ГАЗОВЫЙ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК F24H3/02 F26B23/02 

Предлагаемый газовый контактный воздухонагреватель относится к области промышленной теплотехники и может быть использован в системах отопления и вентиляции.

Известна конструкция, защищенная авторским свидетельством N 1513338. Воздухонагреватель содержит вентилятор, газовую горелку, камеры сгорания и смешения продуктов сгорания с вторичным воздухом разбавления.

Недостатком этого воздухонагревателя является то, что одновременное соответствие обоих токсичных компонентов (CO и NOx) требованиям ПДК в приточном воздухе обеспечивается в узком диапазоне (4-6 м/сек.) скоростей воздуха, поступающего в камеру сгорания через отверстия перфорированных пластинчатых стабилизаторов горения.

Известен теплогенератор, предназначенный для децентрализованного отопления производственных и вспомогательных помещений, содержащий корпус, вентилятор, газовую горелку, работающую с коэффициентом избытка воздуха менее 1 с целью понижения температуры горения и снижения образования NOx. Дожигание горючих компонентов, разбавленных вторичным воздухом при пониженной температуре, происходит на катализаторе, установленном на выходе камеры вторичного смешения. Недостатком такого теплогенератора является низкая надежность каталитического дожига горючих компонентов в продуктах сгорания, ресурс работы которого - 4000 часов, что не исключает попадания в систему воздушного отопления токсичных продуктов неполного сгорания газа. (см. Каталитический теплогенератор газовый КТГ-75Г, Информационный листок N 90-71, серия 64.01.84, НИИ научно-технической информации и технико-экономических исследований Госплана УзССР, 1990).

Назначение предлагаемого газового контактного воздухонагревателя - обеспечить нагрев воздуха смешением его с продуктами сгорания с минимальным содержанием CO и NOx в продуктах сгорания.

Поставленная цель достигается тем, что в газовом воздухонагревателе газ сжигается в многофакельной излучающей горелке, снабженной большим количеством керамических туннелей малого диаметра (около 200 туннелей).

Известно, что для снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания газа в практике отработаны следующие технологические примеры: сжигание газа с минимальным избытком воздуха 1,02-1,05, снижение температуры в зоне горения рециркуляцией продуктов сгорания, впрыском водяного пара или воды, многоступенчатым сжиганием топлива; сокращение времени пребывания продуктов сгорания в зоне высоких температур.

Многофакельное сжигание газа является короткофакельным, т.е. отличается малым временем пребывания продуктов сгорания в высокотемпературной зоне факела. При этом, вследствие передачи более 50% выделившегося при сгорании газа тепла радиацией от раскаленной поверхности керамических туннелей, которые не нагреваются выше 1000^oC, что многократно снижает содержание NOx без специальных технологических приемов, перечисленных выше.

На фиг. 1 изображен общий вид газового нагревателя; на фиг.2 - вид A на фиг.1.

Воздухонагреватель содержит беспламенную излучающую газовую горелку 1, патрубок вторичного воздуха 2, камеру дожига 3, камеру смешения (экран) 4, взрывной клапан 5, корпус 6, вентилятор 7.

Воздухонагреватель работает следующим образом.

При включении горелки 1 газовая струя инжектирует необходимое для горения количество воздуха с коэффициентом избытка 1,03-1,05, продукты полного сгорания на выходе из камеры дожига 3 смешиваются с вторичным воздухом, поступающим через патрубок 2, под воздействием разрежения, создаваемого вентилятором 7, благодаря чему температура продуктов сгорания снижается и образование NOx прекращается. Из камеры смешения 4 теплоноситель с пониженной температурой после дополнительного смешения с потоком вторичного воздуха поступает в вентилятор 7 и далее в систему распределения приточного горячего воздуха. Предохранительный взрывной клапан 5 защищает воздухонагреватель от повышения давления при взрыве газовоздушной смеси при неправильном действии оператора во время пуска. Направляющий аппарат 8 служит для регулирования производительности воздухонагревателя.

Важным преимуществом предлагаемого воздухонагревателя является высокое качество сжигания газа в многофакельной излучающей горелке со значительным снижением содержания NOx в продуктах сгорания газа благодаря пониженной температуре горения в излучающей горелке.

Инструментальными измерениями установлено, что содержание NOx в продуктах сгорания многофакельной беспламенной излучающей горелки не превышает 35 мг/м³ при содержании диоксида азота около 20 мг/м³, тогда как при сжигании газа в факельных горелках содержание NOx достигает значения 500-800 мг/м³. При тепловой мощности воздухонагревателя 300 кВт расход газа составит 30 нм³/час, объем продуктов сгорания 300 нм³/час, расчетный объем обогреваемого помещения - 10000 м³. При однократном объеме воздухообмена в час коэффициент разбавления составит 33, что обеспечивает содержание NO₂ в нагретом воздухе менее 0,7 мг/нм³ при допустимой концентрации 1,5 мг/м³ - 30% ПДК в рабочей зоне.

Таким образом, предлагаемая конструкция воздухонагревателя позволяет эффективно применять его в системах отопления и приточной вентиляции.

Сравнительный расчет показал, что стоимость отопления промышленного здания от теплогенератора в 4,5 раза ниже централизованного теплоснабжения.

Газовый воздухонагреватель может быть использован в системах отопления и вентиляции. В качестве горелки используют многофакельную беспламенную горелку с насадком, обрамляющим керамическую излучающую панель горелки, камера смешения продуктов сгорания со вторичным воздухом расположена, вокруг камеры дожига, при этом камера дожига образована вышеуказанным насадком, а камера смешения является тепловым экраном. Изобретение обеспечивает нагрев воздуха путем смешения его с продуктами сгорания с минимальным содержанием СО и NOx в продуктах сгорания. 2 ил.

Газовый контактный воздухонагреватель, содержащий корпус, горелку, соосно расположенные камеры дожига и смешения продуктов сгорания с воздухом, вентилятор, отличающийся тем, что в качестве горелки используют многофакельную беспламенную излучающую горелку с насадком, обрамляющим керамическую излучающую панель горелки, камера смешения продуктов сгорания со вторичным воздухом расположена вокруг камеры дожига, при этом камера дожига образована вышеуказанным насадком, а камера смешения является тепловым экраном.