Воздухонагревательная установка для получения комбинированной тепловой энергии

Полезная модель относится к системам теплоснабжения наземных сооружений и подземных горных выработок и предназначена для получения теплоносителей (горячей воды и горячего воздуха) и подачи их на обогрев наземных сооружений и подогрев шахтного вентиляционного воздуха.
Известно устройство для подогрева воздуха, подаваемого в шахту, содержащее камеру сгорания топлива, снабженную вентиляторами вторичного дутья, конвективной рубашкой и щелевыми форсунками, воздухоподогреватель, воздухораспределительное устройство горячего воздуха, вентилятор горячего воздуха, дымосос, газоходы, воздуховод и КИП (патент на изобретение №2386034, кл. E21F 3/00, заявл. 08.07.2008, опубл. 10.04.2010, Бюл. №10).
Наиболее близким по техническим признакам к заявляемой полезной модели является теплоэнергетический комплекс для теплоснабжения горных выработок шахт и других помещений, включающий воздухонагревательную установку с системой двухступенчатой очистки дымовых газов, системы топливоподачи и шлакозолоудаления и автоматизированную систему управления и контроля технологическим оборудованием (патент на изобретение №2488696, кл. E21F 3/00, заявл. 14.09.2011, опубл. 27.07.2013, Бюл. №21).
Их общим недостатком является использование устройства (воздухонагревательной установки) только для получения горячего воздуха, подаваемого в присадку к шахтному вентиляционному воздуху, или на воздушное теплоснабжение наземных сооружений большого объема (ангары, боксы, обогатительные фабрики и т.д.).
По результатам многолетних наблюдений за работой воздухонагревательных установок, в которых используется «сухой» способ нагрева (горячими дымовыми газами) воздуха и изучения требований эксплуатации, можно сделать вывод, что вышеуказанные воздухонагревательные установки используются недостаточно эффективно, т.к высока потребность эксплуатации в использовании этих установок для отопления и горячего водоснабжения наземных шахтных строений (административных зданий, ремонтных мастерских, складов, душевых и т.д.).
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы воздухонагревательной установки за счет новой технологической схемы, включающей теплоснабжение вентиляции шахты и отопление и горячее водоснабжение наземных строений, а также за счет применения системы сбора и возврата механического уноса (недожога) в камеру сгорания.
Указанный технический результат достигается тем, что в воздухонагревательной установке, содержащей камеру сгорания, теплообменники, дымосос, вентилятор, газоходы и воздуховоды, согласно полезной модели камера сгорания дополнительно снабжена поверхностями нагрева (нагревательными трубами) для нагрева жидкого теплоносителя и системой сбора и возврата механического уноса (недожога).
Предложена воздухонагревательная установка, включающая камеру сгорания, вентилятор горячего дутья, дымосос, теплообменник, дымовую трубу, газоходы и воздуховоды.
Отличием предложенного устройства от вышеуказанных является то, что камера сгорания дополнительно снабжена поверхностями нагрева для нагрева воды за счет теплообмена излучением и конвекцией, а также снабжена системой сбора и возврата механического уноса (недожога).
Предложенная воздухонагревательная установка дает эффективное решение технической задачи получения от одного источника тепла (камеры сгорания) горячих дымовых газов и горячей воды. За счет применения полезной модели кпд воздухонагревательной установки намного возрастает.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема воздухонагревательной установки.
Воздухонагревательная установка включает в себя камеру сгорания 1, вентилятор горячего дутья 2, дымосос 3, теплообменник 4, дымовую трубу 5, газоходы 6 и воздуховоды 7.
Камера сгорания состоит из механической топки 8, топочного объема, в котором расположены поверхности нагрева 9, камеры снижения температуры выходящих дымовых газов 10 с вентилятором подачи холодного воздуха 11, системой сбора и возврата в топочный объем механического уноса (недожога).
Принцип действия воздухонагревательной установки заключается в получении в камере сгорания горячих дымовых газов, которые поступают в трубки теплообменника и нагревают атмосферный воздух, нагнетаемый вентилятором в межтрубное пространство, и горячей воды в поверхностях нагрева за счет теплообмена излучением и конвекцией.
Дымовые газы, частично охлажденные поверхностями нагрева, проходят через камеру снижения температуры газов, поступают в теплообменник, нагревают его трубки и выводятся дымососом через дымовую трубу в атмосферу.
Температура дымовых газов на входе в теплообменник не должна превышать 530°С, что обеспечивается включением в работу, при достижении аварийного значения температуры газов, осевого вентилятора 11.
Холодная вода подается от системы водоснабжения котельной в подводящий коллектор 12, проходит по радиационным и конвективным поверхностям нагрева, нагревается и выходит через отводящий коллектор 13 в теплотрассу для обогрева и снабжения горячей водой наземных строений.
Система сбора и подачи механического уноса (недожога) состоит из бункера 14, вентилятора возврата уноса 15, коллектора 16 и системы труб для подачи уноса в топочный объем 17. Механический унос (недожог) топлива собирается в бункере 14 и посредством вентилятора возврата уноса 15 возвращается в камеру сгорания для дожигания.
Воздухонагревательная установка обеспечивает получение и подачу горячего воздуха для теплоснабжения вентиляции горных выработок, получение и подачу горячей воды для теплоснабжения наземных строений, за счет применения системы сбора и возврата механического уноса снижает величину недожога топлива и уменьшает выброс вредных веществ (продуктов горения топлива) в атмосферу. Кроме того, за счет дополнительного теплосъема в поверхностях нагрева увеличивается теплоотдача камеры сгорания. За счет применения комплексного теплоснабжения наземных строений и горных выработок шахт повышается эффективность работы и кпд воздухонагревательной установки.