RU148234U1 - POWER UNIT - Google Patents

Abstract

1. Энергоаппарат, содержащий корпус в виде вертикально ориентированного цилиндра, в полости которого размещены теплообменные трубки, соединенные с патрубками подачи теплоносителя, в стенках корпуса установлены горелки, нижняя часть корпуса имеет золоприемник, а верхняя его часть соединена с вытяжной трубой и с трубами для отвода теплоносителя потребителю, отличающийся тем, что трубы отвода теплоносителя соединены с верхней частью корпуса посредством паронагревателя с его выходным коллектором, горелки установлены в верхней части корпуса и сообщены с кольцевым зазором между внутренними теплообменными трубками и трубками, примыкающими к стенке корпуса, указанные теплообменные трубки сообщены с патрубками подачи теплоносителя в нижней части корпуса.2. Энергоаппарат по п. 1, отличающийся тем, что трубы отвода теплоносителя пропущены через сепараторы для отделения пара от жидкой фазы теплоносителя, подаваемой обратно в парообразователь посредством соединяющей их трубы.3. Энергоаппарат по п. 1, отличающийся тем, что горелки оснащены форсунками, выполненными в виде коаксиально установленных трубок, одна из которых соединена с топливоподводом, а вторая соединена с магистралью подачи воздуха.1. An energy device containing a housing in the form of a vertically oriented cylinder, in the cavity of which heat exchanging tubes are placed, connected to the coolant supply pipes, burners are installed in the walls of the housing, the lower part of the housing has an ash collector, and its upper part is connected to the exhaust pipe and to the exhaust pipes heat carrier to the consumer, characterized in that the heat transfer pipes are connected to the upper part of the housing by means of a steam heater with its output collector, burners are installed in the upper part of the housing ca and communicated with an annular gap between the inner tubes and heat exchange tubes adjacent to the housing wall, said heat exchange tubes communicated with the coolant supply pipes in the lower part korpusa.2. The energy apparatus according to claim 1, characterized in that the heat transfer pipes are passed through separators to separate the steam from the liquid phase of the coolant supplied back to the steam generator by means of a pipe connecting them. The energy device according to claim 1, characterized in that the burners are equipped with nozzles made in the form of coaxially mounted tubes, one of which is connected to the fuel supply, and the second is connected to the air supply line.

Description

Предложение относится к техническим средствам для получения тепловой энергии при использовании комбинированной конструкции теплообменного аппарата.The proposal relates to technical means for generating thermal energy using the combined design of a heat exchanger.

В настоящее время известны различные типы и конструкции теплообменных энергоаппаратов, из которых наиболее представительными являются водогрейные и водо-парогрейные аппараты, содержащие корпус в виде вертикально ориентированного цилиндра в полости которого размещен теплообменник, заполненный теплоносителем, соединенный с патрубком для его передачи и с магистралью отвода нагретого теплоносителя, в полости размещена горелка, нижняя часть корпуса имеет золоприемик, а его верхняя часть соединена с вытяжкой трубой [Промышленное и строительное оборудование, Сборник №3, 2003, с. 141; SU 1048250, F23L 9/02, US 4782765, F23L 1/00; EA 005303, F23L 9/02, 2004].At present, various types and designs of heat-exchanging energy devices are known, of which the most representative are water-heating and water-heating devices, containing a body in the form of a vertically oriented cylinder in the cavity of which a heat exchanger is placed, filled with a coolant, connected to the pipe for its transfer and to the outlet pipe of the heated coolant, a burner is placed in the cavity, the lower part of the housing has an ash receiver, and its upper part is connected to the exhaust pipe [Industrial and Building tionary equipment, Collection №3, 2003, p. 141; SU 1048250, F23L 9/02, US 4782765, F23L 1/00; EA 005303, F23L 9/02, 2004].

Последнее из указанных устройств является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату.The last of these devices is the closest in technical essence and the achieved result.

Обладая определенным преимуществом перед аналогами, за счет возможности оперативной циркуляции теплоносителя в полости аппарата, этот отопительный водогрейный аппарат обладает также существенным и очевидным недостатком, заключающемся в отсутствии технического оснащения аппарата средствами - для разделения смеси вода-пар, а также - в невозможности регулирования теплоотдачи в полостях аппарата, что ведет к нерациональному расходу топлива на одновременный разогрев всего объема теплоносителя, - это может привести к возникновению аварийной ситуации, т.к. перегретый объем теплоносителя - воды преобразуется в 800-850 объемов пара. В этом случае для предупреждения разрушения корпуса необходимо усиливать его прочностные характеристики, что также нерационально ввиду повышения стоимости, увеличения веса и габаритов всего энергоаппарата.Having a certain advantage over analogs, due to the possibility of efficient circulation of the coolant in the cavity of the apparatus, this heating water heating apparatus also has a significant and obvious drawback, namely the lack of technical equipment of the apparatus with means for separating the water-steam mixture, and also the inability to control heat transfer in cavities of the apparatus, which leads to irrational fuel consumption for the simultaneous heating of the entire volume of the coolant, this can lead to accidents situation, because superheated volume of coolant - water is converted into 800-850 volumes of steam. In this case, to prevent the destruction of the casing, it is necessary to strengthen its strength characteristics, which is also irrational due to the increase in cost, increase in weight and dimensions of the entire power device.

Технической задачей и положительным результатом использования энергоаппарата является увеличение его теплотворной способности и теплоотдачи; повышение КПД использования топливных компонентов за счет более эффективного взаимодействия тепловыделяющих узлов с объемом нагреваемого теплоносителя, а также более рационального использования паронагревателя энергоаппарата.The technical problem and the positive result of using the energy device is to increase its calorific value and heat transfer; increasing the efficiency of the use of fuel components due to a more efficient interaction of the fuel assemblies with the volume of the heated coolant, as well as a more rational use of the steam heater of the energy device.

Энергоаппарат, содержащий корпус в виде вертикально ориентированного цилиндра, в полости которого размещены теплообменные трубки, соединенные с патрубками подачи теплоносителя, в стенках корпуса установлены горелки, нижняя часть корпуса имеет золоприемник, а верхняя его часть соединена с вытяжной трубой и - с трубами для отвода теплоносителя потребителю, характеризуется тем,, что трубы отвода теплоносителя соединены с верхней частью корпуса посредством паронагревателя с его выходным коллектором, горелки установлены в верхней части корпуса и сообщены с кольцевым зазором между внутренними теплообменными трубками и трубками, примыкающими к стенке корпуса, указанные теплообменные трубки сообщены с патрубками подачи теплоносителя в нижней части корпуса.An energy device containing a housing in the form of a vertically oriented cylinder, in the cavity of which heat exchanging tubes are placed, connected to the coolant supply pipes, burners are installed in the walls of the housing, the lower part of the housing has an ash collector, and its upper part is connected to an exhaust pipe and with pipes for removing the coolant to the consumer, characterized in that, the heat transfer pipes are connected to the upper part of the housing by means of a steam heater with its output collector, burners are installed in the upper part of the casing and communicated with an annular gap between the internal heat transfer tubes and the tubes adjacent to the wall of the housing, these heat transfer tubes are in communication with the coolant supply pipes in the lower part of the housing.

Энергоаппарат характеризуется также тем, что трубы отвода теплоносителя пропущены через сепараторы для отделения пара от жидкой фазы теплоносителя, подаваемой обратно в парообразователь посредством соединяющей их трубы.The energy appliance is also characterized in that the heat transfer pipes are passed through separators to separate the steam from the liquid phase of the heat carrier, which is fed back to the steam generator by means of a pipe connecting them.

Энергоаппарат характеризуется также тем, что горелки оснащены форсунками, выполненными в виде коаксиально установленных трубок, одна из которых соединена с топливоподводом, а вторая соединена с магистралью подачи воздуха.The energy appliance is also characterized in that the burners are equipped with nozzles made in the form of coaxially mounted tubes, one of which is connected to the fuel supply, and the second is connected to the air supply line.

На фиг. 1 показан общий вид энергоаппарта;In FIG. 1 shows a General view of the energy device;

на фиг. 2 - теплообменные узлы с горелками;in FIG. 2 - heat exchange units with burners;

на фиг. 3 - конструкция горелки с форсункой.in FIG. 3 - burner design with nozzle.

Энергоаппарат содержит внешний цилиндрический корпус 1, ориентированный вертикально. Полость корпуса оснащена множеством теплообменных трубок 2, заполняемых теплоносителем (водой); эти трубки отделены кольцевым зазором 3 от других теплообменных трубок - 4, примыкающих к стенке корпуса 1 и также заполняемых водой. В отверстиях стенки корпуса 1 закреплены горелки 5 с форсунками 6, работающими на топливных компонентах (газ, угольная пыль, воздух), выполненными в виде коаксиально установленных трубок, одна из которых соединена с топливоподводом, а вторая соединена с магистралью подачи воздуха, расходуемого для работы форсунки, а также - для создания тяги в вытяжной трубе аппарата. Воспламенения топлива форсунок осуществляется запальниками 7, например, электроразрядниками. В верхней части корпус 1 соединен с паронагревателем 8, имеющим выходной коллектор 9 и заканчивающийся вытяжной трубой 10 для отвода топочных газов. Нижняя часть корпуса 1 имеет золоприемник 11. С выходным коллектором 9 соединены трубы 12 для отвода пара потребителям, при этом, для исключения подачи пароводяной смеси, трубы 12 пропущены через сепараторы 13 для отделения пара от жидкой фазы теплоносителя (пар-вода), из которых отсепарированная вода снова подается в паронагреватель 8 по трубам, соединяющим сепаратор с паронагревателем. Подача исходной воды осуществляется снизу по магистрали через патрубки 14. Горелки 5 закреплены в верхней части корпуса 1, что позволяет вести нагрев и перегрев только верхней части водной среды и не расходовать тепловую энергию топлива на нерациональный нагрев всего обмена воды - теплоносителя. Для исключения перегрева теплоносителя парообразователь 8 дополнительно соединен магистралями 15 с патрубками 14 для подачи исходного теплоносителя.The energy device contains an external cylindrical body 1 oriented vertically. The body cavity is equipped with a plurality of heat exchange tubes 2 filled with a heat carrier (water); these tubes are separated by an annular gap 3 from other heat exchange tubes - 4, adjacent to the wall of the housing 1 and also filled with water. Burners 5 with nozzles 6 operating on fuel components (gas, coal dust, air) made in the form of coaxially mounted tubes, one of which is connected to the fuel supply, and the second connected to the air supply line used for operation, are fixed in the openings of the wall of the housing 1 nozzles, as well as to create traction in the exhaust pipe of the apparatus. Ignition of fuel injectors is carried out by igniters 7, for example, by electric dischargers. In the upper part, the housing 1 is connected to a steam heater 8 having an output manifold 9 and ending with a chimney 10 for exhaust flue gases. The lower part of the housing 1 has an ash collector 11. Pipes 12 are connected to the outlet manifold 9 for the removal of steam to consumers, while, to exclude the supply of the steam-water mixture, the pipes 12 are passed through separators 13 to separate the steam from the liquid phase of the coolant (steam-water), of which the separated water is again supplied to the steam heater 8 through pipes connecting the separator to the steam heater. The supply of source water is carried out from the bottom through the line through the nozzles 14. The burners 5 are fixed in the upper part of the housing 1, which allows heating and overheating of only the upper part of the aqueous medium and not consume the thermal energy of the fuel for irrational heating of the entire water exchange - heat carrier. To avoid overheating of the coolant, the steam generator 8 is additionally connected by highways 15 to the nozzles 14 for supplying the original coolant.

Прямое сообщение сепараторов 13 с парообразователем 8 осуществляется посредством труб 16, что повышает эффект использования обоих агрегатов. Конструкция горелок 5 (фиг. 3), имеющих форсунки 6 в виде коаксиально установленных трубок, одна из которых - осевая соединена с топливоподводящей трубкой 17, а другая 18 - с магистралью воздуха, позволяет использовать эти горелки не только для выработки тепла, но и создания восходящего потока газа в трубке 10 аппарата.Direct communication of the separators 13 with the steam generator 8 is carried out by means of pipes 16, which increases the effect of using both units. The design of the burners 5 (Fig. 3), having nozzles 6 in the form of coaxially mounted tubes, one of which is axial connected to the fuel supply pipe 17, and the other 18 to the air main, allows these burners to be used not only to generate heat, but also to create upward gas flow in the tube 10 of the apparatus.

Работа энергоаппарата осуществляется следующим образом. Емкости трубок 2 и трубок 4 заполняют теплоносителем (водой) через патрубок 14. Включают горелки 5 и запальники 7, из форсунок 6 истекает тепловая энергия в виде перегретого газа, которым нагревают верхнюю часть водозаполненных трубок 2 и 4; продукты испарения подаются в парообразователь, куда поступает восходящий нагретый газ от форсунок, доиспаряя мелкокапельную фазу. Пар через коллектор 9 отводится через сепаратор 13 в трубы 12 отвода пара потребителю, а отделенная от пара жидкость снова поступает в парообразователь по трубам 16. Отдавшие свое тепло топливные газы поступают в вытяжную трубу 10. При работе аппарата исключены нештатные ситуации за счет предупреждения перегрева трубок 2 и 4 - подачей воды через патрубки 14, а также - исключения перегрева парообразователя 8 за счет сообщения его с этими же патрубками 14 подачи исходной воды.The operation of the energy device is as follows. The capacities of the tubes 2 and the tubes 4 are filled with coolant (water) through the nozzle 14. The burners 5 and the igniters 7 are turned on, thermal energy flows out of the nozzles 6 in the form of superheated gas, which heats the upper part of the water-filled tubes 2 and 4; evaporation products are fed to the steam generator, where the ascending heated gas from the nozzles enters, further evaporating the small drop phase. Steam is discharged through a manifold 9 through a separator 13 to the steam exhaust pipes 12, and the liquid separated from the steam again enters the steam generator through the pipes 16. The fuel gases that have given off their heat enter the exhaust pipe 10. During the operation of the apparatus, emergency situations are eliminated by preventing overheating of the pipes 2 and 4 - by supplying water through the nozzles 14, and also - eliminating overheating of the steam generator 8 due to its communication with the same nozzles 14 of the source water supply.

Выполненные расчеты при моделировании данного энергоаппарата показывают его высокие термодинамические характеристики: по теплоотдаче израсходованного топлива - 82% по КПД теплопреобразования перегретый газ-пар - 64%; надежность работы всех узлов - абсолютная при использовании газообразного или пылевидного (угольная пыль) топлива.The performed calculations in the simulation of this energy device show its high thermodynamic characteristics: in terms of heat transfer of spent fuel - 82% in terms of heat transfer efficiency; superheated gas-vapor - 64%; the reliability of all nodes is absolute when using gaseous or pulverized (coal dust) fuel.

Claims (3)

1. Энергоаппарат, содержащий корпус в виде вертикально ориентированного цилиндра, в полости которого размещены теплообменные трубки, соединенные с патрубками подачи теплоносителя, в стенках корпуса установлены горелки, нижняя часть корпуса имеет золоприемник, а верхняя его часть соединена с вытяжной трубой и с трубами для отвода теплоносителя потребителю, отличающийся тем, что трубы отвода теплоносителя соединены с верхней частью корпуса посредством паронагревателя с его выходным коллектором, горелки установлены в верхней части корпуса и сообщены с кольцевым зазором между внутренними теплообменными трубками и трубками, примыкающими к стенке корпуса, указанные теплообменные трубки сообщены с патрубками подачи теплоносителя в нижней части корпуса.1. An energy device containing a housing in the form of a vertically oriented cylinder, in the cavity of which heat exchanging tubes are placed, connected to the coolant supply pipes, burners are installed in the walls of the housing, the lower part of the housing has an ash collector, and its upper part is connected to the exhaust pipe and to the exhaust pipes heat carrier to the consumer, characterized in that the heat transfer pipes are connected to the upper part of the housing by means of a steam heater with its output collector, burners are installed in the upper part of the housing ca and communicated with an annular gap between the inner tubes and heat exchange tubes adjacent to the wall of the body, said heat exchanging tube communicated with the coolant supply pipes at the bottom of the housing. 2. Энергоаппарат по п. 1, отличающийся тем, что трубы отвода теплоносителя пропущены через сепараторы для отделения пара от жидкой фазы теплоносителя, подаваемой обратно в парообразователь посредством соединяющей их трубы.2. The energy device according to claim 1, characterized in that the heat transfer pipes are passed through separators to separate the steam from the liquid phase of the heat transfer fluid fed back to the steam generator through the pipe connecting them. 3. Энергоаппарат по п. 1, отличающийся тем, что горелки оснащены форсунками, выполненными в виде коаксиально установленных трубок, одна из которых соединена с топливоподводом, а вторая соединена с магистралью подачи воздуха.

3. The energy device according to claim 1, characterized in that the burners are equipped with nozzles made in the form of coaxially mounted tubes, one of which is connected to the fuel supply, and the second is connected to the air supply line.

Images