ES2381216T3

ES2381216T3 - Heat exchanger with combustion chamber

Info

Publication number: ES2381216T3
Application number: ES08009326T
Authority: ES
Inventors: Tomasz Siemienczuk; Lukasz BADZIAGOWSKI
Original assignee: AIC SA
Current assignee: AIC SA
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2028-05-20
Also published as: ATE543055T1; PL2123991T3; DK2123991T3; EP2123991A1; EP2123991B1

Abstract

The fired heat exchanger is characterised by the fact that it contains a modular block constituting a set of inseparably interconnected panel plates (1) with a combustion chamber located in its upper internal part (2) ensuring full integration of the combustion chamber (2) with the working heat exchange surface located in the lower part of the panel plates (1). This surface is created by the lower lateral surfaces of the panel plates (1) together with chattered lamella bands mounted on them (3). They expand the working heat exchange surface and the gasses created in the combustion chamber (2) flow around this surface. The circulation of the liquid heated medium in the unit of interconnected panel plates (1) has a medium flow velocity within the range 0.5 - 2 m/s and is of a two-stage type. During the first stage, the main process of heat exchange on the working surface takes place. During the second stage, the combustion chamber (2) is cooled by the water jacket constituting the upper part of the panel plates (1).

Description

Intercambiador de calor con cámara de combustión Heat exchanger with combustion chamber

5 [0001] La invención que se describe en el presente documento es un intercambiador de calor con cámara de combustión diseñado para tener su mejor uso en calderas y precalentadores. [0001] The invention described herein is a heat exchanger with combustion chamber designed to have its best use in boilers and preheaters.

[0002] Teniendo en cuenta el estado actual de la tecnología, existen unas soluciones de intercambiador de calor con cámara de combustión bien conocidas y ampliamente utilizadas en las que las cámaras de combustión y las superficies de trabajo para el intercambio de calor consisten en múltiples elementos, lo que hace su estructura más complicada, volviendo su construcción e instalación difíciles. Esta solución da como resultado una superficie de intercambio de calor inferior con respecto a la relación en peso y unas dimensiones más grandes en conjunto a la vez que se mantiene la misma tasa de intercambiador de calor. [0002] Taking into account the current state of the technology, there are well-known and widely used heat exchanger solutions with combustion chamber in which the combustion chambers and work surfaces for heat exchange consist of multiple elements , which makes its structure more complicated, making its construction and installation difficult. This solution results in a lower heat exchange surface with respect to the weight ratio and larger dimensions as a whole while maintaining the same heat exchanger rate.

15 [0003] Un ejemplo de una solución de este tipo es un intercambiador de calor que fabrica la compañía Viessman, de Alemania. Su estructura presenta una cámara de combustión de carcasa cilíndrica a la que se han soldado unas placas con pliegues de forma especial. Estas placas constituyen la superficie de trabajo de intercambio de calor, que crea unas capas mutuamente paralelas separadas una de otra. Los medios que toman parte en el proceso de intercambio de calor fluyen alrededor de las capas en un sentido contracorriente. [0003] An example of such a solution is a heat exchanger manufactured by the Viessman company in Germany. Its structure has a combustion chamber with a cylindrical shell to which plates with special folds have been welded. These plates constitute the heat exchange work surface, which creates mutually parallel layers separated from each other. The media that take part in the heat exchange process flows around the layers in a countercurrent direction.

[0004] El documento EP-A-1 184 628 dio a conocer un intercambiador de calor que tiene una columna de placas que forman cámaras huecas para un medio de calentamiento y cámaras intermedias para un conducto de humos de gas de calentamiento. Las placas forman un cuerpo modular con una cámara integrada para un quemador. Las cámaras de medio de calentamiento y las cámaras de gas de calentamiento se alternan unas con otras. Una placa [0004] EP-A-1 184 628 disclosed a heat exchanger having a column of plates forming hollow chambers for a heating medium and intermediate chambers for a flue gas duct. The plates form a modular body with an integrated burner chamber. The heating medium chambers and the heating gas chambers alternate with each other. A plate

25 tiene unas superficies de flujo para el gas de calentamiento y la otra tiene unas superficies de flujo para el medio de calentamiento. 25 has flow surfaces for the heating gas and the other has flow surfaces for the heating medium.

[0005] Otra desventaja de esta solución actual es la necesidad de soldar las placas a la cámara de combustión con el fin de asegurar su integración completa. Además, la totalidad de la estructura ha de alojarse también en una carcasa diseñada de forma especial, con el fin de asegurar el sellado y el flujo dirigido de forma adecuada del medio entre las placas. [0005] Another disadvantage of this current solution is the need to weld the plates to the combustion chamber in order to ensure their complete integration. In addition, the entire structure must also be housed in a specially designed housing, in order to ensure the sealing and suitably directed flow of the medium between the plates.

[0006] De acuerdo con la invención, un intercambiador de calor con cámara de combustión que comprende un bloque modular de placas de panel conectadas entre sí de forma no separable, mientras que cada placa de panel [0006] According to the invention, a combustion chamber heat exchanger comprising a modular block of panel plates connected to each other in a non-separable manner, while each panel plate

35 está compuesta por dos elementos de placa conectados de forma no separable uno con otro y creando en un lado una cámara de combustión y en su otro lado está integrado con una superficie de trabajo de intercambio de calor para gases calientes, dicho intercambio de calor se crea mediante una superficie de uno de los elementos de placa junto con unos resaltes, se caracteriza por que la cámara de combustión se encuentra en la parte superior de los elementos de placa y está rodeada en su lado superior con una camisa de agua e integrada en su lado inferior con la superficie de trabajo de intercambio de calor, dicha superficie de intercambio de calor tiene unas bandas con pliegues montadas sobre la misma, y la circulación del medio calentado líquido en la unidad de placas de panel tiene una velocidad de flujo de medio dentro del intervalo de 0,5 - 2 m/s y es de un tipo en dos fases, en el que, durante la primera fase, tiene lugar el proceso principal de intercambio de calor sobre la superficie de trabajo y durante la segunda fase la cámara de combustión se enfría mediante la camisa de agua. 35 is composed of two plate elements connected in a non-separable way with one another and creating on one side a combustion chamber and on its other side it is integrated with a heat exchange work surface for hot gases, said heat exchange is created by means of a surface of one of the plate elements together with some projections, it is characterized in that the combustion chamber is at the top of the plate elements and is surrounded on its upper side with a water jacket and integrated into its lower side with the heat exchange work surface, said heat exchange surface has bands with folds mounted thereon, and the circulation of the liquid heated medium in the panel board unit has a medium flow rate within the range of 0.5 - 2 m / s and is of a two-phase type, in which, during the first phase, the main heat exchange process takes place the work surface and during the second phase the combustion chamber is cooled by the water jacket.

45 [0007] La presente distribución asegura una integración completa de la cámara de combustión con la superficie de trabajo de intercambio de calor ubicada en la parte inferior de las placas de panel. La superficie de trabajo de intercambio de calor se crea mediante las caras laterales inferiores de las placas de panel y las bandas con pliegues montadas sobre las mismas. Las bandas expanden la superficie de trabajo de intercambio de calor y los gases que se crean en la cámara de combustión fluyen alrededor de esta superficie. La circulación del medio calentado líquido en la unidad de placas de panel interconectadas tiene una velocidad de flujo del medio dentro del intervalo de de 0,5 [0007] This distribution ensures a complete integration of the combustion chamber with the heat exchange work surface located at the bottom of the panel plates. The heat exchange work surface is created by the lower side faces of the panel plates and the bands with folds mounted thereon. The bands expand the heat exchange work surface and the gases that are created in the combustion chamber flow around this surface. The circulation of the liquid heated medium in the interconnected panel panel unit has a medium flow rate within the range of 0.5

--: 2 m/s y es de un tipo en dos fases. Durante la primera fase, tiene lugar el proceso principal de intercambio de calor sobre la superficie de trabajo. Durante la segunda fase, la cámara de combustión se enfría mediante la camisa de agua, que constituye la parte superior de placas de panel. 2 m / s and is of a type in two phases. During the first phase, the main heat exchange process takes place on the work surface. During the second phase, the combustion chamber is cooled by the water jacket, which constitutes the upper part of panel plates.

55 [0008] De acuerdo con la invención, la estructura del intercambiador de calor con cámara de combustión asegura una integración completa de la cámara de combustión con la superficie de trabajo de intercambio de calor, lo cual proporciona un enfriamiento efectivo para la cámara de combustión y una construcción compacta y simple que obvia la necesidad de elementos de cierre adicionales. Se ha logrado una elevada eficiencia térmica por medio de unas bandas conformadas con pliegues de forma especial que llenan el espacio entre las placas de panel que expanden la superficie de trabajo de intercambio de calor, lo cual proporciona la posibilidad de turbulencia y condensación de productos de combustión. La ventaja esencial de la presente solución es la elevada superficie de intercambio de calor con respecto a la relación en peso. [0008] According to the invention, the structure of the combustion chamber heat exchanger ensures a complete integration of the combustion chamber with the heat exchange work surface, which provides effective cooling for the combustion chamber. and a compact and simple construction that obviates the need for additional closure elements. High thermal efficiency has been achieved by means of bands shaped with folds of special shape that fill the space between the panel plates that expand the heat exchange work surface, which provides the possibility of turbulence and condensation of products of combustion. The essential advantage of the present solution is the high heat exchange surface with respect to the weight ratio.

65 [0009] La presente nueva invención facilita el escalado de potencia añadiendo o retirando placas de panel adicionales y utilizando una técnica de condensación, lo que permite que la unidad use menos combustible y que emita unas cantidades más pequeñas de compuestos perjudiciales al aire. Gracias a esto, el dispositivo es ecológicamente eficiente. Otra ventaja importante de la presente solución es la tecnología de producción simplificada, con la posibilidad de usar una automatización completa. [0009] The present new invention facilitates power scaling by adding or removing additional panel plates and using a condensation technique, which allows the unit to use less fuel and emit smaller amounts of airborne compounds. Thanks to this, the device is ecologically efficient. Another important advantage of the present solution is the simplified production technology, with the possibility of using complete automation.

5 [0010] La invención se muestra mediante ilustraciones, en las que la figura 1 muestra una vista en perspectiva del intercambiador de calor con cámara de combustión con un montaje de preinstalación parcial de la parte de intercambiador de calor, mientras que la figura 2 muestra una vista en perspectiva de los elementos de intercambiador de calor montados que, habiéndose conectado, crean una placa de panel junto con una banda con pliegues montada en la superficie lateral. La figura 3 muestra la vista axonométrica de la placa de panel junto con la The invention is shown by illustrations, in which Figure 1 shows a perspective view of the heat exchanger with combustion chamber with a partial pre-installation assembly of the heat exchanger part, while Figure 2 shows a perspective view of the mounted heat exchanger elements that, having been connected, create a panel plate together with a band with folds mounted on the side surface. Figure 3 shows the axonometric view of the panel plate together with the

10 banda con pliegues. 10 band with folds.

[0011] El intercambiador de calor con cámara de combustión de la invención que se describe en el presente documento contiene un bloque modular que constituye un conjunto de placas de panel interconectadas de forma no separable 1 con una camisa de agua de cámara de combustión 4 ubicada en su parte superior y la superficie de 15 trabajo de intercambio de calor en la parte inferior. Estas superficies crean las superficies laterales inferiores 5 de las placas de panel 1 junto con las bandas con pliegues 3 montadas sobre las mismas. Éstas expanden la superficie de trabajo de intercambio de calor y los gases que se crean en la cámara de combustión fluyen alrededor de esta superficie. La circulación del medio calentado líquido en la unidad de placas de panel interconectadas tiene unavelocidad de flujo con un medio dentro del intervalo de 0,5 - 2 m/s. Ésta es de un tipo en dos fases: durante la [0011] The combustion chamber heat exchanger of the invention described herein contains a modular block that constitutes a set of interconnected panel plates not detachably 1 with a combustion chamber water jacket 4 located in its upper part and the surface of 15 heat exchange work in the lower part. These surfaces create the lower side surfaces 5 of the panel plates 1 together with the bands with folds 3 mounted thereon. These expand the heat exchange work surface and the gases that are created in the combustion chamber flow around this surface. The circulation of the liquid heated medium in the interconnected panel panel unit has a velocity of flow with a medium within the range of 0.5-2 m / s. This is of a type in two phases: during

20 primera fase, tiene lugar el proceso principal de intercambio de calor sobre la superficie de trabajo, mientras que durante la segunda fase, la cámara de combustión 2 se enfría mediante la camisa de agua 4 que constituye la parte superior de las placas de panel 1. In the first phase, the main heat exchange process takes place on the work surface, while during the second phase, the combustion chamber 2 is cooled by the water jacket 4 which constitutes the upper part of the panel plates 1 .

Claims

1. A heat exchanger with combustion chamber comprising a modular block of panel plates

connected to each other in a non-separable way, while each panel plate (1) is composed of two plate elements 5 (1a, 1b) connected in a non-separable way with each other and creating on one side a combustion chamber

(2) and on its other side is integrated with a heat exchange work surface for hot gases, said heat exchange is created by means of a surface of one of the plate elements (1a) together with projections, characterized in that the combustion chamber (2) is located at the top of the plate elements (1a, 1b) and is surrounded on its upper side with a water jacket (4) and integrated on its lower side with the

10 heat exchange work surface, said heat exchange surface has bands with folds (3) mounted thereon, and the circulation of the heated liquid medium in the panel board unit

(1) has a medium flow rate within the range of 0.5-2 m / s and is of a two-phase type, in which, during the first phase, the main process of heat exchange takes place on the work surface and during the second phase the combustion chamber (2) is cooled by the water jacket (4).