CS218529B1

CS218529B1 - Heat-air aggregate

Info

Publication number: CS218529B1
Application number: CS707681A
Authority: CS
Inventors: Jiri Mikoda
Original assignee: Jiri Mikoda
Priority date: 1981-09-25
Filing date: 1981-09-25
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Účelem vynálezu bylo optimalizovat konstrukci zdroje horkého čistého^ vzduchu, například pro sušení. Tohoto cíle se dosáhne tak, že nad spalovací komoru se rovnoběžně umístí výměník se vstupem spalin do výměníku zhruba nad hořákem. Tato orientace výměníku má za důsledek, že ohřívaný vzduch napřed o-fukuje žebrovaný plamenec a posléze horkou trubkovnici. Prostor plamence spalovací komory je s horkou trubkovnicí spojen kanálem, který otáčí proud spalin o 180°. Výstupní potrubí spalin je opatřeno^ zpětnou potrubní větví pro přívod části ochlazených spalin zpět do plamence.The purpose of the invention was to optimize the design of a source of hot clean air, for example for drying. This goal is achieved by placing an exchanger parallel to the combustion chamber with the flue gas inlet to the exchanger approximately above the burner. This orientation of the exchanger has the consequence that the heated air first blows over the ribbed flame tube and then over the hot tube sheet. The flame tube space of the combustion chamber is connected to the hot tube sheet by a channel that rotates the flue gas flow by 180°. The flue gas outlet pipe is provided with a return pipe branch for feeding part of the cooled flue gas back into the flame tube.

Description

Účelem vynálezu bylo optimalizovat konstrukci zdroje horkého čistého^ vzduchu, například pro sušení. Tohoto cíle se dosáhne tak, že nad spalovací komoru se rovnoběžně umístí výměník se vstupem spalin do výměníku zhruba nad hořákem. Tato orientace výměníku má za důsledek, že ohřívaný vzduch napřed o-fukuje žebrovaný plamenec a posléze horkou trubkovnici. Prostor plamence spalovací komory je s horkou trubkovnicí spojen kanálem, který otáčí proud spalin o 180°. Výstupní potrubí spalin je opatřeno^ zpětnou potrubní větví pro přívod části ochlazených spalin zpět do plamence.The purpose of the invention was to optimize the design of the hot clean air source, for example for drying. This is achieved by placing a heat exchanger parallel to the combustion chamber with the flue gas inlet to the heat exchanger approximately above the burner. This orientation of the exchanger has the effect that the heated air first blows the fin flame and then the hot tube sheet. The combustion chamber flame chamber is connected to the hot tube sheet by a channel that rotates the flue gas flow by 180 °. The flue gas outlet pipe is provided with a return pipe for supplying a portion of the cooled flue gas back to the flame tube.

Vynález se týká konstrukce teplovzdušného agregátu pro nepřímý ohřev vzduchu.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to the construction of a hot-air aggregate for indirect air heating.

Teplovzdušným agregátem rozumíme spalovací komoru na plynná či kapalná paliva a výměník pro nepřímý ohřev vzduchu takto produkovanými spalinami, přičemž výměník i spalovací komora jsou opatřeny jedním společným vnějším pláštěm.A hot-air aggregate is understood to be a combustion chamber for gaseous or liquid fuels and an exchanger for indirect heating of air by the flue gases thus produced, whereby both the exchanger and the combustion chamber are provided with one common outer jacket.

Představitelem současného stavu techniky je teplovzdušný agregát sestávající z velkoobjemové spalovací komory s přívodem vzduchu do hořáku blízkým teoretické spotřebě. Pro tepelný výkon 1,6 MW je délka spalovací komory 7 m při průměru 1,6 m. Na této délce poklesne teplota spalin zejména vyzařováním na 950 °C. Trubkový výměník o délce 7 m tvoří obvodový svazek s plamencem. Osová kružnice středů trubek má střed totožný se středem plamence a vnějšího pláště. Spaliny z plamence po otočení o 180° proudí trubkami výměníku a dále do komína. Ohřívaný vzduch proudí okolo plamence a trubek výměníku. Každá trubka je opatřena dilatačním kusem.Representative of the state of the art is a hot-air aggregate consisting of a large-volume combustion chamber with an air supply to the burner close to theoretical consumption. For a 1.6 MW heat output, the length of the combustion chamber is 7 m at a diameter of 1.6 m. At this length, the flue gas temperature decreases, in particular, to 950 ° C. The tube heat exchanger with a length of 7 m forms a peripheral bundle with a flame tube. The axis circle of the tube centers has a center identical to the center of the flame tube and the outer shell. The flue gas from the flame tube after 180 ° rotation flows through the exchanger tubes and further into the chimney. Heated air flows around the flame tube and exchanger tubes. Each pipe is provided with an expansion piece.

Nevýhodou tohoto řešení jsou příliš velké rozměry agregátu, vysoké nároky na materiál plamence a krajně obtížné řešení dilatačního kusu trubek výměníku při teplotách 400 až 500 °C. Toto zařízení dosahuje vysokého využití tepla, ale je investičně i prostorově velmi náročné.The disadvantages of this solution are the too large dimensions of the aggregate, the high demands on the flame tube material and the extremely difficult solution of the expansion piece of the exchanger tubes at temperatures of 400 to 500 ° C. This equipment achieves high heat utilization but is very demanding in terms of investment and space.

Rovněž je znám a používán teplovzdušný agregát, který sestává ze spalovací komory o délce nepříliš větší než je délka plamene hořáku. Plamenec je na vnějším povrchu vyžebrován. Kolem žeber je plášť. Takto vytvořeným prostorem proudí ohřívaný vzduch, který dále postupuje do vlastního výměníku. Výměník je řešen jako svazek trubek mezi dvěma trubkovnicemi umístěnými nad spalovací komorou. Po průchodu plamencem jsou spaliny vedeny kolmo vzhůru do horké trubkovnice. Kanál pro vedení spalin mezi plamencem a horkou trubkovnicí je obtékán ohřívaným vzduchem. Celý výměník včetně trubkovnic je volně uložen na příčném rámu, což umožňuje volnou dilátaci jak plamence, tak i výměníku. Toto řešení umožňuje dobré chlazení plamence i studené trubkovnice na výstupu spalin z výměníku, je ale příčinou špatného chlazení horké trubkovnice. Protože se teplota spalin na krátkém plamenci sníží jen minimálně a protože teplota spalin na vstupu do horké trubkovnice nesmí přestoupit 600 ^CC, pracuje se s přebytkem vzduchu na hořáku, což má za následek snížení účinnosti spalování a samozřejmě zvětšení celkového objemu spalin.It is also known and used a hot-air aggregate which consists of a combustion chamber with a length not too large than the flame length of the burner. The clematis is ribbed on the outer surface. There is a cloak around the ribs. Heated air flows through the space created in this way and then proceeds to the exchanger itself. The exchanger is designed as a bundle of tubes between two tube plates placed above the combustion chamber. After passing through the flame tube, the flue gas is led vertically upwards into the hot tube sheet. The flue gas duct between the flame tube and the hot tube sheet is surrounded by heated air. The whole exchanger including tube plates is loosely mounted on the cross frame, which allows free dilution of both the flame tube and the exchanger. This solution allows good cooling of the flame tube and the cold tube plate at the exhaust gas outlet from the exchanger, but it causes poor cooling of the hot tube plate. Since the flue gas temperature on the short flame tube is reduced only minimally, and because the flue gas temperature at the hot tube sheet inlet must not exceed 600 ^° C, the burner air is handled, resulting in reduced combustion efficiency and of course increased total flue gas volume.

Výhodnějším se jeví konstrukce teplovzdušného agregátu sestávajícího ze spalovací komory s plamencem opatřeným na části vnějšího povrchu blíže výstupu spalin žebrováním a pláštěm pro usměrnění proudu ohřívaného média kolem žebtrované části a trubkového výměníku s horkou a studenou trubkovnicí, uspořádaným nad spalovací komorou souběžně s· její podélnou osou podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že horká trubkovnice ofukovaná ohřívaným vzduchem z prostoru me’zi pláštěm a vlastním plamencem je umístěna blíže hořáku než studená trubkovnice a s vlastním plamencem je spojena kanálem, který na výstupu z vlastního plamence je otočen do protisměru, přičemž výstupní potrubí spalin ze studené trubkovnice je opatřeno zpětnou potrubní větví pro přívod části chlazených spalin pres ventilátor zpět do kuželového čela a do vířivého teleskopického úseku plamence.The construction of a hot-air aggregate consisting of a combustion chamber with a flame provided on a part of the outer surface closer to the exhaust outlet by a fin and a jacket for directing the flow of heated medium around the ribbed part and a hot and cold tube plate exchanger arranged above according to the present invention, characterized in that the hot tube sheet blown by the heated air from the space between the jacket and the flame tube is located closer to the burner than the cold tube tube and is connected to the flame tube by a channel which is turned in the opposite direction wherein the flue gas outlet pipe from the cold tube sheet is provided with a return pipe for supplying a portion of the cooled flue gas through the fan back to the cone face and to the swirling telescopic section of the flame tube.

Umístění horké trubkovnice do proudu ohřívaného vzduchu umožňuje použít jako materiálu výměníku oceli třídy 11 a 15, i když se přivádějí spaliny teplé 800 ^QC, neboť při součiniteli prostupu tepla vzduchu — spaliny 16 W/m² K a součiniteli prostupu tepla trubka — vzduch 32 W/m² K nepřestoupí teplota povrchu trubek a horké trubkovnice 550 °C. Vysoké přestupní hodnoty umožňují minimalizovat celkovou plochu výměníku.Placing the hot tube sheet into the heated air stream makes it possible to use class 11 and 15 steel exchanger material, even when 800 ^Q C hot gases are supplied, because at a heat transfer coefficient of 16 W / m ² K and a heat transfer coefficient 32 W / m ² K does not exceed 550 ° C surface temperature of tubes and hot tube sheet. High transfer values make it possible to minimize the total heat exchanger area.

Částečným recyklem sipalin se minimalizuje potřeba vzduchu na hoření a zvyšuje využití tepla spalin. Použitím spalovací komory s pomocnou rotací v zóně hoření se ve značném rozsahu eliminuje závislost účinnosti spalování na poměru vzduchu — palivo na hořáku. Zavedením cirkulačních spalin do obvodových štěrbin teleskopického plamence se dosáhne promísení těchto Chladných cirkulačních spalin se žhavými až v oblasti kuželového směšováče na konci spalovací komory. Takto se zachová vysoká tepelná radiáce žhavých spalin na žebrovaný plamenec.The partial recycling of sipalin minimizes the need for combustion air and increases the utilization of flue gas heat. By using the combustion chamber with auxiliary rotation in the combustion zone, the dependence of combustion efficiency on the air-fuel ratio on the burner is largely eliminated. By introducing the circulating flue gases into the peripheral slots of the telescopic flame tube, these cold circulating flue gases are mixed with the hot glue in the region of the cone mixer at the end of the combustion chamber. In this way, the high thermal radiation of the hot flue gas on the fin flame is maintained.

Ve spalovací komoře je pracovní přetlak dán odpory celé trasy spalin a jeho výše je limitována tlakem ventilátoru před hořákem. V uspořádání podle vyánlezu je množství cirkulačních spalin téměř konstantní a množství spalin odcházejících po průchodu výměníkem do atmosféry dáno pouze přívodem vzduchu do hořáku v závislosti na požadovaném průtoku paliva. Celý teplovzdušný agregát se jeví z hlediska odpouštění spalin do atmosféry při proměnném tepelném výkonu autoregulačním.In the combustion chamber the working overpressure is given by the resistances of the entire flue gas path and its amount is limited by the pressure of the fan in front of the burner. In the arrangement according to the invention, the amount of circulating flue gas is almost constant and the amount of flue gas leaving after passing through the exchanger into the atmosphere is determined only by the air supply to the burner depending on the desired fuel flow. The whole hot-air aggregate appears to be self-regulating in terms of flue gas release into the atmosphere at varying heat output.

Na připojeném ob,r. je schematicky znázorněn řez teplovzdušným agregátem podle vynálezu, který je v dalším popsán spolu s objasněním jeho funkce.On the attached ob, r. is a schematic cross-sectional view of a hot-air aggregate according to the invention, which is described below together with an explanation of its function.

Celý teplovzdušný agregát je umístěn v nosné konstrukci opatřené společným vnějším krytem 1, Ve spodní části je umístěna spalovací komora a nad ní trubkový výměník. Spalovací komora sestává z kuželového čela 2 s vířivým teleskopickým úsekem 3 plamence a vlastním plamencem 4 opatřeným na vnějším povrchu žebrováním 5. Κθ kuželovému čelu 2 je připojen hořák 6. Na opačný konec spalovací komory je připojen kanál 7 pro odvod horkých spalin do horké trubkovnice 8. Zadní část vlastního plamen218529 ce 4 je překryta pláštěm 9 pro usměrnění ohřívaného vzduchu kolem žebrování 5 na povrchu vlastního plamence 4 a posléze kolem horké trubkovnice 8 a výměníkových trubek 10. Část spalin po výstupu ze studené trubkovnice 11 je vypouštěna do atmosféry, druhá část je přes ventilátor 12 vracena zpět do kuželového čela 2 a do víři-The whole hot-air unit is placed in a supporting structure with a common outer cover 1. In the lower part there is a combustion chamber and above it a tube exchanger. The combustion chamber consists of a conical face 2 with a swirling telescopic section 3 of the flame tube and its own flame tube 4 provided with ribs 5 on the outer surface. The burner 6 is connected to the conical face 2. The rear of the flame itself is covered by a casing 9 to direct the heated air around the fins 5 on the surface of the flame tube 4 and then around the hot tubesheet 8 and the heat exchanger tubes 10. through the fan 12 returned to the tapered face 2 and the vortex-

Claims

A hot-air aggregate consisting of a combustion chamber with a flame provided on a portion of the outer surface closer to the exhaust gas outlet by a fin and a jacket to direct the flow of heated medium around the fin, and a tubular exchanger with hot and cold tubesheet arranged above the combustion chamber a tubesheet (8) blown by heated air from the space between the sheath (9) and the actual flame tube (4) of the flame tube 3. The hot tube sheet 8 and the cold tube sheet 11 are loosely supported on the cross sections 13. The heated air enters the hot-air unit via a flange 14 and exits the flange 15. The tubes 10 are provided with turbulent inserts to increase heat transfer on the flue gas side.

YNALEZU is located closer to the burner (6) than the cold tube plate (11) and with its own flame tube (4) is connected by a channel (7) which is turned in the opposite direction from its own flame tube (4). 11) is provided with a return pipe for supplying a part of the cooled flue gas through the fan (12) back to the conical face (2) and to the swirl telescopic section (3) of the flame tube.