RU2091673C1

RU2091673C1 - Method of heating liquid

Info

Publication number: RU2091673C1
Authority: RU
Inventors: Борис Александрович Ксенякин
Original assignee: Борис Александрович Ксенякин
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1997-09-27

Abstract

FIELD: heat-power engineering; heating of water and generation of steam. SUBSTANCE: fuel is burnt at excess-air coefficient of 1.5 to 2.0. Combustion products formed in course of burning of fuel are passed through layer of intermediate heat-transfer agent forming water-steam-gas flow which is heated transmitting its heat to water being heated through wall of heat exchanger 6. Then water-steam-gas flow is throttled at excessive pressure maintained within 0.02 to 0.005 MPa above layer, after which flow is separated and returned to layer. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева воды для систем отопления и горячего водоснабжения, в том числе и для мобильных установок. The invention relates to a power system and can be used for heating water for heating systems and hot water supply, including for mobile installations.

Известен способ нагрева жидкости горячими газами путем подачи под напором этого газа в жидкость, измерения ее температуры, обеспечения термодинамического равновесия между газами и жидкостью путем изменения глубины вдува газа в жидкость и уменьшения глубины вдува до изменения температуры жидкости. A known method of heating a liquid with hot gases by supplying this gas to a liquid under pressure, measuring its temperature, ensuring thermodynamic equilibrium between the gases and the liquid by changing the depth of injection of gas into the liquid and reducing the depth of injection to change the temperature of the liquid.

Недостатком известного способа является усложнение управления процессом нагрева и конструкции в целом, что снижает надежность установки в целом. The disadvantage of this method is the complexity of controlling the heating process and the structure as a whole, which reduces the reliability of the installation as a whole.

Известен способ и устройство для безвредного для окружающей среды нагревания жидкости, заключающийся в сжигании топлива, барботировании продуктов сгорания топлива через слой промежуточного жидкого теплоносителя, нагреве образующимся при этом пароводогазовым потоком нагреваемой воды через разделительную стенку, сепарации влаги из отходящих продуктов сгорания топлива и ее возврата в слой промежуточного жидкого теплоносителя. A known method and device for environmentally friendly heating of a liquid, which consists in burning fuel, bubbling fuel combustion products through a layer of intermediate liquid coolant, heating the resulting steam-gas flow of heated water through a separation wall, separating moisture from the exhaust products of fuel combustion and returning it to a layer of intermediate liquid coolant.

Основным недостатком известного способа является возрастание потерь тепла и жидкости с отходящими продуктами сгорания топлива при увеличении горения, так как при этом возрастает скорость выхода из слоя газообразных продуктов сгорания топлива. По этой причине устройства, реализующие известный способ, имеют небольшую производительность и ограниченную возможность ее регулировки. The main disadvantage of this method is the increase in heat and liquid losses with exhaust products of fuel combustion with increasing combustion, since this increases the rate of exit from the layer of gaseous products of fuel combustion. For this reason, devices implementing the known method have low productivity and limited ability to adjust it.

Известен способ нагрева жидкости, заключающейся в подогреве промежуточного жидкого теплоносителя путем барботирования его слоя газообразными продуктами сгорания топлива, получаемыми в результате сжигания топлива под напором, с образованием водопарогазового потока, передаче тепла последнего через стенку нагреваемой жидкости, отделении воды из отходящего водопарогазового потока путем сепарации с последующим возвратом и передаче тепла при возврате через стенку нагреваемой жидкости. A known method of heating a liquid, which consists in heating an intermediate liquid coolant by sparging its layer with gaseous products of fuel combustion resulting from burning fuel under pressure, with the formation of a water-gas stream, transferring heat of the latter through the wall of a heated liquid, separating water from the exhaust gas-water stream by separation with subsequent return and transfer of heat when returning through the wall of the heated fluid.

Основные недостатки известного способа аналогичны предыдущему. The main disadvantages of this method are similar to the previous one.

Целью изобретения является повышение производительности и расширение диапазона ее регулировки. The aim of the invention is to increase productivity and expand the range of its adjustment.

Поставленная цель достигается тем, что водопарогазовый поток перед сепарацией дросселируют, причем избыточное давление над слоем промежуточного жидкого теплоносителя поддерживают в диапазоне 0,02-0,005 Мпа, а также тем, что сжигание топлива осуществляют с коэффициентом избытка воздуха равным 1,5-2,0. This goal is achieved by the fact that the gas-vapor flow before throttling is throttled, and the overpressure above the intermediate liquid coolant layer is maintained in the range of 0.02-0.005 MPa, and also because the fuel is burned with an excess air coefficient of 1.5-2.0 .

На чертеже представлена схема устройства, реализующая предлагаемый способ. Схема содержит теплообменник 1 с погружной горелкой 2, сепарационное устройство 3 с сужающим элементом 4, двухсекционный теплообменный элемент для нагрева воды опускающимся потоком жидкости, отсепарированной в сепараторе, и секции 6 подогрева воды подымающимся потоком водопарогазовой эмульсии. Для предотвращения опрокидывания циркуляции на линии возврата отсепарированной жидкости установлен обратный клапан 7. The drawing shows a diagram of a device that implements the proposed method. The circuit includes a heat exchanger 1 with an immersion burner 2, a separation device 3 with a constricting element 4, a two-section heat exchange element for heating water with a descending stream of liquid separated in the separator, and a section 6 for heating water with a rising stream of gas-vapor emulsion. To prevent capsizing circulation on the return line of the separated liquid is installed check valve 7.

Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.

В погружной горелке 2 сжигают топливо, например, при максимальной производительности с коэффициентом избытка воздуха 1,5, т.е. при величине, требуемой согласно теплотехнического расчета. Образующийся при горении топлива водопарогазовый поток поднимается и через разделительную стенку второй секции 6 теплообменного элемента нагревает воду, после чего поступает на сужающийся элемент 4. На этом элементе поток дросселируется, в результате чего давление над жидким промежуточным теплоносителем поднимается до 0,02 МПа. В случае, если давление будет больше, появляется опасность образования гидроударов. За счет образования подпора скорость прохождения потоком сужающего элемента 4 возрастает, что используется на сепараторе 3 для отделения жидкости из горячих газов. Отделенная жидкость направляется в первую секцию 5 теплообменного элемента для предварительного нагрева нагреваемой жидкости. In an immersion burner 2, fuel is burned, for example, at maximum capacity with an air excess ratio of 1.5, i.e. at the value required according to the heat engineering calculation. The water-gas-gas stream formed during fuel combustion rises and heats the water through the separation wall of the second section 6 of the heat exchange element, and then flows to the tapering element 4. The flow is throttled on this element, as a result of which the pressure above the liquid intermediate heat carrier rises to 0.02 MPa. If the pressure is greater, there is a danger of water hammer formation. Due to the formation of backwater, the flow rate of the constricting element 4 increases, which is used on the separator 3 to separate the liquid from the hot gases. The separated liquid is sent to the first section 5 of the heat exchange element for preheating the heated liquid.

При снижении производительности установки до минимума уменьшают горение, а подачу воздуха при этом не изменяют, при этом коэффициент избытка воздуха повышается до 2,0, а давление над жидким промежуточным теплоносителем уменьшается до 0,005 МПа. При этом избыток воздуха несколько снизит температуру горячих газов, но эффективность теплообмена будет скомпенсирована за счет незначительного, ввиду неизменной подачи воздуха, снижения скорости циркуляции водопарогазового потока по своему контуру циркуляции. At a decrease in plant productivity, combustion is reduced to a minimum, while the air supply is not changed, while the coefficient of excess air rises to 2.0, and the pressure above the liquid intermediate coolant decreases to 0.005 MPa. At the same time, excess air will slightly reduce the temperature of hot gases, but the heat transfer efficiency will be compensated for by a slight, due to unchanged air supply, decrease in the rate of circulation of the water-gas-gas flow along its circulation circuit.

Осуществление операции дросселирования обеспечивает циркуляцию греющего теплоносителя (водопарогазового потока) под напором 0,02- 0,005 МПа. Образующийся напор представляет собой дополнительное гидравлическое сопротивление выходу горячих газов из греющего теплоносителя, которое возрастает с увеличением горения и поэтому препятствует увеличению скорости выхода горячих газов из этого теплоносителя. Осуществление сжигания топлива при коэффициенте избытка воздуха 1,5-2,0, при условии подачи постоянного количества воздуха, снижает пределы диапазона изменения количества образующихся горячих газов при изменении горения, а это также уменьшает возможный диапазон изменения скорости выхода горячих газов из промежуточного жидкого теплоносителя. Снижение же диапазона изменения этой скорости обеспечивает уменьшение потерь тепла и жидкости с уходящими газами, что позволяет как увеличить производительность, так и расширить возможность ее регулирования. The throttling operation provides circulation of the heating fluid (water and gas flow) under a pressure of 0.02-0.005 MPa. The resulting pressure is an additional hydraulic resistance to the exit of hot gases from the heating medium, which increases with increasing combustion and therefore prevents an increase in the rate of exit of hot gases from this medium. The implementation of fuel combustion with an excess air coefficient of 1.5-2.0, provided a constant amount of air is supplied, reduces the limits of the range of changes in the amount of generated hot gases when combustion changes, and this also reduces the possible range of changes in the rate of exit of hot gases from the intermediate liquid coolant. Reducing the range of variation of this speed provides a reduction in heat and liquid losses with flue gases, which allows both to increase productivity and expand the possibility of its regulation.

Claims

1. A method of heating a liquid, which consists in heating an intermediate coolant by bubbling its layer with the combustion products obtained as a result of fuel combustion with the formation of a water-gas-gas stream, transferring heat of the latter through the wall of a heated liquid, separating water from the water-gas-gas stream by separation, followed by its return to the layer and transferring it heat when returning through the wall of a heated fluid, characterized in that the gas-vapor flow before throttling is throttled, and the excess pressure n hell with an intermediate coolant layer is maintained in the range of 0.02 0.005 MPa.

2. The method according to p. 1, characterized in that the combustion of fuel is carried out with a coefficient of excess air of 1.5 to 2.0.