Устройство для защиты труб теплообменного аппарата

 

УСГЮЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРУБ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА, содержащее установленную в каждой трубе с кольцгвым зазором вставку, имеющую кольц1евые Vbictyasit ксштактирующие с внутренней поверхностью трубы, и участбк, выступающий за пределы трубы, (яабжевшый съемным экраном, (мгарающнмся на щшшщрнчеоснй опорный стакан , жестко присоединенный к трубной доске и расположенный снаружи выступающего участка вставки, отличающееся тем, что, с целью П(жьш1еиня надежности при ишольэовании плавающей трубной доски и предотвращения ее коробления, выступающий участок вставки снабоюж щайбой, опирающейся на торец трубы, а зазор между стакавом в выступаюпшм участком вставки заполаея жаропрочным 1Ш1олнителем, поджатым жарсшррчной сеткой, расположенной под экраном.

00l03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(59 В 28 Р 19 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, :

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

l10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3436776/24-06 (22) 13.05.82, (46) 07.12.83. Бюл; Р 45 (72) В. И. Шлыков я И. Т. Чирков (53) 621.565.94 (088;8) (561 1. Патент США Р 3568764, кл. 165-134, опублнк- 1969.

2. Патент США л 4103738, кл. 165-178, спублнк. 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 817396, кл. F 28 F 19/04, 1979. (54) (57) УСТЮЙСТВО ДЛЯ ЗА1ЦИТЫ

ТРУБ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА, содержицее установленную в каждой трубе с кольцевым зазором вставку, имеющую кольцевые выступы, к(я(тактирующие с внутренней поверхностью трубы, и участбк, выступающий за пределы трубы, снабженный съемным экраном, опирающимся на цилиндрический опорный стакан, жестко присоединенный к трубной доске и расположенный снаружи выступающего участка вставки, о т л и ч а ю щ e e с .я тем, что, с целью новьппения надежности прн использовании плавающей труй(ой доски и предотвращения ее коробления, выступающий участок вставки снабжщ колы(евой шайбой, опирающейся на торец трубы, а зазор между стака-: ном и выступавлцим участком вставки заполнен жаропрочным наполнителем, поджатым жаропрочной сеткой, расположенной под экраном.

59415

Цель достигается тем, что в устройстве для . зашиты труб теплообменного аппарата, содержащем установленную в каждой трубе с кольцевым зазором вставку, имеющую кольцевые выступы, контактирующие с внутренней поверхностью трубы, и участок, выступающий за пределы трубы, снабженный сьемным экраном, опирающимся на цилиндрический опорный стакан, жестко присоединенный к трубной доске и расположенный снаружи выступающего участка вставки, выступающий участок вставки снабжен кольцевой шайбой, опирающейся на торец трубы, а зазор между стаканом и выступающим участком вставки выполнен жароцрочным наполнителем, поджатым жаропрочной сеткой, расположенной под экраном.

1 10

Изобретение относится к конструктивным

1 узлам трубчатых теплообменных аппаратов и может быть использовано для защиты теплообменных труб от воздействия высокотемпературных газов в аппаратах с "плавающей" трубной доской.

Известно устройство для защиты теплообменных труб, закрепленных в трубной доске, содержащее вставку, часть которой размещена в теплообменной трубе, а часть выступает над трубной доской и приварена к целому неразреэному экрану, причем вставка установлена в теплообменной трубе с образованием кольцевого зазора 11

1.

Недостатком такого устройства является юличие пслого неразрезного экрана, что приводит к его разрушению из-за разного удлинения по сравнению с трубной доской, а также зазора между вставкой и теплообменной трубой, что приводит к циокуляции воздуха илп газа между экраном и трубной доской.

Наличие циркуляции приводит к неравномерному нагреву трубной доски и в конечном итоге к ее разрушению.

Известно устройство для зашиты трубной доски в вертикальном теплообменнике, содержащее TeklJi006nte tttbte трубы, приваренные ннж аим концом к нижней трубной доске,.а верхним концом к целому нераэрезному экрану, жестко присоединенному по периметру к верхней трубной доске, размещенной между экраном и н жней трубной доской 1 2 .

Недостатками данного устройства являипся t наличие целого неразреэного экрана, что приводит к его разрушению иэ-за разного удлинения по периметру экрана и верхней трубной доски и из-эа выхода труб иэ экрана прн разных удлинениях труб, а также неремонтноспособность труб в случае их прогара на входе в тепло обменник.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты труб теплообменного аппарата, содержащее установленную в каждой трубе с кольцевым зазором вставку, имеющую кольцевые выступы, контактирующие с внутренней поверхностью трубы, и участок, выступающий за пределы трубы, снабженный сьемным экраном, опирающимся на цилиндрический опорный стакан, жестко присоединенный к трубной доске н расположенный снаружи выступающего участка вставки (3)

Недостатки известно устройства заключаются в невозможности использования его в стендовых воздухоподогревателях, в которых имеет место неравномерное температурное поле перед трубной доской. В процессе работы воздухоподогревателя под действием высоких температур возможно прогорание вставки, приво5

40 дящее к увеличению неравномерности нагрева трубной доски и ее короблению и увеличению зазора между экраном и трубной доской.

Наличие зазоров вызывает церетоки газа под экранами и способствует передаче тепла от газа и нагретых элементов камер сгорания, находящихея вблизи от трубных досок, трубной доске с помощью радиации, Поскольку поток газа на стендовь.*х воздухоподогревателях является в большей части носителем лучистой энергии, то при сплошном экране вставки быстро разрушаются из-эа различных радиальных удлинений экрана и трубной доски; они имеют различные температурь1 (температура экрана приблизительно равна температуре газа. При его температуре свыше 6ОО С и соответствующем химическом составе топлива, сгорающего в камерах сгорания, расположенных перед трубными досками, экран превращается в ииссттооччнниик к ррааддииааццииии, способствующей неравномерному нагреву трубной доски, Кроме того, устройство защищает только часть. деталей, сопрягаемых с трубной доской (теплообменные трубы), и не предусматривает защиту других деталей, сопрягаемых с нею, например, компенсаторов на плавающих трубных досках в тецлообменниках.

Недостаток известного устройства заключается также в сложности изготовления из-за переменного сечения вставки и в выходе из строя компенсаторов, а именно: отрицательно влияющих на наде»сюсть теплообменных труб с плавающей трубной доской и сопрягаемых с нею деталей, например, компенсатором, является неравномерный нагрев трубной доски, приводящий к ее короблению, вследствие чего она разрушается, особенно на границе горячих и холодных зон, что приводит к выходу труб иэ экрана и поломке компенсаторов.

Цель изобретения — повышение надежности устройства для защиты труб при использовании плавающей трубной доски и предотвращение ее короблен.ия.

3 10

На фиг. 1 показан вертикальный теплообменный аппарат, в котором установлено предлагаемое устройство для зашиты труб, общий вид в разрезе; на фиг. 2 — узел I на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 2.

Устройство ддя защиты труб теплообмен-: ного аппарата 1 содержит вставку 2, установленную в каждой трубе 3, укрепленнон в плавающей трубной доске 4 с компенсатором 5, и имеющую кольцевые выступы 6, а также участок 7, снабженный экраном 8, опирающимся на цилиндрический опорный стакан 9. Участок 7 снабжен кольцевой шайбой 10, зазор между стаканом 9 и участком 7 вставки 2 заполнен жаропрочным материалом 11, поджатым жаропрочной сеткой 12, расположенной нод экраном 8, трубы Э установлены в доске

13, а теплообменный аппарат 1 снабжен патрубком 14 для подвода газа в трубы 3, патрубком 15 для его отвода, патрубком 16 для подвода воздуха в межтрубное пространство, патрубком 17 для его отвода.

Ио патрубку 14 высокотемпературный гаэ, циркулируя внутри вставки 2, омывает ее и далее поступает в теплообменную трубу 3, омываемую снаружи воздухом, поступающим в межтрубное пространство через натрубок 16.

Проходя по трубам 3 газ охлаждается, воздух в межтрубном пространстве нагревается.

Наличие зазора между вставкой 2 и трубой Э уменьшает тепловой приток к доске 4 и снижает неравномерность ее нагрева по толщине, так как основная часть теплового потока от газа к доске 4 поступает через места заделки труб 3 в доске 4, а не через ее торцовую плоскость.

Уменьшение разности температур между отдельными зонами трубной доски и по ее тол-.

59415 4 шине н снижение ее средней температуры спо. собствует снижению в ней термических напряжений и коробления, вызываемых неравномерным температурным полем перед доской 4.

5 В наиб лес sarpeaaemm mmx рубной доски 4 вставки 2 выполнены более длинными, чем в других зонах, с целью выравнивания средней температуры труб 3. Регулируя диаметр вставок 2, можно регулировать расход газа через

10 трубы 3, и в итоге ее среднюю температуру.

Наличие жаропрочного наполнителя в несколько раэ уменьшает неравномерность нагре,ва доски по ее площади и по толщине и сни жает не только в ней термические напряжения и деформации, но и при температуре газа более 600 .С уменьшает вероятность появления межкристаллической коррозии. Жаропрочиый материал 11 также гарантирует полное отсутствие прохождения газа по зазору между вставкой и трубой, а также его циркуляцию между экраном 8 и доской 4. Стакан 9, приваренный к доске 4, является не только ограждвннем для материала 11 и экраном по отнощению к компенсатору 5, но также увеличивает срок службы труб 3, доски 4 и компенсатора 5. Сетка 12 и экран 8 предохраняют

Материал 11 or раэмьшання газом и уноса в трубы 3 при отрыве материала 11 от доски 4 иэ-за разных их температур и коэффициентов линейного удлинения.

Химический come жаропрочного наполнителя выбирается в зависимости от технологических условий производственного процесса согласно ГОСТУ.

35 Изобретение позволяет увеличить срок службы теплообменных ацпаратов в 2 раза между ремонтамн.

1059415

1059415

1059415

Составитель Т. Юдина

Редактор А. 111андор Техред И.Метелева Корректор;А. Дзятко, Заказ 9815/45 Тираж 672 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4