ТЕПЛОГЕНЕРАТОР РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ ГАЗОВЫЙ Российский патент 2000 года по МПК F24H3/02 

Изобретение относится к устройствам генерации теплоносителя смесительным способом.

Известен теплогенератор, в котором путем смешивания воздуха с продуктами топлива подучается горячий теплоноситель [1].

Известен также теплогенератор, в котором с использованием футерованных камер - топки и горелки получают горячий теплоноситель, используемый в дальнейшем в циркуляционной камере тепловлажностной обработки железобетона [2, с.5].

Недостатком известных конструктивных решений теплогенераторов является их громоздкость, обусловленная использованием специальной огнеупорной керамики.

Наиболее близким к изобретению является теплогенератор, содержащий корпус с аксиально расположенными в нем цилиндрическими (трубными) обечайками, футерованное горелочное устройство, вентилятор с насадком [3].

Недостатком этого теплогенератора является следующее:
- необходимость футеровочного камня в горелочном туннеле,
- экологическое загрязнение теплоносителя окислами азота, генерирующимися в горелке,
- отсутствие оптимизации по геометрическим параметрам, обусловливающей недостаточную рециркуляцию теплоносителя,
- перегрев наружного корпуса теплогенератора.

Цель предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности и эффективности эксплуатации теплогенератора путем устранения перечисленных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в известном теплогенераторе, содержащем корпус с аксиально установленными обечайками, горелочное устройство и вентилятор с насадком, горелочное устройство выполнено полностью чисто металлическим с двумя подводами воздуха, инжектируемого за счет разряжения в рабочем положении теплогенератора. Соотношение диаметров насадка вентилятора и обеих обечаек теплогенератора оптимизирует упомянутое разряжение. В зоне передней кромки внутренней обечайки по ходу воздуха от вентилятора вмонтирован патрубок для подвода воды, а для охлаждения корпуса теплогенератора по периферии присоединительного фланца вентилятора выполнены воздушные отверстия.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, можно считать существенными и отвечающими критерию "новизна".

На фиг. 1 представлена принципиальная схема заявляемого теплогенератора; на фиг. 2 - конструктивная схема горелки многостадийного сжигания топлива.

Теплогенератор рециркуляционный газовый содержит автономный вентилятор 1 с насадком 2. Вентилятор 1 с помощью присоединительного фланца 3 сочленен с корпусом 4 теплогенератора. Соосно с насадком 2 установлены внутренняя 5 и внешняя 6 трубные обечайки. Диаметры насадка и обеих обечаек находятся в определенном соотношении. С внутренним объемом обечайки 5 сочленена горелка 7.

Горелка 7 имеет кольцевой газовый коллектор 8 с отверстиями 9 и два подвода воздуха (10 - первичный и 11 - вторичный). Последний в свою очередь делится на два потока: один попадает на перфорированный диффузор 12, другой попадает в факел через кольцевой зазор 13. Через подвод 14 осуществляют впрыскивание во внутрь обечайки 5 воды, а через отверстия 15 во фланце 3 часть воздуха протекает в кольцевом зазоре между корпусом 4 и наружной обечайкой 6. Окончательный поток теплоносителя формируется в объеме 15.

Теплогенератор рециркуляционный газовый работает следующим образом.

Оригинальная горелка 7 имеет два регулируемых подвода воздуха 10 и 11. Первичная газовоздушная смесь (α₁~0,2-0,4) пронизывается воздушными струями через диффузор 12 и разбавляется вторичным воздухом до α₂~0,4-0,7. Третья порция воздуха, истекающая из кольцевого зазора 13, окончательно формирует факел с α_ε = 1,02-1,07. Сжигание топлива в три стадии обуславливает минимальный выход окислов азота (NO_x) и моноксида углерода (CO). Выполнение горелки полностью металлической повышает ее надежность и простоту в эксплуатации.

Инжекционная способность горелки 7 во многом определяется разряжением, создаваемым в рабочем пространстве теплогенератора. С этой целью был проведен специальный эксперимент по оптимизации соотношения диаметров насадка вентилятора 2, внутренней и внешней обечаек 5 и 6 соответственно. Результаты такой оптимизации представлены в таблице.

В эксперименте использовался набор (по диаметру) насадка 2, обечайки 5, обечайки 6 и корпуса 4.

При изменении соотношения D₅/D₂ от 1,2 до 2,5 разряжение, измеряемое отборником 16 и колеблющееся в пределах приемлемой величины 1,5-1,7 мм H₂O, вентилятор сохранял свою проектную производительность только при 1,5 ≤ D₅/D₂ ≤ 2,2. Диаметр внешней обечайки D₆ в этом эксперименте сохранялся постоянным.

Во втором эксперименте диаметр насадка D₂ был постоянным, менялось соотношение D₆/D₅ от 1,7 до 1,1. При чрезмерном соотношении (D₆/D₅ = 1,7) резко возрастала металлоемкость теплогенератора, в пределах 1,2 ≤ D₆/D₅ ≤ 1,5 отмечалась стабильная работа горелки, обусловленная достаточной величиной разряжения на срезе горелки (отборник давления 16). Уже при соотношении D₆/D₅ = 1,1 разряжение снижалось до 0.5 мм H₂O, что вызывало нестабильную работу инжекционной горелки из-за нехватки воздуха на горение.

Заявляемое техническое решение в виде экспериментального образца (ТРГ-100) мощностью 100 кВт успешно прошло стадию приемочных испытаний. Планируется расширять ряд из типоразмеров по тепловой мощности (200 и 350 мВт).

Промышленную проверку теплогенератор ТРГ-100 успешно прошел в установке по сушке пиломатериалов.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство N 137255, кл. F 24 H 3/02, 1960.

2. Крейнин Е. В. "Новые высокоэффективные сферы применения природного газа", М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1989, 32 с.

3. Авторское свидетельство СССР N 1605107, кл. F 24 H 3/02, 1988.

Теплогенератор предназначен для генерации теплоносителя смесительным способом. Теплогенератор содержит корпус с аксиально расположенными трубными обечайками, газогорелочное устройство выполнено полностью металлическим и снабжено двумя подводами воздуха, вентилятор с насадком и присоединительным фланцем. Соотношение внутренней обечайки и насадка вентилятора выбрано 2,2-1,5, а внешней и внутренней обечаек 1,5-1,2. В передней кромке внутренней обечайки по ходу воздуха от вентилятора вмонтирован патрубок для подвода воды, а в периферии присоединительного фланца выполнены воздушные отверстия для эффективного охлаждения корпуса теплогенератора. Соотношение диаметров насадка вентилятора и обеих обечаек теплогенератора оптимизирует разряжение в рабочем пространстве, а выполнение горелки полностью металлической повышает ее надежность и простоту в эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

1. Теплогенератор рециркуляционный газовый, содержащий корпус с аксиально расположенными в нем трубными обечайками, горелочное устройство и вентилятор с присоединительным фланцем, а также с насадком, отличающийся тем, что горелочное устройство выполнено полностью металлическим и снабжено двумя подводами воздуха, инжектируемого за счет разряжения в рабочем пространстве теплогенератора, соотношение внутренней обечайки и насадка вентилятора выбрано равным 2,2 - 1,5, а внешний и внутренней обечаек 1,5 - 1,2. 2. Теплогенератор рециркуляционный газовый по п.1, отличающийся тем, что в зоне передней кромки внутренней обечайки по ходу воздуха от вентилятора вмонтирован патрубок для подвода воды. 3. Теплогенератор рециркуляционный газовый по п.1, отличающийся тем, что по периферии присоединительного фланца выполнены воздушные отверстия для продувки кольцевого зазора между корпусом и внешней обечайкой.