Теплообменный узел для поворотного регенеративного подогревателя - RU2561561C2

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к поворотному регенеративному подогревателю воздуха для передачи тепла от потока дымового газа к потоку воздуха горения и, в частности, относится к теплообменным элементам и образованному ими узлу для роторного регенеративного подогревателя воздуха.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Чаще всего поворотные регенеративные подогреватели воздуха используются для передачи тепла от потока дымового газа, выходящего из печи, во входящий в нее поток воздуха горения. Обычные поворотные регенеративные подогреватели воздуха (далее именуемые «подогреватель (подогреватели)») включают в себя ротор, установленный с возможностью вращения в их корпусе. Ротор содержит теплообменный или абсорбирующий узел (далее именуемый «теплообменным узлом»), выполненный путем расположения в стопку различных теплообменных или абсорбирующих элементов (далее именуемых «теплообменными элементами») для поглощения тепла из потока дымового газа и передачи этого тепла в поток воздуха горения. Ротор включает в себя радиальные перегородки или диафрагмы, образующие между ними отсеки для поддержки теплообменного узла. Кроме того, имеются секторные пластины, продолжающиеся по верхней и нижней сторонам ротора и разделяющие подогреватель на газовый сектор, и один или несколько воздушных секторов. Горячий поток дымового газа направляется через газовый сектор подогревателя и передает тепло теплообменному узлу в ходе непрерывного вращения ротора. При этом теплообменный узел поворачивается к воздушному сектору (секторам) подогревателя. В силу этого поток воздуха горения, направленный на теплообменный узел, нагревается. В регенеративных подогревателях других типов теплообменный узел является стационарным, а впускные и выпускные кожухи для воздуха и газа вращаются.

Теплообменный узел должен соответствовать различным важным требованиям, таким как передача необходимого количества тепла на заданную глубину теплообменного узла. Кроме того, может быть предписано требование низкой восприимчивости теплообменного узла к сильному засорению и, помимо простоты очистки теплообменного узла при загрязнении, требование защиты теплообменных элементов от коррозии. Другие требования могут включать в себя защиту теплообменного узла от износа, связанного с сажей и золой, присутствующими в потоке дымового газа и выдуваемыми из него, и т.д.

В подогревателях обычно используют множество слоев различных типов теплообменных элементов внутри ротора. Ротор включает в себя слой холодной части, расположенный на выпуске потока дымового газа, и может включать в себя промежуточные слои и слой горячей части, расположенный на впуске потока дымового газа. Как правило, в горячей части и промежуточных слоях используют высокоэффективные теплообменные элементы, которые выполнены с возможностью обеспечения наибольшего относительного восстановления энергии для данной глубины теплообменного узла. Эти слои теплообменного узла обычно включают в себя теплообменные элементы с открытыми проточными каналами, которые соединены по текучей среде друг с другом. Хотя эти теплообменные элементы с открытыми каналами обеспечивают наибольший теплообмен для данной глубины слоя, в них очистительные струи сажеобдувки растекаются или отклоняются при вдвигании в теплообменные элементы. Такое отклонение очистительных струй сажеобдувки сажи значительно снижает эффективность очистки теплообменного узла и теплообменных элементов. Наиболее значительные загрязнения обычно образуются в холодном слое по меньшей мере частично из-за конденсации некоторых паров дымовых газов. Таким образом, чтобы создать теплообменные элементы, обеспечивающие эффективную и продуктивную очистку посредством струй сажеобдувки, холодный слой теплообменного узла образуют из закрытых канальных элементов. Закрытые каналы обычно являются прямыми и открытыми только на концах каналов. Закрытые каналы образуют отдельные индивидуальные тракты для прохождения потоков, с очень ограниченными возможностями для смешивания или передачи потоков со смежными каналами.

Однако закрытые каналы, созданные путем сочетания теплообменных элементов в обычных подогревателях, могут иметь низкую эффективность теплообмена, потому что некоторые теплообменные элементы могут не иметь соответствующего поверхностного усиления. Другие закрытые каналы, созданные сочетанием теплообменных элементов, могут иметь лучшую эффективность теплообмена, однако из-за плотной компоновки листов не обеспечивают прохождения более крупных частиц сажи или золы. Кроме того, при изменении размеров таких теплообменных элементов для отсоединения теплообменного узла, с тем, чтобы позволить пройти через него крупным частицам сажи или золы, теплообменные элементы не могут быть защищены антикоррозийным покрытием, так как неплотная компоновка позволяет воздействующим струям сажеобдувки вызвать энергичные вибрации и столкновения между элементами, которые повреждают антикоррозийное покрытие.

Таким образом, существует необходимость в теплообменных элементах и узлах, способных эффективно образовать закрытые канальные элементы, чтобы исключить проблемы традиционных подогревателей по отношению к общей эффективности теплообмена и, в частности, на поверхности холодной части, эффективности сажеобдувки, прохождения крупных частиц сажи или золы, чистке теплообменных элементов и предотвращения их коррозии.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ввиду вышеуказанных недостатков, присущих уровню техники, настоящее изобретение обеспечивает создание теплообменных элементов и теплообменных узлов поворотного регенеративного подогревателя. Такие теплообменные узлы призваны включить в себя все преимущества уровня техники, преодолеть недостатки, присущие уровню техники, и обеспечить некоторые дополнительные преимущества.

Задачей настоящего изобретения является создание теплообменных элементов с повышенной мощностью теплообмена.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание теплообменных элементов и их узлов, имеющих повышенную эффективность теплообмена при выполнении узлов холодного слоя.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание теплообменных элементов и их узлов, обеспечивающих улучшенную сажеобдувку.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание теплообменных элементов и их узлов, которые могут быть способны обеспечить прохождение через них крупных частиц сажи или золы без разрушения теплообменного узла.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание теплообменных элементов и их узлов, которые могут быть защищены от коррозии, вызванной конденсирующимися веществами, присутствующими в потоке дымовых газов.

Для достижения вышеуказанной задачи, в соответствии с одним из объектов настоящего изобретения, имеется теплообменный узел для поворотного регенеративного подогревателя. Теплообменный узел содержит множество теплообменных элементов, расположенных в стопку на расстоянии друг от друга таким образом, что каждая выемка из множества выемок на одном из теплообменных элементов опирается на соответствующие плоские участки из множества плоских участков на смежных теплообменных элементах для образования множества закрытых каналов, изолированных друг от друга, причем каждый из каналов выполнен так, что каждый рифленый участок из множества рифленых участков на одном из теплообменных элементов обращен к соответствующим волнистым участкам из множества волнистых участков на смежных теплообменных элементах, при этом каждая из выемок имеет смежные двойные гребни, продолжающиеся поперечно от противоположных сторон каждого из теплообменных элементов для создания пространственного разнесения между каждым из множества теплообменных элементов.

В одном варианте осуществления согласно вышеописанному аспекту настоящего изобретения, каждый из множества теплообменных элементов содержит множество волнистых участков, множество рифленых участков, множество плоских участков, и множество выемок, расположенных по ширине теплообменных элементов и смежных друг другу.

В еще одном варианте осуществления согласно вышеописанному аспекту настоящего изобретения, каждый из множества теплообменных элементов включает в себя множество волнистых участков, множество рифленых участков, множество плоских участков, и множество выемок, при этом каждый из плоских участков и выемок разнесены на расстояние друг от друга по меньшей мере одним из волнистых участков и рифленых участков.

В еще одном варианте осуществления согласно вышеописанному аспекту настоящего изобретения, множество теплообменных элементов содержит множество первых теплообменных элементов, каждый из которых содержит множество волнистых участков и множество плоских участков, причем волнистые участки и плоские участки поочередно расположены по ширине каждого из первых теплообменных элементов, и множество вторых теплообменных элементов, каждый из которых содержит множество рифленых участков и множество выемок, при этом каждый из рифленых участков и выемок поочередно расположены по ширине каждого из вторых теплообменных элементов.

В еще одном варианте осуществления согласно вышеописанному аспекту настоящего изобретения, множество теплообменных элементов содержит множество первых теплообменных элементов, каждый из которых содержит множество рифленых участков и множество плоских участков, причем рифленые участки и плоские участки поочередно расположены по ширине каждого из первых теплообменных элементов, и множество вторых теплообменных элементов, каждый из которых содержит множество волнистых участков и множество выемок, при этом волнистые участки и выемки поочередно расположены по ширине каждого из вторых теплообменных элементов.

В еще одном варианте осуществления согласно вышеописанному аспекту настоящего изобретения, волнистые участки выполнены под углом по меньшей мере к одному из плоских участков с плоским сечением и выемок, а рифленые участки выполнены параллельно по меньшей мере одному из плоских участков с плоским сечением и выемок.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложен теплообменный узел поворотного регенеративного подогревателя. Теплообменный узел содержит множество первых теплообменных элементов, каждый из которых содержит множество волнистых участков и множество плоских участков, причем волнистые участки и плоские участки расположены поочередно по ширине первых теплообменных элементов, и множество вторых теплообменных элементов, каждый из которых содержит множество рифленых участков и множество выемок, причем выемки имеют смежные двойные гребни, продолжающиеся поперечно от противоположных сторон каждого из вторых теплообменных элементов, при этом каждый из рифленых участков и выемок расположен поочередно по ширине вторых теплообменных элементов, и каждый из первого и второго теплообменных элементов расположены в стопку на расстоянии и поочередно друг с другом так, что каждая из выемок второго теплообменного элемента опирается на соответствующие плоские участки смежных первых теплообменных элементов для создания множества закрытых каналов, изолированных друг от друга, причем каждый из каналов выполнен так, что каждый из рифленых участков вторых теплообменных элементов обращен к соответствующим волнистым участкам смежных первых теплообменных элементов.

Теплообменный узел для поворотного регенеративного подогревателя, содержащий множество первых теплообменных элементов, причем каждый из первых теплообменных элементов содержит множество рифленых участков и множество плоских участков, причем рифленые участки и плоские участки расположены поочередно по всей ширине первых теплообменных элементов, и множество вторых теплообменных элементов, каждый из которых содержит множество волнистых участков и множество выемок, причем каждая из выемок имеет смежные двойные гребни, продолжающиеся поперечно от противоположных сторон каждого из вторых теплообменных элементов, причем волнистые участки и выемки расположены поочередно по ширине вторых теплообменных элементов, и при этом каждый из первого и второго теплообменных элементов расположены в стопку на расстоянии и поочередно друг с другом так, что каждая из выемок второго теплообменного элемента опирается на соответствующие плоские участки смежных первых теплообменных элементов для создания множества каналов, изолированных друг от друга, причем каждый из каналов выполнен так, что каждый из рифленых участков первых теплообменных элементов обращен к соответствующим волнистым участкам смежных вторых теплообменных элементов.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложен теплообменный узел поворотного регенеративного подогревателя. Теплообменный узел содержит множество теплообменных элементов, при этом каждый из множества теплообменных элементов содержит множество волнистых участков, множество рифленых участков, множество плоских участков, и множество выемок, расположенных по его ширине и смежных друг другу, причем выемки имеют смежные двойные гребни, продолжающие поперечно от противоположных сторон каждого из теплообменных элементов, причем множество теплообменных элементов расположено в стопку на расстоянии друг от друга таким образом, что каждая из выемок на одном из теплообменных элементов опирается на соответствующие плоские участки смежных теплообменных элементов для создания множества закрытых каналов, при этом изолированных друг от друга, причем каждый из каналов выполнен так, что каждый из рифленых участков одного из теплообменных элементов обращен к соответствующим волнистым участкам смежных теплообменных элементов.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, имеется теплообменный элемент для теплообменного узла поворотного регенеративного подогревателя. Теплообменный элемент содержит множество волнистых участков, множество рифленых участков, множество плоских участков, и множество выемок, расположенных по ширине теплообменного элемента и смежных друг другу, причем выемки имеют смежные двойные гребни, продолжающиеся поперечно от противоположных сторон теплообменного элемента.

В одном из вариантов осуществления вышеуказанных двух аспектов настоящего изобретения, теплообменный элемент включает в себя множество волнистых участков, множество рифленых участков, множество плоских участков, и множество выемок, при этом каждый из плоских участков и выемок разнесены на расстояние друг от друга по меньшей мере одним из волнистых участков и рифленых участков.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложен способ изготовления теплообменного элемента для теплообменного узла поворотного регенеративного подогревателя. Способ включает в себя этап, на котором выполняют множество волнистых участков, множество рифленых участков, множество плоских участков и множество выемок, имеющих смежные двойные гребни, продолжающиеся поперечно от противоположных сторон теплообменного элемента по ширине теплообменного элемента и смежных друг другу.

Согласно всем различным вышеуказанным аспектам настоящего изобретения, волнистые участки выполнены под углом по меньшей мере к одному из участков с плоским сечением и выемок, а рифленые участки расположены параллельно по меньшей мере одному из участков с плоским сечением и выемок.

Эти аспекты вместе с другими аспектами настоящего изобретения, и различные признаки новизны, которые отличают настоящее изобретение, выделены в прилагаемой формуле изобретения и являются частью настоящего изобретения. Для лучшего понимания настоящего изобретения, преимуществ его внедрения и заданных целей, достигаемых при его использовании, предусмотрена ссылка на сопровождающие чертежи и описательный материал, в котором проиллюстрированы примерные варианты осуществления настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Преимущества и признаки настоящего изобретения станут лучше понятны из последующего подробного описания и формулы изобретения в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых идентичные элементы обозначены идентичными символами и на которых:

На фиг.1 показан общий вид поворотного регенеративного подогревателя, в котором использованы различные узлы теплообмена, в соответствии с различными и примерными вариантами осуществления настоящего изобретения;

На фиг.2А и 2В, соответственно, проиллюстрированы виды сбоку и сверху теплообменного узла, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг.3А и 3В, соответственно, проиллюстрированы виды сбоку и сверху теплообменного узла, в соответствии с другим примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг.4А и 4В, соответственно, проиллюстрированы виды сбоку и сверху теплообменного узла, в соответствии с еще одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения; и

На фиг.5А и 5В, соответственно, проиллюстрированы виды сбоку и сверху теплообменного узла, в соответствии с другим примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Идентичные ссылочные позиции относятся к идентичным элементам по всему описанию нескольких видов чертежей.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для полного понимания настоящего изобретения в связи с вышеописанными чертежами должна быть сделана ссылка на последующее подробное описание, в том числе на прилагаемую формулу изобретения. Хотя настоящее изобретение описано в связи с примерными вариантами осуществления, настоящее изобретение не должно ограничиваться конкретными формами, изложенными в данном описании. Понятно, что в зависимости от обстоятельств могут быть предложены для рассмотрения или стать целесообразными различные исключения и эквивалентные замены, но они предназначены для охвата применения или внедрения в пределах сущности и объема настоящего изобретения. Кроме того, следует понимать, что используемая здесь фразеология и терминология служит для описательных целей и не должна рассматриваться как имеющая ограничительный характер.

Термин «первый», «второй» и т.п. не обозначают здесь какого-либо порядка, уровня или значения, а используются для отличия одного элемента от другого. Кроме того, термины «один», «другой» и «множество» здесь не обозначают ограничения по количеству, а скорее обозначают наличие по меньшей мере одной из упомянутых позиций.

На фиг.1 проиллюстрирован общий вид поворотного регенеративного подогревателя 100 (далее именуемого «подогревателем 100»), в котором может быть применен по меньшей мере один из различных теплообменных узлов 200, 300, 400 и 500, показанных на фиг.2A-5B, в соответствии с различными примерными вариантами осуществления настоящего изобретения, и который будет подробно объяснен в сочетании с соответствующими фигурами.

Подогреватель 100 включает в себя ротор 102, установленный с возможностью вращения внутри корпуса 104 вдоль роторной стойки 106. Роторный узел 102 имеет конфигурацию, включающую в себя диафрагмы или перегородки 108, радиально продолжающиеся от роторной стойки 106 до внешней периферии ротора 102. Кроме того, перегородки 108 образуют различные отсеки для расположения различных теплообменных узлов 200, 300, 400 или 500. Корпус 104 включает в себя впускной тракт 112 дымового газа и выпускной тракт 114 дымового газа для потока нагретых дымовых газов через подогреватель 100. Корпус 104 дополнительно включает в себя воздушный впускной тракт 116 и воздушный выпускной тракт 118 для потока воздуха горения через подогреватель 100. Кроме того, подогреватель 100 включает в себя секторные пластины 120, продолжающиеся через корпус 104 смежно к нижней и верхней сторонам роторного узла 102, тем самым разделяя подогреватель 100 на воздушный сектор 122 и газовый сектор 124. Стрелка «А» указывает на направление потока 126 дымового газа через роторный узел 102. Горячий поток дымового газа 126, поступающий через впускной канал 112 дымового газа, передает тепло на теплообменные узлы 200, 300, 400 и 500, установленные в отсеках 110. Нагретые теплообменные узлы 200, 300, 400 или 500 затем поворачиваются к воздушному сектору 122 подогревателя 100. Накопленное тепло теплообменных узлов 200, 300, 400 или 500 затем сообщается потоку 128 воздуха горения, как показано стрелкой «B», поступающему через воздушный впускной тракт 116. Из данного пояснительного параграфа понятно, что тепло потока 126 горячих дымовых газов, попадающее в подогреватель 100, используют для нагрева теплообменных узлов 200, 300, 400 или 500, которые, в свою очередь, нагревают поток 128 воздуха горения, поступающего в подогреватель 100 для заданной цели.

Теперь теплообменные узлы 200, 300, 400, 500 будут пояснены со ссылками на фиг.1-5B. Теплообменные узлы 200, 300, 400 или 500 включают в себя множество теплообменных элементов 210, 310а, 310b, 410а, 410b, 510а, 510b; расположенных в стопку на расстоянии друг от друга таким образом, что каждая выемка 220, 320, 420, 520 из множества выемок 220, 320, 420, 520 одного из теплообменных элементов 210, 310а, 310b, 410а, 410b, 510а, 510b опирается на соответствующие плоские участки 230, 330, 430, 530 из множества плоских участков 230, 330, 430, 530 смежных теплообменных элементов 210, 310а, 310b, 410а, 410b, 510а, 510b для создания множества каналов 240, 340, 440, 540, изолированных друг от друга. Кроме того, каждый из каналов 240, 340, 440, 540 выполнен так, что каждый рифленый участок 250, 350, 450, 550 из множества рифленых участков 250, 350, 450, 550 одного из теплообменных элементов 210, 310а, 310b, 410а, 410b, 510а, 510b обращен к соответствующим волнистым участкам 260, 360, 460, 560 из множества волнистых участков 260, 360, 460, 560 смежных теплообменных элементов 210, 310а, 310b; 410а, 410b; 510a, 510b. Кроме того, каждая выемка 220, 320, 420, 520 имеет смежные двойные гребни 220а, 220b, 320а, 320b, 420а, 420b, 520а, 520b, продолжающиеся поперечно от противоположных сторон каждого из теплообменных элементов 210, 310а, 310b, 410а, 410b, 510a, 520b для создания пространственного разнесения между каждым из множества теплообменных элементов 210, 310а, 310b, 410а, 410b, 510а, 520b для образования теплообменных узлов 200, 300 400 и 500. Для полного понимания изобретения, каждый из теплообменных узлов 200, 300, 400 и 500 будет пояснен в сочетании с их соответствующими представленными в данном документе фигурами.

Вышеупомянутые теплообменные элементы 210, 310а, 310b, 410а, 410b, 510а, 520b изготовлены из металлических листов или пластин заданных размеров, таких как длина, ширина и толщина, применяемых и пригодных для изготовления подогревателя 100, отвечающего соответствующим требованиям к промышленным агрегатам, в которых он должен быть установлен. Имеющие различные конфигурации теплообменные элементы 210, 310а, 310b, 410а, 410b, 510а, 510b будут объяснены в сочетании с конкретными вариантами их осуществления.

Обратимся теперь к фиг.2А и 2В, на которых, соответственно, проиллюстрированы виды сбоку и сверху теплообменного узла 200, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Теплообменный узел 200 содержит множество теплообменных элементов, например, теплообменных элементов 210. Каждый теплообменный элемент 210 включает в себя множество выемок, например, выемки 220, множество плоских участков, например, плоские участки 230, множество рифленых участков, например, рифленые участки 250, и множество волнистых участков, например, волнистых участков 260, (которые в дальнейшем также могут вместе или по отдельности называться «признаками 220, 230, 250 и 260»). Кроме того, каждая выемка 220 включает в себя смежные двойные гребни 220а и 220b, продолжающиеся поперечно с противоположных сторон каждого из теплообменных элементов 210. Все упомянутые четыре признака могут быть выполнены на каждом из теплообменных элементов 210 по ширине и смежных друг другу. В настоящем варианте осуществления, как упомянуто выше, все признаки 220, 230, 250 и 260 выполнены на одном теплообменном элементе 210. Однако такие признаки 220, 230, 250 и 260 в сочетаниях по два могут быть выполнены на более чем одном теплообменном элементе, и будут объяснены со ссылками на фиг.ЗА-5B. Кроме того, на фиг.2A-5B, изображающих различные виды теплообменных узлов 200, 300, 400 и 500, фактически изображена часть этих узлов, и они не могут рассматриваться как имеющие ограничительный характер. Любые такие узлы образованы путем многократного применения признаков 220, 230, 250 и 260.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, выемки 220 и плоские участки 230 разнесены друг от друга по меньшей мере одним из рифленых участков 250 и волнистых участков 260 на каждом из теплообменных элементов 210. В примерном варианте осуществления, как показано на фиг.2А и 2В, признаки 220, 230, 250 и 260 выполнены в следующем порядке, например, плоский участок 230, волнистый участок 260, и выемки 220 и рифленые участки 250. Тем не менее, в пределах объема настоящего изобретения признаки 220, 230, 250 и 260 могут быть выполнены в любом порядке для образования каналов 240, в зависимости от промышленных требований. Согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения, все упомянутые признаки 220, 230, 250 и 260 выполнены на каждом из отдельных теплообменных элементов 210, в его наиболее вероятной форме, посредством одноэтапного производственного процесса проката, с использованием одного комплекта валков. После выполнения признаков 220, 230, 250 и 260, каждый такой теплообменный элемент или лист 210 может быть покрыт подходящим покрытием, например, керамической эмалью, что делает теплообменные элементы или листы 210 несколько толще, и предотвращает прямой контакт подложки металлических листов с дымовыми газами, тем самым предотвращая коррозию от воздействия сажи, золы или конденсируемых паров в этом потоке.

Признаки 220, 230, 250 и 260 выполнены на каждом теплообменном элементе 210 в определенном порядке. В одном варианте осуществления каждая волнистая поверхность волнистых участков 260 выполнена под углом по меньшей мере к одному из плоских участков 230 и выемок 220. Например, как показано на фиг.2В, волнистые поверхности 260 выполнены под углом «Ф» по отношению к плоскому участку 230, или могут быть выполнены под углом «α» по отношению к выемкам 220. В одном из вариантов осуществления, углы «Ф» и «α» могут иметь одинаковую величину, а в другом варианте осуществления упомянутые углы могут быть различными в зависимости от требований. Кроме того, такие признаки, как рифленые участки 250, также выполнены определенным образом по отношению по меньшей мере к одной из выемок 220 и плоских участков 230. В одном варианте осуществления, как показано на фиг.2В, рифленые участки 250 выполнены параллельно по меньшей мере одной из выемок 220 и плоских участков 230. Из приведенных выше автором признаков 220, 230, 250 и 260 может быть совершенно очевидно, что волнистые поверхности или волнистые участки 260 пролегают под углом по отношению к выемкам 220 или плоским участкам 230, и что рифленые поверхности или рифленые участки 250 выполнены параллельно относительно выемки 220 или плоских участков 230. Такие термины, как «рифленые поверхности» или «рифленые участки», «плоские поверхности» или «плоские участки», и «волнистые поверхности» или «волнистые участки» поочередно и взаимозаменяемо использованы по всему описанию и могут рассматриваться как идентичные.

Для создания каналов 240 согласно настоящему варианту осуществления, как упомянуто выше, различные теплообменные элементы 210 расположены в стопку на расстоянии друг от друга. Они расположены в стопку таким образом, что каждая из выемок 220 одного из теплообменных элементов 210 опирается на плоские поверхности 230 смежного теплообменного элемента 210. Например, как показано на фиг.2A, выемка 220 верхнего теплообменного элемента 210 опирается на плоскую поверхность 230 смежного нижнего теплообменного элемента 210, и аналогичным образом, выемка 220 нижнего теплообменного элемента 210 опирается на плоскую поверхность 230 смежного верхнего теплообменного элемента 210, тем самым образуя канал 240. Кроме того, различные каналы 240 выполнены на теплообменных элементах 210, причем эти различные теплообменные элементы 210 расположены в стопку вместе. Расположение в стопку теплообменных элементов 210 может быть достаточно компактным, чтобы избежать неплотной конфигурации и при этом обеспечить прохождение частиц сажи или золы значительно более крупного размера.

Для достижения вышеуказанных целей созданные каналы 240 имеют особую конфигурацию в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. Каналы 240 изолированы друг от друга из-за контакта между выемками 220 и плоскими поверхностями 230 (которые в дальнейшем также могут избирательно называться «закрытыми каналами 240»), и в целом могут быть прямыми и открытыми на своих концах. Закрытые каналы 240 способствуют прямому прохождению через них потоков текучих сред, например, струй сажеобдувки, без растекания или отклонения по ширине теплообменных элементов 210. Кроме того, при ярусном расположении различных теплообменных элементов 210 соответствующее пространственное разнесение достигается между двумя последовательными теплообменными элементами 210 благодаря наличию выемок 220 и, в частности, благодаря гребням 220а и 220b, которые опираются на соответствующие плоские поверхности 230 смежных теплообменных элементов 220. Это связано с тем, что гребни 220а и 220b выемок 220 выполнены на таких замеренных заданных высотах, которые обеспечивают необходимый интервал между последовательными теплообменными элементами 210. Такое необходимое пространственное разнесение между двумя последовательными теплообменными элементами 210 создает соответствующую глубину закрытых каналов 240 и, по существу, обеспечивает прохождение крупных частиц сажи или золы, что, в свою очередь, предотвращает закупоривание или блокирование теплообменного узла 200, и, соответственно, подогревателя 100. Например, закрытые каналы 240 согласно настоящему изобретению могут быть выполнены с возможностью пропускания частиц сажи или золы размером примерно до 9/32 дюйма, фактически приблизительно около 7 мм. Тем не менее, в пределах объема настоящего изобретения, теплообменный узел 200 может быть выполнен с возможностью пропускания частиц сажи или золы еще большего размера.

Как указано выше, в обычном теплообменном узле, установленном в некоторых подогревателях, как правило, некомпактно расположены элементы для обеспечения возможности прохождения частиц сажи или золы больших размеров. Такое некомпактное расположение теплообменных узлов приводит к столкновениям теплообменных элементов друг с другом за счет энергичных колебаний, вызванных падающими струями сажеобдувки. Настоящее изобретение может быть способно исключить такие проблемы благодаря выемкам 220 и плоским поверхностям 230, расположенным в тесной компоновке или опирающимся друг на друга, и при этом обеспечивающим прохождение частиц сажи или золы больших размеров из закрытых каналов благодаря достаточно большим размерам гребней 220а и 220b. В частности, как отмечалось выше, вследствие выполнения теплообменных элементов 210 с указанными признаками, теплообменные элементы 210 покрыты надлежащим покрытием. Такие покрытия подвержены повреждениям в некомпактно расположенных узлах из-за столкновения теплообменных элементов 210 во время сажеобдувки, чего обычно не происходит в случае с настоящим изобретением.

Кроме того, каждый из каналов 240, выполненных в теплообменном узле 200, компоновка рифленых поверхностей 250 и волнистых поверхностей 260 на смежных теплообменных пластинах 210, выполнены таким образом, что они обращены друг к другу. В одном варианте осуществления настоящего изобретения может присутствовать зазор значительной величины, а в другом варианте осуществления зазор может быть около нуля между рифлеными поверхностями 250 и смежной волнистой поверхностью 260 двух последовательных теплообменных элементов 210, расположенных в стопку для выполнения каналов 240. Такая конфигурация каналов 240 способна повысить эффективность теплообмена до величин, превышающих текущую эффективность теплообмена поверхностей холодной части, и соответственно, общую эффективность теплообмена подогревателя 100.

Обратимся теперь к фиг.ЗА-4В, на которых теплообменные узлы, такие как теплообменные узлы 300 и 400, показаны в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. В частности, как видно из фиг.3А и 3В, теплообменный узел 300 содержит множество теплообменных элементов, например, множество первых теплообменных элементов 310а и множество вторых теплообменных элементов 310b. Каждый из первых теплообменных элементов 310a включает в себя множество волнистых участков, например, волнистых участков 360, и множество плоских участков, например, плоских участков 330. Каждый из волнистых участков 360 и плоских участков 330 расположены поочередно по ширине каждого из первых теплообменных элементов 310а. Кроме того, каждый из вторых теплообменных элементов 310b включает в себя множество рифленых участков, например, рифленых участков 350, и множество выемок, например, выемок 320. Каждый из рифленых участков 350 и выемок 320 расположены поочередно по ширине каждого из вторых теплообменных элементов 310b.

Как упомянуто и проиллюстрировано в данном варианте осуществления, два из признаков 320, 330, 350 и 360 выполнены на теплообменных элементах 310a, 310b, а не на одном теплообменном элементе, например, как в теплообменных элементах 210. Для создания каналов, таких как каналы 340, первые и вторые теплообменные элементы 310а, 310b в стопку поочередно расположены таким образом, чтобы выемки 320 второго теплообменного элемента 310b располагались на плоском участке 330 смежных первых теплообменных элементов 310а. Каналы 340 имеют идентичную конфигурацию с каналами 240, и их описание для краткости опущено в данном документе. Расположение в стопку множества первых и вторых теплообменных элементов 310а и 310b обеспечивает их пространственное разнесение друг от друга, и их плотную компоновку, как описано выше, благодаря надлежащей высоте гребней 320а и 320b выемок 320, выполненных на каждом из вторых теплообменных элементов 310b.

Выемки 320, плоские поверхности 330, рифленые поверхности 350 и волнистые поверхности 360 выполнены на соответствующих теплообменных элементах 310а и 310b определенным образом. В одном варианте осуществления волнистые поверхности 260 выполнены под углом к плоским поверхностям 330 на первом теплообменном элементе 310a. Например, как показано на фиг.3В, волнистые поверхности 360 выполнены под углом «Ф» по отношению к плоским поверхностям 330. Кроме того, рифленые поверхности 350 также выполнены определенным образом по отношению к выемкам 320 на вторых теплообменных элементах 310b. В одном варианте осуществления, как показано на фиг.3В, рифленые участки 350 выполнены параллельно выемкам 320. Из приведенных выше письменных описаний может быть совершенно очевидно, что волнистые поверхности 360 выполнены под углом относительно плоских участков 330 на первых теплообменных элементах 310а и что рифленые поверхности 350 выполнены параллельно по отношению к выемкам 320 на вторых теплообменных элементах 310b.

Обратившись теперь к фиг.4А и 4В, видим проиллюстрированный теплообменный узел 400. Теплообменный узел 400, по существу, аналогичен теплообменному узлу 300. Подобно теплообменному узлу 300, теплообменный узел 400 также включает в себя множество теплообменных элементов, например, множество первых теплообменных элементов 410а и множество вторых теплообменных элементов 410b. Каждый из первых теплообменных элементов 410a включает в себя множество волнистых участков, например, волнистых участков 460, и множество плоских участков, например, плоских участков 430. Каждый из волнистых участков 460 и плоских участков 430 поочередно расположен по всей ширине каждого из первых теплообменных элементов 410а. Кроме того, каждый из вторых теплообменных элементов 410b включает в себя множество рифленых участков, например, рифленых участков 450, и множество выемок, например, выемок 420. Каждый из рифленых участков 450 и выемок 420 поочередно расположен по ширине каждого из вторых теплообменных элементов 410b. Чередование между теплообменными узлами 300 и 400 может отражаться на конфигурации рифленых поверхностей. Рифленые поверхности 450 могут быть более изогнутыми и круглыми по форме, и компактными, а рифленые поверхности 350 могут быть более острыми и менее компактными. Кривизна и компактность рифленых поверхностей 450 может быть способна создавать сравнительно большую эффективность по всему теплообменному узлу 400. Каналы 440 выполнены путем поочередного расположения в стопку первых и вторых теплообменных элементов 410а и 410b, как и в случае с теплообменными узлами 300. Подробное объяснение этого здесь опущено ради краткости. Выемки 420, плоские поверхности 430, рифленые поверхности 450 и волнистые поверхности 460 выполнены на соответствующих теплообменных элементах 410а и 410b таким же образом, что описан выше со ссылкой на фиг.3А и 3В. Например, как показано на фиг.4В, волнистые поверхности 460 выполнены под углом «Ф» по отношению к плоскому участку 430 на первом теплообменном элементе 410a. Кроме того, рифленые участки 450 выполнены параллельно выемкам 420 на втором теплообменном элементе 410b.

Обратившись теперь к фиг.5А и 5В, видим теплообменный узел, например, теплообменный узел 500, показанный в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Теплообменный узел 500 содержит множество теплообменных элементов, например, множество первых теплообменных элементов 510а и множество вторых теплообменных элементов 510b. Каждый из первых теплообменных элементов 510a включает в себя множество плоских участков, например, плоских участков 530, и множество рифленых участков, например, рифленых участков 550. Каждый из плоских участков 530 и рифленых участков 550 поочередно расположен по ширине каждого из первых теплообменных элементов 510a. Кроме того, каждый из вторых теплообменных элементов 510b включает в себя множество выемок, например, выемок 520, и множество волнистых участков, например, волнистых участков 560. Каждый из волнистых участков 560 и выемок 520 поочередно расположен по ширине каждого из вторых теплообменных элементов 510b.

В данном варианте осуществления, сходном с приведенными выше вариантами осуществления, как показано на фиг.ЗА-4В, два признака из 520, 530, 550 и 560 выполнены на теплообменных элементах 510a, 510b, а не одном теплообменном элементе, например, теплообменных элементах 210, изображенных на фиг.2A и 2B. Для создания каналов, таких как каналы 540, первые и вторые теплообменные элементы 510a, 510b поочередно расположены таким образом, чтобы выемки 520 второго теплообменного элемента 510b опирались на плоские участки 530 смежных первых теплообменных элементов 510а. Каналы 540 имеют идентичную конфигурацию с каналами 240, 340 и 440 и их пояснения здесь для краткости опущены. Расположение в стопку множества первых и вторых теплообменных элементов 510a и 510b обеспечивает их пространственное разнесение друг от друга, и их вышеописанную плотную компоновку благодаря надлежащим высотам гребней 520а и 520b выемок 520, выполненных на каждом из вторых теплообменных элементов 510b.

Кроме того, выемки 520, плоские поверхности 530, рифленые поверхности 550 и волнистые поверхности 560 выполнены на соответствующих теплообменных элементах 510A и 510B. Рифленые участки 550 выполнены определенным образом по отношению к плоским поверхностям 530 на каждом из первых теплообменных элементов 510a. В частности, рифленые участки 550 выполнены параллельно выемкам 520. Кроме того, волнистые участки 560 выполнены под углом к выемкам 520 на вторых теплообменных элементах 510b. Например, волнистые поверхности 560 расположены под углом «Ф» по отношению к выемкам плоских участков 330.

Кроме того, конфигурация всех каналов 340, 440 и 540 вышеуказанных вариантов осуществления идентична с каналами 240, и включает в себя все предпочтительные признаки, описанные применительно к каналам 240 согласно объему изобретения. Кроме того, теплообменные узлы 300, 400 и 500 также включают в себя все предпочтительные признаки, описанные применительно к теплообменному узлу 200, и опущенные здесь для краткости. Кроме того, в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, может быть зазор значительной величины, или же зазор может быть около нуля, между рифлеными поверхностями 350, 450, 550 и смежной волнистой поверхностью 360, 460, 560 двух последовательных теплообменных элементов 310а и 310b, 410a и 420b, 520a и 520b, расположенных в стопку для выполнения каналов 340, 450 и 550.

Теплообменные элементы 210, 310а, 310b; 410a, 410b; 510a, 510b и соответствующие теплообменные узлы 200, 300, 400 или 500 в целом описаны здесь как подогреватель воздуха двухсекторного типа. Однако изобретение может включать в себя конфигурацию и расположение в стопку различных теплообменных элементов для других видов подогревателей воздуха, например, трехсекторных или четырехсекторных подогревателей воздуха, при этом их описания здесь опущены для краткости. Как правило, подогреватель 100 может относиться либо к двухсекторным, либо трехсекторным или четырехсекторным подогревателям воздуха, причем конфигурация или расположение в стопку различных теплообменных элементов согласно изобретению может быть выполнено в соответствии с требованиями, предъявляемыми к данному типу подогревателя воздуха.

Теплообменные элементы 210, 310а, 310b; 410a, 410b; 510a, 510b и теплообменные узлы 200, 300, 400 или 500 соответственно выполненные таким образом, используемые в сочетании с подогревателем 100 на промышленном предприятии, имеют следующие преимущества, помимо вышеупомянутых. Настоящее изобретение предпочтительно обеспечивает улучшенную эффективность теплообмена в целом и, в частности, для поверхности холодной части подогреватели воздуха. Кроме того, теплообменные узлы согласно настоящему изобретению предпочтительно обеспечивают улучшенную эффективность сажеобдувки. Кроме того, теплообменные элементы и их узлы имеют плотную компоновку и при этом способны обеспечить прохождение крупных частиц сажи или золы без необходимости разуплотнения теплообменных узлов. Благодаря плотной компоновке узлов, что исключает столкновение теплообменных элементов, покрытие из керамической эмали и т.п. на теплообменных элементах не разрушаются, в результате чего снижается вероятность коррозии теплообменных элементов. Кроме того, узлы способны также обеспечить проникновение энергии сажеобдувки через теплообменную поверхность с достаточной энергией, чтобы очистить теплообменные элементы, удаленные на большее расстояние от сажеобдувочного оборудования, которое также очищает покрытия для защиты от коррозии и содействует удалению отложений сажи или золы. Кроме того, особенностью закрытых каналов является их приспособленность для таких применений, как удаление NOx, где в теплообменных узлах могут образовываться отложения бисульфата аммония. Узлы согласно настоящему изобретению способны сохранять энергию сажеобдувки, что обеспечивает эффективность теплообменных элементов для удаления NOx. Кроме того, раскрытые теплообменные элементы 210, 310а, 310b, 410а, 410b, 510а, 510b могут быть также использованы в теплообменниках с передачей тепла от газа к газу, которые обычно используют для подогрева дымового газа.

Вышеизложенные описания конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения были представлены в иллюстративных и описательных целях. Они не претендуют на то, чтобы быть исчерпывающими или ограничивать настоящее изобретение точными раскрытыми формами, и очевидно, что в свете вышеизложенной концепции возможны многие модификации и вариации. Варианты осуществления были выбраны и описаны для наилучшего объяснения принципов настоящего изобретения и его практического применения, чтобы тем самым дать возможность другим специалистам в данной области техники наилучшим образом использовать настоящее изобретение и различные варианты осуществления с различными модификациями, которые подходят для конкретного использования. Понятно, что могут рассматриваться различные пропуски и замены эквивалентов в зависимости от того, что подсказывают и делают целесообразным обстоятельства, однако они предназначены для охвата применения или осуществления в пределах сущности и объема формулы настоящего изобретения.

Реферат

Изобретение относится к теплообменному узлу для поворотного регенеративного подогревателя. Теплообменный узел содержит множество теплообменных элементов, расположенных в стопку на расстоянии друг от друга. Каждая выемка из множества выемок одного из теплообменных элементов опирается на соответствующие плоские участки из множества плоских участков смежных теплообменных элементов для создания множества закрытых каналов, изолированных друг от друга. Каждый из каналов выполнен так, что каждый из рифленых участков из множества рифленых участков одного из теплообменных элементов обращен к соответствующему волнистому участку из множества волнистых участков смежных теплообменных элементов. В результате обеспечивается повышение мощности и эффективности теплообмена, улучшение сажеобдувки и повышение защиты от коррозии. 6 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула