CZ288231B6 - Pack of heat exchanger plates for regenerative heat exchanger - Google Patents

Description

Svazek topných plechů pro regenerativní tepelný výměník

Oblast techniky

Vynález se týká svazku topných plechů pro tangenciální popř. radiální vestavění do nosiče topných ploch, majícího trapézovitě segmentované buňky, regenerativního tepelného výměníku s pevnými nebo otáčejícími se akumulačními hmotami, sestávající z množství navzájem na sobě ležících, pohromadě držících profilových plechů, mezi nimiž jsou volné kanály pro proudění.

Dosavadní stav techniky

Regenerativní tepelný výměník lze nasadit zároveň jak pro předehřev vzduchu, tak také pro předehřev plynu. Jako předehřívače vzduchu se používají v elektrárenských a průmyslových spalovacích zařízeních pro předehřev spalovacího vzduchu, a jako předehřívače plynu se používají pro předehřev při čištění odpadních plynů, například u katalyticky pracujících reaktorů, nebo pro znovuohřátí při praní plynů. Výměny tepla mezi odváděným horkým plynem a vzduchem, přiváděným v protiproudu kněmu, se dosahuje buď rotujícím nosičem topných ploch, nebo při nepohybujícím se nosiči topných ploch pomocí krytů, uspořádaných po obou stranách akumulačních hmot, kontinuálně se otáčejícím kolem společné osy.

Topné plochy, popř. akumulační hmoty, takového regenerativního tepelného výměníku sestávají ze dvou rozdílně profilovaných, například 0,5 až 1,3 mm silných, popřípadě povlakovaných nebo emailovaných ocelových plechů, které jsou, ve shodě s buňkovou stavbou kruhového nosiče topných plechů, svázány do svazků a vloženy do jednotlivých buněk nosiče topných ploch. Topné plechy se spojují do svazků pomocí masivních skříní nebo rámových držáků, které leží kolem topných plechů, spojených do svazku. U topných plechů, uspořádaných kvůli stabilní poloze svazku většinou tangenciálně, je obvyklé, že svazky topných plechů jsou drženy pohromadě na svých, vzhledem ktrapézovému tvaru paralelních, hlavových koncích pomocí hlavových desek, které jsou na horní, popř. spodní straně navzájem spojeny vždy horizontálně probíhajícím nosníkem. Svazky topných plechů jsou uspořádány podle směru proudění plynu, tzn. zpravidla vertikálně. Při této dávno známé konstrukci svazku topných plechů nejen že masivní držáky zvyšují hmotnost svazku, ale zaujímají také podstatnou část stavebního prostoru, který je k dispozici. To platí stejně pro tangenciálně nebo radiálně uspořádané plechy ve svazku topných plechů. Shodně s tím je nevyhnutelně ohraničen volný průřez proudění pro průchod vzduchu, popř. plynu.

Podstata vynálezu

Vynález je založen na úkolu, zjednodušit svazek topných plechů uvedeného druhu, zejména poskytnout upevnění svazku nenáročné na váhu a zlepšit průchod proudění.

Tento úkol je podle vynálezu vyřešen tím, že na alespoň dvou navzájem protilehlých stranách svazku jsou alespoň oba vnější profilové plechy vytvořeny jako sendvičový, tvarově stabilní pár navzájem spojených profilových plechů. Při vestavění svazku topných plechů, majícího tangenciálně směrované profilové plechy, jsou tvořeny párem profilových plechů podle vynálezu obě navzájem paralelní hlavové strany, a při vestavění topných plechů topných ploch radiálně směrovaných vzhledem k nosníku, jsou vytvořeny s párem profilových plechů podle vynálezu podélné stěny svazku, v důsledku trapézovitého tvaru buněk nosníku topných ploch navzájem divergentní. Pro svazky topných plechů tak není třeba žádných těžkých hlavových desek, nebo dokonce úplného obalového pouzdra, ale vnější páry profilových plechů, tvořící quazi skříňový nosič, poskytují dostatečně velkou stabilitu, která je podporována navíc tím, že vertikální vnější nosníky profilových plechů jsou spojeny s horizontálními nosníky nad a pod svazkem.

-1 CZ 288231 B6

Sendvičovým spojením na způsob skříňového nosiče alespoň obou vnějších profilových plechů svazku topných plechů se dosáhne především lepšího využití vestavěného prostoru v nosiči topných ploch a tím zvětšení aktivní topné plochy. Protože oproti dosavadnímu uspořádání 5 hlavových desek nebo obvodových rámů jsou profilové plechy, popř. páry profilových plechů, umístěny bez ohraničení, mohou být využity, jako všechny ostatní topné plechy svazku, jako topné plochy s odpovídajícím volným průřezem v celé oblasti jednotlivé buňky. Svazek topných plechů tak nabízí vyšší tepelné výkony. Současně se zmenší uzavření průtokových průřezů jednotlivých buněk, takže je možné dosáhnout menších ztrát průtoku médií, vyměňujících teplo, 10 a menšího tlakového spádu. Průtokové průřezy, neomezované při sendvičovém spojení skříňového nosiče, dovolují vytvořit svazek topných plechů s páry profilových plechů popřípadě ze všech stran uzavřený, tzn. obvodově, a tím poskytují ještě vyšší stabilitu.

Jednou provedení vynálezu předpokládá, že jeden profilový plech páru profilových plechů je 15 zvlněný a druhý profilový plech korigovaný. Jeden pár profilových plechů tak sestává vždy z jednoho více a jednoho méně vlnitého profilového plechu, a při více párech profilových plechů na odpovídajících stranách svazku jsou oba druhy profilových plechů uspořádány pravidelně střídavě jeden na druhém.

Výhodné provedení vynálezu má profilové plechy navzájem spojené bodovými svary. Oba plechy páru profilových plechů nebo více párů profilových plechů je možné navzájem spojovat postupem bodového sváření v automatickém výrobním procesu na tvarově stabilní spojená tělesa skříňových nosičů, uzavírající svazky, a to na místech, na kterých se plechy bodově dotýkají. Z důvodů proudění a přestupu tepla probíhá totiž profilování zvlněného plechu šikmo ke korigo25 vánému plechu. Bodové svary se mohou provést, jakmile se oba profilové plechy, které se mohou vyrobit například způsobem zveřejněným vDE41 22949 A, položí na sebe. Místo bodového sváření se dva nebo více profilových plechů alternativně může spojit např. šrouby nebo nýty.

Podle výhodného provedení vynálezu leží čelní plochy horizontálních nosníků ve stejné výšce, 30 jako čelní plochy radiálních stěn buněk nosníku topných ploch. Vysoká stabilita tvaru svazku topných plechů, dosažená sendvičovým spojením skříňového nosníku, poskytuje předpoklady pro uspořádání horizontálních nosníků svazků topných plechů ve stejné úrovni se stěnami buněk na homí a na dolní čelní straně nosníku topných ploch. Tím se získá dodatečná radiální těsnicí čára, odpovídající počtu, většinou dvěma, paralelních horizontálních nosníků, a tím také menší 35 prosakování médií. Nyní netěsní jen jednotlivá stěna buňky nosníku topných ploch proti radiální těsnicí desce, ale také plochy horizontálních nosníků svazků topných plechů, paralelních k radiálním stěnám buněk, za pohybu těsní s homí a dolní hranou nosiče topných ploch. Horizontální nosníky tak zvyšují počet těsnicích linií jednoho radiálního těsnění a buňky nosiče topných plechů, čímž sníží objemový tok, prostupující v oblasti tohoto těsnění působením tlakového 40 spádu, což přispívá ke snížení prosakování.

Přehled obrázků na výkresech

Další podrobnosti a výhody vynálezu vyplývají z popisu, kde jsou blíže vysvětleny na výkresech příklady provedení předmětu vynálezu. Na výkresech představuje obr. 1 schematické znázornění regenerativního výměníku s otáčivým krytem, obr. 2 průřez regenerativním tepelným výměníkem, znázorněným na obr. 1, v rovině vstupu vzduchu v pohledu od přívodu vzduchu, obr. 3 jako detail regenerativního tepelného výměníku perspektivní znázornění svazku topných plechů, kde oba paralelní hlavové konce jsou tvořeny bodově svařenými profilovými 55 plechy,

-2CZ 288231 B6 obr. 4 ve zvětšeném detailu bodově svařené profilové plechy na hlavových koncích svazku topných plechů podle obr. 3, obr. 5 v pohledu shora svazek topných ploch, vsazený v jedné buňce nosiče topné plochy regenerativního tepelného výměníku, obr. 6 jako detail svazek topných ploch podle obr. 5 a obr. 7 částečný řez nosičem topných ploch s radiálními těsněními neznázoměného otáčivého krytu, popř. připojovacích kanálů, nahoře a dole jej ohraničujícími.

Příklady provedení vynálezu

K regenerativnímu tepelnému výměníku 1, vytvořenému jako předehřívač vzduchu, se přivádí horký odpadní plyn z neznázoměného vyvíječe páry přes kanál 2. Horký plyn G vstupuje shora do regenerativního tepelného výměníku 1, který má v příkladu provedení ve své střední části kruhový nosič 3 topných ploch, který má trapézovitě segmentované, z vnitřku ven se zvětšující buňky 13, obr. 2. Kruhový nosič 3 topných ploch nese v buňkách 13 akumulační hmoty ve formě svazků 4 topných plechů s protilehlými stranami 18.19 svazku 4, obr. 3. Na obou stranách nosiče 3 topných ploch popř., svazku 4 topných plechů se nachází vždy jeden segmentovaný kryt 5, 6, které se společně kontinuálně otáčí kolem svislé osy 7, přičemž v důsledku otáčivého pohybu jsou horkému plynu G vystaveny vždy jiné části akumulační hmoty, popř. svazků 4 topných plechů. Přitom se množství profilových plechů svazku 4 topných plechů ohřívá plynem G. kteiý se přitom ochladí a opustí regenerativní tepelný výměník 1 na spodním konci přes kanál 8. Od spodního konce regenerativního tepelného výměníku 1 je na kryt 6 připojeno vedení 9, kterým se v protiproudu k plynu G přivádí studený spalovací vzduch L přes kryt 6, otáčející se ve směru 10 otáčení podle obr. 2, k plynem ohřátým svazkům 4 topných plechů. Vzduch L odebírá teplo a chladí tak profilové plechy svazku 4 topných plechů, sloužící jako akumulační hmota, a proudí přes horní kryt 5, kryjící stejnou oblast a otáčející se s krytem 6, obr. 1, jako horký vzduch kanálem 11 ke spalování.

Svazky 4 topných plechů, přizpůsobené velikosti trapézovitých buněk 13, jsou sestaveny z množství na sobě ležících rozdílných profilových plechů 14. 15, obr. 4, kde profilové plechy 14 jsou zvlněny a mají hlouběji válcované profily a profilové plechy 15 jsou korigovány a mají válcované profily s menší výškou. Profilové plechy 14, 15 jsou uspořádány střídavě, a vždy dva profilové plechy 14, 15 jsou navzájem spojeny bodovými svary 16 do páru 17 profilových plechů 14, 15, tzn. do tvarově stálého skříňového nosiče, spojené desky, přičemž vycházeje od hlavových stran je vždy párově svařen jen upravený profilový plech 15 se zvlněným profilovým plechem 14. Jak je blíže zřejmé z obr. 4 a 6, může být na každé hlavové straně svazku 4 topných plechů bodově svařeno více párů 17 profilových plechů 14, 15, což je libovolně měnitelné v závislosti na stabilitě.

Stabilita tvaru, zajištěná bodovými svary 16, je zvýšena vertikálními vnějšími nosníky 20 na vnějších párech 17 profilových plechů 14, 15, které jsou spojeny horizontálními nosníky 21 na horní a na dolní straně svazku, obr. 3, takže svazek 4 topných plechů je obvodově svázán dvěma prostorově úspornými nosníkovými pásy. Místo tangenciálního vestavění svazků 4 topných plechů, znázorněného na obr. 5, mohou být svazky 4 topných plechů nasazeny také s radiálně směrovanými profilovými plechy 14, 15, kdy jsou jednotlivé profilové plechy 14, 15 směrovány paralelně s radiálními stěnami 22 buněk 13 nosiče 3 topných ploch. Mimořádně vysoká stabilita tvaru svazku 4 topných plechů je předpokladem pro to, aby vnější čelní plochy 23 horního a dolního horizontálního nosníku 21 mohly ležet na stejné úrovni, jako čelní plochy 24 radiálních stěn 22 buněk 13, obr. 7. V součinnosti s radiálním těsněním 25 otáčejícího se otáčivého krytu 5, 6 se tím, totiž množstvím horizontálních nosníků 21, zvýší počet těsnicích čar na jedno radiální

-31** těsnění 25 a buňku 13. Objemový tok, přestupující v oblasti těchto těsnění v důsledku spádu tlaku, na obr. 7 šipky proudů L pro vzduch a G pro plyn, se tak dosaženým dodatečným těsněním rozhodujícím způsobem zmenšuje, což představuje zmenšení prosakování.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Svazek topných plechů pro tangenciální, popř. radiální vestavění do nosiče topných ploch, majícího trapézovitě segmentované buňky, regenerativního tepelného výměníku s pevnými nebo otáčejícími se akumulačními hmotami, sestávající z množství navzájem na sobě ležících, pohromadě držících profilových plechů, mezi nimiž jsou volné kanály pro proudění, vyznačující se tím, že na alespoň dvou navzájem protilehlých stranách (18,19) svazku (4) jsou alespoň oba vnější profilové plechy (14,15) vytvořeny jako sendvičový, tvarově stabilní pár (17) navzájem spojených profilových plechů (14, 15).
2. 2. Svazek topných plechů podle nároku 1, vyznačující se tím, že jeden profilový plech (14) páru (17) profilových plechů (14,15) je vlnitý a druhý profilový plech (15) je korigovaný.
3. 3. Svazek topných plechů podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že profilové plechy (14,15) jsou navzájem spojeny bodovými svary (16).
4. 4. Svazek topných plechů podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že vertikální vnější nosníky (20) profilových plechů (14, 15) jsou spojeny s horizontálními nosníky (21) na horní a dolní straně svazku.
5. 5. Svazek topných plechů podle nároku 4, vyznačující se tím, že čelní plochy (23) horizontálních nosníků (21) leží ve stejné výšce, jako čelní plochy (24) radiálních stěn (22) buněk (13) nosníků topných ploch.