Теплогенератор для теплової обробки матеріалів та виробів

Изобретение относится к установкам для тепловой обработки (ТО) бетонных и железобетонных изделий и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Известен теплогенератор, включающий топку (камеру сгорания) цилиндрической формы с размещенной на ее входе газовой горелкой, рециркуляционный газоход и два патрубка, соединяющие вход и выход камеры сгорания с рециркуляционным газоходом, причем входной патрубок служит для подачи отработанных продуктов сгорания природного газа (ПСПГ) в топку и оборудован регулятором его проходного сечения, а выходной - служит газоходом топки и соединен с эжектором, находящимся в рециркуляционном газоходе. Благодаря такому решению создается возможность стабильного горения факела за счет устойчивого разрежения в топке и эффективного смешения отработанного теплоносителя с горячими ПСПГ[1]. Однако данный теплогенератор оснащен толстым слоем футеровки для предохранения стенок топки от перегрева, поскольку в нем не предусмотрено охлаждения стенок. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования теплогенератора для тепловой обработки материалов и изделий путем создания кругового потока газа вдоль внутренней поверхности топки, что обеспечит интенсивное охлаждение стенок топки и, следовательно, исключит необходимость в толстом слое футеровки. Поставленная задача решается тем, что в теплогенераторе для тепловой обработки материалов и изделий, содержащем топку цилиндрической формы с закрепленной на ее входном торце газовой горелкой, рециркуляционным газоход с. установленным в нем эжектором, газоход топки, соединяющий выход топки с выходом рециркуляционного газохода, и входной патрубок с регулятором его проходного сечения, соединяющий входы топки и рециркуляционного газохода, согласно изобретению, входной патрубок расположен наклонно по отношению к топке и по касательной к ее внутренней поверхности, а в топке по ее оси установлена труба с радиальным и торцевыми зазорами по отношению к внутренней поверхности и торцам топки. При этом в газоходе топки с зазором к ее выходному торцу закреплен экран. Вышеуказанное расположение входного патрубка обеспечивает круговое движение газа вдоль внутренней цилиндрической поверхности топки, а установка в топке вышеуказанной трубы создает кольцевой канал для этого движения. Этот поток газа обеспечивает интенсивное охлаждение стенок топки и, следовательно, исключает необходимость в толстом слое футеровки для предохранения стенок топки от перегрева. Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 и 2 изображен описываемый теплогенератор в двух проекциях, а на фиг.3 приведена схема подключения теплогенератора к камере тепловой обработки изделий. Топка 1 теплогенератора представляет собой горизонтальный цилиндрический тоннель, закрытый с передней части фронтальной плитой, в которую ввинчена газовая эжекционная горелка 2 турбулентного действия типа ГТЭ. В полости топки 1 соосно расположены одна в другой две трубы 3 разной длины, одна из которых, большего диаметра, имеет на выходе из топки 1 конический срез, а другая, меньшего диаметра и меньшей длины, с противоположного торца несколько выступает из первой. Задний торец топки 1 закрыт стенкой газохода 4 топки 1, причем последний выполнен в виде короба и сопряжен под прямым углом с рециркуляционным газоходом 5 меньшего диаметра, чем диаметр топки 1. В газоходе 4 топки 1 на некотором расстоянии от торцевой стенки топки 1 находится экран 6 для отсечения факела пламени и предохранения конструкции от перегрева. Нижняя часть топки 1 в зоне подключения горелки сообщается с рециркуляционным газоходом 5 через входной патрубок 7, который выполнен прямоугольным в сечении. Этот патрубок в поперечном разрезе расположен наклонно относительно вертикальной оси и касательно к поверхности топки 1. Во внутренней полости патрубка 7 находится задвижка 8, позволяющая регулировать разрежение в топке 1. В рециркуляционном газоходе 5 в зоне примыкания его к выходному газоходу 4 топки 1 расположен эжектор 9. Теплогенератор установлен на опорах 10 и подключение его к системе рециркуляции ПСПГ, побуждаемой вентилятором 13, осуществляется через фланцы 11 на торцах газохода 5. Теплогенератор подключен к камере тепловой обработки 12 через рециркуляционный вентилятор 13 посредством нагнетающего 14 и всасывающего 15 патрубков. Поз. 16 обозначен дымосос, создающий разрежение в камере тепловой обработки 12, необходимое для нормальной работы установки. Теплогенератор работает следующим образом. При включении рециркуляционного вентилятора 13 ПСПГ (первоначаль-но-воздух) начинают двигаться в газоходе 5, и просачиваясь через сопло эжектора 9, выполненное в виде конфузора, создают разрежение в топке. При пуске теплогенератора разрежение в топке достигает 50 Па, а при включении горелки уменьшается до 25 Па. Увлекаемые факелом горящего газа и разрежением в топке, отработанные ПСПГ из газохода 5 поступают через входной патрубок 7 в топку 1 и подмешиваются в ней к горячим ПСПГ. Причем, за счет наклонной конструкции патрубка 7 подмешивание ПСПГ происходит по касательной к корпусу топки 1 и трубам 3. Вынужденное движение ПСПГ по окружности в пространстве между трубами 3 и корпусом 1 вызывает тангенциальную составляющую потока, которая интенсивно омывает корпус топки 1 и охлаждает его, не позволяя подниматься температуре на стенках топки 1 выше 80°С. Турбулентный вихревой поток ПСПГ на большой скорости просачивается между трубами 3 большого и малого диаметров и, в свою очередь, создает тангенциальную закрутку подсасываемого воздуха в зоне горелки. Конструкция турбулентной эжекционной горелки типа ГТЭ обеспечивает более эффективное смешение подсасываемого наружного воздуха с природным газом, а турбулизация теплоносителя в передней части топки - дополнительную стабилизацию горящего факела. Струя факела идет в полости труб 3 по прямой, ударяется в экран 6, а ПСПГ вместе с охлажденным подсосанным теплоносителем выходят из газохода 4 топки 1 в нагнетающую часть рециркуляционного газохода 5, частично просачиваясь при этом в зазоре между экраном 6 и торцевой стенкой камеры, обеспечивая тем самым ее воздушное охлаждение. Таким образом, предлагаемая конструкция теплогенератора обеспечивает не только отсос ПСПГ из топки, но и тангенциальную закрутку воздуха и отработанных ПСПГ в зоне горелки, что в свою очередь вызывает охлаждение стенок топки. Благодаря этому исключается необходимость в футеровке горелочного тоннеля, а следовательно, уменьшается масса теплогенератора и снижается трудоемкость его изготовления. Примером конкретной реализации предлагаемого изобретения может служить ямная камера для тепловой обработки железобетонных изделий на Полтавском заводе ЖБИ-7, которая сблокирована с теплогенератором описанной выше конструкции согласно схеме на фиг.3. Камера объемом 183 м оборудована газовым счетчиком, имеет размеры 9,7x7,0x2,7 м и загружается пустотными плитами перекрытий. В эксперименте камера была заполнена 10-ю семипустотными плитами размером 1,5x6x0,22 м (V6= 1,084 м3) и 10-ю шестипустотными плитами размером 1,2x4,8x0,22 м (V6= 0,68 м3). При формовке плит использовали бетон с g0 = 2300 кг/м, проектного класса прочности В 25 (М300), приготовленный на портландцементе М400 М-й группы активности при пропаривании. Общий объем бетона в камере 17,64 м3, коэффициент загрузки камеры Кз = Vб/\/к= 17,64:183 = 0,1. В течение цикла ТО давление газа перед горелкой теплогенератора менялось в пределах 40-50 Па. При оборачиваемости камеры 1 об/сут цикл ТО состоял из стадии подъема температуры до 80°С (5 ч), изотермического прогрева в течение 9 ч и термосного остывания под закрытой крышкой камеры в течение 2 ч. Общая длительность тепловой обработки составила Т = 5+9+2 =1 16 ч. В течение периода активной работы теплогенератора разрежение в камере сгорания и камере ТО обеспечивалось на уровне 25 Па работой вытяжного дымососа и регистрировалось тягонапоромером. Через 4 ч после тепловой обработки прочность бетона по результатам испытаний образцов-кубов с ребром 10см составила 2.1,6 МПа (72% проектной прочности). Контрольные образцы, твердевшие в нормальных условиях, в возрасте 28 суток показали прочность 31,2 МПа (104% проектной прочности). Удельный расход природного газа по результатам эксперимента составил 12 нм /м3 бетона, что находится в пределах норм.