Котел-утилізатор надлишкового тепла
Формула / Реферат
1. Котел-утилізатор надлишкового тепла для теплообміну між відносно гарячим технологічним газом та охолоджувальним середовищем, який містить
кожух,
принаймні дві трубні дошки,
певну кількість теплообмінних труб,
принаймні одну обхідну трубу,
теплообмінну секцію, оточену згаданим кожухом і згаданими принаймні двома трубними дошками,
вхідну секцію для технологічного газу,
вихідну секцію для технологічного газу,
принаймні один вхід для охолоджувального середовища,
принаймні один вихід для охолоджувального середовища,
при цьому відносно гарячий технологічний газ надходить до теплообмінних труб і принаймні однієї обхідної труби у вхідній секції для технологічного газу, протікає крізь теплообмінну секцію, де принаймні технологічний газ, який втікає в теплообмінні труби, здійснює опосередкований теплообмін з охолоджувальним середовищем і виходить у вихідну секцію для технологічного газу, при цьому згаданий котел-утилізатор надлишкового тепла додатково містить керуючий клапан і вихідний колектор для технологічного газу, при цьому керуючий клапан має можливість регулювати об'ємну витрату технологічного газу, який протікає крізь згаданий вихідний колектор для технологічного газу, який виконаний з можливістю збирати принаймні частину технологічного газу, який виходить з принаймні однієї обхідної труби, і охолоджений технологічний газ, який виходить з частини теплообмінних труб.
2. Котел-утилізатор надлишкового тепла за п. 1, який відрізняється тим, що вихідний колектор для технологічного газу додатково містить змішувальні засоби, розташовані зверху по потоку від керуючого клапана, для змішування відносно гарячого технологічного газу, який виходить з принаймні однієї обхідної труби, з охолодженим технологічним газом, який виходить з частини теплообмінних труб.
3. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить одну обхідну трубу, при цьому вихідний колектор для технологічного газу виконаний з можливістю збирання технологічного газу, який виходить з обхідної труби, і технологічного газу, який виходить з принаймні однієї з теплообмінних труб.
4. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що вхідна секція для технологічного газу облицьована керамічним облицюванням.
5. Котел-утилізатор надлишкового тепла за п. 4, який відрізняється тим, що, додатково облицьована внутрішня стінка обхідної труби і принаймні частина вихідного колектора для технологічного газу облицьована керамічним облицюванням.
6. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що охолоджувальне середовище є водою або парою, або як водою так і парою.
7. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що згаданий кожух має по суті циліндричну форму, а згадані принаймні дві трубні дошки мають по суті круглу форму.
8. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що згадані теплообмінні труби розташовані в трубних дошках з формуванням круглого масиву, а згадана обхідна труба розташована по суті в центрі згаданого масиву.
9. Спосіб теплообміну між відносно гарячим технологічним газом та охолоджувальним середовищем в котлі-утилізаторі надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, у якому,
подають відносно гарячий технологічний газ до вхідної секції для технологічного газу,
подають охолоджувальне середовище до теплообмінної секції котла-утилізатора надлишкового тепла,
здійснюють опосередкований теплообмін між першою частиною відносно гарячого технологічного газу і охолоджувальним середовищем в теплообмінних трубах, розташованих у згаданій теплообмінній секції,
подають в обхід другу частину відносно гарячого технологічного газу від вхідної секції для технологічного газу крізь теплообмінну секцію до вихідної секції для технологічного газу без значного теплообміну з охолоджувальним середовищем,
збирають і змішують принаймні частину поданого в обхід технологічного газу і частину охолодженого технологічного газу у вихідному колекторі для технологічного газу,
регулюють керуючим клапаном об'ємну витрату зібраного і змішаного технологічного газу.
10. Застосування котла-утилізатора надлишкового тепла за будь-яким із пп. 1-8 в технологічний установці, яка виробляє сірчану кислоту.
Текст
Реферат: Котел-утилізатор надлишкового тепла має теплообмінні труби для опосередкованого теплообміну між відносно гарячим технологічним газом та охолоджувальним середовищем і обхідну трубу для подачі в обхід частини технологічного газу, при цьому колектор для технологічного газу збирає і змішує частину технологічного газу після теплообміну, і принаймні частину поданого в обхід технологічного газу перед змішуванням подають крізь керуючий клапан до випускного отвору для технологічного газу котла-утилізатора надлишкового тепла разом з рештою технологічного газу після теплообміну. UA 108669 C2 (12) UA 108669 C2 UA 108669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Рівень Техніки Представлений винахід спрямований на відбір відхідного тепла з хімічних реакцій. Точніше, винахід відноситься до котла-утилізатора надлишкового тепла з покращеним керуванням процесу охолодження. Котли-утилізатори надлишкового тепла найчастіше використовуються для генерування пари завдяки відхідному теплу, відібраному з гарячих технологічних струменів. Типово, такі котли виконуються як кожухотрубні теплообмінники з певною кількістю теплообмінних труб, розташованих в циліндричних кожухах. Два основні типи кожухотрубних теплообмінників використовуються в промисловості: водотрубні теплообмінники, у яких суміші вода/пара протікають по трубам, і жаротрубні теплообмінники, всередині труб яких проходить нагрівальний технологічний струмінь. Характерні компоненти котла є трубами, встановленими в трубні дошки на передньому кінці і задньому кінці в кожусі. В жаротрубних котлах одержання пари здійснюється на стороні кожуха труб шляхом опосередкованого теплообміну з гарячим технологічним струменем, який протікає по трубам котла. Сторона кожуха сформована рядом стояків і циркуляційних труб, з'єднаних з паровим барабаном, який може розташовуватися зверху або бути єдиним цілим з кожухом котла. Механічна конструкція і, зокрема, розміри теплообмінної поверхні в кожухотрубних котлах створюють певні проблеми. Застосування жаротрубних котлів включає прикладання високих тисків до сторони кожуха або до обох сторін кожуха, і значні різниці температур між стороною кожуха і стороною труби. Необхідно взяти до уваги особливі міркування щодо забруднюючих і корозійних характеристик технологічного струменя. Котли, які працюють з забруднюючими і/або корозійними технологічними струменями, повинні конструюватися з вищою відповідальністю ніж та, яка вимагається при чистих технологічних струменях, для забезпечення функціонування протягом передбаченого терміну експлуатації за умов серйозного забруднення і/або корозії. Теплообмінна поверхня труб котла повинна додатково адаптуватися до очікуваних факторів корозії і забруднення в струмені. Для забезпечення бажаного і по суті незмінного охолодження протягом довготривалої роботи котлів, вимагається належна теплопередача і регулювання температури. Традиційні котли оснащені обхідним трубопроводом відносно великого діаметра (по відношенню до діаметра теплообмінної труби), який може бути внутрішнім або зовнішнім для кожуха котла. Обхідний трубопровід зазвичай конструюється як ізольована труба, яка має клапан для регулювання потоку. Під час запуску котлів, частина гарячого технологічного струменя подається в обхід теплообмінних труб для обмеження теплопередачі в межах бажаного рівня. Після певного періоду часу, вплив забруднюючого і/або корозійного струменя на труби зростає, призводячи до слабшої теплопередачі. Кількість поданого в обхід технологічного струменя потім зменшується, що дозволяє сильніший потік технологічного струменя по теплопередавальним трубам для підтримання необхідного охолодження. Основним недоліком відомих котлів вищезгаданого типу є сильна корозія на металічних поверхнях обхідного трубопроводу, особливо на випускній секції обхідного трубопроводу і клапані для регулювання потоку, які контактують з неохолодженим технологічним струменем при температурах 1000 °C або навіть вище. Відомий рівень техніки зробив спробу вирішити цю проблему різними шляхами, такими як охолодження керувального клапана охолоджувальною текучою субстанцією або усунення гарячого обхідного струменя і замість цього ділення теплообмінника на різні секції з різним рівнем теплообміну і, тому, з різними вихідними температурами технологічного газу. Приклади відомого рівня техніки описані в документах US5452686A, US2007125317A, US4993367A, GB1303092A, US1918966A І ЕР0357907А. Короткий Опис Винаходу Задачею цього винаходу є усунення недоліків відомих котлів-утилізаторів надлишкового тепла шляхом надання котла з кожухотрубним теплообмінником з кращою теплопередачею і регулюванням температури. Подальшою задачею цього винаходу є надання котла-утилізатора надлишкового тепла з простішою і дешевшою конструкцією ніж у котлів-утилізаторів надлишкового тепла відомого рівня техніки. Подальшою задачею цього винаходу є надання котла-утилізатора надлишкового тепла з обхідною трубою для технологічного газу і керувальним клапаном для простого керування обхідним струменем технологічного газу і, відповідно, вихідною температурою технологічного газу без піддання керувального клапана дії надмірних температур, які призводять до корозії. 1 UA 108669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Згідно з одним варіантом виконання представленого винаходу, це досягається котломутилізатором надлишкового тепла для теплообміну між відносно гарячим технологічним газом та охолоджувальним середовищем, де котел-утилізатор надлишкового тепла має принаймні один кожух (друга частина кожуха -теплообмінна секція) і принаймні дві трубні дошки, розташовані на вхідному кінці і вихідному кінці другої частини кожуха (теплообмінної секції), завдяки чому ця друга частина кожуха і дві трубні дошки охоплюють теплообмінну секцію котлаутилізатора надлишкового тепла. Певна кількість теплообмінних труб і принаймні одна обхідна труба для технологічного газу встановлені в теплообмінній секції і закріплені в першій трубній дошці поблизу першого кінця кожної труби ι закріплені в другій трубній дошці поблизу другого кінця кожної труби. Принаймні один вхідний отвір для охолоджувального середовища і принаймні один вихідний отвір для охолоджувального середовища розташовані в котліутилізаторі надлишкового тепла для надання можливості охолоджувальному середовищу втікати і витікати з теплообмінної секції на стороні кожуха труб. Таким чином, охолоджувальне середовище охоплюється другою частиною кожуха і першою та другою трубною дошкою. Впускна секція для технологічного газу розташована біля першої трубної дошки на протилежній стороні до охолоджувального середовища. Впускна секція може додатково охоплюватися першою частиною кожуха на впускному кінці для технологічного газу. Випускна секція для технологічного газу розташована біля другої трубної дошки також на протилежній стороні до охолоджувального середовища. Також випускна секція може додатково охоплюватися третьою частиною кожуха. В третій частині кожуха у випускному кінці для технологічного газу розташований вихідний колектор технологічного газу так, що він збирає принаймні частину технологічного газу, який виходить з принаймні однієї обхідної труби, і також збирає охолоджений технологічний газ, який виходить з частини теплообмінних труб. Технологічний газ витікає з першої частини кожуха, протікає у вхідний кінець для технологічного газу і протікає до впускних отворів теплообмінних труб і впускного отвору обхідної труби, протікає крізь теплообмінні труби і принаймні одну обхідну трубу, витікає з випускних отворів теплообмінних труб і випускного отвору принаймні однієї обхідної труби для технологічного газу і протікає до третьої частини кожуха та до випускного кінця для технологічного газу. Охолоджувальне середовище втікає в теплообмінну секцію крізь впускний отвір для охолоджувального середовища і контактує зі стороною кожуха теплообмінних труб, і може контактувати зі стороною кожуха принаймні однієї обхідної труби перед виходом його з теплообмінної секції крізь випускний отвір для охолоджувального середовища. Технологічний газ надходить до впускної секції для технологічного газу при першій температурі і виходить з теплообмінних труб при другій відносно низькій температурі. Технологічний газ, який виходить з обхідної труби, має третю температуру, яка нижча або дорівнює першій температурі, але вища за другу температуру. Вихідний колектор для технологічного газу змішує принаймні частину обхідного технологічного газу і частину технологічного газу після теплообміну. Таким чином, змішаний технологічний газ має четверту температуру, яка вища за другу температуру, але нижча за третю температуру Кількість технологічного газу після теплообміну і кількість обхідного газу у цій суміші визначається так, що ця четверта температура є досить низькою для запобігання надмірній корозії керувального клапана, який розташований знизу по потоку від зібраного обхідного технологічногогазу і технологічного газу після теплообміну. Керувальний клапан регулює кількість змішаного технологічного газу у загальному струмені технологічного газу, який виходить з котла-утилізатора надлишкового тепла. Загальний струмінь технологічного газу, який виходить з котла-утилізатора надлишкового тепла, повинен мати певну п'яту температуру, яка вища або дорівнює другій температурі, але нижча за четверту температуру. Керувальний клапан може регулювати об'ємну витрату змішаного технологічного газу порівняно з загальною вихідною об'ємною витратою технологічного газу і, таким чином, регулювати п'яту температуру навіть із змінною другою і четвертою температурами та об'ємними витратами. Відповідно, завдяки сталій високій першій температурі і цільовій сталій низькій п'ятій температурі, але зростаючій другій температурі внаслідок забруднення/корозії теплообмінних труб, п'ята температура може утримуватися сталою шляхом використання керувального клапана для зменшення об'ємної витрати обхідного технологічного газу, який має четверту температуру. Згідно з подальшим варіантом виконання винаходу, змішування технологічного газу після теплообміну і обхідного технологічного газу у вихідному колекторі для технологічного газу може покращуватися змішувальними засобами, розташованими в колекторі зверху по потоку від керувального клапана. Змішувальні засоби можуть виконувати будь-яку відому функцію і змішувати будь-які матеріали. 2 UA 108669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 В подальшому варіанті виконання винаходу, передбачається одна обхідна труба, а колектор збирає технологічний газ, який виходить з обхідної труби, і технологічний газ після теплообміну, який виходить з принаймні однієї з теплообмінних труб. В іншому варіанті виконання винаходу, вхідна секція для технологічного газу облицьована керамічним облицюванням для захисту першого кожуха від відносно гарячого технологічного газу. В подальшому варіанті виконання винаходу, можуть також облицьовуватися керамічним облицюванням обхідна труба, змішувальні засоби і колектор для технологічного газу. У варіанті виконання винаходу, охолоджувальне середовище може бути водою або воно може бути парою. Охолоджувальне середовище може бути водою при надходженні в теплообмінну секцію і частина води або уся вода може нагріватися опосередкованим теплообміном з відносно гарячим технологічним газом так, що усе або частина охолоджувального середовища, яке виходить з теплообмінної секції крізь вихідний отвір для охолоджувального середовища, є парою. В подальшому варіанті виконанні винаходу, друга частина кожуха або перша, друга і третя частина кожуха можуть бути по суті циліндричними. Циліндрична форма може бути вигідною, оскільки вона витримує тиск і зберігає форму. По суті, це означає будь-яку форму, яка є видовженою в одному виді поперечного перерізу, і будь-яку форму, яка сильно не відрізняється від круглою в іншому виді поперечного перерізу, таку як кругла, еліптична, квадратна форма, форма п'ятикутника, шестикутника і так далі. В подальшому варіанті виконання винаходу, певна кількість теплообмінних труб розташовані в трубних дошках з формуванням по суті круглого масиву, а обхідна труба або принаймні одна обхідна труба розташована по суті в центрі масиву. По суті, це означає, що місце розташування не повинно бути математично точним, форми можуть варіюватися у великій мірі до тих пір, доки вважається доцільною ефективність теплообміну і вартість матеріалу. В одному варіанті виконання винаходу, котел-утилізатор надлишкового тепла використовується в технологічній установці, яка виробляє вологу сірчану кислоту. Ознаки Винаходу 1. Котел-утилізатор надлишкового тепла для теплообміну між відносно гарячим технологічним газом та охолоджувальним середовищем, який містить • кожух, • принаймні дві трубні дошки, • певну кількість теплообмінних труб, • принаймні одну обхідну трубу, • теплообмінну секцію, охоплену згаданим кожухом і згаданими принаймні двома трубними дошками • вхідну секцію для технологічного газу, • вихідну секцію для технологічного газу, • принаймні один вхід для охолоджувального середовища, • принаймні один вихід для охолоджувального середовища, відносно гарячий технологічний газ надходить до теплообмінних труб і принаймні однієї обхідної труби у впускній секції для технологічного газу, протікає крізь теплообмінну секцію, де принаймні технологічний газ, який втікає в теплообмінні труби, вступає в опосередкований теплообмін з охолоджувальним середовищем і виходить у випускну секцію для технологічного газу, при цьому згаданий котел-утилізатор надлишкового тепла додатково містить керувальний клапан і вихідний колектор для технологічного газу, при цьому згаданий керувальний клапан має можливість регулювати об'ємну витрату технологічного газу, який протікає крізь згаданий вихідний колектор для технологічного газу, який збирає принаймні частину технологічного газу, який виходить з принаймні однієї обхідної труби, і охолоджений технологічний газ, який виходить з частини теплообмінних труб. 2. Котел-утилізатор надлишкового тепла згідно з ознакою 1, де вихідний колектор для технологічного газу додатково містить змішувальні засоби, розташовані зверху по потоку від керувального клапана, для змішування відносно гарячого технологічного газу, який виходить принаймні з однієї обхідної труби, з охолодженим технологічним газом, який виходить з частини теплообмінних труб. 3. Котел-утилізатор надлишкового тепла згідно з будь-якою із попередніх ознак, який містить одну обхідну трубу, при цьому вихідний колектор для технологічного газу збирає технологічний газ, який виходить з обхідної труби, і технологічний газ, який виходить з принаймні однієї з теплообмінних труб. 3 UA 108669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 4. Котел-утилізатор надлишкового тепла згідно з будь-якою із попередніх ознак, де вхідна секція для технологічного газу облицьована керамічним облицюванням. 5. Котел-утилізатор надлишкового тепла згідно з ознакою 4, де, додатково, внутрішня стінка обхідної труби облицьована і принаймні частина вихідного колектора для технологічного газу облицьована керамічним облицюванням. 6. Котел-утилізатор надлишкового тепла згідно з будь-якою із попередніх ознак, де охолоджувальне середовище є водою або парою або як водою так і парою. 7. Котел-утилізатор надлишкового тепла згідно з будь-якою із попередніх ознак, де згаданий кожух має по суті циліндричну форму, а згадані принаймні дві трубні дошки мають по суті круглу форму. 8. Котел-утилізатор надлишкового тепла згідно з будь-якою із попередніх ознак, де згадані теплообмінні труби розташовані в трубних дошках з формуванням круглого масиву, а згадана обхідна труба розташована по суті в центрі згаданого масиву. 9. Спосіб теплообміну між відносно гарячим технологічним газом та охолоджувальним середовищем в котлі-утилізаторі надлишкового тепла згідно з будь-якою із попередніх ознак, у якому, • подають відносно гарячий технологічний газ до вхідної секції для технологічного газу, • подають охолоджувальне середовище до теплообмінної секції котла-утилізатора надлишкового тепла, • здійснюють опосередкований теплообмін між першою частиною відносно гарячого технологічного газу та охолоджувальним середовищем в теплообмінних трубах, розташованих у згаданій теплообмінній секції, • пускають в обхід другу частину відносно гарячого технологічного газу з вхідної секції для технологічного газу крізь теплообмінну секцію до вихідної секції для технологічного газу по суті без теплообміну з охолоджувальним середовищем, • у вихідному колекторі для технологічного газу збирають і змішують принаймні частину пущеного в обхід технологічного газу і частину охолодженого технологічного газу, • регулюють керувальним клапаном об'ємну витрату зібраного і змішаного технологічного газу, 10. Використовують котел-утилізатор надлишкового тепла згідно з будь-якою із ознак 1-8 у технологічній установці, яка виробляє сірчану кислоту. Перелік Позиційних позначень. 100 Котел-утилізатор надлишкового тепла (WHB) 110 Перша частина кожуха - впускний кінець для технологічного газу 111 Облицювання 112 Вхідна секція для технологічного газу 113 Впускний отвір обхідної труби для технологічного газу 114 Впускний отвір теплообмінної труби 115 Перша трубна дошка - вхідний кінець для технологічного газу 120 Друга частина кожуха - теплообмінна секція 121 Вхід для охолоджувального середовища 122 Вихід для охолоджувального середовища 123 Теплообмінна труба 124 Обхідна труба для технологічного газу 125 Друга трубна дошка - вихідний кінець для технологічного газу 126 Теплообмінна секція 130 Третя частина кожуха - вихідний кінець для технологічного газу 132 Вихідна секція для технологічного газу 133 Випускний отвір для обхідного технологічного газу 134 Випускний отвір теплообмінної труби 135 Керувальний клапан, випускний отвір обхідної труби 136 Вихідний колектор для технологічного газу 137 Вихідні змішувальні засоби для технологічного газу 138 Вихід для змішаного технологічного газу Фіг. 1 зображає вид поперечного перерізу котла-утилізатора 100 надлишкового тепла згідно з варіантом виконання винаходу. Котел-утилізатор надлишкового тепла містить першу частину кожуха (вхідний кінець 110 для технологічного газу), другу частину кожуха (теплообмінна секція 120) і третю частину кожуха (вихідний кінець 130 для технологічного 4 UA 108669 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 газу), усі з яких мають по суті циліндричну форму і по суті однаковий діаметр, але, як можна побачити на фігурі, необов'язково однакову товщину Товщина, а також вибір матеріалу може змінюватися в залежності від умов процесу. Перша трубна дошка (вхідний кінець 115 для технологічного газу) відокремлює першу частину кожуха від другої частини кожуха. Подібним чином, друга трубна дошка (вихідний кінець 125 для технологічного газу) відокремлює другу частину кожуха від третьої частини кожуха. Таким чином, перша частина кожуха і перша трубна дошка охоплюють вхідну секцію 112 для технологічного газу; друга частина кожуха разом з першою і другою трубною дошкою охоплюють теплообмінну секцію 126; третя частина кожуха і друга трубна дошка охоплюють вихідну секцію 132 для технологічного газу. Внутрішня поверхня вхідної секції для технологічного газу може мати облицювання 111, наприклад керамічне облицювання, для захисту внутрішніх поверхонь від високих температур вхідного технологічного газу. Перша і друга трубна дошка мають відповідні отвори для встановлення теплообмінних труб 123 Теплообмінні труби проходять принаймні від першої трубної дошки крізь теплообмінну секцію принаймні до другої трубної дошки. З'єднання між кожною теплообмінною трубою і кожною з трубних дощок виконується газо- та рідинонепроникним. Кожна теплообмінна труба має впускний отвір 114, розташований у вхідній секції для технологічного газу, і випускний отвір 134, розташований у вихідній секції для технологічного газу. Перша і друга трубна дошка також має принаймні один відповідний отвір для принаймні однієї обхідної труби 124 для технологічного газу. У варіанті виконання винаходу згідно з Фіг. 1, присутня одна обхідна труба для технологічного газу. З'єднання між обхідною трубою для технологічного газу і першою та другою трубною дошкою виконується газо-і рідинонепроникним. Обхідна труба для технологічного газу має впускний отвір 113, розташований у вхідній секції для технологічного газу, і випускний отвір 133, розташований у вихідній секції для технологічного газу. Обхідна труба для технологічного газу може мати облицювання (не зображене), яке може захищати її від відносно високих температур технологічного газу і яке може також послаблювати опосередкований теплообмін між охолоджувальним середовищем і обхідним технологічним газом. В теплообмінній секції, вхід 121 для охолоджувального середовища забезпечує подачу охолоджувального середовища до теплообмінної секції. Принаймні один вхід для охолоджувального середовища може знаходитися в будь-якому місці на другій частині кожуха або навіть на першій або другій трубній дошці до тих пір, доки подається потік текучої субстанції до теплообмінної секції. Розташування на кожусі теплообмінної секції зображене на Фіг. 1. Вихід 122 для охолоджувального середовища, сполучений з теплообмінною секцією, забезпечує випускання охолоджувального середовища з теплообмінної секції. Кожна з теплообмінних труб і обхідна труба для технологічного газу, таким чином, забезпечують сполучення від вхідної секції для технологічного газу крізь теплообмінну секцію з вихідною секцією для технологічного газу, таким чином надаючи можливість технологічному газу протікати крізь теплообмінну секцію без прямого контакту з охолоджувальним середовищем. Технологічний газ, який втікає в теплообмінні труби, перебуває в опосередкованому теплообміні з охолоджувальним середовищем, тоді як частина технологічного газу, який пускається в обхід, тобто, який втікає в обхідну трубу для технологічного газу, перебуває в меншому або відносно слабкому, або по суті не перебуває в опосередкованому теплообміні з охолоджувальним середовищем. Якщо обхідна труба не облицьована, то пущений в обхід технологічний газ буде здійснювати деякий теплообмін з охолоджувальним середовищем, але теплообмін в обхідній трубі буде відносно нижчим ніж теплообмін в теплообмінних трубах завдяки більшому відношенню площі до об'єму в обхідній трубі. Якщо обхідна труба облицьована, наприклад керамічним облицюванням, то опосередкований теплообмін між пущеним в обхід технологічним газом, який втікає в обхідну трубу, і охолоджувальним середовищем буде відносно низьким або близьким до нуля. В будьякому випадку, температура технологічного газу після теплообміну, який покидає вихідні отвори теплообмінних труб, значно нижча за температуру пущеного в обхід технологічного газу, який покидає випускний отвір обхідної труби для технологічного газу. У вихідній секції для технологічного газу розташований вихідний колектор 136 для технологічного газу. Він збирає пущений в обхід технологічний газ і частину технологічного газу після теплообміну. У варіанті виконання згідно з Фіг. 1, колектор для технологічного газу збирає пущений в обхід технологічний газ і технологічний газ після теплообміну, який покидає теплообмінні труби, розташовані найближче до обхідної труби в круглому масиві навколо обхідної труби. Вихідні засоби для змішування технологічного газу розташовані всередині колектора для технологічного газу, який забезпечує змішування пущеного в обхід 5 UA 108669 C2 5 10 15 технологічного газу і частини технологічного газу після теплообміну до такої міри, що крізь керувальний клапан випускного отвору 135 обхідної труби не проходить критична кількість технологічного газу з температурою настільки високою, що це буде призводити до значної корозії керувального клапана. Згаданий керувальний клапан регулює кількість змішаного технологічного газу, який випускається з вихідного колектора для технологічного газу до вихідної секції для технологічного газу. Таким чином, коли температура технологічного газу після теплообміну нижча за температуру суміші пущеного в обхід технологічного газу і технологічного газу після теплообміну, який виходить з виходу 138 для змішаного технологічного газу, керувальний клапан може змінювати температуру технологічного газу, який виходить з вихідної секції для технологічного газу, в інтервалі від температури технологічного газу після теплообміну до температури пущеного в обхід змішаного технологічного газу. Або більш важливо, керувальний клапан може зберігати температуру технологічного газу, який виходить з вихідної секції для технологічного газу, на певному рівні, хоча температура технологічного газу після теплообміну змінюється завдяки, наприклад, послабленому опосередкованому теплообміну завдяки, наприклад, забрудненню теплообмінних труб. Фіг. 2 зображає котел-утилізатор надлишкового тепла з Фіг. 1 з відзначеними температурами. Температури задовольняють наступним співвідношенням: 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 1. Котел-утилізатор надлишкового тепла для теплообміну між відносно гарячим технологічним газом та охолоджувальним середовищем, який містить кожух, принаймні дві трубні дошки, певну кількість теплообмінних труб, принаймні одну обхідну трубу, теплообмінну секцію, оточену згаданим кожухом і згаданими принаймні двома трубними дошками, вхідну секцію для технологічного газу, вихідну секцію для технологічного газу, принаймні один вхід для охолоджувального середовища, принаймні один вихід для охолоджувального середовища, при цьому відносно гарячий технологічний газ надходить до теплообмінних труб і принаймні однієї обхідної труби у вхідній секції для технологічного газу, протікає крізь теплообмінну секцію, де принаймні технологічний газ, який втікає в теплообмінні труби, здійснює опосередкований теплообмін з охолоджувальним середовищем і виходить у вихідну секцію для технологічного газу, при цьому згаданий котел-утилізатор надлишкового тепла додатково містить керуючий клапан і вихідний колектор для технологічного газу, при цьому керуючий клапан має можливість регулювати об'ємну витрату технологічного газу, який протікає крізь згаданий вихідний колектор для технологічного газу, який виконаний з можливістю збирати принаймні частину технологічного газу, який виходить з принаймні однієї обхідної труби, і охолоджений технологічний газ, який виходить з частини теплообмінних труб. 2. Котел-утилізатор надлишкового тепла за п. 1, який відрізняється тим, що вихідний колектор для технологічного газу додатково містить змішувальні засоби, розташовані зверху по потоку від керуючого клапана, для змішування відносно гарячого технологічного газу, який виходить з принаймні однієї обхідної труби, з охолодженим технологічним газом, який виходить з частини теплообмінних труб. 3. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить одну обхідну трубу, при цьому вихідний колектор для технологічного газу виконаний з можливістю збирання технологічного газу, який виходить з обхідної труби, і технологічного газу, який виходить з принаймні однієї з теплообмінних труб. 4. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що вхідна секція для технологічного газу облицьована керамічним облицюванням. 5. Котел-утилізатор надлишкового тепла за п. 4, який відрізняється тим, що додатково облицьована внутрішня стінка обхідної труби і принаймні частина вихідного колектора для технологічного газу облицьована керамічним облицюванням. 6 UA 108669 C2 5 10 15 20 25 6. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що охолоджувальне середовище є водою або парою, або як водою так і парою. 7. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що згаданий кожух має по суті циліндричну форму, а згадані принаймні дві трубні дошки мають по суті круглу форму. 8. Котел-утилізатор надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що згадані теплообмінні труби розташовані в трубних дошках з формуванням круглого масиву, а згадана обхідна труба розташована по суті в центрі згаданого масиву. 9. Спосіб теплообміну між відносно гарячим технологічним газом та охолоджувальним середовищем в котлі-утилізаторі надлишкового тепла за будь-яким із попередніх пунктів, у якому, подають відносно гарячий технологічний газ до вхідної секції для технологічного газу, подають охолоджувальне середовище до теплообмінної секції котла-утилізатора надлишкового тепла, здійснюють опосередкований теплообмін між першою частиною відносно гарячого технологічного газу і охолоджувальним середовищем в теплообмінних трубах, розташованих у згаданій теплообмінній секції, подають в обхід другу частину відносно гарячого технологічного газу від вхідної секції для технологічного газу крізь теплообмінну секцію до вихідної секції для технологічного газу без значного теплообміну з охолоджувальним середовищем, збирають і змішують принаймні частину поданого в обхід технологічного газу і частину охолодженого технологічного газу у вихідному колекторі для технологічного газу, регулюють керуючим клапаном об'ємну витрату зібраного і змішаного технологічного газу. 10. Застосування котла-утилізатора надлишкового тепла за будь-яким із пп. 1-8 в технологічний установці, яка виробляє сірчану кислоту. 7 UA 108669 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюWaste heat boiler
Автори англійськоюChristiansen, Hans Georg
Автори російськоюКристиансен Ханс Георг
МПК / Мітки
МПК: F28D 7/16, F28F 27/02
Мітки: тепла, котел-утилізатор, надлишкового
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/10-108669-kotel-utilizator-nadlishkovogo-tepla.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Котел-утилізатор надлишкового тепла</a>
Попередній патент: Броньова панель
Наступний патент: Фільтр курильного пристрою (варіанти) та курильний пристрій (варіанти)
Випадковий патент: Екран під ванну