Вращающийся двухпоточный регенеративный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям вращающихся регенеративных воздухоподогревателей, и может быть использовано в котлостроении. Технический результат заявленного решения заключается в повышении эффективности работы вращающегося двухпоточного регенеративного воздухоподогревателя. Для этого во вращающемся двухпоточном регенеративном воздухоподогревателе, содержащем корпус, выполненный в форме цилиндра, основания которого закрыты крышками, установленный в корпусе ротор, выполненный в виде отделенных одна от другой зазором двух одинаковых частей с боковыми цилиндрическими стенками, предлагается располагать патрубки подвода и отвода греющей и нагреваемой среды на цилиндрической поверхности корпуса в области зазора ротора. Кроме того, воздухоподогреватель снабжен двумя вертикальными кольцевыми перегородками, разделяющими обе части ротора на периферийную холодную и центральную горячую зоны, причем один конец каждой вертикальной кольцевой перегородки выведен в зазор ротора и соединен с горизонтальной перегородкой, выполненной в форме кругового кольца, с образованием в зазоре ротора двух подводящих каналов и одного отводящего канала со стороны нагреваемой среды и одного подводящего канала и двух отводящих каналов со стороны греющей среды. При этом обе части ротора разделены радиальными перегородками на несколько секторов, заполненных теплоаккумулирующей набивкой, крышки корпуса изогнуты с образованием над верхней частью ротора и под нижней частью ротора кольцевого зазора, боковая цилиндрическая стенка каждой части ротора заведена в соответствующий ей верхний или нижний кольцевой зазор и изогнута с образованием над теплоаккумулирующей набивкой верхней части ротора и под теплоаккумулирующей набивкой нижней части ротора кольцевой камеры, радиальные перегородки, установленные в обоих частях ротора, заведены в соответствующую им верхнюю или нижнюю кольцевую камеру с образованием в ней перепускных каналов. 6 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к конструкциям вращающихся регенеративных воздухоподогревателей, и может быть использовано в котлостроении.

Известен аналог - вращающийся двухпоточный регенеративный воздухоподогреватель (см. Серебряников Н.И., Зарянкин А.Е. и др. Применение новых теплопередающих поверхностей для модернизации воздушных регенеративных подогревателей. - Теплоэнергетика, 1999, №12. С.42), содержащий корпус, выполненный в форме цилиндра, основания которого закрыты крышками, установленный в корпусе ротор, выполненный в виде отделенных одна от другой зазором двух одинаковых частей с боковыми цилиндрическими стенками, патрубки подвода и отвода греющей и нагреваемой среды, причем патрубок подвода греющей среды и патрубок отвода нагреваемой среды расположены на цилиндрической поверхности корпуса в области зазора ротора, при этом обе части ротора разделены радиальными перегородками на несколько секторов, заполненных теплоаккумулирующей набивкой. Данный аналог принят за прототип.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известного вращающегося, двухпоточного регенеративного воздухоподогревателя, принятого за прототип, относится то, что из-за перетока значительной части воздуха через зазоры в местах уплотнений - периферийных, центральных и радиальных, расположенных на торцевых сторонах корпуса воздухоподогревателя, он обладает пониженной эффективностью работы. Утечки воздуха в значительной степени определяются несимметричной тепловой деформацией каждой части ротора на ее горячей стороне, где входят горячие дымовые газы и выходит нагретый воздух. В связи с этим, плоский торец каждой части ротора деформируется таким образом, что в местах перечисленных выше уплотнений возникают зазоры, достигающие 10-20 мм.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Для повышения эффективности работы воздухоподогревателя целесообразно устранить перетоки воздуха через зазоры в местах уплотнений - периферийных, центральных и радиальных, расположенных на торцевых сторонах корпуса воздухоподогревателя, путем изменения его конструкции таким образом, чтобы отсутствовала необходимость в установке перечисленных выше уплотнений. Изменить конструкцию воздухоподогревателя предлагается следующим образом: патрубки отвода греющей среды и патрубки подвода нагреваемой среды расположить на цилиндрической поверхности корпуса в области зазора ротора и установить в воздухоподогревателе две вертикальные кольцевые перегородки, разделяющие обе части ротора на периферийную холодную и центральную горячую зоны, при этом один конец каждой вертикальной кольцевой перегородки вывести в зазор ротора и соединить с выполненной в форме кругового кольца горизонтальной перегородкой с образованием в зазоре ротора двух подводящих каналов и одного отводящего канала со стороны нагреваемой среды и одного подводящего канала и двух отводящих каналов со стороны греющей среды. Кроме этого, предлагается изменить форму крышек корпуса с образованием над верхней частью ротора и под нижней частью ротора кольцевого зазора, боковую цилиндрическую стенку каждой части ротора завести в соответствующий ей верхний или нижний кольцевой зазор и изогнуть с образованием над теплоаккумулирующей набивкой верхней части ротора и под теплоаккумулирующей набивкой нижней части ротора кольцевой камеры, радиальные перегородки, установленные в обоих частях ротора, завести в соответствующую им верхнюю или нижнюю кольцевую камеру с образованием в ней перепускных каналов.

Технический результат заявленного решения заключается в повышении эффективности работы вращающегося двухпоточного регенеративного воздухоподогревателя.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известный вращающийся двухпоточный регенеративный воздухоподогреватель содержит корпус, выполненный в форме цилиндра, основания которого закрыты крышками, установленный в корпусе ротор, выполненный в виде отделенных одна от другой зазором двух одинаковых частей с боковыми цилиндрическими стенками, патрубки подвода и отвода греющей и нагреваемой среды, причем патрубок подвода греющей среды и патрубок отвода нагреваемой среды расположены на цилиндрической поверхности корпуса в области зазора ротора, при этом обе части ротора разделены радиальными перегородками на несколько секторов, заполненных теплоаккумулирующей набивкой. Особенность заключается в том, что патрубки отвода греющей среды и патрубки подвода нагреваемой среды расположены на цилиндрической поверхности корпуса в области зазора ротора и воздухоподогреватель снабжен двумя вертикальными кольцевыми перегородками, разделяющими обе части ротора на периферийную холодную и центральную горячую зоны, причем один конец каждой вертикальной кольцевой перегородки выведен в зазор ротора и соединен с горизонтальной перегородкой, выполненной в форме кругового кольца, с образованием в зазоре ротора двух подводящих каналов и одного отводящего канала со стороны нагреваемой среды и одного подводящего канала и двух отводящих каналов со стороны греющей среды, крышки корпуса изогнуты с образованием над верхней частью ротора и под нижней частью ротора кольцевого зазора, боковая цилиндрическая стенка каждой части ротора заведена в соответствующий ей верхний или нижний кольцевой зазор и изогнута с образованием над теплоаккумулирующей набивкой верхней части ротора и под теплоаккумулирующей набивкой нижней части ротора кольцевой камеры, радиальные перегородки, установленные в обоих частях ротора, заведены в соответствующую им верхнюю или нижнюю кольцевую камеру с образованием в ней перепускных каналов.

На чертеже представлено: на фиг.1 изображен продольный разрез вращающегося двухпоточного регенеративного воздухоподогревателя; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.4 - разрез С-С на фиг.1; на фиг.5 - разрез D-D на фиг.2, 3, 4; на фиг.6 - сечение Е-Е на фиг.2, 3, 4.

Вращающийся двухпоточный регенеративный воздухоподогреватель содержит корпус, выполненный в форме цилиндра 1, основания которого закрыты крышками 2 и 3, установленный в корпусе ротор, выполненный в виде двух одинаковых частей с боковыми цилиндрическими стенками 4 и 5, отделенных одна от другой зазором 6, патрубок 7 и патрубки 8 соответственно подвода и отвода греющей среды - дымовых газов, а также патрубки 9 и патрубок 10 соответственно подвода и отвода нагреваемой среды - воздуха, расположенные на цилиндрической поверхности корпуса в области зазора 6 ротора, две вертикальные кольцевые перегородки 11 и 12, разделяющие обе части ротора на периферийную холодную и центральную горячую зоны 13 и 14 соответственно, причем один конец каждой вертикальной кольцевой перегородки выведен в зазор ротора и соединен с выполненной в форме кругового кольца горизонтальной перегородкой 15. Обе части ротора разделены радиальными перегородками 16 на заполненные теплоаккумулирующей набивкой вертикальные каналы 17 и 18 соответственно периферийной холодной и центральной горячей зоны. Крышки 2 и 3 корпуса изогнуты с образованием над верхней частью ротора и под нижней частью ротора соответственно верхнего и нижнего кольцевого зазора 19 и 20. Боковая цилиндрическая стенка каждой части ротора заведена в соответствующий ей верхний 19 или нижний 20 кольцевой зазор и изогнута с образованием над теплоаккумулирующей набивкой верхней части ротора и под теплоаккумулирующей набивкой нижней части ротора соответственно верхней и нижней кольцевой камеры 21 и 22. Продолжение радиальных перегородок 16, установленных в обеих частях ротора, до образующей соответствующей им верхней 21 или нижней 22 кольцевой камеры создает в ней перепускные каналы 23. Каждый перепускной канал сообщен с заполненными теплоаккумулирующей набивкой двумя вертикальными каналами, один из которых расположен в периферийной холодной зоне соответствующей перепускному каналу верхней или нижней части ротора, а другой - в центральной горячей зоне той же части ротора. Между цилиндрической поверхностью корпуса и ротором установлено неподвижное кольцевое уплотнение 24. Деление воздухоподогревателя на газовый и воздушный отсеки производится радиальными перегородками 25.

Работа вращающегося двухпоточного регенеративного воздухоподогревателя осуществляется следующим образом.

Теплообмен между дымовыми газами и воздухом происходит вследствие вращения ротора, когда все элементы теплоаккумулирующей набивки, заполняющей обе части ротора, попеременно нагреваются проходящими между ними дымовыми газами, а затем охлаждаются воздухом, отдавая ему тепло, полученное от дымовых газов.

Горячие дымовые газы по патрубку 7 поступают в зазор ротора газового отсека воздухоподогревателя и разделяются в нем на два равных потока. Один поток дымовых газов поступает в заполненные теплоаккумулирующей набивкой вертикальные каналы 18 центральной горячей зоны 14 верхней части ротора, пройдя которые продолжает движение в перепускных каналах 23 кольцевой камеры 21, откуда переходит в заполненные теплоаккумулирующей набивкой вертикальные каналы 17 периферийной холодной зоны 13 той же части ротора. Второй поток дымовых газов по аналогии с предыдущим последовательно проходит по заполненным теплоаккумулирующей набивкой вертикальным каналам 18 центральной горячей зоны 14 нижней части ротора, перепускным каналам 23 кольцевой камеры 22 и заполненным теплоаккумулирующей набивкой вертикальным каналам 17 периферийной холодной зоны 13 той же части ротора. Оба потока дымовых газов выходят из воздухоподогревателя по патрубкам 8.

Подвод холодного воздуха в воздушный отсек воздухоподогревателя осуществляется двумя равными потоками по патрубкам 9. Один поток воздуха поступает в заполненные теплоаккумулирующей набивкой вертикальные каналы 17 периферийной холодной зоны 13 верхней части ротора, пройдя которые продолжает движение в перепускных каналах 23 кольцевой камеры 21, откуда переходит в заполненные теплоаккумулирующей набивкой вертикальные каналы 18 центральной горячей зоны 14 той же части ротора. Второй поток воздуха по аналогии с предыдущим последовательно проходит по заполненным теплоаккумулирующей набивкой вертикальным каналам 17 периферийной холодной зоны 13 нижней части ротора, перепускным каналам 23 кольцевой камеры 22 и заполненным теплоаккумулирующей набивкой вертикальным каналам 18 центральной горячей зоны 14 той же части ротора. В зазоре ротора воздушного отсека воздухоподогревателя образуется поток горячего воздуха, который отводится из него по патрубку 10.

При вращении ротора его меньшая часть, образуемая радиальными перегородками 25, в некоторые периоды времени выключена из работы.

Подвод горячих дымовых газов и отвод нагретого воздуха по центру воздухоподогревателя снижает тепловые потери в окружающую среду.

Таким образом, предлагаемая конструкция исключает переток воздуха в верхней и в нижней частях воздухоподогревателя, что обусловлено отсутствием там периферийных, центральных и радиальных уплотнений. При этом установка двух вертикальных кольцевых перегородок, разделяющих обе части ротора на периферийную холодную и центральную горячую зоны, уменьшает площади проходных сечений для потоков дымовых газов и воздуха, за счет чего увеличиваются скорости их движения, что наряду с интенсификацией процесса теплообмена приводит к снижению отложения загрязнений на поверхностях элементов теплоаккумулирующей набивки. За счет интенсификации процесса теплообмена возможно более глубокое охлаждение дымовых газов или достижение расчетных параметров воздуха и дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя при меньшей высоте (глубине) теплоаккумулирующей набивки, установленной в обеих частях ротора, что уменьшает массу воздухоподогревателя и в целом повышается эффективность его работы.

Вращающийся двухпоточный регенеративный воздухоподогреватель, содержащий корпус, выполненный в форме цилиндра, основания которого закрыты крышками, установленный в корпусе ротор, выполненный в виде отделенных одна от другой зазором двух одинаковых частей с боковыми цилиндрическими стенками, патрубки подвода и отвода греющей и нагреваемой среды, причем патрубок подвода греющей среды и патрубок отвода нагреваемой среды расположены на цилиндрической поверхности корпуса в области зазора ротора, при этом обе части ротора разделены радиальными перегородками на несколько секторов, заполненных теплоаккумулирующей набивкой, отличающийся тем, что патрубки отвода греющей среды и патрубки подвода нагреваемой среды расположены на цилиндрической поверхности корпуса в области зазора ротора, и воздухоподогреватель снабжен двумя вертикальными кольцевыми перегородками, разделяющими обе части ротора на периферийную холодную и центральную горячую зоны, причем один конец каждой вертикальной кольцевой перегородки выведен в зазор ротора и соединен с горизонтальной перегородкой, выполненной в форме кругового кольца, с образованием в зазоре ротора двух подводящих каналов и одного отводящего канала со стороны нагреваемой среды и одного подводящего канала и двух отводящих каналов со стороны греющей среды, крышки корпуса изогнуты с образованием над верхней частью ротора и под нижней частью ротора кольцевого зазора, боковая цилиндрическая стенка каждой части ротора заведена в соответствующий ей верхний или нижний кольцевой зазор и изогнута с образованием над теплоаккумулирующей набивкой верхней части ротора и под теплоаккумулирующей набивкой нижней части ротора кольцевой камеры, радиальные перегородки, установленные в обоих частях ротора, заведены в соответствующую им верхнюю или нижнюю кольцевую камеру с образованием в ней перепускных каналов.