the exchange nozzle through the inlet and bottom outlet pipes 6 and 7 installed on the housing 4, on one side, DGs pass and are cooled, and on the other hand, from below, through the inlet and outlet pipes 8 and 9, air flows countercurrently. The flow and mixing of the air and DG flows in the PPT 1 is minimized due to the gaps between the inlet and outlet pipes of the PTS and air seals 5 installed in the gaps between the housing 4 and the rotor 3.

ДГ поступают из котла 10 по тракту 11 ДГ и подаются дымососом 19 в подводящий патрубок 6, напрямую, фиг. 1, или через трубчатый воздухоподогреватель 12, фиг. 2. Воздух с воспринятой энергией и влагой выходит из РРТ 1 через отводящий патрубок 9 и вентилятором 18 подается на горение по тракту подготовленного воздуха 13 в котел 10 непосредственно, фиг. 1, или через соответствующую секцию трубчатого воздухоподогревателя 12, фиг. 2.DG come from the boiler 10 along the DG path 11 and are fed by the exhaust fan 19 to the inlet pipe 6, directly, FIG. 1, or through a tubular air heater 12, FIG. 2. Air with perceived energy and moisture exits the PPT 1 through the exhaust pipe 9 and is supplied by the fan 18 to combustion along the prepared air path 13 to the boiler 10 directly, FIG. 1, or through the corresponding section of the tubular air heater 12, FIG. 2.

В соответствии с принципом действия РРТ 1 воздух в КПВ 21 нагревается на стороне ДГ, охлаждая ДГ с конденсацией паров влаги, а на другой стороне охлаждается воздухом с испарительным охлаждением. Соответственно в варианте РРТ 1, фиг. 1, воздух из воздухозаборного устройства 22 поступает в КПВ 21 со стороны патрубков 6 и 7 ДГ и сначала подогревается. В варианте с воздухоподогревателем 12, фиг. 2, по каналу 14 горячего воздуха подается горячий воздух, и он вводится в КПВ 21 со стороны отводящего и подводящего патрубков 9 и 8 патрубков воздуха для передачи тепла на испарительное охлаждение. После прохождения каналов 24, которые образованы перегородками 23 и соединены через окружающие вал ротора полости 25, воздух выходит из КПВ 21, причем в горячей зоне, около патрубка входа 6 ДГ, и подается по каналу 26 переброса воздуха в подогретом виде через подводящий патрубок 8 воздуха на испарительное охлаждение.In accordance with the principle of operation of the PPT 1, the air in the CPV 21 is heated on the DG side, cooling the DG with condensation of moisture vapor, and on the other side it is cooled by evaporative cooling air. Accordingly, in the PPT 1 embodiment, FIG. 1, air from the air intake device 22 enters the CPV 21 from the side of the nozzles 6 and 7 of the diesel engine and is first heated. In the embodiment with air heater 12, FIG. 2, hot air is supplied through the hot air channel 14, and it is introduced into the CPV 21 from the side of the exhaust and supply pipes 9 and 8 of the air pipes to transfer heat to evaporative cooling. After the passage of the channels 24, which are formed by partitions 23 and connected through the cavity 25 surrounding the rotor shaft, the air leaves the CPV 21, and in the hot zone, near the inlet 6 of the DG, and is fed through the air transfer channel 26 in a heated form through the air inlet 8 for evaporative cooling.

Особенностью работы воздухоподогревателя 12, который конструктивно разделен на две секции или два блока, является охлаждение ДГ двумя потоками воздуха: достаточно холодным воздухом с высокой теплоемкостью из-за его насыщения парами воды, воспринявшим энергию в РРТ, поступающим из отводящего патрубка 9 воздуха, и потоком холодного воздуха, поступающим из воздухозаборного устройства 22. Так как общий расход и расходная теплоемкость потоков воздуха примерно в два раза выше, чем у ДГ, то и понижение температуры в ДГ больше, чем в воздухе примерно в два раза, поэтому ДГ эффективно и глубоко охлаждаются с регенерацией тепла и конденсацией из них паров влаги. При этом регулирующие шиберы 16 и 17 позволяют управлять распределением потока ДГ по секциям с установкой режима максимального отвода тепла из ДГ.A feature of the operation of the air heater 12, which is structurally divided into two sections or two blocks, is the cooling of the diesel engine with two air flows: sufficiently cold air with high heat capacity due to its saturation with water vapor, which received energy in the PPT coming from the air outlet 9 and the flow cold air coming from the air intake device 22. Since the total flow rate and heat flow rate of the air flows are about two times higher than that of a DG, the lowering of the temperature in the DG is more than in air about twice, however DW efficient and deeply cooled with heat recovery and condensation of moisture vapor from them. At the same time, the regulating gates 16 and 17 make it possible to control the distribution of the DW flow in sections with the setting of the maximum heat removal from the DW.

РРТ 1 также может работать с подогревом и подачей избыточного воздуха на воздушное отопление котельной и других помещений через клапан 15 сброса избыточного воздуха. Подача избыточного воздуха, через РРТ 1 и обе секции воздухоподогревателя существенно увеличит отвод тепла от ДГ.PPT 1 can also work with heating and supplying excess air to the air heating of the boiler room and other rooms through the valve 15 discharge of excess air. The supply of excess air through PPT 1 and both sections of the air heater will significantly increase the heat removal from the DG.

Избыток выделяющегося конденсата собирается в поддоне 27, установленном в нижней части корпуса 4 РРТ 1. Он выводится через дренаж 28 и может использоваться для подпитки котла как обессоленная вода. Кроме того, конденсат может подаваться насосом 29 к разбрызгивающему устройству 30, что позволят дополнительно повысить интенсивность испарительного охлаждения за счет периодической промывки РРТ от грязи, очистки и восстановления рабочей поверхности обменной насадки.Excess condensate is collected in a tray 27 installed in the lower part of the housing 4 of the PPT 1. It is discharged through the drain 28 and can be used to feed the boiler as demineralized water. In addition, condensate can be pumped 29 to the spray device 30, which will further increase the rate of evaporative cooling by periodically flushing the PPT from dirt, cleaning and restoring the working surface of the exchange nozzle.

Процесс передачи энергии между ВТС в роторе усложнен фазовыми переходами и процессами массообмена. Благодаря вращению ротора 3 в обменной насадке создается встречно-чередующееся прохождение потоков ВТС и влаго- и теплообмен между ВТС, сопровождающийся периодическим нагревом и охлаждением насыщенной образующимся конденсатом проницаемой структуры 20. С одной стороны ротора 3 подогретая от ДГ проницаемая структура 20 охлаждается с испарительным охлаждением и восприятием тепла и паров влаги потоком воздуха. На другой стороне идет обратный процесс, тепло отводится из ДГ за счет их охлаждения и при снижении температуры ДГ ниже точки росы также и с восприятием теплообменной структурой теплоты конденсации паров влаги и конденсата. При этом важную роль в обеспечении глубокой регенерации тепла с конденсацией паров влаги из потока ДГ за счет организации энергоемкого испарительного охлаждения ДГ потоком увлажняемого воздуха играет перенос энергии от ДГ на испарительное охлаждение воздухом, протекающим через КПВ 21. Воздух, как и структура 20, имеющая высокую теплоемкость, входя со стороны более теплых ДГ в КПВ 21, сначала подогревается, воспринимая теплоту и усиливая интенсивность конденсации, извлекает энергию из ДГ. Затем, на другой стороне ротора 3, этот воздух в КПВ 21 совместно с проницаемой структурой 20 охлаждается, усиливая интенсивность испарения влаги и обеспечивая более интенсивное испарительное охлаждение объёма обменной насадки и протекающего через неё воздуха.The process of energy transfer between the PTS in the rotor is complicated by phase transitions and mass transfer processes. Due to the rotation of the rotor 3 in the exchange nozzle, counter-alternating passage of the HTS flows and moisture and heat exchange between the HTS are created, accompanied by periodic heating and cooling of the permeable structure saturated with the condensate 20. On one side of the rotor 3, the permeable structure 20 heated from the DW is cooled with evaporative cooling and the perception of heat and moisture vapor by the air flow. On the other side, the reverse process is underway, heat is removed from the DW due to their cooling, and when the DW temperature drops below the dew point, it also perceives the heat exchange structure of the heat of condensation of moisture vapor and condensate. In this case, an important role in ensuring deep heat recovery with condensation of moisture vapor from the DG stream due to the organization of energy-intensive evaporative cooling of the DG by the humidified air flow is the transfer of energy from the DG to evaporative cooling by the air flowing through the CPV 21. Air, like structure 20, which has a high the heat capacity, entering from the side of the warmer DWs in the CPV 21, is first heated, perceiving heat and increasing the condensation intensity, extracts energy from the DW. Then, on the other side of the rotor 3, this air in the CPV 21 together with the permeable structure 20 is cooled, increasing the moisture evaporation rate and providing more intensive evaporative cooling of the volume of the exchange nozzle and the air flowing through it.

На заключительном этапе воздух входит в обменную насадку через подводящий патрубок 8 воздуха по каналу 26 переброса из КПВ 21, причем со стороны ДГ в подогретом и соответственно сухом виде, и этим обеспечивается повышенная интенсивность испарения влаги. В итоге тепло ДГ регенерируется в РРТ 1 и возвращается в котел с воздухом горения. At the final stage, the air enters the exchange nozzle through the air inlet 8 through the transfer channel 26 from the CPV 21, moreover, from the DG side in a heated and accordingly dry form, and this ensures an increased rate of moisture evaporation. As a result, the DG heat is regenerated in PPT 1 and returned to the boiler with combustion air.

Одноходовая перекрестная схема, фиг. 3, прохода воздуха через КПВ 21 проста, но в работе неэффективна. В варианте использования КПВ 21 с несколькими сквозными ходами 24, фиг. 1, поток воздуха движется с одной стороны ротора 3 на другую между перегородками 23 и через окружающие вал ротора полости 25, разворачиваясь на периферии ротора 3. Работа по этой многократно перекрестной схеме по отношению к ВТС обеспечивает многократный перенос энергии от ДГ на испарительное охлаждение воздуха. Во втором варианте, фиг. 2, используется схема с перекрестно противоточным движением воздуха в КПВ 21 по отношению к ВТС, которая дает максимальный температурный напор, который также усиливает эффективность регенерации тепла с переносом энергии от ДГ к воздуху.One-way crossover circuit, FIG. 3, the passage of air through the CPV 21 is simple, but inefficient in operation. In an embodiment using CPV 21 with several through passages 24, FIG. 1, the air flow moves from one side of the rotor 3 to the other between the partitions 23 and through the cavity 25 surrounding the rotor shaft, turning around on the periphery of the rotor 3. Working in this repeatedly cross-sectional pattern with respect to the PTS provides multiple energy transfer from the DW to evaporative air cooling. In a second embodiment, FIG. 2, a scheme is used with cross-countercurrent air movement in the CPV 21 relative to the PTS, which gives the maximum temperature head, which also enhances the efficiency of heat recovery with energy transfer from the DW to air.

В сравнении с прототипом, в предлагаемом устройстве применяется удерживающая воду проницаемая структура 20, обеспечивается удержание влаги и насыщение влагой поверхности влаго- и теплопередачи без необходимости её орошения водой, используется перенос энергии между ВТС воздухом через многоходовые КПВ 21, может подаваться избыточный воздух и устанавливаться секционированный воздухоподогреватель с двойным потоком воздуха, что существенно увеличивает его расходную теплоемкость. Всё это по отдельности и в совокупности обеспечивает повышение эффективности передачи энергии между ВТС с глубокой регенерацией тепла и конденсацией паров влаги из потока ДГ за счет их энергоемкого испарительного охлаждения потоком воздуха.In comparison with the prototype, the proposed device uses a water-retaining permeable structure 20, provides moisture retention and saturation of the moisture surface with moisture and heat transfer without the need for irrigation with water, energy transfer between the PTS air through multi-pass CPV 21 is used, excess air can be supplied and sectioned can be installed double-flow air heater, which significantly increases its heat consumption. All of this, individually and collectively, provides an increase in the efficiency of energy transfer between the PTS with deep heat recovery and condensation of moisture vapor from the DG stream due to their energy-intensive evaporative cooling by air flow.

Claims

1. Rotary regenerative heat exchanger, comprising a rotor having an exchange nozzle with channels for the passage of flue gases and air, enclosed in a housing with inlet and outlet pipes that are installed on the housing along the ends of the rotor with countercurrent movement of flue gases and air, and a spray device, connected to the boiler by a flue gas path and a prepared air path, characterized in that the exchange nozzle is made of a water-retaining permeable structure in which the channels for Air roar connected on opposite sides of the housing to the air intake device and a supply air conduit.

2. The rotary regenerative heat exchanger according to claim 1, characterized in that the prepared air path has a relief valve.

3. The rotary regenerative heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor is mounted vertically and a spray device and a tubular air heater, sectioned by air flows, connected on one side to the flue gas duct, are arranged sequentially above the end flue gas supply pipe other to air flows: to the flow of prepared air between the exhaust pipe and the path of the prepared air and to the air flow between the intake device and the heating channels air, wherein the air-side ports.

4. The rotary regenerative heat exchanger according to claim 1, characterized in that in the lower part of the housing there is a pallet connected to the drain and through the pump to the spray device.

5. The rotary regenerative heat exchanger according to claim 1, characterized in that the exchange nozzle is made of a disordered structure that is located between the air heating channels, and part of the air heating channels is formed by overlapping a pair of adjacent sheets at the ends of the rotor, and they divide the exchange nozzle into sections.

6. The rotary regenerative heat exchanger according to claim 1, characterized in that the exchange nozzle is made of packets of corrugated sheets with a moisture-absorbing coating, and air heating channels are formed by overlapping a pair of adjacent sheets at the ends of the rotor.

7. The rotary regenerative heat exchanger according to claim 5 or 6, characterized in that the air heating channels are evenly distributed in the volume of the exchange nozzle due to their spiral bending and equidistant arrangement.

8. The rotary regenerative heat exchanger according to any one of paragraphs. 5-7, characterized in that the air heating channels along the length of the rotor are divided by partitions into several strokes communicating on the periphery of the rotor and near the shaft, and the last stroke is made by combining the strokes on the side of the flue gas and air due to their connection through the cavity surrounding the rotor shaft, moreover, the air flow in the air heating channels is connected in countercurrent with the flows of moisture and heat exchanging media.

9. The rotary regenerative heat exchanger according to any one of paragraphs. 5-7, characterized in that the air heating channels along the length of the rotor are divided by partitions into several through passages communicating on the periphery of the rotor and combined due to their connection through the cavity surrounding the rotor shaft.