SE443227B - Anordning for rokgasvermeatervinning med vermeror - Google Patents

Description

8106382-8 av Fig 1. Därför korroderas värmeöverföringsorganets yta av svavel- oxiden SOX, organet spärras, och rörete (pipe) livslängd nedsättes.

(Ned hänvisning till Fig 1 betecknar Tgi temperaturen vid en inlopps- öppning, Tgo gasens temperatur vid en utloppsöppning, Two vattnets temperatur vid utloppsöppningen och Twi vattnets temperatur vid in- loppsöppningen.) Vidare blir avgasernas temperatur Tg lägre än ett förutbestämt värde på grund av den värmeupptagande verken hos anord- ningen för spillvärmeåtervinning. Problemet med att kanalen eller insidan av skorstenen korroderas av svaveloxiden SÛX har hittills icke fått sin lösning.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att presentera en sådan anordning för spillvärmeàtervinning som ständigt upprätthåller en yttemperatur hos värmeröret på den värmeupptagande sidan, vilken är högre än daggpunkten för svaveloxiden SDX, även om pannans eller indust- riugnens belastning varierar, och vilken hindrar korrosion av värme- röret genom svaveloxiden.

Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att presentera en anordning För spillvärmeåtervinning vilken upptar värme allt efter temperaturen hos avgaserna och vilken skyddar en kanal eller insidan av en skorsten mot korrosion genom svaveloxiden SDX.

För att uppnå ovannämnda och andra ändamål med föreliggande uppfinning presenteras nu en återvinningsanläggning för spillvärme, vilken för- hindrar korrosion genom svaveloxid och vilken består av ett värmerör (heat pipa), vars ena ände är anordnad som en värmeupptagande del för mottagande av värmet hos avgaser, och wlket i den andra änden är an- slutet till en vätskevärmningssektion, och vidare innehåller en av- kännare fästad vid den värmeupptagande sidan av värmeröret för avkän- ning av värmerörets temperatur, en flödesregulator för reglering av strömningshastigheten hos en vätska som tillföras till vätskevärm- ningssektionen och som svarar på en differenssignal mellan en avgiven signal från temperaturavkännaren och en signal som representerar en daggpunkt hos svaveloxiden, och slutligen en anordning för avtappning av vätska i och För reglering av vätskenivån i vätskevärmníngssektionen motsvarande strömningshastígheten hos den tillförda vätskan. 8106382-8 Uppfinningen kommer närmare att beskrivas i bifogade 5 ritningar.

Fig 1 visar ett diagram för åskàdliggörande av förhållandet mellan pannans belastning, förbränningsavgasernas temperatur, yttempereturen hoe ett värmerör på en vërmemottegande yta och vattentemperaturen, Fig 2 utgör en echematiek bild av ett system för varmvattenberedning som använder sig av en anordning för återvinning av apillvärme enligt föreliggande uppfinning, I Fig 3 viear en bild i perspektiv av ett utförande av anordningen för återvinning av spillvärme enligt föreliggande uppfinning, Fig 4 utgör ett diagram som åskådliggör förhållandet mellan pannana belastning, avgaeernas temperatur, yttemperaturen hos värme- röret på den värmeupptagande sidan och vattentemperaturen vid en anordning för återvinning av spillvärme enligt föreliggande uppfinning, Fig 5 visar utformningen av öppningar enligt andra tillämpningar av föreliggande uppfinning. ' Här följer en beskrivning av med fördel tillämpade utföringsformer.

Fig 2 ger en eohemetiek bild av en utrustning för varmvattenberedning med användande av en anordning“för återvinning av epillvärme enligt föreliggande uppfinning. En anordning 1 för återvinning av epíllvërma består av en värmemottagande aektion 2, som mottar värmeenergi från 'augaser, och en eektion 3 för vamuettenberedning, aom utgör en del av en ledning för metarvetten till en panna. Anordningen 1 för åtar- vinning av apillvärme består vidare av en ekiljevägg 4, som skiljer den värmemottaganda sektionen 2 från den varmvattenberedande sektionen 3 och som är tillverkad av en korrosionsbaständig metall, såsom roat- fritt stål. Ett antal värmarör (heatpipes) 5 är fast förbundna med ekiljeväggen 6 och har en värmeupptaganda del i den värmemottagande sektionen 2 och en värmeavgivande del i den varmuattenberedånde sek- tionen 3. Anordningen 1 för återvinning av spillvärme är planerad i avgaskanalens 7 passage mellan en panna 6 och en skorsten 6. En ut- jämningstank 9 förser pannan 6 med vatten medelst en vattenpump 10. 8106382-8 . _.

Hellen utjämningetanken 9 och den varmvattenberedande sektionen 3 är placerade ett tilloppsrör 12 för vatten, genom vilket vatten från utjëmningstanken 9 lades till den varmvattenberedande sektionen 3 genom en cirkulationspump 11, och ett utloppsrör 13 för vatten, varigenom vatten i den varmvattenberedande sektionen 3 återrinner till utjämningstankan 9. Tilloppsröret 12 för vatten är försett med en rsgleringsventil 1á för strömningshastighet, vilken träder i funktion som svar på en avgiven signal från ett temperaturavkännande organ 15 fastsatt vid värmerörets 5 yta. Vidare matas vatten från en förrådatank 16 för vatten till utjämningstanken 9 genom en komplette- rande matarpump för vatten 17 i beroende av vattenytan i utjämnings- tanken 9.

Ett hål kan anordnas nertill i den vermvattenberedande sektionen 3 för inledning av ånga från pannan 6, vilken kondenseras i ledningen på inmatningssidan. Detta högtemperaturtillskott kan användas för förvärmning av vatten för den varmvattenbsredande sektionen 3, om så är nödvändigt, även om denna anordning icke direkt hänför sig till föreliggande uppfinning. v Fig 3 är en bild i perspektiv som åskådliggör den varmvattenberedande sektionen 3 i detalj i enlighet med utformningen av föreliggande upp- finning. En skärm 16 är anordnad vid utloppesidan på den varmvatten- beredande sektionen 3 och är försedd med ett antal hål 19 i ett för- utbestämt mönster i höjdled i avsikt att hålla vattenytan i den vara- vattenberedande sektionen 3 i jämvikt med etrömningshastighsten hos det tillförda vattnet. Strömningshastigheten dQ hos det vatten som avgår genom ett hål 19 under vattenytan bestämmas av följande formel 2 dQ=C7l/%" 2 2931 ....(1) där h är vattenytens nivå i den varmvattenberedande sektionen_§, d är hålets 19 diameter, C är kontraktionskoefficienten och g tyngdaccele- rationen. Diametern hos hålen 19 och antalet sådana hål på respektive höjdnivå bestämmas 1 förväg så, att det avrinnande vattnets totala strömningshastighet blir densamma som etrömningshastigheten 0 för det vatten som tillföras genom vattentilloppsröret 12. Vidare är en be- 8106582-8 hållare 20, avsedd att ta emot överekottsvatten, anordnad vid nedre delen av den sida av skärmen 18 där vatten avrinner. På detta sätt åstadkommas en dämpningsanordning för magesinering av övarskottsvatten som tillfälligt avrinner genom hålen 19, när strömningshastigheten hos det tillförda vattnet sänkas. En skärm 21 som utgöres av metall- nät eller av en stansad platta är insett i den varmvattenberedande sektionen 3 i närheten av anslutningen för vattentilloppsröret 12.

Skärmen 21 håller tillflödet av vatten till den vermvattenberedande sektionen 5 konstant, och vattnet står i kontakt med vart och ett av vârmerören 5.

Det ovan beskrivna temperaturavkännande organet 15, som består av ett motståndselement, är fäst på ytan av värmeröret 5 vid ett utlopp för gas på den del av den värmemottagande sektionen 2 där vattnet till- föras, dvs där värmerörets 5 yttemperatur blir lägst. En utgående signal från det temperaturavkännande organet 15 vidarebefordras till en komparator 23 genom en förstärkare 22. Signalen jämföras i kompe- ratorn 23 med en utgående signal från en på viss temperatur inställd strömkrets 24. Regleringsventilen 14 för strömhastighet påverkas genom att svara på en differenssignal som avges av komparatorn 23. En fläns 25 för fästande av ett lock anbringas på överdelen av återvinnings- anordningen 1 För spillvärme. Vidare är anordnad en fläne 26 för anbring- ande av den värmemottagande sektionen 2 i avgaskanalen 7.

Arbetesättet för en apparatur enligt föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas med hänvisning till Fig 3 och Fig 4. Under sådana dríftsförhàllanden där pannan 6 arbetar med i stort sett nominell kapacitet är regleringsventilen 14 för strümningehastigheten fullt öppen, och vatten är pâfyllt till den högsta vattennivån i den varm- vattenberedande sektionen 3, eftersom förbränningsavgasernas tempera- tur är tillräckligt hög. Även om maximalt värmeutbyte äger rum,hålles på så sätt yttemperaturen Tm på den värmeabsorberande sidan av värme- röret 5 högre än daggpunkten hos svaveloxiden Sßx.

När pannans 6 belastning går ned, t ex mindre än 70%, under drift nattetid, sjunker yttemperaturen Tm hos värmeröret 5 på den värme- 8106382-8 absorberande sidan motsvarande nedgången i temperaturen Tg hos avgaserna. Temperaturen Tm omvandlas i en elektrisk signal medelst det temperaturavkännande organet 15, och signalen förstärks och vidarebefordras till komparatorn 23. En kritisk temperatur som fast- ställes För en tungeledningsolja, dvs daggpunkten (vanligen 140 till 14508) hos svaveloxid SOX, förinställes i den därför avsedda ström- kretsen 24. En elektrisk signal, som motsvarar den inställda tempera- turen, avges till komparatorn 23. Komparatorn 23 jämför den elektriska signalen från det temperaturavkännande organet 15 med en elektrisk signal från den på viss temperatur inställda strömkretsen 24. När värmerörets 5 yttemperatur Tm blir lägre än den förinställda tempe- raturen, ger komparatorn 23 en signal till justering av reglerings- ventílen 14 för strömningshastigheten. Detta resulterar i att ström- níngshastigheten För vattnet som tillföras den varmvattenberedende sektionen 3 reduceras, och vatten avrinnar vid den med hål 19 för- sedda skärmen, till dess en ny jämviktsnivå uppnåtts. När denna nivå nåtts, kommer strömningshastigheten för det vatten som tillföras att vara lika med strömningshastigheten för det vatten som avrinner.

Vattenflödet inom den varmvattenberedande sektionen 3 hålles sålunda konstant på grund av den korrigerande verkan som skärmen 21 och hålen 19 i skärmen 18 utövar. Den yta av värmerören 5 som utnyttjas För värmauthyte med vattnet minskar endast på den värmeavgivande sidan.

Med denna minskning sjunker också värmeupptagningen. Sålunda hålles yttemperaturen Tm hos värmeröret 5 över den kritiska temperaturen, och samtidigt sjunker icke avgaatemperaturen Tg alltför mycket. När värmerörets 5 yttemperatur Tm hålles över svaveloxidens SOX daggpunkt, hålles också temperaturen Tg hos de genom den värmemottagande sektionen 2 passerande avgaserna över svaveloxidens SÛX daggpunkt. Även om av- gasernas temperatur något sjunker vid passagen genom avgaskanalen 7 och skorstenen 8, kondenserar svaveloxiden SDX icke på innarytorna av avgaskanalen 7 och skorstenen B.

När avgasernas temperatur Tg ökas, ökas också yttemparaturen Tm hos värmeröret 5. När sedan atrömningshastigheten hos det tillförda vatt- net ökar och när strömningshastigheten hos det avrinnande vattnet 8106382-8 tillfälligt överskrider kapaciteten hos vattenutloppsröret 13, samlas vattenöverskottet i den för mottagande av överakottsvatten avsedda behållaren 20 som placerats vid den nedre delen av skärmen 18 på utloppssidan för vattnet. När då en jämviktsnivà uppnåtts, blir det tillförda vattnets strömningshastighet lika med det bortförda vattnets strömningshastighet. Därmed hållas vattenflödet inom den varmvattenberedande sektionen 3 konstant.

Fig 5 visar olika anordningar av öppningar enligt andra utförings- former av föreliggande uppfinning. Med hänvisning till Fig 5(a) är anordningen sådan, att antalet hål n på varje nivå i är valt med hänsyn till höjden, så att vattnets strömningshastighet Q står i lineärt förhållande till vattennivån h. Den totala strömningshastig- heten Q för det avrinnande vattnet erhålles ur följande formelf ~. 2 .- " . Û = g d Enl; 2g.hi ...(2) iš1 4 h _, =KIL ni , hi ,dar i=1 _ 2 - K= ;É .C. ¿2Q 4 Enligt formeln (2) ovan beräknas antalet hål n på varje nivå i och hålene 19 diameter d så, att strömningshastigheten Q hos det avrinnan- devattnet och vattennivàn h står i lineärt förhållande till varandra.

Um vattenhastigheten V inom den varmvattenberedande sektionen 3 är 30 mm/sek och diametern d hos hålet 19 är 10 mm, så erhålles nedan àtergivna data: 8106382-8 Uattannivå Antal hål (h) mm (n) 700 600 500 400 300 200 100 50 25 LvJNNNNNNJN-Å 1 Fig 5(b) visar en annan utföringsform av föreliggande uppfinning, där öppningarna utgöres av ett-antal springor 27. Vatten hållas påfyllt upptill en höjd F från botten av den varmvattanberedanda sektionen 3, så att vattnet som kommer i kontakt med värmaröran 5 icke fullständigt förångas.

Fig 5(c) illustrerar en annan utföringsform av föreliggande uppfin- ning, där en öppning är så anordnad, att strömningahastighaten Q hos det vatten som tillföres står i lineärt förhållande till vattannivån.

Denna öppning är en springa 28 som kallas för en proportionall öppning Üproportional gate"). Üppningens form väljas så, att följande formal gäller: ,där 2b är bredden upptill, bo är bredden nedtill och a år höjden av den rektangulära sektionen.

Claims (1)

1. ulf-g, ~- mv -- raw.. 8106382-8 PATENTKRAV l. 10 15 20 25 30 4- Anordning för spillvärmeåtervinning till förhindrande av korrosion genom svaveloxid bestående av ett värmerör som är anslutet vid en värmemottagande sida för mottagande av. värme från avgaser vid ena änden och som är anslutet till en vätskevärmningssektion (3) för uppvärmning av en vätska tillförd vid andra änden, k ä n n e t e c k n a d av ett temperaturavkännande organ (15) anordnat vid den värmeupp- tagande sidan hos nämnda värmerör (É) för avkänning av tem- peraturen hos nämnda värmerör (5), en flödeshastighetsreg- lerande anordning för reglering av den tillförda vätskans flödeshastighet med avseende på en differenssignal mellan en utmatningssignal från nämnda temperaturavkännande organ (15) och en signal som representerar daggpunkten för svavel- oxiden och en vätskeavtappningsanordning (18,19,20) för reglering av vätskenivàn i nämnda vätskevärmningssektion (3) i överensstämmelse med den tillförda vätskaps strömnings- hastighet. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e cak n a d därav, att en reglerande detalj (21), försedd med ett antal hål för reglering av vätskan som strömmar in i nämnda vätske- värmningssektion (3), är anbringad vid dess inloppssida för vätska. Anorèfing enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att i nämnda vätskeavtappningsdetaljer (l8,l9,20) en skärm (18) med êvïiflflíflgshål ingår, varvid nämnda skärm (18) avgränsar vätskeavrinningssidan hos nämnda vätskevärmningssektion (3) och varvid nämnda avrfiflünqshålså utbildats, att strömnings- hastigheten hos den tillförda vätskan står i líneärt förhål- lande till strömningshastigheten hos den avrinnande vätskan. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e C k n a d därav, att en behållare är anordnad för att mottaga Överskotts- vatten som tillfälligt avrunnit på vätskeavrinningssidan hos vätskeavtappningsdetaljerna (18,19,20) inämfia vätskevärm- ningssektion (3).