Підігрівник паливного та пускового газу

Винахід відноситься до теплообмінного обладнання і може бути використаний для підігріву паливного та пускового газу в газотранспортних системах, а також для нагрівання термолабільних, пожаробезпечних газів та рідин. Відомі підігрівники газу типу ПГА (див. номенклатуру ОАО "Факел"), в яких нагрів природного газу здійснюють в змійовику, розташованому в потоці високотемпературних продуктів згоряння палива. Такий принцип прямого нагріву є пожаронебезпечним і тому його використання дуже обмежено, а в Росії подібні апарати не дозволено використовува ти. Найбільш близьким до заявляемого є підігрівник паливного та пускового газу типу ПТПГ-30 (див. номенклатуру ОАО "Факел", проект СПКТБ " Промгазапарат”), який містить корпус, в який вмонтовано трубчастий теплообмінник, теплогенератор, ємність з проміжним теплоносієм, в який занурена жарова труба, з'єднана з пальниковим пристроєм та систему димогарних труб . Така система в тепловому відношенні може бути віднесена до конвективного термосифону, де тепло від продуктів згоряння через теплообмінну поверхню димогарних тр уб нагріває проміжний теплоносій і далі від нього відбувається нагрів газу. В такому підігрівнику вирішена проблема пожежонебезпеки, в той же час створено цілий ряд конструктивних та експлуатаційних проблем. А саме: конвективний теплообмін є найбільш повільним процесом теплообміну, потребує великі об'єми проміжного теплоносія, що обумовлює значні габарити. Проміжний теплоносій - це суміш води з дистиленглиголем. До того же він зв'язан з атмосферою, що створює умови для корозії теплообмінних поверхонь. Крім того, ця система дуже інерційна, так як її реакція на тепловий вплив зв'язана з нагрівом великого об'єму проміжного теплоносія, що знижує енергетичну ефективність підігрівника. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити підігрівник паливного та пускового газу шля хом виконання його на базі незалежних замкнутих дво фазних випарно-конденсаційних контурних термосифонів (ТС) з умонтованою системою теплообмінних труб. Це удосконалення дозволяє підвищити енергетичну ефективність, зменшити вагогабаритні характеристики, підвищити рівень моніторингу, зв'язаного з газощільністю теплообмінних поверхонь, підвищити ремонтопридатність. Поставлена задача вирішується тим, що в підігрівнику паливного та пускового газу, що містить корпус, в якому розміщені газовий пальник, теплообмінний блок, контрольна апаратура, новим є те, що теплообмінний блок включає в себе камеру згоряння, утворену послідовно зібраними радіаційними контурними ТС, на фронті якої закріплено газовий пальник, систему послідовно зібраних в пакет конвективних контурних ТС, димовий канал. Крім того: - конвективні контурні термосифони виконані у вигляді конвективного контурного термосифону з установленою конденсаторною трубкою; - конвективні контурні ТС зібрані в пакети через ущільнюючі прокладки упорного механізму і мають окрему заправну головку; - незалежні контурні ТС заповнені проміжним теплоносієм та мають індивідуальні датчики контролю; - підігрівник виконаний у вигляді компактного закритого модуля. Винахід ілюстр ується кресленнями, де на Фіг.1 зображено загальний вигляд підігрівника в повздовжньому перерізі, на Фіг.2 - розріз по А-А на Фіг.1. Підігрівник містить Фіг.1 корпус 1, в якому розміщено теплообмінний блок 2, газовий пальник 3, виконаний у вигляді блоку, контрольна апаратура (на кресленні не показана). Теплообмінний блок включає в себе послідовно з'єднані камеру згоряння 4, утворену послідовно зібраними радіаційними контурними ТС 5, на фронті якої закріплено газовий пальник 3, виконаний у вигляді блоку, систему послідовно зібраних в пакет конвективних контурних ТС 6, які в свою чергу з'єднані з димовим каналом 7, утворюючи єдиний газощільний канал. Радіаційний контурний термосифон 5 - це замкнена трубна порожнина, де нижній 8 та 9 верхній колектори з'єднані боковими трубками 10 і сумісно з плавниками 11 утворюють випарну поверхню термосифону, при цьому конденсаційною поверхнею термосифону є трубка 12 або система паралельних труб, коаксіальне уставлених в верхній колектор 9. Конвективний контурний ТС 6 - це замкнена трубна порожнина, в якій нижній 13 та верхній 14 колектори з'єднані системою випарних трубок 15, при цьому в вер хній колектор уставлена конденсаторна трубка 16 (або система труб). Збирання камери згоряння 4 здійснюють зварюванням радіаційних контурних ТС 5 по периметру плавників 11. Конвективні контурні ТС 6 збирають в пакет через ущільнюючі прокладки 17 шляхом стиснення за допомогою упорного механізму 18. Поверхня нагріву газу (або іншого продукту) формується послідовним або послідовно-паралельним з'єднанням конденсаторних тр убок за допомогою ніпелів 19 з вхідним 20 і вихідним 21 трубопроводами. Незалежні контурні ТС заповнені проміжним теплоносієм і мають індивідуальні датчики контролю температури насичення парів проміжного теплоносія або тиску. Підігрівник працює наступним чином. Продукти згоряння, генеруємі пальником 3 в камері згоряння 4, послідовно віддають своє тепло проміжному теплоносію через випарні поверхні радіаційного і конвективного ТС 5, 6 відповідно. Утворена пара поступає в верхні колектори ТС 12, 14, де конденсуючись на поверхні трубок 12, 16 віддає тепло нагріваємому газу (іншому продукту), після чого конденсат стікає в нижні колектори ТС 8, 13. Охолоджені продукти згоряння через димовий канал 7 виводяться із апарата. Заявляемая конструкція підігрівника дозволяє: - покращити вагогабарітні характеристики його за рахунок інтенсифікації процесу теплообміну проміжного 2 теплоносія шляхом переходу от конвективного µ= 10 - 20Вт (м с ) теплообміну до випарно 2 - конденсаційного µ= 5000 - 10000Вт (м с ) ; - підтримувати високий постійний коефіцієнт корисної дії (к.к.д) агрегату за рахунок акумулювання енергії в двофазній системі при постійному тиску, при цьому процес керування апаратом спрямован на підтримку постійного тиску парів проміжного теплоносія, чим досягається ефект підтримання фіксованої температури вихідних газів (к.к.д.), а також зниження інерційної реакції системи на зміну витрат газ у в пальнику; - моніторинг проривання паливного газу в порожнину проміжного теплоносія контролюється тим самим датчиком тиску по якому виконується процес керування. Реакція системи керування пальника на підвищення тиску спрямоване на зменшення витрат газу, відключення пальника. Наявність остаточного тиску порожнині проміжного теплоносія вказує на наявність витік у в корпусі трубчатого теплоносія, який може бути легко знятий для ремонту та заміни.