УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО СЖИГАНИЯ ОТРАБОТАННОГО ЖИДКОГО ТОПЛИВА И НАГРЕВА ВОЗДУХА В ЗАКРЫТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Устройство для экологически чистого сжигания отработанного жидкого топлива и нагрева воздуха в закрытых помещениях
Полезная модель относится к области утилизации отходов отработанного в двигателях внутреннего сгорания жидкого топлива и может быть применена для обогрева в закрытых помещениях, используя тепло, выделяемое при сжигании топлива. Полезная модель решает при этом и актуальные вопросы экологии, т.к. существует большая проблема в мировом масштабе с утилизацией загрязняющих грунтовые воды, природу и атмосферу значительных объемов отработанного жидкого топлива, в частности, масла, применяемого в автомобилях.
Известно устройство для сжигания твердого топлива 1 (патент РФ на изобретение № 2184317; приоритет 09.07.01), которое содержит камеру сгорания и патрубок вывода топочных газов. Специальным образом выполненные питатель в виде пневмомеханического элемента-«забрасывателя, расположенный на камере сгорания, и газовый коллектор, выполненный из подвижной и неподвижной частей, и установленный соосно стенкам камеры сгорания твердого топлива, позволяют эффективно осуществлять сжигание твердого топлива в достаточно широком диапазоне размеров фракций от 0,1 - 2, мм до 20,00 - 50,00 мм. Однако известное устройство предназначено для сжигания твердого топлива.
Известна топка 2 (заявка РФ на изобретение № 2000118460/06), которая состоит из камеры сгорания с верхними и нижними горелочными устройствами и размещенными в камере сгорания газоплотными экранами, специальным образом размещенные относительно друг друга, и камеры сгорания, что позволяет при соблюдении техники безопасности устанавливать оптимальный режим подачи легковоспламеняющегося топлива и инжектирующего агента в камеру сгорания. Однако известное устройство предназначено для сжигания газообразного топлива
Известен нагреватель усовершенствованной конструкции 3 (Патент США на изобретение № 4,402,664; приоритет 06.09.83), который содержит корпус и размещенный в нем испаритель, окруженный специальным сменным кольцом, верхняя и нижняя части которого выполнены из алюминиевой фольги, что позволяет устанавливать оптимальные режимы при нагревании отработанного масла. Однако известное устройство имеет сложную конструкцию и высокую стоимость.
МКИ (7). F 23G 5/00; F23C 9/06
Известна нагревательная система 4 (Международная заявка на изобретение РСТ/ЕР95/02317; Международная публикация WIPO: WO 95.34786), состоящая из камеры сгорания, в которую топливо поступает через специальное устройство для его подачи и представляющее собой впрыскивающее устройство, основанное на принципе сохранения энергии. Нагревательная система имеет насос и устройство с соплами, которое осуществляет доставку топлива в дозированных количествах. Для этих целей может быть использована масляная горелка, с помощью которой может быть дозироваться как количество, так и частота впрыскиваемого топлива независимо от граничных условий, что позволяет минимизировать уровень загрязнителей в отработанном газе. Однако в известном устройстве используется довольно сложный механизм минимизации эффекта от накладывающихся колебательных резонансов в масляной горелке.
Известно устройство, состоящее из набора масляных горелок 5 (Патент США на изобретение № 5,067,894; приоритет 26.11.91), специальным образом расположенных в металлическом блоке с целью наиболее эффективного сжигания топлива. Особенностью этого устройства является оригинальный способ использования сжатого воздуха и электричества, что позволяет достигать наибольший эффект сжигания топлива и его утилизацию за счет использования разного набора горелок, которые, благодаря конструкции устройства, могут быстро присоединяться и отсоединяться в разных комбинациях и, следовательно, разных режимах их работы. Однако такое устройство является достаточно дорогим.
Известны способ и устройство для сжигания масел разных вязкостей 6 (Патент США на изобретение № 6,132,203; приоритет 17.10.2000). В патенте описывается система, способная сжигать загрязненные отработанные масла высокой и низкой (после нагрева) вязкости. Устройство работает на принципе изменения скорости подачи отработанного масла и использования высокого давления. Известное устройство имеет нагреватель отработанного масла и модифицированные атомизирующие сопла высокого давления. Используемые в устройстве горелки позволяют разделять отработанные масла по вязкости. Имеется также устройство с системой зажигания, которое предназначено для удаления образующегося при сгорании отработанного топлива продуктов коксования (нагара). Образующийся нагар автоматически удаляется из сопла горелки с помощью специально предусмотренного для этих целей устройства, что сокращает в целом потребность в периодической и частой очистке системы от нагара.
Известно двухкамерное устройство для утилизации отработанных загрязненных жидкостей 7 (Патент США на изобретение № 5,156,098; приоритет 20.10.1992), содержащее камеру для хранения загрязненных жидкостей и резервуар с датчиком уровня жидкого топлива, предназначенный для определения превышения уровня жидкости. Устройство содержит горелки, с помощью которых осуществляется сжигание топливной жидкости. Устройство содержит атомизирующий инжектор, который впрыскивает загрязненную жидкость из резервуара в первую горелку, которая имеет специальную конструкцию, позволяющую продуктам горения поступать через особое соединение из первой горелки во вторую горелку, где происходит дополнительное сжигание поступивших в нее остаточных продуктов сжигания. Однако это устройство имеет сложную конструкцию.
дымоходом. Устройство работает на отходах производства нефтегазоперерабатывающего завода (г. Кириши, Ленинградская обл.)- Однако это устройство имеет ограниченную область применения.
Известна установка, работающая на жидком топливе или газе и содержащая блоки для нагрева котла 9 (Заявка на изобретение Франции № FR 99/00217; приоритет 02.02 1999; Международная публикация WIPO: WO 99/40376).Устройство имеет кожух, в котором расположены горелки, глухую продольную топочную камеру и устройство, обеспечивающее выведение газообразных продуктов сгорания топлива за пределы этой блок нагрева имеет разные варианты конструктивной реализации отличающиеся разыми конфигурациями и расположением перегородок. Принцип сжигания топлива в данном устройстве схож с описываемыми выше аналогами 1-9. Известное устройство своим основным назначением имеет нагрев котла, работающего на жидком (и газообразном) топливе.
Известно горелочное устройство 10 (патент РФ на изобретение № 2181462; приоритет 23.05.2001), которое содержит топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, с входящим в топочную камеру соплом для подачи воздух, формирователем вихревых потоков с осесимметричной поверхностью и продольными отверстиями. Это горелочное устройство имеет сложную конструкцию и относительно невысокую эффективность сжигания отработанного топлива.
Известна самовосстанавливающееся горелочное устройство {11 (патент США на изобретение № 4.210.411; приоритет 01.07.1980), которое предназначено для сжигания как масляного и газообразного топлива, так одновременного их сжигания. В известном устройстве использование сжатого воздуха и дополнительные охлаждающие блоки для маслопровода предотвращают перегревание масла, что обеспечивает надежность работы этого горелочного устройства. Однако известное устройство имеет достаточно высокую стоимость.
Из анализа мирового уровня техники на примере рассмотренных патентов Российской Федерации, Германии, США, Франции и др. 1-11 в области утилизации отходов отработанного топлива следует, что известные устройства для сжигания отработанного топлива можно условно подразделить на несколько групп в зависимости от агрегатного состояния сжигаемого этими устройствами топлива: устройства для сжигания твердого, жидкого, газообразного и пылевидного топлива, а также для сжигания совместно или попеременно твердого, газообразного, жидкого или пылевидного топлива.
Предлагаемая полезная модель относится к одной из этих групп устройств, предназначенных для сжигания отработанного жидкого топлива, и, используя тепло, выделяемое при сжигании топлива, предлагаемая полезная модель может быть применена для обогрева в закрытых помещениях.
Известны универсальные установки на отработанных маслах всех видов жидкого топлива (в частности, установки, выпускаемые фирмой Viessmann с торговой маркой Kroll), которые потребляют использованные отработанные масла, обеспечивая при этом теплом любые производственные помещения, мастерские, гаражи, станции технического обслуживания, выставочные павильоны, склады, спортзалы и т.п., а также свежим воздухом. Эти установки просты, удобны, экономичны и безвредны к окружающей среде. Кроме того, эти установки осуществляют максимальную (до 93%) утилизацию отработанного жидкого топлива
(например, дизельное, керосин, мазут, отработанное масло, используемое в автомобилях и автотранспорте и т.п.). Установки имеют экономичный режим горения. Однако эти установки имеют достаточно высокую стоимость.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели, относящейся к устройству для экологически чистого сжигания отработанного жидкого топлива и нагрева воздуха в закрытых помещениях, является универсальное горелочное устройство KG 20/40 той же фирмы и того же назначения, безвредное к окружающей среде, основанное на жидком печном топливе, отработанном масле и рапсовом масле. Это устройство имеет большое преимущество перед известными аналогами, в том числе и выше описанными, так как имеет более широкий круг возможных используемых сортов жидкого топлива, причем его конструкция предусматривает достаточно легкое переключение с одного сорта топлива на другое и такая смена требует лишь только несложной регулировки подачи воздуха. Для этого не требуется даже смены горелок или замены отдельных их частей. Кроме этого, необходимое давление воздуха может быть обеспечено компрессором, а подача топлива расположенным рядом с установкой баком, который непрерывно пополняют отработанным жидким топливом.
Это устройство 12 (рекламный проспект «Стационарные генераторы горячего воздуха, потребляющие отработанные масла или жидкое топливо ORTLIB&Co.GmbH, D-37235 Hessisch Lichtenau - Leipzigerstrabe 103, tel. 05602/7557, telefax 05602/2365) является наиболее близким аналогом по совокупности общих функциональных признаков, близких к заявленной полезной модели, и выбрано в качестве прототипа
Недостатками известного устройства является высокая стоимость составляющих его блоков и устройства в целом, а также остающиеся после сжигания топлива «наплывы. Кроме того, отдельные блоки известного устройства сложны и труднодоступны для ремонта, что приводит к необходимости вместо замены (и/или ремонта) одного блока, приобретения вновь всего дорогостоящего устройства, а также большие габариты.
Предлагаемая полезная модель  Устройство для экологически чистого сжигания отработанного жидкого топлива и нагрева воздуха в закрытых помещениях, позволяет избежать этих существенных недостатков.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в снижении стоимости устройства для сжигания отработанного жидкого топлива по сравнению с зарубежными аналогами, а также максимальное устранение эффекта сжигания с наплывом (от остатков продуктов сжигания), и возможности осуществления более простого и доступного ремонта отдельных блоков конструкции, а также снижение габаритов устройства.
Для достижения названного технического результата предлагается устройство, которое, как и наиболее близкое к нему известное устройство для экологически чистого сжигания отработанного жидкого топлива и нагрева воздуха в закрытых помещениях, содержит расходный бак для отработанного жидкого топлива с системой нагрева масла, регулятором уровня отработанного масла и трубопроводом для подачи масла от расходного бака к распылителю, вентилятором для подачи воздуха на горелку, распыливающего устройства с поджигом и завихрителем
воздуха, компрессор с редуктором и запорным электроуправляемым клапаном и камеру горения.
В отличие от известного в предлагаемом устройстве камера горения выполнена из вложенных коаксиальных цилиндров, трубопровод расположен вертикально и в непосредственной близости от распылителя и снабжен кожухом, охватывающим трубопровод, вентилятор использован центробежный канальный, а компрессор поршневой.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется фиг., на которой представлена общая схема заявленного устройства для экологически чистого сжигания отработанного жидкого топлива и нагрева воздуха в закрытых помещениях.
Предлагаемое устройство для экологически чистого сжигания отработанного жидкого топлива и нагрева воздуха в закрытых помещениях (фиг.) содержит электрический нагреватель топлива перед его распылением (1), который соединен с электроуправляемым клапаном (2), патрубок (3) сливного клапана (4), труба (5) подачи топлива в бак (6), к которому подсоединен поплавковый клапан (7), приемная сетка (8) для грубой очистки топлива, патрубок (9), трубчатый электронагреватель (10), датчик температуры топлива в баке (11), регулятор температуры (12), выключатель трубчатого электронагревателя (13), выключатель управления клапана подачи сжатого воздуха (14) и выключатель клапана подачи топлива (15),выключатель подачи высокого напряжения (16), манометр (17), соединенный с воздушным редуктором (18), патрубок к топливному баку (19), корпус пульта управления (20), который шланг (21) подсоединен к компрессору (22), электроуправляемый клапан подачи сжатого воздуха (23), подсоединенный к редуктору, подвижная часть заслонки (24), расположенная внутри неподвижного корпуса заслонки (25), присоединенного к центробежному канальному вентилятору (26), трансформатор высоковольтный (27), труба вентиляционная подачи воздуха к горелке (28), внутри которой расположена труба сжатого воздуха (29), высоковольтный провод(ЗО), труба (31) подачи подогретого топлива к распылителю, присоединенного к коническому наконечнику (32), соединенного с держателем завихрителя воздуха (33), высоковольтные электроды поджига (34), надвижной патрубок (35), завихритель воздуха (36), фотодатчик для аварийного отключения горелки (37), защитный отражающий экран (38), патрубок (39) для сжигания топлива, кожух (40) для отвода продуктов горения, патрубок дымовых газов (41).
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Перед сжиганием отработанное масло проходит для удаления грубых включений только предварительную фильтрацию через металлическую сетку с размером ячеек 1x1 мм. Топливо в баке (6) подогревается трубчатым электронагревателем (10) до температуры 110°С, которая регулируется датчиком (11) и регулятором (13). В предлагаемой полезной модели подача отработанного масла из расходного бачка осуществляется самотеком. Напор масла, например, при испытании заявляемого устройства, составлял порядка 0,3 метра масл. столба. Подогретое топливо поступает через патрубок (9) и клапан (2) на нагреватель (1) и топливо поступает на распыление по трубе (31), где топливо распыливается с помощью сжатого воздуха, поступающего по трубе (29) до необходимых значений 0,1 - 0,2 кг/см2. В трансформаторе (27) повышают напряжение для создания искры между электродами (32), после чего распыленная смесь обогащается воздухом, поступающем от центробежного канального вентилятора (26) с диаметром входного отверстия 120 мм.
ll зону распыленного масла подается объем воздуха от центробежного (канального) вентилятора. Объем воздуха, подаваемого на горение, регулируется специальным установленным на всасывающем патрубке шибером.
От канального вентилятора (26) воздух поступает в зону горения по вентиляционной трубе (28) и завихряется с помощью завихрителя (36). Воспламененная смесь поступает в стальной туннель (39), из которого продукты горения поступают в коаксиальный зазор кожуха (40) и выходит в патрубок дымовых газов (41).
Особенностью работы предлагаемой полезной модели является дополнительный подогрев отработанного масла до температуры, близкой к температуре вспышки масла (равной 205 °С)
В отличие от прототипа (европейского) все трубопроводы в предлагаемой полезной модели имеют увеличенный внутренний диаметр. В области распылителя этот диаметр позволяет пройти частицам грязи и песка на сжигание. Это связано с тем, что отечественное отработанное масло очень неоднородное, содержит песок, частицы металла. Частицы резины, растворившиеся в масле, различные химические присадки в виде коллоидных частиц, вновь образовавшиеся конгломераты в виде полимерных нитей и т.д. и т.п. Этот «коктейль из грязи и отработанного масла необходимо сжечь без наплывов, т.е. остатков остающегося после сжигания стеклообразного шлака.
Трубопроводы (3, 5 и 19) имеют увеличенный диаметр, так как вязкость и связанная с ней текучесть масла в зимние месяцы эксплуатации устройства меняется.
Приведенные результаты экспериментов практической реализации заявленной полезной модели показали реальный технический результат и существенное преимущество полезной модели по сравнению с прототипом, а именно: снижении стоимости устройства для сжигания отработанного жидкого топлива по сравнению с зарубежными аналогами приблизительно в два раза, более дешевые комплектующие элементы, а также максимальное устранение эффекта сжигания с наплывом, и, кроме того, возможности осуществления более простого и доступного ремонта отдельных блоков конструкции.
Использование предлагаемого устройства, разработанного на основе известных зарубежных аналогов, и адаптированного к российскому рынку с целью снижения стоимости устройства при сохранении сопоставимых качественных его показателей, направлено также, в определенной мере, и на решение правительственной программы РФ «Стратегия развития Российской Федерации до 2010, где в главе 3.3. заявлено о государственной научно-технической и инновационной политике на долгосрочный период, в том числе, по насыщению российского рынка отечественной техникой и технологией, не уступающей по качественным критериям зарубежным аналогам.
Использованная литература 1.Патент РФ на изобретение № 21484317 10/18. (приоритет 09.07.2001); МПК: 7 F23 С
4.Международная заявка на изобретение РСТ/ЕР95/02317; Международная публикация WIPO: WO 95.34786; заявка на изобретение Германии 08/737,353 (Патент США на изобретение № 6,004,127; приоритет 01.11.96; МПК: 7 F23 С 5/00).
5.Патент США на изобретение № 5,067,894; приоритет 26.11.91; МПК: 7 F23 D 11/44.
6.Патент США на изобретение № 6,132,203; приоритет 17.10.2000; МПК: 7 F23 D11/38
7.Патент США на изобретение № 5,156,098; приоритет 20.10.1992; МПК: 7 F23 G7/04
8.Патент РФ на изобретение № 2178541; приоритет 26.01.2000; МПК: 7 F24 81/08
9.Заявка на изобретение Франции № FR 99/00217; приоритет 02.02 1999; Международная публикация WIPO: WO 99/40376; МПК: 7 F24H1/26
10.Патент РФ на изобретение № 2181462; приоритет 23.05.2001; МПК: 7 F23D5/06
11.Патент США на изобретение № 4.210.411; приоритет 01.07.1980; МПК: 7 F23D11/44
12.Рекламный проспект «Стационарные генераторы горячего воздуха, потребляющие отработанные масла или жидкое топливо ORTLIB&Co.GmbH, D-37235 Hessisch Lichtenau - Leipzigerstrabe 103, tel. 05602/7557, telefax 05602/2365. Председатель производственного кооператива  Автор// L c- ВАШаверин ВАШаверин