RU43787U1

RU43787U1 - HEAT-FREE HEATER DESIGN BURNER

Info

Publication number: RU43787U1
Application number: RU2004100718/22U
Authority: RU
Inventors: М.П. Погорелко; В.М. Погорелко
Original assignee: Погорелко Михаил Павлович; Погорелко Владимир Михайлович
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

Безобогревный эндогенератор предназначен для приготовления контролируемой атмосферы типа эндогаз состоит из блока конверсии метана, теплообменника, холодильника, блока газовоздушной смеси и электро-автоматики, обеспечивающей его работу в автоматическом режиме. Отличительной особенностью указанного эндогенератора от отечественных и зарубежных всех видов и исполнений является то, что в нем отсутствует традиционный и необходимый электричекий или газовый обогрев реторты. Возможность работы эндогенератора без обогрева реторты достигнуто, подогревом газовоздушной смеси до 600-650°С за счет тепла отходящего эндогаза при температуре 950-1000°C, поступающего в холодильник на охлаждение до 25-35°С. Стабильно и автотермично эндогенератор работает для приготовления эндогаза при α=0,27-0,28. Запуск в работу эндогенератора начинается с разогрева катализатора до 950°С, при этом состав газовоздушной смеси должен соответствовать α=0,6-0,75. Исключение традиционного электрического или газового обогрева реторты дает следующие положительные результаты: - существенно упрощает и удешевляет конструкцию эндогенератора, - существенно в 1,5-2 раза увеличивает срок службы катализатора, реторты и других узлов конструкции, - исключает расход электроэнергии или газа для приготовления защитной атмосферы типа эндогаз, - существенно, до 30%, уменьшает расход воды на охлаждение эндогаза. - имеет улучшенные экологические показатели.An unheated endogenrator is intended for the preparation of a controlled atmosphere of the endogas type; it consists of a methane conversion unit, a heat exchanger, a refrigerator, a gas-air mixture unit, and electro-automation, which ensures its automatic operation. A distinctive feature of this endogenerator from domestic and foreign of all types and designs is that it lacks the traditional and necessary electric or gas heating of the retort. The ability of the endogenerator to work without heating the retort is achieved by heating the gas-air mixture to 600-650 ° C due to the heat of the exhaust endogas at a temperature of 950-1000 ° C, which enters the refrigerator for cooling to 25-35 ° C. Stably and autothermally, the endogenerator works for the preparation of endogas at α = 0.27-0.28. The start-up of the endogenerator begins with the heating of the catalyst to 950 ° C, while the composition of the gas-air mixture should correspond to α = 0.6-0.75. The exclusion of traditional electric or gas heating of the retort gives the following positive results: - significantly simplifies and cheapens the design of the endogenerator, - significantly increases the life of the catalyst, retort and other structural components by 1.5-2 times, - eliminates the consumption of electricity or gas to prepare a protective atmosphere type endogas - significantly, up to 30%, reduces the flow of water for cooling endogas. - has improved environmental performance.

Description

Безобогревный эндогенератор для приготовления контролируемой атмосферы типа эндогаз относится к области энергетики, металлургии, машиностроения и других отраслей промышленности для применения в процессах термической и химико-термической обработки металлов и сплавов, при спекании металлокерамики, пайке металлических изделий и других процессов технологии.An unheated endogenerator for the preparation of a controlled atmosphere of the endogas type belongs to the field of energy, metallurgy, mechanical engineering and other industries for use in the processes of thermal and chemical-thermal treatment of metals and alloys, for sintering of cermet, soldering of metal products and other technological processes.

Известен эндогенератор [1], [2], [3], выбранный в качестве прототипа, который включает в себя блок конверсии, холодильники [1], [4], фильтры для очистки воздуха, газодувку, ротаметры, приборы контроля давления газа до и после реторты, краны газовые, вентили, шкафы управления работой эндогенератора. Кожух печи эндогенератора выполнен из листовой и углеродистой стали и зафутерован огнеупорными и теплоизоляционными материалами. Нагреватели для обогрева реторты закреплены на внутренней поверхности футеровки. Реторта цилиндрической формы выполнена из жароупорной, стали, внутри вставлена жароупорная труба меньшего диаметра, образующая кольцевой зазор, пространство которого заполнено катализатором.Known endogenerator [1], [2], [3], selected as a prototype, which includes a conversion unit, refrigerators [1], [4], filters for air purification, gas blower, flowmeters, gas pressure control devices to and after the retort, gas taps, valves, control cabinets for the operation of the endogenerator. The casing of the endogenerator furnace is made of sheet and carbon steel and is lined with refractory and heat-insulating materials. Heaters to heat the retort are fixed to the inner surface of the lining. The cylindrical retort is made of heat-resistant steel, a heat-resistant pipe of smaller diameter is inserted inside, forming an annular gap, the space of which is filled with a catalyst.

Газовоздушная смесь из газодувки поступает в реторту, проходя через катализатор при температуре 1050°C, преобразуется в эндогаз.The gas-air mixture from the gas blower enters the retort, passing through the catalyst at a temperature of 1050 ° C, is converted to endogas.

Недостатки известных конструкций эндогенераторов,. являющихся классическими, следующие:The disadvantages of the known designs of endogenrators. being classic, the following:

- применение реторты с внешним обогревом увеличивает габариты шахтной печи из-за необходимости размещения нагревателей на внутренней поверхности футеровки, что увеличивает расход футеровочных материалов, повышает тепловые потери с поверхности кожуха шахтной печи и тем самым ухудшает эксплуатационные, техникоэкономические и другие показатели эедогенератора.- the use of a retort with external heating increases the dimensions of the shaft furnace due to the need to place heaters on the inner surface of the lining, which increases the consumption of lining materials, increases heat loss from the surface of the casing of the shaft furnace, and thereby affects the operational, technical and economic and other indicators of the power generator.

- жароупорная реторта, из-за, воздествия атомарных компонентов эндо-газа при температуре 1050°C ускоренно выводит ее из строя.- a heat-resistant retort, due to the impact of the atomic components of the endo gas at a temperature of 1050 ° C, accelerates its failure.

- применение элктрического или газового обогрева реторты, из-за частого выхода их из строя, ухудшают эксплуатационные и другие показатели работы эндогенератора.- the use of electric or gas heating of the retort, due to their frequent failure, worsen operational and other performance indicators of the endogenerator.

Для устранения указанных недостатков, присущих известной конструкции эндогенератора. Безретортный эндогенератор для приготовления контролируемой атмосферы типа эндогаз, содержащий шахтную печь без элементов электрических или газовых обогрева реторты, кожух которой зафутерован теплоизоляциооным материалом, холодильник для To eliminate these disadvantages inherent in the known design of the endogenerator. A non-fattening endogenerator for the preparation of a controlled atmosphere of the endogas type, containing a shaft furnace without electric or gas heating elements of the retort, the casing of which is lined with heat-insulating material, a refrigerator for

охлаждения эндогаза, блок газоподготовки смеси воздуха и газа для подачи в реторту на конверсию, шкафы управления работой эндогенератора, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что с целью исключения электрического или газового обогрева реторты, повышения надежности работы эндогенератора и повышения его эксплуатационных и др. показателей, эндогенератор снабжен теплообменником подогрева газовоздушной смеси /метана + воздух/ до 600=650°С, с последующей ее подачи на катализатор. Для защиты катализатора от тепловых потерь через стенку реторты и футеровки, реторта снабжена по всей высоте катализатора обечайкой, которая образует кольцевой зазор с трубой реторты и эндогаз, по выходе из катализатора, через отверстия в трубе реторты поступает в кольцевой зазор и движется вниз к патрубку на обечайке, через который поступает в теплообменник подогрева газовоздушной смеси.endogas cooling, gas preparation unit for mixing air and gas for conversion to the retort, endogenrator operation control cabinets, CHARACTERIZED in that, in order to exclude electric or gas heating of the retort, increase the reliability of the endogenerator and increase its operational and other indicators, the endogenerator is equipped with a heat exchanger heating the gas-air mixture / methane + air / to 600 = 650 ° C, followed by its supply to the catalyst. To protect the catalyst from heat losses through the wall of the retort and the lining, the retort is provided with a shell around the entire height of the catalyst, which forms an annular gap with the retort pipe and endogas; upon leaving the catalyst, it enters the annular gap through the holes in the retort pipe and moves down to the nozzle to a shell through which it enters the heat exchanger of heating the gas-air mixture.

Регулирование температуры на катализаторе и поддержание ее автоматически на уровне 950-1000°С эндогенератор снабжен регулирующим краном, который уменьшает или увеличивает пдачу количества воздуха в газовоздушную смесь с визуальным контролем ее количества по ротаметрам.The temperature control on the catalyst and its maintenance automatically at the level of 950-1000 ° С are provided by the endogenrator with a control valve, which decreases or increases the flow of air into the gas-air mixture with visual control of its quantity by rotameters.

Для запуска эндогенератора в работу он снабжен регулирующим краном и ротаметрами, которые обеспечивают получение горючей смеси, cooтвeтствующей α=0,6-0,75 и далее, по разогреву катализатора вручную изменяется соотношение смеси до значения α=0,27-0,28, соответствующей протеканию автотермического режима реакций на катализаторе.To start the endogenerator into operation, it is equipped with a control valve and rotameters, which ensure the production of a combustible mixture, corresponding to α = 0.6-0.75 and further, by manually heating the catalyst, the mixture ratio changes to a value of α = 0.27-0.28, corresponding to the course of the autothermal reaction mode on the catalyst.

Сопоставимый анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый Безобогревный эндогенератор для приготовления контролируемой атмосферы соответствует критерию "Новизна".A comparable analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive Heat-free endogenerator for the preparation of a controlled atmosphere meets the criterion of "Novelty."

Анализ известных технических решений в исследуемой области, т.е. теплоэнергетики,, металлургии, машиностроения и других отраслях промышленности позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков сходных с существенными "отличительным признаками" в заявляемом изобретении Безобогревного эндогенератора и признать заявляемые технические решения изобретения соотвествующим критерию "существенные отличия".Analysis of known technical solutions in the studied area, i.e. heat power engineering, metallurgy, mechanical engineering and other industries allows us to conclude that they do not have signs similar to the essential "distinctive features" in the claimed invention of the Heat-Free Endogenerator and recognize the claimed technical solutions of the invention in accordance with the criterion of "significant differences".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид блока конверсии эндогенератора, а на фиг.2 показана его технологическая схема.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the conversion unit of the endogenerator, and figure 2 shows its technological scheme.

На фиг.1. сделками показаны:In figure 1. deals are shown:

Д - пoдвoд газовоздушной смеси в теплообменник,D - duct gas mixture into the heat exchanger,

Д1 - движение смеси в теплообменнике,D1 - the movement of the mixture in the heat exchanger,

Д2 - движение смеси в трубопроводе, D2 - the movement of the mixture in the pipeline,

Д3 - движение смеси и эндогаза в слое катализатора,D3 - the movement of the mixture and endogas in the catalyst bed,

М - движение эндогаза в реторте,.M - endogas movement in the retort ,.

M1 - движение эндогаза через заслонку в теплообменник,M1 - the movement of endogas through the valve into the heat exchanger,

М2 - движение эндогаза в теплообменнике,M2 - the movement of endogas in the heat exchanger,

М3 - движение эндогаза в холодильнике,M3 - movement of endogas in the refrigerator,

М4 - выход эндогаза из холодильника,M4 - endogas exit from the refrigerator,

К и К1 - вход и выход воды из холодильника,K and K1 - the entrance and exit of water from the refrigerator,

В - слив конденсата эндогаза.B - drainage of endogas condensate.

Изобретение Безобогревного эндогенератора для приготовления контролируемой атмосферы показано на фиг.1 содержит блок конверсии А1, в состав которого входит кожух 1, теплоизоляция 2, реторта 3, заполненная катализатором 4. Верхняя часть реторты герметизирована крышкой 5 с закрепленной на ней теплоизоляционной пробкой. Для контроля температуры эндогаза на крышке закреплен термодатчик 6. По высоте слоя катализатора на реторте закреплена обечайка 7, которая образует кольцевой зазор для прохода эндогаза, поступающего через отверстия 7^а, выполненные в стенке реторты. Движение горячего эндогаза по поверхности реторты обеспечивает равномерность температуры на катализаторе по высоте и сечению. Нижняя часть реторты герметично перекрыта крышкой 8, на которой закреплена пробка 9, выполняющая роль теплоизоляции, решетка 10 для удержания катализатора и запально-искровое устройство 11. Теплообменник 12Г содержит корпус 12, теплообменные трубы 13 для прохода по ним газовоздушной смеси, верхний колпак 14, нижний колпак 15 с патрубком, по которому отводится газовоздушная смесь. Нижний патрубок колпака теплообменника соединен трубопроводом 16 с патрубком крышки реторты. На трубопроводе закреплен термодатчик 17, который обеспечивает контроль температуры смеси на выходе ее из теплообменника. Движение эндогаза из реторты в теплообменник осуществляется через заслонку 18,которая имеет патрубок для соединения с трубопроводом 19, по которому переводитя эндогаз в холодильник 20Х, при увеличении температуры смеси выше заданной. Теплообменник и холодильник в верхней части сединены патрубками через тройник 21. Холодильник 20Х состоит их корпуса 20, теплообменных труб 21^а, верхнего 22 и нижнего.23 колпаков, ниппелей 24 и 26. Слив конденсата эндогаза осуществляется в воронку 26.The invention of a non-heat-generating endogenerator for the preparation of a controlled atmosphere is shown in FIG. 1, it contains a conversion unit A1, which includes a casing 1, thermal insulation 2, retort 3 filled with catalyst 4. The upper part of the retort is sealed with a cover 5 with a heat-insulation plug fixed to it. To control endogas temperature sensor is mounted on the lid 6. When the catalyst layer height in the retort fixed shroud 7 which forms an annular gap for the passage of endogas entering through the holes 7 ^and formed in the wall of the retort. The movement of hot endogas along the surface of the retort ensures uniform temperature on the catalyst in height and cross section. The lower part of the retort is hermetically closed by a cover 8, on which a plug 9 is fastened, which acts as a heat insulation, a grate 10 for holding the catalyst and a spark-ignition device 11. The heat exchanger 12G includes a housing 12, heat transfer tubes 13 for passing the gas-air mixture through them, the upper hood 14, lower cap 15 with a nozzle through which the gas-air mixture is discharged. The lower pipe of the heat exchanger cap is connected by a pipe 16 to the pipe of the retort cover. A temperature sensor 17 is fixed to the pipeline, which provides control of the temperature of the mixture at its outlet from the heat exchanger. The movement of endogas from the retort to the heat exchanger is carried out through the valve 18, which has a pipe for connecting to the pipe 19, through which the endogas is transferred to the refrigerator 20X, with an increase in the temperature of the mixture above a predetermined one. The heat exchanger and the refrigerator in the upper part are connected by nozzles through a tee 21. The refrigerator 20X consists of a body 20, heat transfer pipes 21 ^a , upper 22 and lower 23 caps, nipples 24 and 26. The condensate of the endogas is drained into a funnel 26.

Технологическая схема эндогенератора фиг.2 включает в себя краны 1, 2, 3, 4, 5, 6, вентили 7, 8, 9. 10, запальники 11, 12, маномеметры The technological scheme of the endogenerator of figure 2 includes cranes 1, 2, 3, 4, 5, 6, valves 7, 8, 9. 10, igniters 11, 12, pressure gauges

13 и 14, Датчики-реле давления 15 и 16,. нуль-регулятор 17, регулятор давления 18, клапан.электромагнитный 19, трубка импульсная 20, ротаметры 21,. 22, 23, газодувка 24, фильтры 25 и 26, система регулирования добавки, воздуха 27, клапан ПСК 28, свеча 29, 3^х-ходовоЙ кран 30, шкаф управления температурой на катализаторе, шкаф 32 контроля и регулирования температуры газовоздушной смеси, шкаф 33 контроля состава эндогаза, блок конверсии эндогаза А1, теплообменник 12Г, холодильник 20Х и трубопроводы 34, 35, 36.13 and 14, Pressure switches 15 and 16 ,. null-regulator 17, pressure regulator 18, electromagnetic valve 19, impulse tube 20, flowmeters 21 ,. 22, 23, blower 24, filters 25 and 26, the control additives, air 27, the valve 28 PSK, a candle 29 ^x 3 -way valve 30, temperature control unit as catalyst cabinet 32 control and regulate the temperature of the gas mixture, the cabinet 33 endogas composition control, endogas conversion unit A1, heat exchanger 12G, refrigerator 20X and pipelines 34, 35, 36.

Безобогревный эндогенератор для приготовления контролируемой атмосферы работает следующим образом:An unheated endogenrator for the preparation of a controlled atmosphere operates as follows:

Запуск в работу начинается с разогрева катализатора 4 до 950°С. При нагреве катализатора до 950°С система газоподготовки устанавливается вентилем 10 с контролем по ротаметрам 7 и 8 на производительность 10% от номинальной. Трехходовой кран 30 устанавливается в положение сброса смеси на свечу для сжигания, а кран 6 ставится в положение закрыто. Далее включается газодувка 24 и вся газовоздушная смесь при α=0,27-0,28 поступает на свечу 29, которая загорается от запальника 12. Краном 27 - подается дополнительный воздух в состав смеси с таким расчетом, чтобы состав смеси соответствовал α=0,6-0,75. При этом соотношении горене смеси в слое катализатора будет устойчивым без погасания. После разогрева катализатора краном 27 уменьшается подача воздуха в газовоздушную смесь до величины α=0,27-0,28, при которой стабильно идет автотермический процесс конверсии метана без подвода тепла. Контроль состава эндогаза по прибору шкафа 33. По получении эндогаза заданного состава открывается кран 6 для подачи его потребителям.Startup begins with heating catalyst 4 to 950 ° C. When the catalyst is heated to 950 ° C, the gas treatment system is installed by valve 10 with a control on rotameters 7 and 8 for a productivity of 10% of the nominal. The three-way valve 30 is set to the mixture discharge position on the candle for burning, and the valve 6 is placed in the closed position. Next, the gas blower 24 is turned on and the whole gas-air mixture at α = 0.27-0.28 enters the candle 29, which lights up from the igniter 12. By valve 27, additional air is supplied to the mixture so that the mixture corresponds to α = 0, 6-0.75. With this ratio, the burning of the mixture in the catalyst bed will be stable without extinction. After heating the catalyst by crane 27, the air supply to the gas-air mixture decreases to a value of α = 0.27-0.28, at which the autothermal process of methane conversion occurs without heat supply. Monitoring the composition of the endogas in the appliance of the cabinet 33. Upon receipt of the endogas of the specified composition, the valve 6 opens to supply it to consumers.

Регулирование температуры на катализаторе ведет автоматика через кран 27 путем уменьшения или увеличения подачи воздуха в блок конверсии 1А. Управление температурой подогрева смеси до 600-650°С, ведет автоматика через термодатчик, которая уменьшает или увеличивает. заслонкой 18 количество эндогаза, проходящего через теплообменник 12Г или по трубопроводу байпаса 19 на холодильник 20Х. По выходе из холодильника контролируемая атмосфера поступает потребителям для провдения процессов термической и химико-термической обработки изделий.The temperature on the catalyst is controlled automatically through the valve 27 by decreasing or increasing the air supply to the conversion unit 1A. The temperature of the mixture heating to 600-650 ° C is controlled by automation through a temperature sensor, which decreases or increases. damper 18 the amount of endogas passing through the heat exchanger 12G or through the bypass pipe 19 to the refrigerator 20X. Upon leaving the refrigerator, the controlled atmosphere enters the consumers to conduct the processes of thermal and chemical-thermal treatment of products.

Claims

An unheated endogenerator for preparing a controlled atmosphere of the endogas type, containing a shaft furnace, a casing that is insulated with heat-insulating material, a refrigerator, a gas preparation system for preparing the gas-air mixture and feeding it to the catalyst for conversion, a temperature control cabinet on the catalyst and an endogas composition control cabinet, characterized in that the endogenerator is equipped with a heat exchanger for heating the gas-air mixture to 600-650 ° C entering the catalyst to produce endogas.