ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬ Российский патент 2001 года по МПК F23L15/04 

Изобретение относится к воздухонагревателям рекуперативного типа, применяемым в металлургии и других областях промышленности, и может быть использовано в нагревательных и термических печах и других тепловых установках, где требуется подогрев холодного воздуха.

Известен рекуператор для нагрева воздуха с системой защиты его стенок от перегрева, содержащий установленные рядами в газоходе петли U-образных теплообменных труб, подключенных к коробам. При этом отношение длины трубы в каждом последующем по ходу газа ряду к длине трубы в предыдущем составляет 1,05 - 1,25, а величина теплообменных поверхностей труб в рядах равна между собой [1]. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является воздухонагреватель с системой защиты его от перегрева, который содержит установленный в газоходе пучок U- образных труб с образованием продольных рядов, короба, подводящие и отводящие воздух, соединенные между собой перепускным трубопроводом с вентилятором, и регуляторы расхода воздуха (шиберы) с приводом и линией управления от датчика температуры воздуха в отводящем коробе, перегородку, разделяющую отводящий короб на два сообщающихся отсека, к одному из которых подключены периферийные трубы каждого продольного ряда и перепускной трубопровод [2].

Часть нагретого воздуха рециркулирует во внешней системе и является основной причиной недостатков известного изобретения, таких как:
- с учетом рециркуляции увеличиваются установочная мощность и электрические потери вентилятора;
- с учетом подогрева воздуха материал вентилятора изменится на более дорогой;
- из-за дополнительного перепускного трубопровода увеличиваются габариты системы и возрастают тепловые потери.

Задачей настоящего изобретения является повышение эксплуатационной надежности воздухонагревателя путем защиты наиболее теплонапряженных труб от прогара, а также повышение производительности воздухонагревателя по нагреваемому воздуху и экономичности нагрева воздуха.

Предложение реализуется в устройстве, содержащем пакет труб, подключенный к подводящему и отводящему воздушным коробам, перегородки, разделяющие отводящий короб на отсеки, в которых установлены датчики температуры подогрева воздуха и регуляторы расхода воздуха. В указанном устройстве устанавливают дополнительные перегородки в подводящем коробе с разделением его на отсеки и выделением поперечных рядов труб, в которых производится замер температуры воздуха на выходе, что позволяет располагать регуляторы расхода воздуха в отсеках на входе холодного воздуха.

Установка органов, регулирующих сопротивление, а следовательно, и расход воздуха на входе и выходе рядов труб внутри воздухонагревателя, исключает перепускной трубопровод горячего воздуха, идущий через вентилятор, рециркуляцию дополнительного воздуха и потери тепла во внешней цепи. По управляющему сигналу от датчиков температур при превышении допустимой температуры воздуха в одном из поперечных рядов (или по высшей температуре воздуха относительно других рядов) изменяется относительное гидравлическое сопротивление между трубами и воздух из рядов труб, менее теплонапряженных, пойдет в ряды, более теплонапряженные. При этом увеличение расхода воздуха обеспечивает снижение температуры нагрева воздуха, а в трубах, где расход воздуха понижается, температура нагрева воздуха повышается, что может привести к последующему выравниванию температур воздуха и стенок труб.

На фиг. 1 представлена схема предложенного воздухонагревателя. На фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1. Воздухоподогреватель содержит установленный в газоходе 1 пакет труб 2, подключенных к подводящему и отводящему коробам 3 и 4, в которых установлены перегородки 5, разделяющие короба на отсеки и отделяющие поперечные ряды труб друг от друга.

В отсеках на входе воздуха установлены регуляторы расхода воздуха 6 с приводом 7, которые связаны линией управления 8 с датчиками 9 температуры нагрева воздуха на выходе рядов труб. Привод 7 связан с вентилятором 10, который засасывает атмосферу 11, и также управляется от датчиков 9. Холодный воздух от вентилятора 10 через воздухопровод 12 направляется в подводящий короб 3 и пакет труб 2, где он нагревается и через отводящий короб 4 направляется к потребителю 13.

Поперечные 14 и продольные ряды 15 труб по ходу продуктов сгорания можно видеть в сечении А-А, представленном на фиг. 2.

Предлагаемый воздухонагреватель работает следующим образом. Продукты сгорания проходят по газоходу 1, омывая стенки пакета труб 2, и передают тепло воздуху, который затем передается потребителю 13. На передние ряды труб, кроме того, воздействует излучение из предрекуператорного пространства, которое по интенсивности и количеству передаваемого тепла превосходит тепло, переданное за счет конвекции от продуктов сгорания. На последующие ряды труб влияние излучения быстро снижается. В этом случае особо опасным режимом является переход рекуператора с большей на меньшую производительность по нагреваемому воздуху, что приводит к росту температуры стенок труб и возможному их прогару. Поэтому для надежной работы воздухонагревателя по поперечным рядам труб нужно поддерживать постоянно меняющийся расход воздуха: в первых рядах больший, в последующих меньший. Это достигается за счет изменения сопротивления труб с помощью регуляторов расхода воздуха 6, которые сначала находятся в полностью открытом состоянии, привода 7, линии управления 8 и датчиков температуры 9. При меньшей температуре воздуха относительно других труб сопротивление в ряду труб увеличивают, при большей температуре, наоборот, сопротивление регулятором 6 изменяют в сторону уменьшения. Следовательно, соответствующее изменение протекающего через ряды труб расхода воздуха будет повышать или понижать температуру воздуха и стенок труб.

В статичном режиме работы рекуператора по сигналу рассогласования температур датчиков 9 можно добиться равенства температур нагрева воздуха по рядам труб или температуры стенок пакета труб 2.

Разделение воздухонагревателя на отсеки в подводящем и отводящем коробах и наличие органа, регулирующего расход воздуха внутри воздухонагревателя, позволяет увеличивать расход газа в теплонапряженных трубах и защищать их от прогара без использования рециркуляции. Поэтому не нужен перепускной трубопровод горячего воздуха, вентилятор работает на холодном воздухе, при одной и той же установочной мощности вентилятора производительность рекуператора по нагреваемому воздуху увеличивается, уменьшаются тепловые и электрические потери, в целом повышается экономичность нагрева воздуха.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 777387, опубл. 07.11.80. Бюлл. N 41
2. Авторское свидетельство СССР N 1295151, опубл. 07.03.87. Бюлл. N 9.

Изобретение относится к воздухонагревателям рекуперативного типа, применяемым в металлургии и других областях промышленности, и может быть использовано в нагревательных и термических печах и других тепловых установках, где требуется подогрев холодного воздуха. Сущность изобретения реализуется в устройстве, содержащем пакет труб, подключенный к подводящему и отводящему коробам, перегородки, разделяющие отводящий короб на отсеки, в которых установлены датчики температуры подогрева воздуха и регуляторы расхода воздуха. В указанном устройстве устанавливают перегородки в подводящем коробе с разделением его на отсеки и выделением поперечных рядов труб, в которых производится замер температуры воздуха на выходе, что позволяет располагать регуляторы расхода воздуха в отсеках на входе холодного воздуха. Привод регуляторов расхода воздуха связан с линией управления датчика температур нагрева воздуха в этом же ряду труб. Отпадает необходимость в перепускном трубопроводе горячего воздуха, производительность рекуператора увеличивается, а электрические и тепловые потери уменьшаются. 2 ил.

Воздухонагреватель, содержащий установленный в газоходе пакет труб, подключенный к подводящему и отводящему воздушным коробам, последний из которых разделен перегородками на отсеки, датчики температуры воздуха в отсеках отводящего короба и регуляторы расхода воздуха с приводом и линией управления, отличающийся тем, что перегородки установлены также в подводящем коробе, регуляторы расхода воздуха размещены в отсеках коробов на входе и выходе каждого поперечного ряда или нескольких рядов труб, а привод регуляторов расхода воздуха связан с линией управления от датчика температур нагрева воздуха в этом же ряду.