СПОСОБ НАГРЕВА ГАЗОВ
GAS HEATING METHOD

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разных отраслях промышленности, например металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов, при нагреве азота, водорода, инертных газов для использования в качестве защитных сред при нагреве, а также нагрева воздуха для использования в технологиях нагрева и в системах воздушного отопления производственных и бытовых помещений.
Известен способ нагрева воздуха, который предусматривает подачу воздуха в рабочую камеру в виде системы струй, а подачу теплоносителя осуществляют в рабочую камеру в виде системы факелов (см. Курбанов А.З. Энергосберегающее оборудование для автономных комплексных систем теплоснабжения промышленных предприятий. - Тверь: ГЕРС, 2001, с.47-48).
К недостаткам этого способа относится неполное выгорание топлива при широком диапазоне его подачи, что приводит к появлению вредных выбросов выше допустимых значений.
Прототипом предложенного изобретения является способ факельного воздушно-струйного нагрева воздуха (RU 2230256, опубл. 10.06.2004), в котором предусмотрен воздушно-факельный нагрев воздуха, поступающего в виде системы встречных струй в кольцевую рабочую камеру перпендикулярно образующим ее перфорированным цилиндрам, при этом подача теплоносителя осуществляется в рабочую камеру в виде системы факелов, подаваемых перпендикулярно воздушным струям.
К недостаткам этого способа относятся невозможность использования при нагреве горючих и инертных газов, а также присутствие в нагретом воздухе части отработанных продуктов сгорания.
В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в обеспечении эффективного нагрева различных газов, в том числе горючих, и воздуха с исключением прямого контакта нагреваемых газов с отработанными дымовыми газами и их последующим смешением.
Указанный технический результат достигается в предложенном изобретении следующим образом.
В способе нагрева газов нагрев газа проводят в камере нагрева, отделенной от камеры горения.
Нагрев теплопередающей поверхности корпуса камеры нагрева осуществляют с помощью системы мелких факелов с эффектом поверхностного горения на корпусе камеры нагрева.
Систему мелких факелов образуют путем взаимодействия потока топлива, подаваемого параллельно стенкам корпуса камеры нагрева, и потока воздуха, подаваемого перпендикулярно стенкам корпуса камеры нагрева.
Нагрев газа производят в камере нагрева путем взаимодействия системы перпендикулярных струй нагреваемого газа с теплопередающей поверхностью корпуса камеры нагрева, атакуемого с противоположной стороны системой перпендикулярных факелов камеры горения.
Способ по предложенному изобретению осуществляется следующим образом.
В способе нагрева газов организованы раздельные камера горения топлива и воздуха и камера нагрева технологического газа.
В камеру нагрева подают технологический газ, направляя его в корпус камеры нагрева в виде системы струй, перпендикулярных к внутренней поверхности корпуса камеры.
В камере горения поток топлива, поступающий из системы подачи потока топлива и движущийся параллельно поверхности корпуса камеры нагрева технологического газа, взаимодействует с воздушными струями потока воздуха, поступающего из системы подачи потока воздуха и движущегося перпендикулярно поверхности корпуса камеры нагрева.
При взаимодействии этих потоков образуется система мелких факелов с эффектом поверхностного горения на корпусе камеры нагрева технологического газа.
Нагретый технологический газ отводится их камеры нагрева, а отработанные дымовые газы отводятся из камеры горения. Таким образом достигается исключение прямого контакта нагреваемых и отработанных газов и их последующее смешение.
Используемая система нагрева обладает высоким коэффициентом теплопередачи теплоты к нагреваемому технологическому газу за счет струйного натекания технологического газа и продуктов горения на теплопередающую поверхность - корпус камеры нагрева технологического газа. При этом продольно-поперечная схема движения технологического газа и противоточная схема движения дымового и технологического газа позволяет существенно увеличить коэффициент использования топлива.
Способ нагрева технологического газа, предложенный в изобретении, позволяет эффективно нагревать технологические газы, применяемые при безокислительном нагреве, а также воздух, используемый для технологических нужд и систем воздушного отопления.
Многостадийное сжигание топлива путем многоструйной подачи воздуха в камере горения существенно снижает концентрацию оксидов азота в дымовых газах, а догорание оксида углерода в хвостовой зоне камеры горения приводит его концентрацию в продуктах сгорания практически к нулю, что приводит к значительному снижению вредных выбросов.