РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК С КИПЯЩИМ СЛОЕМ
REGENERATIVE HEAT EXCHANGER WITH FLUIDISED BED

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано, в частности, для утилизации тепла газообразных низко- и среднепотенциальных вторичных энергетических ресурсов.
Известен регенеративный теплообменник с кипящим слоем, содержащий камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения сыпучего промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, а оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток (авт. св. СССР №273358, МПК: F28C 3/12, F23L 15/02).
Недостатком данного теплообменника является его большое гидравлическое сопротивление вследствие большого угла наклона газораспределительных, решеток и пересыпных труб.
Известен регенеративный теплообменник с псевдоожиженным кипящим слоем, содержащий камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения сыпучего промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, а пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер (патент РФ №1015234, МПК: F28C 3/12, F23L 5/02 - прототип).
Указанный теплообменник работает следующим образом.
Горячий газ, например продукты сгорания печи или парогенератора, продувается через газовую камеру, а холодный воздух - через воздушную. При этом частицы дисперсного теплоносителя псевдоожижаются и движутся по решеткам в сторону их подъема. Достигнув верхнего края решетки, частицы по пересыпным трубам перемещаются в другую камеру. Циркулируя между газовой и воздушными камерами, частицы твердого зернистого материала нагреваются горячим газом в газовой камере и охлаждаются в воздушной камере, отдавая тепло холодному воздуху.
Основными недостатками данного теплообменника являются значительные потери тепла, связанные с неэффективной системой теплообмена между теплообменивающимися средами и дисперсным материалом.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности работы теплообменника путем уменьшения потерь тепла при протекании рабочего процесса.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенном регенеративном теплообменнике с кипящим слоем, содержащем газовую и воздушную камеры с решетками для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения дисперсного промежуточного теплоносителя, причем решетки установлены наклонно, оси отверстий в них направлены в сторону подъема решеток, при этом пересыпные трубы выполнены перфорированными и расположены в полостях камер, согласно изобретению газовая камера размещена внутри воздушной, при этом внутренняя поверхность, по крайней мере, одной решетки выполнена с продольными ребрами, причем высота ребра примерно равна толщине кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя, при этом по внешнему периметру воздушной камеры выполнены каналы, соединенные с полостью газовой камеры.
Высота ребра выбирается примерно равной толщине кипящего слоя, исходя из того, что при меньшем ее значении верхние слои кипящего слоя дисперсного промежуточного теплоносителя сомкнутся между собой, что приведет к ухудшению условий теплообмена, а при большем - часть ребра, выступающего над поверхностью слоя, исключается из процесса теплообмена, что ведет к ухудшению характеристик теплообменника.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен предлагаемый теплообменник, продольный разрез; на фиг.2 - вид теплообменника сверху, на фиг.3 - поперечный разрез наклонной газораспределительной решетки.
Регенеративный теплообменник с кипящим слоем содержит газовую 1 и воздушную 2 камеры с решетками 3 для параллельного прохождения теплообменивающихся сред и последовательного перемещения дисперсного промежуточного теплоносителя 4. Газовая камера 1 установлена внутри воздушной 2. Решетки 3 установлены наклонно, а оси отверстий 5 в них направлены в сторону подъема решеток 3. Пересыпные трубы 6 выполнены перфорированными и расположены в полостях газовой 1 и воздушной 2 камер. По внешнему периметру воздушной камеры 2 выполнены каналы 7, соединенные с полостью газовой камеры 1. На поверхности, по крайней мере, одной решетки 3, например, установленной в воздушной камере 2, выполнены продольные ребра 8.
Предложенный теплообменник работает следующим образом.
Горячий газ, например продукты сгорания печи или парогенератора, продувается через камеру 1, а холодный воздух - через камеру 2. При этом частицы дисперсного промежуточного теплоносителя 4 псевдоожижаются и движутся по решеткам 3 в сторону их подъема. Достигнув верхнего края решетки, частицы по пересыпным трубам 6 перемещаются в другую камеру. Движение частиц дисперсного промежуточного теплоносителя по пересыпным трубам 6 осуществляется в режиме пневмотранспорта, что позволяет уменьшить угол их наклона до 2-4°, а следовательно, угол наклона газораспределительных решеток 3.
Циркулируя между газовой 1 и воздушной 2 камерами, частицы дисперсного промежуточного теплоносителя 4 нагреваются горячим газом в газовой камере 1 и охлаждаются в воздушной камере 2, отдавая тепло холодному воздуху, при этом частицы дисперсного теплоносителя 4, перемещаясь по решетке 3, на которой выполнены продольные ребра 8, за счет увеличенной поверхности теплообмена, более эффективно отдают полученное тепло холодному воздуху, подаваемому через отверстия 5.
Горячий газ, проходя через газовую камеру 1, отдает большую часть тепла дисперсному промежуточному теплоносителю 4, при этом охлаждаясь до определенной температуры, примерно равной температуре нагретого дисперсного промежуточного теплоносителя. Далее отработанный горячий газ поступает в каналы 7, выполненные по внешнему периметру воздушной камеры 2, отдает тепло стенкам канала и подогревает, таким образом, стенки холодной воздушной камеры 2.
Размещение газовой камеры 1, стенки которой имеют температуру выше, чем стенки воздушной камеры 2, внутри воздушной камеры, позволит повысить температуру внутренних стенок воздушной камеры 2 за счет теплообмена стенок газовой 1 и воздушной камер 2 между собой и исключить потери тепла в окружающее пространство.
Кроме этого, размещение газовой камеры 1 внутри воздушной 2 позволит существенно уменьшить габаритные размеры теплообменника.
Применение предложенного технического решения позволит уменьшить габаритные размеры теплообменника, уменьшить потери тепла в окружающее пространство и повысить эффективность работы теплообменника.