PL220223B1 - Sposób rekuperacji ciepła z oparów w skruberze - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób rekuperacji ciepła z oparów w skruberze, zwłaszcza z oparów suszarni papieru.

Znane są różne sposoby rekuperacji ciepła zawartego w oparach z suszarni papieru, przy czym rekuperacja odbywa się zazwyczaj w 3-stopniowym układzie procesowym.

Jednym z najczęściej stosowanych sposobów rekuperacji ciepła z oparów suszarni papieru jest sposób z wykorzystaniem przeponowych wymienników ciepła o konstrukcji płytowej lub rurowej. W sposobie tym strumień gorących oparów, zawierających parę wodną, przepływając wzdłuż płyty lub rury wymiennika przekazuje ciepło do zimnego płynu, tj. wody lub powietrza, przepływającego po drugiej stronie przegrody. Ilość ciepła przekazanego przez opary zależy od różnicy temperatur oparów i płynu odbierającego ciepło, ich właściwości fizycznych, warunków wymiany ciepła oraz prędkości i kierunków przepływu oparów i płynu odbierającego ciepło w wymienniku.

Znany jest również sposób rekuperacji ciepła z oparów suszarni papieru, w komorze wymiennika ciepła zwanego skruberem lub zraszaczem, instalowanego w trzecim, ostatnim stopniu rekuperacji ciepła. W komorze zraszacza opary są natryskiwane zimną wodą z dysz, przy czym kontakt oparów z zimną wodą odbywa się w układzie przeciwprądowym lub krzyżowym. Komora ₃ zraszacza, zazwyczaj prostopadłościenna, ma objętość do 30 m , wysokości 3-4 m i dysze są umieszczone najczęściej w górnej jej części, przy czym stosuje się dysze o różnej konstrukcji i o średnicach otworu wylotowego 2-4 mm. W wyniku kontaktu wypływających z dysz strumieni silnie rozproszonej zimnej wody, w postaci drobnych kropel, ze strumieniem oparów zawierających parę wodną następuje między nimi wymiana ciepła i masy. Zimna woda przejmuje z oparów ciepło oraz skroploną parę wodną.

Wartości objętościowego współczynnika wymiany ciepła a, który jest wskaźnikiem efektywności ₃ schładzania oparów w skruberach, mieszczą się w zakresie 5-8 kW/m³ °C, prędkości wypływu wody ₃ z dysz, uzależnione od średnicy ich otworów, przy ciśnieniach 5-7 x 10³ hPa osiągają wartości

20-50 m/s, strumienie masowe wody podgrzewanej w skruberach są równe 15-17 kg/s, zaś strumie₃ nie objętościowe schładzanych oparów 6-9 m³/s. Dotychczas, ze względów ekonomicznych, uzasadnione jest schładzanie oparów w skruberze tylko do temperatur 45-50°C. Dalsze schładzanie oparów wymaga znacznego wydłużenia czasu rekuperacji, zwiększenia objętości komór zraszacza do ₃

50-60 m³ oraz rozbudowy instalacji wodnej, co znacznie podnosi koszty inwestycyjne i eksploatacyjne układu rekuperacji ciepła. W wyniku wydalania do atmosfery oparów o temperaturze 45-50°C traci się bezpowrotnie znaczne ilości energii.

Sposób rekuperacji ciepła z oparów, zwłaszcza z oparów suszarni papieru, w komorze zraszającej skrubera, polegający na przepuszczaniu strumienia oparów przez tę komorę, w trakcie którego natryskuje się opary zimną wodą, w przeciwprądzie lub prostopadle do kierunku przepływu oparów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że strumień oparów natryskuje się zimną wodą rozpylaną ₂ przez mikrodysze, których pole powierzchni wypływowej zawiera 10-50 otworów/cm², o średnicy ₃ otworów mikrodyszowych 0,05-0,25 mm, zasilane wodą o ciśnieniu 5-7 x 10³ hPa, pogrupowane ₂ w moduły, z których każdy zawiera do 500 000 dysz/m². Moduły są z kolei podgrupowane w zespoły natryskowe usytuowane w równoległych względem siebie płaszczyznach poziomych lub pionowych. Ilość i wymiary zespołów są uzależnione od wielkości i budowy instalacji schładzającej opary.

Sposób według wynalazku umożliwia uzyskanie prędkości wypływu wody z dysz do 400 m/s i silne jej rozproszenie w komorze zraszającej. Wartości objętościowego współczynnika przejmowania ₃ ciepła od chłodzonych oparów w sposobie według wynalazku są rzędu 15-18 kW/m³ °C, co umożliwia schłodzenie oparów nawet do temperatury 30°C bez konieczności rozbudowy komory zraszającej, 2,0-2,5-krotne zmniejszenie objętości komory przy zachowaniu warunków termodynamicznych i strumieni masowych oparów i wody podobnych jak dotychczas, zwiększenie strumienia podgrzanej wody nawet do wartości 45 kg/s, a więc prawie 3-krotne przy zachowaniu strumienia oparów i objętości komory zraszającej porównywalnych z dotychczasowymi.

Sposób według wynalazku ilustruje poniższy przykład.

P r z y k ł a d.

Rekuperacji poddano opary z suszarni papieru, których strumień masowy był równy 7,5 kg/s, o następujących parametrach:

- temperatura początkowa 50°C,

- zawartość wilgoci 0,08 kg/kg,

PL 220 223 B1

- wilgotność względna ok. 94%,

- entalpia 115 kJ/kg.

₃

Opary te przepuszczano przez komorę zraszania skrubera, o objętości 4,8 m³, w której zainsta₂ lowano sześć modułów mikrodysz o łącznym polu powierzchni 6 m², zawierających 400 000 otworów ₂ mikrodyszowych w 1 m² płaszczyzny wypływowej. Moduły były pogrupowane w zespoły po dwa moduły każdy. Zespoły były usytuowane w trzech równoległych względem siebie płaszczyznach. Średnica otworów mikrodyszowych była równa 0,15 mm, mikrodysze były zasilane wodą o temperaturze 20°C ₃ i ciśnieniu 5 x 10 hPa. Woda rozpylana ma opary wypływała z mikrodysz z prędkością 300 m/s, a jej strumień masowy był równy 26 kg/s. W wyniku wymiany ciepła i masy między oparami i wodą zraszającą temperatura wody zraszającej wypływającej z komory wzrosła do 30°C, a strumień energii cieplnej odzyskanej w wyniku rekuperacji był równy 1070 kW.

Claims (1)

1. Sposób rekuperacji ciepła z oparów, zwłaszcza z oparów suszarni papieru, w komorze zraszającej skrubera, polegający na przepuszczaniu strumienia oparów przez tę komorę, w trakcie którego natryskuje się opary zimną wodą, w przeciwprądzie lub prostopadłe do kierunku przepływu oparów, znamienny tym, że strumień oparów natryskuje się zimną wodą rozpylaną przez mikrodysze, których ₂ pole powierzchni wypływowej zawiera 10-50 otworów/cm², o średnicy otworów mikrodyszowych ₃

   0,05-0,25 mm, zasilane wodą o ciśnieniu 5-7 x 10³ hPa, pogrupowane w moduły, z których każdy ₂ zawiera do 500 000 dysz/m², które z kolei są pogrupowane w zespoły natryskowe usytuowane w równoległych względem siebie płaszczyznach poziomych lub pionowych, przy czym ilość i wymiary zespołów są uzależnione od wielkości i budowy instalacji schładzającej opary.