СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗОВ Российский патент 2000 года по МПК F23L15/04 

Изобретение относится к области использования вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) и может быть применено, например, для утилизации тепла высокотемпературных газов после термических печей.

Известны системы утилизации тепла высокотемпературных газов, содержащие печь и конвективный рекуператор [1].

Наиболее близкой по технической сущности и достаточно эффективной является система утилизации тепла высокотемпературных газов [2]. Данная система предназначена для комплексного ступенчатого использования тепла уходящих газов нагревательных печей в составе индивидуальных на каждую печь рекуператоров в сочетании с воздухонагревателем, общим на группу печей. В первую очередь используется тепло, уносимое из печи с уходящими газами, по замкнутому (рекуперативному) циклу путем нагрева воздуха, идущего на горение, в рекуператоре. Далее по разомкнутой схеме тепло уходящих газов используется для нагрева воздуха, но уже в отопительно-вентиляционных целях.

Недостатком известной системы утилизации тепла высокотемпературных газов является то, что в ней установлены самостоятельные рекуператоры для подогрева воздуха только в количестве, необходимом для горения топлива в печи и подогрева воздуха на горение.

Целью изобретения является расширение границ применения системы утилизации тепла высокотемпературных газов за счет установки одного рекуператора как для подогрева воздуха, идущего на горение, так и для подогрева воздуха в количестве, необходимом для отопления цеха.

Поставленная задача обеспечивается тем, что в предложенной системе утилизации тепла высокотемпературных газов, содержащей печь и встроенный в дымоход конвективный петлевой рекуператор, раздающий и собирающий воздушные коллектора, рекуператора снабжены подвижными перегородками, разделяющими их на автономно работающие коллектора с самостоятельными и трубчатыми элементами.

Технический результат достигается тем, что для подогрева воздуха, идущего на горение, подвижные перегородки опускаются, при этом количество трубчатых элементов, включенных параллельно по воздуху, уменьшается. За счет уменьшения проходного сечения по воздуха скорость его остается в допустимых пределах. Для подогрева воздуха на отопление подвижные перегородки поднимаются и все трубчатые элементы работают параллельно по воздуху. В этом случае расход воздуха может быть увеличен в несколько раз, при этом скорость его останется в допустимых пределах.

В результате в обоих вариантах сохраняются условия теплообмена как со стороны воздуха, так и со стороны продуктов сгорания. Таким образом рекуператор в зимний период может подогревать большое количество воздуха, необходимое для отопления, а в летний период подогревать воздух, идущий на горение.

На чертеже (фиг. 1) схематично представлена предлагаемая система утилизации тепла высокотемпературных газов. Система содержит: термическую печь 1 с дымоходом 2, в котором установлен конвективный петлевой рекуператор 3, состоящий из трубчатых элементов 4, раздающего и собирающего коллекторов 5, 6, в которых установлены подвижные перегородки 7, раздающий коллектор 5 рекуператора 3 соединен с подводящим воздуховодом 8, собирающий коллектор 6 рекуператора 3 отводящим воздуховодом 9 соединен с горелкой 10, а отводящим воздуховодом 11 соединен с системой отопления цеха. Воздуховоды 9 и 11 имеют шибер 12 и 13.

На чертеже (фиг. 2) схематично изображен конвективный петлевой рекуператор 3, содержащий: трубчатые элементы 4, раздающий и собирающий коллектора 5, 6, подвижные перегородки 7.

Система утилизации тепла высокотемпературных газов работает следующим образом. Продукты сгорания, образующиеся при сжигании топлива в печи 1, попадают в дымоход 2 и проходят через конвективный петлевой рекуператор 3, холодный воздух по воздуховоду 8 подается в раздающий коллектор 5, откуда попадает в трубчатые элементы 4, где он нагревается и поступает в собирающий коллектор 6.

При нагреве воздуха на отопление перегородки 7, установленные в раздающем и собирающем коллекторах 5, 6, поднимаются и все трубчатые элементы 4 конвективного петлевого рекуператора 3 работают параллельно по воздуху. Шибер 12 находится в закрытом положении, а шибер 13 - открыт. Нагретый воздух по воздуховоду 11 идет на отопление цеха.

При подогреве воздуха на горение подвижные перегородки 7, установленные в раздающем и собирающем коллекторах 5, 6, опускаются и разделяют конвективный петлевой рекуператор 3 на самостоятельные, включенные последовательно по воздуху трубчатые элементы 4. Шибер 12 находится в открытом положении, а шибер 13 - закрыт. Нагретый воздух по воздуховоду 9 подается к горелке 10.

Данная система утилизации тепла высокотемпературных газов может быть использована как для подогрева небольшого количества воздуха, идущего на горение, так и для подогрева воздуха в количестве, необходимом для отопления цеха. При этом в обоих вариантах скорости воздуха будут находиться в допустимых пределах, а условия теплообмена останутся прежними. Это обеспечивает дополнительную надежность работы рекуператора при переменных параметрах продуктов сгорания и воздуха при установке его за печами периодического действия.

Источники информации
1. Лемлех И.М., Гордин В.А. Высокотемпературный нагрев воздуха в черной металлургии, стр. 199 - 200
2. Григорьев В.Н. Повышение эффективности использования топлива в промышленных печах. М.: Металлургия, 1997, стр. 221 - 222.

Использование: для утилизации тепла высокотемпературных газов после термических печей. В предложенной системе утилизации тепла высокотемпературных газов, содержащей печь, дымоход, конвективный петлевой рекуператор, раздающий и собирающий коллекторы, в которых установлены подвижные перегородки, разделяющие рекуператор на самостоятельные трубчатые элементы. Это позволяет использовать данную систему как для подогрева воздуха, идущего на горение, так и для подогрева воздуха в количестве, необходимом для отопления цеха, при этом условия теплообмена сохраняются как со стороны воздуха, так и со стороны продуктов сгорания. 2 ил.

Система утилизации тепла высокотемпературных газов, содержащая печь, дымоход со встроенным конвективным петлевым рекуператором, раздающий и собирающий коллекторы которого соединены с подводящими и отводящими воздуховодами, отличающаяся тем, что раздающий и собирающий воздушные коллекторы рекуператора снабжены подвижными перегородками, разделяющими их на автономно работающие коллекторы с самостоятельными трубчатыми элементами.