Нагревательное устройство

%29 8.8)свидетельство СССРР 16 1. 53/00, 1988. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение может быть использовано при строительстве трубопроводных сетей, а также там, где требуется нагрев различных материалов, обогрев помещений для получения пара и теплой;. воды и т. и. Цель изобретения - увеличение безопасности, повышение эффективности нагрева и обеспечение передачи тепла на требуемое расстояние, Нагревательное устройство содержит основное нагревательное устрой- . ство 1, вспомогательное нагревательное устройство 3 и воздухораспределительный короб 5, Вспомогательное нагревательное устройство 3 своим выходным патрубком 23 введено в поперечном направлении внутрь корпуса 2 камеры сгорания основного нагревательного устройства 1 под углом а и закреплено в раструбе 12, Внутри корпуса 2 камеры сгорания размещены кольцевая горелка 19, трубопровод 17 топлива с теплообменником 15, дисковая диафрагма с центральным отверстием, установленная между выходным патрубком 8 и горелкой 19, а также расположеннь 1 е тангенциально сопла-ускорители (не показаны). В выходном патрубке 8 в осевом направлении установлены четыре сопла-нагревателя. Внутри корпуса 26 установлена кольцевая горелка (не показана), аналогичная по конструкции горелке 19. 5 3. и. ф - лы, 13 ил.1668810 Составитель В, КутузовТехред М.Моргентал ректор М, Кучерявая актор Н. Рогули Т зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 2647 ВНИИПИ сударственного коми 113035, МоскПодписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СИзобретение относится к нагревательным устройствам и может быть использовано при эксплуатации магистральных трубопроводов и других объектов при низких температурах воздуха для их разогрева.Цель изобретения - увеличение безопасности и повышение эффективности работы устройства путем обеспечения передачи тепла на расстояние.На фиг. 1 изображено нагревательное устройство для однонаправленного нагрева, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг.1; нафиг. 4-сечение В - В на фиг,1; нафиг.5 - вид Г на фиг, 2; на фиг. 6 - сечение Д - Д сгорания основного нагревательного устройства 1 выполнена в виде цилиндрического корпуса 2, охватываемого воздухораспределительным коробом 5, Камера 2 сгорания снабжена упомянутым выходным патрубком 8, Камера 2 сгорания(фиг. 2) не содержит специального выходного патрубка и ее корпус непосредственновыведен за пределы воздухораспредели 10 трельного короба 5, В верхней части корпуса2 выполнено сквозное окно (не показано), вкотором закреплен теплообменник 15 с вертикальной перегородкой 16, к которому присоединен топливоподающий трубопровод15 17. Патрубок 9 снабжен поворотной крышкой 18.Внутри камеры 2 сгорания размещеныгорелка 19, выполненная в виде изогнутогопо дуге закрытого с одного торца канала,20 дисковая диафрагма 20 с центральным отверстием, установленная между выходнымпатрубком 8 и горелкой 19, а также два сопла-ускорителя 21, При этом сопла-ускорители выполнены в виде проходных25 раструбов, установленных тангенциальнопо кольцевому периметру на внутренней поверхности стенки камеры 2 сгорания, в которые впадают окна 22 (фиг. 3 и 4) в этойстенке. В нижней части камеры 2 сгорания30 выполнено окно 23(фиг. 7) для ввода топливного трубопровода и пропуска воздуха в горелку 19 для образованиятопливовоздушной смеси и горелки. Приэтом окно 23 расположено на участке каме 35 ры 2 сгорания, формирующем дно горелки19,Выходной патрубок 8 имеет цилиндрическую форму и присоединен к торцовойстенке камеры 2 сгорания. В нем установле 40 ны сопла-нагнетатели 24 (4 сопла), аналогичные по конструкции соплам-ускорителям 21,однако в отличие от них расположенныевдоль оси патрубка 8. Под соплами-нагнетателями 24 в стенке патрубка 8 выполнены45 сквозные окна 25(4 окна). Сопла-нагнетатели 24 установлены непосредственно в стенке камеры 2 сгорания вблизи ее выходноготорца, при этом установлено шесть сопел.Однако может быть установлено и другоеколичество сопел-нагнетателей.Вспомогательное нагревательное устройство 3 (фиг, 2, 5, 6, 9) корпусом 26 камеры 4 сгорания закреплено в раструбе 12 и введено в поперечном сечении под углома внутрь основного нагревательного устройства 1, Объем его камеры 4 сгорания меньше объема камеры 2 вгорания основного нагревательного устройства 1. Корпус 26 снабжен торцовыми стенками 27 и 28 (фиг. 6) с отверстиями (не показаны), в которые введены10 аавшиеся а процессе горения топлива высоконагретые продукты сгорания предаа 20 25 30 40 45 50 55 выходной патрубок 29 и смотровой патрубок 3(фиг. 5 и 6). Внутри камеры 4 сгоранияустановлена кольцевая горелка 31, аналогичная по конструкции горелке 19, а внутривыходного патрубка 29 вдоль его оси установлены сопла-нагнетатели 32, аналогичные по конструкции соплам-ускорителям22, При этом в стенке патрубка 29 выполнены четыре сквозных окна 33, впадающих всопла-нагнетатели 32 (четыре сопла).Вспомогательное нагревательное устройство 3 (фиг, 9) установлено по оси основного нагревательного устройства 1 ирасположено полностью внутри воздухораспределительной камеры 5, будучи закрепленным своими патрубками 9 и 29 вторцовых стенках камеры 4 сгорания, воздухораспределительной камеры 5 и основнойкамеры 2 сгорания соответственно,К трубопроводу 17 на выходе из цилиндрического барабана 5 присоединен распределительный коллектор 34 сустановленными на нем кранами 35 и 36 сотводами 37 и 38 для подачи топлива в горелки 31 и 19 камер 4 и 2 сгорания, Отводы37 и 38 введены в горелки 19 и 31 черезсоответствующие отверстия.Нагревательное устройство (Фиг, 12)снабжено двумя. выходами, что позволяетодним устройством одновременно нагревать объекты, расположенные с противоположных сторон. Камера сгорания основногонагревательного устройства 1 снабжена дополнительным выходным патрубком 8 (расположен слева) с соплами-нагнетателями 24 3и окнами 25, а также установкой в камере 2сгорания дополнительной (второй) горелки19 и дополнительной (второй) дисковой диафрагмы 20,Вспомогательное нагревательное устройство (фиг. 13) полностью размещеновнутри камеры 2 сгорания, Канал горелки 31сообщен с воздухораспределительной камерой 5 посредством трубки 41, Данное устройство характеризуется повышеннымКПД (900 и более) за счет того, что камера4 сгорания находится в зоне высоких температур. В результате при одновременной работе основного 1 и вспомогательного 3нагревательных устройств повышается степень газификации топлива и в конечном счете полнота его сгорания. Данный вариантпредпочтителен для нагревательных устройств большой тепловой мощности(200000 ккал/ч и более),Нагревательное устройство работаетследующим образом.Вначале производят запуск вспомогательного нагревательного устройства 3. Дляэтого на короткое время открывают кран 35,вследствие чего топливо, проходя па первой части трубопровода 17, через теплообменни., 15, далее по второй части трубопровода 17, по коллектору 34, трубопроводу 37 поступает в горелку 31. При этом, стекая по стенкам горелки, топлива накапливается а ее нижней части. Затем закрывают кран 35,вводят а смотровой патрубок 30 подожженный факел и поджигают топливо, Образорительно разогревают камеру 4 сгорания, после этого через 1 - 2 мин включают аентилятор для интенсификации горения и полного выжигания оставшегося жидкого топлива и снова открывают кран 35 и оставляют его открытым на весь период работы горелки 31. Топливо по упомянутым коммуникациям поступает а смесительную камеру горелки 31, предварительно разогретую розжиговым факелом, По мере движения в этой камере топливо распыливается воздухом(подача воздуха показана точечной стрелкой), поступающим в нее через окна 39, частично испаряется (газифицируется), а на выходе из горелки образуется топлиаовоэдушная смесь, поджигаемая горящим внизу топливом. Незначительная часть неиспариашегося топлива стекает на дно камеры 4, где также поджигается горящим топливом, По мере разогрева стенок горелки, котооый ввиду малого обьема камеры 4 происходит быстро, испаряется все топливо, поступающее в горелочный канал, полностью выгорает топливо на дне камеры сгорания и на выходе из горелки образуется 100-ная газоаоздушная смесь. Создается самоподжигание газоаоэдушной смеси, после чего роэжиговый факел извлекают из патрубка 30. Вспомогательное устройство входит а рабочий режим в течение 2 - 3 мин.Продукты сгорания, выходящие иэ патрубка 29, под действием перепада давления движутся в осевом направлении к выходу через патрубок 8, омывая и нагревая при этом корпус горелки 19 и стенки камеры 2 сгорания. При этом в наибольшей степени нагреваются стенки горелки, поскольку сна расположена рядом с выходным патрубком 29. В течение 5 мин происходит разогрев горелки 19, достаточный для запуска основного нагревательного устройства 1.После разогрева стенок горелки 19 и камеры 2 сгорания основного нагревательного устройства 1 производят его запуск. Для этого достаточно открыть кран 36 и подать в горелку 19 топливо, В связи с тем, что стенки горелки нагретц до высокой температуры, происходит мгновенное испарение топлива и получение на ее выходе 100-ной10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 газавоздушной смеси, Зта смесь поджигается закрученным факелом, выходящим иэ патрубка 29, который под действием разряжения в центральной части осевого потока 40 затягивается в него по линии 42 и вместе Ю ним в закрученном состоянии движется в осевом направлении к выходному патрубкуПри выводе на режим горелки 19 открыают крышку 18 смотрового патрубка 9. КонТроль качества приготовления топливовоздушной смеси производят визуально по цвету,пламени. Безопасность контроля (предотвращение выброса пламени наружу) обеспечивается установкой сопел 10, которые создают сопротивление его выходу, инжектируют подачу в камеру сгорания воздуха из воздухораспределительного короба, что также значительно препятствует выбросу пламени,При работе горелки 19, так же как и Горелки 31 вспомогательного нагревателього устройства, создается мощное кольцевое вихревое пламя (спиральные витки 40), щирина и количество витков которого увЕличиваются благодаря его закручиванию нагретым воздухом, поступающим из воздухораспределительного короба через окна 22 и тангенциально установленные сопла-ускорители 21. Последние растягивают закрученный поток на участке от горелки 19 до дисковой диафрагмы 20 с отверстием, При дальнейшем движении к выходному патрубку 8 высоконагретые продукты сгорания встречают на своем пути дисковую диафрагму 20, в результате чего происходит их торможение, Поток совершает дополнительное количество витков, нагревает диск диафрагм до высокой температуры, В результате этого создается условие для догорания трудносжигаемых (тяжелых) частиц топлива, которые не успели сгореть с момента их выхода из насадка горелки 19, Догорание происходит вследствие длительного контакта частиц с высоконагретыми поверхностями. Тем самым повышаются полнота сгорания топлива и эффективность нагрева. По выходу из диафрагм 20 поток высоконагретых продуктов сгорания сужается и одновременно увеличивается его скорость. При дальнейшем движении по выходному патрубку 8 поток инжектирует воздух, нагретый в воздухораспределительном коробе 5, через окна 25 и далее через работающие совместно с ними сопла-нагнетатели 24, установленные параллельно продольной оси патрубка 8, Вследствие этого увеличивается мощность результирующего потока и "дальность" передаваемого им тепла,При присоединении к выходному патрубку 8 коллектора на расстоянии 30 м зафиксирована на его выходе температура теплового потока 120 - 130 С при расходе дизтоплива 25-30 кг/ч, Зто позволяет от одного коллектора подогреть значительное количество объектов.Температура продуктов сгорания на выходе из нагревательного устройства регулируется в широких пределахот 50 до 1000 С в зависимости от расхода топлива и разбавления продуктов сгорания воздухом за счет его подачи в выходной патрубок через сопла-нагнетатели,Ф.ормула изобретения 1. Нагревател ьное устройство, содержащее соосно расположенные и сообщенные между собой воздухораспределительный короб и снабженную входным и выходным участками цилиндрическую камеру сгорания со сквозными окнами и установленными в ней тангенциально над окнами соплами-ускорителями и по меньшей мере одной горелкой, выполненной в виде изогнутого по дуге закрытого с одного торца канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения безопасности и повышения эффективности нагрева, воздухораспределительный коруб выполнен в виде полого барабана, камера сгорания размещена внутри барабана, и закреплена в нем с образованием между внутренними стенками барабана и наружными стенками камеры)сгорания воздухораспределительной камеры, за горелкой по ходу движения продуктов сгорания установлена дисковая диафрагма с центральным отверстием, на участке между выходным отверстием камеры сгорания и дисковой диафрагмой установлены сопланагнетатели с возможностью расположения выпускных отверстий вдоль оси камеры сгорания, а в стенках камеры сгорания над соплами-нагнетателямивыполнены впадающие в них окна, причем в камеру сгорания своим выходным отверстием установлено нагревательное устройство,2,Устройство по п 1,отл ича ю щеес я тем, что вспомогательное нагревательное устройство установлено в боковой стенке воздухораспределительного короба. 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вспомогательное нагревательное устройство установлено по оси камерысгорания. 4. Устройство по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что вспомогательное нагревательное устройство содержит горелку, выполненную в виде изогнутого по дуге закрытого с одного торца канала, а его вы 1668810 10ходной участок выполнен с расположенными по кольцевому периметру окнами и установленными над ними соплами-нагнетателями, выходные отверстия которых направлены вдоль оси выходного участка,5. Устройство по пп, 1-4, о т л и ч а ю ще е с я тем, что воздухораспределительныйДг е ю г короб выполнен в виде цилиндрического барабана.6. Устройство по пп, 1 - 5, о т л и ч а ю ще е с я тем, что в заднем торце камеры 5 сгорания расположен смотровой патрубок сустановленными в нем соплами-нагнетателями.