RU2792716C1 - Multi-purpose portable heat generator - Google Patents
Multi-purpose portable heat generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792716C1 RU2792716C1 RU2022106839A RU2022106839A RU2792716C1 RU 2792716 C1 RU2792716 C1 RU 2792716C1 RU 2022106839 A RU2022106839 A RU 2022106839A RU 2022106839 A RU2022106839 A RU 2022106839A RU 2792716 C1 RU2792716 C1 RU 2792716C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chimney
- heat generator
- heat
- spring
- springs
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010016754 Flashback Diseases 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к теплообменным устройствам для подогрева жидких или газообразных сред и может быть использовано в нефтегазовой и других отраслях промышленности, в качестве армейских мобильных теплогенераторов для подразделений МЧС и войск РХБ защиты. The invention relates to heat exchange devices for heating liquid or gaseous media and can be used in the oil and gas and other industries, as army mobile heat generators for units of the Ministry of Emergency Situations and troops of the RCB protection.
Известен теплогенератор пульсирующего горения [1], включающий камеру сгорания, емкость для нагреваемого теплоносителя, смесительное устройство, сообщенное с патрубками подвода топлива и воздуха с двумя соответствующими ресиверами, обратными клапанами, патрубками отвода продуктов сгорания. Недостатком является сложность конструкции теплогенератора за счет необходимости обеспечения герметичности внутренних соединений, теплогенератор не является мобильным. Known heat generator of pulsating combustion [1], including a combustion chamber, a container for a heated coolant, a mixing device, communicated with pipes for supplying fuel and air with two corresponding receivers, check valves, exhaust pipes for combustion products. The disadvantage is the complexity of the design of the heat generator due to the need to ensure the tightness of internal connections, the heat generator is not mobile.
Известен также блок утилизатор-рекуператор попутного нефтяного газа [2] для нагрева хотя бы одного вида теплоносителя, содержащий металлический корпус (топка по описанию), установленное в нем универсальной горелки с одним каналом подачи топлива, а трубопровод для подачи и отвода теплоносителя (жидкого или газообразного), навитый вдоль внутренней поверхности кожуха (корпуса по описанию), окружающего корпус. Корпус является топкой открытого типа (нижний и верхний торцы не заглушены, устройство горелочное (УГ) установлено с образованием открытого радиального зазора между УГ и корпусом) для естественной тяги воздуха. Недостатками его являются: сложность монтажа трубы для подачи нагреваемого агента на внутренней поверхности кожуха; большие затраты при ремонте, требующем разборки устройства с полной заменой хотя бы одной сборочной детали (кожуха, корпуса топки, трубы для подачи теплоносителя); невозможность функционирования на нефтяных месторождениях с небольшими объемами добычи попутного нефтяного газа (ПНГ). Недостатком является и отсутствие мобильности теплогенератора.There is also known a block utilizer-recuperator of associated petroleum gas [2] for heating at least one type of coolant, containing a metal case (furnace according to the description), installed in it a universal burner with one fuel supply channel, and a pipeline for supplying and removing coolant (liquid or gaseous), wound along the inner surface of the casing (body according to the description) surrounding the body. The body is an open-type furnace (the lower and upper ends are not plugged, the burner device (BG) is installed with the formation of an open radial gap between the BG and the body) for natural air draft. Its disadvantages are: the complexity of mounting a pipe for supplying a heated agent on the inner surface of the casing; high costs for repairs that require disassembly of the device with a complete replacement of at least one assembly part (casing, furnace body, pipes for supplying coolant); the impossibility of functioning in oil fields with small volumes of associated petroleum gas (APG) production. The disadvantage is the lack of mobility of the heat generator.
Известен также теплогенератор [3], содержащий корпус с воздухосборниками и хотя бы одним смотровым отверстием, змеевик для теплоносителя, кожух змеевика, а также установленное в корпусе практически соосно устройство горелочное, содержащее канал подачи топлива и оголовок, выполненный с возможностью подключения к системе подачи топлива в горелочное устройство и системе подачи теплоносителя в змеевик. При этом, упомянутый змеевик установлен снаружи корпуса и закрыт упомянутым кодухом змеевика, в качестве горелочного устройства использовано горелочное устройство диффузионно-инжекционного типа, установленное с возможностью перемещения вдоль оси корпуса посредством регулирующего механизма, вокруг оголовка установлен кожух горелочного устройства с образованием радиальных зазоров между корпусом и горелочным устройством. При этом в упомянутый канал подачи топлива практически соосно установлен рассекатель с множеством форсуночных отверстий, а в корпусе выполнено хотя бы одно отверстие для гибкого соединения горелочного устройства с системой подачи топлива.A heat generator is also known [3], containing a housing with air collectors and at least one inspection hole, a coil for the coolant, a coil casing, as well as a burner device installed in the housing almost coaxially, containing a fuel supply channel and a head made with the ability to connect to the fuel supply system into the burner and the system for supplying coolant to the coil. At the same time, the said coil is installed outside the housing and is closed by the said coil casing, a diffusion-injection type burner is used as a burner device, installed with the possibility of moving along the axis of the housing by means of a regulating mechanism, a burner housing is installed around the head with the formation of radial gaps between the housing and burner device. In this case, a divider with a plurality of nozzle holes is installed almost coaxially in the said fuel supply channel, and at least one hole is made in the housing for flexible connection of the burner device with the fuel supply system.
Недостатком устройства является сложность конструкции, отсутствие мероприятий по тепловой защите трактов устройства от продуктов сгорания топлива, отсутствие мобильности теплогенератора.The disadvantage of the device is the complexity of the design, the lack of measures for thermal protection of the paths of the device from the combustion products of the fuel, the lack of mobility of the heat generator.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является теплогенератор универсальный по патенту РФ на изобретение № 2615301 [4]. Теплогенератор универсальный содержит металлический корпус с установленным в нем с открытым радиальным зазором устройство горелочное с хотя бы одним каналом подачи топлива и трубопровод для подачи и отвода теплоносителя (жидкого или газообразного). При этом устройство горелочное является устройством диффузионно-инжекционного типа. Над устройством горелочным закреплено съемное теплообменное устройство, при этом корпус теплогенератора является составным и содержит установленный вокруг устройства горелочного кожух и основание. В основании установлен трубопровод для непосредственной передачи тепла дымовых газов от трубопровода теплоносителю. Изобретение должно обеспечить нагрев хотя бы одного вида теплоносителя, простоту и удобство при изготовлении, обслуживание и ремонте, обеспечивать эффективную утилизацию ПНГ любого состава. The closest analogue of the proposed technical solution is a universal heat generator according to the RF patent for invention No. 2615301 [4]. The universal heat generator contains a metal case with a burner device installed in it with an open radial gap with at least one fuel supply channel and a pipeline for supplying and discharging a coolant (liquid or gaseous). In this case, the burner device is a diffusion-injection type device. A removable heat exchange device is fixed above the burner device, while the heat generator body is composite and contains a burner casing and a base installed around the burner device. A pipeline is installed at the base for direct transfer of flue gas heat from the pipeline to the heat carrier. The invention should provide heating of at least one type of coolant, simplicity and convenience in manufacturing, maintenance and repair, ensure efficient utilization of APG of any composition.
Поскольку теплогенератор по патенту № 2615301 [4] является фактически сборно-разборной конструкцией, состоящей из горелочного устройства, теплообменника и вытяжной (дымовой) трубы, сам теплогенератор можно считать мало мобильным: в разобранном виде теплогенератор может быть доставлен к месту развертывания, где с помощью грузоподъемной техники производится сборка теплогенератора. Тем самым, именно сложность обеспечения мобильности теплогенератора является осносным недостатком теплогенератора - прототипа. Другим недостатком теплогенератора по патенту № 2615301 [4] является отсутствие в устройстве элементов тепловой защиты корпуса теплогенератора от высокотемпературных дымовых газов.Since the heat generator according to patent no. lifting equipment, the heat generator is assembled. Thus, it is the complexity of ensuring the mobility of the heat generator that is the main disadvantage of the heat generator - the prototype. Another disadvantage of the heat generator according to patent No. 2615301 [4] is the absence in the device of elements of thermal protection of the body of the heat generator from high-temperature flue gases.
Эти недостатки могут быть устранены путем уменьшения количества сборно-разборных элементов теплогенератора до двух узлов (двух секций), соединенных друг с другом шарниром, а именно, топка - основание и дымовая труба с теплообменником. При этом, размещение топки-основания на транспортной базе, позволяет придать теплогенератору мобильность. При транспортировке теплогенератора дымовая труба с теплообменником должна быть зафиксирована в горизонтальном положении (походном положении). Для исключения использования при переводе теплогенератора из походного режима в рабочее состояние внешнего грузо-подъемного оборудования (подъемных кранов) в состав теплогенератора должен входить механизм, позволяющий вертикалировать и горизонтировать дымовую трубу. Для охлаждения дымовой трубы эффективно использовать воздушное охлаждение.These shortcomings can be eliminated by reducing the number of collapsible elements of the heat generator to two nodes (two sections) connected to each other by a hinge, namely, a furnace - base and a chimney with a heat exchanger. At the same time, the placement of the base furnace on the transport base makes it possible to give the heat generator mobility. When transporting the heat generator, the chimney with the heat exchanger must be fixed in a horizontal position (stowed position). To exclude the use of external load-lifting equipment (cranes) when transferring the heat generator from traveling mode to the working state, the heat generator must include a mechanism that allows vertical and leveling the chimney. It is effective to use air cooling to cool the chimney.
Сказанное поясняется схемами, приведенными на фиг.1, фиг.2, фиг.3. Так на фиг.1 приведена конструктивно – компоновочная схема предлагаемого модульного мобильного теплогенератора, где позициями обозначены следующие его составляющие: 1 – элементы транспортной базы; 2 – топка-основание; 3 – дымовая труба; 4 – теплообменный агрегат; 5 – шарнир; 6 – тяга; 7 – лебедка; 8,9 – упругие элементы; 10 – ложемент; 11 – стойка; 12 – горелочное устройство; 13 – шиберные окна; 14,15 – фланцы; 16 – кронштейн. This is illustrated by the diagrams shown in figure 1, figure 2, figure 3. So figure 1 shows a structural - layout diagram of the proposed modular mobile heat generator, where the positions indicate the following of its components: 1 - elements of the transport base; 2 - firebox-base; 3 - chimney; 4 - heat exchange unit; 5 - hinge; 6 - thrust; 7 - winch; 8.9 - elastic elements; 10 - lodgment; 11 - rack; 12 - burner device; 13 - gate windows; 14.15 - flanges; 16 - bracket.
На фиг. 2 приведена конструктивно компоновочная схема узла вертикализации дымовой трубы теплогенератора, состоящий из четырех пружинных секций, где обозначены следующие позиции: 1 - элементы транспортной базы; 2 – топка-основание; 3 – дымовая труба; 17,18 – кронштейны; 19 – ось; 20 – траверса; 21, 23, 25, 27 – пружины; 22, 24, 26,28 – стаканы – пеналы. In FIG. 2 shows a structural layout diagram of the verticalization unit of the chimney of the heat generator, consisting of four spring sections, where the following positions are indicated: 1 - elements of the transport base; 2 - firebox-base; 3 - chimney; 17.18 - brackets; 19 - axis; 20 - traverse; 21, 23, 25, 27 - springs; 22, 24, 26.28 - glasses - pencil cases.
На фиг. 3 представлена схема тангенциального подвода воздуха в рабочие полости теплогенератора – в топку – основание и пристеночную зону дымовой трубы. На фиг.3 обозначены следующие позиции: 29 - проем шиберного окна; 30, 31 – соответственно, верхняя и нижняя втулки; 32,33 – соответственно, верхняя и нижняя вилки; 34 - пластина-экран 37.In FIG. 3 shows a diagram of the tangential air supply to the working cavities of the heat generator - to the furnace - the base and the near-wall zone of the chimney. In Fig.3 the following positions are indicated: 29 - opening of the gate window; 30, 31 - respectively, the upper and lower bushings; 32.33 - respectively, the upper and lower forks; 34 - screen plate 37.
Таким образом, устройство (теплогенератор) состоит из транспортной базы, элементы которой на фиг.1 обозначены позицией 1. Сам теплогенератор состоит из топки-основания 2 и дымовой трубы 3 с теплообменником 4. Обе части теплогенератора связаны друг с другом шарниром 5. Поворот дымовой трубы 3 с теплообменником 4 относительно топки-основания 2 производится с помощью тяги 6 и лебедки 7. Для снижения величины силового воздействия при перемещении дымовой трубы 3 к ней прикреплены упругие элементы 8 и 9. Пружина 8 предназначена для компенсации силового момента от веса Р при начале поворота дымовой трубы 3 относительно шарнира (оси) 5 при переводе ее в походное положение. Пружина 9 компенсирует силовой момент, возникающий при повороте дымовой трубы 3 относительно точки О на угол больший, чем угол где D – диаметр дымовой трубы, L – координата точки приложения приведенной массы дымовой трубы 3 с теплообменником 4 (фиг.1). При этом, обе цилиндрические пружины имеют продольные оси, выполненные по дуге окружности соответствующих радиусов , по которым и происходит деформация пружин. Поскольку при повороте дымовой трубы 3 с теплообменником 4 относительно шарнира 5 величина опрокидывающего силового момента подчиняется закону синуса, а для обеспечения постоянства величины усилия, прикладываемого к дымовой трубе 3 от лебедки 7 посредством тяги (троса) 6, жесткость пружин 8 и 9 должна меняться по мере деформации пружин, чего можно добиться при переменной жесткости пружин по их длине. При угле дымовая труба 3 с теплообменником 4 базируется на ложементе 10, где фиксируется защелкой, неуказанной на фиг.1. Ложемент 10 установлен на стойке 11. В топке-основании 2 теплогенератора расположено (смонтировано) горелочное устройство, обозначенное позицией 12. В корпусе топки-основания 2 выполнены шиберные окна 13 для подвода воздуха в зону горения. В рабочем состоянии топка-основание 2 и дымовая труба 3 стыкуются друг с другом посредством соответствующих фланцев 14 и 15. При этом, на фланце 15 выполнен кронштейн 16 на котором закреплен один из концов пружины 8, а также на фланце 14 имеется защелка, непоказанная на фиг.1 для фиксации секций теплогенератора в вертикальной плоскости. На фиг.1 отдельной позицией не обозначен кронштейн вблизи среза дымовой трубы для крепления троса 6.Thus, the device (heat generator) consists of a transport base, the elements of which in figure 1 are indicated by the
Как следует из схемы по фиг.1, пружины 8 и 9 предназначены для компенсации (парирования) от силы Р относительно точки О (фиг.1). Эти силовые моменты изменяются по закону синуса от угла . Поэтому, чтобы усилия, прилагаемые через трос 6 от лебедки 7 к дымовой трубе 3 были относительно невелики и по силам для одного человека (ручная лебедка), необходимо, чтобы усилия, возникающие в пружинах 8 и 9 должны также изменяться по закону синуса, но по схеме, приведенной на фиг.1 усилия будут пропорциональны углу поворота дымовой трубы 3. Поэтому парирование силового момента от веса дымовой трубы 3 с теплообменником 4, обеспечение закона парирования близкого к синсоиде можно обеспечить только ха счет функционального изменения жесткости пружин 9 и 8 по их длине, что технически выполнить сложно. Особенно сложно это сделать для пружины 9, ввиду значительно большей ее деформации по сравнению с деформацией пружины 8. Эти технические (технологические) сложности можно преодолеть, если пружины выполнить в виде последовательно соединенных друг с другом пружин с различными жесткостными характеристиками , где - порядковый номер соответствующего участка пружин. При этом, ввиду исполнения пружин с центральной осью по дуге окружности, такие пружины предрасположены к потере устойчивости в направлениях, как перпендикулярных плоскости, проходящей через продольную ось пружины, так и может проявляться в постоянстве значения кривизны для продольной оси пружины, т.е. к появлению местных потерь устойчивости. Для исключения возможности потери устойчивости пружин, их необходимо разместить в стаканах-пеналах, а в случае выполнения пружины в виде последовательно соединенных участков пружин с различными жесткостями, каждый из участков пружины целесообразно разместить в отдельном стакане-пенале. При этом, для обеспечения больших величин деформации пружин, в случае выполнения их в виде последовательно соединенных пружин, соответствующие стаканы-пеналы должны быть выполнены с возможностью телескопического соединения друг с другом. As follows from the diagram in figure 1, the
С другой стороны, для повышения надежности проведения работ по переводу теплогенератора в походный или рабочий режим, для отсутствия возможных угловых перемещений дымовой трубы 3 с теплообменником 4 относительно оси OY, в конструкции теплогенератора необходимо использовать две пружины 9. С этой же целью шарнир 5 должны быть выполнен в виде оси, проходящей через две пары кронштейнов, соответствующим образом установленных на топке–основании 2 и дымовой трубе 3.On the other hand, in order to increase the reliability of work on transferring the heat generator to the traveling or operating mode, to avoid possible angular movements of the
Схема конструктивно-компоновочного исполнения сказанного выше на примере четырех секций пружины 9 (фиг.1), приведена на фиг.2, где для каждой из секций пружины 9, как отмечено выше, дана своя позиция.Scheme of structural layout of the above on the example of the four sections of the spring 9 (figure 1), is shown in figure 2, where for each of the sections of the
На фиг.2 позицией 1 обозначены элементы транспортной базы, предназначенной для перевозки (транспортировки) теплогенератора. На транспортной базе установлен теплогенератор, состоящий из двух основных узлов – топки-основания 2 и дымовой трубы 3, соединенные друг с другом посредством шарнира, выполненного из двух пар оппозитно установленных относительно плоскости поворота дымовой трубы 3, кронштейнов, установленных, соответственно, 17 на дымовой трубе 3 и 18 – на топке-основании 2. Через отверстия, выполненные в кронштейнах 17,18 проходит ось 19. Элементы 17,18,19 формируют шарнирный узел теплогенератора. Перпендикулярно плоскости перемещения дымовой трубы 1 на ее корпусе установлена траверса 20, которая предназначена для крепления к ней упругих элементов двух пружинных узлов, предназначенных для парирования силового момента, обусловленного перемещением точки приведения массы дымовой трубы 3. Каждый из узлов-компенсаторов силового момента состоит из последовательно соединенных секций с пружинами различной жесткости , где - индекс, соответствующий позиции той или иной пружины. Так пружина 21 одним своим концом крепится к траверсе 20, а другим концом к днищу стакана-пенала 22, а соответствующая жесткость пружины 21 равна . К днищу стакана-пенала 22 снаружи крепится пружина 23, второй конец которой прикреплен к днищу стакана-пенала 24 изнутри. При этом, жесткость пружины 23 равна , а диаметр (внутренний диаметр) пружины 23 позволяет перемещать стакан-пенал 22 внутри пружины 23. С наружной стороны днища стакана-пенала 24 закреплена пружина 25, другой конец которой закреплен на днище стакана-пенала 26, а жесткость пружины 25 равна . При этом, внутренний диаметр пружины 25 позволяет перемещать стакан-пенал 24 внутри пружины 25. Снаружи днища стакана-пенала 26 закреплен одним из своих концов пружина 27, с жесткостью . Второй конец пружины 27 закреплен на транспортной базе 1. Пружина 27 вложена в стакане-пенале 28, который закреплен на транспортной базе 1. При этом, внутренний диаметр пружины 27 позволяет внутри нее перемещать пенал 26 с пружиной 25.Значения жесткостных характеристик пружин в узлах парирования весового момента для отдельных пружин подчиняются следующему соотношению .In figure 2,
Предлагаемый теплогенератор мобильный имеет несколько характерных режимов работы.The proposed mobile heat generator has several characteristic modes of operation.
1) Эксплуатационный. На этом режиме дымовая труба 3 (фиг.1) с теплообменником 4 своим фланцем 15 базируется на фланце 14 топки-основания 2, что фиксируется защелками, непоказанными на фиг.1. В качестве горелочного устройства для предлагаемого теплогенератора может быть использовано любое из известных устройств диффузионно-инжекционного типа, которые обеспечивают возможность эффективного (без вредных выбросов), устойчивого (без проскоков и отрывов пламени) сжигания газообразного топлива, в том числе попутного нефтяного газа с высоким содержанием негорючих газов даже при больших перепадах давления в системе подачи топлива и резких изменениях расхода газа на входе, требуют минимального регулирования лишь при розжиге и останове горения, работают без принудительной подачи воздуха для образования горючей смеси – только за счет естественного притока воздуха (либо естественной тягой воздуха, либо дополнительным подсосом воздуха струей газа). В качестве топлива в предлагаемом теплогенераторе может быть использовано и жидкое топливо, для сжигания которого могут быть использованы специальные горелки, в том числе универсальные, предназначенные для сжигания, как газообразной, так и жидкой фазы. К таким устройствам можно отнести горелки по патентам РФ на изобретения: № 2554684 (устройство горелочное), № 2522341 (горелка универсальная), патент РФ на полезную модель № 134288 (горелочное устройство), патент № 2441370 (горелка для сжигания газообразного и/или жидкого топлива). 1) Operational. In this mode, the chimney 3 (Fig.1) with the
Более подробное описание горелочных устройств не входит в цели настоящего изобретения.A more detailed description of the burner devices is beyond the scope of the present invention.
Теплообменное устройство может быть представлено (выполнено) в виде змеевика вокруг дымовой трубы, высокотемпературные газы, проходящие через дымовую трубу, нагревают среду, проходящую через змеевик – воду, нефть и т.д. Однако более подробное описание теплообменного устройства не входит в цели настоящего изобретения.The heat exchange device can be presented (made) in the form of a coil around the chimney, high-temperature gases passing through the chimney heat the medium passing through the coil - water, oil, etc. However, a more detailed description of the heat exchange device is beyond the scope of the present invention.
При эксплуатационном режиме работы теплогенератора транспортная база, на которой он установлен, вывешена на опорах-консолях, непоказанных на фиг.1 и фиг.2. Тракты теплообменного устройства подключены к магистралям подачи и отвода рабочей среды. Так же к горелочному устройству подключены магистрали подачи топлива. Исходя из энергетических (теплотворных) характеристик топлива и стехиометрических соотношений выбирается расходная характеристика подаваемого в топку-основание воздуха. Расход регулируется открытием шиберных окон 13 (фиг.1). При этом, воздух подаваемый в топку, частично участвует в процессе окисления горючего, а частично поднимаются вверх по дымовой трубе 3 вместе с дымовыми газами. При организации движения воздуха вдоль внутренней поверхности дымовой трубы 3, этот поток воздуха снижает интенсивность теплового потока от дымовых газов к стенке дымовой трубы 5 и повышает теплостойкость стенок трубы. Для повышения равномерности воздушной тепловой защиты дымовой трубы, подачу воздуха в шиберные окна необходимо организовать в виде кольцевого вихря, для чего можно использовать, например, тангенциальный подвод с помощью тангенциально установленных на шиберных окнах патрубков, или путем установки в шиберных окнах пластин с возможностью регулирования углового положения пластины относительно касательной плоскости, как показано на фиг.3. During the operating mode of the heat generator, the transport base on which it is installed is hung on supports-consoles not shown in figure 1 and figure 2. The paths of the heat exchange device are connected to the supply and exhaust lines of the working medium. The fuel supply lines are also connected to the burner. Based on the energy (calorific) characteristics of the fuel and stoichiometric ratios, the consumption characteristic of the air supplied to the base furnace is selected. The flow rate is regulated by opening gate windows 13 (figure 1). At the same time, the air supplied to the furnace partly participates in the process of fuel oxidation, and partly rises up the
На фиг. 3 позицией 29 обозначен проем шиберного окна. Соосно с вертикальной осью шиберного окна на корпусе топки-основания установлены, соответственно верхняя 30 и нижняя 31 втулки, в которые вставлены оси вилок соответственно 32 и 33, в пазы которых вставлена пластина-экран 34, часть которой выведена за пределы корпуса теплогенератора, а часть расположена в полости топки –основания 2 (фиг.1). При этом, положение пластины-экрана относительно вилок фиксируется, например, винтовой парой, непоказанной на фиг.3. Поворачивая пластину – экран 34 относительно оси, проходящей через втулки 30 и 31, можно обеспечить необходимый угол установки пластины-экрана относительно касательной плоскости, проходящей через ось вращения осей втулок 32 и 33. Выбранное положение (угловое положение) пластины-экрана фиксируется парой винт-гайка для каждой из втулок 30 и 31, которые на фиг.3 не показаны. При этом плоскость пластины-экрана может быть спрофилирована так, чтобы интенсифицировать кольцевое движение подсасываемого воздуха, т.е. интенсифицировать его пристеночное восходящее кольцевое движение. Как следует из схемы, приведенной на фиг.3, поступление воздуха в топку-основание 2 (фиг.1) через шиберные окна 13 происходит по двум каналам – с наветренной стороны для пластины-экрана 34 (фиг.3), как показано на фиг.3, и с наветренной стороны, и именно для того, чтобы поджать этот второй поток к стенке топки-основания и выполняется профилирование пластины-экрана.In FIG. 3,
Таким образом, на рабочем режиме, режиме эксплуатации, происходит сжигание топлива в горелочном устройстве 12 (фиг.1) продуктами горения которого производится нагрев в теплообменном устройстве рабочей среды (воды, нефти и т.д.), которая после прохождения трактов теплообменного устройства поступает потребителям. При этом, для организации эффективного сжигания топлива и организации эффективного сжигания топлива и организации тепловой зашиты дымовой трубы 3 (фиг.1), через шиберные окна 13 осуществляется тангенциальный подвод воздуха, результатом чего будет вращательно-поступательное движение подводимого воздуха по тракту теплогенератора, в ходе которого происходит восходящее движение газо-дымовой смеси.Thus, in the operating mode, operating mode, fuel is burned in the burner device 12 (figure 1), the combustion products of which heat the working medium (water, oil, etc.) in the heat exchange device, which, after passing through the paths of the heat exchange device, enters consumers. At the same time, in order to organize efficient fuel combustion and organize efficient fuel combustion and organize thermal protection of the chimney 3 (figure 1), a tangential air supply is carried out through the
2. Режим останова теплогенератора и подготовки его к транспортировке состоит из следующих операций: прекращение подачи топлива в горелочное устройство; слив рабочей среды из трактов теплообменного устройства; отключение от теплогенератора подводящих и отводящих трактов; охлаждение узлов и агрегатов теплогенератора. После выполнения этих операций, снятия ветровых растяжек, закрепления вблизи среза дымовой трубы конца троса, теплогенератор готов к переводу его в транспортное положение. Далее убираются стяжные элементы, неуказанные на фиг.1, связывающие фланцы 14 и 15 и выбирается с помощью лебедки 7 прогиб троса 6. При достижении усилия, передаваемого тросом 6 дымовой трубе 3 величины , лежащем в интервале от 500 до 1000 Н, начинается проворот (поворот) в шарнире 5, а основную составляющую возвратного силового момента от веса дымовой трубы 3 с теплообменным устройством 4 парирует пружина сжатия 8, которая работает на свое раскрытие, в ходе которого усилие, прикладываемое к кронштейну 16, убывает по мере раскрытия пружины. В свою очередь, при повороте дымовой трубы 3 в шарнире 5 начинает сжиматься пружина 9 (фиг.1), создавая силовой момент, действующий на дымовую трубу 3. Для соблюдения допустимого диапазона силового воздействия на дымовую трубу 3, создаваемого лебедкой 7, исходя из простейших уравнений силового равновесия, можно подобрать координаты точек приложения силовых факторов (параметры L и Н), значения жесткостных характеристик пружин для всего диапазона изменения угла от 0 до 900. При этом, как отмечалось выше, жесткость пружины 9 должна меняться от угла дымовой трубы, для этого целесообразно выполнить пружину 9 в виде последовательно соединенных пружин с различными жесткостями, как показано на фиг.2. Как следует из схемы, приведенной на фиг.2, таких пружин с кусочно-дискретными характеристиками жесткости (упругими характеристиками) в конструктивно-компоновочной схеме теплогенератора используется две, что позволяет предотвратить проворот дымовой трубы 3 (фиг.1) относительно продольной ее оси и уменьшить величину усилия, обусловленного силовым моментом от веса дымовой трубы 3 с теплообменником 4, приходящееся на одну пружину, что позволит снизить в два раза жесткости соответствующих участков пружины 9 (фиг.1) и повысить точность настройки узлов теплогенератора, участвующих в процессе перевода теплогенератора в походное (транспортное) положение. При вращении дымовой трубы 3 с теплообменником 4, механическим аналогом которой может быть взят стержень, вращающийся относительно шарнира 5 (фиг.1) или шарнирного узла, состоящего из элементов 17 - 19 (фиг.2), посредством траверсы 20 на дымовую трубу 3 оказывают силовое воздействие пружины 21, 23, 25, 27, значение которого по мере поворота дымовой трубы 3 и деформации пружин будет расти. При этом, в начале поворота дымовой трубы 3 наиболее сильному сжатию будет подвергаться пружина 21, хотя и остальные пружины будут также подвержены деформациям, но в меньшей степени. После выбора хода (длины) сжатия пружины 21, траверса 20 входит в контакт с торцом стакана-пенала 22, воздействуя на который осуществляется силовое воздействие на пружину 23, которая сжимается и внутрь ее входит стакан-пенал 22. После выбора величины сжатия пружины 23, соответствующего контакту траверсы 20 с торцом стакана-пенала 24, а далее посредством днища стакана-пенала 24 будет происходить сжатие пружины 25. Сжатие пружины будет происходить до контакта траверсы 20 с торцом стакана-пенала 26. Далее днищем стакана-пенала 26 производится деформация пружины 27, в которой стакан-пенал 23 входит внутрь пружины 27, которая сжимается в полости стакана-пенала 28. При достижении дымовой трубы 3 с теплообменником 4 горизонтального положения, труба 3 входит в контакт с ложементом 10 (фиг.1), происходит фиксация ее положения на ложементе защелкой, непоказанной на фиг.1 и фиг.2.2. The mode of stopping the heat generator and preparing it for transportation consists of the following operations: stopping the supply of fuel to the burner; draining the working medium from the paths of the heat exchange device; disconnection from the heat generator of the inlet and outlet paths; cooling units and assemblies of the heat generator. After performing these operations, removing wind braces, fixing the end of the cable near the chimney cut, the heat generator is ready to transfer it to the transport position. Next, the coupling elements, not shown in figure 1, connecting the
После фиксации положения дымовой трубы 3 с теплообменником в ложементе 10 производится снятие с транспортной базы опор, которые на фиг.1 и фмг.2 не показаны. После снятия силового воздействия лебедки 7 через трос 6 на дымовую трубу 3 с теплообменником 4 (фиг.1) теплогенератор готов к транспортировке.After fixing the position of the
3. Развертывание теплоогенератора на рабочей площадке и перевод его в рабочее положение.3. Deployment of the heat generator on the working platform and transfer it to the working position.
После выбора площадки для развертывания теплогенератора проводится ее горизонтирование, выполнив которое, на площадку устанавливается транспортная база с теплогенератором, которая вывешивается на консольных опорах, по аналогии с тем, как вывешивается на подобных опорах подъемный кран. После этого дымовая труба 3 с теплообменником 4 готова к подъему. Для этого лебедкой 7 осуществляется натяг троса 6 до возможности открытия защелки, удерживающей дымовую трубу 3 с теплообменником 4на ложементе 10 (фиг.1). После открытия защелки, стравливая лебедкой 7 трос 6 за счет сил упругости, создаваемых пружиной 9 (фиг.1), а точнее пружинными элементами или пружинами 27,25,23,21 (фиг. 2) производится подъем трубы 3 с теплообменником 4 в вертикальное положение. При этом, пружины узла вертикализации (узла подъема-опускания) дымовой трубы работают в порядке, обратном процессу опускания (фиг.2). After selecting a site for deploying the heat generator, it is leveled, after which a transport base with a heat generator is installed on the site, which is hung on cantilever supports, by analogy with how a crane is hung on such supports. After that, the
При достижении дымовой трубой 3 с теплообменником 4 вертикального положения, после полного соприкосновения фланцев 14 и 15 (фиг. 1) производится фиксация фланцев ее положения специальной защелкой, которая не показана на фиг. 1 и фиг. 2. После вывешивания транспортной базы на опорах и установки на трубе ветровых растяжек, которые не показаны на фиг.1 и фиг.2, и подключения к теплогенератору подводящих и отводящих трубопроводов, он готов к работе. When the
Перед непосредственной эксплуатацией теплогенераторов необходимо провести его настройку, которая производится, исходя из ожидаемых рабочих характеристик теплогенератора (температура нагрева нагреваемой в теплогенераторе жидкости, производительность теплогенератора, исходя из энергетических параметров топлива). Эти параметры будут определять характеры подвода воздуха в полость теплогенератора, в частности, определяют угол установки пластин-экранов 34 (фиг. 3), обеспечивающего не только полноту сгорания топлива, но и тепловую защиту внутренней поверхности дымовой трубы 3. При этом, для увеличения поступления воздуха в зону горения вблизи осевой зоны, подача воздуха может быть дополнительно организована через отверстия, выполненные в днище топки-основания 2 (фиг.2).Before the direct operation of heat generators, it is necessary to carry out its adjustment, which is performed based on the expected performance of the heat generator (heating temperature of the liquid heated in the heat generator, heat generator performance, based on the energy parameters of the fuel). These parameters will determine the nature of the air supply to the heat generator cavity, in particular, determine the angle installation of screen plates 34 (Fig. 3), which provides not only the completeness of fuel combustion, but also thermal protection of the inner surface of the
Таким образом, предлагается конструктивно-компоновочная схема мобильного теплогенератора, состоящего из двух основных узлов, (двух секций) соединенных друг с другом посредством шарнира, позволяющим поворачивать эти узлы друг относительно друга в плоскости. Один из узлов теплогенератора является топочным узлом, расположенным в основании теплогенератора, а второй узел – дымовая труба с установленным на ней теплообменным устройством. Для снижения экологически вредного воздействия дымовых газов, производимых теплогенератором, на окружающую среду, необходимо увеличивать длину дымовой трубы, что усложняет задачу перебазирования (транспортировки) теплогенератора. Придание дымовой трубе горизонтального положения значительно повысит мобильность предлагаемого теплогенератора. Для подъема и опускания дымовой трубы в состав теплогенератора предлагается ввести механизм подъема ее в вертикальное и опускания в горизонтальное положение, в основе которого лежат пружинные элементы. А для организации эффективного сжигания топлива и нагрева рабочей среды в теплообменном устройстве, а также охлаждения дымовой трубы, организованы в теплогенераторе два потока подачи воздуха: один – через отверстия в днище топочного узла (топки-основания), а другой – тангенциальным подвода воздуха через шиберные окна в основании теплогенератора (в основании топочного узла). Thus, a structural layout diagram of a mobile heat generator is proposed, consisting of two main units (two sections) connected to each other by means of a hinge, which allows these units to be rotated relative to each other in a plane. One of the heat generator nodes is a furnace node located at the base of the heat generator, and the second node is a chimney with a heat exchanger installed on it. To reduce the environmentally harmful impact of flue gases produced by the heat generator on the environment, it is necessary to increase the length of the chimney, which complicates the task of relocating (transporting) the heat generator. Giving the chimney a horizontal position will significantly increase the mobility of the proposed heat generator. To raise and lower the chimney, it is proposed to introduce a mechanism for raising it to a vertical position and lowering it to a horizontal position, which is based on spring elements. And in order to organize efficient fuel combustion and heating of the working medium in the heat exchanger, as well as to cool the chimney, two air flows are organized in the heat generator: one through the holes in the bottom of the furnace unit (base furnace), and the other through the tangential air supply through the gate windows at the base of the heat generator (at the base of the furnace unit).
В совокупности, перечисленные выше признаки теплогенератора являются новыми.Taken together, the features of the heat generator listed above are new.
Список использованных источниковList of sources used
1. Патент РФ № 2454611, 27.06.2012, ОАО «Татнефть».1. Patent of the Russian Federation No. 2454611, 06/27/2012, OAO Tatneft.
2. Патент на полезную модель № 118400. 20.07.2012.2. Patent for utility model No. 118400. 20.07.2012.
3. Патент РФ на изобретение № 2591759. Теплогенератор / Д.В. Арсибеков, В.В. Короткий. МПК F 24 Н 1/00. Опубл. 20.07.2016. Бюл. № 20.3. RF patent for the invention No. 2591759. Heat generator / D.V. Arsibekov, V.V. Short. IPC F 24
4. Патент РФ на изобретение № 2615301. Теплогенератор универсальный / В.В. Короткий. МПК F 24 H 1/06; F 24 H 1/14; F 24 H 3/08$ F 23 L 15/04. – Опубл. 04.04.2017, бюл. № 10.4. RF patent for invention No. 2615301. Universal heat generator / V.V. Short. IPC F 24
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2792716C1 true RU2792716C1 (en) | 2023-03-23 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2823421C1 (en) * | 2023-09-22 | 2024-07-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный университет" | Heat generator |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4557323A (en) * | 1983-08-04 | 1985-12-10 | Electro-Magic, Inc. | Heat exchanger and method of making same |
RU2024797C1 (en) * | 1991-05-05 | 1994-12-15 | Залевский Ярослав Прокофьевич | Portable heating unit |
RU2083929C1 (en) * | 1994-08-16 | 1997-07-10 | Виктор Анатольевич Чувашев | Portable gas water heater |
RU2615301C2 (en) * | 2015-08-21 | 2017-04-04 | Владимир Владимирович Короткий | Multi-operated heat generator |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4557323A (en) * | 1983-08-04 | 1985-12-10 | Electro-Magic, Inc. | Heat exchanger and method of making same |
RU2024797C1 (en) * | 1991-05-05 | 1994-12-15 | Залевский Ярослав Прокофьевич | Portable heating unit |
RU2083929C1 (en) * | 1994-08-16 | 1997-07-10 | Виктор Анатольевич Чувашев | Portable gas water heater |
RU2615301C2 (en) * | 2015-08-21 | 2017-04-04 | Владимир Владимирович Короткий | Multi-operated heat generator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2823421C1 (en) * | 2023-09-22 | 2024-07-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Удмуртский государственный университет" | Heat generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102679306A (en) | Pulse detonation combustor heat exchanger | |
RU122447U1 (en) | GTD-25STA GAS-TURBINE ENGINE, COMPRESSOR, COMBUSTION CHAMBER, GAS-GENERATOR TURBINE, FREE TURBINE | |
RU2792716C1 (en) | Multi-purpose portable heat generator | |
CN101761935B (en) | Rotary high-temperature air preheater | |
CN111561656A (en) | Modular skid-mounted submerged combustion gasifier system | |
CN102865578B (en) | Oil and coal dual-purpose burner | |
CN211399817U (en) | Heat accumulating type thermal oxidation RTO furnace | |
CN108826356B (en) | Combustion chamber for fuel cell turbine composite simulation test | |
CN201885571U (en) | Assembly round pipe type heating furnace | |
CN211551581U (en) | Large-load ultralow-nitrogen combustor suitable for low-heat-value and low-pressure fuel gas | |
CN215951392U (en) | Heat energy system using carbon dioxide as energy source | |
JP2007107789A (en) | Installation method of boiler equipment | |
CN201706505U (en) | Tri-fuel burner | |
CN210717586U (en) | Combustion chamber device | |
CN209341293U (en) | A kind of boiler preheating device | |
CN106958943A (en) | Electrical heating solid heat storage boiler and electrical heating solid heat collecting system | |
RU2493493C1 (en) | Gas turbine engine combustion chamber | |
CN206739622U (en) | A kind of assembly type boiler of organic heat carrier | |
RU2171903C1 (en) | Modular mobile gas-turbine power-and-heat generation plant and shell boiler for plant | |
CN106482153A (en) | The system and method for operating dry-low NOx combustor in non-premixed | |
CN1207514C (en) | High-temperature air igniting method and igniter for coal powder boiler | |
CN2804624Y (en) | Coal slurry boiler burner | |
CN221592871U (en) | Combined cycle high-pressure water supply pressure control structure | |
CN107388580B (en) | Container type hot air and hot water dual-purpose boiler | |
CN216347073U (en) | Series organic heat carrier furnace |