Регенеративний теплообмінник і спосіб його експлуатації

1 Регенеративный теплообменник разделен на разделенные зоны и содержит выполненный с возможностью вращения снабженный на своей холодной и горячей стороне радиально и аксиаль но уплотненными накопительными массами, окру женный по периферии корпусом ротор, причем расположенные на внешней окружности ротора уплотнения выполнены в виде кольцеобразных окружных уплотнений, отличающийся тем, что корпус ротора снабжен расположенными на внеш ней окружности ротора и в зонах окружными или радиальными камерами, которые ограничены уп лотнениями, которые выполнены в виде стацио нарно расположенных в корпусе ротора, упруго установленных по отношению к ротору плоских, кольцеобразных окружных уплотнений или ради альных уплотнений. 2. Регенеративный теплообменник по п 1, отли чающийся тем, что окружные уплотнения выпол нены в виде уплотняющих планок, длина которых соответствует длинам дуг, по меньшей мере, двух накопительных камер. 3. Регенеративный теплообменник по пп. 1, 2, от личающийся тем, что радиальные уплотнения, Изобретение относится к способу эксплуатации регенеративного теплообменника и к регенеративному теплообменнику с вращающимся ротором, имеющих радиально и аксиально уплотняемую накопительную массу. Регенеративный теплообменник применяют как для воздухоподогревателя, так и для газоподогревателя. На электростанциях и промышленных топочных установках отходящие газы в регенеративном теплообменнике используются для предварительного подогрева воздуха, идущего на сжигание. В этом процессе в расположенные по обе стороны ротора в разделительных зонах, полностью закрыты, по меньшей мере, одной камерой для накопительной массы. 4. Регенеративный теплообменник по пп. 1-3, от личающийся тем, что окружные и радиальные уплотнения образуют а местах стыка беззазорную сплошную поверхность уплотнения, лежащую в общей плоскости. 5. Регенеративный теплообменник по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что окружные камеры разделены на верхнюю или заднюю и нижнюю или переднюю камеры. 6. Регенеративный теплообменник по п. 5, отли чающийся тем, что между обеими камерами по окружной поверхности ротора расположено уплотнение. 7. Регенеративный теплообменник по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что к запорным каме рам подключен отсос. 8. Регенеративный теплообменник по любому или нескольким пп. 1-7, отличающийся тем, что к за порным камерам подключен трубопровод запор ного газа. 9. Регенеративный теплообменник по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что к радиальным камерам подключен трубопровод пробивочного газа. 10. Способ эксплуатации регенеративного тепло обменника, отличающийся тем, что в соответст вии с достигнутыми и замеренными давлениями в отдельных зонах теплообменника в соответст вующих местах уплотнений осуществляют отсос, запор, вытяжку или выдувание. значительной мере могут восстанавливаться содержащиеся в отходящих газах оксиды азота (NOx), причем в этом случае накопительные массы регенеративного воздухоподогревателя частично или полностью выполняются в виде каталитически активных элементов, и, прежде всего, в качестве восстановителя добавляется аммиак. Как правило, отходящий газ, содержащий NOx, является дымовым топочным газом, который выделяется из парогенератора и используется для предвари О СО ю < 35561 тельного подогрева воздуха, идущего на сгорание в регенеративном теплообменнике В соответствии с уровнем техники в регенеративных теплообменниках с циркулирующими накопительными массами ротора и, следовательно, роторные камеры или камеры для накопительных масс уплотняются как в радиальном, так и в окружном направлении для предотвращения перехода одной массы в другую, т. е. неочищенного газа в очищенный газ. Поэтому в уплотнениях ротора с вращающимися нагреваемыми поверхностями применяются подпружиненные полосы. Они закрепляются на всех радиальных стенках и юстируются таким образом, что скользят по радиальным перемычкам корпуса теплообменника. Кроме того, эти полосы располагаются по периферии обоих торцов ротора, где они точно также прилегают со скольжением к корпусу ротора. С помощью радиальных уплотнений происходит разделение друг от друга сред, протекающих через теплообменники, а с помощью уплотнений, расположенных по периферии, удается избежать в значительной мере отходящих в сторону потоков. Известный регенеративный теплообменник разделен на разделенные зоны и содержит вращающийся, снабженный на своей холодной и горячей стороне радиально и аксиально уплотненными накопительными массами, окруженный по периферии корпусом ротор, причем расположенные на внешней окружности ротора уплотнения выполнены в виде кольцеобразных окружных уплотнений (см. а. с. СССР № 203 130, МПК F23L 15/02, 1967). Указанный регенеративный теплообменник, как наиболее близкий к предложенному по совокупности существенных признаков и достигаемому результату выбран в качестве прототипа. В установках для очистки дымовых газов или для снижения выброса вредных газов к отдельным узлам в настоящее время предъявляются очень высокие требования. Так, например, для теплообменника, который применяется в мусоросжигательной установке для предварительного нагрева дымового газа для каталитической очистки при требующейся температуре, значение утечек должно быть значительно ниже 0,3% для исключения выделения диоксина и фурана. При этом выяснилось, что в известных поднимаемых уплотнительных системах регенеративных теплообменников с циркулирующими накопительными массами такие требования являются невыполнимыми. Однако упомянутый выше регенеративный теплообменник не обладает такой уплотнительной системой, которая бы позволяла предотвращать утечки из камеры, что способствовало бы повышению герметизации теплообменника. В основу изобретения поставлена задача создать такой регенеративный теплообменник, в котором путем обеспечения возможности предотвращения утечек за счет радиального двойного уплотн ения, повыша ется степ ень его герметизации. Поставленная задача достигается благодаря тому, что в регенеративном теплообменнике, который разделен на разделенные зоны и содержит вращающийся, снабженный на своей холодной и горячей стороне радиально и аксиально уплотненными накопительными массами, окруженный по периферии корпусом ротор, причем расположенные на внешней окружности ротора уплотнения выполнены в виде кольцеобразных окружных уплотнений, согласно изобретению, корпус ротора снабжен расположенными на внешней окружности ротора и в зонах окружными или радиальными камерами, которые ограничены уплотнениями, последние выполнены в виде стационарно расположенных в корпусе ротора, упруго установленных по отношению к ротору плоских, кольцеобразных окружных упло тнени й или р адиаль ны х уплотнений. Кроме того, в регенеративном теплообменнике окружные уплотнения выполнены в виде уплотняющих планок, длина которых соответствует длинам дуг, по меньшей мере, двух накопительных камер. Кроме того, в регенеративном теплообменнике радиальные уплотнения, расположенные по обе стороны ротора в разделительных зонах полностью закрыты, по меньшей мере, одной камерой для накопительной массы Кроме того, в регенеративном теплообменнике окружные и радиальные уплотнения образуют в местах стыка беззазорную сплошную поверхность уплотнения, лежащую в общей плоскости. Кроме того, в регенеративном теплообменнике окружные камеры разделены на верхнюю или заднюю и нижнюю или переднюю камеры. Кроме того, в регенеративном теплообменнике между обеими камерами по окружной поверхности ротора расположено уплотнение. Кроме того, в регенеративном теплообменнике к запорным камерам подключен отсос. Кроме того, в регенеративном теплообменнике к запорным камерам подключен трубопровод запорного газа. Кроме того, в регенеративном теплообменнике к радиальным камерам подключен трубопровод пробивочного газа. Согласно изобретению, эта задача решается за счет того, что корпус, охватывающий по периферии ротор и разделенные друг от друга камеры, расположенные радиально между средами, участвующими в теплообмене, выполнены в виде запорных камер (окружных или радиальных камер). С помощью подученной таким образом системы закрытых камер исключается непосредственный контакт или смешивание масс, участвующих в теплообмене, так как обе проточные зоны уплотнены по периферии на входе и выходе, т. е. с двух сторон ротора и отделены друг от друга запорной камерой. С помощью такого рода уплотнения ротора исключается попадание среды, имеющей более высокое давление, непосредственно в среду с более низким давлением; протечки собираются сначала в корпусе теплообменника и лишь затем вытекают оттуда через следующие уплотнения в зону с более низким давлением. На каждой стороне ротора обеспечивается полная герметизация, предотвращающая протечки среды, а в радиальном направлении на всех участках теплообменника создается двойное уплотнение. 35561 Согласно изобретению, предлагается, что на нагретой и холодной торцевой стороне по внешнему периметру ротора окружные камеры ограничиваются окружными уплотнениями, выполненными, предпочтительно, в виде уплотняющих планок, длина которых соответствует размеру дуги, по меньшей мере, двух камер для накопительных масс. Предлагается также, что радиальные уплотнения, расположенные с двух сторон ротора в зоне раздела, полностью закрывают, по меньшей мере, одну камеру с накопительной массой Таким образом, радиальные уплотнения соответствуют размерам или контуру ротационной камеры. В то время как для окружных уплотнений, расположенных с торцевых сторон, предусмотрены сегментообразные, но в основном аксиально прилегающие кольцевые сегменты, радиальные уплотнения в основном выполняются в виде полосы, расширяющейся к наружным концам После прокладки окружных уплотнений радиальные уплотнения вставляются между ними заподлицо. Благодаря этому окружные и радиальные уплотнения образуют поверхности уплотнения, расположенные в общей плоскости и беззазорно переходящие друг в друга в местах стыка Согласно ещё одной форме выполнения изобретения, предлагается, что окружные и радиальные уплотнения устанавливаются упруго При этом уплотнения в отличие от известных пружинящих пластинчатых уплотнений выполняются в виде аксиально расположенных, широких уплотняющих планок, которые очень хорошо приспосабливаются к изменению размеров ротора под действием теплового расширения Как известно, они автоматически подгоняются с помощью сенсорного управления к соответствующему состоянию в процессе эксплуатации. Благодаря упругому подпружиненному расположению уплотнения ротор не блокируется в корпусе при повышенной разнице температур, а также, например, при нарушениях в работе ротора или остановке двигателя вследствие односторонней деформации, и ротор может снова запуститься из любого рабочего положения Согласно предлагаемому выполнению изобретения, окружные камеры могут быть разделены, т. е. в случае регенеративного теплообменника с вертикальной осью имеется верхняя и нижняя, а в регенеративном теплообменнике с горизонтальной осью имеется передняя и задняя камеры. В зоне разделения обеих камер вокруг ротора устанавливаются цилиндрические уплотнения, камеры, разделенные по периметру, обеспечивают возможность также предпочтительной формы эксплуатации регенеративного теплообменника, при которой целенаправленно и соразмерно можно в соответствующих местах уплотнения осуществлять отсос, запирание, выдувание. Такой способ работы является невозможным в неразделенных окружных камерах. Известен способ эксплуатации регенеративного теплообменника (см а с. СССР № 203 130, МПК F23L 15/02, 1967). Упомянутый способ, как наиболее близкий к предлагаемому по совокупности существенных признаков и достигаемому результату, выбран в качестве прототипа. Однако этот способ эксплуатации регенеративного теплообменника не обладает такой у п л о тн и т ель н о й си с т ем ой, к о то рая бы позволяла предотвращать утечки из камеры, что способствовало бы повышению герметизации теплообменника В основу изобретения поставлена задача создать такой способ эксплуатации регенеративного теплообменника, с помощью которого путем обеспечения возможности предотвращения утечек за счет радиального двойного уплотнения повышается степень герметизации теплообменника. Поставленная задача достигается за счет того, что в способе эксплуатации регенеративного теплообменника, согласно изобретению, в соответствии с достигнутыми и замеренными давлениями в отдельных зонах теплообменника в соответствующих местах уплотнений осуществляют отсос, запор, вытяжку или выдувание. Полученное в соответствии с изобретением радиальное двойное уплотнение позволяет наиболее предпочтительным образом подключать к запорным камерам либо отсос, например, в форме вентилятора, или присоединить газовый трубопровод и тем самым создавать либо разрешение, либо избыточное давление, а также подключать к радиальным камерам трубопровод промывочного газа. Это создает возможность частично или полностью предотвращать протечки через зазоры в регенеративных теплообменниках - целенаправленно и очень просто, например, путем отсоса или подвода запираемого газа. Кроме того, могут быть до минимума снижены потери через соответствующие радиальные участки. И, наконец, с помощью каждого процесса промывки дополнительно обеспечивается промывка чистым газом каждой ячейки или камеры для накопительной массы, поступающей из сектора с загрязненным вредным веществом газом в зоне радиальных двойных уплотнений до подачи его в сектор с очищенным газом. Все уплотнения на торцевых поверхностях ротора находятся в плотном контакте с механическими устройствами, обеспечивая необходимые режимные характеристики Регулировка может осуществляться вручную или автоматически; при этом более значительные зоны окружных уплотнений, размер которых должен соответствовать, по меньшей мере, длине дуги двух камер с накопительной массой, устанавливаются от раздельных точек управления. Для установки используются рычаги, которые, начиная от точек управления, доходят до отдельных мест присоединения к уплотнениям Количество уплотнений для управления можно уменьшить Для того чтобы усилия управления и прижима уплотнений были как можно меньшими, вес уплотняющих пластин или колец компенсируется противовесами через имеющиеся рычаги. По сравнению с установленными пружинами противовесы имеют преимущество, заключающееся в том, что они остаются постоянными и при различном положении уплотнений. Другие признаки и преимущества изобретения указываются в формуле изобретения и нижеследующем описании, где изобретение поясняется более подробно на основе нескольких примеров осуществления 35561 На фиг 1 схематично показано поперечное сечение регенеративного теплообменника согласно изобретению с циркулирующей накопительной массой; фиг. 2 - регенеративный теплообменник по фиг. 1 в разрезе по линии ІІ-ІІ; фиг. 3 - в частичном разрезе вид спереди регенеративного теплообменника с подключенным отсосом протечек и фиг. 4 - в частичном разрезе вид спереди регенеративного теплообменника с газовым затвором. Регенеративный теплообменник 1, согласно фиг. 1, имеет вращающийся вокруг вертикальной оси 2 ротор 3, имеющий множество ячеек или камер 4 с накопительной массой (см. фиг. 2). Регенеративный теплообменник 1 обтекается отходящими газами, подводимыми по каналу согласно стрелке 5 сверху вниз от нагретого, не показанного на фигуре, парогенератора, в то время как в противотоке по стрелке 6 к камерам 4 с накопительной массой подводится очищенный газ или воздух, нагреваемый отходящими газами. Очищенный газ или воздух охлаждает камеры 4 с накопительной массой и вытекает вверху, т. е. из теплообменника 1 на горячей стороне 7. Как на горячей стороне 7, так и на холодной стороне 8 к ротору 3 по его внешнему периметру или краю прилегают кольцеобразные окружные уплотнения 9, подразделенные сегментообразно и имеющие длину дуги 10, которая является кратной длине дуги камеры 4 с накопительной массой (см. фиг. 2): в примере, представленном на фиг 2, окружные уплотнения 9 состоят из четырех плотно прилегающих друг к другу в местах стыков секторных колец. Окружные уплотнения 9 образуют в зоне между корпусов 11, окружающим ротор 3, и ротором 3 запорные или окружные камеры 12. Кроме того, в разделительных зонах 13, разделяющих потоки двух сред 5 и 6 образуются радиальные камеры 14 (см. фиг. 1), причем в этих зонах проложены радиальные уплотнения 15, прилегавшие к ротору 3 соответственно вверху или внизу; радиальные уплотнения 15 выполнены, в основном, в виде полосы с расширяющимися концами и имеют такие размеры, что они полностью закрывают камеры 4 с накопительной массой. Таким образом, среды 5 и 6, протекающие в противотоке через регенеративный теплообменник 1 на каждой торцевой стороне ротора, т. е. на горячей и на холодной стороне 7 и 8, полностью герметизированы, таким образом, в теплообменнике в радиальном направлении ротора имеются двойные уплотнения. Радиальные уплотнения 15 имеют такие размеры, что они, перекрывая окружные уплотнения 9, подгоняются к окружным уплотнениям 9. Все поверхности уплотнения, получающиеся на основе окружных уплотнений 9 и радиальных уплотнений 15, лежат в одной плоскости, т. е. между ними нет смещений, кроме того, через них не проходят приводные и прочие элементы управления. Окружные уплотнения 9 и радиальные уплотнения 15 являются упругими, т. е. установлены с подпружиненным прилеганием к ротору. С этой целью для окружных уплотнений на горячей или холодной стороне 7 или 8 с ротора 3 имеется несколько точек 16 управления вручную или полностью автоматически, при этом для большего участка окружных уплотнений 9 имеется точка управления 16, от которой к уплотнениям отходит рычаг 17. Благодаря этому становится возможным воздействовать на все окружные уплотнения 9, когда это является необходимым, от нескольких точек 16 управления. Для поджима радиальных уплотнений 15 в замкнутых радиальных камерах 14, выполненных в разделительных зонах 13, расположены установочные пружины 18 (см. фиг. 1). В регенеративном теплообменнике, представленном на фиг. 1, окружные камеры 12 подразделены с помощью кольцевого уплотнения 19, установленного вокруг оболочки ротора 3 на верхнюю и нижнюю камеры 20, 21. На верхней камере 20 расположен трубопровод 22 для верхнего отсоса или для отжатия, а на нижней камере 21 трубопровод 23 для отсоса или отжатия снизу, трубопроводы служат для сведения до минимума утечек или предотвращения их Отсос из окружных камер 12 или 20, 21 и радиальных камер 14 может осуществляться через общий или раздельные вентиляторы и благодаря этому в них поддерживается разрежение или, наоборот, в них подается запорный или промывочный газ, и тогда в них создается избыточное давление. В другой форме выполнения регенеративного теплообменника 24 по фиг. 3 более подробно показан отсос утечек из запорной камеры и системы уплотнения, устройство для этого состоит из патрубков 25, 26, через которые производится отсос утечек в направлении стрелки 27 из в данном случае не разделенных окружной камеры 12 и нижней радиальной камеры 14 с помощью не показанного на фигуре вентилятора. Регенеративный теплообменник 28, показанный на фиг. 4, отличается от выполнения, представленного на фиг. 3, только лишь тем, что через патрубки 25 и 26 в противоположном направлении, т. е. по стрелкам 29, запорный или промывочный газ подается в окружную камеру 12 и радиальную камеру 14. Кроме того, к верхней радиальной камере 14 присоединен дополнительно трубопровод 30, через который подаваемый запорный или промывочный газ после протекания через запорную камеру и систему уплотнения может снова выводиться наружу. МИФ 9L зіа 81 £1П 21 1-999Є 8 9 35561 в є 1999Є 3556t ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку lOiiU 2001 р ОбсягQ{$ Формат 60x84 1/8. обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам. 7 5 ЧЧ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22