RU45513U1 - TUBULAR RECOVERY - Google Patents
TUBULAR RECOVERY Download PDFInfo
- Publication number
- RU45513U1 RU45513U1 RU2005100087/22U RU2005100087U RU45513U1 RU 45513 U1 RU45513 U1 RU 45513U1 RU 2005100087/22 U RU2005100087/22 U RU 2005100087/22U RU 2005100087 U RU2005100087 U RU 2005100087U RU 45513 U1 RU45513 U1 RU 45513U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tube sheet
- recuperator
- pipe
- flow
- counter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Air Supply (AREA)
Abstract
Трубчатый рекуператор для производства сажи, включающий прямоточную и противоточную секции, размещенные в одном корпусе и разделенные общей трубной решеткой, причем выход прямоточной секции соединен трубопроводом с входом противоточной секции, в котором выходная трубная решетка с присоединенными к ней трубами расположена по углом 90° к входной трубной решетке, а отношение диаметров отверстий в общей трубной решетке между прямоточной и противоточной секциями к диаметрам труб равно 1.012.A tubular recuperator for the production of soot, including a direct-flow and counter-current sections, located in one housing and separated by a common tube sheet, the outlet of the direct-flow section being connected by a pipe to the inlet of the counter-current section, in which the outlet tube sheet with pipes connected to it is located at an angle of 90 ° to the inlet the tube sheet, and the ratio of the diameters of the holes in the common tube sheet between the straight-through and counter-flow sections to the pipe diameters is 1.012.
Description
Изобретение относится к рекуперативному подогреву газообразных агентов и может быть использовано в производстве сажи.The invention relates to the regenerative heating of gaseous agents and can be used in the production of soot.
Подавляющее большинство современных отечественных и зарубежных предприятий-производителей сажи осуществляют рекуперативный подогрев воздуха высокотемпературным сажегазовым аэрозолем в вертикальных 2-х секционных трубчатых рекуператорах с последовательным расположением в одном корпусе прямоточной и противоточной секции, через которые проходит подогреваемый воздух [1].The vast majority of modern domestic and foreign carbon black producers recuperatively heat air with a high-temperature soot-gas aerosol in a vertical 2-section tubular recuperator with a sequential arrangement in the housing of a direct-flow and counter-current section through which heated air passes [1].
Известен трубчатый рекуператор, включающий прямоточную и противоточную секции, причем основная масса нагреваемого агента поступает в противоточную секцию, а меньшая часть - в прямоточную для охлаждения нижней трубной решетки с последующей подачей в среднюю часть противоточной секции [2]. Каждая труба закреплена жестко в нижней трубной решетке и подвижно в верхней трубной решетке с помощью скользящего уплотнения, что исключает избыточные продольные напряжения, возникающие при неоднородном температурном расширении каждой трубы.Known tubular recuperator, including direct-flow and countercurrent sections, and the bulk of the heated agent enters the counter-current section, and a smaller part - in the direct-flow to cool the lower tube sheet with subsequent supply to the middle part of the counter-current section [2]. Each pipe is fixed rigidly in the lower tube sheet and movably in the upper tube sheet with a sliding seal, which eliminates excessive longitudinal stresses that occur during non-uniform temperature expansion of each pipe.
Недостатком данного рекуператора является наличие утечки воздуха через скользящие уплотнения в верхней трубной решетке, что приводит появлению очагов локального возгорания, так как в состав газообразных продуктов реакции образования сажи входят оксид углерода и водород, что является причиной преждевременного выхода из строя элементов уплотнения.The disadvantage of this recuperator is the presence of air leakage through sliding seals in the upper tube sheet, which leads to the appearance of local fires, since the gaseous products of the soot formation reaction include carbon monoxide and hydrogen, which causes premature failure of the seal elements.
Другим недостатком данного рекуператора при использовании его для рекуперативного подогрева воздуха в сажевом производстве, характеризующимся высокой запыленностью газов, является занос сажей труб, что обусловлено резким снижением скорости газового потока при выходе из труб в газоход. Резкое падение скорости потока до величины свободного витания твердых частиц приводит к возникновению циркуляционных потоков у стенок газохода и осаждению слоя сажи. Постепенно нарастая, слой сажи перекрывает трубы, расположенные в пристеночной области, что приводит к Another disadvantage of this recuperator when using it for recuperative heating of air in carbon black production, characterized by high dustiness of gases, is the soot of pipes, which is due to a sharp decrease in the gas flow rate when leaving the pipes into the gas duct. A sharp drop in the flow rate to the free flow of solid particles leads to the emergence of circulating flows at the walls of the duct and the deposition of a layer of soot. Gradually growing, the soot layer overlaps the pipes located in the parietal region, which leads to
снижению теплопередачи и увеличению гидравлического сопротивления рекуператора. Удаление отложений сажи осуществляется посредством продувки чистым газом, что в свою очередь приводит к простоям оборудования.reduce heat transfer and increase the hydraulic resistance of the heat exchanger. Soot deposits are removed by purging with clean gas, which in turn leads to equipment downtime.
Известен трубчатый рекуператор, включающий прямоточную и противоточную секции, размещенные в одном корпусе и разделенные общей трубной доской, причем выход прямоточной секции соединен трубопроводом с входом противоточной секции [3]. Трубы рекуператора жестко закреплены в нижней трубной доске и подвижно с помощью скользящих уплотнений в общей и верхней трубных решетках.Known tubular recuperator, including direct-flow and counter-current sections, placed in one housing and separated by a common tube plate, and the output of the direct-flow section is connected by a pipe to the input of the counter-current section [3]. The recuperator tubes are rigidly fixed in the lower tube plate and movably using sliding seals in the common and upper tube sheets.
Недостатком данного рекуператора является утечка воздуха через уплотнения труб в общей и верхней трубных решетках. Утечка воздуха (до 1%) через уплотнения в верхней трубной доске приводят к возникновению очагов локального возгорания, что является причиной преждевременного выхода из строя элементов уплотнения труб в верхней трубной решетке, а переток воздуха через общую трубную решетку (до 15% от общего расхода) приводит к снижению теплопередачи, так как эта часть воздуха не участвует в теплосъеме со значительной части трубного пучка противоточной секции рекуператора.The disadvantage of this recuperator is air leakage through pipe seals in the common and upper tube sheets. Air leakage (up to 1%) through seals in the upper tube plate leads to local fires, which causes premature failure of the tube seal elements in the upper tube sheet, and air flow through the common tube sheet (up to 15% of the total flow rate) leads to a decrease in heat transfer, since this part of the air does not participate in heat removal from a significant part of the tube bundle of the countercurrent section of the recuperator.
Другим недостатком данного рекуператора является забивание труб в их верхней части, что приводит к существенному снижению теплопередачи и повышению гидравлического сопротивления и, как следствие, к необходимости частых продувок рекуператора.Another disadvantage of this recuperator is clogging of pipes in their upper part, which leads to a significant reduction in heat transfer and increased hydraulic resistance and, as a consequence, to the need for frequent purge of the recuperator.
Известен трубчатый рекуператор, выбранный в качестве прототипа, который включает прямоточную и противоточную секции, размещенные в одном корпусе и разделенные общей трубной доской, причем выход прямоточной секции соединен трубопроводом с входом противоточной секции. Часть воздуха проходит из противоточной секции в противоточную через перепускные отверстия в общей трубной доске с целью устранения застойных зон [4].Known tubular recuperator, selected as a prototype, which includes a direct-flow and counter-current sections, placed in one housing and separated by a common tube plate, and the output of the direct-flow section is connected by a pipe to the input of the counter-current section. Part of the air passes from the counter-current section to the counter-current section through the bypass holes in the common tube plate in order to eliminate stagnant zones [4].
Недостатком рекуператора является пониженная эффективность теплосъема, вызванная перетоком части нагреваемого воздуха через перепускные отверстия в общей трубной решетке, минуя значительную часть трубного пучка противоточной секции рекуператора.The disadvantage of the recuperator is the reduced efficiency of heat removal caused by the overflow of part of the heated air through the bypass holes in the common tube sheet, bypassing a significant part of the tube bundle of the countercurrent section of the recuperator.
Другой недостаток рекуператора обусловлен отсутствием индивидуальной температурной компенсации каждой трубы вследствие их жесткого крепления во входной и выходной трубных решетках, что является причиной разрыва труб и преобладающего разрушения нижней трубной решетки.Another drawback of the recuperator is due to the lack of individual temperature compensation of each pipe due to their rigid fastening in the inlet and outlet pipe grids, which causes pipe rupture and the prevailing destruction of the lower pipe grate.
Наконец, недостатком данного рекуператора является забивание труб в их верхней части, что приводит к существенному снижению теплопередачи и повышению гидравлического сопротивления и, как следствие, к необходимости частых продувок рекуператора.Finally, the disadvantage of this recuperator is clogging of pipes in their upper part, which leads to a significant reduction in heat transfer and increased hydraulic resistance and, as a consequence, to the need for frequent purge of the recuperator.
Целью данного изобретения является повышение эффективности трубчатого рекуператора посредством снижения заноса труб и уменьшения перетока воздуха через общую трубную решетку.The aim of this invention is to increase the efficiency of a tubular recuperator by reducing the skid of the pipes and reducing the flow of air through a common tube sheet.
Поставленная цель достигается тем, что трубчатый рекуператор для производства сажи, включающий прямоточную и противоточную секции, размещенные в одном корпусе и разделенные общей трубной решеткой, причем выход прямоточной секции соединен трубопроводом с входом противоточной секции, отличающийся тем, что выходная трубная решетка с присоединенными к ней трубами расположена по углом 90° к входной трубной решетке, а присоединенные к выходной трубной решетке наружный корпус рекуператора и трубы изогнуты по направляющим, которые совпадают с концентрическими окружностями, центры которых находятся на оси, образованной от пересечения плоскостей, одна из которых параллельна входной трубной решетке, а другая - выходной, причем средний радиус поворота равен диаметру корпуса рекуператора, а отношение диаметров отверстий в общей трубной решетке между прямоточной и противоточной секциями к диаметрам труб равно 1.012.This goal is achieved in that the tubular recuperator for the production of soot, comprising a direct-flow and counter-current sections, placed in one housing and separated by a common pipe grate, and the output of the direct-flow section is connected by a pipe to the input of the counter-current section, characterized in that the output pipe grate with attached to it the pipes are located at an angle of 90 ° to the inlet tube sheet, and the outer case of the recuperator and the pipes connected to the output tube sheet are bent along the guides that match concentric circles whose centers are on the axis formed from the intersection of the planes, one of which is parallel to the inlet pipe grate and the other is the output one, the average turning radius being equal to the diameter of the recuperator casing, and the ratio of the diameters of the holes in the common pipe grate between the direct-flow and counter-flow sections to pipe diameters equal to 1.012.
Разворот выходной трубной решетки на 90° с присоединенными к ней трубами, изогнутыми по концентрическим образующим, и корпусом рекуператора позволяет решить проблему индивидуальной температурной компенсации каждой трубы и уменьшить интенсивность заноса выходных участков труб рекуператора следующим образом.A 90 ° turn of the outlet tube sheet with pipes connected to it bent along the concentric generators and the recuperator case allows solving the problem of individual temperature compensation of each pipe and reducing the intensity of skidding of the outlet sections of the recuperator pipes as follows.
Основную величину различного температурного удлинения корпуса рекуператора и труб в рабочем тепловом режиме устраняют за счет установленных на вертикальной части компенсаторов, которые при сборке рекуператора подвергаются предварительному сжатию. Опыт промышленной эксплуатации рекуператоров позволил установить, что в результате неоднородной интенсивности нагрева труб разница температурного удлинения труб длиной 6 м достигает 20 мм. Для трубы, жестко закрепленной на трубных решетках, расположенных под углом 90°, данное удлинение приведет к поперечному изгибу на 0.1°, а возникающее при поперечном изгибе усилие многократно уступает усилию сжатия при продольном удлинении.The main value of the various temperature elongation of the heat exchanger housing and pipes in the working thermal mode is eliminated by the compensators installed on the vertical part, which are subjected to preliminary compression when the heat exchanger is assembled. The experience of industrial operation of recuperators made it possible to establish that, as a result of inhomogeneous heating intensity of pipes, the difference in temperature elongation of pipes of 6 m length reaches 20 mm For a pipe rigidly fixed to pipe grids located at an angle of 90 °, this elongation will lead to a transverse bend of 0.1 °, and the force arising from transverse bending will be many times inferior to the compressive force during longitudinal elongation.
Вторым аргументом, подтверждающим существенное преимущество предлагаемого расположения трубных решеток, является то, что выходящие из вертикально расположенной трубной решетки струи запыленного газа направлены горизонтально и сила тяжести при резком падении скорости струй до скорости витания твердых частиц способствует отложению только в нижней части газохода и трубной решетки. В прототипе отложение происходит по всему периметру газохода с постепенным перекрытием труб, расположенных в пристеночной к газоходу области, чему способствует направленная перпендикулярно к поверхности выходной трубной решетки сила тяжести.The second argument confirming the significant advantage of the proposed arrangement of the tube sheets is that the jets of dusty gas exiting from the vertically arranged tube sheet are directed horizontally and gravity with a sharp drop in the speed of the jets to the speed of solid particles contributes to deposition only in the lower part of the duct and the tube sheet. In the prototype, deposition occurs along the entire perimeter of the flue with a gradual overlap of the pipes located in the area adjacent to the flue, which is facilitated by the force of gravity directed perpendicular to the surface of the outlet pipe.
Другим отличительным признаком, оказывающим существенное влияние на эффективность работы трубчатого рекуператора посредством обеспечения минимального перетока воздуха через общую трубную решетку, является отношение диаметра отверстий в общей трубной решетке к диаметру труб, которое должно быть равно 1.012 в прелагаемом рекуператоре.Another distinguishing feature that has a significant impact on the efficiency of the tubular heat exchanger by ensuring a minimum air flow through the common tube sheet is the ratio of the diameter of the holes in the common tube sheet to the pipe diameter, which should be equal to 1.012 in the proposed heat exchanger.
В выше описанных рекуператорах одним из общих недостатков является переток воздуха через общую трубную решетку, расход которого достигает 15% [3], а в прототипе даже предусмотрены дополнительные перепускные отверстия [4]. Теплотехнический расчет показал, что переток такого количества менее подогретого воздуха через общую трубную решетку приводит к снижению его результирующей температуры на 40-60°С, являющимся существенным для технико-экономической эффективности процесса получения сажи. Согласно уравнению теплопередачи [5] количество передаваемого тепла пропорционально разности температур горячего и холодного агентов при постоянном коэффициенте теплопередачи и поверхности нагрева. Очевидно, что при уменьшении расхода нагреваемого в противоточной секции воздуха температура его будет расти быстрей, а с уменьшением разности температур количество передаваемого тепла будет уменьшаться, поэтому при объединении 2-х потоков их суммарное количество тепла и температура будут меньше.In the recuperators described above, one of the common drawbacks is the flow of air through a common tube sheet, the flow rate of which reaches 15% [3], and the prototype even has additional bypass holes [4]. The heat engineering calculation showed that the flow of such an amount of less heated air through a common tube sheet leads to a decrease in its resulting temperature by 40-60 ° C, which is essential for the technical and economic efficiency of the soot production process. According to the heat transfer equation [5], the amount of heat transferred is proportional to the temperature difference between the hot and cold agents with a constant heat transfer coefficient and heating surface. Obviously, with a decrease in the flow rate of air heated in the countercurrent section, its temperature will increase more rapidly, and with a decrease in the temperature difference, the amount of heat transferred will decrease, therefore, when two flows are combined, their total amount of heat and temperature will be less.
Основным функциональным назначением прямоточной секции 2-х секционных рекуператоров подобной конструкции является обеспечение эффективного охлаждения нижней трубной решетки и входных участков труб, которые работают в предельном температурном режиме, а основной теплосъем осуществляется в противоточной секции, доля поверхности труб которой составляет 85-95% от общей поверхности труб рекуператора.The main functional purpose of the direct-flow section of 2-section recuperators of a similar design is to provide effective cooling of the lower tube sheet and the inlet sections of the pipes, which operate in extreme temperature conditions, and the main heat removal is carried out in the counter-current section, the pipe surface fraction of which is 85-95% of the total the surface of the pipes of the recuperator.
Повышение эффективности рекуператора за счет уменьшения перетока воздуха через общую трубную решетку достигается тем, что отношение диаметра отверстий в общей трубной решетке к диаметру труб устанавливается равным 1.012. При данном соотношении диаметров отверстий в общей трубной решетке и труб в рабочем режиме трубы разогреваются до более высокой температуры, чем общая трубная решетка и величина зазора между ними уменьшается. Например, при диаметре используемых труб 42 мм в соответствии с установленным соотношением диаметр отверстий должен составлять 42.5 мм. В рабочем режиме при температуре сажегазового аэрозоля на входе Improving the efficiency of the recuperator by reducing the flow of air through a common tube sheet is achieved by the fact that the ratio of the diameter of the holes in the common tube sheet to the diameter of the pipes is set to 1.012. With this ratio of the diameters of the holes in the common tube sheet and the pipes in the operating mode, the pipes are heated to a higher temperature than the common tube sheet and the gap between them decreases. For example, with the diameter of the pipes used 42 mm in accordance with the established ratio, the diameter of the holes should be 42.5 mm. In operating mode at the temperature of the soot-gas aerosol inlet
в рекуператор 900°С средняя температура трубы в месте пересечения общей трубной решетки составляет 700°С, а ее диаметр - 42.55 мм. Температура общей трубной решетки при этом составляет 250°С, а диаметр отверстий -42.66 мм. Суммарная площадь проходного сечения для 340 труб при нормальной и рабочих температурах составляют соответственно 11180 и 2500 мм2, то есть в рабочих условиях уменьшается в 4.5 раза. Например, при диаметре трубопровода, соединяющего прямоточную и противоточную секции, 600 мм и площади сечения 282600 мм2 относительная доля площади зазоров в общей трубной решетке не превышает 0.9%, что с учетом местных гидравлических сопротивлений переток воздуха не более 1.5% от общего расхода воздуха. С одной стороны, переток этого количества менее подогретого воздуха через общую трубную решетку не приводит к сколько-нибудь существенному снижению эффективности рекуператора, а с другой - противодействует конвективной теплопередаче от более горячего воздуха в противоточной секции, что предотвращает ее от избыточного расширения и деформации. На фиг.1 показан продольный разрез трубчатого рекуператора. Трубный пучок рекуператора, заключенный в корпус 1, жестко закреплен во входной 2 и выходной 3 трубчатых решетках, расположенных под углом 90°. Средний радиус поворота R равен диаметру корпуса dk. Общая трубная решетка 4 разделяет корпус 1 на прямоточную и противоточную секции. Отношение диаметра отверстий dotb к диаметру труб dт равно 1.012. Патрубок 5 для подачи воздуха присоединен к прямоточной секции, а выход из нее соединен трубопроводом 6 со входом противоточной секции, в нижней части которой установлен патрубок 7 для отвода подогретого воздуха. На корпусе рекуператора и на трубопроводе 6 установлены компенсаторы 8 и 9 соответственно.to a recuperator of 900 ° C, the average temperature of the pipe at the intersection of the common tube sheet is 700 ° C, and its diameter is 42.55 mm. The temperature of the common tube sheet is 250 ° C, and the diameter of the holes is 42.66 mm. The total flow area for 340 pipes at normal and operating temperatures is 11180 and 2500 mm 2 , respectively, that is, under operating conditions it decreases by 4.5 times. For example, with the diameter of the pipeline connecting the direct-flow and counter-flow sections, 600 mm and the cross-sectional area of 282600 mm 2, the relative fraction of the gap area in the total pipe grid does not exceed 0.9%, which, taking into account the local hydraulic resistance of the air flow, is not more than 1.5% of the total air flow. On the one hand, the flow of this amount of less heated air through a common tube sheet does not lead to any significant decrease in the efficiency of the recuperator, and on the other hand it counteracts convective heat transfer from hotter air in the counterflow section, which prevents it from excessive expansion and deformation. Figure 1 shows a longitudinal section of a tubular recuperator. The tube bundle of the recuperator, enclosed in the housing 1, is rigidly fixed in the inlet 2 and outlet 3 tubular grids located at an angle of 90 °. The average turning radius R is equal to the diameter of the housing dk. A common tube sheet 4 divides the housing 1 into a direct-flow and counter-current sections. The ratio of the diameter of the holes dotb to the diameter of the pipes dt is 1.012. A pipe 5 for supplying air is connected to the direct-flow section, and the outlet from it is connected by a pipe 6 to the inlet of the countercurrent section, in the lower part of which a pipe 7 is installed for venting heated air. On the body of the recuperator and on the pipe 6 installed compensators 8 and 9, respectively.
Сажегазовый аэрозоль с температурой 750-1000°С поступает к нижней трубной решетке 2 вертикально установленного трубчатого рекуператора. Воздух подается через входной патрубок 7 и интенсивно обдувает входные участки труб и трубной решетки 2. Температура входных участков труб и A soot-gas aerosol with a temperature of 750-1000 ° C enters the lower tube sheet 2 of a vertically mounted tubular recuperator. Air is supplied through the inlet pipe 7 and intensively blows in the inlet pipe sections and the tube sheet 2. The temperature of the inlet pipe sections and
трубной решетки 2, выполненных из жаростойкой стали, поддерживается в допустимых для ее эксплуатации пределах, хотя исходная температура сажегазового аэрозоля существенно их превосходит. Одновременно воздух обдувает и общую трубную решетку 4, а часть его (до 1.5%) проходит через зазоры в ней. Частично подогретый в прямоточной секции воздух по трубопроводу 6 поступает в противоточную секцию, где происходит основной теплообмен между воздухом и сажегазовым аэрозолем. С помощью выходного патрубка 7 подогретый воздух отводится из трубчатого рекуператора для последующей подачи в процесс получения сажи, а охлажденный аэрозоль горизонтально направленными струями выходит из трубной решетки 3 в газоход. Компенсация различного температурного удлинения корпуса и трубного пучка осуществляется с помощью компенсаторов 8 и 9, а индивидуальная компенсация удлинения каждой трубы - за счет свободного расширения ее дуги.the tube sheet 2 made of heat-resistant steel is maintained within the limits acceptable for its operation, although the initial temperature of the soot-gas aerosol significantly exceeds them. At the same time, air blows around the common tube sheet 4, and part of it (up to 1.5%) passes through the gaps in it. Partially heated in the direct-flow section, the air through the pipeline 6 enters the countercurrent section, where the main heat exchange occurs between the air and the soot-gas aerosol. Using the outlet pipe 7, the heated air is discharged from the tubular recuperator for subsequent supply to the soot production process, and the cooled aerosol with horizontally directed jets leaves the tube 3 in the gas duct. Compensation of various temperature lengthening of the body and tube bundle is carried out using compensators 8 and 9, and individual compensation of the elongation of each pipe due to the free expansion of its arc.
В таблице приведены результаты сравнительных испытаний выбранного в качестве прототипа и предлагаемого трубчатых рекуператоров.The table shows the results of comparative tests selected as a prototype and the proposed tubular heat exchangers.
Для оценки эффективности использован коэффициент теплопередачи, так как он характеризует мощность теплового потока, передаваемого через единичную поверхность при разности температур в 1 градус, что позволяет производить сравнение рекуператоров при различных условиях. Определение доли воздуха, перетекающего через общую трубную решетку, произведено на основе теплового баланса с использованием температуры воздуха на выходе из рекуператора и температуры воздуха в конце трубного пучка противоточной секции до смешения с воздухом, перетекающим из прямоточной секции.To evaluate the efficiency, the heat transfer coefficient was used, since it characterizes the power of the heat flux transmitted through a unit surface at a temperature difference of 1 degree, which makes it possible to compare heat exchangers under various conditions. The fraction of air flowing through the common tube sheet was determined based on the heat balance using the air temperature at the outlet of the recuperator and the air temperature at the end of the tube bundle of the countercurrent section before mixing with air flowing from the direct-flow section.
В опытах 1, 2 показано, что при работе известного рекуператора наблюдается интенсивный занос сажей труб в течение 5 суток после пуска: снижается температура в конце противоточной секции с 505 до 454°С, на выходе рекуператора - с 464 до 420°С, увеличивается перепад давления на трубах с 6 до 15 кПа. Кроме того, увеличивается температура сажегазового аэрозоля после рекуператора с 577 до 595°С, что также свидетельствует об ухудшении теплосъема. Наконец, коэффициент теплопередачи снижается с 24.5 до 19.8 вт/м2*град. Доля воздуха, перетекающего через общую трубную решетку, находится в пределах 12.8-13.1%, что приводит к падению к падению температуры воздуха с 505 до 464°С (опыт 1) и с 454 до 420°С (опыт 2). Общее снижение температуры как за счет перетока воздуха, так и заноса сажей труб на выходе из рекуператора достигает 80°С, что приводит к существенному снижению эффективности процесса производства сажи. Необходимость продувки рекуператора каждые 3-5 суток приводит к потере рабочего времени и неблагоприятно сказывается на всем технологическом оборудовании.In experiments 1, 2 it was shown that during the operation of the known recuperator, there is an intense drift of pipe soot within 5 days after start-up: the temperature at the end of the countercurrent section decreases from 505 to 454 ° С, at the outlet of the recuperator - from 464 to 420 ° С, the differential increases pressure on pipes from 6 to 15 kPa. In addition, the temperature of the carbon black aerosol after the recuperator increases from 577 to 595 ° C, which also indicates a deterioration in heat removal. Finally, the heat transfer coefficient decreases from 24.5 to 19.8 W / m2 * deg. The proportion of air flowing through a common tube sheet is in the range of 12.8–13.1%, which leads to a drop in the drop in air temperature from 505 to 464 ° С (experiment 1) and from 454 to 420 ° С (experiment 2). The overall decrease in temperature due to both air flow and soot drift of pipes at the outlet of the recuperator reaches 80 ° C, which leads to a significant decrease in the efficiency of the soot production process. The need to purge the heat exchanger every 3-5 days leads to a loss of working time and adversely affects all technological equipment.
В опытах 3, 4 показано, что рекуператор предлагаемой конструкции в течение 30 суток обеспечивает снижение температуры воздуха на выходе не более 5°С: с 631°С -через 1 сутки и до 626°С - через 30 суток. При этом происходит незначительное увеличение перепада давления на трубах (с 9 до 9.3 кПа) и снижение коэффициента теплопередачи (с 28.2 до 27.5 вт/м2*град), что свидетельствует об отсутствии интенсивного заноса выходной трубной решетки и труб.In experiments 3, 4 it was shown that the recuperator of the proposed design within 30 days provides a decrease in the outlet air temperature of no more than 5 ° C: from 631 ° C after 1 day and to 626 ° C after 30 days. At the same time, there is a slight increase in the pressure drop across the pipes (from 9 to 9.3 kPa) and a decrease in the heat transfer coefficient (from 28.2 to 27.5 W / m2 * deg), which indicates the absence of intensive skidding of the output tube sheet and pipes.
Переток воздуха через общую трубную решетку не превышает 1.4%, что позволяет обеспечить снижение температуры от конца противоточной секции до выхода из рекуператора не более 632-626=6°С (опыт 4).The air flow through the common tube sheet does not exceed 1.4%, which makes it possible to reduce the temperature from the end of the countercurrent section to the exit from the recuperator no more than 632-626 = 6 ° C (experiment 4).
Наконец, конструкция подогревателя, обеспечивающая индивидуальную компенсацию теплового удлинения труб, позволяет повысить температуру сажегазового аэрозоля на входе в рекуператор до 900°С, как показано в опытах 5, 6. При увеличении общего уровня температур происходит практически без изменения коэффициента теплопередачи и доли воздуха, перетекающего через общую трубную решетку.Finally, the design of the heater, which provides individual compensation for the thermal elongation of the pipes, makes it possible to increase the temperature of the soot-gas aerosol at the inlet to the recuperator to 900 ° C, as shown in experiments 5, 6. With an increase in the overall temperature level, there is almost no change in the heat transfer coefficient and the fraction of air flowing through a common tube sheet.
Таким образом, совокупность разворота выходной трубной решетки на 90° относительно входной трубной решетки и отношение диаметра отверстий в общей трубной решетке к диаметру труб 1.012 в прелагаемом рекуператоре обеспечивает высокий подогрев воздуха в течение длительного времени.Thus, the combination of a 90 ° turn of the outlet tube sheet relative to the inlet tube sheet and the ratio of the diameter of the holes in the common tube sheet to the pipe diameter 1.012 in the proposed recuperator ensures high air heating for a long time.
Промышленные испытания предлагаемого трубчатого рекуператора, проводимые на ОАО «Ярославский технический углерод» с октября 2004 года, позволили определить следующие его технико-экономические преимущества:Industrial tests of the proposed tubular recuperator, conducted at Yaroslavl carbon black OJSC since October 2004, made it possible to determine its following technical and economic advantages:
- высокая стабильность температурного и тягонапорного режимов работы рекуператора;- high stability of temperature and pressure conditions of the recuperator;
- повышение выхода сажи из используемого углеводородного сырья;- increasing the yield of carbon black from used hydrocarbon feedstocks;
- повышение производительности технологического процесса производства сажи за счет более высокой степенью рекуперации тепла и существенного снижения простоев, связанных с продувкой рекуператора;- increasing the productivity of the carbon black production process due to a higher degree of heat recovery and a significant reduction in downtime associated with purging the recuperator;
- повышение эффективности процесса выработки пара в котлах-утилизаторах за счет снижения влажности и повышения теплотворной способности газообразных продуктов процесса сажеобразования.- increasing the efficiency of the steam generation process in waste heat boilers by reducing humidity and increasing the calorific value of gaseous products of the soot formation process.
ЛитератураLiterature
1. В.Ю.Орлов, А.М.Комаров, Л.А.Ляпина, Производство и использование технического углерода для резин. Ярославль, Изд. АР, 2002, с.218-2221. V.Yu. Orlov, A.M. Komarov, L.A. Lyapina, Production and use of carbon black for rubbers. Yaroslavl, Ed. AR, 2002, p.218-222
2. Пат.GB 7503172. Pat. GB 750317
3. Пат.US 61790483. Pat. US 6179048
4. Пат.SU 9194614. Pat. SU 919461
5. Справочник химика. М., Изд. «Химия», 1966, т.5, с.5395. Handbook of a chemist. M., ed. “Chemistry”, 1966, v.5, p.539
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005100087/22U RU45513U1 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | TUBULAR RECOVERY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005100087/22U RU45513U1 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | TUBULAR RECOVERY |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU45513U1 true RU45513U1 (en) | 2005-05-10 |
Family
ID=35747662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005100087/22U RU45513U1 (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | TUBULAR RECOVERY |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU45513U1 (en) |
-
2005
- 2005-01-11 RU RU2005100087/22U patent/RU45513U1/en active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2599889C2 (en) | Heat exchanger with u-shaped tubes, method of heat exchange between heat carrier and coolant and use of heat exchanger with u-shaped tubes | |
| SU1613481A1 (en) | Oven for thermal decomposition of gaseous of liquid hydrocarbons | |
| CN110296536A (en) | A kind of combustion heat-exchange device with Multi-stage cooling structure | |
| JPH07506877A (en) | Method and apparatus for improving the safety of treated liquid recovery boilers | |
| US9540518B2 (en) | Apparatus and process for airheater without quench in carbon black production | |
| CN111765451A (en) | Screen type superheater system | |
| KR930011918B1 (en) | Coke dry cooling plant | |
| RU45513U1 (en) | TUBULAR RECOVERY | |
| RU2213307C2 (en) | Water boiler | |
| RU2444678C1 (en) | Installation for burning fuel heating processing media | |
| WO2016017864A1 (en) | High-efficiency eco-friendly sensible-heat heat exchanger | |
| CN101862592A (en) | System and method for purifying waste gas containing flammable components | |
| CN101871734A (en) | Heat exchange device and waste gas purification system with same | |
| US6179048B1 (en) | Heat exchange system having slide bushing for tube expansion | |
| CN201837271U (en) | Heat exchanging device and exhaust gas purification system with same | |
| US4497281A (en) | Heater | |
| EP3519731B1 (en) | Method for reducing nox emission | |
| KR20000034835A (en) | Heat Exchange Device | |
| RU2809827C1 (en) | Apparatus for heating oil and refined products | |
| CN115789658A (en) | Controllable air heater of efficiency | |
| CN216367297U (en) | Wet-type desulfurization flue gas reheating device | |
| JP7392687B2 (en) | Boiler fuel preheating device and preheating method | |
| CN110578027B (en) | Novel reformer for producing reducing gas | |
| JPH0615949B2 (en) | Raw gas / pure gas heat exchanger | |
| RU2090810C1 (en) | Oil heating furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ND1K | Extending utility model patent duration |
Extension date: 20180111 |