PL213943B1 - Układ rur pęczka wymiennika ciepła - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ rur pęczka wymiennika ciepła z rur ożebrowanych i gładkich, ze zdolnością do samooczyszczania z osadów popiołu, z przeznaczeniem w szczególności w przemyśle energetycznym.

W kotłach, w których spaliny zawierają popiół lotny, następuje zanieczyszczanie powierzchni konwekcyjnych popiołem, prowadzące do pogorszenia sprawności i ekonomiczności pracy urządzeń. Powstawanie osadów powoduje obniżenie sprawności kotłów na skutek wzrostu temperatury spalin wylotowych, obniżenie sprawności bloków energetycznych na skutek spadku temperatur pary poniżej wartości nominalnych oraz obniżenie sprawności odpylania w elektrofiltrach w wyniku wzrostu temperatury i strumienia objętościowego spalin na dolocie. W niektórych przypadkach osady popiołowe osiągają tak duże rozmiary, że zachodzi konieczność odstawienia kotła w celu oczyszczania powierzchni ogrzewalnych i kanałów spalin. Wszystkie te zjawiska powodują wzrost kosztów eksploatacji kotła. Zastosowanie urządzeń oczyszczających w postaci zdmuchiwaczy, pozwala na ograniczenie ilości i rozmiarów osadów, lecz wymaga poniesienia nakładów na zabudowę i eksploatację zdmuchiwaczy oraz na zwiększone zużycie oczyszczonej powierzchni na skutek erozji i dodatkowych naprężeń.

W przypadku typowych dla kotłów pęczków z rur gładkich, osady występują głównie na części spływowej rury, gdzie tworzą charakterystyczne kliny osadów stycznych jednostronnych lub dwustronnych, mogące się przeradzać w mostki popiołowe łączące kolejne rury pęczka.

Z polskiego opisu patentowego nr 191705 znany pęczek membranowy diagonalny wymiennika ciepła, gdzie kolejne rury wzdłuż drogi czynnika oczyszczającego połączone są żebrami ustawionymi pod kątem 30-45° do kierunku napływu czynnika.

Ze zgłoszenia wynalazku nr P-351700 znane są pęczki wymiennika ciepła, gdzie na rurach umieszczone są odpowiednio ukształtowane żaluzje stanowiące żebra wzdłużne usytuowane poprzecznie do kierunku napływu czynnika lub zaopatrzone w żaluzje, które montowane są w układzie przestrzennym i stanowią zaporę dla cząstek stałych unoszonych przez czynnik.

Ze zgłoszenia wynalazku nr P-237023 znany jest wymiennik ciepła składający się wyłącznie z rur wzdłużnie ożebrowanych, gdzie żebra ustawione są pod kątem do kierunku przepływu czynnika omywającego, korzystnie pod kątem 30 do 45°.

Z niemieckiego opisu patentowego DE 1021337 znany jest rurowy wymiennik ciepła do przeprowadzania katalitycznej reakcji gazowej z wzajemnie równoległe usytuowanymi rurami i z równolegle do nich ustawionymi cylindrycznymi powierzchniami nośnymi, w którym reagujące gazy płyną prostopadle do rur wymiennika charakteryzujący się tym, że rury wymiennika mają żebra wzdłużne których płaszczyzna za każdym razem przebiega stycznie do sąsiedniej cylindrycznej powierzchni nośnika katalitycznego, rury ożebrowane wymiennika oraz rury pokryte powłoką katalityczną korzystnie mają różną średnicę, a żebra są o zwiększającej się grubości w miarę łączenia ich z rurami stycznie do tych rur tangencjalnie lub diagonalnie. Rury z ożebrowaniem diagonalnym, zawierające dwa żebra o zwiększającej się grubości w miarę łączenia ich z rurami, nachylone pod kątem do kierunku napływu spalin, znane są w układzie korytarzowym zabudowane w rzędach wzdłuż drogi przepływu gazów naprzemiennie z rzędami rur gładkich.

Z amerykańskiego opisu patentowego US 3111168 znany jest rurowy wymiennik ciepła składający się z pęczka rur, w którym umieszczono je tak, aby ich osie wzdłużne były równoległe i nachylone pod kątem prostym do głównego kierunku czynnika przepływającego przez wymiennik, gdzie pęczek zawiera część rur gładkich i część rur z ożebrowaniem diagonalnym lub ożebrowaniem tangencjalnym. Żebra rur z ożebrowaniem diagonalnym zwiększają swoją grubość w miarę jak łączą się z rurami, posiadają grubą podstawę i stanowią jedną całość z tymi rurami. Żebra są ukierunkowane tak, aby ich płaszczyzna była w przybliżeniu styczna od góry i od dołu do współpracującej rury. Rury z ożebrowaniem diagonalnym są rozmieszczone wzdłuż drogi przepływu naprzemiennie w rzędach i w kolumnach z rurami gładkimi, bądź w rzędach naprzemiennie z rurami gładkimi nachylone pod kątem w przeciwne strony, bądź rozmieszczone w układzie przestawnym na dwóch różnych poziomach naprzemiennie rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym zawierające żebra nachylone w tą samą stronę. Przestawienie rzędów może być nieregularne, z różnymi odległościami między rzędami. Średnica zewnętrzna rur gładkich jest inna niż średnica zewnętrzna rur ożebrowanych. Według innych odmian z rurami z ożebrowaniem tangencjalnym, żebra posiadają grubą podstawę, stanowią jedną

PL 213 943 B1 całość z rurami oraz powierzchnia płaszczyzny żeber jest równoległa do powierzchni rur i jedna strona każdego żebra jest zakrzywiona po zewnętrznej stronie od osi żebra, kiedy łączy się ze swoją rurą.

Celem wynalazku jest opracowanie układu rur pęczka wymiennika ciepła, składającego się z rur ożebrowanych i gładkich, umożliwiającego skuteczne samooczyszczanie rur wymiennika ciepła z powstających osadów popiołowych.

Układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczający z osadów popiołu, zawierający w układzie korytarzowym zabudowane wzdłuż drogi przepływu spalin rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym zawierające dwa żebra o stałej grubości nachylone pod kątem do kierunku przepływu spalin według wynalazku charakteryzuje się tym, że zabudowane są w kolumnach wzdłuż drogi przepływu spalin naprzemiennie rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym zawierające w tych kolumnach naprzemiennie względem siebie nachylone pod kątem w przeciwne strony dwa żebra o stałej grubości.

Według odmiany wynalazku, układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczający z osadów popiołu, zawierający w układzie przestawnym zabudowane wzdłuż drogi przepływu spalin rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym zawierające dwa żebra o stałej grubości nachylone pod kątem do kierunku przepływu spalin charakteryzuje się tym, że zabudowane są na dwóch różnych poziomach naprzemiennie rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym z dwoma żebrami o stałej grubości, naprzemiennie w kolumnach wzdłuż drogi przepływu spalin nachylone w przeciwne strony pod kątem do kierunku napływu spalin, gdzie w przestawionych w poziomie rzędach rury z ożebrowaniem diagonalnym z dwoma żebrami o stałej grubości są nachylone pod kątem w tę samą stronę do kierunku przepływu spalin.

Według innej odmiany wynalazku, układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczający z osadów popiołu, zawierający w układzie przestawnym zabudowane wzdłuż drogi przepływu spalin rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym zawierające dwa żebra o stałej grubości nachylone pod kątem do kierunku przepływu spalin charakteryzuje się tym, że zabudowane są naprzemiennie w kolumnach wzdłuż drogi przepływu spalin, rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym z dwoma żebrami o stałej grubości, nachylone w kolumnach naprzemiennie względem siebie pod kątem do kierunku przepływu spalin i co drugi rząd nachylone w rzędach pod kątem w tę samą stronę do kierunku przepływu spalin.

Wymienniki ciepła zawierające układy rur pęczka według wynalazku mają zdolność skutecznego samoistnego usuwania osadów popiołu, a także do niedopuszczania do ich powstawania. Umieszczenie w odpowiednich rzędach i kolumnach o odpowiedniej konfiguracji rur gładkich i ożebrowanych diagonalnych zawierających żebra o stałej grubości odpowiednio względem siebie rozmieszczonych wywołuje turbulizację strug spalin omywających pęczek oraz rozpływ spalin, których następstwem jest zdmuchiwanie powstających osadów popiołowych na rurach wymiennika. Wymienniki ciepła zawierające układy rur pęczka według wynalazku wpływają z uwagi na swoje właściwości samooczyszczające, na zwiększenie sprawności kotła oraz eliminują potrzebę stosowania dodatkowych urządzeń zdmuchujących popiół jak parowe zdmuchiwacze popiołu.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przez układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczającego z osadów popiołu, zawierający w układzie korytarzowym rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym, fig. 2 - przekrój poprzeczny przez odmianę układu rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczającego z osadów popiołu, zawierającego w układzie przestawnym rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym, fig. 3 -przekrój poprzeczny przez inną odmianę układu rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczającego z osadów popiołu, zawierającego w układzie przestawnym rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym.

Według fig. 1 - fig. 3 układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczającego z osadów popiołu składa się z rur gładkich 1 i rur z ożebrowaniem diagonalnym 2 posiadających dwa żebra o stałej grubości nachylone pod kątem do kierunku przepływu spalin. Korzystnie jest, jeśli kąt nachylenia wynosi od 30 do 50°.·

Układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczający z osadów popiołu według fig. 1 składa się z zabudowanych w układzie korytarzowym, w równoległych kolumnach wzdłuż drogi przepływu spalin naprzemiennie rur gładkich 1 i rur z ożebrowaniem diagonalnym 2 z dwoma żebrami 3 o stałej grubości, zawierających w tych równoległych kolumnach naprzemiennie względem siebie nachylone pod kątem w przeciwne strony dwa żebra 3 o stałej grubości.

PL 213 943 B1

Układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczający z osadów popiołu według fig. 2 składa się z zabudowanych w układzie przestawnym wzdłuż drogi przepływu spalin na dwóch różnych poziomach, naprzemiennie rur gładkich 1 i rur z ożebrowaniem diagonalnym 2 z dwoma żebrami 3 o stałej grubości nachylonych pod kątem do kierunku przepływu spalin, naprzemiennie w kolumnach wzdłuż drogi przepływu spalin nachylonych w przeciwne strony pod kątem do kierunku przepływu spalin, a w przestawionych w poziomie rzędach rur z ożebrowaniem diagonalnym 2 z dwoma żebrami 3 o stałej grubości nachylonych pod kątem w tę samą stronę do kierunku przepływu spalin.

Układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczający z osadów popiołu według fig. 3 składa się z zabudowanych w układzie przestawnym, naprzemiennie w kolumnach, wzdłuż drogi przepływu spalin, rur gładkich 1 i rur z ożebrowaniem diagonalnym 2 z dwoma żebrami 3 o stałej grubości nachylonych w kolumnach naprzemiennie względem siebie pod kątem do kierunku przepływu spalin i nachylonych w rzędach pod kątem w tę samą stronę do kierunku przepływu spalin, co drugi rząd.

Claims (3)

1. Układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczający z osadów popiołu, zawierający w układzie korytarzowym zabudowane wzdłuż drogi przepływu spalin rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym zawierające dwa żebra o stałej grubości nachylone pod kątem do kierunku napływu spalin, znamienny tym, że zabudowane są w kolumnach wzdłuż drogi przepływu spalin naprzemiennie rury gładkie (1) i rury z ożebrowaniem diagonalnym (2) zawierające w tych kolumnach naprzemiennie względem siebie nachylone pod kątem w przeciwne strony dwa żebra (3) o stałej grubości.

2. Układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczający z osadów popiołu, zawierający w układzie przestawnym zabudowane wzdłuż drogi przepływu spalin rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym zawierające dwa żebra o stałej grubości nachylone pod kątem do kierunku napływu spalin, znamienny tym, że zabudowane są na dwóch różnych poziomach naprzemiennie rury gładkie (1) i rury z ożebrowaniem diagonalnym (2) z dwoma żebra (3) o stałej grubości, naprzemiennie w kolumnach wzdłuż drogi przepływu spalin nachylone w przeciwne strony pod kątem do kierunku przepływu spalin, gdzie w przestawionych w poziomie rzędach rury z ożebrowaniem diagonalnym ( 2) z dwoma żebrami (3) o stałej grubości są nachylone pod kątem w tę samą stronę do kierunku przepływu spalin.

3. Układ rur pęczka wymiennika ciepła samooczyszczający z osadów popiołu, zawierający w układzie przestawnym zabudowane wzdłuż drogi przepływu spalin rury gładkie i rury z ożebrowaniem diagonalnym zawierające dwa żebra o stałej grubości nachylone pod kątem do kierunku napływu spalin, znamienny tym, że zabudowane są naprzemiennie w kolumnach rury gładkie (1) i rury z ożebrowaniem diagonalnym (2) z dwoma żebrami (3) o stałej grubości nachylone w kolumnach naprzemiennie względem siebie pod kątem do kierunku przepływu spalin i co drugi rząd nachylone w rzędach pod kątem w tę samą stronę do kierunku przepływu spalin.