Установка термической очистки отходящего воздуха - RU2554965C2

Чертежи

Показать все 15 чертежа(ей)

Описание

Предлагаемое изобретение относится к установке термической очистки отходящего воздуха, которая включает в себя камеру сгорания и теплообменник для передачи тепла от вырабатываемого в камере сгорания очищенного газа к подаваемому в камеру сгорания неочищенному газу, причем теплообменник включает в себя выполненную с возможностью протекания текучей средой внутреннюю теплообменную камеру и выполненную с возможностью протекания текучей средой внешнюю теплообменную камеру.

Выходящий из подобной установки термической очистки отходящего воздуха очищенный газ зачастую используется в других термодинамических процессах, поэтому выходная температура очищенного газа на выходе из установки термической очистки отходящего воздуха должна регулироваться.

Для регулировки выходной температуры очищенного газа согласно уровню техники применяется внутренняя байпасная заслонка горячего газа. Путем открывания или частичного открывания этой заслонки достигается то, что очень горячий очищенный газ, непосредственно из камеры сгорания, направляется мимо внутреннего теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ" установки термической очистки отходящего газа и непосредственно подмешивается в выходящий из выхода для очищенного газа теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ" очищенный газ. Смешанный поток из горячего очищенного газа, который происходит непосредственно из камеры сгорания, и охлажденного в теплообменнике "очищенный газ-неочищенный газ" очищенного газа принимает смешанную температуру, которая соответствует желаемой выходной температуре очищенного газа.

Однако подобная байпасная заслонка горячего газа в установках термической очистки отходящего воздуха при компактной конструкции, конструктивно обусловлено, расположена в конце камеры сгорания и в начале реакционной камеры, которая при закрытой байпасной заслонке протекается отработанным воздухом из камеры сгорания.

По этой причине продолжительность обработки подлежащего очистке отходящего воздуха до достижения им требуемой для полного преобразования содержащихся в нем вредных веществ температуры реакции увеличивается.

Для обеспечения возможности полного завершения всех реакций превращения требуется, чтобы выдерживалось достаточная продолжительность обработки, которая определена для каждой установки термической очистки отходящего воздуха и обычно составляет от 0,8 до 1,2 секунды. Для этого в качестве продолжительности обработки рассчитывается продолжительность пребывания молекулы газа в так называемом реакционном пространстве, которое состоит из камеры сгорания и окружающей камеру сгорания реакционной камеры. Продолжительность обработки начинается с момента входа неочищенного газа через горелку в камеру сгорания и заканчивается выходом очищенного газа в теплообменник "очищенный газ-неочищенный газ", в котором очищенный газ охлаждается посредством переноса тепла в неочищенный газ.

Если посредством байпасной заслонки горячего газа отбирается парциальный поток отходящего воздуха, то этот парциальный поток более не течет через реакционную камеру, а уже после камеры сгорания выходит из реакционной камеры. Из-за этого продолжительность обработки данного парциального потока отходящего воздуха сокращается, и в данном парциальном потоке не могут завершиться все реакции превращения, которые необходимы для полного уничтожения вредных веществ.

За счет этого ухудшается качество отдаваемого установкой термической очистки отходящего воздуха очищенного газа.

Известное решение данной проблемы состоит в том, чтобы установить в реакционную камеру дополнительную обводную камеру, которая, по меньшей мере, частично компенсирует сокращение продолжительности обработки отобранного байпасной заслонкой горячего газа парциального потока отходящего воздуха. Однако недостаток подобной обводной камеры заключается в том, что конструктивно обусловлено она уменьшает продолжительность обработки не отобранного байпасной заслонкой горячего газа парциального потока. Для компенсации этого уменьшения продолжительности обработки установка термической очистки отходящего воздуха должна быть выполнена длиннее и больше по объему, что увеличивает занимаемую установкой термической очистки отходящего воздуха площадь.

Задачей предлагаемого изобретения является создание установки термической очистки отходящего воздуха названного вначале типа, которая обеспечивает регулировку выходной температуры очищенного газа без снижения качества очищенного газа.

Согласно изобретению данная задача в отношении установки термической очистки отходящего воздуха с признаками ограничительной части п.1 формулы изобретения решена посредством того, что установка термической очистки отходящего воздуха включает в себя байпасное устройство с отделительным устройством, посредством которого часть внешнего потока текучей среды в виде байпасного потока текучей среды является отделяемой от внешнего остаточного потока текучей среды, и с подмешивающим устройством, посредством которого байпасный поток текучей среды является обратно подмешиваемым в остаточный поток текучей среды после того, как остаточный поток текучей среды прошел участок внешней теплообменной камеры.

В основе изобретения лежит идея регулировать выходную температуру очищенного газа установки термической очистки отходящего воздуха посредством того, что часть внешнего потока текучей среды обходить участок теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ" установки термической очистки отходящего воздуха, благодаря чему эффективность теплообменника имеет возможность контролируемого уменьшения.

При этом внешний поток текучей среды может представлять собой подводимый к теплообменнику неочищенный газ или подводимый к теплообменнику очищенный газ.

В отличие от применения байпасной заслонки горячего газа, продолжительность обработки отходящего воздуха для вывода его на температуру реакции в реакционной камере посредством разделения внешнего потока текучей среды ни в коей мере не сокращается.

Выходная температура Тд очищенного газа соответствующего изобретению теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ" является легко регулируемой за счет того, что доля байпасного потока текучей среды во всем внешнем потоке текучей среды варьируется.

Чем выше доля байпасного потока текучей среды во всем внешнем потоке текучей среды, тем меньше эффективность теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ", и тем выше становится выходная температура очищенного газа на.выходе очищенного газа установки термической очистки отходящего воздуха.

В предпочтительном выполнении изобретения предусмотрено, что подмешивающее устройство, посредством которого байпасный поток текучей среды является обратно подмешиваемым в остаточный поток текучей среды, включает в себя по меньшей мере одно место подмешивания, которое простирается, по меньшей мере, по половине контура пути потока остаточного потока текучей среды. Таким способом достигается максимально гомогенное подмешивание холодного байпасного потока текучей среды в уже прошедший участок внешней теплообменной камеры подогретый остаточный поток текучей среды.

Особо благоприятно, если подмешивающее устройство включает в себя по меньшей мере одно место подмешивания, которое простирается, по меньшей мере на две трети, прежде всего по меньшей мере на 90%, контура остаточного потока текучей среды.

Особо благоприятно, если место подмешивания простирается по существу по всему контуру остаточного потока текучей среды.

В предпочтительном выполнении изобретения предусмотрено, что подмешивающее устройство кольцеобразно простирается вокруг пути потока остаточного потока текучей среды.

За счет подмешивания неподогретого байпасного потока текучей среды по всему контуру остаточного потока текучей среды или же по существенной части данного контура достигается очень хорошее смешивание обоих парциальных потоков.

За счет этого исключаются недостатки, возникающие при только локальном подмешивании через трубопровод, а именно, термические неравновесия и вызванные этим термические напряжения в области обечайки установки, которые отрицательно воздействуют на срок службы установки очистки отходящего воздуха.

За чет подмешивания байпасного потока текучей среды в остаточный поток текучей среды по существенной части контура остаточного потока текучей среды гомогенное смешивание обоих парциальных потоков устанавливается также-и в том случае, если оба парциальных потока из-за различных температур имеют существенно различающиеся вязкости.

За счет высокой гомогенности смешанного из байпасного потока текучей среды и остаточного потока текучей среды общего потока текучей среды улучшаются термодинамические свойства установки очистки отходящего газа.

Альтернативно или дополнительно, к месту подмешивания, которое простирается, по меньшей мере, по половине контура остаточного потока текучей среды, подмешивающее устройство также может включать в себя несколько мест подмешивания, причем данные места подмешивания распределены по области подмешивания, которая простирается, по меньшей мере, по половине контура остаточного потока текучей среды.

Особо благоприятно, если область подмешивания простирается, по меньшей мере на две трети, предпочтительно по меньшей мере на 90%, контура остаточного потока текучей среды.

В предпочтительном выполнении установки очистки отходящего воздуха область подмешивания простирается по существу по всему контуру остаточного потока текучей среды.

Смешивание байпасного потока текучей среды с остаточным потоком текучей среды предпочтительно происходит, по меньшей мере, частично, прежде всего, преимущественно в смесительной камере, которая не содержит теплообменной трубы теплообменника. За счет этого предотвращается то, что холодный байпасный поток текучей среды непосредственно воздействует на трубу теплообменника, что могло бы привести к слишком высоким термическим напряжениям.

Прежде всего, смесительная камера может быть расположена радиально вне пакета теплообменных трубок теплообменника.

Байпасное устройство может включать в себя байпасный канал, который кольцеобразно охватывает путь потока остаточного потока текучей среды.

За счет этого байпасного канала байпасный поток текучей среды из отделительного устройства попадает в подмешивающее устройство.

Предпочтительно, байпасный канал простирается по части длины теплообменника, предпочтительно по меньшей мере по трети длины теплообменника, прежде всего по меньшей мере по половине длины теплообменника.

Для достижения максимально возможной равномерности распределения байпасного потока текучей среды по всей площади поперечного сечения байпасного канала, байпасное устройство предпочтительно включает в себя по меньшей мере один дроссельный элемент в пути потока байпасного потока текучей среды.

Прежде всего, подобный дроссельный элемент может быть выполнен в виде потокового барьера с проходными отверстиями.

Прежде всего, байпасный канал может быть выполнен по существу в форме полого цилиндра.

Особо хорошее распределение байпасного потока текучей среды по поперечному сечению байпасного канала достигается, если вся площадь прохода проходных отверстий в потоковом барьере составляет 150% или меньше, прежде всего 125% или меньше, площади поперечного сечения входа байпасного устройства.

Для того чтобы слишком сильно не увеличивать сопротивление потоку дроссельного элемента, также благоприятно, если общая площадь прохода в потоковом барьере составляет 50% или более, прежде всего 75% или более, площади поперечного сечения входа байпасного устройства.

В предпочтительном выполнении изобретения предусмотрено, что подмешивающее устройство расположено выше по потоку от выхода внешней текущей среды из внешней теплообменной камеры. За счет этого подмешивание байпасного потока текучей среды в остаточный поток текучей среды происходит еще внутри теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ", благодаря чему достигается, что оба парциальных потока хорошо смешаны друг с другом, прежде чем внешний поток текучей среды выйдет из теплообменника (а именно, в камеру сгорания, если в качестве внешней текучей среды используется неочищенный газ, или в линию очищенного газа, если в качестве внешней текучей среды используется очищенный газ).

Для обеспечения возможности простым образом управлять или регулировать выходную температуру очищенного газа установки термической очистки отходящего воздуха благоприятно, если отделительное устройство включает в себя байпасную заслонку для управления поступлением байпасного потока текучей среды в байпасное устройство и заслонку теплообменника для управления поступлением остаточного потока текучей среды в теплообменник.

При этом, предпочтительно, байпасная заслонка и заслонка теплообменника связаны друг с другом механически и/или в системе автоматического управления (то есть, путем скоординированного управления посредством устройства управления установкой термической очистки отходящего воздуха). Эта связь достигается, например, путем адаптивной кинематики заслонок.

Предпочтительно, связь обеих заслонок осуществляется за счет того, что движение открывания байпасной заслонки, посредством которого увеличивается поперечное сечение входа байпасного устройства, происходит одновременно с движением закрывания заслонки теплообменника, за счет которого уменьшается поперечное сечение входа в теплообменник.

За счет связи байпасной заслонки и заслонки теплообменника разделение всего внешнего потока текучей среды на байпасный поток текучей среды и остаточный поток текучей среды, предпочтительно, происходит по существу бесступенчато, благодаря чему эффективность теплообменника и, тем самым, выходная температура очищенного газа является регулируемой простым образом.

Предпочтительно, отделительное, устройство расположено выше по потоку от входа остаточного потока текучей среды во внешнюю теплообменную камеру. За счет этого внешний поток текучей среды разделяется на байпасный поток текучей среды и остаточный поток текучей среды до того, как остаточный поток текучей среды поступит в теплообменник и будет нагрет или охлажден в нем. В особо предпочтительном выполнении установки термической очистки отходящего воздуха предусмотрено, что внешняя теплообменная камера выполнена с возможностью протекания подаваемого из камеры сгорания неочищенного газа. В этом случае в качестве внешней текучей среды используется неочищенный газ.

Альтернативно этому, также может быть предусмотрено, что внешняя теплообменная камера выполнена с возможностью протекания выработанного в камере сгорания очищенного газа. В этом случае в качестве внешней текучей среды используется очищенный газ.

Также, предлагаемое изобретение касается способа очистки содержащего способные к окислению составные части потока неочищенного газа посредством установки термической очистки отходящего воздуха, который включает в себя следующие шаги способа:

подача потока неочищенного газа в камеру сгорания; выработка потока очищенного газа путем, по меньшей мере, частичного окисления способных к окислению составных частей потока неочищенного газа в камере сгорания;

перенос тепла из потока очищенного газа в поток неочищенного газа посредством теплообменника, причем теплообменник включает в себя протекаемую текучей средой внутреннюю теплообменную камеру и протекаемую текучей средой внешнюю теплообменную камеру.

Другой задачей предлагаемого изобретения является создание способа названного в начале типа, который обеспечивает регулировку выходной температуры очищенного газа без снижения качества очищенного газа.

Согласно изобретению данная задача решена посредством способа с признаками ограничительной части п.15 формулы изобретения, который включает в себя следующие другие шаги способа:

отделение части внешнего потока текучей среды в качестве байпасного потока текучей среды от внешнего остаточного потока текучей среды посредством отделительного устройства; и

подмешивание байпасного потока текучей среды в остаточный поток текучей среды посредством подмешивающего устройства, после того как остаточный поток текучей среды прошел участок внешней теплообменной камеры.

Предпочтительно, установка термической очистки отходящего воздуха согласно изобретению выполнена в виде рекуперативной установки очистки отходящего газа с рекуперативным теплообменником "очищенный газ-неочищенный газ".

Поскольку в используемом в соответствующей изобретению установке термической очистки отходящего воздуха выполненном с возможностью регулировки теплообменнике при использовании байпасного устройства выходная температура очищенного газа при необходимости может быть увеличена, имеет смысл рассчитывать рабочую точку установки термической очистки отходящего воздуха не на заданную выходную температуру очищенного газа, а на несколько пониженную температуру, предпочтительно, на уменьшенную по меньшей мере на 10°C температуру, прежде всего на уменьшенную примерно на 20°C температуру.

Во время эксплуатации установки термической очистки отходящего воздуха путем регулирования теплообменника посредством байпасной заслонки и заслонки теплообменника можно регулировать фактическую требуемую выходную температуру Т_Aочищенного газа.

В фазах уменьшенной теплоотдачи посредством включенного за установкой термической очистки отходящего воздуха теплообменника, например в производственных перерывах, можно устанавливать рабочую точку на минимально возможную выходную температуру очищенного газа для экономии энергии.

Во всех регулирующих настройках теплообменника сохраняется полная продолжительность обработки отходящего воздуха в реакционной камере.

В установке термической очистки отходящего воздуха согласно изобретению выходная температура очищенного газа является регулируемой без применения байпасной заслонки горячего газа.

Поэтому подобная байпасная заслонка горячего газа, посредством которой горячий очищенный газ из камеры сгорания непосредственно попадает в выход для очищенного газа установки термической очистки отходящего воздуха, также может отсутствовать.

Для того чтобы, при необходимости, иметь возможность дальнейшего увеличения выходной температуры очищенного газа установки термической очистки отходящего воздуха, дополнительно к байпасному устройству также может быть предусмотрена установка термической очистки отходящего воздуха согласно изобретению с подобной байпасной заслонкой горячего газа.

Продолжительность обработки подлежащего очистке отходящего воздуха в камере сгорания и следующей за камерой сгорания реакционной камерой или в следующем за камерой сгорания канале очищенного газа независимо от регулирующего положения байпасного устройства остается постоянно неизменным.

Расход первичной энергии установкой термической очистки отходящего газа в перерывах эксплуатации существенно снижается.

Прежде всего, за счет концентрического расположения байпасного устройства вокруг теплообменника и за счет выравнивания байпасного потока текучей среды через байпасное устройство посредством дроссельного элемента достигается равномерное подмешивание байпасного потока текучей среды в остаточный поток текучей среды в теплообменнике.

За счет этого достигается максимально возможная эффективность теплообменника, а также равномерное распределение температуры в установке термической очистки отходящего воздуха, что особенно важно для увеличения срока службы установки термической очистки отходящего воздуха.

Если внешний поток текучей среды создается неочищенным газом, который разделяется на байпасный поток текучей среды и остаточный поток текучей среды, то эти оба парциальных потока перед входом неочищенного газа в горелку гомогенно смешиваются друг с другом, благодаря чему достигается стабильная производительность очистки установки очистки отходящего воздуха.

Равномерное подмешивание байпасного потока текучей среды по существенной части контура, предпочтительно по всему контуру, остаточного потока текучей среды уменьшает вызванные температурным градиентом термические напряжения до минимальной величины.

Если установка термической очистки отходящего воздуха рассчитана так, что расчетная температура в рабочей точке установки термической очистки отходящего воздуха ниже, чем заданная выходная температура очищенного газа, то посредством выполненного с возможностью регулирования теплообменника можно отрегулировать фактическую выходную температуру очищенного газа во время работы установки термической очистки отходящего воздуха как на температуру выше заданной выходной температуры, так и на температуру ниже заданной выходной температуры.

Другие признаки и преимущества изобретения являются предметом нижеследующего описания и чертежного изображения примеров выполнения.

На чертежах показано:

Фиг.1 блок-схема установки термической очистки отходящего воздуха с выполненным с возможностью регулировки теплообменником "очищенный газ-неочищенный газ", в котором байпасный поток текучей среды неочищенного газа перед входом в теплообменник является отделяемым от остаточного потока текучей среды неочищенного газа, и байпасный поток текучей среды является обратно подмешиваемым к остаточному потоку среды перед выходом из теплообменника,

Фиг.2 схематическое продольное сечение камеры сгорания, окружающего камеру сгорания теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ" и байпасного устройства с отделительным устройством и подмешивающим устройством установки термической очистки отходящего воздуха согласно фиг.1;

Фиг.3 схематическое продольное сечение второй конструктивной формы камеры сгорания, окружающего камеру сгорания теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ" и байпасного устройства с отделительным устройством и подмешивающим устройством;

Фиг.4 увеличенное изображение зоны I на фиг.3;

Фиг.5 увеличенное изображение зоны II на фиг.3;

Фиг.6 схематический вид сверху установки термической очистки отходящего воздуха на фиг.3 в области входа неочищенного газа в теплообменник и входа неочищенного газа в байпасное устройство при взгляде в направлении стрелки на фиг.3;

Фиг.7 схематическое поперечное сечение установки термической очистки отходящего воздуха на фиг.3 вдоль линии 7-7 на фиг.3;

Фиг.8 схематическое изображение многослойной секции труб теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ" установки термической очистки отходящего воздуха на фиг.3;

Фиг.9 схематическое поперечное сечение установки термической очистки отходящего воздуха на фиг.3 вдоль линии 9-9 на фиг.3;

Фиг.10 схематический вид кольцеобразного дроссельного элемента в байпасном устройстве установки термической очистки отходящего воздуха на фиг.3;

Фиг.11 схематический вид сверху отделительного устройства байпасного устройства установки термической очистки отходящего воздуха на фиг.3;

Фиг.12 схематический вид спереди отделительного устройства из фиг.12 при взгляде в направлении стрелки 12 на фиг.11;

Фиг.13 схематический вид сверху на приводное устройство отделительного устройства на фиг.11 и 12;

Фиг.14 схематический вид сбоку на приводное устройство для отделительного устройства при взгляде в направлении стрелки 14 на фиг.13; и

Фиг.15 блок-схема третьей конструктивной формы установки термической очистки отходящего воздуха с выполненным с возможностью регулирования теплообменником "очищенный газ-неочищенный газ", причем байпасный поток текучей среды очищенного газа является отделяемым от остаточного потока текучей среды очищенного газа перед входом очищенного газа в теплообменник "очищенный газ-неочищенный газ" и байпасный поток текучей среды очищенного газа является обратно подмешиваемым в остаточный поток текучей среды очищенного газа перед выходом из теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ".

Одинаковые или функционально эквивалентные элементы на всех фигурах обозначены одинаковыми ссылочными обозначениями.

Показанная на фиг.1 и 2, обозначенная в целом обозначением 100 установка термической очистки отходящего воздуха включает в себя, как видно из принципиальной схемы на фиг.1, камеру 102 сгорания, на входе в которую расположена горелка 104, в которую через топливную магистраль 106 с топливным клапаном предусмотрена возможность подачи подходящего топлива, например природного газа, и через магистраль 110 охлаждающего воздуха с клапаном 112 охлаждающего воздуха для поджигающего электрода, смотровое стекло и систему контроля горения.

Подлежащий очистке отходящий воздух является газовой смесью, которая содержит имеющие способность к окислению составные части, например летучие органические соединения.

Способные к окислению составные вещества отходящего воздуха окисляются в камере 102 сгорания совместно с добавленным топливом и, тем самым, становятся безвредными.

Подаваемая в камеру 102 сгорания газовая смесь, которая содержит горючие составные вещества, называется неочищенным газом.

Вырабатываемая в камере 102 сгорания посредством окисления способных к окислению составных частей неочищенного газа газовая смесь далее называется очищенным газом.

Неочищенный газ исходит из схематично показанного на фиг.1 и обозначенного ссылочным обозначением 114 источника неочищенного газа.

Подаваемый из источника 114 неочищенного газа в установку 100 термической очистки отходящего воздуха объемный поток неочищенного газа предпочтительно составляет по меньшей мере 1000 нм³/ч (1 нм³=1 нормированный кубометр), прежде всего по меньшей мере 10000 нм 1 ч.

Неочищенный газ из источника 114 неочищенного газа подается на вход 116 неочищенного газа установки 100 термической очистки отходящего воздуха через подающую линию 118 неочищенного газа, в которой расположен нагнетатель 120 неочищенного газа, который подает неочищенный газ от источника 114 неочищенного газа к камере 102 сгорания.

Также, подающая линия 118 неочищенного газа может быть снабжена дифференциальным манометром 122, посредством которого предусмотрена возможность определения перепада давлений Др между напорной стороной и всасывающей, стороной нагнетателя 120 неочищенного газа.

Ниже по потоку от входа 116 неочищенного газа в установку 100 термической очистки отходящего воздуха расположено отделительное устройство 124 байпасного устройства 126, посредством которого часть потока неочищенного газа в качестве байпасного потока текучей среды является отделяемой от остаточного потока текучей среды и подаваемой через байпасное. входное отверстие 128 в байпасный канал 130 байпасного устройства 126. Остаточный поток текучей среды через вход 132 неочищенного газа поступает на вторичную сторону рекуперативного теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", которая с первичной стороны протекается выходящим из камеры сгорания очищенным газом.

Теплообменник 134 "очищенный газ-неочищенный газ" включает в себя, как будет еще раз описано ниже, пакет 136 теплообменных трубок из множества теплообменных трубок 138, внутреннее пространство которых образует выполненную с возможностью протекания очищенным газом внутреннюю теплообменную камеру 140, в то время как ограниченная корпусом 142 теплообменника внешняя полость теплообменных трубок 138 образует выполненную с возможностью протекания неочищенным газом внешнюю теплообменную камеру 144.

Поскольку в такой конструктивной форме установки 100 термической очистки отходящего воздуха неочищенный газ проходит сквозь внешнюю теплообменную камеру 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", то в такой конструктивной форме неочищенный газ служит в качестве внешней текучей среды.

Поскольку в такой конструктивной форме установки 100 термической очистки отходящего воздуха очищенный газ проходит сквозь внутреннюю теплообменную камеру 140 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", то в такой конструктивной форме очищенный газ служит в качестве внутренней текучей среды.

В расположенном между входом 132 неочищенного газа и выходом 146 неочищенного газа теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" расположено подмешивающее устройство 148 байпасного устройства 126, посредством которого байпасный поток текучей среды неочищенного газа является обратно подмешиваемым в остаточный поток текучей среды неочищенного газа, после того как остаточный поток неочищенного газа прошел расположенный между отделительным устройством 124 и подмешивающим устройством 148 участок 150 внешней теплообменной камеры 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

Подмешивающее устройство 148 выполнено таким образом, что подмешивание байпасного потока текучей среды в остаточный поток текучей среды происходит по существенной части контура остаточного потока текучей среды, предпочтительно по всему контуру остаточного потока текучей среды, за счет чего очень хорошее смешивание обоих парциальных потоков (байпасный поток текучей среды и остаточный поток текучей среды) в объединенный общий поток неочищенного газа происходит еще внутри теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

При достижении подмешивающего устройства 148 остаточный поток текучей среды имеет более высокую температуру, чем байпасный поток текучей среды, так как остаточный поток текучей среды на участке 150 внешней теплообменной камеры 144 теплообменника уже был нагрет путем передачи тепла от омывающего внутреннюю теплообменную камеру 140 очищенного газа.

Путем равномерного подмешивания посредством подмешивающего устройства 148 достигается то, что из байпасного потока текучей среды и остаточного потока текучей среды неочищенного газа возникает объединенная общая смесь неочищенного газа, которая имеет по существу гомогенное распределение температуры, так что на все ограничительные перегородки находящегося ниже по потоку от подмешивающего устройства 148 и простирающегося до выхода 146 неочищенного газа концевого участка 152 внешней теплообменной камеры 144 воздействует неочищенный газ без большого температурного градиента.

На фиг.1 теплообменник 134 "очищенный газ-неочищенный газ" схематично показан таким образом, как если бы внешняя теплообменная камера 144 была вмонтирована во внутреннюю теплообменную камеру 140. Такой тип изображения был выбран лишь потому, что так проще отобразить байпасное устройство 126. Фактически же внутренняя теплообменная камера 140 вмонтирована в ту же самую окружающую внешнюю теплообменную камеру 144.

Выход 146 неочищенного газа теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" соединено с входом 154 неочищенного газа горелки 104, сквозь который неочищенный газ попадает в камеру 102 сгорания.

Установка 100 термической очистки отходящего воздуха может быть оснащена дифференциальным манометром 156, посредством которого предусмотрена возможность определения разности давлений Δр между камерой 102 сгорания с одной стороны и выходом 146 неочищенного газа из теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" или входом 154 неочищенного газа в горелку 104, с другой стороны.

К выходу 158 очищенного газа камеры 102 сгорания подсоединен вход 160 очищенного газа теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", через который очищенный газ, который вырабатывается в камере 102 сгорания, входит во внутреннюю теплообменную камеру 140 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

К выходу 162 очищенного газа теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" подсоединена линия 164 очищенного газа, которая ведет к (не показанному) вытяжному газоходу, через который очищенный газ отдается в окружающую среду.

При этом линия 164 очищенного газа может быть проведена через один или несколько включенных последовательно теплообменников, которые с первичной стороны омываются очищенным газом.

Подобные включенные за теплообменником 134 "очищенный газ-неочищенный газ" теплообменники могут использоваться для того, чтобы нагревать текучую среду или вырабатывать из текучей среды пар.

Прежде всего, подобные послевключенные теплообменники могут использоваться для выработки пара, нагрева термального масла, приготовления горячей воды и воды для систем отопления или для нагрева циркуляционного или приточного воздуха.

Установка 100 термической очистки отходящего воздуха может включать в себя дифференциальный манометр 166, посредством которого предусмотрена возможность определения разности давлений Δр между линией 164 очищенного газа и входом 116 неочищенного газа в установку 100 термической очистки отходящего воздуха.

От реакционной камеры или от канала 168 очищенного газа, который соединяет вход 160 очищенного газа теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" с выходом 158 очищенного газа камеры 102 сгорания, может ответвляться байпасная линия 170, которая ниже по потоку от выхода 162 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" оканчивается в линии 164 очищенного газа.

Посредством этой байпасной линии 170 на горячей стороне в вытяжной газоотвод или же в послевключенные теплообменники может непосредственно подаваться, по меньшей мере, часть очищенного газа из камеры 102 сгорания с обходом теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", прежде всего в том случае, если теплопотребление одного из послевключенных теплообменников особо высоко.

Байпасный поток через байпасную линию 170 на горячей стороне выполнен с возможностью управления или регулирования посредством расположенной в байпасной линии 170 байпасной заслонки 172.

Камера 102 сгорания и соединенный с ней теплообменник 134 "очищенный газ-неочищенный газ" установки 100 термической очистки отходящего воздуха с байпасным устройством 126 в деталях показаны на фиг.2.

На фиг.2 видно, что камера 102 сгорания выполнена по существу цилиндрической, простирается вдоль средней продольной оси 174 от торцовой стороны 176 со стороны горелки до противолежащей горелке 104 торцовой стороны 178 и ограничена стенкой 180 камеры сгорания в форме полого цилиндра.

Камера 104 сгорания в такой конструктивной форме окружена выполненным по существу в форме полого цилиндра теплообменником 134 "очищенный газ-неочищенный газ", который на своей противолежащей камере 104 сгорания радиальной внешней стороне ограничен цилиндрическим внешним корпусом 182 теплообменником и на своей обращенной к камере 102 сгорания радиальной внутренней стороне ограничен также по существу цилиндрическим внутренним корпусом 184 теплообменника.

Внешний корпус 182 теплообменника и внутренний корпус 184 теплообменника вместе образуют корпус 142 теплообменника, который ограничивает внешнюю теплообменную камеру 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

Внутренний корпус 184 теплообменника посредством опорных колец 186 опирается на стенку 180 камеры сгорания.

Посредством промежуточного объема между стенкой 180 камеры сгорания и внутренним корпусом 184 теплообменника образован канал 168 очищенного газа, который соединяет противолежащую горелке торцовую сторону 178 камеры 102 сгорания с расположенным по соседству с торцовой стороной 176 со стороны горелки камеры 102 сгорания входом 160 очищенного газа теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

В промежуточном объеме между внутренним корпусом 184 теплообменника и внешним корпусом 182 теплообменника расположен пакет 136 теплообменных трубок из множества теплообменных трубок 138.

Все теплообменные трубки 138 по существу проходят параллельно продольной оси 174 и образуют один или несколько, например, два, цилиндрических теплообменных слоя 188, в которых теплообменные трубки 138 расположены на одинаковом радиальном расстоянии от продольной оси 174 и эквидистантно распределены вдоль контура.

Каждая теплообменная трубка 138 удерживается несколькими, следующими друг за другом в направлении продольной оси 174 и, предпочтительно, по существу эквидистантно расположенными по отношению друг к другу крепежными элементами 190, которые, например, образованы по существу кольцевыми крепежными шайбами 192.

Теплообменные трубки 138 пронизывают проходные отверстия в крепежных элементах и своими внешними сторонами непроницаемо для текучей среды прилегают к крепежным элементам 190 так, что по существу никакая текучая среда не может проникнуть в находящиеся за пределами теплообменных трубок 138 области сквозь крепежные элементы 190.

На своих обоих концах теплообменные трубки 138 соединены с соответствующим крепежным элементом 190 соединением материалов, например приварены.

В направлении продольной оси 174 внутренние крепежные элементы 190а с меньшим внутренним радиусом и с меньшим внешним радиусом и внешние крепежные элементы 190b с увеличенным внешним радиусом и с увеличенным внутренним радиусом по сравнению с внутренними крепежными элементами 190а попеременно следуют друг за другом.

Внутренние крепежные элементы 190а имеют внутренний радиус, который по существу соответствует радиусу внешней стороны стенки контура внутреннего корпуса 184 теплообменника так, что по существу между радиальной внутренней кромкой внутренних крепежных элементов 190а и внутренним корпусом 184 теплообменника не может пройти никакая текучая среда.

Внутренние крепежные элементы 190а посредством скользящих башмаков 196 опираются на внутренний корпус 183 теплообменника, но не связаны жестко с внутренним корпусом 183 теплообменника, так что внутренние крепежные элементы 190а могут смещаться для компенсации различных тепловых расширений из-за температурных градиентов или из-за разницы коэффициентов теплового расширения относительно внутреннего корпуса 184 теплообменника в направлении продольной оси 174.

Внешний радиус внутренних крепежных элементов 190а лишь незначительно больше, чем наружный радиус пакета теплообменных трубок 136, так что между наружной кромкой 198 внутренних крепежных элементов 190а, с одной стороны, и внутренней стороной внешнего корпуса 182 теплообменника, с другой стороны, остается проходной зазор 200а, через который может проходить текучая среда.

Внешний радиус внешних крепежных элементов 190b соответствует по существу радиусу внутренней стороны стенки контура внешнего корпуса 182 теплообменника, так что внешние крепежные элементы 190b своей внешней кромкой прилегают к внутренней стороне внешнего корпуса 182 теплообменника, и по существу никакая текучая среда не может проходить между внешними крепежными элементами 190b и внешним корпусом 182 теплообменника.

Внутренний радиус внешних крепежных элементов 190а лишь незначительно меньше, чем внутренний радиус пакета 136 теплообменных трубок, так что между внутренней кромкой 202 внешних крепежных элементов 190b и внутренним корпусом 184 теплообменника остается проходной зазор 200b, через который может проникать текучая среда.

За счет этого, внутренние крепежные элементы 190а и внешние крепежные элементы 190b, которые в радиальном направлении продольной оси 174 смещены друг относительно друга, образуют механическое устройство для изменения направления и лабиринтообразное деление внешней теплообменной камеры 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" так, что во внешней теплообменной камере 144 образован извилистый путь для потока текучей среды.

Эта внешняя теплообменная камера 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" при эксплуатации последнего протекается подлежащим нагреванию неочищенным газом, который в данной конструктивной форме служит в качестве внешней текучей среды.

Поскольку неочищенный газ посредством крепежных элементов 190 принудительно направляется по пути потока, то неочищенный газ протекает теплообменные трубки 138, в которых течет служащий внутренней текучей средой очищенный газ, большей частью перпендикулярно продольному направлению теплообменных трубок 138.

Поскольку далее среднее направление потока очищенного газа в теплообменных трубках 138 направлено от торцовой стороны 176 на стороне горелки к противолежащей горелке торцовой стороне 178 и среднее направление потока неочищенного газа вдоль пути потока во внешней теплообменной камере направлено по существу встречно-параллельно направлению 204 потока очищенного газа через теплообменные трубки 138, то в такой конструктивной форме теплообменник 134 "очищенный газ-неочищенный газ" работает по существу по принципу перекрестного противотока.

Вход неочищенного газа в теплообменник 134 "очищенный газ-неочищенный газ" происходит через находящееся на удалении от внешнего корпуса 182 теплообменника в радиальном направлении отделительное устройство 124 байпасного устройства 126, которое расположено на противолежащем горелке 104 конце теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" и преимущественно на его верхнем своде.

Отделительное устройство 124 включает в себя входную шахту 206, которая выше по потоку соединена с линией 118 подачи неочищенного газа, ниже по потоку оканчивается на входе 132 неочищенного газа в теплообменнике 134 "очищенный газ-неочищенный газ" и выполнена с возможностью полного или частичного закрывания посредством заслонки 208 теплообменника.

Также, отделительное устройство 124 включает в себя байпасную шахту 210, которая выше по потоку также соединена с линией 118 подачи неочищенного газа, ниже по потоку оканчивается в байпасном канале 130 байпасного устройства 126 и выполнена с возможностью полного или частичного закрывания посредством байпасной заслонки 212.

Байпасная заслонка 212 в байпасной шахте 210 и заслонка 208 теплообменника во входной шахте 206 теплообменника 134 "очищенный таз-неочищенный газ" механически и/или в системе автоматического управления (то есть, путем скоординированного управления заслонками посредством управляющего устройства установки 100 термической очистки отходящего воздуха) связаны друг с другом так, что они всегда открываются или же закрываются в противофазе.

То есть, если байпасная заслонка 212 приводится в положение, в котором она освобождает большее входное поперечное сечение для прохода неочищенного газа через байпасную шахту, то посредством связанного с движением байпасной заслонки 212 движения заслонки 208 теплообменника заслонка 208 теплообменника одновременно приводится в положение, в котором она соответственно уменьшает входное поперечное сечение для прохода неочищенного газа через входную шахту 206, и наоборот.

За счет этого, посредством связанного приведения в действие байпасной заслонки 212 и заслонки 208 теплообменника можно разделить поступающий от источника 114 неочищенного газа поток неочищенного газа в желаемом соотношении на проходящий через байпасную заслонку 212 байпасный поток текучей среды и на проходящий через заслонку 208 теплообменника остаточный поток текучей среды.

При этом предпочтительно, если объемная доля байпасного потока текучей среды (измерена в нормированных кубометрах) в общем потоке поданного неочищенного газа выполнен с возможностью управления или регулирования, прежде всего, по существу бесступенчато, по меньшей мере в диапазоне примерно от 20 до 80%.

Байпасный канал 130 в данной конструктивной форме установки 100 термической очистки отходящего воздуха выполнен по существу в форме полого цилиндра и кольцеобразно охватывает участок теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

Байпасный канал 130 на своей обращенной к теплообменнику 134 "очищенный газ-неочищенный газ" радиальной внутренней стороне ограничен внешним корпусом 182 теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ" и на своей противолежащей теплообменнику 134 "очищенный газ-неочищенный газ" радиальной наружной стороне ограничен цилиндрическим байпасным внешним корпусом 214.

Байпасный канал 130 проходит вдоль продольной оси 174 от байпасной шахты 210, где байпасный поток текучей среды входит в байпасный канал 130, через часть длины теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", предпочтительно, по меньшей мере, через треть длины теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ", до подмешивающего устройства 148 байпасного устройства 126, в котором байпасный поток текучей среды снова подмешивается в остаточный поток текучей среды во внешней теплообменной камере 144.

Подмешивающее устройство 148 включает в себя концевую стенку 216 байпасного канала, которая замыкает выполненный в форме полого цилиндра байпасный канал 130 по торцовой стороне, и кольцеобразный щелевой проходной зазор 218 в наружном корпусе 182 теплообменника, через который байпасный поток текучей среды из выполненного в форме полого цилиндра байпасного канала 130 может поступать в также имеющую форму полого цилиндра внешнюю теплообменную камеру 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

За счет этого, проходной зазор 218 образует место 220 подмешивания, которое простирается по всему контуру внешней теплообменной камеры 144 и, тем самым, по всему контуру пути протекания протекающего через внешнюю теплообменную камеру 144 остаточного потока текучей среды.

Для достижения максимальной равномерности байпасного потока текучей среды через байпасный канал 130, который входит только лишь по верхней стороне байпасного канала 130 через байпасную шахту 210 в байпасный канал 130, по всему контуру выполненного в форме полого цилиндра байпасного канала 130, в байпасном канале 130 между отделительным устройством 124 и подмешивающим устройством 140 предусмотрен один или несколько дроссельных элементов 222, каждый из которых выполнен в виде потокового барьера с распределенными вдоль контура дроссельного элемента 222, преимущественно по существу эквидистантно, распределенными проходными отверстиями 224 для прохода байпасного потока текучей среды через дроссельный элемент 222.

При этом общая площадь прохода проходных отверстий 224 в подобном потоковом барьере составляет, предпочтительно, 150% или менее максимального площади поперечного сечения входа, которое байпасная заслонка 212 открывает в байпасной шахте 210.

Прежде всего, может быть предусмотрено, что общая площадь прохода проходных отверстий 224 в подобном потоковом барьере составляет 125% или менее, например примерно 100%, максимального площади поперечного сечения входа, которое байпасная заслонка 212 открывает в байпасной шахте 210.

Также, общая площадь прохода проходных отверстий 224 в подобном потоковом барьере составляет, предпочтительно, примерно 50%, прежде всего, по меньшей мере, примерно 75%, максимального площади поперечного сечения входа, которое байпасная заслонка 212 открывает в байпасной шахте 210.

Дроссельные элементы 222, прежде всего, могут быть выполнены в виде дроссельной пластины с проходными отверстиями 224, которая может быть выполнена монолитно с соответствующим одним внешним крепежным элементом 190b в форме крепежного кольца 192.

Выход воссоединенного из байпасного потока текучей среды и остаточного потока текучей среды общего потока текучей среды неочищенного газа из внешней теплообменной камеры 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" происходит на обращенном к горелке конце теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" в коллекторную камеру 226 неочищенного газа, которая гидродинамически соединена с входом 132 неочищенного газа горелки 104.

Выход очищенного газа из внутренней теплообменной камеры 140 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" происходит в коллекторную камеру 228 очищенного газа на противолежащем горелке 104 конце теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", в которую входят находящиеся ниже по потоку очищенного газа концы теплообменных трубок 138.

На коллекторной камере 228 очищенного газа начинается линия 164 очищенного газа, через которую очищенный газ течет к послевключенным, при необходимости, теплообменникам и в завершение к газоотводу отходящего воздуха.

Дополнительная байпасная линия 170 на горячей стороне, через которую очищенный газ может проводиться в обход первичной стороны теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", в данной конструктивной форме образована посредством так называемого компенсатора 230, который имеет, например, форму полого цилиндра и гидродинамически соединен, с одной стороны, с противолежащим горелке 104 концом камеры 102 сгорания и, с другой стороны, с коллекторной камерой 230 очищенного газа.

Также, компенсатор 230, например на конце со стороны коллекторной камеры, снабжен байпасной заслонкой 172, которая позволяет регулировать долю потока очищенного газа из камеры 102 сгорания, которая непосредственно из камеры 102 сгорания поступает в коллекторную камеру 228 очищенного газа без предварительного прохождения теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

Для повышения эффективности теплопередачи от очищенного газа к неочищенному газу в теплообменнике 134 "очищенный газ-неочищенный газ" теплообменные трубки 138 на внутренней стороне и на внешней стороне своих стенок могут быть снабжены возбуждающей турбулентность поверхностной структурой.

Прежде всего, при этом может быть предусмотрено, что теплообменные трубки 138 выполнены в виде завихрительных трубок.

Подобные завихрительные трубки описаны, например, в DIN 28178 (в редакции от мая 2009 года).

Также теплообменные трубки 138 могут быть выполнены в виде гладкостенных трубок.

Изображенная на фиг.1 и фиг.2 и описанная выше конструктивная форма установки 100 термической очистки отходящего воздуха функционирует следующим образом.

Неочищенный газ из источника 114 неочищенного газа попадает к отделительному устройству 124 байпасного устройства 126 и там разделяется на байпасный поток текучей среды, который поступает в байпасный канал, и на остаточный поток текучей среды, который поступает непосредственно во внешнюю теплообменную камеру 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

Объемная доля байпасного потока текучей среды и остаточного потока текучей среды в общем потоке текучей среды зависит при этом от соответственно отрегулированной позиции байпасной заслонки 212 и заслонки 208 теплообменника.

Чем выше доля байпасного потока текучей среды, тем ниже эффективность теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" и тем выше выходная температура Т_A, с которой очищенный газ выходит из теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

За счет этого, выходная температура очищенного газа может быть отрегулирована посредством выполненного с возможностью регулирования теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" в зависимости от требуемой для послевключенных теплообменников температуры очищенного газа.

Существует возможность дополнительного повышения выходной температуры очищенного газа, если открывается байпасная заслонка 172 в байпасной линии 170 на горячей стороне для того, чтобы очищенный газ мог из камеры 102 сгорания мог непосредственно попадать в линию 164 очищенного газа. Разумеется, при использовании байпасной линии 170 на горячей стороне время реакции, которое доступно для окисления горючих составных частей неочищенного газа, сокращается, так как поступающий в байпасную линию 170 очищенный газ не проходит по каналу 168 очищенного газа.

Байпасный поток текучей среды очень равномерно посредством подмешивающего устройства 148 подается обратно в остаточный поток текучей среды, поскольку байпасный канал 130 выполнен в виде полого цилиндра, который концентрично расположен вокруг теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", и поскольку место 220 подмешивания простирается по всему контуру внешней теплообменной камеры 144 в месте 201 подмешивания.

Также, расположенные в байпасном канале 130 дроссельные элементы 222 действуют в качестве ступеней подпора, которые равномерно распределяют байпасный поток текучей среды по всему контуру байпасного канала 130.

Воссоединенный из байпасного потока текучей среды и остаточного потока текучей среды общий поток текучей среды неочищенного газа течет вдоль принудительного пути потока через проходные зазоры 200а, 200b в перекрестном противотоке вдоль теплообменных трубок 138 и против направления 204 потока очищенного газа к коллекторной камере 225 неочищенного газа на расположенном со стороны горелки конце теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

Оттуда неочищенный газ, который в теплообменнике 134 "очищенный газ-неочищенный газ" со своей входной температуры подогрет до температуры предварительного нагрева примерно в 620°C, при необходимости, смешанный с топливом из топливопровода 106, через вход 154 неочищенного газа попадает в горелку 104, а оттуда - в камеру 102 сгорания. Там способные к окислению составные части неочищенного газа окисляются в ходе экзотермической реакции, за счет чего вырабатывается очищенный газ с температурой примерно 750°С, который течет от противолежащей горелке торцовой стороны 178 камеры 102 сгорания через канал 168 очищенного газа против направления 204 потока назад к расположенному со стороны горелки концу теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", где очищенный газ попадает в расположенные со стороны горелки концы теплообменных трубок 138 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" и течет в образованной посредством внутреннего пространства теплообменных трубок 134 внутренней теплообменной камере 140 вдоль направления 204 потока к противолежащему горелке 104 концу теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

Так как при всех позициях регулировки теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" весь очищенный газ протекает в канале 168 очищенного газа, то во всех позициях регулировки поддерживается полная продолжительность обработки отходящего воздуха в области от камеры 102 сгорания до входа в теплообменник 134 "очищенный газ-неочищенный газ" без охлаждения при этом отходящего воздуха. За счет этого достигается полное окисление способных к окислению составных частей неочищенного газа.

Из внутренней теплообменной камеры 140 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный, газ" охлажденный вследствие теплопередачи в неочищенный газ до зависящей от позиции регулировки теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" выходной температуры Тд очищенный газ попадает в коллекторную камеру 228 очищенного газа, а оттуда - через линию 164 очищенного газа к послевключенным, при необходимости, теплообменникам, где очищенный газ при дальнейшем охлаждении передает тепло одной или нескольким текучим средам.

В завершение очищенный газ через газоход отходящего воздуха отдается в окружающую среду.

Установка 100 термической очистки отходящего воздуха конструктивно рассчитана на определенную рабочую точку с определенной выходной температурой Т_А очищенного газа.

Поскольку установка 100 термической очистки отходящего воздуха является по существу неподвижным стальным сооружением данный предварительный расчет (при заданной источником 114 неочищенного газа входной температуре неочищенного газа) по существу величину выходной температуры.

Поскольку описанным выше способом выполненный с возможностью регулировки теплообменник 134 "очищенный газ-неочищенный газ" путем использования байпасного устройства 126 при необходимости увеличивает выходную температуру очищенного газа, то при использовании байпасного устройства 126 имеет смысл рассчитывать рабочую точку установки 100 термической очистки отходящего воздуха не на заданную выходную температуру очищенного газа, а на несколько пониженную температуру, предпочтительно, на уменьшенную, по меньшей мере, на 10°С температуру, прежде всего, на уменьшенную примерно на 20°С температуру.

Во время эксплуатации установки 100 термической очистки отходящего воздуха путем регулирования теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" посредством байпасной заслонки 212 и заслонки 208 теплообменника можно регулировать фактическую требуемую выходную температуру Т_А очищенного газа.

В фазах уменьшенного теплопотребления послевключенных теплообменников, например в производственных паузах, можно устанавливать рабочую точку на минимально возможную выходную температуру очищенного газа для экономии энергии.

Показанная на фиг.3 по 14 вторая конструктивная форма установки 100 термической очистки отходящего воздуха с точки зрения принципиального устройства и принципа работы совпадает с показанной на фиг.1 и 2 первой конструктивной формой.

Прежде всего, принципиальная блок-схема на фиг.1 также касается и второй конструктивной формы установки 100 термической очистки отходящего воздуха.

Разница между второй конструктивной формой в отличие от второй конструктивной формы состоит в том, что во второй конструктивной форме лежащий между входом 132 неочищенного газа, через которое остаточный поток текучей среды поступает во внешнюю теплообменную камеру 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", и подмешивающим устройством 148 участок 150 внешней теплообменной камеры 144 длиннее, чем находящийся между подмешивающим устройством 148 и выходом 146 неочищенного газа, где восстановленный общий поток текучей среды неочищенного газа выходит из внешней теплообменной камеры, концевой участок 152 внешней теплообменной камеры 144.

Во второй конструктивной форме байпасный поток текучей среды подмешивается только тогда, когда остаточный поток текучей среды уже имеет более высокую температуру, чем в первой конструктивной форме.

Возможное снижение эффективности теплообменника 135 "очищенный газ-неочищенный газ" (и, тем самым, доступный диапазон регулирования выходной температуры Т_A очищенного газа) во второй конструктивной форме выше, чем в первой конструктивной форме.

Кроме того, протяженность места 220 подмешивания подмешивающего устройства 148 в направлении продольной оси 174 во второй конструктивной форме больше, чем в первой конструктивной форме.

Прежде всего, во второй конструктивной форме протяженность образующего место 220 подмешивания проходного зазора 218 в направлении продольной оси 174 больше, чем среднее расстояние между двумя следующими друг за другом в направлении продольной оси 174 крепежными элементами 190 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

Байпасная концевая стенка 216 во второй конструктивной форме выполнена не так, как в первой конструктивной форме, по существу в виде обечайки в форме кругового конуса, а по существу кольцеобразно.

Для увеличения механической прочности концевой стенки 216 байпасного канала и граничащей с байпасным внешним корпусом 214 области во второй конструктивной форме предусмотрены усилительные элементы 232, например, в форме примерно треугольных узловых стальных пластин, которые распределены вдоль контура концевой стенки 216 байпасного канала, предпочтительно, по существу эквидистантно, и соединением материалов соединены как с концевой стенкой 216 байпасного канала, так и с байпасным внешним корпусом 214.

Также, во второй конструктивной форме направленная к концевой стенке 216 байпасного канала кромка 234 внешнего корпуса 182 теплообменника, которая ограничивает место 220 подмешивания с направленной против потока стороны, снабжена кольцеобразной, охватывающей отбортовкой 236 для укрепления кромки 234.

Из-за большого удлинения места 220 подмешивания в направлении потока неочищенного газа через внешнюю теплообменную камеру 144 достигается, что смешивания байпасного потока текучей среды с остаточным потоком текучей среды происходит преимущественно в расположенной радиально вне пакета 136 теплообменных трубок смесительной камере 238.

За счет этого предотвращается непосредственное воздействие холодного байпасного потока текучей среды на теплообменные трубки 138 в области места 220 подмешивания, что могло бы привести к слишком высоким термическим напряжениям, поскольку расположенные ниже по потоку и выше по потоку от области места 220 подмешивания зоны теплообменных трубок 138 находятся в контакте с неочищенным газом с более высокой температурой.

Посредством смещения смесительной камеры 238 в лежащую за пределами пакета 136 теплообменных трубок область в теплообменные трубки 138 попадает только созданная посредством подмешивания смесь из байпасного потока текучей среды и остаточного потока текучей среды, которая имеет более высокую температуру, чем один холодный байпасный поток текучей среды.

В смещение процесса смешивания в область вне пакета 136 теплообменных трубок также вносит вклад и то, что в области места 220 подмешивания подмешивающего устройства 148 расположен внутренний крепежный элемент 190а теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" и нет ни одного внешнего крепежного элемента 190b, благодаря чему остаточный поток текучей среды вынужден протекать мимо радиальной внешней стороны крепежного элемента 190а.

На фиг.4-14 показаны подробности второй конструктивной формы установки 100 термической очистки отходящего воздуха, которая в первой конструктивной форме выполнена одинаково или может быть выполнена одинаково, что, однако, не так отчетливо видно на единственном сечении (фиг.2) первой конструктивной формы.

Так, например, на фиг.4 показано вертикальное сечение внутренней радиальной области внутреннего крепежного элемента 190а с закрепленным на нем скользящим башмаком 196, который может скользить по наружной стороне внутреннего корпуса 184 теплообменника в направлении продольной оси 174.

На фиг..5 показано вертикальное сечение расположенных со стороны горелки концов двух теплообменных трубок 138, которые соединением материалов соединены с крепежным элементом 190 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", прежде всего, приварены.

На фиг.6 показан вид сверху на противолежащую горелке 104 концевую область установки 100 термической очистки отходящего воздуха, из которого, прежде всего, отчетливо видно отделительное устройство 124 с байпасной шахтой 210 и соседствующей с ней входной шахтой 206.

Протекаемое неочищенным газом поперечное сечение входной шахты 206 предпочтительно больше, чем протекаемое неочищенным газом поперечное сечение байпасной шахты 210.

На фиг.7 показано вертикальное поперечное сечение установки 100 термической очистки отходящего воздуха в области места 220 подмешивания подмешивающего устройства 148.

На фиг.7 и на фиг.8, на которых показано поперечное сечение только пакета 136 теплообменных трубок, видно, что во второй конструктивной форме пакет 136 теплообменных трубок включает в себя три слоя 188 теплообменных трубок, причем теплообменные трубки 138 различных слоев 188 теплообменных трубок имеют различные радиальные расстояния до продольной оси 174.

На фиг.9 показано вертикальное поперечное сечение установки 100 термической очистки отходящего воздуха в области, в которой байпасный канал 130 байпасного устройства 126 концентрически охватывает участок 150 внешней теплообменной камеры 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

На фиг.9 и фиг.10, на которых отдельно показан расположенный в байпасном канале 130 круглый дроссельный элемент 222, видно, что в дроссельном элементе 222 предусмотрено большое количество круглых проходных отверстий 224, которые следуют друг за другом вдоль контура дроссельного элемента 222, предпочтительно, эквидистантно.

Отношение общей площади проходных отверстий 224 в дроссельном элементе к максимально протекаемой площади поперечного сечения входа байпасного устройства 126 также можно выбирать, как и в первой конструктивной форме.

В завершение, на фиг.11-14 показаны детали примера выполнения отделительного устройства 124 байпасного устройства 126 с приводным устройством 240 для привода связанного движения регулирования байпасной заслонки 212 и заслонки 208 теплообменника.

Как наилучшим образом видно на фиг.11 и фиг.12, байпасная заслонка 212 и заслонка 208 теплообменника установлены соответственно на поворотном валу 242 или же 244 с возможностью поворота между положением открывания и положением закрывания на байпасной шахте 210 или же на входной шахте 206.

Наилучшим образом на фиг.12 видно, что байпасная заслонка как раз находится в положении открывания, в котором она открывает максимальное поперечное сечение входа для втекания байпасного потока текучей среды в байпасное устройство 126, в то время как одновременно заслонка 208 теплообменника находится в положении закрывания, в котором заслонка 208 теплообменника препятствует поступление неочищенного газа в участок 150 внешней теплообменной камеры 144 теплообменника "очищенный газ-неочищенный газ".

В этом положении байпасной заслонки 212 и заслонки 208 теплообменника объемная доля байпасного потока текучей среды в общем потоке неочищенного газа, который поступает в установку 100 термической очистки отходящего воздуха, составляет 100%.

Поворотные валы 242 и 244 посредством показанного на фиг.14 параллелограммного рычажного механизма 246 связаны друг с другом так, что байпасная заслонка 212 и заслонка 208 теплообменника выполняют противоходные одинаковые по величине поворотные движения, если поворотный вал байпасной заслонки приводится для осуществления поворотного движения.

Подобное поворотное движение вызывается посредством электрического приводного двигателя 248, который посредством конструкции 250 с ходовым винтом производит смещение прямолинейно направляемого свободного конца рычага 249, который посредством шарнира 251 поворачивает другой рычаг 252, который, в свою очередь, без возможности проворота соединен с поворотным валом 242.

Если байпасная заслонка 212 в показанном на фиг.12 открытом положении на основании управляющего сигнала управляющего устройства установки 100 термической очистки отходящего воздуха поворачивается в положение закрывания, то посредством связи обеих заслонок 212 и 208 через параллелограммный рычажный механизм 246 заслонка 208 теплообменника одновременно перемещается из положения закрывания в открытое положение.

Путем настойки лежащих между соответствующими положениями открывания и закрывания промежуточных положений заслонок 212 и 208 поступающий в установку 100 термической очистки отходящего воздуха неочищенный газ в требуемом для регулировки выходной температуры Т_Аочищенного газа соотношении может разделяться на байпасный поток текучей среды и на остаточный поток текучей среды.

Показанная на фиг.15 на схематичной блок-схеме третья конструктивная форма установки 100 термической очистки отходящего воздуха отличается от показанной на фиг.1 и 2 первой конструктивной форме тем, что внутренняя теплообменная камера 140 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" протекается неочищенным газом, а неочищенным газом, в то время как внешняя теплообменная камера 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" в данной конструктивной форме протекается очищенным газом.

Таким образом, в данной конструктивной форме очищенный газ служит в качестве внешней текучей среды, а неочищенный газ - в качестве внутренней текучей среды.

Поэтому в данной конструктивной форме байпасное устройство 126, посредством которого часть внешнего потока текучей среды пропускается мимо участка 150 внешней теплообменной камеры 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", чтобы при необходимости уменьшить эффективность теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", расположен не со стороны неочищенного газа, а со стороны очищенного газа.

За счет этого, в данной конструктивной форме байпасное устройство 126 включает в себя расположенное на входе очищенного газа в теплообменник 134 "очищенный газ-неочищенный газ" отделительное устройство 124, посредством которого часть потока очищенного газа из камеры 102 сгорания является отделяемой в качестве байпасного потока текучей среды от остаточного потока текучей среды очищенного газа и подаваемой через байпасный канал 130 в подмешивающее устройство 148, посредством которого байпасный поток текучей среды является обратно подмешиваемым байпасного потока текучей среды в остаточный поток текучей среды очищенного газа, после того как этот остаточный поток текучей среды прошел участок 150 внешней теплообменной камеры 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ".

Так как в данной конструктивной форме эффективность теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" контролируемым способом может быть снижена путем пропуска выполненной с возможностью регулировки доли всего потока очищенного газа мимо участка 150 внешней теплообменной камеры 144 теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ", то и в данной конструктивной форме путем регулировки теплообменника 134 "очищенный газ-неочищенный газ" возможна регулировка выходной температуры Та очищенного газа.

В остальном, показанная на фиг.15 третья конструктивная форма установки 100 термической очистки отходящего воздуха с точки зрения конструкции и принципа действия совпадает с показанной на фиг.1 и фиг.2 конструктивной формой и также показанной на фиг.3-14 второй конструктивной формой, на предыдущее описание которых можно ссылаться в достаточной мере.

Реферат

Изобретение относится к установке термической очистки отходящего воздуха. Техническим результатом является регулировка выходной температуры очищенного газа без снижения качества очищенного газа. Установка включает камеру сгорания и теплообменник для передачи тепла от выработанного в камере сгорания очищенного газа в подаваемый в камеру сгорания неочищенный газ. Причем теплообменник включает в себя выполненную с возможностью протекания внутренней текучей средой внутреннюю теплообменную камеру и выполненную с возможностью протекания внешней текучей средой внешнюю теплообменную камеру, которая обеспечивает регулировку выходной температуры очищенного газа без снижения качества очищенного газа. При этом установка включает байпасное устройство с отделительным устройством, посредством которого часть внешнего потока текучей среды в виде байпасного потока текучей среды является отделяемой от внешнего остаточного потока текучей среды, и с подмешивающим устройством, посредством которого байпасный поток текучей среды является обратно подмешиваемым в остаточный поток текучей среды, после того как остаточный поток текучей среды прошел участок внешней теплообменной камеры. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 15 ил.

Формула