ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ РУЛОННОЙ СОЛОМЫ

Полезная модель относится к сфере отопления, а именно к устройствам для сжигания топлива, в том числе прессованной соломы в рулонах цилиндрической формы, предназначенных для выработки горячего воздуха, и может быть использована в зерносушильных комплексах для сушки зерна или для отопления.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является теплогенератор, работающий на соломе, известный из патента RU 2419050. Теплогенератор содержит закрываемую дверью камеру газификации, снабженную воздухопроводами с соплами для подачи первичного воздуха, и камеру дожигания, содержащую сопла для подачи вторичного воздуха. В нижней части камеры газификации находится дверка и/или винтовой (шнековый) транспортер для удаления золы.
Однако в данном решении не обеспечено равномерное распределение течения дымовых газов по всему теплообменному блоку, что снижает эффективность отдачи тепловой энергии нагреваемому воздуху.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в создании устройства, обеспечивающего равномерное распределение течения дымовых газов.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности теплопередачи за счет обеспечения равномерного теплообмена с нагреваемым воздухом, что в свою очередь, повышает эффективность сушки или нагрева объекта.
Указанный технический результат достигается за счет того, что теплогенерирующая установка для сжигания рулонной соломы содержит камеру сгорания, снабженную колосниковой решеткой с проемами для подачи первичного воздуха, и сопла для подачи вторичного воздуха, теплообменный блок и газораспределительный узел, при этом задняя стенка камеры сгорания является стабилизатором горения и содержит каналы в теплообменный блок, на выходе из которого расположен газораспределительный узел.
Газораспределительный узел может быть выполнен в виде гнутого листа металла в задней части теплообменного блока с отверстиями по всей высоте теплообменного блока.
Стабилизатор горения может быть выполнен в виде перегородки из шамотного кирпича, выложенного с проемами.
Теплообменный блок может быть выполнен с трубной матрицей.
Установка может быть выполнена с трубным ускорителем, размещенным в трубе трубной матрицы и выполненным в виде листа металла, имеющего гребни.
Установка может быть выполнена с трубным ускорителем.
Камера сгорания может быть футерована теплоизолирующим материалом.
Благодаря конструктивным особенностям заявляемой полезной модели обеспечивается равномерное распределение топочного газа, что в свою очередь повышает равномерность и, соответственно, эффективность теплообмена между топочным газом и нагреваемым воздухом, который предназначен для сушки или нагрева объекта, обеспечивая повышение качества и скорости сушки или нагрева и, соответственно, повышение эффективности расхода топлива, тем самым уменьшая количество расходуемого топлива для достижения тех же показателей теплоотдачи.
Заявляемая конструкция газораспределительного узла дополнительно повышает равномерность распределения топочных газов по всему пространству теплообменного блока, повышая тем самым эффективность теплообмена.
Использование стабилизатора горения заявляемой конструкции дополнительно обеспечивает аккумулирование энергии для поддержания горения, повышая эффективность теплообмена и расходования топлива.
Использование трубных ускорителей позволяет максимально повысить коэффициент теплопередачи при сохранении оптимального сопротивления тракта.
Наилучший вариант исполнения заявляемой полезной модели показан на фиг. 1-5, на которых изображены:
фиг. 1 - общий вид устройства;
фиг. 2 - разрез А-А;
фиг. 3 - вид на газораспределительный узел;
Фиг .4 - продольный разрез трубы теплообменного блока с трубным ускорителем;
Фиг. 5 - изометрический вид трубы теплообменного блока с трубным ускорителем.
На фиг. 1-5 позициями 1-14 обозначены:
1 - камера сгорания; 2-дверь;
3 - колосниковая решетка;
4 - рулон соломы;
5 - теплоизолирующий материал;
6 - сопла вторичного воздуха;
7 - стабилизатор горения;
8 - теплообменный блок;
9 - шнековый транспортер золоудаления;
10 - труба трубной матрицы;
11 - воздушная рубашка;
12 - фронтальная заслонка;
13 - газораспределительный узел;
14 - трубный ускоритель.
Установка содержит камеру сгорания (топочная) 1 с дверью 2. В нижней части камеры сгорания 1 расположена колосниковая решетка 3 с проемами для подачи первичного воздуха. На колосниковой решетке 3 размещается рулон соломы 4. Колосниковая решетка 3 позиционирована в начале камеры сгорания 1 для расположения на нем рулона соломы 4 и прохождения первичного воздуха непосредственно сквозь горящее топливо. Камера сгорания 1 полностью футерована теплоизолирующим материалом 5, что позволяет сохранить температурный градиент на необходимом уровне по мере выгорания рулона соломы 4. Внешний периметр камеры сгорания 1 имеет воздушную рубашку 11 для охлаждения конструкции. В нижней части камеры сгорания 1 под колосниковой решеткой 3 расположен шнековый транспортер золоудаления 9. В задней части камеры сгорания 1 установлены сопла вторичного воздуха 6. Задняя стенка топочной камеры является стабилизатором горения (стабилизирующая стенка) 7 и служит для поддержания процесса горения и более стабильного разжигания вновь загруженного рулона соломы 4. Камера сгорания 1 стыкуется с воздушным теплообменным блоком 8. Стабилизирующая стенка 7 имеет ряд каналов для прохождения топочных газов в теплообменный блок 8. Теплообмен между топочными газами и агентом сушки (нагреваемым воздухом) происходит в теплообменном блоке 8 за счет конвективного теплообмена происходящего через трубную матрицу. Трубная матрица теплообменного блока 8 представляет собой совокупность труб 10, выполненных из жаропрочной стали и закрепленных в трубной доске с помощью сальниковых уплотнений. Благодаря данному закреплению при прохождении газов высокой температуры трубная матрица не подвергается разрушению от линейных расширений.
Стабилизатор горения 7 разделяет камеру сгорания 1 и теплообменный блок 8. Конструктивно стабилизатор горения 7 выполнен в виде перегородки из шамотного кирпича, выложенного с проемами под проход дымовых газов по внутренней образующей камеры сгорания 1. Ширина стабилизатор горения 7 составляет 250 мм. Во время горения рулона соломы 4 в камере сгорания 1 энергия аккумулируется на стабилизаторе горения 7, впоследствии отдавая энергию для поддержания горения, создания температуры и поджигания вновь подаваемого рулона соломы 4. Дымовые газы, проходя сквозь раскаленные проемы в стабилизаторе горения 7, попадают в теплообменный блок 8.
Проходя сквозь трубную матрицу в теплообменном блоке 8, нагреваемый воздух соприкасается с нагретыми дымовыми газами стенками и отбирает энергию потока дымовых газов. В зависимости от скорости потока и его типа (ламинарный или турбулентный) будет изменяться и коэффициент теплопередачи, и, соответственно, количество энергии, потребляемое воздухом, при этом, чем больше скорость потока, тем выше коэффициент. Благодаря турбулентным всплескам происходит увеличение скорости. Применение трубных ускорителей 14 предлагаемой конфигурации позволит максимально поднять коэффициент теплопередачи при сохранении оптимального сопротивления. Трубный ускоритель 14 конструктивно представляет собой лист металла, имеющий несколько гребней для направления воздушного потока, и размещен в трубе 10 трубной матрицы теплообменного блока 8 (фиг. 4-5).
В задней части теплообменного блока 8 сформирован газораспределительный узел 13 в виде гнутого листа с заранее вырезанными отверстиями. Отверстия выполнены по всей высоте теплообменного блока 8 с заданным интервалом и диаметром для соблюдения скорости газового потока. За счет газораспределительного узла дымовые газы равномерно охватывают все трубы 10 теплообменного блока 8 и наиболее полно передают энергию нагреваемому воздуху.
Установка работает следующим образом.
В камеру сгорания 1 через дверь 2 на колосниковую решетку 3 укладывают рулон соломы 4. Рулон соломы 4загорается от горящих остатков предшествующего рулона соломы 4 и раскаленного стабилизатора горения 7 или при первоначальной растопке с помощью уложенной и подожженной биомассы. Первичный воздух, необходимый для горения, за счет работы дымососа и открытия фронтальной заслонки 12 поступает через проемы в колосниковой решетке 3 в камеру сгорания 1, непосредственно взаимодействуя с рулоном соломы 4. В задней части камеры сгорания 1 через сопла 6 вторичный воздух направляется на рулон соломы 4 по внутренней образующей камеры сгорания. Течение воздуха от продуктов сгорания имеет преимущественно вращательно-вихревое течение, что приводит к сгоранию рулона 4 слоями и, как следствие, равномерный тепловой поток по мере выгорания рулона соломы 4. Зола, образующаяся при сгорании рулона соломы 4, собирается в нижней части камеры сгорания 1 под колосниковой решеткой 3. Зола удаляется шнековым транспортером золоудаления 9. Образующиеся при сгорании дымовые газы сквозь каналы в стабилизаторе горения 7 поступают в теплообменный блок 8, где передают энергию нагреваемому воздуху. Движение газов и воздуха противоточное. В задней части теплообменного блока 8 размещен газораспределительный узел 13. Благодаря газораспределительному узлу 13 газовый поток движется распределено по всему теплообменному блоку 8. Проходя сквозь трубную матрицу, газовый поток отдает свою тепловую энергию агенту сушки, проходящему в трубах 10 теплообменного блока 8. Покидающие установку газы поступают в циклонную установку, где происходит оседание золы, и дальше по системе газоходов через дымовую трубу газы выбрасывают в атмосферу. Воздух, поступающий в зерносушилку, отбирается из охлаждающей воздушной рубашки 11 установки вентилятором и подается в многоходовой теплообменник, где происходит его догрев до необходимой температуры.
Изготовленный опытный образец в соответствии с сущностью заявляемой полезной модели имеет следующие технические характеристики.
Приведенный пример является частным случаем и не исчерпывает всех возможных реализаций полезной модели.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что различные вариации заявляемого устройства не изменяют сущность полезной модели, а лишь определяют его конкретные воплощения.