СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ СЖИГАНИИ ГАЗООБРАЗНОГО И ЖИДКОГО ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF PRODUCING HEAT ENERGY IN COMBUSTION OF GAS AND LIQUID FUEL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к способам получения дополнительной тепловой энергии, при сжигании газообразного или жидкого топлива в камере сгорания и устройствам для осуществления этого способа, в частности к воздухонагревателям и теплогенераторам, применяемым для отопления помещений (жилых, складских, животноводческих, производственных, теплиц), в технологических процессах пром. предприятий и пищевой промышленности; обработки растений, продуктов и помещений для уничтожения насекомых и грибков.
Известны воздухонагреватели и теплогенераторы газовые различных конструктивных схем и исполнений, в которых нагрев воздуха осуществляется при смешивании горячих продуктов сгорания с воздухом, принудительно подаваемым в нагреватель, например нагреватели воздуха по патентам2145050 F24H 3/00; 2196942 F24H, теплогенератор рециркуляционный газовый по патенту 2144646, F24H3/02.
У всех приведенных выше воздухонагревателей и теплогенераторов сжигание топлива происходит в свободном объеме камеры сгорания, недостатком которого является не полный отбор теплоты от сгорания топлива.
Технической задачей данного способа и устройства является повышение количества тепловой энергии, получаемой при сжигании единицы топлива.
Классический способ преобразования энергии топлива в тепло состоит в окислении топлива окислителем в пламени. При сжигании, например, природного топлива температура пламени факела около 1600-2000°C (Фиг.1) с тем преимуществом, что окисление топлива после поджигания фронта пламени продолжается само даже при неблагоприятных условиях (например, открытый огонь в камине и т.п.). Этот принцип сохраняется и при сжигании газообразного или жидкого топлива в горелках, причем большую роль играют меры стабилизации пламени.
Технический результат способа получения тепловой энергии при сжигании газообразного или жидкого топлива достигается тем, что без изменения режимов горения снятие тепловой энергии осуществляется в зоне максимальных температур по длине факела горения топлива в камере сгорания, для чего в ней устанавливается устройство для снятия тепловой энергии
Технический результат устройства для получения тепловой энергии достигается тем, что устройство состоит из туннельных пассивных или активных блоков, или их комбинаций, установленных в камере сгорания в зоне максимальных температур по длине факела горения топлива и не менее 20 мм между ними и служащих для поступления свежего воздуха в туннели блоков и обеспечения дожигания топлива, металлические активные блоки имеют туннели, которые омываются теплоносителем для снятия с них тепловой энергии, а пассивные блоки состоят из собранных в пакет огнеупорных трубок, что повышает температуру нагрева воздуха, проходящего через камеру сгорания.
По длине факела горения топлива в камере сгорания, за горелкой в зоне максимальных температур горения установлено устройство, состоящее из блоков пассивных или активных. Блоки устанавливаются на расстоянии не менее 20 мм между ними и не менее 50 мм от горелок, для поступления свежего воздуха в туннели блоков и обеспечения дожигания топлива. Для направления воздуха в туннели блоков устанавливаются экраны по периметру блоков. При работе горелок блоки, не препятствуя горению, стабилизируют его, нагреваются до температур факела. С активных блоков осуществляется съем тепла воздухом или жидкостью (теплоносителем), а пассивные, нагреваясь, повышают температуру нагрева воздуха, проходящего через камеру сгорания. Возможен также комбинированный вариант установки активных и пассивных блоков.
На фиг.1 изображена зона максимальных температур за горелкой, на фиг.2 – камера сгорания с пассивными блоками, на фиг.3 – камера сгорания с активными блоками, на фиг.4 – туннели пассивных блоков, на фиг.5 – туннели активных блоков, на фиг. 6 – распределение холодного воздуха по камере сгорания..
На примере сжигания сжиженного газа, где факел имеет максимальную температуру 1640-1770°C и длина факела 350-400 мм (для конкретной горелки), по длине факела установлены блоки 1 пассивные фиг.2 или активные фиг.3. Общее расстояние от форсунки до торца последнего блока 1 составляет 390 мм, что соответствует длине факела. Температура на пассивных блоках составила от 800 до 1000°C, на активных в зависимости от теплоносителя от 500 до 800°C. Температура воздуха из воздухонагревателя выросла с 70°C до 170°C, при расходе воздуха 1700 куб м./в час. Расход топлива сократился на 30%.
Пассивные блоки (фиг.4) состоят из огнеупорных трубок (например, муллит кремнеземистых).
Активные блоки (фиг.5) выполнены металлическими из жаропрочной стали и имеют сквозные туннели в замкнутом объеме со входом и выходом для теплоносителя -воздуха или жидкости. Активные блоки могут быть соединены между собой в единый объем.
Блоки в примере устанавливаются на расстоянии 20 мм друг от друга, первый на расстоянии 50 мм от корпуса форсунки. Для обеспечения дожигания топлива и поступления свежего воздуха в блоки целесообразно установить направляющие экраны 2 перед каждым блоком фиг.2, 3, причем ближний к форсунке с зазором между корпусом камеры горения и экраном, а последний вплотную к корпусу.
Направляемый экранами 2 холодный воздух 3 фиг.6, не участвующий в горении, в туннели блоков в зону горения 5 обеспечивает дожигание перегретого газа, нагревается, проходя через блоки 1, смешиваясь с воздухом 4, участвующим в горении.
При проектировании конкретных установок с применением настоящего способа и устройства размеры блоков и расстояния между ними зависят от длины факела форсунки.