CS239098B1 - Teplovzduáný agregát - Google Patents

Abstract

Účelem řešení bylo nalézt konstrukci nepřímého teplovaduáného agregátu pro ohřev vzduchu nad 150 °C· Tohoto cíle se dosahuje konstrukcí s protiproudým uspořádáním spalin a ohřátého vzduchu a s výměníkem umístěný® nad spalovací komorou. Odvod částečně ohřátého vzduchu z trubkového výměníku Je prováděn u horké trubkovnice (6) a odvod ohřátého vzduchu z teplovaduáného agregátu je proveden u zaústění spojovacího kanálu (5) do konce plamene® spalovací komory (1). Plamenec (1) je zvenku opatřen pláštěm (15) pro usměrnění proudu ohřívaného vzduchu směrem od kuželového čela plamence (2) k jeho konci a spojovací kanál (5) je součásti prostoru trubkového výměníku.

Description

Vynález se týká konstrukce teplovzdušného agregátu pro nepřímý ohřev vzduchu.

Teplovzdušným agregátem rozumíme spáovací 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.

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 ⁰ proudí trubkami výměníku a dále do komína. Ohřívaný vzduch proudí okolo plamence a trubek výměníku. Každá trubka je opatřena dilatačním kusem.

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

239 098 zařízení dosahuje vysokého využití tepla, ale je investičně i prostorově velmi náročné.

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 plaší. 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 hořkou trubkovnicí je obtékán ohřívaným vzduchem. Celý výměník včetně trubkovnic je volně, uložen na příčném rámu, což umožňuje volnou dilataci jak plamence, tak i výměníku. Toto řešení umožňuje dobré chhzení 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 hořké trubkovnice nesmí přestoupit 600 °C, pracuje se s přebytkem vzduchu na hořáku, což má za následek snížení účinnosti spalování a samozřejmě zvětšení celkového objemu spalin.

Dalším řešením je konstrukce teplovzdušného agregátu dle čs, AO 218 529 sestávající ze spalovací komory s plamencem opatřeným na části vnějšího povrchu blíže výstupu spalin žebrováním a pláštěm pro usměrnění proudu ohřívaného media kolem žebrované části a trubkového výměníku s horkou a studenou trubkovnicí, uspořádaným nad spalovací komorou souběžně s její podélnou osou. Horká trubkovnice ofukovaná ohřívaným vzduchem z prostoru mezi pláštěm a vlastním plamencem je umístěna blíže hořáku než stu3

239 098 děná 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 přes ventilátor zpět do kuželového čela a do vířivého teleskopického úseku plamence.

Umístění horké trubkovnice do proudu ohřívaného vzduchu umožňuje použít jako materiálu výměníku oceli, i když se přivádějí spaliny teplé 800 °G, neboť při součiniteli prostupu tepla vzduchu - spaliny 16 W/m K a součiniteli prostuo pu tepla trubka - vzduch 32 W/m K nepřestoupí teplota povrchu trubek a horké trubkovnice 550 °C. Vysoké přestupní hodnoty umožňují minimalizovat celkovou plochu výměníku. Částečným recyklem spalin se minimalizuje potřeba vzduchu na hoření a zvyšuje využití tepla spalin. Teplo vzdušný agregát podle ‘AO č.

218 529 však není vhodný pro ohřev vzduchu nad 150 °C.

Pro nepřímý ohřev vzduchu na teplotu nad 150 °C se jeví výhodnějším teplovzdušný agregát sestávající ze spalovací komory, spojovacího kanálu a trubkového výměníku s horkou a studenou trubkovnicí, uspořádanými postupně nad sebou s podélnou osou spalovací komory, kde spojovací kanál, který je na výstupu z plamence otočen do protisměru, spojuje spalovací komoru s horkou trubkovnicí a výstupní potrubí spalin ze studené trubkovnice, je opatřeno zpětnou potrubní větví pro přívod části použitých spalin zpět do spalovací komory podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že přívod vzduchu k ohřevu je proveden u studené trubkovnice, odvod částečně ohřátého vzduchu z trubkového výměníku do prostoru kolem plamence spalovací komory je proveden u horké trubkovnice a odvod ohřátého vzduchu z tepplovzdušného agregátu je proveden u zaústění spojovacího kanálu

239 098 do konce plamence spalovací komory, přičemž tento plamenec je zvenku opatřen pláštěm pro usměrnění proudu ohřívaného vzduchu kolem plamence spalovací komory směrem od kuželového čela jlamence k jeho konci a spojovací kanál je součástí prostoru trubkového výměníku.

Teplovzdušný agregát je možno zhotovit zásadně z oceli třídy 11, s výjimkou některých konstrukčních detailů, jako je čelo plamence spalovací komory, plamenec a spojovací kanál. Při provozování se dosahuje tepelného využití spalin výrazně přes 80 %.

Konstrukční odlišnost teplovzdušného agregátu podle vynálezu od známých řešení, zejména od řešení podle AO 218 529 spočívá v protiproudem uspořádání, kdy přívod studeného vzduchu k ohřevu je u studené trubkovnice, přičemž k chlazení Čela plamence se používá částečně ohřátý vzduch opouštějící výměník. Poměrně vysoká teplota oliříváného vzduchu na výstupu 200 až 300 °0, vede ke srovnatelným množstvím spalin včetně recyklu části spalin vůči ohřívanému vzduchu a této skutečnosti musí být přizpůsobena konstrukce výměníku /přepážky vně trubek, turbulentní vložky v trubkách/.

Na připojeném obr. je schematicky znázorněn řez teplovzdušným agregátem podle vynálezu, který je v dalším popsán spolu s objasněním jeho funkce. Celý teplovzdušný agregát je umístěn v nosné konstrukci opatřené společným vnějším izolovaným pláštěm 17. Základní částí teplovzdušného agregátu je vně žebrovaný plamenec spalovací komory 1, do něhož je zasunuto kuželové čelo plamence 2, na něž navazuje hořák J a přívod mazutu £. Spaliny po průchodu spojovacího kanálu ae v horké trubkovnici 6 rozdělí do jednotlivých trubek výměníku 2» opatřených turbulentními vložkami 8· Po průchodu výměníku opouštějí spaliny za studenou trubkovnicí 3 teplovzdušný agregát. Část spalin jde do

239 098 komína 10 a část je jich ventilátorem 11 vracena zpět do kuželového čela plamence 2. Do výměníku se vzduch k ohřevu dopravu je ventilátorem 12 přes přírubu 13. Přepážka 14 aajišťuje intenzivní protiproude obtékání trubek výměníku 2 ohřívaným vzdu chem. Částečně ohřátý vzduch ofukující horkou trubkovnici 6 vstupuje do meziválcového prostoru mezi plamencem spalovací ko mory 1 a usměrňovacím pláštěm 15 odkud přes přírubu 16 opouští teplovzdušný agregát s teplotou cca 250 °C. Trubkový prostor a prostor spalovací komory odděluje v převážné míře přepážka 18 na níž jsou studená i horká trubkovnice 2> & volně suvně.

Tepelný výkon teplovzdušného agregátu je 1,0 MW, teplota spalin u výstupu je 250 °G, teplota ohřátého vzduchu je 250 °C Trubkový výměník je z oceli třídy 11, kuželové čelo plamence 2 plamenec spalovací komory 1 a spojovací kanál 2 jsou z oceli třídy 15· Celková váha zařízení je cca 10 tun, z toho ocel tří dy 15 1500 kg, ocel třídy 17 200 kg.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT

   VYNÁLEZU

   239 098

   Teplovzdušny agregát pro nepřímý ohřev vzduchu na teplotu nad 150 °C, sestávající ze spalovací komory, spojovacího kanálu a trubkového výměníku s horkou a studenou trubkovnici, uspořádanými postupně nad sebou souběžně s podélnou osou spalovací komory, kde spojovací kanál, který je na výstupu z plamence otočen do protisměru, spojuje spalovací komoru s horkou trubkovnicí a výstupní potrubí spalin ze studené trubkovnice je opatřeno zpětnou potrubní větví pro přívod části použitých spalin zpět do spalovací komory_z vyznačený tím, že přívod vzduchu k ohřevu je proveden u studené trubkovnice (9), odvod částečně ohřátého vzduchu z trubkového výměníku do prostoru kolem plamence spalovací komory (l) je proveden u horké trubkovnice (6) a odvod ohřátého vzduchu z teplovzdušného agregátu je proveden u zaústění spojovacího kanálu (5) do konce plamence spalovací komory (1), přičemž tento plamenec (1) je zvenku opatřen pláštěm (15) pro usměrnění proudu ohřívaného vzduchu kolem plamence spalovací komory (1) směrem od kuželového čela plamence (2) k jeho konci a spojovací kanál (5) je součástí prostoru trubkového výměníku.

   1 výkres

   239 098