Установка обогрева объектов
OBJECT HEATING INSTALLATION

Установка обогрева объектов (УОО) относится к воздухонагревателям атмосферного воздуха с принудительной циркуляцией и может быть применена в системах отопления и вентиляции, для обогрева технологического оборудования, машин, материалов, помещений, моторных отсеков и в качестве передвижной установки для обогрева и вентиляции.
Известен мобильный воздухоподогреватель (см. RU №2244221, F24H 3/00, опубл. 10.01.2005), представляющий с собой устройство на самоходном шасси автомобиля и выполненное в виде вентилятора, соединенного через диффузор с теплогенератором, состоящим из камеры сгорания с калорифером и имеющим выход для отвода нагретого воздуха и подключения гибких рукавов для подачи воздуха потребителю.
Недостатком известного устройства является относительная энергозатратность и неэкономичность, обусловленные необходимостью обеспечения работы устройства для подачи воздуха от двигателя самоходного шасси, для нагрева воздуха необходимо использовать жидкое топливо. Отсутствие фильтрации входного воздуха может провести к засорению воздушного тракта и ухудшению теплообмена в теплогенераторе.
Известно устройство мобильного воздухоподогревателя, описанного в техническом описании «Унифицированный моторный подогреватель УМП-350 модель 350» (2000 г.), производимый Прилукским арендным заводом «Пожмашина». Устройство смонтировано на самоходном шасси и содержит установленные в кузове теплогенератор с устройством для подачи воздуха и отводящим воздухопроводом. Теплогенератор содержит коробку отбора мощности, камеру сгорания со свечой зажигания и воздушной заслонкой, пусковой и рабочей форсунками для распыления топлива и установленный вдоль направления потока воздуха калорифер с выходом подогретого воздуха к передней стенке кузова. Устройство для подачи воздуха представляет собой вентилятор для подачи воздуха в калорифер и в камеру сгорания по раструбу. Топливо из баков всасывается насосом и нагнетается под давлением в топливопроводы воздухообогревателя. Привод насоса осуществляется ременной передачей от вала вентилятора. Забор воздуха вентилятором производится через открытую заднюю дверь кузова. Гибкие шланги отводящего воздухопровода размещены также в кузове, снабженном для обслуживания воздухоподогревателя небольшой дверцей в одной из боковых сторон.
Недостатком известного устройства является относительная энергозатратность и неэкономичность, обусловленные необходимостью обеспечения работы устройства для подачи воздуха от двигателя самоходного шасси, для нагрева воздуха необходимо использовать жидкое топливо. Отсутствие фильтрации входного воздуха может провести к засорению воздушного тракта и ухудшению теплообмена в теплогенераторе.
Наиболее близкими к предлагаемой в настоящей заявке по технической сущности устройство обогрева объектов газовым теплогенератором (см. RU №164564, F24H 3/00, опубл. 10.09.2016). Устройство включает узел присоединения к топливосети, блок воздухонагревателя, состоящего из теплогенератора и источника электроэнергии, узлов предварительного обогрева и выхода нагретого воздуха. Теплогенератор включает в себя горелку и теплообменник с закрытой камерой сгорания. В этом случае осуществляется непрямой нагрев теплообменника, раздельно отводящим продукты горения в наружную среду дымоходом. Блок воздухонагревателя дополнительно снабжен смесительной камерой предварительного подогрева воздуха с внутренней воздухопроводной магистралью, электрическим вентилятором напора воздуха, размещаемого между смесительной камерой и теплогенератором. Смесительная камера осуществляет смешивание наружного воздуха с частью нагретого воздуха, отбираемого от внутренней воздухопроводной магистрали через воздухопровод отвода части нагретого воздуха, снабженного заслонкой для регулирования количества отбираемого воздуха. При этом температура воздушной смеси обеспечивает температуру эксплуатационных возможностей теплогенератора. Узел выхода нагретого воздуха состоит из патрубка и воздухопроводов с направляющими отводами для подачи нагретого воздуха обогреваемому объекту. При этом наружные воздухопроводы могут быть выполнены из гибких элементов и с теплоизоляцией, а в качестве электрического узла электроэнергии устройство может быть снабжено автономным источником электроэнергии.
Недостатком известного устройства является относительная энергозатратность, обусловленные необходимостью использовать газообразное топливо для нагрева воздуха. Отсутствие фильтрации входного воздуха может провести к засорению воздушного тракта и ухудшению теплообмена в теплогенераторе.
Цель изобретения - создание устройства получения тепловой энергии без использования топлива, с низкими эксплуатационными затратами, недорогого, с высокими характеристиками надежности и пожаробезопасности.
Заявляемая цель достигается тем, что в установке используется тепло отработанных газов энергетических установок, газовых турбин (ГТ) всех типов и поршневых двигателей.
Установка обогрева объектов (УОО) включает узел подключения к источнику отработанных газов, узел входа и распределения воздуха, блок воздухонагревателя, узел выхода нагретого воздуха, блок электропитания и управления.
Узел входа и распределения воздуха состоит из смесительной камеры, с установленными в ней входным клапаном и воздушным фильтром, предназначенной для очистки воздуха, смещения входного и подогретого воздуха для исключения обмерзания фильтра или получения необходимой температуры воздуха на входе в блок воздухонагревателя; вентилятора с приводом от электродвигателя, установленного между смесительной камерой и теплообменником; входного воздуховода, соединяющего вентилятор и воздушный контур теплообменника; воздуховода после воздухонагревателя, подающего нагретый воздух в узел выхода нагретого воздуха; обводного воздуховода теплообменника, точка подключения которого находится во входном воздуховоде между вентилятором и теплообменником, подающего воздух, минуя теплообменник; воздуховода подачи нагретого воздуха в смесительную камеру, точка подключения которого находится в воздуховоде после воздухонагревателя, предназначенного для подачи нагретого воздуха в смесительную камеру. В воздуховоде после воздухонагревателя, обводном воздуховоде, воздуховоде подачи нагретого воздуха в смесительную камеру установлены заслонки, регулирующие расходы воздуха по воздуховодам. Блок воздухонагревателя состоит из теплообменника «газ-газ», входного газохода, выходного газохода, обводного газохода теплообменника и установленных во входной и обводной газоход заслонок. Блок электропитания и управления соединен электрическими связями с потребителями электроэнергии и датчиками, установленными в узлах, блоках установки и обеспечивает работу установки с заданными параметрами. Узел выхода нагретого воздуха находится вне высокотемпературной зоны блока воздухонагревателя и имеет выходы для подключения гибких воздуховодов. Все узлы и блоки установки установлены на общей раме и защищены от атмосферных осадков навесом.
Заявленное изобретение имеет следующие нижеперечисленные модификации, характеризующие частные случаи его выполнения:
- Установка обогрева объектов (УОО) выполнена в отдельном закрытом блоке.
- Установка обогрева объектов (УОО) входит в состав газотурбинной, газопоршневой, дизельной энергоустановки.
- Установка обогрева объектов (УОО) находится в блоке газотурбинной, газопоршневой, дизельной энергоустановки.
- Установка обогрева объектов (УОО) установлена на блоке газотурбинной, газопоршневой, дизельной энергоустановки.
- В установке обогрева объектов (УОО) узел входа и распределения воздуха выполнен в виде вентиляционной установки.
- В установке обогрева объектов (УОО) вентилятор имеет привод от двигателя внутреннего сгорания.
- Подключаемые к установке воздуховоды жесткие и теплоизолированные.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в получении простого в эксплуатации, надежного, пожаробезопасного, недорогого, эффективного источника тепловой энергии.
Наибольший экономический эффект достижим на производственных объектах, использующих в качестве источников электрической энергии контейнерные дизельные, газопоршневые и газотурбинные электрогенераторные установки.
Заявляемый воздухоподогреватель отличается от прототипа такими существенными признаками как наличие узла подключения к источнику отработанных газов; узла входа и распределения воздуха с воздушным фильтром, обеспечивающего надежную подачу очищенного воздуха при любых погодных условиях; отсутствие устройства для получения тепловой энергии из топлива; полное разделение горячего контура выхлопных газов и холодного воздушного контура; возможность создания установки как внешнего, отдельного устройства так и варианта включения установки в состав энергоустановок.
Контур отработанных газов не содержит источника повышения давления, например, вентилятора, имеет низкое гидравлическое сопротивление, течение отработанных газов происходит за счет энергии отработанных газов на выходе из источника газов. Воздушный контур наоборот имеет источник создания давления воздуха перед теплообменником, вентилятор, поэтому всегда давление в воздушном контуре выше, чем в выхлопном газовом контуре. В случае нарушения герметичности контуров в теплообменнике, выхлопные газы не попадут в воздушный контур. Этим обеспечивается безопасность нагрева воздуха.
Заявляемая установка обогрева объектов (УОО) может найти широкое применение в системах отопления и вентиляции, для обогрева технологического оборудования, машин, материалов, помещений, моторных отсеков и в качестве передвижной установки для обогрева и вентиляции.
Сущность изобретения поясняется схематическим чертежом установки
(см. фигура 1)
Установка обогрева объектов (УОО) включает узел подключения к источнику отработанных газов (17), узел входа и распределения воздуха (1), блок воздухонагревателя (2), узел выхода нагретого воздуха (3), блок электропитания и управления (16).
Узел входа и распределения воздуха (1) состоит из смесительной камеры (4), с установленными в ней входным клапаном (5) и воздушным фильтром (6), предназначенной для очистки воздуха, смещения входного и подогретого воздуха для исключения обмерзания фильтра (6) или получения необходимой температуры воздуха на входе в блок воздухонагревателя (2); вентилятора с приводом от электродвигателя (10), установленного между смесительной камерой (4) и теплообменником (12); входного воздуховода (18), соединяющего вентилятор и воздушный контур теплообменника; воздуховода после воздухонагревателя (7), подающего нагретый воздух в узел выхода нагретого воздуха (3); обводного воздуховода теплообменника (8), точка подключения которого находится во входном воздуховоде (18) между вентилятором (10) и теплообменником (12), подающего воздух, минуя теплообменник; воздуховода подачи нагретого воздуха в смесительную камеру (9), точка подключения которого находится в воздуховоде после воздухонагревателя (7), предназначенного для подачи нагретого воздуха в смесительную камеру (4). В воздуховоде после воздухонагревателя (7), обводном воздуховоде (8), воздуховоде подачи нагретого воздуха в смесительную камеру (4) установлены заслонки (11), регулирующие расходы воздуха по воздуховодам. Блок воздухонагревателя (2) состоит из теплообменника «газ-газ» (12), входного газохода (13), выходного газохода (19), обводного газохода теплообменника (14) и установленных во входной и обводной газоход заслонок (15). Блок электропитания и управления (16) соединен электрическими связями с потребителями электроэнергии и датчиками, установленными в узлах, блоках установки и обеспечивает работу установки с заданными параметрами. Узел выхода нагретого воздуха (3) находится вне высокотемпературной зоны блока воздухонагревателя (2) и имеет выходы для подключения гибких воздуховодов. Все узлы и блоки установки установлены на общей раме и защищены от атмосферных осадков навесом.
Работает установка обогрева объектов (УОО) следующим образом.
Атмосферный воздух под действием разрежения, создаваемого электровентилятором (10), проходит через входной клапан (5) в смесительную камеру (4), где смешивается, для исключения обмерзания фильтров или получения необходимой температуры входного воздуха, с подогретым воздухом, подаваемым в смесительную камеру по воздуховоду (9). Далее воздух проходит воздушный фильтр (6) и попадает в электровентилятор (10). Электровентилятор подает воздух в воздушный контур нагрева теплообменника «газ-газ» (12). Далее подогретый газ подается на технологические нужды объекта, часть воздуха подается в смесительную камеру (4). Отработанные газы подаются в газовый контур теплообменника «газ-газ» (12), передают тепло через газоплотные теплообменные поверхности теплообменника (12) и выбрасываются в атмосферу. Регулировка и поддержание температуры воздуха на выходе из установки производится путем частичного или полного перепуска воздуха мимо теплообменника по обводному воздуховоду (8) и смешения «холодного» и «горячего» потоков воздуха в воздуховоде после воздухонагревателя (2) или регулировкой количества тепла передаваемого от отработанных газов путем перепуска отработанных газов мимо теплообменника по обводному газоходу (14). Распределительные, управляемые заслонки (11, 15) применяются для распределения расходов воздуха и отработанных газов по воздуховодам и газоходам.
Применение отработанных газов энергетических установок в качестве источника тепловой энергии позволяют получить значительное количество тепловой энергии без затрат топлива.