SU1668810A1 - Нагревательное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при строительстве трубопроводных сетей, а также там, где требуетс  нагрев различных материалов, обогрев помещений, дл  получени  пара и теплой воды и т.п. Цель изобретени  - увеличение безопасности, повышение эффективности нагрева и обеспечение передачи тепла на требуемое рассто ние. Нагревательное устройство содержит основное нагревательное устройство 1, вспомогательное нагревательное устройство 3 и воздухораспределительный короб 5. Вспомогательное нагревательное устройство 3 своим выходным патрубком 29 введено в поперечном направлении внутрь корпуса 2 камеры сгорани  основного нагревательного устройства 1 под углом α и закреплено в раструбе 12. Внутри корпуса 2 камеры сгорани  размещены кольцева  горелка 19, трубопровод топлива 17 с теплообменником 15, дискова  диафрагма с центральным отверстием, установленна  между выходным патрубком 8 и горелкой 19, а также расположенные тангенциально сопла-ускорители (не показаны). В выходном патрубке 8 в осевом направлении установлены четыре сопла-нагревател . Внутри корпуса 26 установлена кольцева  горелка (не показана), аналогична  по конструкции горелке 19. 5 з.п.ф-лы, 13 ил.

Description

Изобретение относитс  к нагревательным устройствам и может быть использовано при эксплуатации магистральных трубопроводов и других объектов при низких температурах воздуха дл  их разогрева.

Цель изобретени  - увеличение безопасности и повышение эффективности работы устройства путем обеспечени  передачи тепла на рассто ние.

На фиг. 1 изображено нагревательное устройство дл  однонаправленного нагрева , продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг.

5- вид Г на фиг. 2; на фиг. 6 - сечение Д-Д на фиг. 5; на фиг. 7 - сечение Е-Е на фиг. 2; на фиг. 8 - нагревательное устройство, продольный разрез, при котором камера сгорани  выполнена в виде единого цилиндрического корпуса (без выходного патрубка); на фиг. 9 - нагревательное устройство дл  однонаправленного нагрева с осевым расположением вспомогательного нагревательного устройства, продольный разрез; на фиг. 10 - схема, по сн юща  работу нагревательного устройства; на фиг. 11 - узел ввода топлива в горелку вспомогательного нагревательного устройства; на фиг. 12 - нагревательное VCTPQUCTBO дл  двухнаправленного нагрева, продольный разрез; на фиг. 13 - нагревательное устройство внутри камеры сгорани  при его осевом расположении.

Нагревательное устройство дл  однонаправленного нагреаа содержит основное нагревательное устройство 1 с камерой 2 сгорани  и вспомогательное нагревательное устройство 3 с камерой 4 сгорани  (фиг.

6и 9), причем камера 2 сгорани  размещена внутри воздухораспределительного короба 5.

Воздухораспределительный короб 5 (фиг. 1-7) выполнен в виде цилиндрического барабана, в торцовых стенках 6 и 7 которого предусмотрены отверсти  (не показаны), в которые введены выходной патрубок 8 камеры 2 сгорани  основного нагревательного устройства 1 и смотровой патрубок 9 (смотровое окно) с четырьм  соплами 10 и впадающими в них отверсти ми 11. Патрубки 8 и 9 закреплены в отверсти х с образованием воздухораспределительной камеры 51. В стенке - воздухораспределительного короба 5 выполнено отверстие (не показано ), в которое под углом а раструб 12 дл  креплени  в нем вспомогательного нагревательного устройства 3. В нижней части боковой поверхности барабана предусмотрено отверстие 13, в которое введен возду- хоподвод щий патрубок 14. Камера 2

сгорани  основного нагревательного устройства 1 выполнена в виде цилиндрического корпуса 2 , охватываемого воздухораспределительным коробом 5. Камера 2 сгорани  снабжена упом нутым выходным патрубком 8. Камера 2 сгорани  (фиг. 2) не содержит специального выходного патрубка и ее корпус непосредственно выведен за пределы воздухораспредели0 тельного короба 5. В верхней части корпуса 2 выполнено сквозное окно (не показано), в котором закреплен теплообменник 15 с вертикальной перегородкой 16, к которому присоединен топлиэоподающий трубопровод

5 17. Патрубок 9 снабжен поворотной крышкой 18.

Внутри камеры 2 сгорани  размещены горелка 19, выполненна  в виде изогнутого по дуге закрытого с одного торца канала,

0 дискова  диафрагма 20 с центральным отверстием , установленна  между выходным патрубком 8 и горелкой 19, а также два сопла-ускорител  21. При этом сопла-ускорители выполнены в- виде проходных

5 раструбов, установленных тангенциально по кольцевому периметру на внутренней поверхности стенки камеры 2 сгорани , в которые впадают окна 22 (фиг. 3 и 4) в этой стенке. В нижней части камеры 2 сгорани 

0 выполнено окно 23 (фиг. 7) дл  ввода топливного трубопровода и пропуска воздуха в го- релку 19 дл  образовани  топливовоздушной смеси и горелки. При этом окно 23 расположено на участке каме5 ры 2 сгорани , формирующем дно горелки 19.

Выходной патрубок 8 имеет цилиндрическую форму и присоединен к торцовой стенке камеры 2 сгорани . В нем установле0 ны сопла-нагнетатели 24 (4 сопла), аналогичные по конструкции соплам-ускорител м 21, однако в отличие от них расположенные вдоль оси патрубка 8. Под соплами-нагнетател ми 24 в стенке патрубка 8 выполнены

5 сквозные окна 25 (4 окна). Сопла-нагнетатели 24 установлены непосредственно в стенке камеры 2 сгорани  вблизи ее выходного торца, при этом установлено шесть сопел. /Однако может быть установлено и другое

0 количество сопел-нагнетателей.

Вспомогательное нагревательное устройство 3 (фиг. 2.5, 6,9) корпусом 26 камеры 4 сгорани  закреплено в раструбе 12 и введено в поперечном сечении под углом а

5 внутрь основного нагревательного устройства 1. Объем его камеры 4 сгорани  меньше объема камеры 2 сгорани  основного нагревательного устройства 1. Корпус 26 снабжен торцовыми стенками 27 к 28 (фиг. 6) с отверсти ми (не показаны), в которые введены

выходной патрубок 29 и смотровой патрубок 30 (фиг. 5 и 6). Внутри камеры 4 сгорани  установлена кольцева  горелка 31, аналогична  по конструкции горелке 19, а внутри выходного патрубка 29 вдоль его оси уста- новлены сопла-нагнетатели 32, аналогичные по конструкции соплам-ускорител м 22. При этом в стенке патрубка 29 выполнены четыре сквозных окна 33, впадающих в сопла-нагнетатели 32 (четыре сопла).

Вспомогательное нагревательное устройство 3 (фиг, 9) установлено по оси основного нагревательного устройства 1 и расположено полностью внутри воздухораспределительной камеры 5. будучи за- крепленным своими патрубками 9 и 29 в торцовых стенках камеры 4 сгорани , воздухораспределительной камеры 5 и основной камеры 2 сгорани  соответственно.

К трубопроводу 17 на выходе из цилин- дрического барабана 5 присоединен распределительный коллектор 34 с установленными на нем кранами 35 и 36 с отводами 37 и 38 дл  подачи топлива в горелки 31 и 19 камер 4 и 2 сгорани ,Отводы 37 и 38 введены в горелки 19 и 31 через соответствующие отверсти .

Нагревательное устройство (фиг. 12) снабжено двум  выходами, что позвол ет одним устройством одновременно нагре- вать объекты, расположенные с противоположных сторон. Камера сгорани  основного нагревательного устройства 1 снабжена дополнительным выходным патрубком 8 (расположен слева) с соплами-нагнетател ми 24 и окнами 25, а также установкой в камере 2 сгорани  дополнительной (второй) горелки 19 и дополнительной (второй) дисковой диафрагмы 20.

Вспомогательное нагревательное уст- ройство (фиг. 13) полностью размещено внутри камеры 2 сгорани . Канал горелки 31 сообщен с воздухораспределительной камерой 5 посредством трубки 41. Данное устройство характеризуетс  повышенным КПД (90% и более) за счет того, что камера 4 сгорани  находитс  в зоне высоких температур . В результате при одновременной работе основного 1 и вспомогательного 3 нагревательных устройств повышаетс  сте- пень газификации топлива и в конечном счете полнота его сгорани . Данный вариант предпочтителен дл  нагревательных устройств большой тепловой мощности (200000 ккал/ч и более).

Нагревательное устройство работает следующим образом.

Вначале производ т запуск вспомогательного нагревательного устройства 3. Дл  этого на короткое врем  открывают кран 35,

вследствие чего топливо,проход  по первой части трубопровода 17, через теплообменник 15, далее по второй части трубопровода 17, по коллектору 34, трубопроводу 37 поступает в горелку 31. При этом, стека  по стенкам горелки, топливо накапливаетс  в ее нижней части. Затем закрывают кран 35, ввод т а смотровой патрубок 30 подожженный факел и поджигают топливо. Образовавшиес  в процессе горени  топлива высоконагретые продукты сгорани  предварительно разогревают камеру 4 сгорани , после этого через 1-2 мин включают вентил тор дл  интенсификации горени  и полного выжигани  оставшегос  жидкого топлива и снова открывают кран 35 и оставл ют его открытым на весь период работы горелки 31. Топливо по упом нутым коммуникаци м поступает в смесительную камеру горелки 31, предварительно разогретую розжиго- вым факелом. По мере движени  в этой камере топливо распиливаетс  воздухом (подача воздуха показана точечной стрелкой ), поступающим в нее через окно 39, частично испар етс  (газифицируетс ), а на выходе из горелки образуетс  топлиеовоз- душна  смесь, поджигаема  гор щим внизу топливом. Незначительна  часть неиспарившегос  топлива стекает на дно камеры 4, где также поджигаетс  гор щим топливом . По мере разогрева стенок горелки, который ввиду малого объема камеры 4 происходит быстро, испар етс  все топливо , поступающее в горелочный канал, полностью выгорает топливо на дне камеры сгорани  и на выходе из горелки образуетс  100%-на  газовоздушка  смесь. Создаетс  самоподжигание газозоздушной смеси, после чего розжиговый факел извлекают из патрубка 30. Вспомогательное устройство входит в рабочий режим в течение 2-3 мин.

Продукты сгорани , выход щие из патрубка 29. под действием перепада давлени  движутс  в осевом направлении к выходу через патрубок 8, омыва  и нагрева  при этом корпус горелки 19 и стенки камеры 2 сгорани . При этом в наибольшей степени нагреваютс  стенки горелки, поскольку она расположена р дом с выходным патрубком 29. В течение 5 мин происходит разогрев горелки 19, достаточный дл  запуска основного нагревательного устройства 1.

После разогрева стенок горелки 19 и камеры 2 сгорани  основного нагревательного устройства 1 производ т его запуск. Дл  этого достаточно открыть кран 36 и подать в горелку 19 топливо. В св зи с тем, что стенки горелки нагреты до высокой температуры , происходит мгновенное испарение топлива и получение на ее выходе 100%-ной

газовоздушной смеси. Эта смесь поджигаетс  закрученным факелом, выход щим из патрубка 29, который под действием разр жени  в центральной части осевого потока 40 зат гиваетс  в него по линии 42 и вместе С ним в закрученном состо нии движетс  в Осевом направлении к выходному патрубку $.

I При выводе на режим горелки 19 откры- ают крышку 18 смотрового патрубка 9. Кон- |роль качества приготовлени  Топливовоздушной смеси производ т визу- фльно по цвету, f пламени. Безопасность контрол  (предотвращение выброса пламени наружу) обеспечиваетс  установкой со- ел 10, которые создают сопротивление его выходу, инжектируют подачу в камеру сгорани  воздуха из воздухораспределительного короба, что также значительно Преп тствует выбросу пламени.

При работе горелки 19, так же как и Горелки 31 вспомогательного нагреватель- Ного устройства, создаетс  мощное кольце- Ьое вихревое плам  (спиральные витки 40), ширина и количество витков которого увеличиваютс  благодар  его закручиванию нагретым воздухом, поступающим из воздухораспределительного короба через окна 22 и тангенциально установленные сопла-ускорители 21. Последние раст гивают закрученный поток на участке от горелки 19 до дисковой диафрагмы 20 с отверстием. При дальнейшем движении к выходному патрубку 8 высоконагретые продукты сгорани  встречают на своем пути дисковую диафрагму 20, в результате чего происходит и торможение. Поток совершает дополнительное количество витков, нагревает диск диафрагм до высокой температуры. В результате этого создаетс  условие дл  догорани  трудносжигаемых (т желых) частиц топлива, которые не успели сгореть с момента их выхода из насадка горелки 19. Догорание происходит вследствие длительного контакта частиц с высоконагретыми поверхност ми. Тем самым повышаютс  полнота сгорани  топлива и эффективность нагрева. По выходу из диафрагм 20 поток высоконагретых продуктов сгорани  сужаетс  и одновременно увеличиваетс  его скорость. При дальнейшем движении по выходному патрубку 8 поток инжектирует воздух, нагретый в воздухораспределительном коробе 5, через окна 25 и далее через работающие совместно с ними сопла-нагнетатели 24, установленные параллельно продольной оси патрубка 8. Вследствие этого увеличиваетс  мощность результирующего потока и дальность передаваемого им тепла.

При присоединении к выходному патрубку 8 коллектора на рассто нии 30 м зафиксирована на его выходе температура теплового потока 120-130°С при расходе

дизтоплива 25-30 кг/ч. Это позвол ет от одного коллектора подогреть значительное количество объектов.

Температура продуктов сгорани  на выходе из нагревательного устройства регули0 руетс  в широких пределах от 50 до 1000°С- в зависимости от расхода топлива и разбавлени  продуктов сгорани  воздухом за счет его подачи в выходной патрубок через сопла-нагнетатели .

5 Ф.о р м у л а и з о б р е т е н и  

Claims (5)

1.Нагревательное устройство, содержащее соосно расположенные и сообщенные между собой воздухораспределительный короб и снабженную входным и выходным

0 участками цилиндрическую камеру сгорани  со сквозными окнами и установленными в ней тангенциально над окнами соплами-ускорител ми и по меньшей мере одной горелкой, выполненной в виде изо5 гнутого по дуге закрытого с одного торца канала, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  безопасности и повышени  эффективности нагрева, воздухораспределительный коруб выполнен в виде полого

0 барабана, камера сгорани  размещена внутри барабана, и закреплена в нем с образованием между внутренними стенками барабана и наружными стенками камеры

5 сгорани  воздухораспределительной камеры , за горелкой по ходу движени  продуктов сгорани  установлена дискова  диафрагма с центральным отверстием, на участке между выходным отверстием камеры сгорани  и

0 дисковой диафрагмой установлены сопла- нагнетатели с возможностью расположени  выпускных отверстий вдоль оси камеры сгорани , а в стенках камеры сгорани  над соплами-нагнетател мивыполнены

5 впадающие в них окна, причем в камеру сгорани  своим выходным отверстием установлено нагревательное устройство.

2.Устройство по п.1 .отличающее- с   тем, что вспомогательное нагреватель0 ное устройство установлено в боковой стенке воздухораспределительного короба.

3.Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что вспомогательное нагревательное устройство установлено по оси камеры

5 сгорани .

4.Устройство по пп. 1-3, отличаю щ е е с   тем. что вспомогательное нагревательное устройство содержит горелку, выполненную в виде изогнутого по дуге закрытого с одного торца какала, а его выходной участок выполнен с расположеннымикороб выполнен в виде цилиндрического бапо кольцевому периметру окнами и установ-рабана.

ленными над ними соплами-нагнетател ми,6. Устройство по пп. 1-5, отличаю щвыходные отверсти  которых направленые е с   тем, что в заднем торце камеры

вдоль оси выходного участка. 5сгорани  расположен смотровой патрубок с

5. Устройство по пп. 1-4, отличаю щ-установленными в нем соплами-нагнетатее е с   тем, что воздухораспределительныйл ми.

-Ч

,х « , у

/

8

Риг.З

2

ц

Вид Г

15 37 JJ М 36 38

I/

Фиг.Ч

Фив. 5

17

2

19

Фиг. 7

26

Л 36

/30

со

оо to to

«о

К

12

8

Фиг. 10

39 и

28

30

Фиг.11

го is 13 ю / / / /

&

в

2k

L

77

If Т

19 5 2. Фиг.12

г w 15 19

/ / / /

-7/д

/ /

™e

Z

Й/г. 7J