ТЕПЛОГЕНЕРАТОР Российский патент 2005 года по МПК F26B23/02 F24H3/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплогенераторам, и может быть использовано для производства тепла при сушке различных материалов.

Известен теплогенератор, работающий на жидком топливе или газе, состоящий из двух блоков: вентиляторного и топочного. Топочный блок содержит камеру сгорания с теплообменников, систему топливоподачи и электрооборудование. Для сушки смесью воздуха с топочными газами рекуперативный теплообменник отключают и приготовление сушильного агента происходит путем непосредственного контакта - смешения греющего и нагреваемого теплоносителей /см. "Топочный агрегат ТАУ-0,75. Техническое описание и инструкция по эксплуатации". Слободской, 1985, с. 9/.

Недостатком данного технического решения является наличие искр в сушильном агенте, что для некоторых типов сушилок или высушиваемого материала недопустимо.

Наиболее близким по совокупности признаков аналогом заявленного изобретения является "Способ получения сушильного агента и устройство для его осуществления", содержащее камеру сгорания для сжигания топлива, вентилятор побуждения газов и искродожигатель, выполненный в виде двух замкнутых камер, установленных последовательно по ходу топочных газов от камеры сгорания до вентилятора, причем между камерами расположена каталическая насадка, а камера сгорания и соответственно и каталическая насадка приспособлены для работы на газовом топливе /см. а.с. №1506221, F 23 14/18, 07.09.1989, 3 страницы/.

Недостатками данного технического решения являются возможность использования только газообразного топлива, что ограничивает круг его применения и невозможность использования более дешевого местного топлива, например отходов деревообработки при сушке пиломатериалов, которые необходимо утилизировать с дополнительными затратами, а также наличие достаточно дорогой каталической решетки, которую необходимо периодически очищать и регенерировать.

Целью изобретения является обеспечение возможности использования любого топлива для любых сушилок и любых высушиваемых материалов, допускающих присутствие в сушильной агенте топочных газов с наибольшим использованием теплотворной способности топлива, снижение затрат на изготовление теплогенераторов путем использования обычных конструкционных материалов, снижение пожарной опасности даже теплогенераторов с рекуперативными теплообменниками при экстремальных ситуациях, например при аварийном разрушении разделяющей среды стенки.

Поставленная цель осуществлена тем, что теплогенератор содержит камеру сгорания, приспособленную для сжигания любого топлива. Она может быть изготовлена как из жаропрочной стали, так и из обычных конструкционных материалов с внутренней футировкой огнеупорным кирпичом на любой температурный режим с возможными перепадами температур по поверхности камеры, чего не выдерживает жаропрочная сталь. Теплогенератор содержит также вентилятор побуждения газов и искродожигатель, выполненный в виде двух замкнутых камер, установленных последовательно по ходу топочных газов от камеры сгорания до вентилятора. Камера сгорания приспособлена для сжигания любого топлива, а искродожигатель соединен с ней и вентилятором патрубками и содержит газопроницаемую перегородку, на которой расположен слой термоаккумулирующей засыпки, образующей при динамическом воздействии газов кипящий слой, при этом первая по ходу газов камера соединена с атмосферой патрубком, на которой установлен шибер. Наибольшее количество искр при работе на твердом топливе происходит при его забрасывании в камеру сгорания и шуровке. Для исключения возможности прохождения крупных искр в это время через термоаккумулирующую засыпку между камерами искродожигателя установлена задвижка, при закрытом положении которой патрубок с шибером первой камеры искродожигателя служит дымовой трубой камеры сгорания. Для автоматизации управления задвижкой между камерами искродожигателя сблошировано с топливозагрузочной дверкой камеры сгорания, при открытом положении которой задвижка закрыта.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлен теплогенератор для работы на жидком или газообразном топливе, на фиг.2 - для работы на твердом топливе.

Теплогенератор содержит камеру сгорания 1, вентилятор 2, между которыми расположен искродожигатель. Он выполнен в виде двух замкнутых камер, которые соединены между собой газопроницаемой перегородкой 3, на которой расположена термоаккумулирующая засыпка 4, образующая под динамическим воздействием газов кипящий слой. Первая по ходу газов камера 5 соединена с камерой сгорания 1 патрубком 6, а с атмосферой - патрубком 7, на котором установлен шибер 8, а вторая камера 9 соединена с вентилятором 2 патрубком 10. При работе на твердом топливе между камерами 5 и 9 искродожигателя установлена задвижка 11.

Теплогенератор работает следующим образом. Топочные газы из камеры сгорания 1 под действием разрежения, создаваемого вентилятором 2, последовательно проходят через камеру 5 искродожигателя, куда поступает атмосферный воздух через патрубок 7 под действием этого же разрежения. Степень разбавления топочных газов атмосферным воздухом для достижения требуемой температуры сушильного агента регулируют шибером 8, который установлен на патрубке 7. В процессе смешения топочных газов с атмосферным воздухом коэффициент избытка воздуха постоянно увеличивается и в какой-то точке достигает оптимального для дожигания искр и восстановительных газов (например, угарного) значения, что способствует их догоранию. Не успевшие догореть искры при дальнейшем разбавлении топочных газов воздухом и снижении температуры смеси охлаждаются, что препятствует горению. Охлаждению наиболее нагретых струй газа, а вместе с ним и искр, способствует и термоаккумулирующая засыпка 4, которая забирает избыточное тепло от более нагретых струй газа и отдает его более холодным, выравнивая таким образом температуру сушильного агента. А так как при динамическом воздействии газов на засыпку 4 она образует кипящий слой, то не только выравнивает температуру газа, но и забирает тепло от недогоревших искр. Кроме того, частички засыпки, находясь в непрерывном движении и соударениях друг с другом, измельчают недогоревшие искры вследствие чего последние, пройдя через кипящий слой, будут не в состоянии поджечь высушиваемый материал и сушилку в виду незначительного количества тепла, которое они смогут сообщить. Топочные газы из камеры сгорания 1 поступают в камеру 5 искродожигателя по патрубку 6, а сушильный агент из второй камеры 9 искродожигателя по патрубку 10 поступает в вентилятор 2, который и подает его в сушилку.

Наибольшее количество искр при сжигании твердого топлива образуется при его забрасывании в камеру сгорания 1 и шуровке. Для исключения возможности прохождения крупных искр в это время через термоаккумулирующую засыпку 4 и далее в сушилку между камерами 5 и 9 искродожигателя установлена задвижка 11. Перед забрасыванием порции топлива в камеру сгорания 1 или его шуровке предварительно закрывают задвижку 11, при этом прохождение топочных газов через засыпку 4 и далее в сушилку прекращается, а патрубок 7 служит в этот момент дымовой трубой камеры сгорания 1, через который и уходят искры вместе с топочными газами. Да и разрежение в камере сгорании 1, способствующее уносу искр в виду отключения ее от вентилятора, снижается. Для автоматического управления задвижкой 11 она сблокирована с топливозагрузочной дверкой камеры сгорания 1, при открытом положении которой задвижка 11 закрыта.

Изобретение позволяет использовать любые виды топлива для сушки материалов, допускающих сушку в присутствии топочных газов, например фуражного зерна, пиломатериалов с использованием всей теплотворной способности топлива, что существенно снижает его расход в отличие от применения рекуперативных теплообменников, где часть тепла теряется с топочными газами при выбросе их из теплообменника в атмосферу. Поскольку сразу же по выходу топочных газов из камеры сгорания они разбавляются воздухом, что ведет к снижению температуры - возможно применение обычных конструкционных материалов, а это позволяет снизить стоимость теплогенератора. Разбавление топочных газов воздухом за камерой сгорания позволяет осуществить процесс горения в камере сгорания и камере искродожигателя с оптимальным коэффициентом избытка воздуха, обеспечивая надежное горение топлива в камере сгорания и дожигать в искродожигателе восстановительные газы типа угарного и искры, снижая таким образом химический недожог топлива и повышая термический коэффициент полезного действия теплогенератора. Повысить пожарную безопасность даже по сравнению с теплогенераторами, оборудованными рекуперативными теплообменниками, которые при аварийном разрушении разделяющей среды стенки (трещины, выгорание прокладок) зачастую являются причинами пожаров на сушилках, тогда как предложенный теплогенератор изначально сконструирован на работу в этой режиме. Для снижения пожарной опасности и предотвращения последствий аварийных режимов существующих теплогенераторов возможно дооборудовать их предложенным искродожигателем.

Изобретение предназначено для приготовления сушильного агента и может быть использовано в теплоэнергетике. Теплогенератор содержит камеру сгорания для сжигания топлива, вентилятор побуждения газов и искродожигатель, выполненный в виде двух замкнутых камер, установленных последовательно по ходу топочных газов от камеры сгорания до вентилятора. Камера сгорания приспособлена для сжигания любого топлива, искродожигатель соединен с камерой сгорания и вентилятором патрубками и содержит газопроницаемую перегородку, на которой расположен слой термоаккумулирующей засыпки, образующей под динамическим воздействием газов кипящий слой, при этом первая по ходу газов камера соединена с атмосферой патрубком, на котором установлен шибер. Изобретение обеспечивает возможность использования любого топлива при приготовлении сушильного агента для сушки материалов, допускающих в его составе присутствие топочных газов, снижение затрат на изготовление и повышение пожарной безопасности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Теплогенератор, содержащий камеру сгорания для сжигания топлива, вентилятор побуждения газов и искродожигатель, выполненый в виде двух замкнутых камер, установленных последовательно по ходу топочных газов от камеры сгорания до вентилятора, отличающийся тем, что камера сгорания приспособлена для сжигания любого топлива, искродожигатель соединен с камерой сгорания и вентилятором патрубками и содержит газопроницаемую перегородку, на которой расположен слой термоаккумулирующей засыпки, образующей под динамическим воздействием газов кипящий слой, при этом первая по ходу газов камера соединена с атмосферой патрубком, на котором установлен шибер.2. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что между камерами искродожигателя установлена задвижка, при закрытом положении которой патрубок с шибером первой камеры искродожигателя служит дымовой трубой камеры сгорания.3. Теплогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что управление задвижкой между камерами искродожигателя сблокировано с топливозагрузочной дверкой камеры сгорания.