система подогрева воздушной среды

Формула изобретения

Система подогрева воздушной среды, включающая источник теплогазовыделения, теплообменник, расположенный в его конструктивном элементе, и воздуховод, выходное отверстие которого находится в нижней части корпуса газодымовой трубы и по уровню расположено выше его входного отверстия, а рабочая среда представлена горячим воздухом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергосберегающим технологиям и может быть использовано в газодымовых трубах энергетической, металлургической и др. видов промышленности.

Известен «комплекс утилизации газодымовых выбросов» (RU № 2336934, опубл. 27.02.2007), включающий газодымовую трубу с газоходом, сооруженным в двух уровнях по вертикали, газосборник, насосную станцию оборотного водоснабжения с напорным водоводом, узел приготовления суспензии, дождевальную установку с решеткой для катализатора и решетку для регулирования скорости газодымовой струи в газоходе второго уровня, водосборный бассейн с водоотводящим патрубком, отличающийся тем, что нижний газоход в торцевой части снабжен насадкой с С-образным наддувом, с воздоховодом и ниппелем, а дождевальная установка является установкой решетчатого типа на сварном металлическом корпусе с трехсторонней обшивкой, а также тем, что комплекс дополнительно содержит бассейн по очистке и нейтрализации сточных вод, разделенный на секции внутренними поперечными фильтрующими призмами. К недостаткам известного изобретения следует отнести отсутствие системы подогрева воздушной среды в нижней части газодымовой трубы, что способствует формированию росы на внутренней поверхности гзодымовой трубы из сильноагрессивной жидкости, т.к. с холодной воздушной средой и поверхностью газодымовой трубы в нижней ее части контактируют наиболее тяжелые и агрессивные газы, а на внешней поверхности низа газодымовой трубы возможно формирование ледяных сосуль.

Известно изобретение (RU № 2305225, опубл. 27.08.2007) котельная установка, содержащая дымовую трубу с воздушным каналом между железобетонным стволом и футеровкой, образующей газоотводящий канал, установленные под газоотводящим каналом дымовой трубы калорифер для подогрева воздуха и вентилятор для подачи подогретого в калорифере воздуха в воздушный канал дымовой трубы, разделенный установленными в нем двумя вертикальными перегородками на две части, при этом дымовая труба снабжена коробом отвода подогретого воздуха из одной части воздушного канала в его другую часть, отличающаяся тем, что в основании газоотводящего канала дымовой трубы установлен кольцевой перфорированный коллектор переменного поперечного сечения, снабженный подключенным к воздушному каналу патрубком, для подачи подогретого воздуха из воздушного канала в пристенный слой дымовых газов, движущихся по газоотводящему каналу. Принимаем за прототип. К достоинствам прототипа следует отнести достаточно прорывную технологию обогрева корпуса газодымовой трубы и воздушной среды ее внутреннего пространства. К недостаткам прототипа следует отнести использование дополнительного источника подогрева воздуха и сложность конструкции газодымовой трубы, а также наличие в системе подогрева вращающегося механизма.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении энергозатрат и повышении температуры воздушной среды внутреннего пространства низа газодымовой трубы, в повышении эксплуатационной надежности газодымовой трубы. Снижение энергозатрат достигается за счет использования тепла источника теплогазодымовых выбросов для подогрева рабочей среды в виде воздуха. Подогрев воздушной среды происходит за счет передачи теплового потока от высокотемпературного конструктивного элемент корпуса источника

теплогазовыделения к металлическому теплообменнику прямоугольной призматической формы, а через него к воздуховоду, расположенному внутри последнего, а также стенкам непосредственно части воздуховода, расположенного внутри конструктивного высокотемпературного элемента корпуса источника

теплогазовыделения за пределами теплообменника, при этом тепло от стенок воздуховода передается рабочей среде внутри воздуховода, которая, приобретя высокую температуру самотеком по законам физики, расширяясь, попадает в нижнюю часть газодымовой трубы и нагревает своим рассеянным теплом воздушную среду нижней части газодымовой трубы. В результате подогрева воздушной среды внутреннего пространства газодымовой трубы нагреваются стенки самой газодымовой трубы, исключая, таким образом, конденсацию паров на внутренних стенках газодымовой трубы и образование обледенения на ее внешней поверхности, таким образом повышая эксплуатационную надежность газодымовой трубы. Таким образом, предлагаемая система подогрева воздушной среды обеспечивает достижение заявленного технического результата.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема системы подогрева воздушной среды во внутреннем пространстве газодымовой трубы.

Новизна и изобретательский уровень доказываются следующим:

Из практики хорошо известны условия обогрева жилищ в сельской местности за счет печного отопления и дополнительно с использованием так называемых «буржуек». При этом используется рассеянное тепло. В известном способе обогрева избы большое количество тепла уносится вместе с дымовыми выбросами в атмосферу. Для нагрева указанных отопительных устройств требуется дополнительное сжигание органического топлива. В предлагаемом же изобретении для подогрева отходящих газов используют тепло самого источника теплогазовыделения, нагрева воды и т.п. Известна также система подогрева воздуха с утилизацией тепла водоотливных шахтных вод (RU 95104202), требующая сооружения канав с обустройством их теплоизоляции, хотя в этом случае гораздо выгоднее было бы утилизировать тепло восходящей воздушной струи шахтного вентиляционного ствола, хотя сама по себе идея и неплохая. Прототипом решается комплексно система обогрева корпуса газодымовой трубы и ее внутренней воздушной среды за счет использования тепла от постороннего источника как для обогрева трубы, так и для подогрева отходящих газов, при этом используется вращающееся устройство. Предлагаемое изобретение лишено этих недостатков, т.е. в нем используется самотечная струя рабочей среды. Известны также изобретения с нагревом газовоздушной среды с применением дополнительных источников энергии (RU № 2031322, № 2326314, № 2361163, № 94028145 и др.). Известно также изобретение, в котором подогрев отходящих газов осуществляют при частичном использовании тепловой энергии неочищенных отходящих газов, путем их принудительной подачи, в струю очищенных отходящих газов, снижая, таким образом, КПД системы утилизации газов (см. RU № 2353659, опубл. 27.04.2009). Заявленное же изобретение лишено всех этих недостатков за счет использования тепла самих теплогазовыделяющих устройств, что является новым и соответствует изобретательскому уровню, причем его применение не требует существенной реконструкции действующих предприятий. Потребуется лишь время в период реконструкции или ремонта источника теплогазовыделения для установки теплообменника с воздуховодом внутри конструктивного элемента

теплогазовыделения, все остальные работы по сооружению внешней части воздуховода и его теплоизоляции ведутся без остановки источника теплогазовыделения. Таким образом, в целом предлагаемое изобретение позволяет получить заявленный технический результат, в виде повышения температуры воздушной среды, решает проблему экономии энергоресурсов, увеличивает эксплуатационную надежность, обладает новизной и изобретательским уровнем.

Сооружение изобретения осуществляют следующим образом:

При реконструкции или строительстве корпуса 1 металлургических печей, паровых котлов и др. подобных устройств в боковых стенах, подовой (на чертеже подписано) и/или сводовой (на чертеже подписано) частях корпуса 1 укладывают металлический в виде прямоугольной призмы теплообменник 2 с расположенной частью воздуховода 3 внутри, внутреннее пространство между воздуховодом 3 и стенками теплообменника 2 заполняют алюминиевой стружкой или мелкими обрезками алюминиевой проволоки, из бывших в употреблении проводов ЛЭП (не показано). Теплообменник 2 с вмонтированным внутри участком воздуховода 3 изготовляют на механическом заводе (цехе) при помощи сварки (не показано), например, из нержавеющей стали и доставляют на место монтажа любым типом грузового транспорта. Установку на проектное место конструкций системы подогрева воздушной среды осуществляют при помощи подъемного крана (трубоукладчика) и сварки (не показано). Самым сложным при монтаже системы подогрева воздушной среды является подгонка термостойких элементов кирпичной кладки под цилиндрический воздуховод 3 и теплообменник 2 в виде прямоугольной призмы. Фрезеровку кирпичных блоков нижнего и верхнего ярусов, вмещающих теплообменник 2 и воздуховод 3, осуществляют в механическом цехе (не показано), и доставляют к месту монтажа любым наземным автотранспортом. Отверстие в коробе металлических грузовых ворот 5 (не показано) газодымовой трубы 6 для ввода выходного отверстия воздуховода 3 во внутреннее пространство газодымовой трубы 6 проделывают при помощи сварки или газорезки (не показано). Теплоизоляцию воздуховода 3 за пределами источника теплогазовыделения осуществляют пенными оболочками (не показано) на основе полиуретанов, выпускающихся отечественной промышленностью. Диаметр воздуховода должен быть не менее 100 мм.

Сооружение изобретения завершено.

Работа изобретения осуществляется следующим образом.

После начала работы источника теплогазовыделения рабочая среда в виде атмосферного воздуха по законам физики при нагреве в конструктивном элементе корпуса 1 источника теплогазовыделения, расширяясь, начинает двигаться снизу вверх по воздуховоду 3, попадает через выходное отверстие воздуховода 3 во внутреннее пространство газодымовой трубы 6, где, смешиваясь с воздушной средой во внутреннем пространстве газодымовой трубы 6, повышает температуру воздушной среды, а через нее и корпуса газодымовой трубы 6. Неизрасходованная тепловая энергия восходящим потоком будет идти на дополнительный подогрев отходящих газов в газодымовой трубе. Внедрение предлагаемого изобретения позволит сэкономить энергоресурсы, увеличит эксплуатационную надежность газодымовой трубы 6. При этом в изобретении отсутствуют вращающиеся устройства. В тех же условиях, где для охлаждения конструктивных элементов источника теплогазодымовых выбросов применяется воздушное охлаждение в воздушных каналах кирпичной кладки, необходимо использовать подогретый воздух в упомянутых выше каналах для подогрева воздушной среды внутреннего пространства газодымовой трубы 6. Такое комплексное использование рабочей среды стремится к идеальному результату. При недостаточности повышения температуры воздушной среды одной ниткой системы подогрева воздушной среды количество ниток может быть увеличено до двух и более, при условии невозможности ухудшения эксплуатационной надежности источника теплогазовыделения. Предлагаемое изобретение может быть использовано не только для подогрева воздушной среды в газодымовых трубах 6, но и для обогрева внутризаводских и цеховых помещений (не показано).