RU2196279C1

RU2196279C1 - Gas heating device

Info

Publication number: RU2196279C1
Application number: RU2001110337/06A
Authority: RU
Inventors: П.А. Воронин; А.М. Давидсон; А.А. Соколов
Original assignee: Северо-Кавказский государственный технологический университет
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2003-01-10

Abstract

FIELD: metallurgical furnaces including reduction ones. SUBSTANCE: device designed for heating gas such as hydrogen prior to delivering it to metallurgical or reduction furnace has case accommodating transformer with primary winding and short- circuited secondary winding and is provided with two internal and external heat and electricity insulating cylinders having end plates with holes fitted onto laminated magnetic core; cylinders accommodate secondary winding made in the form of trapezoidal-section metal disk with holes. Case is hermetically sealed and its lower heat and electricity insulating cylinder is provided with holes made over entire circumference; cylinders and end plates are made of insulating material. EFFECT: enhanced gas heating effectiveness, operating efficiency, and reliability of device. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электронагревательным устройствам и может быть использовано для нагрева газа перед подачей в металлургическую печь, в частности водорода для печей восстановления. The invention relates to electric heating devices and can be used to heat gas before being fed to a metallurgical furnace, in particular hydrogen for reduction furnaces.

Известно устройство для подогрева воздуха, содержащее корпус с патрубками, выполненный с расположенной на его поверхности индукционной обмоткой и размещенной внутри его полости теплообменным элементом, изготовленным из ферромагнитного материала (см. а.с. СССР 357426, МПК⁷ F 24 H 3/04, опубл. 31.10.1972).A device for heating air is known, comprising a housing with nozzles, made with an induction winding located on its surface and placed inside its cavity by a heat exchange element made of ferromagnetic material (see AS USSR 357426, IPC ⁷ F 24 H 3/04, publ. 10/31/1972).

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность использования электрической энергии из-за значительных магнитных и тепловых потоков рассеяния, а также малая эффективность нагрева газа при температуре теплообменного элемента, превышающей точку Кюри ферромагнитного материала. The disadvantages of this device are the low efficiency of the use of electric energy due to significant magnetic and heat scattering fluxes, as well as the low efficiency of heating the gas at a temperature of the heat exchange element exceeding the Curie point of the ferromagnetic material.

Наиболее близким к заявляемому устройству для нагрева газа является электроконвертор, содержащий корпус и расположенный в нем трансформатор с первичной и вторичной обмотками, последняя замкнута накоротко. Closest to the claimed device for heating gas is an electroconverter containing a housing and a transformer located therein with primary and secondary windings, the latter is short-circuited.

Недостатками прототипа являются неравномерное распределение плотности тока по площади сечения нагревателя и соответственно неравномерный нагрев газа по площади нагревающей поверхности, что снижает коэффициент полезного действия. The disadvantages of the prototype are the uneven distribution of current density over the cross-sectional area of the heater and, accordingly, the uneven heating of the gas over the area of the heating surface, which reduces the efficiency.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности нагрева газа и надежности при эксплуатации. The objective of the proposed technical solution is to increase the efficiency of gas heating and reliability during operation.

Технический результат заключается в равномерном распределении тока по площади сечения нагревателя и равномерный нагрев газа по всей поверхности нагревателя, что приводит к увеличению коэффициента полезного действия. The technical result consists in a uniform distribution of current over the cross-sectional area of the heater and uniform heating of the gas over the entire surface of the heater, which leads to an increase in the efficiency.

Этот технический результат заключается в том, что известное устройство для нагрева газа, состоящее из корпуса и расположенного в нем трансформатора с первичной и вторичной обмотками, последняя замкнута накоротко, дополнительно снабжено коаксиально расположенными двумя внутренними и наружными тепло- и электроизоляционными цилиндрами с торцевыми крышками с отверстиями, насаженными на шихтованный магнитопровод, при этом внутри цилиндров расположена вторичная обмотка, выполненная в виде металлических дисков трапецеидального сечения с отверстиями. This technical result consists in the fact that the known device for heating gas, consisting of a housing and a transformer located in it with primary and secondary windings, the latter is short-circuited, additionally equipped with coaxially arranged two internal and external heat and electrical insulation cylinders with end caps with openings mounted on a lined magnetic circuit, while inside the cylinders there is a secondary winding made in the form of metal disks of a trapezoidal section with holes.

Корпус выполнен герметичным, а в нижней части внутреннего тепло- и электроизоляционного цилиндра по всей окружности выполнены отверстия, причем цилиндры с крышками выполнены из диэлектрического материала. The housing is sealed, and openings are made in the lower part of the internal heat and insulating cylinder along the entire circumference, and the cylinders with covers are made of dielectric material.

Данное техническое решение позволит повысить эффективность нагрева, надежность при эксплуатации и увеличить кпд. This technical solution will improve the heating efficiency, reliability during operation and increase efficiency.

Сущность устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства для нагрева газа, на фиг.2 - разрез по АВСD на фиг.1. The essence of the device is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the device for heating gas, in Fig.2 is a section along ABCD in Fig.1.

Устройство для нагрева газа состоит из металлического герметичного корпуса 1, изолированного с внутренней стороны изоляционным материалом 2, патрубков 3, 4 для подвода и отвода нагреваемого газа и токопроводов 5, проложенных в герметизированных электроизоляционных втулках 6. Внутри корпуса 1 расположен шихтованный магнитопровод трансформатора 7, на стержни которого насажен индуктор 8 (первичная обмотка) и коаксиально расположенные внутренние 9 и наружные 10 теплоизолирующие цилиндры из диэлектрического материала, закрытые верхней и нижней крышками 11 из того же материала. Подвод и отвод газа осуществляют через патрубки 12, 13 и коллектор 14. Между двумя внутренними 9 и наружными 10 цилиндрами расположена вторичная обмотка, которая является нагревателем 15 и выполнена в виде металлических дисков трапецеидального сечения с отверстиями 16 для прохода нагреваемого газа. В нижней части внутренних цилиндров 9 по всей окружности расположены отверстия 17, в которые из кольцевых зазоров 18 поступает газ. A device for heating gas consists of a metal sealed enclosure 1, insulated on the inside with insulating material 2, nozzles 3, 4 for supplying and discharging the heated gas and conductors 5 laid in sealed electrical insulating sleeves 6. Inside the housing 1 there is a lined magnetic core of transformer 7, the rods of which are fitted with an inductor 8 (primary winding) and coaxially located internal 9 and external 10 heat-insulating cylinders of dielectric material, closed by the upper and lower lids 11 of the same material. The supply and exhaust of gas is carried out through the nozzles 12, 13 and the manifold 14. Between the two inner 9 and outer 10 cylinders is a secondary winding, which is a heater 15 and made in the form of metal disks of a trapezoidal section with holes 16 for the passage of the heated gas. In the lower part of the inner cylinders 9 around the entire circumference are openings 17 into which gas flows from the annular gaps 18.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Холодный газ из газохода подают через патрубок 3 в герметичный корпус 1, который через отверстия патрубков 12 поступает в кольцевые зазоры 18, образованные между двумя внутренними 9 и наружными 10 коаксиально расположенными тепло- и электроизоляционными цилиндрами. Газ, проходя вдоль цилиндров 9 и 10, предварительно нагревается и затем через отверстия 17 поступает во внутренний цилиндр 9, далее через отверстия 16, расположенные в металлических трапецеидальных дисках - нагревателях 15, нагревается до заданной температуры, и через патрубки 13 для отвода газа его направляют в газоход, соединенный с металлургической печью. Cold gas is supplied from the gas duct through the pipe 3 to the sealed housing 1, which through the holes of the pipes 12 enters into the annular gaps 18 formed between the two internal 9 and external 10 coaxially located heat and electrical insulating cylinders. The gas passing along the cylinders 9 and 10 is preheated and then through the holes 17 it enters the inner cylinder 9, then through the holes 16 located in the metal trapezoidal disks - heaters 15, it is heated to a predetermined temperature, and it is guided through the nozzles 13 for exhausting gas into a duct connected to a metallurgical furnace.

Использование данного изобретения позволит по сравнению с прототипом повысить эффективность нагрева газа, увеличить поверхность нагревателя, сэкономить расход электроэнергии при той же мощности, повысить надежность при эксплуатации. The use of this invention will allow, in comparison with the prototype, to increase the efficiency of gas heating, increase the surface of the heater, save energy consumption at the same power, increase reliability during operation.

Claims

1. A device for heating gas, consisting of a housing and a transformer located in it with primary and secondary windings, the latter is made short-circuited, characterized in that it is additionally equipped with coaxially arranged two internal and external heat and electrical insulation cylinders with end caps with holes fitted onto a charged magnetic core, while inside the cylinders there is a secondary winding made in the form of metal disks of a trapezoidal section with holes.

2. A device for heating according to claim 1, characterized in that the housing is sealed and provided with nozzles.

3. A device for heating according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that in the lower part of the inner heat and electrical insulating cylinder, holes are made around the entire circumference.

4. A device for heating gas according to claim 1 or 3, characterized in that the internal and external heat and electrical insulating cylinders are made of dielectric material.