устройство для получения парогазовой смеси

Формула изобретения

Устройство для получения парогазовой смеси, содержащее цилиндрическую топочную камеру, соединенную с газоходом, приспособление для подачи топлива в камеру, систему нагрева воды и средства для распыления воды, отличающееся тем, что топочная камера в верхней ее части выполнена в виде конфузора, над которым установлены наклонные криволинейные лопасти, равномерно расположенные по внутренней поверхности газохода, а система нагрева воды выполнена в виде вертикальных труб, равномерно расположенных по внутренней поверхности топочной камеры и соединенных с нижним и верхним коллекторами, при этом средства для распыления воды установлены в верхнем коллекторе и соориентированы по ходу движения потока дымовых газов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для тепловлажностной обработки строительных материалов, бетонных изделий в полевых условиях, а также для теплоснабжения производственных и коммунально-бытовых потребителей тепла.

Известна система получения парогазовой смеси для отопления зданий, содержащая паровой котел с дымовой трубой, эжекторы, разделитель газов и конденсата, конденсатный бак и газоходы для удаления продуктов сгорания. Трубопроводы соединены с эжекторами посредством скруббера, а разделитель газов и конденсата своей водной частью связан со скруббером, а газовой с дымовой трубой [1]

Однако известная система получения парогазовой смеси характеризуется сложностью конструкции и ограниченным расстоянием подачи эжекторами парогазовой смеси. Кроме того, система отличается высокой металлоемкостью и значительными удельными капиталовложениями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является двухконтурный водонагреватель, содержащий топочную камеру, над которой расположены вертикальный газоход с водяной рубашкой и контактная камера для нагрева воды, которая загружена керамическими насадками, омываемыми парогазовой смесью, и куда через форсунки подается водопроводная вода. Нагретая вода поступает в бак-аккумулятор, откуда насосом подается для горячего водоснабжения. В нижней части топочной камеры установлено газогорелочное устройство, а в верхней ее части расположен перегреватель, где происходит перегрев и испарение воды. Нагретая вода используется для отопления и горячего водоснабжения, а дымовые газы с содержанием пара около 10% используются для тепловой обработки строительных материалов. Устройство также снабжено системой газоходов и дымососом-вентилятором для удаления газообразных продуктов сгорания [2]

Однако известное устройство имеет сложную конструкцию и невысокую производительность, ограниченную диаметром змеевика перегревателя, вследствие чего обеспечивается эффективное теплоснабжение только отдельных зданий и сооружений. Расположение змеевика в зоне высоких температур требует питания водой, очищенной от накипеобразующих солей.

Кроме того, известное устройство не обеспечивает получения парогазовой смеси заданного соотношения пара и газа, что снижает эффективность тепловлажностной обработки строительных материалов.

Стационарность устройства требует прокладки теплотрассы для подачи парогазовой смеси к устройствам для тепловой обработки строительных материалов, что значительно повышает стоимость сооружения и увеличивает потери тепла.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в упрощении устройства и повышении его производительности путем интенсификации процесса получения парогазовой смеси.

Для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата в устройстве для получения парогазовой смеси, содержащем цилиндрическую топочную камеру, соединенную с газоходом, приспособление для подачи топлива в камеру, систему нагрева воды и средства для распыления воды, согласно изобретению, топочная камера в верхней ее части выполнена в виде конфузора, над которым установлены наклонные криволинейные лопасти, равномерно расположенные по внутренней поверхности газохода, а система нагрева воды выполнена в виде вертикальных труб, равномерно расположенных по внутренней поверхности топочной камеры и соединенных с нижним и верхним коллекторами, при этом средства для распыления воды установлены в верхнем коллекторе и сориентированы по ходу движения потока дымовых газов.

Сравнение предлагаемого изобретения с другими известными из уровня техники техническими решениями позволило установить следующее. В известных технических решениях [1;2] для получения пара используется котельная установка, где пар получается при нагревании испарительных поверхностей, любо в трубчатом перегревателе газовых контактно-поверхностных устройств. Во всех известных технических решениях пар получают в отдельной установке и лишь затем смешивают с дымовыми газами в эжекторе.

В заявляемом устройстве парогазовую смесь получают путем нагрева распыленных частиц воды в условиях витания вращающимся потоком дымовых газов с высокой температурой, при этом благодаря конфузору скорость потока дымовых газов превышает скорость витания частиц воды. Вращение потока дымовых газов, обеспечиваемое криволинейными наклонами лопастями, установленными в газоходе, удлиняет траекторию движения потока дымовых газов в зоне витания частиц воды, что обеспечивает полное испарение частиц воды и смешение дымовых газов с парами воды. Интенсификация процесса получения парогазовой смеси обеспечивает повышение производительности установки при упрощении ее конструкции.

Таким образом, из уровня техники автором не выявлены технические решения, включающие совокупность признаков, сходных или эквивалентных заявляемым. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложения критериям "новинка" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 и 2 схематично изображено предлагаемое устройство для получения парогазовой смеси; на фиг. 3 установка устройства на подвижной платформе.

Устройство для получения парогазовой смеси (см. фиг. 1) содержит цилиндрическую топочную камеру 1, выложенную вертикальными трубами 2 и снабженную тепловой изоляцией 3. В нижней и верхней частях топочной камеры 1 расположены коллектора 4 и 5, к которым присоединены вертикальные трубы 2. Нижний коллектор 4 соединен с патрубками 6 для подачи питательной воды, а верхний коллектор 5 соединен с патрубком 7 для отвода избытка воды. Топочная камера 1 соединена с газоходом 8, подсоединенным к камере-смесителю через вентилятор-дымосос. Верхняя часть топочной камеры 1 выполнена в виде конфузора 9, обеспечивающего увеличение скорости дымовых газов, превышающей скорость витания распыленных частиц. Над конфузором 9 установлены наклонные криволинейные лопасти 10, равномерно расположенные по внутренней поверхности газохода 8 и обеспечивающие вращательное движение потока дымовых газов. Для обеспечения безударного входа дымовых газов на лопасти, угол входа ₁ = 100-140C выходные кромки лопастей загнуты вперед и расположены под углом ₂ = 30-40C В нижней части топочной камеры 1 установлена газовая горелка 11 для подачи топлива. В верхнем коллекторе 5 расположены средства для распыления воды форсунки 12 и предохранительный клапан (на чертеже не показан). Форсунки 12 сориентированы по ходу движения потока дымовых газов.

Для обеспечения передвижения предлагаемого устройства для получения парогазовой смеси при осуществлении обработки строительных материалов в полевых условиях оно монтируется на передвижной платформе (см. фиг. 2).

На платформе установлены предлагаемое устройство 13, баллоны со сжиженным газом 14, бак с питательной водой 15, насос для подачи воды 16, вентилятор-дымосос 17, камера-смеситель 18 и вентилятор 19.

Устройство для получения парогазовой смеси работает следующим образом.

Питательная вода при температуре 50 ^o подается насосом через патрубки 6 в нижний коллектор 4. Система нагрева из вертикальных труб 2 заполняется водой до заданного уровня в верхнем коллекторе 5. После вентиляции топочной камеры 1 и газохода 8 в горелку 11 подается жидкое топливо с воздухом и поджигается. При горении топлива происходит нагрев воды и циркуляция в вертикальных трубах 2. Избыток воды сбрасывается через патрубок 7. При достижении температуры воды 85-90^oC вода направляется в форсунки 12. Распыленные частицы воды попадают в закрученный посредством лопастей 10 поток дымовых газов с температурой 1100-1200^oC, испаряются в условиях витания при скорости газов не менее 5 м/с.

Полученная парогазовая смесь с температурой 290-310^oC посредством вентилятора-дымососа 17 направляется в камеру смеситель 18, где смешивается с воздухом, подаваемым вентилятором 19. В результате температура парогазовой смеси снижается до 110-120^oC и она направляется на обработку строительных материалов.

Установка устройства для получения парогазовой смеси на передвижной платформе позволяет производить тепловую обработку строительных материалов в полевых условиях, когда отсутствуют стационарные котельные установки.

При использовании устройства для получения парогазовой смеси в целях теплоснабжения производственных и бытовых потребителей оно снабжается теплообменником-конденсатором, куда посредством дымососа направляется парогазовая смесь и где происходит нагрев сетевой воды.

Использование изобретения позволит значительно упростить конструкцию устройства, повысить его производительность вследствие интенсификации процесса получения парогазовой смеси. Кроме того, обеспечивается возможность полной автоматизации процесса получения парогазовой смеси при заданном соотношении пара и газов. Выполнение устройства передвижным дает возможность эксплуатации его в полевых условиях, что очень существенно при обработке строительных материалов.