RU2137051C1

RU2137051C1 - Gas-fired air heater

Info

Publication number: RU2137051C1
Application number: RU97115441/06A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Кириленко; С.О. Брулев; А.В. Пучков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Интербизнеспроект"
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: heating and ventilating systems. SUBSTANCE: heater has multijet radiant burner with nozzle framing its ceramic radiating surface; mixing chamber wherein combustion products having minimal content of CO and NOx are mixed up with secondary air is arranged around secondary-combustion chamber formed by above-mentioned nozzle; mixing chamber also serves as heat shield. EFFECT: improved air heating. 2 dwg

Description

Предлагаемый газовый контактный воздухонагреватель относится к области промышленной теплотехники и может быть использован в системах отопления и вентиляции. The proposed gas contact air heater belongs to the field of industrial heat engineering and can be used in heating and ventilation systems.

Известна конструкция, защищенная авторским свидетельством N 1513338. Воздухонагреватель содержит вентилятор, газовую горелку, камеры сгорания и смешения продуктов сгорания с вторичным воздухом разбавления. Known design, protected by copyright certificate N 1513338. The heater contains a fan, a gas burner, a combustion chamber and mixing the combustion products with secondary dilution air.

Недостатком этого воздухонагревателя является то, что одновременное соответствие обоих токсичных компонентов (CO и NOx) требованиям ПДК в приточном воздухе обеспечивается в узком диапазоне (4-6 м/сек.) скоростей воздуха, поступающего в камеру сгорания через отверстия перфорированных пластинчатых стабилизаторов горения. The disadvantage of this heater is that the simultaneous compliance of both toxic components (CO and NOx) with the MPC requirements in the supply air is ensured in a narrow range (4-6 m / s) of air velocities entering the combustion chamber through the openings of the perforated plate combustion stabilizers.

Известен теплогенератор, предназначенный для децентрализованного отопления производственных и вспомогательных помещений, содержащий корпус, вентилятор, газовую горелку, работающую с коэффициентом избытка воздуха менее 1 с целью понижения температуры горения и снижения образования NOx. Дожигание горючих компонентов, разбавленных вторичным воздухом при пониженной температуре, происходит на катализаторе, установленном на выходе камеры вторичного смешения. Недостатком такого теплогенератора является низкая надежность каталитического дожига горючих компонентов в продуктах сгорания, ресурс работы которого - 4000 часов, что не исключает попадания в систему воздушного отопления токсичных продуктов неполного сгорания газа. (см. Каталитический теплогенератор газовый КТГ-75Г, Информационный листок N 90-71, серия 64.01.84, НИИ научно-технической информации и технико-экономических исследований Госплана УзССР, 1990). A heat generator is known for decentralized heating of industrial and auxiliary premises, comprising a housing, a fan, a gas burner operating with an excess air coefficient of less than 1 in order to lower the combustion temperature and reduce the formation of NOx. The afterburning of combustible components diluted with secondary air at a reduced temperature occurs on the catalyst installed at the outlet of the secondary mixing chamber. The disadvantage of such a heat generator is the low reliability of the catalytic afterburning of combustible components in the combustion products, the service life of which is 4000 hours, which does not exclude the ingress of toxic products of incomplete combustion of gas into the air heating system. (see Catalytic gas heat generator KTG-75G, Information leaflet N 90-71, series 64.01.84, Research Institute of Scientific and Technical Information and Technical and Economic Research of the State Planning Committee of the Uzbek SSR, 1990).

Назначение предлагаемого газового контактного воздухонагревателя - обеспечить нагрев воздуха смешением его с продуктами сгорания с минимальным содержанием CO и NOx в продуктах сгорания. The purpose of the proposed gas contact air heater is to provide air heating by mixing it with combustion products with a minimum content of CO and NOx in the combustion products.

Поставленная цель достигается тем, что в газовом воздухонагревателе газ сжигается в многофакельной излучающей горелке, снабженной большим количеством керамических туннелей малого диаметра (около 200 туннелей). This goal is achieved by the fact that in a gas air heater gas is burned in a multi-torch emitting burner equipped with a large number of ceramic tunnels of small diameter (about 200 tunnels).

Известно, что для снижения содержания окислов азота в продуктах сгорания газа в практике отработаны следующие технологические примеры: сжигание газа с минимальным избытком воздуха 1,02-1,05, снижение температуры в зоне горения рециркуляцией продуктов сгорания, впрыском водяного пара или воды, многоступенчатым сжиганием топлива; сокращение времени пребывания продуктов сгорания в зоне высоких температур. It is known that in order to reduce the content of nitrogen oxides in gas combustion products, the following technological examples have been worked out in practice: gas burning with a minimum excess of air of 1.02-1.05, lowering the temperature in the combustion zone by recirculation of combustion products, injection of water vapor or water, multi-stage combustion fuel; reduction of the residence time of combustion products in the high temperature zone.

Многофакельное сжигание газа является короткофакельным, т.е. отличается малым временем пребывания продуктов сгорания в высокотемпературной зоне факела. При этом, вследствие передачи более 50% выделившегося при сгорании газа тепла радиацией от раскаленной поверхности керамических туннелей, которые не нагреваются выше 1000^oC, что многократно снижает содержание NOx без специальных технологических приемов, перечисленных выше.Multi-torch gas burning is short-haired, i.e. characterized by a short residence time of combustion products in the high-temperature zone of the torch. Moreover, due to the transfer of more than 50% of the heat released during gas combustion by radiation from the hot surface of ceramic tunnels that do not heat above 1000 ^o C, which repeatedly reduces the NOx content without the special technological methods listed above.

На фиг. 1 изображен общий вид газового нагревателя; на фиг.2 - вид A на фиг.1. In FIG. 1 shows a general view of a gas heater; figure 2 - view A in figure 1.

Воздухонагреватель содержит беспламенную излучающую газовую горелку 1, патрубок вторичного воздуха 2, камеру дожига 3, камеру смешения (экран) 4, взрывной клапан 5, корпус 6, вентилятор 7. The air heater contains a flameless radiating gas burner 1, a secondary air pipe 2, a afterburner 3, a mixing chamber (screen) 4, an explosive valve 5, a housing 6, a fan 7.

Воздухонагреватель работает следующим образом. The air heater operates as follows.

При включении горелки 1 газовая струя инжектирует необходимое для горения количество воздуха с коэффициентом избытка 1,03-1,05, продукты полного сгорания на выходе из камеры дожига 3 смешиваются с вторичным воздухом, поступающим через патрубок 2, под воздействием разрежения, создаваемого вентилятором 7, благодаря чему температура продуктов сгорания снижается и образование NOx прекращается. Из камеры смешения 4 теплоноситель с пониженной температурой после дополнительного смешения с потоком вторичного воздуха поступает в вентилятор 7 и далее в систему распределения приточного горячего воздуха. Предохранительный взрывной клапан 5 защищает воздухонагреватель от повышения давления при взрыве газовоздушной смеси при неправильном действии оператора во время пуска. Направляющий аппарат 8 служит для регулирования производительности воздухонагревателя. When you turn on the burner 1, the gas jet injects the amount of air necessary for combustion with an excess coefficient of 1.03-1.05, the products of complete combustion at the outlet of the afterburner 3 are mixed with secondary air entering through the pipe 2, under the influence of the vacuum created by the fan 7, due to which the temperature of the combustion products decreases and the formation of NOx stops. From the mixing chamber 4, the coolant with a reduced temperature after additional mixing with a stream of secondary air enters the fan 7 and then into the distribution system of the supply of hot air. Safety blast valve 5 protects the heater from increasing pressure when the gas-air mixture explodes if the operator acts improperly during start-up. The guide apparatus 8 is used to control the performance of the heater.

Важным преимуществом предлагаемого воздухонагревателя является высокое качество сжигания газа в многофакельной излучающей горелке со значительным снижением содержания NOx в продуктах сгорания газа благодаря пониженной температуре горения в излучающей горелке. An important advantage of the proposed heater is the high quality of gas combustion in a multi-torch emitting burner with a significant reduction in the NOx content in the gas combustion products due to the reduced combustion temperature in the emitting burner.

Инструментальными измерениями установлено, что содержание NOx в продуктах сгорания многофакельной беспламенной излучающей горелки не превышает 35 мг/м³ при содержании диоксида азота около 20 мг/м³, тогда как при сжигании газа в факельных горелках содержание NOx достигает значения 500-800 мг/м³. При тепловой мощности воздухонагревателя 300 кВт расход газа составит 30 нм³/час, объем продуктов сгорания 300 нм³/час, расчетный объем обогреваемого помещения - 10000 м³. При однократном объеме воздухообмена в час коэффициент разбавления составит 33, что обеспечивает содержание NO₂ в нагретом воздухе менее 0,7 мг/нм³ при допустимой концентрации 1,5 мг/м³ - 30% ПДК в рабочей зоне.By instrumental measurements it was found that the NOx content in the products of combustion of a multi-flame flameless emitting burner does not exceed 35 mg / m ³ with a nitrogen dioxide content of about 20 mg / m ³ , whereas when burning gas in flare burners, the NOx content reaches 500-800 mg / m ³ . With a thermal power of an air heater of 300 kW, the gas consumption will be 30 nm ³ / h, the volume of combustion products 300 nm ³ / h, the estimated volume of the heated room is 10,000 m ³ . With a single volume of air exchange per hour, the dilution coefficient will be 33, which ensures that the NO ₂ content in heated air is less than 0.7 mg / nm ³ at an acceptable concentration of 1.5 mg / m ³ - 30% of the MPC in the working area.

Таким образом, предлагаемая конструкция воздухонагревателя позволяет эффективно применять его в системах отопления и приточной вентиляции. Thus, the proposed design of the air heater allows its efficient use in heating and ventilation systems.

Сравнительный расчет показал, что стоимость отопления промышленного здания от теплогенератора в 4,5 раза ниже централизованного теплоснабжения. A comparative calculation showed that the cost of heating an industrial building from a heat generator is 4.5 times lower than district heating.

Claims

A gas contact air heater comprising a housing, a burner, coaxially arranged chambers for burning and mixing combustion products with air, a fan, characterized in that a multi-flame flameless radiating burner with a nozzle framing a ceramic radiating panel of the burner, a chamber for mixing combustion products with secondary air are used as a burner located around the afterburner, the afterburner is formed by the above nozzle, and the mixing chamber is a heat shield.