RU2144646C1

RU2144646C1 - Recirculating-gas heat generator

Info

Publication number: RU2144646C1
Application number: RU98113176A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Крейнин; А.З. Курбанов
Original assignee: ООО "Теплосервис"
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 2000-01-20

Abstract

FIELD: coolant generation by mixing. SUBSTANCE: heat generator has casing accommodating coaxially arranged tubular shells, fully metal gas burner provided with two air inlets, fan with extension piece and mounting flange. Chosen proportion of diameters of internal shell and extension piece is 2.2-1.5 and that of internal shells is 1.5-1.2. Water pipe is built in front edge of internal shell along air flow; air ports are provided on periphery of mounting flange for efficient cooling of generator casing. EFFECT: optimized vacuum in working space, improved reliability and facilitated servicing of burner. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам генерации теплоносителя смесительным способом. The invention relates to devices for generating a heat transfer medium by a mixing method.

Известен теплогенератор, в котором путем смешивания воздуха с продуктами топлива подучается горячий теплоноситель [1]. Known heat generator, in which by mixing air with fuel products is obtained hot coolant [1].

Известен также теплогенератор, в котором с использованием футерованных камер - топки и горелки получают горячий теплоноситель, используемый в дальнейшем в циркуляционной камере тепловлажностной обработки железобетона [2, с.5]. A heat generator is also known, in which, using lined chambers - a furnace and a burner, a hot heat carrier is obtained, which is further used in a circulation chamber for heat-moisture treatment of reinforced concrete [2, p.5].

Недостатком известных конструктивных решений теплогенераторов является их громоздкость, обусловленная использованием специальной огнеупорной керамики. A disadvantage of the known design solutions of heat generators is their bulkiness due to the use of special refractory ceramics.

Наиболее близким к изобретению является теплогенератор, содержащий корпус с аксиально расположенными в нем цилиндрическими (трубными) обечайками, футерованное горелочное устройство, вентилятор с насадком [3]. Closest to the invention is a heat generator comprising a housing with axially arranged cylindrical (pipe) shells, a lined burner device, a fan with a nozzle [3].

Недостатком этого теплогенератора является следующее:
- необходимость футеровочного камня в горелочном туннеле,
- экологическое загрязнение теплоносителя окислами азота, генерирующимися в горелке,
- отсутствие оптимизации по геометрическим параметрам, обусловливающей недостаточную рециркуляцию теплоносителя,
- перегрев наружного корпуса теплогенератора.The disadvantage of this heat generator is the following:
- the need for lining stone in the burner tunnel,
- environmental pollution of the coolant with nitrogen oxides generated in the burner,
- the lack of optimization in geometric parameters, causing insufficient recirculation of the coolant,
- overheating of the outer case of the heat generator.

Цель предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности и эффективности эксплуатации теплогенератора путем устранения перечисленных недостатков. The purpose of the invention is to increase the reliability and efficiency of the heat generator by eliminating the above disadvantages.

Поставленная цель достигается тем, что в известном теплогенераторе, содержащем корпус с аксиально установленными обечайками, горелочное устройство и вентилятор с насадком, горелочное устройство выполнено полностью чисто металлическим с двумя подводами воздуха, инжектируемого за счет разряжения в рабочем положении теплогенератора. Соотношение диаметров насадка вентилятора и обеих обечаек теплогенератора оптимизирует упомянутое разряжение. В зоне передней кромки внутренней обечайки по ходу воздуха от вентилятора вмонтирован патрубок для подвода воды, а для охлаждения корпуса теплогенератора по периферии присоединительного фланца вентилятора выполнены воздушные отверстия. This goal is achieved by the fact that in a known heat generator containing a housing with axially mounted shells, a burner device and a fan with a nozzle, the burner device is made entirely of metal with two inlets of air injected by discharge in the operating position of the heat generator. The ratio of the diameters of the fan nozzle and the two shells of the heat generator optimizes the aforementioned vacuum. In the area of the leading edge of the inner shell along the air flow from the fan, a nozzle for supplying water is mounted, and air holes are made to cool the heat generator body along the periphery of the fan connecting flange.

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, можно считать существенными и отвечающими критерию "новизна". The features that distinguish the proposed technical solution from the prototype can be considered significant and meet the criterion of "novelty."

На фиг. 1 представлена принципиальная схема заявляемого теплогенератора; на фиг. 2 - конструктивная схема горелки многостадийного сжигания топлива. In FIG. 1 presents a schematic diagram of the inventive heat generator; in FIG. 2 is a structural diagram of a multi-stage fuel combustion burner.

Теплогенератор рециркуляционный газовый содержит автономный вентилятор 1 с насадком 2. Вентилятор 1 с помощью присоединительного фланца 3 сочленен с корпусом 4 теплогенератора. Соосно с насадком 2 установлены внутренняя 5 и внешняя 6 трубные обечайки. Диаметры насадка и обеих обечаек находятся в определенном соотношении. С внутренним объемом обечайки 5 сочленена горелка 7. The recirculation gas heat generator contains an autonomous fan 1 with a nozzle 2. The fan 1 is connected to the housing 4 of the heat generator using a connecting flange 3. Coaxially with nozzle 2, inner 5 and outer 6 pipe shells are installed. The diameters of the nozzle and both shells are in a certain ratio. With the internal volume of the shell 5 articulated burner 7.

Горелка 7 имеет кольцевой газовый коллектор 8 с отверстиями 9 и два подвода воздуха (10 - первичный и 11 - вторичный). Последний в свою очередь делится на два потока: один попадает на перфорированный диффузор 12, другой попадает в факел через кольцевой зазор 13. Через подвод 14 осуществляют впрыскивание во внутрь обечайки 5 воды, а через отверстия 15 во фланце 3 часть воздуха протекает в кольцевом зазоре между корпусом 4 и наружной обечайкой 6. Окончательный поток теплоносителя формируется в объеме 15. The burner 7 has an annular gas manifold 8 with holes 9 and two air inlets (10 - primary and 11 - secondary). The latter, in turn, is divided into two flows: one enters the perforated diffuser 12, the other enters the torch through the annular gap 13. Water is injected into the shell 5 through the inlet 14, and through the holes 15 in the flange 3, part of the air flows in the annular gap between the housing 4 and the outer shell 6. The final flow of the coolant is formed in the volume 15.

Теплогенератор рециркуляционный газовый работает следующим образом. The gas recirculation gas generator operates as follows.

Оригинальная горелка 7 имеет два регулируемых подвода воздуха 10 и 11. Первичная газовоздушная смесь (α₁~0,2-0,4) пронизывается воздушными струями через диффузор 12 и разбавляется вторичным воздухом до α₂~0,4-0,7. Третья порция воздуха, истекающая из кольцевого зазора 13, окончательно формирует факел с α_ε = 1,02-1,07. Сжигание топлива в три стадии обуславливает минимальный выход окислов азота (NO_x) и моноксида углерода (CO). Выполнение горелки полностью металлической повышает ее надежность и простоту в эксплуатации.The original burner 7 has two adjustable air supply 10 and 11. The primary gas-air mixture (α ₁ ~ 0.2-0.4) is penetrated by air jets through the diffuser 12 and diluted with secondary air to α ₂ ~ 0.4-0.7. A third portion of air flowing out of the annular gap 13 finally forms a torch with α _ε = 1.02-1.07. The combustion of fuel in three stages leads to a minimum yield of nitrogen oxides (NO _x ) and carbon monoxide (CO). The execution of the burner is completely metal increases its reliability and ease of operation.

Инжекционная способность горелки 7 во многом определяется разряжением, создаваемым в рабочем пространстве теплогенератора. С этой целью был проведен специальный эксперимент по оптимизации соотношения диаметров насадка вентилятора 2, внутренней и внешней обечаек 5 и 6 соответственно. Результаты такой оптимизации представлены в таблице. The injection ability of the burner 7 is largely determined by the discharge created in the working space of the heat generator. To this end, a special experiment was conducted to optimize the ratio of the diameters of the fan nozzle 2, the inner and outer shells 5 and 6, respectively. The results of this optimization are presented in the table.

В эксперименте использовался набор (по диаметру) насадка 2, обечайки 5, обечайки 6 и корпуса 4. In the experiment, a set (in diameter) of the nozzle 2, shell 5, shell 6 and body 4 was used.

При изменении соотношения D₅/D₂ от 1,2 до 2,5 разряжение, измеряемое отборником 16 и колеблющееся в пределах приемлемой величины 1,5-1,7 мм H₂O, вентилятор сохранял свою проектную производительность только при 1,5 ≤ D₅/D₂ ≤ 2,2. Диаметр внешней обечайки D₆ в этом эксперименте сохранялся постоянным.When the ratio D ₅ / D ₂ changes from 1.2 to 2.5, the vacuum measured by sampler 16 and fluctuating within an acceptable value of 1.5-1.7 mm H ₂ O, the fan retained its design capacity only at 1.5 ≤ D ₅ / D ₂ ≤ 2.2. The diameter of the outer shell D ₆ in this experiment was kept constant.

Во втором эксперименте диаметр насадка D₂ был постоянным, менялось соотношение D₆/D₅ от 1,7 до 1,1. При чрезмерном соотношении (D₆/D₅ = 1,7) резко возрастала металлоемкость теплогенератора, в пределах 1,2 ≤ D₆/D₅ ≤ 1,5 отмечалась стабильная работа горелки, обусловленная достаточной величиной разряжения на срезе горелки (отборник давления 16). Уже при соотношении D₆/D₅ = 1,1 разряжение снижалось до 0.5 мм H₂O, что вызывало нестабильную работу инжекционной горелки из-за нехватки воздуха на горение.In the second experiment, the nozzle diameter D ₂ was constant; the ratio of D ₆ / D ₅ changed from 1.7 to 1.1. With an excessive ratio (D ₆ / D ₅ = 1.7), the metal consumption of the heat generator increased sharply, within 1.2 ≤ D ₆ / D ₅ ≤ 1.5, stable operation of the burner was observed, due to a sufficient amount of vacuum at the burner end (pressure selector 16 ) Already at a ratio of D ₆ / D ₅ = 1.1, the vacuum decreased to 0.5 mm H ₂ O, which caused an unstable operation of the injection burner due to the lack of air for combustion.

Заявляемое техническое решение в виде экспериментального образца (ТРГ-100) мощностью 100 кВт успешно прошло стадию приемочных испытаний. Планируется расширять ряд из типоразмеров по тепловой мощности (200 и 350 мВт). The claimed technical solution in the form of an experimental sample (TRG-100) with a capacity of 100 kW successfully passed the acceptance test stage. It is planned to expand a number of standard sizes for thermal power (200 and 350 MW).

Промышленную проверку теплогенератор ТРГ-100 успешно прошел в установке по сушке пиломатериалов. The TRG-100 heat generator successfully passed an industrial test in a lumber drying plant.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство N 137255, кл. F 24 H 3/02, 1960.Sources of information:
1. Copyright certificate N 137255, cl. F 24 H 3/02, 1960.

2. Крейнин Е. В. "Новые высокоэффективные сферы применения природного газа", М., ВНИИЭГАЗПРОМ, 1989, 32 с. 2. Kreinin E. V. "New highly efficient areas of application of natural gas", M., VNIIEGAZPROM, 1989, 32 pp.

3. Авторское свидетельство СССР N 1605107, кл. F 24 H 3/02, 1988. 3. Copyright certificate of the USSR N 1605107, cl. F 24 H 3/02, 1988.

Claims

1. The recirculating gas heat generator, comprising a housing with axially arranged pipe shells, a burner device and a fan with a connecting flange, as well as a nozzle, characterized in that the burner device is made entirely of metal and is equipped with two inlets of air injected by the discharge in the working the space of the heat generator, the ratio of the inner shell and the fan nozzle is chosen equal to 2.2 - 1.5, and the outer and inner shells of 1.5 - 1.2.

2. The recirculating gas heat generator according to claim 1, characterized in that a pipe for supplying water is mounted in the area of the leading edge of the inner shell along the air from the fan.

3. The recirculating gas heat generator according to claim 1, characterized in that air holes are made along the periphery of the connecting flange to purge the annular gap between the housing and the outer shell.