Рекуперативно-горелочный блок

Изобретение относится к рекуперативным устройствам отопления газовых печей и может быть использовано для высокотемпературного подогрева воздуха, используемого для сжигания топлива в нагревательных и термических печах. Рекуперативно-горелочный блок содержит горелку и рекуператор с узлом подвода воздуха, включающий генератор закрутки потока с тангенциальным патрубком подачи воздуха, прямой и обратный кольцевые воздушные каналы, последовательно подключенные к генератору закрутки потока, воздушный коллектор, соединенный с горелкой и обратным кольцевым каналом, дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами, и теплопередающую стенку, теплопередающая стенка выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность рекуперативно-горелочного блока, а за счет увеличения конечной температуры нагреваемого воздуха повысить тепловую эффективность устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к рекуперативным устройствам отопления газовых печей и может быть использовано для высокотемпературного подогрева воздуха, используемого для сжигания топлива в нагревательных и термических печах.

Известен рекуперативно-горелочный блок, содержащий горелку и рекуператор, состоящий из обечаек, образующих газовый и воздушный каналы с расположенным в последнем перфорированной перегородкой, наружная обечайка, образующая воздушный канал, выполнена в виде усеченного конуса, а в аксиальном газовом канале установлена дополнительная перфорированная перегородка, причем упомянутые перегородки выполнены в виде усеченных конусов (А.с. 1765625, СССР, МПК F23L 15/04, 1989 г.) - аналог

Недостатками данного рекуперативно-горелочного блока являются его низкие тепловая эффективность и эксплуатационная надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является рекуперативно-горелочный блок, содержащий горелку и рекуператор, размещенные вблизи друг друга в кладке печи, где подводящий воздух узел, содержащий генератор закрутки с тангенциально установленным патрубком, подключен последовательно к прямому -внутреннему и обратному - внешнему воздушным кольцевым каналам, а дымовой канал, расположенный соосно воздушным кольцевым каналам и отделенный от внутреннего канала теплопередающей цилиндрической стенкой, содержит радиационную и конвективную ступени, причем последняя содержит перфорированную трубу, заглушенную с одного торца. (Сабуров Э.Н. Циклонные нагревательные устройства с интенсифицированным конвективным теплообменом / Арх. Гос. техн. ун-т. - Архангельск: Сев. - Зап. кн. изд-во, 1995. - 341 с.) - прототип.

Недостатком данного рекуперативно-горелочного блока является его низкие эксплуатационная надежность и тепловая эффективность, вызванная тем, что интенсивность теплоотдачи от теплопередающей цилиндрической стенки дымового канала к воздушному потоку, движущемуся по внутреннему прямому воздушному каналу, значительно снижается по направлению его течения от генератора закрутки в сторону входного отверстия дымового канала. Низкая интенсивность теплоотдачи от цилиндрической теплопередающей стенки к воздушному потоку в области входного отверстия дымового канала уменьшает тепловую эффективность рекуперативно-горелочного блока, приводит к перегреву и разрушению его наиболее термически напряженного участка.

Задача изобретения - повышение эксплуатационной надежности и тепловой эффективности рекуперативно-горелочного блока.

Для достижения этого в рекуперативно-горелочном блоке, имеющем горелку и рекуператор, с узлом подводки воздуха, содержащем генератор закрутки с тангенциальным патрубком подачи воздуха, прямого и обратного кольцевых воздушных каналов, последовательно подключенных к генератору закрутки, при этом обратный канал подключен к воздушному коллектору, соединенному с горелкой, дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами, и теплопередающую стенку, последняя выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала.

На фиг. 1 изображен рекуперативно-горелочный блок, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Рекуперативно-горелочный блок включает горелку 1 и рекуператор 2, с узлом подвода воздуха в рекуператор, содержащий генератор 3 закрутки потока с патрубком 4 подачи воздуха, расположенным тангенциально по отношению к внутренней поверхности генератора 3 закрутки потока, к которому последовательно подключены прямой 5 и обратный 6 кольцевые воздушные каналы, причем обратный канал 6 подключен с противоположной стороны к воздушному коллектору 7, соединенному с горелкой 1, а дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами 5 и 6, имеет радиационную 8 и конвективную 9 ступени, при этом последняя содержит перфорированную, заглушенную с заднего торца трубу 10, и кроме этого рекуперативно-горелочный блок снабжен теплопередающей стенкой 11 дымового канала, выполненной в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия 12.

На фиг. 3 показаны графики изменения по длине прямого кольцевого воздушного канала относительного коэффициента теплоотдачи на его внутренней поверхности - теплопередающей стенке дымового канала (линия 13) и внешней поверхности (линия 14).

На фиг. 3 используются обозначения: αк - коэффициент теплоотдачи для случая исполнения теплопередающей стенки дымового канала в виде расширяющегося усеченного конуса, αц - коэффициент теплоотдачи для случая исполнения стенки дымового канала, как в прототипе, в виде цилиндра, z - продольная координата, отсчитываемая от начала прямого кольцевого воздушного канала по направлению к входному отверстию дымового канала, d1 и d2 - внутренний и наружный диаметры прямого кольцевого воздушного канала в сечении подключения его к генератору закрутки.

Рекуперативно-горелочный блок работает следующим образом.

Воздух, подводящийся к рекуператору 2 через патрубок 4 тангенциально внутренней поверхности генератора закрутки 3, закручивается, проходит прямой воздушный кольцевой канал 5 и нагревается от его внутренней поверхности - теплопередающей стенки 11 дымового канала, после чего воздух поворачивается на 180° и через обратный кольцевой канал 6 и воздушный коллектор 7 направляется в горелку 1. Через входное отверстие 12 отработанные продукты сгорания с высокой температурой поступают сначала в радиационную ступень 8 дымового канала, а затем с более низкой температурой в конвективную ступень 9. В радиационной ступени дымовые газы передают теплоту нагреваемому воздуху через теплопередающую стенку 11 дымового канала, преимущественно за счет излучения, а в конвективной ступени - конвекцией за счет струйного истечения дымовых газов из перфорированной трубы 10 на теплопередающую стенку 11.

В соответствии с представленными на фиг. 3 графиками, при выполнении теплопередающей стенки дымового канала в виде расширяющегося в направлении входного отверстия усеченного конуса, коэффициенты теплоотдачи на обеих поверхностях прямого кольцевого воздушного канала увеличиваются в этом же направлении, по сравнению с прототипом, из-за возрастания скорости и турбулентности закрученного воздушного потока при его движении от генератора закрутки к входному отверстию дымового канала. Причем теплоотдача на внутренней поверхности прямого воздушного кольцевого канала - стенке дымового канала, увеличивается более интенсивно (линия 13), чем на внешней поверхности (линия 14). Вблизи выходного сопла увеличение теплоотдачи на внешней поверхности составляет 11%, а на стенке дымового канала 98%.

Представленные результаты получены авторами при численном моделировании аэродинамики и теплоотдачи на поверхностях кольцевого канала (Yu. L. Leukhin, Е. V. Pankratov and S. V. Karpov. Investigation into aerodynamic and heat transfer of annular channel with inner and outer surface of the shape truncated cone and swirling fluid flow. / IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 891 (2017) 012143), причем для прототипа расчеты протестированы на опытных данных и хорошо с ними согласуются (Леухин Ю.Л., Сабуров Э.Н. Исследование аэродинамики и теплоотдачи в кольцевых каналах циклонных рекуператоров. Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. №1(12), 2013. - С. 123-129).

Значительное увеличение коэффициента теплоотдачи на наиболее термически напряженном участке теплопередающей стенки 11 дымового канала, особенно вблизи его входного отверстия 12, позволит, за счет более эффективного охлаждения ее закрученным потоком воздуха, существенно снизить ее максимальную температуру и, следовательно, повысить эксплуатационную надежность рекуперативно-горелочного блока. Также интенсификация теплоотдачи на поверхностях прямого воздушного канала увеличит конечную температуру нагреваемого воздуха и приведет к повышению тепловой эффективности предлагаемого устройства.


Рекуперативно-горелочный блок, содержащий горелку и рекуператор с узлом подвода воздуха, включающий генератор закрутки потока с тангенциальным патрубком подачи воздуха, прямой и обратный кольцевые воздушные каналы, последовательно подключенные к генератору закрутки потока, воздушный коллектор, соединенный с горелкой и обратным кольцевым каналом, дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами, и теплопередающую стенку, отличающийся тем, что теплопередающая стенка выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплообменным устройствам для подогрева жидких или газообразных сред и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к устройствам для подогрева воздуха и утилизации тепла уходящих дымовых газов, и предназначено для использования в топливосжигающих установках, например в водогрейных и паровых котлах тепловых электрических станций.

Изобретение относится использованию вторичных энергоресурсов и может быть применено в судовых котельных установках для подогрева воздуха, в печах машиностроительных заводов.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к хвостовому оборудованию котельных установок, и может быть использовано для утилизации тепла и очистки от агрессивных примесей уходящих дымовых газов.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при нагревании воздуха, подаваемого на горение. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности стеклоблочного воздухоподогревателя-электрогенератора за счет конструкции стеклоблоков имеющих термоэлектрические преобразователи.

Изобретение относится к теплообменной технике и может найти применение в промышленной теплоэнергетике. Циклонный теплообменный элемент рекуператора содержит центральный канал 1, образованный внутренней трубой 2 и кольцевой канал 3, образованный внутренней и наружной трубами 2 и 5, соответственно, подключенными к патрубкам подвода 6 и отвода 7 воздуха, патрубок 6 размещен на наружной трубе 5 и установлен тангенциально.

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в котлах электростанций при подогреве воздуха, подаваемого на горение. Устройство подогрева воздуха дымовыми газами содержит воздухопровод, помещенный в дымовой канал.

Изобретение относится к устройствам для обогрева и вентиляции воздуха и применяется для обогрева и вентиляции производственных и бытовых помещений, а также в качестве передвижных установок.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство управления несгораемыми остатками включает рекуператор (5), соединенный одним концом с камерой (3) горения, а другим с трубой (4) впуска топлива и трубой (8) отвода топочных газов, настоящие трубы оснащены клапанами (2; 10) для чередования между стадиями впуска и отвода через рекуператор, настоящее устройство также включает контур (1) продувки, соединенный с рекуператором (5) для продувки от топлива, которое он содержит до стадии отвода, при этом упомянутый контур (1) продувки предусматривают также для продувки трубы (4) впуска топлива, при этом устройство содержит генератор всасывания.

Способ монтажа модульного многоходового теплообменника включает монтаж теплообменных модулей с теплообменными трубками путем размещения теплообменных трубок, по крайней мере, в два ряда на прямоугольной трубной решетке и их закрытие покрывающими стенками, коллекторами подвода и отвода теплоносителя и, по крайней мере, одной перепускной камерой между двумя смежными рядами теплообменных трубок.

Изобретение относится к рекуперативным устройствам отопления газовых печей и может быть использовано для высокотемпературного подогрева воздуха, используемого для сжигания топлива в нагревательных и термических печах. Рекуперативно-горелочный блок содержит горелку и рекуператор с узлом подвода воздуха, включающий генератор закрутки потока с тангенциальным патрубком подачи воздуха, прямой и обратный кольцевые воздушные каналы, последовательно подключенные к генератору закрутки потока и разделенные перегородкой, воздушный коллектор, соединенный с горелкой и обратным кольцевым каналом, дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами, и цилиндрическую теплопередающую стенку, цилиндрическая теплопередающая стенка расположена между дымовым и обратным воздушным каналами, прямой и обратный каналы соединяются через завихритель, а разделяющая их перегородка выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала. Изобретение позволяет увеличить конечную температуру нагреваемого воздуха и обеспечить повышение тепловой эффективности устройства. 4 ил.

Изобретение относится к рекуперативным устройствам отопления газовых печей и может быть использовано для высокотемпературного подогрева воздуха, используемого для сжигания топлива в нагревательных и термических печах. Рекуперативно-горелочный блок содержит горелку и рекуператор с узлом подвода воздуха, включающий генератор закрутки потока с тангенциальным патрубком подачи воздуха, прямой и обратный кольцевые воздушные каналы, последовательно подключенные к генератору закрутки потока, воздушный коллектор, соединенный с горелкой и обратным кольцевым каналом, дымовой канал, расположенный соосно с кольцевыми воздушными каналами, и теплопередающую стенку, теплопередающая стенка выполнена в виде усеченного конуса, расширяющегося в направлении входного отверстия дымового канала. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность рекуперативно-горелочного блока, а за счет увеличения конечной температуры нагреваемого воздуха повысить тепловую эффективность устройства. 3 ил.

Наверх