Результат интеллектуальной деятельности: КОНТАКТНЫЙ ТЕПЛОУТИЛИЗАТОР С КАПЛЕУЛОВИТЕЛЕМ

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в установках для нагрева воды уходящими дымовыми газами котельных или тепловых агрегатов.

Известен контактный теплоутилизатор, содержащий контактную насадку с оросителем, теплообменные элементы, каплеуловитель, патрубок для отвода теплообменной среды (Патент RU № 2275559 С1. Опубл. 27.04.06. Бюл. № 12).

В известном контактном теплоутилизаторе выходящие газы в виде тумана содержат значительное количество влаги. Каплеуловитель обладает значительным гидравлическим сопротивлением из-за завышенного объема насадки. Из-за выпадения конденсата из тумана на поверхностях труб известны случаи разрушения дымовых труб котельных.

Известен также контактный теплоутилизатор с каплеуловителем, содержащий контактную насадку с оросителем, по высоте которой монтирован каплеуловитель, включающий патрубок в виде стакана для отвода теплообменной среды, теплообменные элементы, расположенные рядами по высоте контактной насадки, и помещенную в упомянутый патрубок перепускную трубу с образованием между их стенками кольцевого зазора, конец которой обращен в сторону дна стакана (Патент RU № 2431100 С2. Опубл. 10.10.11. Бюл. № 28).

Однако известная конструкция обладает ограниченной активной зоной теплообмена в основном вблизи стакана. Отсутствие циркуляции охлаждающего хладагента в теплообменных элементах ограничивает возможность повышения эффективности контактного теплоутилизатора.

Задачей изобретения является повышение эффективности контактного теплоутилизатора путем интенсификации тепломассообмена и максимальной конденсации водяных паров при их охлаждении через насадку.

Поставленная задача достигается тем, что в контактном теплоутилизаторе с каплеуловителем, содержащем контактную насадку с оросителем, по высоте которой монтирован каплеуловитель, включающий патрубок в виде стакана для отвода теплообменной среды, теплообменные элементы, расположенные рядами по высоте контактной насадки, и помещенную в упомянутый патрубок перепускную трубу с образованием между их стенками кольцевого зазора, конец которой обращен в сторону дна стакана, со стороны дна стакана перепускная труба снабжена заглушкой, а теплообменные элементы выполнены пустотелыми, заполненными проточной теплообменной средой, причем полости теплообменных элементов сообщены как с перепускной трубой, так и с кольцевым зазором упомянутого отводящего патрубка.

На фиг. 1 изображен контактный теплоутилизатор; на фиг. 2 - изображен каплеуловитель.

Контактный теплоутилизатор с каплеуловителем содержит вертикальный корпус 1 с нижним патрубком 2 для подвода теплообменной среды и контактные насадки 3 и 4. В контактную насадку 4 монтирован дополнительный побудительный каплеуловитель 5. Для отвода охлажденного и очищенного газа теплоутилизатор снабжен патрубком 6. Ороситель 7 установлен под контактной насадкой 4. Дополнительный побудительный каплеуловитель 5 включает отводящий патрубок 8 в виде стакана для отвода теплообменной среды. В отводящий патрубок 8 над его дном монтирована перепускная труба 9 с образованием кольцевого зазора 10 между их стенками. Конец перепускной трубы 9, обращенный в сторону дна стакана патрубка 8, снабжен заглушкой 11. Перепускная труба 9 сообщается на входе с источником подвода хладагента. На стакане 8 и перепускной трубе 9 монтированы пустотелые теплообменные элементы 12 рядами в шахматном порядке по высоте насадки 4. Полости теплообменных элементов 12, заполненные проточной теплообменной средой, сообщены как с перепускной трубой 9, так и с кольцевым зазором 10 упомянутого отводящего патрубка 8.

Теплоутилизатор работает следующим образом. Теплообменная среда в виде горячего газа через патрубок 2 подается внутрь корпуса 1. Поступая в насадку 3 камеры теплообмена, горячий газ отдает свое тепло движущейся навстречу воде. Увлажненный газ поступает в насадку 4, где происходит осаждение капель влаги, которая струйками стекает в насадку 3 теплообмена. Погруженные в насадку 4 пустотелые теплообменные элементы 12 посредством циркулирующей в них теплообменной среды (охлаждающего хладагента) отбирают часть тепла от влажного газа и выводят через кольцевой зазор 10 отводящего патрубка 8 из теплообменника. Обеспечение циркуляции охлаждающего хладагента усиливает отток тепла от насадки 4 каплеуловителя. Регулирование подачи хладагента в зависимости от теплообменных процессов в насадках 3 и 4 камер 5 и 3 каплеуловителя и теплообмена обеспечивается задвижкой 13. Охлажденный газ через контактную насадку 4 отводится по патрубку 6. Холодная вода из оросителя 7 подается равномерно по сечению корпуса 1.

Крепление теплообменных элементов 12 рядами по высоте насадки 4 каплеуловителя к отводящему патрубку 8 позволяет охладить насадку и проходящий через нее влажный газ. Обеспечение циркуляции хладагента в патрубке 8 при помощи перепускной трубы 9 усиливает отток тепла от влажного газа к насадке 4 каплеуловителя. Это способствует термической конденсации субмикронных капелек газообразных составляющих в процессе охлаждения тумана и образования пленки жидкости и стекания ее в виде струек или укрупненных капелек, перемещающихся внутри насадки под действием силы тяжести без каких-либо механических воздействий.

Таким образом, высокая эффективность улавливания водяных паров и надежность в работе аппарата обеспечивается простыми в изготовлении и использовании устройствами. Происходит очистка тонкодисперсных туманов до регулируемой остаточной концентрации. Размещение пустотелых теплообменных элементов в слое насадки позволяет уменьшить его объем, что значительно уменьшает гидравлическое сопротивление аппарата. Обеспечиваетвается охлаждение продуктов сгорания до такой температуры, при которой удается сконденсировать максимально возможную часть водяных паров, содержащихся в газах, и использовать выделяющуюся при конденсации скрытую теплоту.