Контактный теплообменник

 

Использование: теплоэнергетика, металлургия , химическая промышленность, утилизация тепла отходящих газов энергетических установок, нагрев, упаривание, физико-химическая обработка растворов, переработка минерализованных сточных вод. Сущность изобретения: в корпусе теплообменника между патрубками подвода и отвода газа и жидкости размещена насадка, выполненная из однонаправленных стержней (С) трехгранного поперечного сечения, вершинами обращенных к оросителю, расположенных рядами. Расстояние между С в ряду составляет 1,5 длины грани, С в смежных рядах ориентированы ортогонально и контактируют вершинами и гранями. С в рядах одинаковой ориентации смещены один относительно другого на половину указанного расстояния. При многократной циркуляции растворов через насадку можно подогревать, упаривать или карбонизировать жидкости различного солесодержания. 2 ил. &

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 28 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773957/06 (22) 26.12.89 (46) 23.11.92 Бюл. М 43 (71) Донецкий филиал Всесоюзного научноисследовательского института по очистке технологических газов, сточных вод и использованию вторичных энергоресурсов предприятий черной металлургии (72) Ю.H,Ðåçíèêîâ, А.А.Тарасенко, И.M.Ãóðковский и Э.В.Янковская (56) Авторское свидетельство СССР

М 987352 кл. F 28 С 3/08,,1980.

Авторское свидетельство СССР

N. 516874 кл. F 28 С 3/06, 1975. (54) КОНТАКТНЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННИК (57) Использование: теплоэнергетика, металлургия, химическая промышленность, утилизация тепла отходящих газов энергеИзобретение относится к конструкции контактных тепломассообменников, используемых в системах утилизации тепла отходящих газов различных энергетических установок и предназначено для нагрева, упаривания или другой физико-химической обработки растворов в металлургической, химической и других отраслях промышленности и, в частности, при переработке минерайизованных сточных вод.

Известны конструкции экономайзеров для котельных промышленных и коммунальных предприятий„состоящие из вертикального корпуса с входными и выходными газовыми патрубками, газоотводящих труб, патрубков подвода и отвода обрабатываемого раствора, водорэспределителя, насадок в виде колец Рашига, влагоуловителя, „„SU „„1776956A1 тических установок, нагрев, упаривание, физико — химическая обработка растворов, переработка минерализованных сточных вод. Сущность изобретения: в корпусе теплообменника между патрубками подвода и отвода газа и жидкости размещена насадка, выполненная из однонаправленных стержней (С) трехгранного поперечного сечения, вершинами обращенных к оросителю, расположенных рядами. Расстояние между С в ряду составляет 1,5 длины грани, С в смежных рядах ориентированы ортогонально и контактируют вершинами и гранями, С в рядах одинаковой ориентации смещены . один относител ьно другого на половину указанного расстояния..при многократной циркуляции растворов через насадку можно подогревать, упаривать или карбонизировать жидкости различного солесодержания.

2 ил, дегаэатора с гидравлическим затвором, переливной трубы с гидравлическим затвором, щтуцеров.для забора воды и продувки.

Контактные экономайзеры такого типа характеризуются низкой эффективностью работы при нагреве или обработке солесодержащих жидкостей вследствие инкрустирующихся солей в застойных, плохо омываемых зонах насадки.

Наиболее близким техническим решениям является контактный тепломассообменник, состоящий из вертикального корпуса с боковыми входным и выходным газовыми патрубками, теплообменной насадки в зоне между патрубками, оросителя и влагоуловителя. Для данной конструкции принята широко распространенная в контактных тепломассообменниках хордовая

1776956 насадка. Недостатком такого контактного тепломассообменника являются его ограниченные функциональные возможности, т, к. аппарат не может быть использован для физико — химической обработки растворов с концентрациями солей, близкими к равноB6cHblM, например, сточных вод различных производств, из — за ненадежной работы расадки, поверхности которой подвергаются солеотложениям. В результате этого требуется периодическая замена или трудоемкая чистка насадки.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей контактного аппа рата, Поставленную цель достигают в устройстве, включающем вертикальный корпус с боковыми патрубками подвода и отвода газа, размещенную в корпусе между последними теплообменную насадку, патрубки подвода и отвода жидкости, размещенный над.насадкой ороситель и влагоуловитель, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, насадка выполняется из стержней (реек — хорд) трехгранного поперечного сечения вершинами, обращенными к оросителю, расположенных рядами, при этом расстояние между осями стержней в ряду составляет

1,5 длины основания трехгранного сечения, стержни в смежных рядах ориентированы ортогонально и контактируют вершинами и гранями, а стержни в рядах одной и той же ориентации смещены один относительно другого на половину указанного расстояния, т. е. на 0,75 длины основания трехгранного сечения. При этом патрубки подвода и отвода жидкости соединены между собой контуром рециркуляции. Оличительным признаком заявляемого технического решения является то, что авторы предложили выполнять насадку из стержней треугольного сечения, вершины которых ориентированы навстречу движущемуся потоку обрабатываемой жидкости,и размещать смежные ряды стержней ортогонально, а ряды одной и той же направленности смещать на 0,75 длины основания трехугольного сечения.

Предложенные форма стержней и их размещение позволяют исключить лобовые горизонтальные поверхности и участки застойных зон, где, как правило, интенсивно инкрустируются соли из растворов. Обрабатываемый раствор равномерно стекает пленками по наклонным граням реек, контактируя с потоком газа, который пронизывает жидкостные пленки в перекрестном направлении относительно потока обрабатываемого раствора. При изготовлении пакета насадки заявитель рекомендует

55 величину угла а в вершине треугольного сечения стержней рейки — хорды принять равной 8-12, что обеспечивает минимальные потери напора газового потока. Заданное авторами расстояние между стержнями рейками — хордами в одном горизонтальном ряду, величина смещения каждого последующего ряда относительно предыдущего того же направления и ортогональное расположение смежных рядов стержней, уложенных друг на друга, обеспечивают наиболее полное смачивание поверхности насадки, Кроме того, разрыв сплошной пленки и превращение ее в капли, удар этих капель о нижележащие элементы насадки, слияние капель в пленку создают условия для непрерывного обновления поверхности контактирующих фаз, что интенсифицирует тепломассообмен. Так как насадочные элементы размещены равномерно и во время работы аппарата не изменяют местоположение, газожидкостный объем образует регулярную и однородную структуру, обеспечивающую равномерный слив раствора по всему сечению насадки. Все зти факторы улучшают условия омывания граней стержней, в результате чего насадка менее заростает солеотложениями и может быть использована при обработке в тепломассообменнике высокоминерализованных растворов и, в частности, сточных вод различных производств. Другим отличительным признаком заявляемого технического решения является то, что авторы предлагают снабдить аппарат рециркуляционным контуром, использование которого совместно с насадкой предложенной конструкции делает возможным концентрировать растворы, упаривая их за счет тепла продуктов горения, что является дополнительной функцией тепломассообменного аппарата. Аппарат также может быть использован для подогрева растворов, концентрация солей в которых близка к равновесной, или для других видов физико-химической обработки, например, для карбонизации растворов за счет содержащегося в продуктах горения углекислого газа.

На фиг. 1 изображен предлагаемый теплообменник, продольный разрез; на фиг.. 2 — предлагаемая насадка.

Контактный тепломассообменник содержит вертикальный корпус с боковыми входным и выходным газовыми патрубками

2 и 3 соответственно. В полости корпуса 1 в зоне между патрубками 2 и 3 размещается тепломассообменная насадка 4 с оросителем 5 и влагоуловителем 6. Кроме того, корпус 1 содержит поддон 7 с патрубком 8 для отвода обрабатываемой жидкости, к которо1776956

Фиг.Г му примыкает труба 9 рециркуляционного контура, включающего насос с регулируемой производительностью 10. Патрубок 11 подводит к оросителю 5 исходную и циркулирующую жидкость от насоса 10.

Контактный тепломассообменник работает следующим образом.

Горячие продукты горения по патрубку

2 поступают в корпус 1, проходят через насадку 4, где физико — химически взаимодействуют с раствором, затем проходят зону оросителя 5, влагоуловитель 6 и выходят через патрубок 3, Исходный раствор по трубе 11 подается к оросителю 5, предварительно смешиваясь с рециркуляционным раствором, поступающим от насоса 10. Разбрыэгиваясь оросителем 5, жидкость, омывая стержни насадки 4, контактирует с продуктами горения, после чего сливается в нижнюю часть аппарата в поддон 7, откуда отводится патрубком 8 как конечный продукт для дальнейшего использования и на рециркуляцию к насосу 10, Таким образом раствор многократно пропускают через ороситель 5 и насадку 4, в результате чего в начальный период (пусковой) концентрация раствора, заполняющего аппарат, возрастает, а в установившемся режиме поддерживается постоянной(заданной) с помощью устройства 10, которым можно изменять кратность рециркуляции.

Тепломассообменный аппарат заявляемой конструкции диаметром 3,5 м с высотой насадки 1,2 м выпаривает 10 т/ч воды за счет тепла продуктов горения, поступающих в аппарат в количестве 100000 м /ч с температурой 200 С, кратность рециркуляции при этом равна 20.

Использование в контактном тепломассообменнике предлагаемой насадки и ре5 циркуляционного контура приводит к расширению функциональных возможностей аппарата, поскольку стало возможно, используя бросовые продукты горения, подогревать, упаривать или карбонизировать

10 жидкости различного солесодержания с целью получения из них товарных продуктов или с целью уменьшения объема сбрасываемых сточных вод, загрязняющих окружающую среду.

15 Формула изобретения

Контактный теплообменник, содержащий вертикальный корпус с боковыми патрубками подвода и отвода газа, размещенную в корпусе между последними

20 теплообменную насадку, патрубки подвода и отвода жидкости, сообщенные между собой трубопроводом рециркуляции, размещенный над насадкой ороситель, и влагоуловитель, отличающийся тем, 25 что, с целью расширения функциональных возможностей, насадка выполнена иэ однонаправленных стержней трехгранного поперечного сечения, вершинами обращенных к оросителю, расположенных

30 рядами, при этом расстояние между стержнями в ряду составляет 1,5 длины грани, стержни в смежных рядах ориентированы ортогонально и контактируют вершинами и гранями, а стержни в рядах одинаковой ори35 ентации смещены один относительно другого на половину указанного расстояния.

1776956

Составитель И.Гурковский

Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор . Т,Шагова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 4113 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5