Пристрій для утилізації тепла відхідних газів

Изобретение относится к области энергетики и может быть применено в тепловых схемах промышленной энергетики и энерготехнологии для утилизации тепла отходящих газов энергетического и технологического оборудования. Наиболее близким по технической сущности является устройство типа "тепловая труба" (а.с. № 667789, кл. F 28 D 15/00), содержащее корпус, зону испарения в виде паровой рубашки, подключенной к конденсатору, соединенными между собой паропроводом и конденсатопроводом, патрубки ввода и вывода газов, Для расширения диапазона регулирования при дискретной передаче тепла, устройство снабжено выносным аккумулятором. Недостатком этого известного решения является неполная утилизация тепла, в связи ґ. тем, что теплообмен между отходящим горячим газом и теплообменными элементами обеспечивается теплопроводностью от потока газа только через стенку и большая масса газового потока уходит без утилизации. Кроме того, при некоторых режимах работы тепло передается не непрерывно, а дискретно, что уменьшает количество утилизированного тепла. В основу настоящего изобретения была положена задача создания устройства для утилизации тепла, в котором было бы такое выполнения устройства и такое взаиморасположение и подключение конденсатора, что позволило бы достигнуть более полное использование тепла отходящих газов, Поставленная задача достигается в устройстве для утилизации тепла отходящих газов, содержащем корпусе патрубками ввода и вывода газов, зону испарения в виде паровой рубашки, подключенную к конденсатору, сообщающихся между собой паропроводом и конденсатопроводом, тем, что, в зоне испарения установлены дополнительные полые теплообменные элементы, которые нижним вводом и верхним выводом соединены через рубашку с конденсатором, расположенным над рубашкой, при этом конденсатор содержит слой сыпучего материала, в виде песка. Такое выполнение устройства позволяет повысить эффективность теплоутилизации за счет более полного отвода тепла газов. Сущность предложения поясняется чертежом, на котором схематично представлено устройство для утилизации тепла отходящих газов. Устройство содержит патрубок ввода горячих отходящих газов 1, наружную и внутреннюю стенки корпуса 2 с образованной между стенками зоной испарения в виде па- ! ровой рубашки 3, патрубок 4 для вывода отходящих газов, змеевик 5 из теплообменных полых элементов внутри корпуса, соединительные трубы 6 и 7, соответственно, являющихся паропроводом и конденсатопроводом, патрубок 8 для ввода воды (природной или сточной) на испарение ее теплом конденсации пара, трубки конденсатора 9 змеевикового типа, патрубок 10 для вывода пара воды, слой сыпучего материала в виде песка 11, патрубок 12 для вывода шлама в виде осадка вод, верхний уровень воды 13, патрубки 14 и 15 для продувки соответственно паропровода и конденсатопровода, корпус конденсатора 16 с верхней крышкой и нижним днищем, тарелку 17 в рубашке 3, при этом конденсатор расположен выше зону испарения и они сообщаются через рубашку 3. Устройство работает следующим образом. Отходящие газы, например, от печи для нагрева металла под ковку с температурой порядка 600-800°С, поступают в патрубок 1 и затем в корпус 2 с рубашкой 3 для охлаждения агента (воды). Вода в рубашку 3 поступает первоначально по патрубку 14 через соединительные трубы 6. Из рубашки 3 вода поступает в змеевик 5. За счет наличия прямой и обратной соединительных труб 6 и 7 между змеевиками 5 и 9, служащими основными элементами испарителя и конденсатора, происходит циркуляция пара и пароводяной эмульсии в результате разности их удельных весов. По трубе 6 течет пар. Конденсат пара из трубы 7 поступает в тарелку 17 и через щель, образованную дном тарелки и внутренней стенкой корпуса стекает пленкой по поверхности стенки в рубашку 3. Через стенку корпуса тепло передается от газов к конденсату пара, который кипит в стекающей пленке в рубашке и внутри змеевика 5. В корпус конденсатора 16 подают воду, например, сточную щелочную, после промывки фильтра, которую необходимо испарить и получить из нее дистиллат. В конденсаторе устанавливается верхний уровень стоков 13. В этот же корпус 16 предварительно, при снятой крышке, засыпают слой кварцевого песка, фракции 1-3 мм, высота слоя песка при этом составляет 300-500 мм и, меньше высоты уровня жидкости. Стоки в корпус 16 могут подаваться с определенной дозировкой или непрерывно. Подача стоков через патрубок 8 производится в нижнюю часть корпуса 16 конденсатора, что предотвращает слеживаемость песка и способствует его нахождению во взвешенном состоянии, За счет тепла пара змеевика 9 ввода начинает испаряться. При этом слой песка псевдоожижается пузырями пара, образующимися на трубках змеевика конденсатора. В результате резко интенсифицируется процесс теплообмена в конденсаторе, пар отдает свою скрытую теплоту парообразования на испарение воды. За счет интенсивного теплоотвода от змеевика 9 пар переходит в конденсат и возвращается по трубе 7 в полость рубашки 3. Пар воды выводится из верхней части корпуса конденсатора по патрубку 10 и конденсируется до дистиллата в отдельном аппарате (не показан), а образующийся за счет термообработки воды осадок в виде шлама скапливаеся на конусном днище конденсатора и выводится с помощью патрубка 12. В случае необходимости опорожнения системы пользуются патрубками 15. Повышение эффективности утилизации тепла отходящих газов достигается за счет особенностей размещения внутри устройства дополнительных полых теплообменных элементов, сообщающихся с рубашкой и конденсатором. В результате обеспечивается контакт всей теплообменной поверхности устройства с кипящим конденсатом, который кипит в пленке жидкости, а затем в объеме рубашки. При этом образуются два контура циркуляции теплоносителя. Эти отличия увеличивают поверхность теплообмена, через которую отходящие газы отдают тепло воде или другому промежуточному теплоносителю. В данной конструкции два контура циркуляции теплоносителя замыкаются между собой через общую ветвь в виде полости рубашки. Эта особенность приводит к тому, что полость рубашки выполняет роль сепаратора пара, и в конденсатор, в его трубки 9 поступает только пар. Как следствие, интенсифицируется теплообмен в конденсаторе. Это же отличие предотвращает пагубные последствия от возможного скопления неконденсирующегося газа, например, воздуха, за счет того, что полость рубашки служит буфером. Продувку рубашки с удалением из нее газов, без спуска теплоносителя целесообразно выполнять путем открытия вентиля на патрубке 14. Обеспечение теплового псевдоожижения в конденсаторе, в свою очередь, интенсифицирует теплообмен в нем и соответственно обеспечивает интенсивный отвод тепла, т.е. более полное использование тепла отходящих газов. За счет того, что конденсатор расположен выше рубашки, улучшается циркуляция теплоносителя. Предварительные расчеты показывают, что за счет реализации описанных отличий устройства, применительно к использованию тепла отходящих газов, к.п.д. теплоутилизации достигает 90% и более. В результате бросовое тепло может использоваться эффективнее с реализацией безотходной технологии, когда утилизируется тепло отходящего газа, как и обеспечивается очистка стоков теплом этих газов.