RU2037589C1

RU2037589C1 - Recuperation apparatus for textile finishing machines

Info

Publication number: RU2037589C1
Application number: RU9393034427A
Authority: RU
Inventors: Михаил Николаевич Герасимов
Original assignee: Михаил Николаевич Герасимов
Priority date: 1993-07-01
Filing date: 1993-07-01
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: chemical and textile industry. SUBSTANCE: recuperation apparatus for textile finishing machines presents a vessel for collection of hot used solutions into which lifting heat exchanger is installed. Used hot solution is supplied to vessel through inlet and discharged through outlet. Heat exchanger is communicated with means for supply and discharge of heated water. Heat exchanger is made in form of successively connected pairs of tubes arranged in zigzag vertical parallel rows, and partitions are rigidly mounted at bottom. Partitions are alternately rigidly fastened at end face walls of vessel. When heat exchanger is lowered into vessel, tube rows are found between partitions to form channels for passage of liquid. To prevent flowing of liquid over top of partitions, heat exchanger is mounted on cover provided with guide seals engageable with partitions. Heat exchanger is lifted and lowered with the aid of drive, flexible link and block system installed on U-shaped guide posts secured at vessel base. EFFECT: higher efficiency. 6 dwg

Description

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к аппаратам для вторичного использования тепла жидких стоков машин и поточных линий отделочного производства текстильной промышленности. The invention relates to the textile industry, and in particular to apparatus for the secondary use of heat from liquid effluents of machines and production lines of finishing production of the textile industry.

Современное текстильное производство характеризуется высокой энергоемкостью. Поэтому рациональное использование тепловых энергоресурсов текстильного предприятия является важной задачей и может осуществляться следующими двумя путями:
создание нового и модернизация существующего оборудования, повышение его надежности, совершенствование технологических процессов;
использование вторичных энергоресурсов.Modern textile production is characterized by high energy intensity. Therefore, the rational use of thermal energy of a textile enterprise is an important task and can be carried out in the following two ways:
creation of new and modernization of existing equipment, increasing its reliability, improving technological processes;
use of secondary energy resources.

Вторичные энергоресурсы представляют собой энергетический потенциал продукции, отходов побочных и промежуточных продуктов, образующихся в теплотехнических агрегатах, который не используется в самом агрегате, а частично или полностью используется для энергоснабжения других потребителей или идет в отходы. К ним относятся и сбрасываемые растворы от красильных и промывных машин (установок) отделочного производства текстильной промышленности. Secondary energy resources represent the energy potential of products, waste by-products and intermediate products generated in heat engineering units, which is not used in the unit itself, but is partially or fully used for energy supply to other consumers or goes to waste. These include discharged solutions from dyeing and washing machines (plants) of the finishing industry of the textile industry.

При использовании сточных вод в качестве теплоносителя определяющее влияние на эффективность процесса утилизации тепла оказывают такие характеристики, как загрязненность сточных вод, ее температура и расход. Поэтому при обосновании выбора конструкции теплообменного аппарата необходимо решать вопросы экономичности, удобства обслуживания и эксплуатации и очистки поверхности теплообмена от растворенных и механических включений сточных вод. Значительное содержание этих включений обусловливает быстрое загрязнение теплообменной поверхности и сводит к минимуму коэффициент теплопередачи. When using wastewater as a coolant, such characteristics as wastewater contamination, its temperature and flow rate have a decisive influence on the efficiency of the heat recovery process. Therefore, when justifying the choice of the design of a heat exchanger, it is necessary to solve the issues of economy, ease of maintenance and operation and cleaning of the heat exchange surface from dissolved and mechanical wastewater inclusions. A significant content of these inclusions causes rapid contamination of the heat exchange surface and minimizes the heat transfer coefficient.

Наибольшее применение в промышленности для теплообмена жидкость-жидкость находят теплообменники поверхностного типа (рекуператоры), которые по конструктивным признакам разделяются на теплообменники с трубчатой (секционные и кожухотрубчатые) и плоской (спиральные и пластинчатые) поверхностью теплообмена. The greatest application in industry for liquid-liquid heat exchange is found for surface-type heat exchangers (recuperators), which are structurally divided into heat exchangers with a tubular (sectional and shell-and-tube) and flat (spiral and plate) heat exchangers.

Известен кожухотрубчатый теплообменник, представляющий собой пучки труб, укрепленные в трубных решетках, помещенные в кожухе с крышками, имеющем патрубки. Горячая сточная вода под давлением подается через патрубок, расположенный в крышке, на трубную доску и попадает в пучок трубок. Поток нагреваемой воды подается в патрубок, расположенный в корпусе, и проходит в межтрубном пространстве теплообменника. Преимуществом таких теплообменников является простота конструкции, а недостатком значительные габариты и масса, труднодоступность чистки поверхности нагрева, расход энергии на привод насоса, который необходим для создания давления греющей среды [1]
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является рекуперационный аппарат с плоской теплообменной поверхностью, представляющий собой батарею, помещенную в емкость для сора горячих отработанных растворов и соединенную со средством подачи холодной воды. Для осуществления чистки теплообменной поверхности предусмотрено средство подъема теплообменника из емкости, размещенное в П-образной стойке. Чистка производится путем опрыскивания его струей воды. Высокая степень рекуперации тепла достигается благодаря принципу противотока. Для организации направленного противотока на элементах теплообменной батареи поочередно смонтированы верхние и нижние пластины, при этом последние при установке теплообменника в емкость касаются дна ее и образуют отдельные секции. При подаче горячего отработанного раствора в емкость последний, переходя из секции в секцию, омывает поверхность теплообменника, нагревая холодную воду, проходящую по нему в противоположном направлении [2]
Несмотря на преимущества и эффективность известных теплообменников, они имеют ряд недостатков, а именно
выполнение перегородки непосредственно на теплообменнике снижает эффективность теплообмена из-за того, что загрязненные сточные воды отделочного производства несут с собой пух, сбой и другие посторонние предметы, которые при установке теплообменной батареи в емкость попадают между перегородками и дном емкости, образуя перекос и зазор, куда и устремляется горячий раствор, нарушая направленный противоток;
сложность конструкции из-за наличия штампованных пластин теплообменного блока, что требует при изготовлении разработки специальных штампов и оснастки.Known shell-and-tube heat exchanger, which is a bundle of pipes, mounted in tube sheets, placed in a casing with covers having nozzles. Hot wastewater under pressure is supplied through a pipe located in the lid to the tube plate and enters the tube bundle. The stream of heated water is fed into a pipe located in the housing, and passes in the annular space of the heat exchanger. The advantage of such heat exchangers is the simplicity of the design, and the disadvantage is the significant size and weight, the inaccessibility of cleaning the heating surface, the energy consumption for the pump drive, which is necessary to create the pressure of the heating medium [1]
The closest in technical essence to the claimed technical solution is a recovery apparatus with a flat heat-exchange surface, which is a battery placed in a litter tank for hot spent solutions and connected to a cold water supply. For cleaning the heat exchange surface, a means is provided for lifting the heat exchanger from the tank, placed in a U-shaped rack. Cleaning is done by spraying it with a stream of water. A high degree of heat recovery is achieved thanks to the counterflow principle. To organize a directed countercurrent, the upper and lower plates are alternately mounted on the elements of the heat exchange battery, while the latter, when the heat exchanger is installed in the tank, touch its bottom and form separate sections. When a hot spent solution is supplied to the tank, the latter, passing from section to section, washes the surface of the heat exchanger, heating cold water passing through it in the opposite direction [2]
Despite the advantages and effectiveness of known heat exchangers, they have several disadvantages, namely
the implementation of the partition directly on the heat exchanger reduces the efficiency of heat transfer due to the fact that contaminated wastewater of the finishing industry carries with it fluff, malfunction and other foreign objects that, when the heat-exchange battery is installed in the tank, fall between the partitions and the bottom of the tank, forming a skew and a gap where and a hot solution rushes, disrupting the directed countercurrent;
design complexity due to the presence of stamped plates of the heat exchange unit, which requires the development of special dies and accessories.

При разработке заявляемой конструкции рекуперационного аппарата ставилась задача повышение эффективности работы за счет максимального упрощения конструкции теплообменника и повышение его надежности и долговечности. When developing the inventive design of the recovery apparatus, the task was to increase work efficiency by maximally simplifying the design of the heat exchanger and increasing its reliability and durability.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в рекуперационном аппарате для текстильных отделочных машин, содержащем емкость для сбора горячих отработанных растворов с размещенным в ней подъемным теплообменником с закрепленной на нем крышкой, соединенным со средством подачи холодной воды, согласно изобретению теплообменник выполнен в виде последовательно соединенных попарно друг за другом труб, размещенных зигзагообразными параллельными рядами, между которыми для создания противотока расположены перегородки, жестко закрепленные у дна емкости и поочередно с одной из торцовых сторон ее, при этом на крышке теплообменника смонтированы направляющие уплотнители, взаимодействующие с верхними краями перегородок для предотвращения неорганизованного перетекания жидкости между каналами, образованными последними. The essence of the proposed technical solution lies in the fact that in a recovery apparatus for textile finishing machines containing a container for collecting hot spent solutions with a lifting heat exchanger placed in it with a lid fixed to it, connected to a cold water supply, according to the invention, the heat exchanger is made in the form of a series pipes connected in pairs one after another, placed in zigzag parallel rows, between which partitions are located to create a countercurrent rigidly fixed at the bottom of the tank and alternately from one of its end sides, while on the cover of the heat exchanger guide seals are mounted that interact with the upper edges of the partitions to prevent unorganized flow of fluid between the channels formed by the latter.

Предлагаемое техническое решение обладает новизной, т.к. на данный момент времени из научно-технической и патентной литературы не известна заявляемая совокупность признаков. Предлагаемая конструкция рекуперационного аппарата промышленно применима и не вызовет затруднений при изготовлении, найдет широкое применение для утилизации тепла сточных вод отделочного производства текстильной промышленности. Кроме того, изобретение может быть использовано и в других отраслях народного хозяйства, например химической. The proposed technical solution has novelty, because at the given time, the claimed combination of features is not known from the scientific, technical and patent literature. The proposed design of the recovery apparatus is industrially applicable and will not cause difficulties in manufacturing; it will find wide application for heat recovery from wastewater of the textile industry finishing production. In addition, the invention can be used in other sectors of the economy, such as chemical.

На фиг.1 изображен рекуперационнй аппарат для текстильных отделочных машин с поднятым теплообменником, вид в аксонометрии; на фиг.2 рекуперационный аппарат, подготовленный к работе, вид спереди; на фиг.3 то же, вид сбоку; на фиг. 4 узел I на фиг.3, взаимодействие перегородок с направляющими уплотнителями к крышке теплообменника; на фиг.5 схема противотока теплоносителей в рекуператоре; на фиг. 6 схематическое изображение соединения труб теплообменника. Figure 1 shows a recuperation apparatus for textile finishing machines with a raised heat exchanger, a perspective view; figure 2 recovery apparatus, prepared for use, front view; figure 3 is the same side view; in FIG. 4 node I in figure 3, the interaction of the partitions with guide seals to the cover of the heat exchanger; figure 5 diagram of the counterflow of coolants in the recuperator; in FIG. 6 is a schematic illustration of a heat exchanger pipe connection.

Рекуперационный аппарат представляет собой емкость 1 для сбора горячих отработанных растворов, в которой размещен теплообменник 2. В емкости 1 имеются патрубки 3 и 4 для входа горячего отработанного раствора и для отвода охлажденного раствора соответственно. На основании емкости 1 с торцевых сторон ее смонтирована П-образная стойка 5 со средствами подъема теплообменника 2 для его очистки. Сверху емкость 1 закрывается дверями 6, шарнирно закрепленными на ней. Емкость 1 разделена на секции перегородок 7 и 8, жестко закрепленными на дне и поочередно на торцевых стенках емкости 1. Теплообменник 2 представляет собой трубы 9, последовательно и попарно соединенные друг с другом и образующие зигзагообразные вертикальные параллельные ряды, которые смонтированы на крышке 10 с помощью элементов 11 и 12. Между соседними рядами труб 9 теплообменника 2 на крышке 10 укреплены направляющие уплотнители 13, взаимодействующие с перегородками 7 и 8 емкости 1. Теплообменник 2 соединен со средствами 14 и 15 подачи холодной воды и отвода горячей (нагретой) воды соответственно. На крышке 10 теплообменника 2 сверху размещены кронштейны 16, в которых установлена ось 17, по обоим концам которой закреплены гибкие связи 18. Гибкие связи 18 через систему блоков 19, смонтированных в П-образной стойке 5, соединены с приводом 20 подъема и опускания теплообменника 2. Для перемещения последнего на приводе 20 предусмотрена рукоятка 21 привода. На поперечной части П-образной стойки 5 закреплена ось 22, имеющая возможность поворота. На оси 22 закреплены крюки 23 для фиксации в них оси 17 теплообменника 2. Для выведения оси 17 из зевов крюков 23 предусмотрена рукоятка 24. The recovery apparatus is a tank 1 for collecting hot spent solutions, in which a heat exchanger 2 is placed. Tank 1 has nozzles 3 and 4 for entering the hot spent solution and for discharging the cooled solution, respectively. Based on the tank 1, a U-shaped rack 5 with means for lifting the heat exchanger 2 for cleaning it is mounted on its end sides. From above, the container 1 is closed by doors 6 hinged on it. The tank 1 is divided into sections of partitions 7 and 8, rigidly fixed at the bottom and alternately on the end walls of the tank 1. The heat exchanger 2 is a pipe 9, sequentially and in pairs connected to each other and forming zigzag vertical parallel rows that are mounted on the lid 10 with elements 11 and 12. Between adjacent rows of pipes 9 of the heat exchanger 2 on the cover 10 are mounted guide seals 13 that interact with the partitions 7 and 8 of the tank 1. The heat exchanger 2 is connected to means 14 and 15 for supplying cold water and discharging the hot (heated) water, respectively. On the lid 10 of the heat exchanger 2, brackets 16 are placed on top, in which an axis 17 is installed, at both ends of which flexible connections are fixed 18. Flexible connections 18 are connected to the drive 20 of raising and lowering the heat exchanger 2 through a system of blocks 19 mounted in a U-shaped rack 5 To move the latter on the actuator 20, a handle 21 of the actuator is provided. On the transverse part of the U-shaped rack 5 is fixed to the axis 22, with the possibility of rotation. Hooks 23 are fixed on the axis 22 to fix the axis 17 of the heat exchanger 2 in them. To remove the axis 17 from the throat of the hooks 23, a handle 24 is provided.

Работает рекуперативный аппарат следующим образом. The recuperative apparatus operates as follows.

Через средство 14 в теплообменник 2 подается холодная вода из фабричной водопроводной системы. Она последовательно проходит все ряды труб 9 и через средство 15 подается, например, в ванну (не показана) обслуживаемой отделочной машины. Горячий отработанный раствор через патрубок 3 поступает в емкость 1 для сбора горячих отработанных растворов, попадает в зону первого ряда теплообменника, образуемую боковой стенкой емкости 1 и перегородкой 8, охлаждается там и через канал, образованный перегородкой 8 и торцевой стенкой емкости 1, перетекает в зону второго ряда теплообменника, где еще больше охлаждается и перетекает в зону третьего ряда теплообменника 2 и так далее до зоны последнего ряда теплообменника, где окончательно охлаждается и через патрубок 4 сливается в канализацию. Направление потоков свежей воды и горячих отработанных стоков встречное. Through the means 14, cold water is supplied to the heat exchanger 2 from the factory plumbing system. It sequentially passes through all rows of pipes 9 and, through means 15, is fed, for example, to a bathtub (not shown) of a serviced finishing machine. The hot spent solution through the pipe 3 enters the tank 1 to collect hot spent solutions, enters the zone of the first row of the heat exchanger formed by the side wall of the tank 1 and the partition 8, is cooled there and flows through the channel formed by the partition 8 and the end wall of the tank 1 into the zone the second row of the heat exchanger, where it cools even more and flows into the zone of the third row of the heat exchanger 2, and so on, to the zone of the last row of the heat exchanger, where it is finally cooled and discharged into the sewer through the pipe 4 Yu. The direction of fresh water flows and hot wastewater is oncoming.

Перегородки 7 и 8 вместе с зигзагообразными рядами труб 9 теплообменника 2 образуют каналы для прохождения отработанных стоков до выхода их из емкости 1. Нарушение направленного потока по каналам, а также перелив его через верх перегородок 7 и 8 исключены за счет жесткого крепления перегородок у дна емкости 1 и поочередного у ее торцевых стенок, а также за счет направляющих уплотнителей 13 в крышке 10, взаимодействующих с перегородками 7 и 8. Поэтому горячая сточная жидкость вынуждена, постоянно меняя направление движения, проходить по каналам, отдавая тепло теплообменнику. Partitions 7 and 8 together with the zigzag rows of pipes 9 of the heat exchanger 2 form channels for the passage of waste effluents before they exit the tank 1. Violation of the directed flow through the channels, as well as overflowing it through the top of the partitions 7 and 8, are excluded due to the rigid fastening of the partitions at the bottom of the tank 1 and alternately at its end walls, as well as due to the guide seals 13 in the cover 10, interacting with the partitions 7 and 8. Therefore, the hot waste fluid is forced, constantly changing the direction of movement, to pass through the channels, about giving the heat exchanger.

Со временем поверхность теплообменника 2, стенки емкости 1 и перегородки 7 и 8 обрастают налетом загрязнений из отработанного раствора и нуждаются в очистке. Для этого, вращая рукоятку 21 привода, через систему блоков 19 и с помощью гибких связей 18 поднимают теплообменник 2 за ось 17 из емкости 1. При достижении верхнего положения, удобного для обслуживания, ось 17 теплообменника фиксируют крюками 23, заводя зевы последних под ось 17 поворотом рукоятки 24, предотвращая тем самым самопроизвольное опускание теплообменника. Over time, the surface of the heat exchanger 2, the walls of the tank 1 and the partitions 7 and 8 are overgrown with a coating of contaminants from the spent solution and need to be cleaned. To do this, rotating the handle 21 of the drive through the system of blocks 19 and using flexible connections 18 raise the heat exchanger 2 by the axis 17 from the tank 1. Upon reaching the upper position, convenient for maintenance, the axis 17 of the heat exchanger is fixed with hooks 23, making the yaw of the latter under the axis 17 by turning the handle 24, thereby preventing spontaneous lowering of the heat exchanger.

Промывка загрязненных поверхностей теплообменника 2, стенок емкости 1 и перегородок 7 и 8 осуществляется струей воды из шланга от водопроводной сети цеха. Flushing of the contaminated surfaces of the heat exchanger 2, the walls of the tank 1 and the partitions 7 and 8 is carried out by a stream of water from a hose from the water supply network of the workshop.

Перед опусканием очищенного теплообменника 2 в очищенную емкость 1 рукояткой 21 привода слегка приподнимают ось 17 теплообменника, обеспечивая вывод ее из зевов крюков 23 при повороте рукоятки 24. Далее вращением рукоятки 21 привода 20 в обратном направлении начинают опускать теплообменник 2 в емкость 1. При перемещении ряды труб 9 размещаются в секциях между перегородками 7 и 8, при этом верхние края последних вступают во взаимодействие с направляющими уплотнителями 13, предотвращая перелив отработанного раствора через верх и фиксируя теплообменник от смещений. Before lowering the cleaned heat exchanger 2 into the cleaned tank 1, the handle 21 of the drive slightly raises the axis 17 of the heat exchanger, allowing it to be removed from the throats of the hooks 23 when the handle 24 is rotated. Then, by turning the handle 21 of the drive 20 in the opposite direction, the heat exchanger 2 is lowered into the tank 1. When moving the rows pipes 9 are placed in sections between partitions 7 and 8, while the upper edges of the latter interact with the guide seals 13, preventing overflow of the spent solution through the top and fixing heat transfer nick of displacement.

Предлагаемая конструкция рекуперационного аппарата по сравнению с известными в настоящее время аппаратами аналогичного назначения значительно проще в изготовлении за счет использования в качестве элементов теплообменного блока стандартных труб, не требующих при изготовлении разработки специальных штампов и оснастки. Жесткое закрепление перегородок ко дну емкости и торцевым ее стенкам исключает нарушение целостности тракта сточных вод при частых чистках рекуператора, что повышает его надежность в работе и упрощает эксплуатацию. The proposed design of the recovery apparatus in comparison with the currently known devices for a similar purpose is much simpler to manufacture due to the use of standard pipes as elements of the heat exchange unit, which do not require special dies and tooling in the manufacture. Rigid fastening of the partitions to the bottom of the tank and its end walls eliminates the violation of the integrity of the wastewater path with frequent cleaning of the recuperator, which increases its reliability and simplifies operation.

Claims

RECOVERY APPARATUS FOR TEXTILE FINISHING MACHINES, containing a container for collecting hot spent solutions with a lifting heat exchanger placed in it, mounted on a lid and connected to a cold water supply, characterized in that the heat exchanger is made in the form of pipes connected in series one after another, placed in a zigzag shape vertical parallel rows, between which to create a countercurrent there are partitions rigidly fixed at the bottom of the tank and alternately with each and the end walls of the container, wherein the lid exchanger provided with guide seals interacting with baffles capacity to prevent overflow disorganized waste solution between the channels formed by the baffles.