ТЕПЛОГЕНЕРАТОР "РЯЗАНЬ-2" Российский патент 1997 года по МПК F24H3/02 

Изобретение относится к преобразователям энергии и может использоваться для нагревания жидкостей и газов и получения пара в энергетике.

Известен теплогенератор "Рязань" (патент N 1703924), содержащий нагреватель, напорный и всасывающий патрубки которого соединены трубопроводом циркуляции теплоносителя жидкости, с размещенным в трубопроводе струйным аппаратом с патрубком подвода теплоносителя.

Известен теплогенератор "Ока" (заявка N 93055616/06 (055441), содержащий нагреватель, напорный и всасывающий патрубки которого соединены трубопроводом циркуляции теплоносителя с размещенным в нем струйным аппаратом с патрубком подвода газа и камерой смешения, с размещенным в трубопроводе разделителем газожидкостной смеси, включающим газовую камеру с патрубком удаления газа, с размещенным в газовой камере теплообменником с входным и выходным газовыми патрубками, последний из которых подключен к патрубку подвода газа, а также содержащим патрубок отвода теплоносителя, размещенным на участке трубопровода между напорным патрубком и струйным аппаратом, и патрубок подвода теплоносителя на участке трубопровода между разделителем и всасывающим патрубком.

Задача изобретения повышение эффективности теплогенератора.

Задача решается за счет того, что теплогенератор, содержащий нагреватель, напорный и всасывающий патрубки которого соединены трубопроводом циркуляции теплоносителя жидкости, например воды, с размещенным в нем струйным аппаратом с патрубком подвода газа, и камерой смешения с размещенным в трубопроводе -разделителе газожидкостной смеси, центробежного или другого типа, с патрубком удаления теплоносителя, включающим газовую камеру с патрубком удаления газа, с размещенным в камере подогревателем окислителя, например воздуха, с патрубком подвода и патрубком отвода окислителя, с размещенным в камере подогревателем нагреваемого продукта, например воды, с патрубком подвода и патрубком отвода продукта, с размещенным в трубопроводе подогревателем продукта, с патрубком подвода и патрубком отвода продукта, а также содержащим патрубок отвода теплоносителя, размещенным на участке трубопровода между напорным патрубком и струйным аппаратом, от снабжен топочным устройством, включающим колосниковую решетку, дверку для подачи твердого топлива, например угля, зольный бункер и патрубок подачи окислителя, подключенным к патрубку отвода окислителя, а также включающий газоход с патрубком отвода газа (продуктов сжигания топлива), подключенным к патрубку подвода газа, с размещенным в газоходе перегревателе продукта с патрубком подачи продукта и патрубком выдачи перегретого продукта, с размещенным в газоходе пароперегревателе с патрубком подвода пара и патрубком отвода перегретого пара. Снабжен горелкой для сжигания газообразного, жидкого или пылевидного топлива, например природного газа, размещенной в топочном устройстве и содержащей патрубок подвода топлива. А также снабжен теплообменником продукта, например типа "труба в трубе", установленным на камере смешения и содержащим патрубок входа продукта, подключенным к патрубку отвода продукта, и патрубок выхода продукта, подключенный к патрубку подачи продукта. Снабжен парогенератором, включающим паровую камеру с патрубком отвода пара, подключенным к патрубку подвода пара, с размещенной в паровой камере форсункой-распылителем перегретого продукта, подключенной к патрубку выдачи перегретого продукта, а также включающим патрубок отвода охлажденного продукта и содержащим нагнетатель продукта с всасывающим патрубком, подключенным к патрубку отвода охлажденного продукта, и напорным патрубком, подключенным к патрубку подачи продукта. А также снабжен фильтром теплоносителя, размещенным в трубопроводе циркуляции теплоносителя, и содержащим патрубок входа теплоносителя, подключенным, например, к патрубку удаления теплоносителя, и патрубок выхода теплоносителя, подключенным, например, к всасывающему патрубку. Снабжен форсункой-оросителем теплоносителя, установленной в газовой камере и содержащей патрубок подвода теплоносителя.

Теплогенератор "Рязань-2" (см. чертеж) содержит нагнетатель теплоносителя 1 с напорным 2 и всасывающим 3 патрубком, трубопровод циркуляции теплоносителя 4, струйный аппарат 5 с соплом 6, патрубком подвода газа 7 и камерой смешения 8, разделитель газожидкостной смеси 9 с патрубком удаления теплоносителя 10 и газовой камерой 11 с патрубком удаления газа 12, подогреватель окислителя 13 с патрубком подвода 14 и патрубком отвода окислителя 15, два подогревателя нагреваемого продукта 16 с патрубками подвода 17 и патрубками отвода продукта 18, а также патрубок отвода теплоносителя 19. Кроме того, он содержит топочное устройство 20 с колосниковой решеткой 21, дверкой подачи твердого топлива 22, зольный бункер 23 и патрубок подвода окислителя 24, газоход 25 с патрубком отвода газа 26, перегреватель продукта 27 с патрубком подачи продукта 28, и патрубок выдачи перегретого продукта 29, пароперегреватель 30 с патрубком подвода пара 31 и патрубок отвода перегретого продукта 32. А также содержит горелку 33 с патрубком подачи топлива 34 и патрубок подвода горячего газа 35. Содержит теплообменник продукта 36 с патрубком входа 37 и патрубком выхода продукта 38. Содержит парогенератор 39, включающий паровую камеру 40 с патрубком отвода пара 41, форсунку-распылитель 42 с патрубком подвода перегретого продукта 43, патрубок отвода охлажденного продукта 44. Содержит нагнетатель продукта 45 с всасывающим 46 и напорным патрубком 47. Содержит фильтр теплоносителя 48 с патрубком входа 49 и патрубком выхода теплоносителя 50 и форсунку-ороситель теплоносителя 51 с патрубком подвода теплоносителя 52.

Движение потоков показано стрелками. Из нагнетателя 1 через напорный патрубок 2 теплоносителя жидкость под давлением направляется в струйный аппарат 5. Пройдя сопло 6, жидкость приобретает большую скорость в виде компактной струи за счет понижения давления (ниже, чем в топке). Работает топочное устройство 20, например горелка 33, с подачей топлива через патрубок 34 и окислителя через патрубок 14 с подогревом в подогревателе 13. Продукт сгорания (газ), подсасываемый струйным аппаратом, проходит по газоходу 25, отдает часть тепла пароперегревателю 30 и перегревателю продукта 27, через патрубок 7 вступает в контакт со струей жидкости. На начальном участке камеры смешения 8 происходит интенсивное испарение жидкости с поверхности цельной струи, омываемой горячим газом. Газ охлаждается, смешиваясь с перегретым паром теплоносителя, а также отдавая часть тепла в теплообменнике 36. Температура ядра струи не изменяется. Затем струя начинает распадаться, чему способствует испарение с ее поверхности и выделение пузырьков растворенного газа. Капли жидкости заполняют все сечения камеры смешения, вовлекая в поток парогазовую смесь. Ядро струи исчезает, и все пространство заполняется однородным газожидкостным потоком. Поле скоростей по сечению выравнивается, давление возрастает. В потоке происходит контактный теплообмен между газом и жидкостью, конденсация пара и осаждение твердых частиц (зола, сажа). Жидкость нагревается за счет охлаждения газа и конденсации пара. Наступает температурное равновесие. В разделителе 9 газожидкостная смесь разделяется. Выделенный газ, насыщенный паром, проходя через подогреватели 16 и 13, орошаемые холодной жидкостью, поступающей из форсунки 51, охлаждается, избыток пара конденсируется. Газ удаляется через патрубок 12, например в атмосферу, а конденсат самотеком стекает в разделитель. Теплоноситель, насыщенный растворенными в нем газами (СО₂,N₂, воздух и др.), проходит через подогреватель 16, размещенный в трубопроводе, охлаждается, затем через фильтр 48, где осаждаются твердые частицы, и патрубок 3 возвращается в нагреватель 1.

Нагреваемый продукт (жидкость или газ) проходит три ступени подогрева в подогревателях 16 с патрубками подвода продукта 17, которые могут быть включены последовательно или параллельно, как показано на чертежах, в теплообменнике 36 и в перегревателе продукта 27. Затем перегретый продукт (жидкость) поступает в парогенератор 39 через патрубок 43 и форсунку-распылитель 42, на выходе из которой давление понижается ниже давления насыщенного пара продукта при его температуре. Распыленный продукт закипает, частично испаряется, температура его понижается. Охлажденный продукт через патрубок 44 нагнетателем 45 направляется в перегреватель продукта 27. Насыщенный пар через патрубок 41 направляется в пароперегреватель 30. Перегретый пар выдается потребителю через патрубок 48. Перегретый продукт выдается через патрубок 29. Теплоноситель выдается через патрубок 19. Подпитка теплоносителя через патрубок 52 и форсунку-ороситель 51.

В топке можно сжигать любой вид топлива при атмосферном давлении. Уголь, торф, дрова, загружаемые на колосниковую решетку 21 через дверку 22, с удалением золы через зольный бункер 23 и подачей окислителя через патрубок 14 с подогревом в подогревателе 13. Газообразное или жидкое топливо при повышенном давлении или пылевидное, подводимое через патрубок 34, сжигается в горелке 33. Можно также использовать вторичное, сбросовое тепло, удаляемое от нагревателей (котельные, плавильные печи, сушила), с вводом через патрубок 35.

Непосредственный контакт теплоносителя с топочными газами в струйном аппарате 5 с последующим доохлаждением газа в поверхностных подогревателях 16 и 13 с орошением является идеальным условием для теплопередачи, конденсации пара и осаждения твердых частиц. Температура удаляемого газа через патрубок 12 может достигать 60^oС и ниже.

Теплогенератор "Рязань-2" является высокоэффективным и экологически чистым устройством и может использоваться для отопления, горячего водо- и пароснабжения в непосредственной близости от потребителя.

Использование: для нагревания жидкостей, газов и получения пара в энергетике. Сущность изобретения: из нагнетателя 1 теплоноситель - жидкость поступает в струйный аппарат 5. Из топки 21 топочные газы направляются в струйный аппарат 5. Происходит смешение в потоке, контактный теплообмен, конденсация пара и осаждение твердых частиц. В разделителе 9 газ отделяется и удаляется в атмосферу через патрубок 12. Теплопередача от газа и теплоносителя к нагреваемому продукту происходит в поверхностных теплообменниках 16 с орошением, с перегревом. В парогенераторе 39 после форсунки 40 давление понижается, нагреваемый продукт закипает и охлаждается за счет испарения и направляется в перегреватель 27. Пар через патрубок 41 направляется в пароперегреватель 30. Выдача перегретого пара - через патрубок 32. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Теплогенератор, содержащий нагнетатель, напорный и всасывающий патрубки которого соединены трубопроводом циркуляции теплоносителя жидкости с размещенным в нем струйным аппаратом с патрубком подвода газа и камерой смешения, с размещенным в трубопроводе разделителем газожидкостной смеси с патрубком удаления теплоносителя, включающим газовую камеру с патрубком удаления газа, с размещенным в газовой камере подогревателем окислителя с патрубком подвода и патрубком отвода окислителя, с размещенным в газовой камере подогревателем подогреваемого продукта с патрубком подвода и патрубком отвода продукта, с размещенным в трубопроводе подогревателем продукта с патрубком подвода и патрубком отвода продукта, а также содержащим патрубок отвода теплоносителя, размещенный на участке трубопровода между напорным патрубком и струйным аппаратом, отличающийся тем, что он снабжен топочным устройством, включающим колосниковую решетку, дверку для подачи твердого топлива, зольный бункер и патрубок подачи окислителя, подключенный к патрубку отвода окислителя, а также включающим газоход с патрубком отвода газа, подключенный к патрубку подвода газа, с размещенным в газоходе перегревателем продукта с патрубком подачи и патрубком выдачи перегретого продукта, с размещенным в газоходе пароперегревателем с патрубком подвода пара и патрубком отвода перегретого пара. 2. Теплогенератор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен горелкой для сжигания газообразного, жидкого или пылевидного топлива, размещенной в топочном устройстве и содержащей патрубок подвода топлива. 3. Теплогенератор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен теплообменником, например, типа "труба в трубе", установленным на камере смешения, и содержащим патрубок входа нагреваемого продукта, подключенный к патрубку отвода продукта, и патрубок выхода продукта, подключенный к патрубку подачи продукта. 4. Теплогенератор по пп. 1 3, отличающийся тем, что он снабжен парогенератором, включающим паровую камеру с патрубком отвода пара, подключенным к патрубку подвода пара с размещенной в паровой камере форсункой-распылителем перегретого продукта, с патрубком подвода перегретого продукта, подключенным к патрубку выдачи перегретого продукта, а также включающим патрубок отвода охлажденного продукта и содержащим нагнетатель продукта с всасывающим патрубком, подключенным к патрубку отвода охлажденного продукта, и напорным патрубком, подключенным к патрубку подачи продукта. 5. Теплогенератор по пп. 1 4, отличающийся тем, что он снабжен фильтром теплоносителя, установленным в трубопроводе циркуляции теплоносителя и содержащим патрубок входа теплоносителя, подключенный, например, к патрубку удлинения теплоносителя, и патрубок выхода теплоносителя, подключенным, например, к всасывающему патрубку. 6. Теплогенератор по пп. 1 5, отличающийся тем, что он снабжен форсункой-оросителем теплоносителя, установленной в газовой камере и содержащей патрубок подвода теплоносителя.