початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2293257

СПОСІБ НАГРІВУ ВОДИ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ

Ім'я винахідника: Терпугов Станіслав Юрійович
Ім'я патентовласника: Терпугов Станіслав Юрійович
Адреса для листування: 644060, г.Омск-60, а / я 1006, Т.А.Шішуріной
Дата початку дії патенту: 2001.07.13

Винахід відноситься до енергетики і призначене для отримання гарячої води шляхом використання теплової енергії, що виділяється при згорянні скидних газів на факельних установках хімічних і нафтопереробних комплексів. Суть винаходу в тому, що нагрівання води, що включає конвективний теплообмін в потоці води, що омиває зовнішні поверхні димогарних труб, здійснюють пропусканням через згадані труби продуктів згоряння факела полум'я факельної установки безпосередньо над зоною полум'я факела, при цьому воду для нагріву подають на вершину стовбура факельної установки . Пристрій для нагріву води включає топку, встановлений над топкою теплообмінник у вигляді водяної камери з патрубками підведення і відведення води і з проходять в обсязі водяний камери димогарними трубами, вхідними кінцями відкритими у внутрішній обсяг топки, при цьому топка пристрою виконана у вигляді порожнього корпусу з відкритим днищем і забезпечена вузлом сполучення з вихідною частиною стовбура факельної установки. Вузол сполучення виконаний у вигляді опорного кільця, призначеного для охоплення стовбура факельної установки по його зовнішньому периметру, і опорних стійок, розміщених по окружності кільця і ​​жорстко пов'язують останній з корпусом топки з боку відкритого днища. Такий спосіб і пристрій для його здійснення дозволяють використовувати в якості енергії для нагріву води тепло, що виділяється при згорянні скидних газів на факельних установках.

ОПИС ВИНАХОДИ

Заявляється винахід відноситься до теплоенергетики і призначене для отримання гарячої, переважно зворотному промтеплофікаціонной, води шляхом використання теплової енергії, що виділяється при згорянні скидних газів на факельних установках хімічних і нафтопереробних комплексів, і може бути використано в нафтопереробних і хімічних галузях промисловості для отримання гарячої води для власних виробничих потреб або для гарячого водопостачання комунальних служб прилеглих житлових масивів.

Відомий спосіб нагріву води (див. RU 2148214, МПК F 24 Н 1/10, опубл. 27.04.2000), що полягає в тому, що спочатку нагрівають воду шляхом спалювання палива і теплообміну холодної води з гарячими продуктами згоряння в контактному апараті, потім нагрівають воду в трубчастому теплообміннику.

Відоме рішення характеризується простотою, високою експлуатаційною надійністю і так само, як і заявляється рішення, може бути використано в системах теплопостачання та для виробничих потреб. Однак технічні можливості даного способу нагріву води обмежені як за обсягом, що нагрівається маси води, так і за температурними параметрами, при цьому має місце витрата спеціально призначеного для цих цілей палива.

Відомий і спосіб приготування гарячої води для опалення та гарячого водопостачання (див. Заявку №98110520, МПК F 24 D 9/00, опубл. 05.10.2000), що включає нагрів води, її догрів, видачу гарячої води споживачам, при цьому виробляється гарячу воду поділяють на контури опалення і гарячого водопостачання, воду гарячого водопостачання нагрівають залишкової теплотою топкових газів, опалювальну воду нагрівають контактно-рекуперативним теплом конденсації водяної пари з виробленням конденсату, що направляється в контур гарячого водопостачання, а догревал радіаційно-поверхнево з наступним отриманням концентрату солей жорсткості.

Незважаючи на те, що у відомому рішенні по вказаній заявці зроблена спроба вторинного використання теплових ресурсів (використовують залишкову теплоту топкових газів, конденсат направляють в контур гарячого водопостачання), даний спосіб економічно недоцільний, оскільки його здійснення передбачає конструктивно складну технічну систему з невиправдано великою кількістю обладнання і водопровідних мереж.

Як найближчого аналога заявляється способу нагріву води прийнятий широко поширений спосіб нагріву шляхом конвенктівного теплообміну в потоці води, що омиває зовнішні поверхні димогарних труб, сполучених вхідними ділянками з жарової камерою (див. Авт. Св-во №1023168, F 22 В 11/02, F 22 В 37/52, опубл. 15.06.83, Бюл. №22).

Обов'язковою умовою реалізації відомого способу нагріву води є спалювання певного обсягу палива. При цьому витрати на придбання цього палива, тобто витрати на отримання теплової енергії, необхідної для нагріву води, є найбільш витратною статтею в виробництві гарячої води і пари.

Відомий водогрійний котел (див. RU 2116579, МПК F 24 Н 1/00, опубл. 27.07.1998), що містить жаровую камеру, водяний обсяг, димогарниє труби, які розміщені в водяному об'ємі і вхідними ділянками повідомлені з жарової камерою, а вихідними - з колектором, пов'язаним з димарем.

Відоме рішення характеризується підвищеною теплопередачей за рахунок збільшення поверхні нагрівання. Разом з тим характеризується водогрійний котел, так само як і інші відомі рішення в цій галузі, працює від теплової енергії, одержуваної від спеціально спалюваного для цього палива.

Як прототип заявляється пристрою прийнято конструктивне рішення водогрійного котла (див. Св-во на корисну модель RU 12460, МПК F 24 Н 1/38, опубл. 10.01.2000, Бюл. №1), що містить топку з камерою згоряння і встановлений над топкою теплообмінник у вигляді водяної камери з патрубками відведення і підведення води, що нагрівається і з проходять в обсязі водяний камери димогарними трубами, вхідними кінцями відкритими в камеру згоряння топки. У конструкції водогрійного котла і передбачено використання палива для отримання теплової енергії, призначеної для нагріву води, що омиває димогарниє труби.

Пропонованим винаходом вирішується завдання здешевлення виробництва гарячої промтеплофікаціонной води шляхом виключення з способу нагріву води процесу спалювання спеціально призначеного для цих цілей палива і за рахунок використання в якості енергії для нагріву води теплової енергії, що виділяється при згорянні скидних газів на факельних установках хімічних і нафтопереробних комплексів.

Поставлена ​​задача вирішена тим, що в способі нагріву води, що включає конвективний теплообмін в потоці води, що омиває зовнішні поверхні димогарних труб, згідно заявляється винаходу нагрів димогарних труб здійснюють пропусканням через згадані труби продуктів згоряння факела полум'я факельної установки.

Таким чином, відмітною особливістю заявляється способу є те, що для нагріву димогарних труб, в міжтрубномупросторі яких пропускають потік води, що нагрівається, використовують теплову енергію, що отримується при спалюванні скидних газів на факельних установках, тобто теплову енергію, скидається при роботі існуючих нафтопереробних або інших хімічних комплексів в атмосферу. При цьому здійснюють нагрів води на вершині стовбура факельної установки, забезпечуючи подачу продуктів згоряння в димогарниє труби безпосередньо над зоною полум'я факела.

Поставлена ​​задача вирішена і тим, що в пристрої для нагріву води, що містить топку з камерою згоряння, встановлений над топкою теплообмінник у вигляді водяної камери з патрубками підведення і відведення води і з проходять в обсязі водяний камери димогарними трубами, вхідними кінцями відкритими в камеру згоряння топки , згідно заявляється винаходу топка пристрою виконана у вигляді порожнього корпусу з відкритим днищем і забезпечена вузлом сполучення з вихідною частиною стовбура факельної установки.

Виконання топки водогрійного котла у вигляді порожнього корпусу з відкритим днищем і з вузлом сполучення, що дозволяє встановити топку на стовбур факельної установки так, щоб відкрита частина топки була звернена до зрізу стовбура факельної установки (тобто до зрізу факельної труби), зумовлює появу нового технічного результату, а саме: забезпечує можливість застосування в якості джерела теплової енергії для нагріву води тепло, що отримується від спалювання скидних газів, так як конструктивне рішення топки водогрійного котла дозволяє замкнути факел полум'я факельної установки в підлогою обсязі топки і зумовлює рух потоку продуктів згоряння скидних газів по димогарних трубах встановленого над топкою теплообмінника, забезпечуючи тим самим нагрів омиваються водою поверхонь цих труб.

При конкретної реалізації заявляється пристрою раціональної конструктивної опрацюванням вузла сполучення є виконання його у вигляді опорного кільця, призначеного для охоплення вихідної частини стовбура факельної установки по його зовнішньому периметру, і опорних стійок, розміщених по окружності кільця і ​​жорстко пов'язують останній з корпусом топки з боку відкритого днища . Представлене рішення вузла сполучення визначає технологічну здійсненність монтажу і забезпечує надійну фіксацію заявляється водогрійного котла нагорі стовбура факельної установки і з замиканням факела полум'я спалюваного на факельної установки газу в обсязі корпусу топки.

Корпус топки може бути виконаний з вікнами в бічних стінках.

Виконання корпусу топки з вікнами в бічних стінках продиктовано не тільки необхідністю забезпечити доступ кисню (повітря) у внутрішній обсяг топки, тобто в зону факела полум'я, а й надає можливість візуального спостереження за факелом, що відповідає умовам специфіки роботи газофакельних установок і вимогам безпеки, а й вимогам експлуатаційного і ремонтного обслуговування факельних пальників установки.

Додатковий технічний результат, що полягає в досягненні більш стабільного полум'я факела, а отже, в підвищенні надійності та ефективності роботи пристрою, буде отримано в тому випадку, якщо корпус топки забезпечити закривають вікна зовні знімними екранами, виконаними у вигляді «жалюзі» з поздовжніх, встановлених з нахилом площини в бік факела полум'я пластин. Пластини, по-перше, турбулізіруєт потік повітря, що потрапляє в факел полум'я, покращуючи процес горіння, по-друге, дають можливість коригувати несприятливий вплив погодних умов (пориви вітру, потоки дощу і т.п.).

Кращим є виконання корпусу топки і теплообмінника циліндричної форми і близькими по діаметру. При цьому з'єднання топки і теплообмінника в цільну вертикальну конструкцію можливо за допомогою стикуються і жорстко пов'язаних кріпильними елементами фланців з ребрами жорсткості. Трубна решітка в цьому випадку розміщена у внутрішньому обсязі зони стику корпусу топки і теплообмінника. Для захисту трубної решітки, яка одночасно є донної частиною теплообмінника, від прямого впливу факела палаючого газу димогарниє труби пропущені через трубну решітку з виходом кінцевих ділянок в обсяг топки, і міжтрубний простір в зоні цих ділянок заповнене жаростійким бетоном.

Умовами експлуатації пристрою продиктовано виконання корпусу топки у вигляді каркаса з жаростійкої легованої сталі, охопленого зовні кожухом (обечайкой), а всередині виконаного з вогнетривкої футеровкою, наприклад, з шамотного цегли.

В окремому випадку виконання пристрою в водяній камері розташовані одна над іншою поперечні перегородки, частково і в шаховому порядку перекривають міжтрубний простір і створюють найбільш ефективне для теплопередачі рух потоку води, що нагрівається.

На підвищення тепловіддачі спрямована і конструктивна проробка димогарних труб, які виконані з періодично розподіленої по їх довжині кільцевою накаткою, що представляє собою кільцеві виступи у внутрішньому обсязі труб. Виступаючі у внутрішній обсяг труб кільця забезпечують турбулізацію димових газів і інших продуктів згоряння в пристінному шарі потоку і, тим самим, підвищують коефіцієнт тепловіддачі з боку газу в кілька разів у порівнянні з гладкими трубами.

З метою підвищення безпеки експлуатації заявляється водогрійного котла для виключення пікових тисків у внутрішніх обсягах топки і теплообмінника в верхніх рівнях їх встановлені вибухові клапани.

Заявляється винахід пояснюється наступними кресленнями, на яких:

на фіг.1 схематично зображено загальний вид заявляється пристрою, встановленого на стовбур факельної установки;

• на фіг.2 - схема частини пристрою, що ілюструє застосування знімних екранів;
• на Фіг.3 - переріз А-А на Фіг.2;
• на фіг.4 - перетин В-В на фіг.1;
• на фіг.5 - перетин Б-Б на фіг.1;
• на фіг.6 - фрагмент I фіг.1, на якому показані компоновка і з'єднання топки, теплообмінника і трубної решітки;
• на фіг.7 - фрагмент II фіг.1, яка ніколи в розрізі димогарних труб з кільцевою накаткою.

Спосіб нагріву води реалізується за допомогою заявляється пристрою для нагріву води.

Пристрій для нагріву води містить топку 1 з відкритим днищем і з порожнистим внутрішнім об'ємом, що створює камеру згоряння 2, встановлений над топкою 1 теплообмінник 3. Топка 1 являє собою корпус з виконаними в його бічних поверхнях вікнами 4 і забезпечена прикріпленим до нижньої частини корпусу вузлом сполучення з вихідною частиною стовбура 5 факельної установки. Вузол сполучення включає опорне кільце 6, що охоплює стовбур 5 факельної установки по його зовнішнього діаметра, і рівномірно розміщені по колу кільця 6 опорні стійки 7, жорстко зв'язують опорне кільце 6 з корпусом топки з боку відкритого днища. Вузол сполучення забезпечує жорстку фіксацію, вертикальне положення заявляється пристрою щодо стовбура факельної установки і установку топки таким чином, щоб факел полум'я спалюваного на факельної трубі скидного газу був замкнутий у внутрішньому підлогою обсязі топки, в камері спалювання 2.

Теплообмінник 3 заявляється пристрою є водяну камеру 8 з патрубками підведення 9 і відведення 10 нагрівається. В обсязі водяний камери 8 проходять вертикальні димогарниє труби 11, вхідними кінцями, закріпленими в трубній решітці 12, сполучені з камерою згоряння 2 топки 1, а вихідними кінцями - відкриваються в атмосферу. Димогарні труби 11 виконані з кільцевою накаткою 13. У верхній частині теплообмінника встановлено вибуховий клапан 14, що забезпечує відведення насиченої пари з міжтрубному простору теплообмінника, а верхній частині топки - вибуховий клапан 15, що забезпечує скидання газу під час пікового тиску.

Трубна решітка 12 захищена від прямого впливу факела полум'я і високої температури камери згоряння топки 1 жаростійким бетоном 16, яким залиті кінці димогарних труб, пропущених через трубну решітку 12 з виходом цих кінців в обсяг топки.

Корпус топки 1 і теплообмінник 3 виконані циліндричної форми з наближеними один до одного діаметрами, розмір яких обумовлений діаметром стовбура 5 факельної установки, і об'єднані в єдину вертикальну установку за допомогою фланців 17, зістикованих і пов'язаних між собою кріпильними елементами (на кресленні не показані). Фланці виконані з ребрами жорсткості 18. Корпус топки є каркас 19 з жаростійкої легованої сталі, охоплений зовні кожухом 20 (обечайкой), а всередині виконаний з вогнетривкої футеровкою 21 з шамотної цегли.

У внутрішньому обсязі водяний камери 8 теплообмінника 3 встановлені поперечні перегородки 22, частково перекривають перетин теплообмінника і змонтовані таким чином, що проходи для потоку води в двох сусідніх перегородках рознесені діаметрально і створюють рух води, що нагрівається за принципом змішаного противотока.

До корпусу топки 1 зовні прикріплені знімні екрани 23, що закривають вікна 4 і виконані у вигляді «жалюзі» з поздовжніх, встановлених з нахилом площини в бік факела полум'я пластин 24. Оптимальний кут нахилу установки пластин близько 40 градусів.

Водонагрівальні котел працює наступним чином

Факельні гази, що скидаються при постійних, передбачених регламентом нафтопереробного (або іншого хімічного) виробництва здування, при періодичних стравлювання газів і парів, при пуску, налагодження та зупинки обладнання і т.п. направляються на спалювання на великій висоті у верхнього зрізу стовбура факельної установки. Запалювання факела полум'я здійснюють відомими в цих галузях способами і існуючими системами запалювання (за допомогою запального пристрою, трубопроводів подачі паливного газу, чергових пальників і т.п.), тобто забезпечують відпрацьованими способами роботу факельної установки. При горінні факела полум'я, замкнутого в камеру згоряння 2 топки 1, продукти згоряння скидного газу, зокрема димові гази, спрямовуються в димогарниє труби 11 теплообмінника 3, нагріваючи поверхні цих труб.

Кільцеві виступи 13 накатки, виконаної на внутрішній стороні димогарних труб 11, турбулізіруєт потік газу в пристінному шарі димогарних труб, підвищуючи коефіцієнт тепловіддачі з боку газу більш ніж в 10 разів у порівнянні з гладкими трубами. Нагрівається воду примусово (не показано) подають в водяну камеру 8 теплообмінника 3 через що подає патрубок 9. Вода послідовно проходить потоком, сформованим перегородками 22, омиваючи нагріті продуктами згоряння факела димогарниє труби, і нагрівається через стінки цих труб. Практично продукти згоряння, що надходять в димогарниє труби теплообмінника при температурі 1200 град. С, забезпечують нагрів води до температури 130-150 град. С. Гаряча вода виводиться через патрубок 10 і надходить в систему опалення або систему виробничого гарячого водопостачання (на кресленні не показані). За допомогою заявляється пристрою можна отримати 170 куб. м / год гарячої води з температурою до 130 град. С, при цьому утилізується 5-10% від загального тепловиділення полум'я факела.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб нагріву води, що включає конвективний теплообмін в потоці води, що омиває зовнішні поверхні димогарних труб, що відрізняється тим, що нагрівання димогарних труб здійснюють пропусканням через згадані труби продуктів згоряння факела полум'я факельної установки безпосередньо над зоною полум'я факела, при цьому воду для нагріву подають на вершину стовбура факельної установки.

2. Пристрій для нагріву води, що містить топку, встановлений над топкою теплообмінник у вигляді водяної камери з патрубками підведення і відведення води і з проходять в обсязі водяний камери димогарними трубами, вхідними кінцями відкритими у внутрішній обсяг топки, що відрізняється тим, що топка пристрою виконана в вигляді порожнього корпусу з відкритим днищем і забезпечена вузлом сполучення з вихідною частиною стовбура факельної установки.

3. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що вузол сполучення виконаний у вигляді опорного кільця, призначеного для охоплення стовбура факельної установки по його зовнішньому периметру, і опорних стійок, розміщених по окружності кільця і ​​жорстко пов'язують останній з корпусом топки з боку відкритого днища .

4. Пристрій за п.2 або 3, що відрізняється тим, що корпус топки виконаний з вікнами в бічних стінках.

5. Пристрій за п.4, що відрізняється тим, що корпус топки забезпечений закривають вікна зовні знімними екранами, виконаними у вигляді жалюзі з поздовжніх, встановлених з нахилом площини в бік факела полум'я пластин.

6. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що корпус топки і теплообмінник виконані циліндричної форми і пов'язані між собою зістикованими і з'єднаними кріпильними елементами фланцями з ребрами жорсткості, при цьому у внутрішньому обсязі зони стику корпусу топки і теплообмінника розміщена трубна решітка з закріпленими в ній димогарними трубами.

7. Пристрій за п.6, що відрізняється тим, що димогарниє труби пропущені через трубну решітку з виходом кінцевих ділянок труб в обсяг топки, при цьому міжтрубний простір в зоні згаданих кінцевих ділянок заповнене жаростійким бетоном.

8. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що корпус топки виконаний у вигляді каркаса з жаростійкої легованої сталі, охопленого зовні кожухом, а всередині виконаного з вогнетривкої футеровкою.

9. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що в водяній камері розташовані одна над іншою поперечні перегородки, частково і в шаховому порядку перекривають перетин камери.

10. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що димогарниє труби виконані з кільцевою накаткою, періодично розподіленої по довжині труб.

11. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що в верхніх частинах топки і теплообмінника встановлені вибухові клапани.

Версія для друку
Дата публікації 25.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів