RU2145050C1 - Gas air heater - Google Patents

Abstract

FIELD: decentralized systems of production object heating. SUBSTANCE: gas air heater has burning device, chamber of gas burning and mixing of cleaned burning products with heated air, fan-blower secured to burning chamber, and heat-exchange apparatus in the form of bent tube external surface of which carries netted intensificators. End of heat-exchange apparatus is fitted with catalytic probe. Gas-supply pipe for delivery of limited volume of natural gas is positioned at catalytic probe input. Gas-burning device is made in the form of automated burner unit with multi-stage burning of gas. Due to installation of catalytic probe at end of heat-exchange apparatus, only burning products are subjected to cleaning, and required mass of catalytic probe is reduced. EFFECT: simplification of construction. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике смесительных газовых теплогенераторов, используемых в системах децентрализованного отопления различных производственных объектов. The invention relates to techniques for mixing gas heat generators used in decentralized heating systems of various production facilities.

Известен смесительный воздухонагреватель, в котором газ сжигается в многофакельном горелочном устройстве, а затем продукты сгорания разбавляются холодным воздухом [1] . Недостатком известного воздухонагревателя является содержание вредных компонентов в теплоносителе: CO - до 6 мг/м³, NO_x - до 1,5 мг/м³.Known mixing air heater in which gas is burned in a multi-torch burner, and then the combustion products are diluted with cold air [1]. A disadvantage of the known air heater is the content of harmful components in the coolant: CO - up to 6 mg / m ³ , NO _x - up to 1.5 mg / m ³ .

Наиболее близким к изобретению является теплогенератор, в котором газосжигающее устройство выполнено в вида блока горелок с завихрителями для лучшего смешения газа с воздухом на горение, имеется общая камера сгорания, на выходе из которой после разбавления продуктов сгорания воздухом установлена решетка с каталитической поверхностью [2]. Недостатком этого известного решения является сложность конструкции и ее эксплуатации, а также то, что каталитическому воздействию подвергается вся масса теплоносителя, а не его часть, представляющая собой продукты сгорания газа и содержащая все вредные примеси. Closest to the invention is a heat generator, in which the gas-burning device is made in the form of a block of burners with swirls for better mixing of gas with air for combustion, there is a common combustion chamber, at the outlet of which, after diluting the combustion products with air, a grate with a catalytic surface is installed [2]. The disadvantage of this known solution is the complexity of the design and its operation, as well as the fact that the entire mass of the coolant is subjected to catalytic action, and not its part, which is the products of gas combustion and containing all harmful impurities.

Цель изобретения - упрощение конструкции и режимов ее эксплуатации. The purpose of the invention is to simplify the design and modes of its operation.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве смесительного воздухонагревателя, содержащем газосжигающий узел, камеры сгорания газа и смешения продуктов горения с нагреваемым воздухом, каталитический насадок, установленный на выходе продуктов сгорания (теплоносителя) из камеры сгорания, вентилятор-нагнетатель, газосжигающее устройство выполнено в виде автономного автоматизированного блока, к камере сгорания горелочного блока прикреплен теплообменный аппарат в форме изогнутой трубы, на внешней поверхности которой смонтированы сетчатые интенсификаторы, на конце теплообменного аппарата установлен каталитический насадок, а в торце воздухонагревателя смонтирована камера смешения очищенных продуктов сгорания и нагреваемого воздуха от вентилятора нагнетателя. This goal is achieved by the fact that in the known device of a mixing air heater containing a gas-burning unit, a combustion chamber for gas and mixing combustion products with heated air, a catalytic nozzle installed at the outlet of the combustion products (coolant) from the combustion chamber, a fan-supercharger, a gas-burning device in the form of an autonomous automated unit, a heat exchanger in the form of a bent pipe is attached to the combustion chamber of the burner unit, on the outer surface of which ontirovany mesh intensifiers, at the end of a heat exchanger installed catalytic nozzles and heater mounted in the end of mixing chamber purified products of combustion and heated air from the blower fan.

Кроме того, для оптимизации эксплуатации каталитической массы насадка на входе в него выполнен газоподающий патрубок для подвода ограниченного объема природного газа. In addition, to optimize the operation of the catalytic mass, the nozzle at the entrance to it has a gas supply pipe for supplying a limited volume of natural gas.

Сопоставимый анализ показывает, что предлагаемое техническое решение в отличие от прототипа обеспечивает повышенную комплектность и простоту конструкции путем выполнения газосжигающего устройства в виде самостоятельного автоматизированного горелочного блока с многостадийным сжиганием газа. Теплообменный аппарат выполнен в виде изогнутой трубы со смонтированными на ней сетчатыми интенсификаторами, а на конце аппарата установлен каталитический насадок. Благодаря этому каталитической "очистке" подвергаются только продукты сгорания газа, а не весь теплоноситель (как в прототипе), что сокращает требуемую массу каталитического насадка. Подвод 1% CH₄ (от объема продуктов сгорания) к каталитической массе оптимизирует ее эксплуатационные режимы (дополнительное окисление на поверхности катализатора). Все эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию "новизна".Comparable analysis shows that the proposed technical solution, in contrast to the prototype, provides increased completeness and simplicity of design by performing a gas-burning device in the form of an independent automated burner block with multi-stage gas combustion. The heat exchanger is made in the form of a bent pipe with mesh intensifiers mounted on it, and a catalytic nozzle is installed at the end of the apparatus. Due to this catalytic "cleaning" only the products of gas combustion are exposed, and not the entire heat carrier (as in the prototype), which reduces the required mass of the catalytic nozzle. The supply of 1% CH ₄ (from the volume of combustion products) to the catalytic mass optimizes its operating conditions (additional oxidation on the surface of the catalyst). All these differences allow us to conclude that the proposed invention meets the criterion of "novelty."

Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других решениях при изучении данной и смежных областей техники. Кроме того, они обеспечивают предлагаемому изобретению простоту конструкции и оптимальность режимных параметров сжигания газа и его очистки от вредных компонентов (CO и NO_x). Совокупность перечисленных отличий заявляемого устройства дает основание для вывода о соответствии его критерию "существенные отличия".Signs that distinguish the proposed technical solution from the prototype are not identified in other solutions when studying this and related areas of technology. In addition, they provide the invention with simplicity of design and optimality of the operational parameters of gas combustion and its purification from harmful components (CO and NO _x ). The combination of the listed differences of the claimed device gives reason to conclude that its criterion of "significant differences".

На фиг. 1 и 2 представлена конструкция заявляемого газового воздухонагревателя. In FIG. 1 and 2 presents the design of the inventive gas air heater.

Воздухонагреватель содержит автономный автоматизированный горелочный блок 1, камера сгорания блока переходит в теплообменник 2, на внешней поверхности которого смонтированы сетчатые интенсификаторы 3. В теплообменнике 2 продукты сгорания из блока 1 охлаждаются благодаря теплообмену с натекаемым от вентилятора нагнетателя 4 воздухом. В конце теплообменника 2 установлен каталитический насадок 5. Для оптимизации режимов работы катализатора в насадке 5 к последнему через газоподающий патрубок 6 подводится 1% метана от объема продуктов сгорания. "Очищенные" продукты сгорания смешиваются с нагреваемым воздухом в камере смешения 7. The air heater contains an autonomous automated burner unit 1, the combustion chamber of the unit passes into a heat exchanger 2, on the external surface of which mesh intensifiers 3 are mounted. In the heat exchanger 2, the combustion products from the unit 1 are cooled due to heat exchange with the air flowing from the blower fan 4. At the end of the heat exchanger 2, a catalytic nozzle 5 is installed. To optimize the operation of the catalyst in the nozzle 5, 1% of methane from the volume of combustion products is supplied to the latter through the gas supply pipe 6. "Purified" combustion products are mixed with heated air in the mixing chamber 7.

Газовый смесительный воздухонагреватель работает следующим образом. Gas mixing air heater operates as follows.

В зависимости от требуемой тепловой мощности подбираются соответствующие образцы автоматизированного горелочного блока 1 и вентилятора-нагнетателя 4. Depending on the required heat output, appropriate samples of the automated burner unit 1 and fan-blower 4 are selected.

Горелка в блоке 1 характерна многостадийным (три подвода воздуха) принципом сжигания газа, что обеспечивает минимальный выход (концентраций) NO_x, а учитывая кинетическое сжигание газа (α₁ ≈ 0,2-0,4), и минимальный выход CO.The burner in block 1 is characterized by a multi-stage (three air supply) principle of gas combustion, which ensures a minimum yield (concentration) of NO _x , and taking into account the kinetic combustion of gas (α ₁ ≈ 0.2-0.4), and a minimum yield of CO.

Катализатор в насадке 5 требует достаточно строгие температурные режимы эксплуатации (600-700^oC), а также дополнительный подвод метана (окисление на поверхности каталитического насадка).The catalyst in the nozzle 5 requires a fairly strict temperature operating conditions (600-700 ^o C), as well as an additional supply of methane (oxidation on the surface of the catalytic nozzle).

Вследствие этого в теплообменном аппарате 2 продукты горения, уходящие из камеры горения блока 1, охлаждаются до требуемой температуры (600-700^oC). Интенсивному теплообмену между ними и холодным воздухом содействуют смонтированные на трубе 2 сетчатые интенсификаторы 3. Интегральный коэффициент теплопередачи повышается в 3-4 раза.As a result, in the heat exchanger 2, the combustion products leaving the combustion chamber of the unit 1 are cooled to the desired temperature (600-700 ^o C). The intensive heat exchange between them and the cold air is facilitated by mesh intensifiers 3 mounted on the pipe 2. The integral heat transfer coefficient increases by a factor of 3-4.

В каталитическом насадке 5 "очищается" только объем продуктов горения газа, что естественно сказывается (в отличие от аналога и прототипа) на его размерах и ресурсе. In the catalytic nozzle 5, only the volume of gas combustion products is “cleaned”, which naturally affects (in contrast to the analogue and prototype) its size and resource.

Продукты горения из насадка 5 смешиваются в камере смешения 7 с нагреваемым воздухом. The combustion products from the nozzle 5 are mixed in the mixing chamber 7 with heated air.

Система автоматического регулирования смесительного воздухонагревателя обеспечивает взаимосвязь следующих параметров: расход воздуха от вентилятора-нагнетателя 4, тепловая мощность автоматизированного блока 1, температура продуктов сгорания на входе в каталитический насадок 5, требуемая температура теплоносителя на выходе из камеры смешения 7. The automatic control system of the mixing air heater provides the interconnection of the following parameters: air flow from the blower-fan 4, the heat output of the automated unit 1, the temperature of the combustion products at the inlet to the catalytic nozzles 5, the required temperature of the coolant at the outlet of the mixing chamber 7.

Планируется создать ряд заявляемых воздухонагревателей по тепловой мощности от 0,5 до 2,5 МВт. Температура нагрева воздуха - до 110^oC. Коэффициент использования топлива ≈ 100%. Отсутствие в теплоносителе монооксида углерода (CO) и окислов азота (NO_x).It is planned to create a number of the claimed air heaters in terms of thermal power from 0.5 to 2.5 MW. The temperature of the air heating is up to 110 ^o C. The fuel utilization coefficient is ≈ 100%. The absence of carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO _x ) in the coolant.

Данное устройство явится наиболее эффективным средством для децентрализованного отопления различных объектов, что оценочно в 3-5 раз сократит удельный расход топлива и заметно снизит эксплуатационные и капитальные затраты. This device will be the most effective means for decentralized heating of various objects, which will approximately 3-5 times reduce specific fuel consumption and significantly reduce operating and capital costs.

Источники информации
1. Авторское свидетельство N 1513338, кл. 4 F 24 H 3/02, 1993.Sources of information
1. Copyright certificate N 1513338, cl. 4 F 24 H 3/02, 1993.

2. Авторское свидетельство N 1814016 A1 6 F 26 В 23/02, 1993. 2. Copyright certificate N 1814016 A1 6 F 26 V 23/02, 1993.

Claims (2)

1. Газовый воздухонагреватель, содержащий газосжигающее устройство, камеры сгорания газа и смешения продуктов горения с нагреваемым воздухом, каталитический насадок на выходе теплоносителя, а также вентилятор-нагнетатель, отличающийся тем, что газосжигающее устройство выполнено в виде автоматизированного горелочного блока с многостадийным сжиганием газа, к камере сгорания горелочного блока прикреплен теплообменный аппарат в форме изогнутой трубы, на внешней поверхности которой смонтированы сетчатые интенсификаторы, на конце теплообменного аппарата установлен упомянутый каталитический насадок, а в торце воздухонагревателя смонтирована камера смешения очищенных продуктов сгорания и нагреваемого воздуха от вентилятора-нагревателя. 1. A gas air heater containing a gas-burning device, gas combustion chambers and mixing combustion products with heated air, a catalytic nozzle at the coolant outlet, and a blower-fan, characterized in that the gas-burning device is made in the form of an automated burner block with multi-stage gas combustion, to a heat exchanger in the form of a curved pipe is attached to the combustion chamber of the burner block, on the outer surface of which mesh intensifiers are mounted, at the end of the heat The aforementioned catalytic nozzle is installed on the belt apparatus, and a chamber for mixing the cleaned combustion products and heated air from the fan-heater is mounted at the end of the air heater. 2. Газовый воздухонагреватель по п.1, отличающийся тем, что на входе в каталитический насадок выполнен газоподающий патрубок для подвода дополнительного ограниченного объема природного газа. 2. The gas air heater according to claim 1, characterized in that at the inlet of the catalytic nozzles a gas supply pipe is made for supplying an additional limited volume of natural gas.

Images