ГЕНЕРАТОР ГОРЯЧЕГО ВОЗДУХА
HOT AIR GENERATOR

Изобретение относится к устройствам для нагрева воздуха путем смешения с продуктами полного окисления углеводородного газа и может найти использование различных отраслях промышленности.
Известен воздухонагреватель и способ его работы [RU №2206835, опубл. 2003, МПК F24H 3/00, F23D 14/18], в котором воздухонагреватель включает каркас, к которому крепятся смеситель воздуха и топлива, каталитический генератор синтез-газа, имеющий устройство подогрева для запуска реактора в работу, смеситель газов и дополнительного воздуха, каталитическую кассету и узел вывода газовоздушной смеси.
Основным недостатком известного воздухонагревателя является необходимость предварительного разогрева катализатора до температуры более 600°С, что требует повышенного расхода электроэнергии и приводит к большой инерционности запуска.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является способ нагрева воздуха, устройство для его осуществления и способ регулирования нагрева воздуха [RU 2499959, опубл. 27.11.2013 г., МПК F24H 3/00], при этом устройство включает смеситель воздуха и топлива, пусковой подогреватель, теплообменник "продукты окисления/воздух для смешения с топливом", каталитическую кассету (реактор), смеситель продуктов окисления с воздухом и регулирующие клапаны.
Недостатками данного устройства является высокая металлоемкость из-за необходимости установки теплообменника для нагрева всего количества воздуха, направляемого на смешение с топливом, а также взрывоопасность из-за наличия смесителя воздуха с топливом.
Задача изобретения - снижение металлоемкости и повышение взрывобезопасности.
Техническим результатом является снижение металлоемкости устройства за счет его оснащения по меньшей мере двумя каталитическими секциями и теплообменником "продукты окисления/воздух для смешения с топливом первой каталитической секции", повышение взрывобезопасности за счет исключения смесителя воздуха и топлива.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом генераторе горячего воздуха, включающем пусковой подогреватель, воздухоподогреватель, каталитический реактор и смеситель продуктов окисления с воздухом, особенностью является то, что реактор оснащен по меньшей мере двумя последовательно установленными каталитическими секциями с линиями подачи топлива, перед которыми расположены линии подачи воздуха, а в качестве воздухоподогревателя установлена теплообменная секция "продукты окисления/воздух в первую каталитическую секцию".
В каталитических секциях может быть использован гранулированный или блочно-сотовый катализатор, в качестве остальных элементов генератора могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.
n
Оснащение реактора несколькими каталитическими секциями позволяет нагревать в теплообменной секции только ту часть воздуха, которая направляется с первую каталитическую секцию, нагрев остального воздуха осуществляется прямым смешением с продуктами окисления предыдущей секции и не требует наличия теплообменных поверхностей, что снижает металлоемкость устройства. При этом площадь теплообменной поверхности уменьшается более чем в 2 раза, где n - количество каталитических секций.
Для повышения взрывобезопасности предусмотрены раздельные линии подачи топлива и воздуха в генератор, при этом смешение происходит либо непосредственно в слое катализатора, либо в инертной засыпке, что обеспечивает расстояние между твердыми поверхностями меньше критического расстояния, позволяющего распространяться пламени.
Предлагаемый генератор горячего воздуха (см. чертеж) включает корпус 1, теплообменную секцию 2, несколько каталитических секций 3 (условно показано три секции) и пусковой подогреватель 4.
При работе генератора часть воздуха, подаваемого по линии 7, нагревают продуктами окисления в теплообменной секции 2 до нижнего температурного предела работы катализатора (например, 400°С при использовании природного газа в качестве топлива) и по линии 5 подают в первую каталитическую секцию 3, в которую из линии 6 подают топливо в количестве, обеспечивающем температуру продуктов окисления после нее ниже верхнего температурного предела работы катализатора (например, 800°С). Затем продукты окисления смешивают с холодным воздухом из линии 7 для снижения температуры смеси до нижнего температурного предела работы катализатора и процесс повторяется в следующих секциях 3. После последней каталитической секции продукты полного окисления топлива охлаждают в теплообменной секции 2, смешивают с холодным воздухом из линии 7, достигая требуемой температуры горячего воздуха, выводимого затем по линии 8. При пуске генератора воздух, подаваемый в первую каталитическую секцию, подогревают в пусковом подогревателе 4.
Таким образом, предлагаемый генератор горячего воздуха имеет сниженную металлоемкость, повышенную взрывобезопасность и может быть использован в промышленности.