RU121346U1

RU121346U1 - DEVICE FOR PREPARATION AND FEEDING OF FUEL-AIR MIXTURE ELEMENTS TO HEATER UNIT BURNERS

Info

Publication number: RU121346U1
Application number: RU2011150651/06U
Authority: RU
Inventors: Николай Ефимович Быков; Геннадий Борисович Герасименко; Дмитрий Львович Пласкин; Борис Сергеевич Страхов; Виктор Иванович Челноков
Original assignee: Николай Ефимович Быков; Геннадий Борисович Герасименко; Дмитрий Львович Пласкин; Борис Сергеевич Страхов; Виктор Иванович Челноков
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-10-20

Abstract

Устройство подготовки и подачи элементов топливовоздушной смеси в горелки нагревательных агрегатов, содержащее соединенный последовательно в замкнутый контур топливный циркуляционный насос, регулирующий клапан, подогреватель топлива, топливопровод и трубопровод возврата топлива, отличающееся тем, что устройство снабжено системой подготовки и подачи воздуха, содержащей воздуховод, на котором установлен компрессор с напорным воздуховодом, соединенным с конденсатором пара, который паропроводом соединен с паровоздушным теплообменником, который в свою очередь соединен с газовоздушным теплообменником, соединенным с каналом подачи воздуха в горелку, а подогреватель топлива выполнен в виде камеры СВЧ. A device for preparing and supplying elements of a fuel-air mixture to the burners of heating units, containing a fuel circulation pump connected in series in a closed loop, a control valve, a fuel heater, a fuel line and a fuel return line, characterized in that the device is equipped with an air preparation and supply system containing an air duct on which has a compressor with a pressure air duct connected to a steam condenser, which is connected by a steam line to a steam-air heat exchanger, which in turn is connected to a gas-air heat exchanger connected to the air supply channel to the burner, and the fuel heater is made in the form of a microwave chamber.

Description

Полезная модель относится к области подачи топлива в устройствах для сжигания, то есть к циркуляционным системам подачи топлива в топку, а именно к устройствам подготовки и подачи элементов топливновоздушной смеси в горелку, в частности, к нагревательным агрегатам. Полезная модель может быть использована в технологическом процессе сжигания топлива в котельных и печных агрегатах, а также в различных нагревательных агрегатах.The utility model relates to the field of fuel supply in combustion devices, that is, to circulating systems for supplying fuel to the furnace, and in particular to devices for preparing and supplying air-fuel mixture elements to the burner, in particular, to heating units. The utility model can be used in the technological process of burning fuel in boiler and furnace units, as well as in various heating units.

Известна система подготовки топлива к сжиганию, предназначенная для подготовки к сжиганию жидкого топлива в теплогенерирующих установках (патент на изобретение РФ №1688048, опубл. 30.10.91)A known system for preparing fuel for combustion, designed to prepare for the burning of liquid fuel in heat generating installations (patent for the invention of the Russian Federation No. 1688048, publ. 30.10.91)

Известна система для подачи топлива в форсунки, состоящая из резервуара, насоса, подогревателя, топливопровода. В этой системе заборный патрубок выполнен в виде трубы, заходящей в резервуар горизонтально в придонной зоне.A known system for supplying fuel to nozzles, consisting of a tank, pump, heater, fuel line. In this system, the intake pipe is made in the form of a pipe entering the tank horizontally in the bottom zone.

Из практики видно, что основной объем воды, поступающей в резервуар с топливом, постепенно скапливается в придонной зоне. Поэтому в известной системе подачи топлива вероятность поступления воды в форсунки очень велика, поскольку в зоне скопления воды располагается всасывающий патрубок, а каких либо устройств, исключающих беспрепятственное поступление воды в заборный патрубок, в системе не предусматривается, что сказывается на надежности работы системы.From practice it is clear that the main volume of water entering the tank with fuel gradually accumulates in the bottom zone. Therefore, in the known fuel supply system, the probability of water entering the nozzles is very high, since a suction pipe is located in the water accumulation zone, and there are no devices that prevent unhindered water from entering the intake pipe, which affects the reliability of the system.

Известны циркуляционные системы подачи топлива в топку, содержащие соединено последовательно в замкнутом циркуляционном контуре топливный бак, циркуляционный насос, регулирующий клапан, подогреватель топлива, распределительный коллектор горелок, трубопровод возврата топлива в топливный бак и струйный аппарат с активным соплом. Соединенный с выходом циркуляционного насоса и приемной камерой, выход которой подключен к подогревателю топлива, а вход через обратный клапан- к распределительному коллектору горелок, а в тубопроводе возврата топлива установлена дроссельная шайба (патент на изобретение РФ №1695054, опубл. 30.11.91)Known are circulating systems for supplying fuel to the furnace, comprising a fuel tank, a circulation pump, a control valve, a fuel heater, a burner distribution manifold, a fuel return pipe to the fuel tank, and an jet nozzle with an active nozzle connected in series in a closed circulation circuit. Connected to the output of the circulation pump and the receiving chamber, the output of which is connected to the fuel heater, and the entrance through the check valve to the distribution manifold of the burners, and a throttle washer is installed in the fuel return pipe (patent for the invention of the Russian Federation No. 1695054, publ. 30.11.91)

Недостатком таких систем является возможность недогрева топлива при нарушении или сбое в технологическом цикле, длительность вывода систем из таких сбоев, химическая неполнота сгорания топлива, снижение экономичности работы.The disadvantage of such systems is the possibility of underheating of the fuel in case of a violation or malfunction in the technological cycle, the duration of the withdrawal of systems from such malfunctions, the chemical incompleteness of fuel combustion, and a decrease in operating efficiency.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является система подачи топлива жидкого или газообразного в устройстве для сжигания, то есть к циркуляционным системам подачи топлива в топку (патент на изобретение РФ №2232944, опубл. 20.12.2003).The closest in technical essence to the proposed utility model is a liquid or gaseous fuel supply system in a combustion device, that is, to circulating systems for supplying fuel to the furnace (patent for the invention of the Russian Federation No. 2232944, publ. 12.20.2003).

Сущность изобретения состоит в том, что в систему дополнительно установлен каскад сопел, расположенный между подогревателем топлива и распределительным коллектором горелок.The essence of the invention lies in the fact that the cascade of nozzles located between the fuel heater and the distribution manifold of the burners is additionally installed in the system.

Система содержит соединенные последовательно в замкнутом циркуляционном контуре топливный бак, циркуляционный насос, регулирующий клапан, подогреватель топлива, каскад сопел, распределительный коллектор горелок, трубопровод возврата топлива в топливный бак, сопло, распределительный коллектор паромеханических горелок, подвод пара, котел.The system contains a fuel tank connected in series in a closed circulation circuit, a circulation pump, a control valve, a fuel heater, a cascade of nozzles, a distribution manifold for burners, a pipeline for returning fuel to a fuel tank, a nozzle, a distribution manifold for steam-mechanical burners, a steam supply, a boiler.

Подогретое в топливном баке топливо, циркуляционным насосом через подогреватель топлива, поступает на каскад сопел, затем через распределительный коллектор горелок поступает в котел. Сброс топлива производится по трубопроводу. Весь технологический процесс происходит в закрытом тигле.The fuel heated in the fuel tank through the fuel heater circulates through the fuel heater to the nozzle cascade, then through the distribution manifold of the burners it enters the boiler. Fuel is discharged through the pipeline. The whole process takes place in a closed crucible.

На подогревателе топлива - топливо подогревается, например до температуры 100-110 градусов С паром из котла, а на каскаде сопел подогрев идет за счет механических сил трения до температуры 120-130 градусов С.On the fuel heater - fuel is heated, for example, to a temperature of 100-110 degrees C with steam from the boiler, and on the cascade of nozzles the heating is due to mechanical friction forces to a temperature of 120-130 degrees C.

При нагревании топлива в каскаде сопел происходит превращение жидкого топлива в газообразное или близкое к газообразному состоянию. Такая подготовка топлива позволяет улучшить качество самого топлива и обеспечить полноту его сжигания, повышая этим экономичность работы устройства.When fuel is heated in a cascade of nozzles, liquid fuel is converted to a gaseous state or close to a gaseous state. Such preparation of the fuel allows to improve the quality of the fuel itself and ensure the completeness of its combustion, thereby increasing the efficiency of the device.

Сопла соединяются в каскад при помощи фланцев или сварки. Количество сопел и их типоразмер подбираются опытным путем в зависимости от того, какую температуру необходимо получить для конкретной системы.Nozzles are connected to the cascade by means of flanges or welding. The number of nozzles and their size are selected empirically, depending on what temperature must be obtained for a particular system.

Каскад сопел горелок не обеспечивает полного разложения жидкого топлива в газообразное при затратах только механической энергии, а пар, подаваемый из котла не обеспечивает в полной мере скорости реакции горения, что приводит к неполноте сгорания топлива, вследствие чего снижается КПД процесса горения.The cascade of burner nozzles does not provide complete decomposition of liquid fuel into gaseous at the expense of only mechanical energy, and the steam supplied from the boiler does not fully provide the combustion reaction rate, which leads to incomplete combustion of the fuel, thereby reducing the efficiency of the combustion process.

Причем, использование каскада сопел, подбор их количества и типоразмер проводится каждый раз опытным путем, что приводит к значительному удорожанию конструкции, вследствие использования высококвалифицированного персонала по изготовлению и обслуживанию соплового оборудования.Moreover, the use of a cascade of nozzles, the selection of their number and size is carried out each time empirically, which leads to a significant increase in the cost of the design, due to the use of highly qualified personnel for the manufacture and maintenance of nozzle equipment.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение повышения полноты сгорания топлива при подготовке элементов топливновоздушной смеси, подаваемой в горелки нагревательных агрегатов.The technical result of the proposed utility model is to increase the completeness of fuel combustion in the preparation of elements of the air-fuel mixture supplied to the burners of the heating units.

Технический результат достигается тем, что устройство подготовки и подачи элементов топливновоздушной смеси в горелки нагревательных агрегатов содержащее, соединенный последовательно в замкнутый контур, топливный циркуляционный насос, регулирующий клапан, подогреватель топлива, топливопровод и трубопровод возврата топлива. Согласно предлагаемой полезной модели, устройство снабжено системой подготовки и подачи воздуха, содержащей воздуховод, на котором установлен компрессор с напорным воздуховодом, соединенным с конденсатором пара, который паропроводом соединен с паровоздушным теплообменником, который в свою очередь соединен с газовоздушным теплообменником, соединенным с каналом подачи воздуха в горелку а подогреватель топлива выполнен в виде камеры СВЧ.The technical result is achieved by the fact that the device for preparing and supplying elements of the air-fuel mixture to the burners of the heating units contains, connected in series in a closed loop, a fuel circulation pump, a control valve, a fuel heater, a fuel pipe and a fuel return pipe. According to the proposed utility model, the device is equipped with an air preparation and supply system containing an air duct, on which a compressor is installed with a pressure air duct connected to a steam condenser, which is connected by a steam line to a steam-air heat exchanger, which in turn is connected to a gas-air heat exchanger connected to the air supply channel into the burner and the fuel heater is made in the form of a microwave chamber.

На фигуре 1. схематично представлено Устройство подготовки и подачи элементов топливновоздушной смеси в горелки нагревательных агрегатов.The figure 1. schematically shows a device for the preparation and supply of elements of the air-fuel mixture in the burner of the heating units.

Система подачи и подготовки топлива, в предлагаемом устройстве, содержит соединенный последовательно в замкнутый циркуляционный контур, топливный циркуляционный насос 1, регулирующий клапан 2, камеру СВЧ подогревателя топлива 3, топливопровод 4, трубопровод возврата топлива 5.The fuel supply and preparation system, in the proposed device, comprises a fuel circulation pump 1, a control valve 2 connected in series in a closed circulation circuit, a microwave fuel heater chamber 3, a fuel pipe 4, a fuel return pipe 5.

Система подачи и подготовки воздуха содержит входной воздуховод 6, на котором установлен компрессор 7, с напорным воздуховодом 8 соединенным с конденсатором пара 9, который паропроводом 10 соединен с паровоздушным теплообменником 11. Паровоздушный теплообменник 11 воздуховодом 8 соединен с газовоздушным теплообменником 12, имеющем ввод дымовых газов из нагнетательного агрегата 15. Вода из конденсированного пара конденсатора 9 стекает по водоотводной трубке 13 в расходный бак. Нагретый воздух подается в горелку через трубопровод 14.The air supply and preparation system comprises an inlet duct 6, on which a compressor 7 is installed, with a pressure duct 8 connected to a steam condenser 9, which is connected by a steam duct 10 to a steam-air heat exchanger 11. A steam-air heat exchanger 11 by a duct 8 is connected to a gas-air heat exchanger 12 having a flue gas input from the discharge unit 15. Water from the condensed steam of the condenser 9 flows down the drain pipe 13 into the supply tank. Heated air is supplied to the burner through line 14.

Устройство подготовки и подачи топливновоздушной смеси в горелку нагревательных агрегатов работает следующим образом.The device for preparing and supplying the fuel-air mixture to the burner of the heating units works as follows.

По входному воздуховоду 6 воздух поступает в компрессор 7, обеспечивающий накопление строго дозированного объема воздуха в напорном воздуховоде 8 для подачи его в каскад последующих теплообменников. Напорный воздуховод 8 имеет, установленный на нем, на нем конденсатор пара 9, в котором осуществляется первичный подогрев воздуха паром, поступающим по паропроводу 10 из паровоздушного теплообменника! 1. Воздух снижает температуру поступившего пара и увеличивает внутреннюю энергию(температуру) подаваемого от компрессора воздуха. Далее пар конденсируется в воду в паровом конденсаторе 9 и образовавшаяся там вода стекает по водоотводной трубе 13. в расходный бак. Подогретый воздух из паровоздушного теплообменника 11 через воздуховод 8 подается в газовоздушный теплообменник 12, где воздух подогревается избыточным теплом дымовых газов из нагревательного агрегата 15, что еще более увеличивает внутреннюю энергию воздуха, который затем поступает в зону горения (в горелку).Through the inlet duct 6, air enters the compressor 7, which ensures the accumulation of a strictly metered volume of air in the pressure duct 8 for supplying it to the cascade of subsequent heat exchangers. The pressure duct 8 has, on it, a steam condenser 9 mounted on it, in which the air is initially heated with steam coming through the steam line 10 from the steam-air heat exchanger! 1. Air reduces the temperature of the incoming steam and increases the internal energy (temperature) of the air supplied from the compressor. Next, the steam condenses into water in the steam condenser 9 and the water formed there flows down the drain pipe 13. into the supply tank. The heated air from the steam-air heat exchanger 11 is supplied through the air duct 8 to the gas-air heat exchanger 12, where the air is heated by excess heat of the flue gases from the heating unit 15, which further increases the internal energy of the air, which then enters the combustion zone (burner).

Подача топлива осуществляется из расходного топливного. бака (на чертеже не показано) и по трубопроводу поступает в циркуляционный насос 1. Масса подачи топлива регулируется клапаном 2. Далее по топливопроводу 4 топливо поступает в камеру СВЧ подогрева топлива, где оно нагревается, разлагается и преобразуется до состояния готового к быстрому сжиганию.Fuel is supplied from a fuel consumable. tank (not shown) and through the pipeline enters the circulation pump 1. The fuel supply mass is controlled by valve 2. Then, through the fuel line 4, the fuel enters the microwave fuel heating chamber, where it is heated, decomposed, and converted to a state ready for quick burning.

Затем по трубопроводу 4 топливо подается в горелку, где оно соединяется с нагретым воздухом, поступающим из трубопровода 14 и горит с большим выделением теплоты, необходимой для технологических целей.Then, through the pipeline 4, the fuel is supplied to the burner, where it is connected to the heated air coming from the pipeline 14 and burns with a large release of heat necessary for technological purposes.

Использование СВЧ камеры в качестве подогревателя топлива снижает энергетические затраты на процесс подготовки топлива к сжиганию в связи с тем, что топливо подогревается и разлагается за счет электромагнитных соударений между молекулами при воздействии электромагнитных волн. В камере СВЧ происходит быстрое высокоэнергетическое разложение жидкого топлива до предгазовой фазы, увеличивается скорость подготовки топлива для последующей подачи его в горелку.The use of a microwave chamber as a fuel heater reduces the energy costs of the process of preparing fuel for combustion due to the fact that the fuel is heated and decomposes due to electromagnetic collisions between molecules when exposed to electromagnetic waves. In the microwave chamber there is a quick high-energy decomposition of liquid fuel to the pre-gas phase, the rate of fuel preparation for its subsequent supply to the burner increases.

Применение в предлагаемой полезной модели системы подготовки воздуха, состоящей из каскада теплообменников, увеличивает внутреннюю энергию воздуха, смешивающегося с топливом, за счет отбора энергии пара и дымовых газов из теплообменников, при этом, увеличивается скорость реакции смесеобразования топлива и воздуха в горелке.The use in the proposed utility model of an air preparation system consisting of a cascade of heat exchangers increases the internal energy of air mixed with fuel by taking the energy of steam and flue gases from the heat exchangers, while the reaction rate of mixture formation of fuel and air in the burner increases.

Что, в конечном итоге, приводит к обеспечению полноты сгорания топлива и увеличению температуры факела пламени, поступающего к нагревательным агрегатам, повышению КПД процесса горения и к сокращению расхода топлива.Which, ultimately, leads to ensuring the completeness of fuel combustion and an increase in the flame temperature of the flame entering the heating units, increasing the efficiency of the combustion process and reducing fuel consumption.

Claims

A device for preparing and supplying air-fuel mixture elements to burners of heating units, comprising a fuel circulation pump connected in series to a closed circuit, a control valve, a fuel heater, a fuel line and a fuel return pipe, characterized in that the device is equipped with a system for preparing and supplying air containing an air duct which is equipped with a compressor with a pressure duct connected to a steam condenser, which is connected by a steam line to a steam-air heat exchanger ohms, which is in turn connected to the air-gas heat exchanger connected with the air supply channel of the burner, a fuel heater is designed as a microwave camera.