Излучатель светлого типа Российский патент 2024 года по МПК F23D14/14 

Изобретение относится к излучателю светлого типа с горелкой, вентилятором и лучистой панелью, служащей излучающей поверхностью и оснащенной каналами прохождения пламени. Горелка подключена к механизму подачи горючего газа, вентилятор подает в горелку воздух для горения, а горелка обеспечивает накал всей поверхности лучистой панели.

В коммерческом и промышленном секторах для обогрева производственных и складских помещений часто используют инфракрасные излучатели. Они генерируют инфракрасное излучение, используемое для выработки тепла. Преимущество инфракрасных излучателей перед традиционными системами обогрева состоит, с одной стороны, в отдаче инфракрасными излучателями тепла почти без потерь, а с другой в отсутствии сквозных воздушных потоков, появляющихся при использовании традиционных систем горения.

Инфракрасные излучатели светлого и темного типа различаются. Горение газовоздушной смеси в излучателях светлого типа происходит на поверхности одной или нескольких расположенных на них керамических лучистых панелей, в то время как в излучателях темного типа тепло генерируется путем горения газовоздушной смеси в закрытой трубке, причем, поверхность нагретой с помощью генерированных высокотемпературных газов трубки отдает тепло преимущественно в качестве излучения. В качестве горючего газа используется природный или сжиженный газ (пропан или биогаз). Название «излучатель светлого типа» основано на видимом горении газовоздушной смеси на керамической лучистой панели, что приводит к ее свечению. Для этой цели на керамической лучистой панели находятся параллельно расположенные друг другу каналы прохождения пламени с располагающимися со стороны излучения выемками зачастую конической формы. При горении пламя образуется преимущественно в выемках, вследствие чего происходит равномерное нагревание боковых стен выемок и образующихся между выемками перемычек. При этом температура керамической лучистой панели может достигать 950°С и выше. Выброс выхлопных газов происходит в атмосферу помещения. Подобные излучатели светлого типа описаны, например, в заявке ЕР 2 014 980 А1.

Для минимизации вредных веществ, возникающих при горении горючего газа, необходимо постоянно стремиться к достижению оптимального стехиометрического соотношения горючего газа и воздуха для получения по возможности полного горения, при котором минимизируются выбросы вредных веществ. Современные излучатели светлого типа уже имеют очень хорошие показатели выбросов выхлопных газов, что, помимо прочего, достигается за счет регуляции количества горючего газа и/или воздуха в горелке. В заявке DE 10 2014 019 766 А1 описан излучатель светлого типа, в котором теплота сгорания горючего газа определяется с помощью датчиков, а подача воздуха для горения регулируется в зависимости от оптимального соотношения компонентов в смеси.

Современные излучатели светлого типа хорошо зарекомендовали себя благодаря выбросам относительно незначительного количества вредных веществ и высокой степени эффективности. В основе настоящего изобретения лежит задача производства излучателя, в котором продолжится снижение выбросов вредных веществ при равной степени эффективности. Согласно изобретению, данная задача решается за счет признаков отличительной части формулы изобретения 1.

Изобретение обеспечивает производство излучателя светлого типа с, как минимум, равной степенью эффективности по сравнению с предыдущим уровнем развития техники, в котором будут снижены выбросы вредных веществ. Благодаря предпочтительному соединению механизма подачи горючего газа, исключительно с источником водорода в выхлопных газах теоретически не содержится таких углеродосодержащих вредных веществ, как монооксид углерода, диоксид углерода или углеводороды из-за отсутствия углерода в водороде.

В усовершенствованном варианте изобретения механизм подачи водорода и вентилятор сконструированы таким образом, чтобы поток водорода и поток воздуха для горения осуществлялся по отношению друг другу под углом, причем угол должен быть меньше или равняться 90 градусам, и больше, или равняться 45 градусам.

Вследствие этого достигается качественное смешивание водорода с воздухом для горения.

В варианте осуществления изобретения находится рефлектор, располагающийся вокруг излучающей поверхности лучистой панели и ограничивающий вытяжную камеру. Перед горелкой находится камера смешивания воздуха для горения, соединяющаяся с источником воздуха для горения и вытяжной камерой. За счет подачи выхлопных газов в воздух для горения снижается количество кислорода, что позволяет снизить температуру воспламенения. Кроме того, рециркуляция выхлопных газов обеспечивает снижение выбросов окиси азота.

В дополнительном варианте осуществления изобретения вытяжная камера соединена с камерой смешивания воздуха для горения через эжектор. Рабочей средой эжектора является подаваемый вентилятором воздух для горения, а средой, всасываемой в камеру смешивания воздуха для горения находящиеся в вытяжной камере выхлопные газы. Вследствие этого достигается заданное соотношение воздуха для горения и выхлопных газов. Предпочтительным является размещение регулировочного устройства, с помощью которого можно регулировать соотношение объемного расхода воздуха для горения к объемному расходу всасываемых выхлопных газов эжектора.

В усовершенствованном варианте изобретения камера смешивания воздуха для горения расположена внутри вентилятора. Вследствие этого достигается качественное смешивание воздуха для горения с выхлопными газами.

В варианте осуществления изобретения подача водорода осуществляется по всей поверхности распределительной панели, находящейся параллельно на расстоянии от лучистой панели и ограничивающей камеру смешивания топлива. Вследствие этого обеспечивается равномерное смешивание водорода с воздухом для горения по всей поверхности при одновременном избежании обратного удара пламени. Предпочтительным может являться соединение механизма подачи горючего газа с источником смешивания водорода с воздухом для горения. При этом подается концентрация водорода в смеси выше верхнего предела взрываемости, что не приводит к воспламенению смеси водорода с воздухом горения. Таким образом, требуется лишь очень незначительное содержание кислорода в подаваемом в камеру смешивания воздухе для горения.

В дополнительном варианте осуществления изобретения находится частично расположенный вокруг распределительной панели канал для приточного воздуха, соединяющийся с вентилятором. Предпочтительным является конструирование канала для приточного воздуха таким образом, чтобы обеспечивалось прохождение потоков воздуха для горения по всей поверхности распределительной панели. Вследствие этого достигается равномерное смешивание с водородом, проходящим через распределительную панель.

В усовершенствованном варианте изобретения располагается оптический датчик, предназначенный для определения не менее одного параметра генерируемого горелкой пламени. Предпочтительным датчиком является ультрафиолетовый датчик. Вследствие этого достигается обнаружение кислородно-водородного пламени.

В варианте осуществления изобретения оптический датчик направляется на лучистую панель предпочтительно под тупым углом.

Вследствие этого достигается допустимое обнаружение пламени.

В дополнительном варианте осуществления изобретения находится рефлектор с окном, частично располагающийся вокруг лучистой панели. При этом оптический датчик на рефлекторе снаружи направлен на лучистую панель через окно. Вследствие этого достигается обнаружение пламени в защищенном от нагрева положении датчика.

В усовершенствованном варианте изобретения оптический датчик подключается к регулировочному устройству, соединенному с вентилятором, для приостановки и/или прекращения подачи воздуха для горения. Предпочтительным является подключение оптического датчика к регулировочному устройству 35, подключенному к механизму подачи горючего газа, для приостановки и/или прекращения подачи водорода. Это дает возможность влиять на водородно-воздушную смесь или отключать подачу водорода в зависимости от состояния пламени.

В варианте осуществления изобретения к регулировочному устройству 35 подключен модуль управления и регулировки, запрограммированный на настройку свойств пламени с помощью внесенных обязательных параметров путем изменения количества водорода и/или воздуха для горения.

Прочие усовершенствованные варианты и варианты осуществления изобретения указаны в остальных зависимых подпунктах формулы изобретения. Примеры осуществления изобретения представлены на чертежах и подробно описаны ниже. Таковыми являются:

Фиг. 1 Схематическое представление излучателя светлого типа;

Фиг. 2 Схематическое представление излучателя в дополнительном варианте осуществления изобретения;

Фиг. 3 Схематическое представление излучателя в третьем варианте осуществления изобретения и

Фиг. 4 Схематическое представление излучателя в четвертом варианте осуществления изобретения с распределительной и лучистой панелью.

Выбранный в качестве примера осуществления изобретения излучатель светлого типа, согласно фиг. 1, включает в себя горелку 1, подключенную к механизму подачи водорода 2 и вентилятору 3. Вокруг горелки 1 расположен рефлектор 4.

Горелка 1 включает в себя камеру смешивания топлива 11, ограниченную керамической лучистой панелью 12. Керамическая лучистая панель 12 оснащена сеткой отверстий, простирающейся по всей поверхности и образующейся из каналов прохождения пламени цилиндрической формы, конусообразно расширяющихся на направленной наружу стороне лучистой панели 12. Напротив лучистой панели 12 перпендикулярно ей расположен механизм подачи водорода 2, входящий в камеру смешивания топлива 11. Перпендикулярно механизму подачи водорода 2 в камеру смешивания топлива 11 входит нагнетательная линия 31, подключенная к вентилятору 3.

На стороне всасывания вентилятор 3 соединяется с эжектором 32, приводное соединение которого подключено к источнику воздуха для горения 33, а всасывающий патрубок - к линии подачи выхлопных газов 34, проходящей через рефлектор. В линии подачи выхлопных газов 34 находится рецикулярционная вытяжка, образованная регулировочным устройством 35. Поток воздуха для горения, всасываемый вентилятором 3 через механизм подачи воздуха для горения 33, является здесь рабочей средой, благодаря которой обеспечивается всасывание части выхлопных газов из находящегося в рефлекторе 4 объема 381 через рецикулярционную вытяжку, образованную регулировочным устройством 35. За счет рецикулярционной вытяжки, образованной регулировочным устройством 35, можно регулировать часть потока выхлопных газов в потоке воздуха для горения, вследствие чего определяется содержание кислорода в смеси потока выхлопных газов с потоком воздуха для горения. Оставшийся поток выхлопных газов попадает из рефлектора 4 в атмосферу окружающей среды. В вентилятор 3 встроена камера смешивания воздуха для горения 39.

Со стороны нагнетания в камеру смешивания топлива 11 вентилятором 3 подается смесь выхлопных газов с воздухом для горения, воспламеняющаяся поданным через механизм подачи водорода 2 потоком водорода после выхода через лучистую панель 12 по расположенному на горелке 1 снаружи перед лучистой панелью 12 электроду зажигания 13, в результате чего на лучистой панели 12 снаружи образуется пламенная завеса. Горение происходит преимущественно в конусообразно расширенных частях каналов прохождения пламени в лучистой панели 12, что позволяет нагреть их внешние поверхности до ярко-красного цвета. Температуру воспламенения можно регулировать за счет содержания кислорода в смеси выхлопных газов с воздухом для горения, устанавливаемого благодаря рецикулярционной вытяжке, образованной регулировочным устройством 35.

В примере осуществления изобретения, согласно рисунку 2, горелка 1 сконструирована по вышеуказанному примеру и расположена вокруг рефлектора 4. Напротив лучистой панели 12 горелки 1 перпендикулярно ей находится механизм подачи водорода 2, входящий в камеру смешивания топлива 11. Перпендикулярно механизму подачи водорода 2 в камеру смешивания входит нагнетательная линия 31, подключенная к вентилятору 3. В отличие от предыдущего примера осуществления изобретения, вентилятор 3 на стороне всасывания соединяется с механизмом подачи воздуха для горения. В нагнетательной линии 31 внутри рефлектора 4 помещен эжектор 36, благодаря которому образуется всасывающее отверстие 37, лучеобразно обхватывающее нагнетательную линию 31. Участок нагнетательной линии 31, примыкающий к эжектору 36, образует камеру смешивания воздуха для горения 37.

Благодаря потоку воздуха для горения, подаваемому через вентилятор 3 в нагнетательную линию 31, через всасывающее отверстие камеры смешивания воздуха для горения 37 из расположенного внутри рефлектора 4 объема 381 происходит всасывание потока выхлопных газов 38, смешивающегося с потоком воздуха для горения. Смесь выхлопных газов с воздухом для горения, выходящая из камеры смешивания воздуха для горения 37 нагнетательной линии 31, смешивается в камере смешивания топлива 11 с подаваемым через механизм подачи водорода 2 потоком водорода и воспламеняется после выхода через лучистую панель 12 по расположенному в горелке 1 снаружи перед лучистой панелью 12 электродом зажигания 13.

В примере осуществления изобретения, согласно рисунку 3, в рефлекторе 4 расположен держатель датчика 41 с окном 42. В держатель датчика встроен ультрафиолетовый датчик 43, соединяющийся по электрическому проводу 44 с не представленным регулировочным устройством для приостановки подачи водорода. В примере осуществления изобретения ультрафиолетовый датчик 43 направлен на лучистую панель 12 под углом 45°. В случае необнаружения ультрафиолетовым датчиком 43 пламени подача водорода регулировочным устройством прекращается. Регулировочное устройство или подключенный к нему модуль управления и регулировки также могут быть подсоединены к электроду зажигания 13 и настроены таким образом, чтобы в случае необнаружения пламени сначала активировался электрод зажигания 13, а подача водорода прекращалась в случае дальнейшего отсутствия пламени.

В примере осуществления изобретения, согласно рисунку 4, расположена горелка 5, соединяющаяся с вентилятором 3. Горелка 5 включает в себя камеру смешивания топлива 51, ограниченную керамической лучистой панелью 52. Напротив лучистой панели 52 перпендикулярно ей расположен механизм подачи водорода 2, входящий в камеру смешивания топлива 51. Между механизмом подачи водорода 2 и лучистой панелью 52, параллельно лучистой панели 52, находится распределительная панель 53. На поверхности распределительной панели 53 размещена сетка отверстий с цилиндрическими втулками. Механизм подачи водорода 2 соединен через колпакообразный участок 21 с распределительной панелью 53, вследствие чего поток водорода обеспечивается по всей поверхности распределительной панели 53.

Между распределительной панелью 53 и лучистой панелью 52 находится камера смешивания топлива 51, располагающаяся вокруг канала для приточного воздуха 54, сопла 55 которого размещены в воображаемой плоскости, находящейся параллельно распределительной панели 53. Канал для приточного воздуха 54 соединен с вентилятором 3, по которому происходит его питание.

Также как и в первом примере осуществления изобретения, вентилятор 3 на стороне всасывания соединяется с эжектором 32, приводное соединение которого подключено к механизму подачи воздуха для горения 33, а всасывающий патрубок - к линии подачи выхлопных газов 34, проходящей через рефлектор 4. В линии подачи выхлопных газов 34 находится рецикулярционная вытяжка, образованная регулировочным устройством 35. Поток воздуха для горения, всасываемый вентилятором 3 через механизм подачи воздуха для горения 33, является здесь рабочей средой, благодаря которой обеспечивается всасывание части выхлопных газов из находящегося в рефлекторе 4 объема 381 через рецикулярционную вытяжку, образованную регулировочным устройством 35. За счет рецикулярционной вытяжки, образованной регулировочным устройством 35 можно регулировать часть потока выхлопных газов в потоке воздуха для горения, вследствие чего определяется содержание кислорода в смеси потока выхлопных газов с потоком воздуха для горения. Оставшийся поток выхлопных газов попадает из рефлектора 4 в атмосферу окружающей среды. Здесь, в вентилятор 3 также встроена камера смешивания воздуха для горения 39.

Со стороны нагнетания в камеру смешивания топлива 51 через вентилятор 3 по каналу для приточного воздуха 54 подается смесь выхлопных газов с воздухом для горения, которая проходит по всей поверхности распределительной панели 53 и смешивается с проходящим через распределительную панель 53 водородом перед воспламенением с помощью расположенного в камере смешения 51 электрода зажигания 13. По каналам лучистой панели 52 проходит горячий выхлопной газ, что обеспечивает необходимую температуру каналов.

Распределительная панель 53 охлаждается благодаря создаваемому каналом для приточного воздуха 54, потоку смеси выхлопных газов с воздухом для горения по всей поверхности распределительной панели 53. Это позволяет избежать обратного удара пламени по распределительной панели 53.

Изобретение относится к области энергетики. Излучатель светлого типа содержит горелку (1), вентилятор (3), лучистую панель (12), служащую излучающей поверхностью и оснащенной каналами прохождения пламени, а также рефлектор (4), располагающийся вокруг излучающей поверхности лучистой панели (12) и ограничивающий вытяжную камеру, при этом камера смешивания воздуха для горения (39), соединяющаяся с источником воздуха для горения и вытяжной камерой находится перед горелкой (1) и обеспечивает подачу выхлопного газа в воздух для горения, при этом горелка (1) подключена к механизму подачи горючего газа, вентилятор (3) подает в горелку (1) воздух для горения, горелка (1) обеспечивает накал всей поверхности лучистой панели (12), а механизм подачи горючего газа соединен с источником водорода как источником горючего газа. Излучатель включает механизм подачи водорода (2) и вентилятор (3), сконструированные таким образом, чтобы поток водорода и поток воздуха для горения осуществлялись по отношению друг к другу под углом, причем угол должен быть меньше или равняться 90 градусам и больше или равняться 45 градусам. Изобретение позволяет снизить количество выбросов вредных веществ 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Излучатель светлого типа, включающий

горелку (1, 5), вентилятор (3), лучистую панель (12), служащую излучающей поверхностью и оснащенной каналами прохождения пламени, а также рефлектор (4), располагающийся вокруг излучающей поверхности лучистой панели (12, 52) и ограничивающий вытяжную камеру, при этом камера смешивания воздуха для горения (39), соединяющаяся с источником воздуха для горения и вытяжной камерой находится перед горелкой (1, 5) и обеспечивает подачу выхлопного газа в воздух для горения,

при этом горелка (1, 5) подключена к механизму подачи горючего газа, вентилятор (3) подает в горелку (1, 5) воздух для горения, горелка (1, 5) обеспечивает накал всей поверхности лучистой панели (12, 52), а механизм подачи горючего газа соединен с источником водорода как источником горючего газа.

2. Излучатель по п. 1, отличающийся тем, что включает механизм подачи водорода (2) и вентилятор (3), сконструированные таким образом, чтобы поток водорода и поток воздуха для горения осуществлялись по отношению друг к другу под углом, причем угол должен быть меньше или равняться 90 градусам и больше или равняться 45 градусам.

3. Излучатель по п. 2, отличающийся тем, что включает вытяжную камеру, соединенную с камерой смешивания воздуха для горения (39) через эжектор (32, 36), при этом рабочей средой эжектора (32, 36) является подаваемый вентилятором 3, воздух для горения, а средой, всасываемой в камеру смешивания воздуха для горения (39) - находящиеся в вытяжной камере, выхлопные газы.

4. Излучатель по п. 3, отличающийся тем, что включает регулировочное устройство (35), с помощью которого можно регулировать соотношение объемного расхода воздуха для горения к объему расхода всасываемых выхлопных газов эжектора (32, 36).

5. Излучатель по любому из пп. 2-4, отличающийся тем, что камера смешивания воздуха для горения (39) расположена внутри вентилятора (3).

6. Излучатель по одному из предыдущих пунктов формулы, отличающийся тем, что подача водорода осуществляется по всей поверхности распределительной панели (53), расположенной параллельно на расстоянии от лучистой панели (52) и ограничивающей камеру смешивания топлива (51).

7. Излучатель по п. 6, включающий частично располагающийся вокруг распределительной панели (53) канал для приточного воздуха (54), соединяющийся с вентилятором (3).

8. Излучатель по п. 7, отличающийся тем, что канал для приточного воздуха (54) сконструирован таким образом, чтобы по всей поверхности распределительной панели (53) обеспечивался поток воздуха для горения.

9. Излучатель по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что включает оптический датчик, предназначенный для определения не менее одного параметра генерируемого горелкой (1) пламени.

10. Излучатель по п. 9, отличающийся тем, что включает оптический датчик, который является ультрафиолетовым датчиком (43).

11. Излучатель по любому из пп. 9, 10 отличающийся тем, что включает частично расположенный вокруг лучистой панели (12) рефлектор (4) с держателем датчика (41) с окном (42), при этом оптический датчик снаружи рефлектора (4) направлен на лучистую панель (12) через окно (42).

12. Излучатель по любому из пп. 9-11, отличающийся тем, что включает оптический датчик, подключаемый к регулировочному устройству, соединенному с вентилятором (3), для приостановки и/или прекращения подачи воздуха для горения, и/или оптический датчик, подключаемый к регулировочному устройству, подключенному к механизму подачи горючего газа, для приостановки и/или прекращения подачи водорода.

13. Излучатель по п. 12, отличающийся тем, что к регулировочному устройству подключен модуль управления и регулировки, запрограммированный на настройку свойств пламени с помощью внесенных обязательных параметров путем изменения количества водорода и/или воздуха для горения.