ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2009 года по МПК F24H3/02 F24F7/00 

Изобретение относится к системам обогрева различных объектов и предназначено преимущественно для использования при подогреве воздуха, подаваемого в шахту.

Известна установка для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, которая содержит котел с камерой сгорания и набором котельно-вспомогательного оборудования, расположенные перед шахтным вентилятором калориферы и объединяющие их трубопроводы теплотрассы с насосами. (Луговский С.И. и др. Совершенствование разработки и вентиляции рудников. М.: «Недра». 1968, с.242-249). В качестве теплоносителя используется вода.

Основным недостатком устройства является низкая надежность из-за возможности размораживания калориферов и установки, возникающая преимущественно из-за неравномерности распределения потоков теплоносителя и холодного воздуха между калориферами.

Известна воздухонагревательная установка, содержащая образованную тяжелой обмуровкой камеру сгорания, котельно-вспомогательное оборудование и воздухоподогреватель, подключенный трубопроводом горячего воздуха к камере смешения холодного и горячего воздуха, размещенной перед шахтным вентилятором (Патент RU 2189533, МКИ F21F 1/00, F24H 3/02, от 20.09.2002).

Недостатками прототипа являются низкая надежность и низкая экономичность, т.к.:

- большая масса незащищенной от высокотемпературного воздействия топочной среды тяжелой обмуровки камеры сгорания, которая в значительной степени разрушается от термоциклических напряжений; соответственно громоздкость, высокая стоимость и необходимость частых ремонтов установки снижают надежность и экономичность установки;

- высокая температура неохлаждаемых стен и свода камеры сгорания повышает температуру горящего слоя угля и соответственно приводит к расплавлению шлака и интенсивному зашлаковыванию слоя, стен и свода камеры сгорания возгонами золы и к необходимости ее остановки для очистки от шлака, что также снижает надежность и экономичность установки;

- возможность низкотемпературной коррозии, т.к. при подаче холодного воздуха температура стенок труб воздухоподогревателя может охлаждаться до температуры ниже температуры точки росы дымовых газов, что дополнительно снижает надежность установки.

Задачей изобретения является повышение надежности и экономичности работы воздухонагревательной установки.

Для решения поставленной задачи в воздухонагревательной установке, содержащей образованную обмуровкой камеру сгорания, котельно-вспомогательное оборудование и воздухоподогреватель, подключенный трубопроводом горячего воздуха к камере смешения холодного и горячего воздуха, размещенной перед шахтным вентилятором, предложено в обмуровке и/или перед ней со стороны камеры сгорания расположить трубы топочных экранов, подключенные контуром циркуляции теплоносителя к калориферам, расположенным в потоке воздуха.

Экраны снижают температуру обмуровки и в самой камере сгорания, поэтому обмуровка и камера сгорания не перегреваются и соответственно не разрушаются, не зашлаковываются.

Дополнительно предложено в качестве теплоносителя применить антифриз (незамерзающая жидкость на основе этиленгликоля), что позволит исключить возможность размораживания установки. Предложено также калориферы воздухонагревательной установки установить перед воздухоподогревателем и за счет подогрева входящего воздуха повысить температуру стенок труб воздухоподогревателя выше температуры точки росы дымовых газов, т.е. исключить низкотемпературную коррозию и дополнительно повысить надежность установки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана принципиальная схема воздухонагревательной установки.

Воздухонагревательная установка содержит образованную обмуровкой 1 камеру сгорания 2, воздухоподогреватель 3, подключенный трубопроводом 4 горячего воздуха к воздухораспределительному устройству 5, расположенному в камере смешения 6 холодного и горячего воздуха, и шахтный вентилятор 7, соединенный со стволом шахты.

Обмуровка 1 в камере сгорания 2 защищена от перегрева трубами топочных экранов 8. Трубы топочных экранов охлаждаемые, они подключены трубопроводами 9 контура циркуляции теплоносителя к калориферам 10 и могут располагаться в обмуровке и/или перед ней со стороны камеры сгорания. Калориферы 10 могут быть установлены перед воздухоподогревателем 3, и воздухоподогреватель 3 может быть включен по противоточной схеме.

Основное котельно-вспомогательное оборудование включает циркуляционный насос 11, колосниковую решетку 12, дымосос 13, дымовую трубу 14, вентилятор 15 подачи горячего воздуха и дутьевой вентилятор 16.

В качестве теплоносителя в установке используется антифриз с температурой замерзания ниже температуры подогреваемого воздуха, и этим исключается размораживание воздухонагревательной установки, в том числе и при отключении циркуляции.

Предлагаемая установка для подогрева воздуха работает следующим образом. Теплоноситель (антифриз) охлаждает через трубы экрана 8 обмуровку 1 и камеру сгорания 2 и защищает обмуровку 1 и камеру сгорания 2 от перегрева и соответственно от разрушения и зашлаковывания обмуровки и горящего слоя топлива. Соответственно за счет снижения температуры обмуровка может быть выполнена более тонкой, с меньшей стоимостью и не потребует частых ремонтов, т.е. повышается надежность и экономичность установки.

Теплоноситель нагревается в экранах 8 и по трубопроводам 9 нагнетается циркуляционным насосом 11 на охлаждение в калориферы 10, расположенные перед воздухоподогревателем 3 и/или перед камерой смешения 6, где передает тепло и подогревает поток воздуха. При этом независимо от неравномерности распределения потоков холодного воздуха калориферы 10 не размораживаются, т.к. в качестве теплоносителя используется антифриз с температурой замерзания ниже температуры подогреваемого воздуха.

Топливо с требуемым расходом подается на колосниковую решетку 12 и сгорает в потоке воздуха, подаваемого вентилятором 16. Продукты сгорания охлаждаются экранами 8, в камере сгорания 2 и в воздухоподогревателе 3 и дымососом 13 удаляются через дымовую трубу 14.

Воздух в установку нагнетается вентилятором 15 и подогревается первоначально в калориферах 10, а затем в воздухоподогревателе 3. Предварительный подогрев воздуха в калориферах 10 повышает температуру входящего воздуха и соответственно стенок труб воздухоподогревателя 3 выше температуры точки росы дымовых газов и этим исключает возможность низкотемпературной коррозии труб, и соответственно повышается надежность работы установки. Кроме того, т.к. нет низкотемпературной коррозии, предварительный подогрев воздуха позволяет включить воздухоподогреватель по наиболее экономичной противоточной схеме.

Получающийся горячий воздух по трубопроводу 4 горячего воздуха через воздухораспределительное устройство 5 подается в камеру смешения 6 холодного и горячего воздуха. Смесь горячего и холодного воздуха с требуемым расходом и температурой подается вентилятором 7 на вентиляцию в ствол шахты.

Использование предлагаемого изобретения повышает надежность и экономичность воздухонагревательной установки, т.к. трубы топочных экранов охлаждают и защищают от зашлаковывания и разрушения камеру сгорания и обмуровку, при этом использование в качестве теплоносителя антифриза устраняет возможность размораживания и разрушения установки, а предварительный подогрев воздуха устраняет низкотемпературную коррозию воздухоподогревателя.

Изобретение предназначено для нагрева воздуха и может быть использовано в системах обогрева различных объектов. Воздухонагревательная установка содержит образованную обмуровкой камеру сгорания, котельно-вспомогательное оборудование и воздухоподогреватель, подключенный трубопроводом горячего воздуха к камере смешения холодного и горячего воздуха, размещенной перед шахтным вентилятором. В обмуровке и/или перед ней со стороны камеры сгорания расположены трубы топочных экранов, которые охлаждают камеру сгорания и защищают обмуровку от высокотемпературного воздействия топочной среды, перегрева и разрушения. Экраны охлаждаются контуром циркуляции теплоносителя с калориферами, расположенными в потоке нагреваемого воздуха. В качестве теплоносителя применяется антифриз. Калориферы могут быть установлены в воздухопроводе перед воздухоподогревателем для предварительного подогрева воздуха и, соответственно, защиты воздухоподогревателя от низкотемпературной коррозии. Изобретение обеспечивает повышение надежности и экономичности работы установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Воздухонагревательная установка, содержащая образованную обмуровкой камеру сгорания, котельно-вспомогательное оборудование и воздухоподогреватель, подключенный трубопроводом горячего воздуха к камере смешения холодного и горячего воздуха, размещенной перед шахтным вентилятором, отличающаяся тем, что в обмуровке и/или перед ней со стороны камеры сгорания расположены трубы топочных экранов, подключенные контуром циркуляции теплоносителя к калориферам, расположенным в потоке воздуха.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве теплоносителя используется антифриз.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что калориферы установлены перед воздухоподогревателем.