ТЕПЛОГЕНЕРАТОР Российский патент 1997 года по МПК F22B1/18 F23L15/04 

Предполагаемое изобретение относится к теплогенерирующему оборудованию может быть использовано для выработки отопительного и сушильного агента, горячего водоснабжения в системах воздушного отопления производственных зданий, системах сушки различных продуктов.

Известна воздухонагревательная установка [1] содержащая неохлажденную камеру сгорания с горелочным блоком, камеру смешения, рекуператор, рециркуляционный дымосос и нагнетатель отопительного агента. Камера сгорания агрегата является неохлаждаемой и выполнена из огнеупорных материалов. Для защиты рекуператора от перегрева применяется промежуточный элемент камеры смешения, в котором происходит снижение температурного, потенциала горячего теплоносителя.

За прототип принят теплогенератор [2] применяющийся в системах отопления промышленных предприятий. Теплогенератор содержит камеру сгорания и газоход с размещенными в нем тепловыми трубами, конденсационные участки заведены в камеру нагрева воздуха, дутьевой вентилятор и дымосос. Стенки камеры сгорания являются неохлажденными, а для защиты первых по ходу горячих газов тепловых труб использована термостойкая теплоизоляционная в сочетании с водяным охлаждением конденсационных участков. Таким образом, мероприятия по повышению надежности отдельных теплонапряженных узлов агрегата сводятся к применению дорогостоящих термостойких защитных материалов и сопровождаются безвозвратными потерями низкопотенциального тепла.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования теплогенератора, связанная с повышением надежности охлаждения камеры сгорания, заменой легированных сталей на углеродистые, что снижает стоимость агрегата, расширением функциональных возможностей за счет нагрева дополнительного жидкого теплоносителя, обеспечение двух уровней параметра нагрева воздуха целей отопления и сушки (температурой дезинфекции), что позволяет уменьшить число единиц оборудования, используемых в технологии, например, птицеводства.

Поставленная задача решается за счет того, что в теплогенераторе, содержащем камеру сгорания с горелочным блоком, соединенную с термосифонным рекуператором и нагнетателем отопительного агента, в отличии от прототипа камера сгорания выполнена охлаждаемой и набрана из контурных термосифонов с испарительной зоной, образующей газоплотный канал для сжигания топлива, а конденсационные зоны выполнены в виде пучка оребренных труб, введенные в порток газообразного теплоносителя.

Расширение функциональных возможностей решается за счет того, что в термосифон введена дополнительная поверхность конденсатора, которая служит для нагрева топлива и жидкого теплоносителя.

За счет переключения потока газообразного теплоносителя с параллельной схемы обтекания радиационной и конвективной поверхности на последовательную в агрегате ступенчато изменяется температурный потенциал теплоносителя, что позволяет использовать агрегат как для отопительных, так и сушильных процессов.

На фиг. 1 изображен теплогенератор, на фиг. 2 -поперечный разрез теплогенератора с видом на контурный термосифон.

Он состоит из аэродинамического корпуса 1, радиационной 2 и конвективной 3 теплообменной секцией, горелочного блока 4 и вентилятора 5.

Радиационный теплообменник последовательно набран на коллекторных термосифонах 6, образующих газоплотную камеру сгорания 7, а также совместно с аэродинамическим корпусом 1 канал для нагрева воздуха 8.

Коллекторный термосифон (фиг. 2) имеет трубки 9 с плавниковыми ребрами 10, образующие контур камеры сгорания 7, которые объединены паровым 11 и жидкостным коллекторами 12, которые, в свою очередь, объединяют воздухоохлаждаемые оребренные конденсаторные трубки 13, 14, а также коаксиально встроенный жидкостной конденсатор 15. Последовательно подключенные жидкостные конденсаторы образуют поверхность для нагрева жидкого теплоносителя, причем часть этой поверхности может образовывать коллектор для предварительного нагрева топлива 16, а другая коллектор для нагрева, например, воды.

Конвективная секция состоит из канала для прохода дымовых газов 17, выполненного в виде призмы верхняя плоскость которой представляет собой трубную доску 18, пронизанную пакетом термосифонных трубок 19, а также дымоотводящих трубок 20, объединенные коллектором 21 с выхлопной трубой 22.

Радиационная 2 и конвективная 3 теплообменные секции последовательно соединены между собой, причем в плоскости стыковка в канале воздуха из конвективной секции имеется шибер 23, со стороны радиационной секции к камере сгорания подсоединен горелочный блок 4, а конвективная секция соединена с вентилятором 5.

Корпус 1 теплогенератора, в котором размещены теплообменные поверхности 2, 3 и агрегаты 4, 5, представляет собой прямоугольный аэродинамический канал для прокачки нагреваемого воздуха и снабжен патрубком 24 для отвода теплоносителя.

Теплогенератор работает следующим образом.

Топливо подается в коллектор 16, (либо прямо в горелочный блок 4), где происходит его нагрев, вплоть до испарения в случае сжигания жидкого топлива, затем в горелочный блок 4, где происходит образование горючей смеси с последующим ее сжиганием в камере сгорания 7.

Тепловой поток от факела воспринимает испарительные поверхности 9 коллекторных термосифонов, в которых происходит испарений промежуточного теплоносителя. Пары промежуточного теплоносителя через паровой коллектор 11 поступают на конденсационные поверхности 13, 14, 15, где отдают теплоту фазового перехода соответственно воздуху и жидкому теплоносителю.

Отдав часть теплоты дымовые газы поступают в конвективную секцию 3, где с помощью термосифонов 19 и дымоотводящих труб 20 происходит передача теплового потока к нагреваемому воздуху. Далее охлажденные дымовые газы собираются в дымовом коллекторе 21 и удаляются через трубу 22.

Воздух с помощью дутьевого вентилятора 5 прокачивается через аэродинамический корпус 1, где двумя параллельными потоками происходит через пакет оребренных конденсационных участков труб 13, 14, термосифонов 19 и нагревается до заданных параметров, а затем через патрубок 24 удаляется из теплонагенератора. С помощью заслонки 23 происходит переключение схемы подачи воздуха с параллельной на последовательную, что позволяет повысить температурный потенциал нагреваемого теплоносителя.

Использование: для выработки отопительного и сушильного газообразного агента, а также горячего водоснабжения, например, для отопления птичников, ферм, теплиц и т.п. Сущность изобретения: усовершенствования теплогенератора, связанные с повышением надежности охлаждения камеры сгорания, заменой легированных сталей на углеродистые, что снижает стоимость агрегата, расширение функциональных возможностей за счет нагрева дополнительного жидкого теплоносителя, обеспечение двух уровней параметров нагрева воздуха для целей отопления и сушки (температурной дезинфекции), что позволяет уменьшить число единиц оборудования. Поставленная задача решается за счет того, что в теплогенераторе камера сгорания 7 выполнена охлаждаемой и набран из контурных термосифонов с испарительной зоной, образующей газоплотный канал для сжигания топлива, а конденсационные зоны выполнены в виде пучка оребренных труб 9, введенных в поток газообразного теплоносителя. Для нагрева проточной воды в контурные термосифоны встроена дополнительная конденсационная поверхность 15. Переключение схемы обтекания радиационного и конвективного теплообменников теплогенератора с параллельной на последовательную обеспечивает два уровня температуры нагрева воздуха. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Теплогенератор, содержащий камеру сгорания с горелочным блоком, соединенную с термосифонымм рекуператором и нагнетателем отопительного агента, отличающийся тем, что камера сгорания выполнена охлаждаемой и набрана из контурных термосифонов с испарительной зоной, образующей газоплотный канал для сжигания топлива, а конденсационные зоны выполнены в виде пучка оребренных труб, выведенных в поток газообразного теплоносителя. 2. Теплогенератор по п. 1, отличающийся тем, что в паровой канал контурного термосифона введен жидкостный конденсатор.