UA74301C2

UA74301C2 - Air heater

Info

Publication number: UA74301C2
Application number: UA20040806467A
Authority: UA
Inventors: Анатолій Степанович Макаров; Анатолий Степанович Макаров; Михайло Петрович Сенчук; Михаил Петрович Сенчук; Андрій Іванович Ходос; Андрей Иванович Ходос; Іван Олександрович Марочко; Иван Александрович Марочко; Михайло Олександрович Кирієнко; Михаил Александрович Кириенко
Original assignee: Науково-Технічне Товариство "Бірюза-4"; Научно-Техническое Общество «Бирюза-4»
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2005-11-15

Abstract

This invention relates to the branch of heat engineering, in particular to industrial air heaters. The air heater can be used to heat air used in technological drying processes and installations for drying milk, casein, agricultural products, in the systems of air heating, etc. In decorative case of the air heater the burner and the air body are placed, with inlet and outlet air chambers. In the air body the fire pipe is placed, the rotary gas duct and convective pack as a bunch of smoke tubes. The fire pipe and the rotary gas duct are surrounded by air channels with intermediate heat-absorbing screens. The air body has as well an air rotary chamber for sequential flow of air through the rotary gas duct, through the smoke bunch and round the fire pipe. This invention promotes increase of efficiency and the temperature of outlet air.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до промислової теплотехніки і може бути використаний для підігрівання повітря, що 2 використовують в технологічних сушильних процесах та установках для сушіння молока, казеїну, сільськогосподарських продуктів, в системах повітряного опалення тощо.The invention relates to industrial heat engineering and can be used for heating the air used in technological drying processes and installations for drying milk, casein, agricultural products, in air heating systems, etc.

Відомий повітронагрівач, який містить корпус, топку у вигляді жарової труби, конвективний пакет у вигляді плоских панелей, в яких виштамповані окремі каналі для проходження газів і повітря. Топка розташована над конвективним пакетом, повітря на нагрівання подають вентилятором з паралельним пароходженням через 70 повітряний тракт жарової труби та конвективного пакету ("Обігрівачі ТНЕКМОВІГЕ", Каталог з інформацією про вироби сезону 2000-2001 р., м. Бреда, Голландія, 2001 р...A well-known air heater that contains a housing, a furnace in the form of a heat pipe, a convective package in the form of flat panels, in which separate channels for the passage of gases and air are stamped. The furnace is located above the convective package, air for heating is supplied by a fan with parallel vaporization through the 70 air path of the heat pipe and the convective package ("TNEKMOVIGE Heaters", Catalog with information on products of the 2000-2001 season, Breda, Holland, 2001. ..

Недоліками цього аналогу є підвищена нерівномірність нагріву повітря, низькі швидкості його руху та мала придатність для нагріву повітря до необхідних в технологічних процесах високих температур.The disadvantages of this analogue are the increased unevenness of air heating, low speeds of its movement and low suitability for heating air to high temperatures required in technological processes.

В якості прототипу обраний повітронагрівач, який містить пальник та розміщений в декоративному кожусі 12 повітряний корпус, що включає вхідну та вихідну повітряні камери, в якому розміщені газоходи, в які включені жарова труба, поворотний газохід, конвективний пакет у вигляді пучка димогарних труб |Повітронагрівач РОА, проспект фірми "Термоефект", Польша, 2003 р.|.As a prototype, an air heater was chosen, which contains a burner and an air casing placed in a decorative casing 12, which includes inlet and outlet air chambers, in which gas ducts are located, which include a heat pipe, a rotary gas duct, a convective package in the form of a bundle of chimney pipes | ROA air heater , prospectus of the company "Termoefekt", Poland, 2003|.

Такий повітронагрівач дозволяє ефективно здійснювати нагрівання повітря по супутній схемі руху повітря і продуктів згоряння до температури повітря не вище 10020.Such an air heater allows you to effectively heat air according to the accompanying scheme of air movement and combustion products to an air temperature not higher than 10020.

Недоліками прототипу є: - зниження ККД повітронагрівача та підвищення температурб відхідних газів в разі збільшення температури нагріву вище 10090, - при підігріві до підвищеної вище 1002 температури не забезпечується глибоке охолодження димових газів, ре - недостатня економічність, см - недостатня ефективність охолодження високо напружених поверхонь нагріву до допустимого рівня (о) температур для матеріалу вузлів повітронагрівача, що знижує надійність повітронагрівача.The disadvantages of the prototype are: - a decrease in the efficiency of the air heater and an increase in the temperature of exhaust gases in the event of an increase in the heating temperature above 10090, - when heating to a temperature higher than 1002, deep cooling of the flue gases is not ensured, re - insufficient economy, cm - insufficient cooling efficiency of highly stressed heating surfaces to the permissible level (o) of temperatures for the material of the air heater units, which reduces the reliability of the air heater.

В основу винаходу поставлена задача створення повітронагрівача з високою температурою нагріву повітря, в якому можливо суттєво підвищити ККД повітронагрівача та знизити температуру вихідних газів в разі збільшення «- 20 температури нагріву вище 1002С, підвищити його економічність та надійність роботи.The basis of the invention is the task of creating an air heater with a high air heating temperature, in which it is possible to significantly increase the efficiency of the air heater and reduce the temperature of the outgoing gases in case of an increase of -20 heating temperature above 1002С, increase its economy and reliability of operation.

Поставлена задача вирішується тим, що в відомому повітронагрівачі, який містить пальник та розміщений в о декоративному кожусі повітряний корпус, що включає вхідну та вихідну повітряні камери, в якому розміщені со газоходи, в які включені жарова труба, поворотний газохід, конвективний пакет у вигляді пучка димогарних труб, додатково встановлені нові вузли: повітряні канали з проміжними теплопоглинаючими екранами, які « з5 оточують жарову трубу та перший поворотний газохід, при цьому канали виконані з можливістю руху повітря зі їч- швидкістю, необхідною для ефективного охолодження, а в повітряному корпусі додатково розташована поворотна повітряна камера для послідовного проходження повітря через поворотний газохід, димогарний пучок та навколо жарової труби, крім того вхід конвективного пакету включає відокремлений пучок з коротких димогарних труб та окремий канал для подання повітря до цього пучка, також до конвективного пакету « 70 додатково включені щонайменше другий пучок димогарних труб та другий поворотний газохід. ш-в с Повітронагрівач, що заявляється, при підігріві повітря до підвищеної вище 100 «С температури забезпечує глибоке охолодження димових газів, ефективне охолодження високо напружених поверхонь нагріву вузлів з повітронагрівача до допустимого рівня температур для матеріалу, з якого виготовлені вузли та запобігає конденсації водяної пари в продуктах згоряння.The task is solved by the fact that in a known air heater, which contains a burner and an air casing placed in a decorative casing, which includes inlet and outlet air chambers, in which gas ducts are located, which include a heat pipe, a rotary gas duct, and a convective package in the form of a beam chimneys, new components were additionally installed: air ducts with intermediate heat-absorbing screens, which surround the heat pipe and the first rotary gas duct, while the ducts are made with the possibility of air movement at a high speed necessary for effective cooling, and in the air casing is additionally located rotary air chamber for successive air passage through the rotary flue, flue beam and around the heat pipe, in addition, the inlet of the convective package includes a separate bundle of short flue pipes and a separate channel for supplying air to this bundle, also to the convective package « 70 additionally included at least a second stack of chimneys pipes and the second return pipeline. ш-в с The air heater claimed, when heating the air to a temperature higher than 100 "С, provides deep cooling of flue gases, effective cooling of highly stressed heating surfaces of units from the air heater to the permissible temperature level for the material from which the units are made, and prevents condensation of water vapor in combustion products.

На фігурі зображений повітронагрівач у поздовжньому перерізі. Повітронагрівач містить пальник 1, -І змонтований на фронтовій стінці повітропідігрівача, декоративний кожух 2 з теплоізоляцією та розміщений в декоративному кожусі 2 повітряний корпус 3, що включає вхідну 4, поворотну 5 та вихідну 6 повітряні камери, в ве якому розміщені газоходи 7, в які включені жарова труба 8, перший поворотний газохід 9, другий поворотний оо газохід 10, конвективний пакет 11 у вигляді пучка димогарних труб. Жарова труба 8 та перший поворотний газохід 9 оточені повітряними каналами 12 з проміжними теплопоглинаючими екранами 13. Вхід конвективного о пакету 11 включає відокремлений пучок з коротких димогарних труб 14 та окремий канал 15 для подачі повітря в шк повітряний канал 16 цього відокремленого пучка. Конвективний пакет 11 також містить другий пучок димогарних труб 17. У верхній частині повітронагрівача встановлений вибуховий клапан 18. На задній стінці повітронагрівача встановлений вентилятор для подачі повітря на нагрівання (на фігурі не показано). 5Б Повітронагрівач працює наступним чином.The figure shows an air heater in longitudinal section. The air heater contains a burner 1, -I mounted on the front wall of the air heater, a decorative casing 2 with thermal insulation and an air casing 3 placed in the decorative casing 2, which includes the inlet 4, rotary 5 and outlet 6 air chambers, in which the gas ducts 7 are placed, in which the heat pipe 8, the first rotary gas duct 9, the second rotary gas duct 10, the convective package 11 in the form of a bundle of chimney pipes are included. The heat pipe 8 and the first rotary gas duct 9 are surrounded by air channels 12 with intermediate heat-absorbing screens 13. The entrance of the convective package 11 includes a separate bundle of short chimney pipes 14 and a separate channel 15 for supplying air to the air channel 16 of this separate bundle. The convective package 11 also contains a second bundle of flue pipes 17. An explosion valve 18 is installed in the upper part of the air heater. A fan is installed on the back wall of the air heater for supplying air for heating (not shown in the figure). 5B The air heater works as follows.

Вмикають вентилятор, що подає повітря на нагрівання. Вмикають пальник 1. Продукти згоряння, утворені в (Ф. процесі спалювання природного газу чи рідкого палива в жаровій трубі 8 проходять в перший поворотний газохід ка 9, далі в труби відокремленого пучка 14 та труби конвективного пакету 11, в другий поворотний газохід 10 між газоходами, в труби другого конвективного пакету 16 і потім виводять через димову трубу (на фігурі не 60 показана).Turn on the fan that supplies air for heating. Burner 1 is turned on. Combustion products formed in the process of burning natural gas or liquid fuel in the heat pipe 8 pass into the first rotary gas pipe 9, then into the pipes of the separated beam 14 and the pipes of the convective package 11, into the second rotary gas pipe 10 between the gas pipes , into the pipes of the second convective package 16 and then exit through the smoke pipe (not shown in figure 60).

Повітряний тракт повітронагрівача включає основний та байпасний повітряні потоки. Основний потік повітря через вхідну повітряну камеру 4, проходить в повітряні канали 12 з поглинаючими екранами 13 першого поворотного газоходу 9, далі проходить поворотну повітряну камеру 5 та по черзі між трубами другого 16 |і першого пучка димогарних труб конвективного пакету 11, виходить в повітряні канали 12 з проміжними 65 Теплопоглинаючими екранами 13 жарової труби 8 і в вихідну повітряну камеру 6.The air path of the air heater includes the main and bypass air flows. The main flow of air through the inlet air chamber 4, passes into the air channels 12 with absorbing screens 13 of the first rotary gas duct 9, then passes through the rotary air chamber 5 and alternately between the pipes of the second 16 and the first bundle of flue pipes of the convective package 11, exits into the air channels 12 with intermediate 65 Heat-absorbing screens 13 of the heat pipe 8 and into the outlet air chamber 6.

Байпасний потік, відокремлюючись від основного в нижній поворотній повітряній камері 5, проходить в окремий канал 15 для подання повітря в повітряний канал 16 відокремленого пучка з коротких димогарних труб 14, омиває відокремлений пучок 14 і об'єднується на виході перед жаровою трубою 8 з основним потоком повітря.The bypass flow, separating from the main one in the lower rotary air chamber 5, passes into a separate channel 15 for supplying air to the air channel 16 of the separated bundle of short chimney pipes 14, washes the separated bundle 14 and combines at the outlet in front of the heat pipe 8 with the main flow air.

Винахід забезпечує підвищення економічності роботи повітронагрівача, що заявляється, за рахунок досягнення глибокого охолодження димових газів повітрям з невисокою температурою та завдяки організації нагрівання повітря по зустрічній схемі руху повітря і газів, які подають відповідно вентилятором та пальником, з виходом нагрітого повітря до високої температури над жаровою трубою.The invention provides an increase in the efficiency of the claimed air heater by achieving deep cooling of flue gases with low-temperature air and by organizing air heating according to the opposite scheme of the movement of air and gases supplied by a fan and a burner, respectively, with the output of heated air to a high temperature above the heating pipe

Надійність конструкції забезпечується за рахунок зниження температури металу стінок поверхонь нагрівання /о жарової труби та поворотної камери, виготовлених з жаростійких сталей, нижче допустимої температури для довготривалої експлуатації цих сталей. Це досягається завдяки тому, що названі поверхні нагрівання оточені каналами з високою швидкістю руху повітря, причому в каналах установлені проміжні теплопоглинаючі екрани. В таких каналах, які складаються з внутрішніх поверхонь (радіаційні поверхні) і огороджуючих зовнішніх поверхонь, при температурі радіаційної поверхні вище 5009С значна кількість тепла передається 7/5 випромінюванням на огороджуючі поверхні. Ці поверхні нагріваються до температур більш високих, ніж температура повітря і передають тепло повітрю. Наявність в каналі проміжного теплопоглинаючого екрану, який омивається повітрям з двох сторін Її має понижену температуру, сприяє зниженню температури радіаційних поверхонь.The reliability of the design is ensured by lowering the metal temperature of the walls of the heating surfaces of the heat pipe and rotary chamber, made of heat-resistant steels, below the permissible temperature for long-term operation of these steels. This is achieved due to the fact that the mentioned heating surfaces are surrounded by channels with a high speed of air movement, and intermediate heat-absorbing screens are installed in the channels. In such channels, which consist of internal surfaces (radiating surfaces) and enclosing external surfaces, when the temperature of the radiating surface is above 5009C, a significant amount of heat is transferred by 7/5 radiation to the enclosing surfaces. These surfaces are heated to temperatures higher than the air temperature and transfer heat to the air. The presence of an intermediate heat-absorbing screen in the channel, which is washed by air from two sides. It has a reduced temperature, helps to reduce the temperature of the radiation surfaces.

Надійність конструкції підвищується також завдяки запобіганню конденсації водяної пари в продуктах згоряння за рахунок подачі в зону низьких температур димових газів повітря, підігрітого в каналах поворотної камери до температури близької до 6020.The reliability of the design is also increased due to the prevention of condensation of water vapor in the combustion products due to the supply of air heated in the channels of the rotating chamber to a temperature close to 6020 in the zone of low temperatures of flue gases.

Надійність конструкції забезпечується також за рахунок створення відокремленого трубного пучка на вході високотемпературних газів в димогарні труби. Подача повітря з великою витратою знижує загальний рівень температур повітря в пучку, а висока швидкість повітря забезпечує інтенсивне охолодження цієї найбільш Га р; тепло-напруженої поверхні нагрівання.The reliability of the design is also ensured by creating a separate pipe bundle at the entrance of high-temperature gases to the chimneys. Air supply with a large flow rate lowers the overall level of air temperatures in the beam, and high air speed ensures intensive cooling of this most ga r; heat-stressed heating surface.

Ефективність заявленого повітронагрівача підтверджена результатами випробувань експериментальних о зразків потужністю 0,95 МВт і 1,9 МВт відповідно та температурою нагрітого повітря до 2002 в порівнянні з відомим повітронагрівачем РОА, фірми "Термоефект", Польша, потужність якого до 2,088 МВт та температура нагрітого повітря до 10090. --The effectiveness of the declared air heater is confirmed by the results of tests of experimental samples with a power of 0.95 MW and 1.9 MW, respectively, and a heated air temperature of up to 2002, in comparison with the well-known air heater of ROA, the company "Termoefekt", Poland, which has a power of up to 2.088 MW and a heated air temperature of up to 10090. --

Для заявленого повітронагрівача при температурі нагрітого повітря 200 С температура відхідних газів о складає 1602, коефіцієнт корисної дії - більше 9195, температура металу стінок жарової труби і поворотної камери не перевищує 6002С, що нижче допустимої 8002 для сталі 12Х18Н10Т. і)For the declared air heater at a heated air temperature of 200 C, the exhaust gas temperature is 1602 o, the efficiency is more than 9195, the metal temperature of the walls of the heat pipe and rotary chamber does not exceed 6002 C, which is below the permissible 8002 for 12X18H10T steel. and)

В той же час для відомого повітронагрівача РОА таких показників неможливо досягти, оскільки такий « повітронагрівач можливо використовувати при температурі нагрітого повітря до 100 9б. У цьому 3о повітронагрівачі при температурі повітря 1002С температура відхідних газів становить 2002С, а при підвищенні в температури нагрітого повітря до 2002 температура відхідних газів збільшиться до 30029 з відповідним зниженням ККД до 82-85905.At the same time, it is impossible to achieve such indicators for the well-known ROA air heater, since such an air heater can be used at a heated air temperature of up to 100 9b. In this 3o air heater, at an air temperature of 1002С, the temperature of exhaust gases is 2002С, and with an increase in the temperature of heated air to 2002, the temperature of exhaust gases will increase to 30029 with a corresponding decrease in efficiency to 82-85905.

Повітронагрівач готовий до промислового впровадження на машинобудівних заводах України. « - сThe air heater is ready for industrial implementation at machine-building plants of Ukraine. " - with

Claims

The formula of the invention;"

1. An air heater containing a burner and an air casing placed in a decorative casing, which has inlet and outlet air chambers, in which gas ducts are placed, which include a heat pipe, a rotary 75 Gas duct, a convective package in the form of a bundle of chimney pipes, which is distinguished by that the heat pipe and - the rotary gas duct are surrounded by air channels with intermediate heat-absorbing screens, while the channels are made with the possibility of air movement at the speed necessary for effective cooling, and in the air housing there is additionally an air rotary chamber for sequential passage of Mn air past the rotary gas duct, through the flue and around the chimney. av) 20

2. The air heater according to claim 1, which differs in that the entrance of the convective package has a separate bundle of shorter chimney pipes and a separate channel for supplying air to this bundle.

C. An air heater according to claims 1 or 2, which is characterized by the fact that the convective package additionally includes at least a second bundle of chimney pipes and a second rotary gas duct. F) name) 60 b5