УСТРОЙСТВО ПОДГОТОВКИ И ПОДАЧИ ЭЛЕМЕНТОВ ТОПЛИВОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ В ГОРЕЛКИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ

Полезная модель относится к области подачи топлива в устройствах для сжигания, то есть к циркуляционным системам подачи топлива в топку, а именно к устройствам подготовки и подачи элементов топливновоздушной смеси в горелку, в частности, к нагревательным агрегатам. Полезная модель может быть использована в технологическом процессе сжигания топлива в котельных и печных агрегатах, а также в различных нагревательных агрегатах.
Известна система подготовки топлива к сжиганию, предназначенная для подготовки к сжиганию жидкого топлива в теплогенерирующих установках (патент на изобретение РФ №1688048, опубл. 30.10.91)
Известна система для подачи топлива в форсунки, состоящая из резервуара, насоса, подогревателя, топливопровода. В этой системе заборный патрубок выполнен в виде трубы, заходящей в резервуар горизонтально в придонной зоне.
Из практики видно, что основной объем воды, поступающей в резервуар с топливом, постепенно скапливается в придонной зоне. Поэтому в известной системе подачи топлива вероятность поступления воды в форсунки очень велика, поскольку в зоне скопления воды располагается всасывающий патрубок, а каких либо устройств, исключающих беспрепятственное поступление воды в заборный патрубок, в системе не предусматривается, что сказывается на надежности работы системы.
Известны циркуляционные системы подачи топлива в топку, содержащие соединено последовательно в замкнутом циркуляционном контуре топливный бак, циркуляционный насос, регулирующий клапан, подогреватель топлива, распределительный коллектор горелок, трубопровод возврата топлива в топливный бак и струйный аппарат с активным соплом. Соединенный с выходом циркуляционного насоса и приемной камерой, выход которой подключен к подогревателю топлива, а вход через обратный клапан- к распределительному коллектору горелок, а в тубопроводе возврата топлива установлена дроссельная шайба (патент на изобретение РФ №1695054, опубл. 30.11.91)
Недостатком таких систем является возможность недогрева топлива при нарушении или сбое в технологическом цикле, длительность вывода систем из таких сбоев, химическая неполнота сгорания топлива, снижение экономичности работы.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является система подачи топлива жидкого или газообразного в устройстве для сжигания, то есть к циркуляционным системам подачи топлива в топку (патент на изобретение РФ №2232944, опубл. 20.12.2003).
Сущность изобретения состоит в том, что в систему дополнительно установлен каскад сопел, расположенный между подогревателем топлива и распределительным коллектором горелок.
Система содержит соединенные последовательно в замкнутом циркуляционном контуре топливный бак, циркуляционный насос, регулирующий клапан, подогреватель топлива, каскад сопел, распределительный коллектор горелок, трубопровод возврата топлива в топливный бак, сопло, распределительный коллектор паромеханических горелок, подвод пара, котел.
Подогретое в топливном баке топливо, циркуляционным насосом через подогреватель топлива, поступает на каскад сопел, затем через распределительный коллектор горелок поступает в котел. Сброс топлива производится по трубопроводу. Весь технологический процесс происходит в закрытом тигле.
На подогревателе топлива - топливо подогревается, например до температуры 100-110 градусов С паром из котла, а на каскаде сопел подогрев идет за счет механических сил трения до температуры 120-130 градусов С.
При нагревании топлива в каскаде сопел происходит превращение жидкого топлива в газообразное или близкое к газообразному состоянию. Такая подготовка топлива позволяет улучшить качество самого топлива и обеспечить полноту его сжигания, повышая этим экономичность работы устройства.
Сопла соединяются в каскад при помощи фланцев или сварки. Количество сопел и их типоразмер подбираются опытным путем в зависимости от того, какую температуру необходимо получить для конкретной системы.
Каскад сопел горелок не обеспечивает полного разложения жидкого топлива в газообразное при затратах только механической энергии, а пар, подаваемый из котла не обеспечивает в полной мере скорости реакции горения, что приводит к неполноте сгорания топлива, вследствие чего снижается КПД процесса горения.
Причем, использование каскада сопел, подбор их количества и типоразмер проводится каждый раз опытным путем, что приводит к значительному удорожанию конструкции, вследствие использования высококвалифицированного персонала по изготовлению и обслуживанию соплового оборудования.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение повышения полноты сгорания топлива при подготовке элементов топливновоздушной смеси, подаваемой в горелки нагревательных агрегатов.
Технический результат достигается тем, что устройство подготовки и подачи элементов топливновоздушной смеси в горелки нагревательных агрегатов содержащее, соединенный последовательно в замкнутый контур, топливный циркуляционный насос, регулирующий клапан, подогреватель топлива, топливопровод и трубопровод возврата топлива. Согласно предлагаемой полезной модели, устройство снабжено системой подготовки и подачи воздуха, содержащей воздуховод, на котором установлен компрессор с напорным воздуховодом, соединенным с конденсатором пара, который паропроводом соединен с паровоздушным теплообменником, который в свою очередь соединен с газовоздушным теплообменником, соединенным с каналом подачи воздуха в горелку а подогреватель топлива выполнен в виде камеры СВЧ.
На фигуре 1. схематично представлено Устройство подготовки и подачи элементов топливновоздушной смеси в горелки нагревательных агрегатов.
Система подачи и подготовки топлива, в предлагаемом устройстве, содержит соединенный последовательно в замкнутый циркуляционный контур, топливный циркуляционный насос 1, регулирующий клапан 2, камеру СВЧ подогревателя топлива 3, топливопровод 4, трубопровод возврата топлива 5.
Система подачи и подготовки воздуха содержит входной воздуховод 6, на котором установлен компрессор 7, с напорным воздуховодом 8 соединенным с конденсатором пара 9, который паропроводом 10 соединен с паровоздушным теплообменником 11. Паровоздушный теплообменник 11 воздуховодом 8 соединен с газовоздушным теплообменником 12, имеющем ввод дымовых газов из нагнетательного агрегата 15. Вода из конденсированного пара конденсатора 9 стекает по водоотводной трубке 13 в расходный бак. Нагретый воздух подается в горелку через трубопровод 14.
Устройство подготовки и подачи топливновоздушной смеси в горелку нагревательных агрегатов работает следующим образом.
По входному воздуховоду 6 воздух поступает в компрессор 7, обеспечивающий накопление строго дозированного объема воздуха в напорном воздуховоде 8 для подачи его в каскад последующих теплообменников. Напорный воздуховод 8 имеет, установленный на нем, на нем конденсатор пара 9, в котором осуществляется первичный подогрев воздуха паром, поступающим по паропроводу 10 из паровоздушного теплообменника! 1. Воздух снижает температуру поступившего пара и увеличивает внутреннюю энергию(температуру) подаваемого от компрессора воздуха. Далее пар конденсируется в воду в паровом конденсаторе 9 и образовавшаяся там вода стекает по водоотводной трубе 13. в расходный бак. Подогретый воздух из паровоздушного теплообменника 11 через воздуховод 8 подается в газовоздушный теплообменник 12, где воздух подогревается избыточным теплом дымовых газов из нагревательного агрегата 15, что еще более увеличивает внутреннюю энергию воздуха, который затем поступает в зону горения (в горелку).
Подача топлива осуществляется из расходного топливного. бака (на чертеже не показано) и по трубопроводу поступает в циркуляционный насос 1. Масса подачи топлива регулируется клапаном 2. Далее по топливопроводу 4 топливо поступает в камеру СВЧ подогрева топлива, где оно нагревается, разлагается и преобразуется до состояния готового к быстрому сжиганию.
Затем по трубопроводу 4 топливо подается в горелку, где оно соединяется с нагретым воздухом, поступающим из трубопровода 14 и горит с большим выделением теплоты, необходимой для технологических целей.
Использование СВЧ камеры в качестве подогревателя топлива снижает энергетические затраты на процесс подготовки топлива к сжиганию в связи с тем, что топливо подогревается и разлагается за счет электромагнитных соударений между молекулами при воздействии электромагнитных волн. В камере СВЧ происходит быстрое высокоэнергетическое разложение жидкого топлива до предгазовой фазы, увеличивается скорость подготовки топлива для последующей подачи его в горелку.
Применение в предлагаемой полезной модели системы подготовки воздуха, состоящей из каскада теплообменников, увеличивает внутреннюю энергию воздуха, смешивающегося с топливом, за счет отбора энергии пара и дымовых газов из теплообменников, при этом, увеличивается скорость реакции смесеобразования топлива и воздуха в горелке.
Что, в конечном итоге, приводит к обеспечению полноты сгорания топлива и увеличению температуры факела пламени, поступающего к нагревательным агрегатам, повышению КПД процесса горения и к сокращению расхода топлива.