Комбінований пальниковий пристрій на рідкому паливі

Реферат: Комбінований пальниковий пристрій на рідкому паливі складається з камери горіння складної форми, систем подачі повітря і палива. Додатково обладнаний турбулізатором - завихрювачем повітря, яке потрапляє в факел. UA 115934 U (12) UA 115934 U UA 115934 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплоенергетики, зокрема до пальникових пристроїв потужністю від 5 квт до 100 квт, які працюють на рідкому паливі, і може бути застосована в різноманітних теплогенераторах, водонагрівальних установках, повітронагрівачах, печах, в основному для обігрівання будинків і приміщень, а також для просушування сільськогосподарської продукції і деревини. Відомий пальниковий пристрій (патент РФ № 2237217, опубл. 27.09.2004 p.), який складається в основному із системи випаровування рідкого палива, подачі та завихрення повітря, які забезпечують досить ефективне горіння. Недоліком даного пристрою є складність виготовлення, налаштування, обслуговування, неможливість використання для його роботи таких забруднених, густих і змішаних видів палива як відпрацьована олива, нафта. Відомий спосіб і пристрій для одержання теплової енергії (патент РФ № 2142094, опубл. 27.11.1999 p.), де використовується контактування крапель води і гарячого масла в реакційному апараті, яке призводить до інтенсивної реакції з викидом дуже гарячих газів у вигляді полум'я з утворенням більшої кількості теплової енергії. Недоліком даного пристрою є складність виготовлення і налаштування, ненадійна робота, забруднення камери згорання та неможливість використання різних видів палива, крім відпрацьованої оливи. Відомий теплогенератор для спалювання рідкого палива (патент України № 62035, опубл. 10.08.2011 p.), переважно відпрацьованого масла, що містить закриту ємність для факельного пошарового спалювання рідкого палива, циліндричну камеру доспалювання із отворами для ежектування окислювача. Недоліком даного пристрою є неможливість його використання через конструктивні особливості як пальника в водонагрівальних котлах, печах, а також неповне згорання палива і складність обслуговування. Відомий пальник для спалювання рідкого палива (а.с. № 855341, опубл. 15.08.1981 p.), який складається із внутрішньої циліндричної камери згорання із отворами різного діаметра для подачі повітря на різних рівнях, зовнішньої циліндричної ізолюючої камери, дозатора палива. Пальник забезпечує стійке полум'я факелу при спалюванні багатьох видів рідкого палива. Однак при спалюванні паливної емульсії чи нафти не представляється можливим забезпечити їх повне спалювання і стабільну роботу пристрою. Найближчим аналогом корисної моделі, що заявляється, є пальник, побудований згідно зі способом спалювання вуглеводневого палива, для спалювання рідкого палива (патент РФ № 2407947, опубл. 27.12.2010 р.), в якому відбувається випаровування палива, його горіння і змішування нанокластерних сажових частинок оптимальних розмірів 3-5 нм з парою води, яка подається із певною температурою і тиском в зону первинного горіння. В зоні вторинного горіння подається окислювач і створюються високотемпературний факел (до 1650 градусів), який і забезпечує повне спалювання палива, а відповідно шкідливі викиди є мінімальними. Недоліком даного пальника є складність в налаштуванні оптимальних параметрів для процесу горіння, та відповідно і нестабільна робота. В основу корисної моделі поставлена задача створення комбінованого пальникового пристрою (далі пальник), у якому, за рахунок його конструктивних особливостей і оптимізації процесу горіння, забезпечується повне і якісне спалювання всіх основних видів рідкого палива, в тому числі паливної емульсії, нафти та іншого низькоякісного рідкого палива з мінімізацією шкідливих викидів в довкілля. Поставлена задача вирішується тим, що в пальник, який містить камеру горіння, виготовлену у формі комбінації циліндра, конуса і зрізаного конуса (для кращого регулювання потужності горіння полум'я), паливо подається порціями (самопливом чи насосом) вакуумною (або поплавковою) системою дозованої подачі палива, покриваючи поверхню дна конуса та циліндра внутрішньої камери на певну висоту, від якої залежить потужність факела. Регулюванням кількості повітря, яке надходить в факел з допомогою повітряної магістралі в простір між зовнішньою циліндричною стінкою і внутрішньою стінкою (камерою горіння) і далі через систему отворів та завихрювачів в ній, з допомогою вентилятора чи ежектуванням (самовсмоктуванням) через додатковий отвір в повітряній магістралі (в випадку автономної роботи), а також турбулізуючи (завихрюючи) факел, отримуються додаткові можливості по встановленню оптимального, бездимного горіння факелу. Подачею в камеру горіння водяної пари температурою близько 200 градусів (по спеціальному паропроводу із окремого високоефективного парогенератора) і змішуванням її із продуктами горіння створюється горючий синтез-газ (водяний газ), який, згораючи, генерує додаткову теплову енергію. Для підігрівання повітря, яке надходить в факел, і сприяння більш якісного спалювання палива, підтримується висока температура стінок камери горіння з допомогою високотемпературних теплоізоляторів типу вермикуліт або базальтова вата. Крім цього для більш повного та якісного доспалювання продуктів горіння, в верхній частині пальника додатково розміщується модуль каталізу (доспалювання), що являє собою, 1 UA 115934 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 наприклад, жорстко зафіксовану тришарову конструкцію: в нижній частині - чавунна решітка, в середній частині - три половинки шамотної цегли, які поставлені на ребро, в верхній частині металева сітка із нержавіючої сталі. На Фіг. 1 показано запропонований пальник, на Фіг. 2 поздовжній переріз пальника в верхній частині для демонстрації системи завихрення (турбулізації) повітря. Пальник працює таким чином: Рідке паливо надходить під тиском з допомогою насоса із регулятором обертів (на фігурах не показано) або самопливом із великої ємності (на фігурах не показано) в дозатор-регулятор 17, який працює на принципі сполучених вакуумно ємностей Маріотта (або на основі поплавкового механізму) і дозволяє точно, автоматично регулювати подачу палива в камеру горіння 1 через кран 14 і паливопровід із нержавіючої трубки 12, що зафіксований стійкою 13, не допускаючи переливання палива. Конструктивно камера горіння 1 (далі топка) виготовлена із жаростійкої і жароміцної нержавіючої сталі і складається із нижнього конуса 3, циліндра 5 і зрізаного конуса 7. Така форма топки дає можливість більш точнішого регулювання роботи пальника в режимах мінімальної, номінальної і максимальної потужності. Після нагрівання пальника протягом певного часу в топку 1 подається повітря з допомогою вентилятора 16 з регулятором обертів (на фігурах не показано), або ежектуванням повітря через відкриту заслонку 11, через стикування 15, повітряну магістраль 10, яка може бути по формі квадратною і круглою. Повітряна магістраль 10 приварена до зовнішнього циліндричного корпусу 2 під певним кутом, що сприяє завихренню і подачі повітря в топку через два ряди круглих отворів 6 і верхній ряд спеціальних турбуляторних отворів 9 (4-8 штук), які мають патрубки, прикріплені під кутом для створення додаткового повітряного завихрення в топці 1 для сприяння більш повного згоряння палива (детальніше отвори-турбулятори видно на фіг. 2). Топка 1 і зовнішній циліндричний корпус 2 конструктивно знизу і вгорі скріплені фланцями 4 і 8, забезпечуючи таким чином ефективну подачу повітря, підігрітого між зовнішнім циліндром 2 і топкою 1, в факел. Для забезпечення високої температури факелу, і відповідно стабільної і економної роботи пальника, в його нижній частині під конусом 3 встановлюється додатковий циліндричний корпус (на фігурах не показано), заповнений високотемпературним теплоізолятором. В подальшому, регулюючи подачу палива і повітря, встановлюється стабільне, бездимне горіння палива і генерація необхідної теплової потужності. Для більш повного згоряння палива над соплом топки 18 на певній відстані встановлюється модуль каталітичного доспалювання продуктів горіння (на фігурах не показано), конструкцію якого описано вище. З метою виробництва додаткової енергії та зменшення кількості шкідливих викидів вниз топки 1 окремою трубкою із нержавіючої сталі подається водяний пар від високоефективного електричного парогенератора (на фігурах не показано). При цьому в топці 1 генерується і спалюється синтез-газ, забезпечуючи додаткову енергію. Крім цього в випадку споживання відпрацьованої оливи як палива, передбачено застосування крапельної системи подачі води в топку 1 (на фігурах не показано), що забезпечує більш повне спалювання палива а також генерацію додаткової енергії. Для отримання додаткової недорогої енергії в пальнику передбачена система одночасного спалювання основного рідкого палива і паливної емульсії (на фігурах не показано). Пальник також забезпечує можливість стабільної, керованої роботи в автономному режимі при відсутності інших джерел енергії (електроенергія, газ), при цьому паливо і повітря надходить в топку 1 дозовано самопливом і ежектуванням, а термін роботи буде залежати лише від наявності палива. Виготовлені і протестовані аналоги пальника різної потужності підтвердили їх економічну, високоефективну, стабільну роботу із легким обслуговуванням (проста і швидка очистка топки і паливопроводу, зручне доповнення палива в основну ємність, легкий запуск додаткових енергомодулів). Наприклад, виготовлений пальник потужністю від 3 до 30 квт для встановлення в універсальний твердопаливний котел споживає 0,3-3 літри палива за годину, в залежності від генерації необхідної кількості енергії. При цьому шкідливі викиди в атмосферу значно менші від нормативних показників по СО 2 і NO при споживанні будь-якого рідкого палива. Робота даного пальника можлива в режимі автоматизованого контролю за паливом, повітрям, водою, факелом із встановленням електронних систем, датчиків, клапанів, сигналізації. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Комбінований пальниковий пристрій на рідкому паливі, що складається з камери горіння складної форми, систем подачі повітря і палива, який відрізняється тим, що додатково обладнаний турбулізатором - завихрювачем повітря, яке потрапляє в факел. 2 UA 115934 U 5 10 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що обладнаний вакуумним автодозатором палива, що подається в топку пальника. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що обладнаний електричним високоефективним парогенератором для виробництва і подачі водяної пари в топку пальника для генерації синтезгазу. 4. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що обладнаний додатковою системою спалювання паливної емульсії. 5. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що обладнаний крапельною системою подачі води в топку пальника для забезпечення високої ефективності горіння відпрацьованої оливи та зменшення шкідливих викидів. 6. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що обладнаний модулем каталізу (доспалювання). Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3