Огневой нагреватель Советский патент 1989 года по МПК F23G7/04 

Изобретение относится к области теплотехники, в частности к устройствам для нагрева и термической обработки воды, водных растворов и других жидкостей при давлении, близком к атмосферному.

Цель изобретения - увеличение срока службы и снижение массы нагревателя.

На фиг. 1 представлен огневой нагреватель} на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1 .

Нагреватель состоит из теплоизолированного резервуара 1, патрубков 2 и 3 подачи и отвода нагреваемой жидкости, установленных тангенциально и ориентированных в противоположные стороны, патрубки 2 и 3 размещены на отметках и 0,9 Н, где Н - уровень

жидкости в резервуаре, причем патрубок 2 размещен не ниже отметки 0,5 Н, а патрубок 3 - не выше отметки 0,9 Н.

Излучающие инжекционные газовые горелки 4 с кольцевыми настильными факелами расположены в амбразурах футерованного свода на одной или нескольких концентрических окружностях с шагом (0,5-0,8)D, где D - диаметр V кольцевого факела горелки. Патрубок 5 предназначен для подачи в оздуха к излучающим горелкам. В центральной части свода расположена дымовая труба 6.

По воздушным каналам 7, образованным зазором между нижним слоем футеровки и обшивкой свода, подается воздух к амбразурам излучакицих горелок. По кольцевому коллектору 8, проложенСП

IN:

о со

ному по ограждениям резервуара, подается топливный газ. Раздельная подача топлива и воздуха и двухсгадийное смешение их в инжекционньгх горелках увеличивает надежность и срок службы нагревателя за счет исключения проскока Пламени в горелочные устройства.

Нагреватель работает следующим образом.

Нагреваемая жидкость в резервуар

1подается через патрубок 2, распо- ложенный на отметке 0,5Н. Тангенци- апьное размещение подающего патрубка

2позволяет организовать вращательное перемещение потока воды к отводящему патрубку. З.Встречно-смещенное по отношению к потоку нагреваемой жидкости расположение патрубков улучшает ее перемешивание за счет вращательного движения верхних слоев.

Нагрев жидкости производится,в основном, излучением свода резервуара, который разогревается кольцевыми факелами размещенных на своде излучающих инжекционных горелок, а также тепловым излучением прилегающего к своду слоя рециркулирующих дымовых газов. Конвективный нагрев жидкости обеспечивается за счет контакта по- верхности воды с потоками рециркулирующих дьмовых газов.

Воздух к излучающим горелкам подается по воздушному патрубку 5, снабженному o6rafiM регулятором расхода воздуха. Воздух проходит по воздушным каналам 7 между футеровкой и обшивкой свода. В воздушных каналах 7 происходит рекуперативный нагрев воздуха подаваемого к горелкам, за счет теплоты дымовых газов, выходящих из нагревателя через дымовую трубу 6.

Топливный газ к горелкам подается по кольцевому коллектору 8. В дисковых инжекторах горелок струи топливного газа подсасывают первичный воздух, полученная первичная газовоздушная смесь выходит из кольцевых зазоров инжекторов горелок, подсасывая вторичный воздух, поступаюпщй в зазоре между патрубками первичного воздуха и горелочной амбразурой. Кольцевые плоские струи газовоздушной смеси настилаются на футеровку свода и полностью выгорают на нем, обеспечивая высокое значение лучистого КПД горелок.

При работе горелок к их кольцевым факелам, контактирующим со сводом.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

подсасываются дымовые газы, находя- ш;иеся над поверхностью жидкости, Ре- гщркуляция дымовых газов интенсифицирует теплопередачу к нагреваемой жидкости. Так как скорость перемещения рециркулирующих дымовых газов наиболее высока в горизонтальных сечениях, прилегающих к своду, то унос нагреваемой жидкости незначителен. Интенсификация теплообмена обеспечивается использованием футеровки свода в качестье лучистого источника теплоты. В сводовьк амбразурах нагревателя на одной или нескольких (в зависимости от необходимой теплопроиз- водительности) концентрических окружностях с шагом (0,5-0,8)0 (из условий последовательного зажигания горелок) , где D - диаметр кольцевого факела горелки, предлагается разместить излучаюш;ие инжекционные газовые горелки с кольцевьми настильными факелами. Повьш ение температзфы футеровки свода и увеличение по сравнению с известным нагревателем площади излучателя и тепловоспринимающей поверхности, существенно интенсифицирует лучистый теплоперенос и позволяет уменьшить количество горелочных устройств и их массу. Предлагаемые из- .лучающие горелки с кольцевыми настильными факелами имеют незначительные габариты 1 300 мм и d 150 мм к удельную массу 0,03-0,05 кг на 1 кВт тепловой мощности, за счет двухстадийной инжекции воздуха исключен проскок пламени в горелки и расширен диапазон регулирования тепло- производительности нагревателя.

Опытным путем установлено, что уменьшению массы металлоконструкций нагревателя в условиях повьшения равномерности нагрева верхнего слоя жидкости способствует тангенциальное размещение патрубков для подвода и отвода нагреваемой жидкости на отметках 0,5Н и 0,9 Н (где Н - уровень нагреваемой жидкости) и противоположная их ориентация в горизонтальной плоскости.

Встречно-смещенное по отношению к потоку нагреваемой жидкости расположение патрубков улучшает ее перемешивание за счет вращательного движения верхних слоев.

Целесообразно устанавливать излучающие горачки в своде с шагом 0,5- 0,8 диаметра кольцевого факела горелки. При компоновке горелок с шагом,

большим 0,8D, гребуегся усч ановка на каждую горелку отдельного запальника, что приводит к увеличению массы нагревателя. При размеще}1ии горелок с шагом, меньшим 0,5D, возможен нагрев дисковых инжекторов - распред лителей горелок и снижение их срока службы.

Размещение патрубка подачи нагреваемой жидкости на отметках не менее 0,5 высоты уровня жидкости позволяет наилучшим образом использовать энергию входного потока для перемешивания верхних слоев, а расположение патрубка отвода на отметке не более 0,9 высоты уровня жидкости позволяет отводить жидкость, гарантированно подвергшуюся термообработке, и из-- бежать присоса в отводимый лоток паров и газов из надслоевого объема.

Уменьшению массы предлагаемой конструкции нагревателя и улучшению теплоизоляционных свойств футеровки свода способствует выполнение в ней воздушньк каналов, соединяющих патрубок для подвода воздуха к горелкам и горелочных амбразур. При этом футеровка свода используется в качестве рекуперативного подогревателя воздуха, поступающего к горелкам, что повьш1ает топливную экономичность нагревателя.

В предпагаемой конструкции нагреваются кольцевые настильные факелы излучающих горелок контактируют со сводом, равномерньш конвективный нагрев жидкости осуществляется низкоскоростными потоками рециркулирующих дымовых газов. Так как отсутствуют зоны локального интенсивного взаимо0

5

0

5

0

5

0

действия факелов горелок с зеркалом жидкости, то ее унос и насьш(ение углекислым газом, по сравнению с известным нагревателем, минимальны. Это обстоятельство, а также сокращение примерно в 20 раз поверхности металлоконструкций, контактирующих с дымовыми газами, позволяют уменьшить коррозионную опасность и увеличить срок службы огневого нагревателя.

Формула изобретения

Огневой Нагреватель, содержащий теплоизолированный резервуар с патрубками подвода и отвода нагреваемой жидкости, горелочные устройства, воздушный патрубок и дымовую трубу, размещенные на своде резервуара, о т - л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения срока службы и снижения массы нагревателя, в его своде, в амбразурах, расположенных на одной или нескольких концентрических окружностях,размещены излучающие газовые горелки с кольцевым настиль- i ным факелом, в теплоизоляции свода вьтолнены воздушные каналы, соединяющие воздушный патрубок с горелочными амбразурами, а патрубки подвода и отвода нагреваемой жидкости установлены тангенциально и ориентированы в плане в разные стороны, при этом патрубки подвода и отвода расположены соответственно на отметках 0,5 и 0,9 Н, где Н - уровень жидкости в резервуаре, а излучающие горелки размещены с шагом 0,5-0,8D,-где D - диаметр кольцевого факела горелки.

У

iffaff.f

А-А(гтовбрнуту)

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева и термической обработки воды, водных растворов и других жидкостей. Цель изобретения - увеличение срока службы и снижение массы нагревателя. В амбразурах, расположенных на одной или нескольких концентрических окружностях, размещены излучающие газовые горелки 4 с кольцевым настильным факелом. В теплоизоляции свода выполнены воздушные каналы 7, соединяющие воздушный патрубок с горелочными амбразурами. Патрубки 2 и 3 для тангенциального подвода и отвода нагреваемой жидкости ориентированы в плане в разные стороны и расположены соответственно на отметках 0,5H и 0,9H , где H -уровень жидкости в резервуаре. 2 ил.

фие.2