×
27.11.2013
216.012.85e2

ПАРОГЕНЕРАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОДЯНОГО ПАРА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Группа изобретений относится к области энергетики, углеперерабатывающей, химической, металлургической промышленности и предназначена для получения высокотемпературного водяного пара (до 1500°C). Технический результат заявляемой группы изобретений заключается в упрощении конструкции устройства и способа, что приводит к простоте изготовления и эксплуатации, к снижению массы и габаритов устройства, к снижению гидравлического сопротивления процесса. Технический результат достигается тем, что в парогенераторе, включающем корпус, запальное устройство, узел подвода низкоэнтальпийного водяного пара, выходную часть, согласно изобретению, по оси корпуса установлен патрубок подвода смеси водорода и кислорода, а узел подвода низкоэнтальпийного водяного пара имеет патрубок подвода низкоэнтальпийного водяного пара, торцевую стенку, кольцевой канал, перегородку с отверстиями, расположенными по концентрической окружности относительно оси корпуса и находится относительно патрубка подвода смеси водорода и кислорода так, что корпус парогенератора является одновременно камерой сгорания и смешения. Указанный технический результат достигается также тем, что в способе получения высокотемпературного водяного пара, включающем сгорание водорода и кислорода в стехиометрическом соотношении и смешение продуктов сгорания с балластировочным компонентом, согласно изобретению, на сгорание подают смесь водорода и кислорода, в качестве балластировочного компонента применяют низкоэнтальпийный водяной пар, подвод смеси водорода и кислорода осуществляют по оси корпуса, подвод низкоэнтальпийного водяного пара - через отверстия, расположенные по концентрической окружности относительно оси корпуса, сгорание смеси водорода и кислорода осуществляют одновременно со смешением в потоке низкоэнтальпийного водяного пара. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Группа изобретений относится к области энергетики, углеперерабатывающей, химической, металлургической промышленности и предназначена для получения высокотемпературного водяного пара (до 1500°С). Полученный высокотемпературный водяной пар может найти применение в 1) частичной или полной паровой газификации углеродсодержащих материалов в зависимости от условий процесса с получением синтез-газа либо газа, выступающего в качестве высококалорийного топлива, а также получения твердого углеродсодержащего остатка; 2) производстве электрической энергии на комплексе турбина-генератор.

Известны парогенераторы (Бебелин И.Н. и др. Теплоэнергетика, 1997, №8, С.48-52; patent US 6834622 Int. C1. F22D 1/00, publ. 28.12.2004; патент РФ 2309325 МПК F22B 1/26, опубл. 27.10.2007; патент РФ 2361146 МПК F22G 1/16, опубл. 10.07.2009), содержащие корпус, запальное устройство, магистрали подвода водорода и кислорода, узел подвода воды или водяного пара, камеру сгорания, камеру смешения и выходную часть.

К недостаткам известных парогенераторов можно отнести сложное конструктивное выполнение, а именно: 1) сложная конструкция корпуса парогенератора; 2) раздельные и сложные устройства подачи водорода и кислорода в парогенератор; 3) конструктивно разделены камеры сгорания и смешения, что требует системы охлаждения камеры сгорания парогенератора; 4) как правило, в парогенераторе имеется не одно устройство подачи воды или водяного пара и они сложны по конструкции.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому по конструктивным признакам является парогенератор (patent US 5088450 Int. C1. F22B 1/00, publ. 18.02.1992), включающий корпус, запальное устройство, патрубки подачи водорода и кислорода, узел подачи воды, камеру сгорания, камеру смешения и выходную часть.

К недостаткам парогенератора, принятого за прототип, можно отнести: 1) сложную конструкцию головной части парогенератора, в которой расположены раздельные патрубки подвода водорода и кислорода; 2) осложненный узел подвода воды; 3) расположение узла подвода воды, в результате чего корпус парогенератора разделен на камеру сгорания и смешения.

Известен способ получения водяного пара (patent US 6834622 Int. C1. F22D 1/00, publ. 28.12.2004), в котором получают пар с температурой в диапазоне от 500 К до 2000 К путем сгорания смеси водорода и кислорода стехиометрического состава и смешения продуктов сгорания с балластировочным компонентом, при этом образуются две зоны: сгорания и испарения, - затем применяется стадия дожигания.

Недостатками известного способа является то, что в нем осуществляют раздельную подачу водорода и кислорода, в качестве балластировочного компонента используют воду, применяют каталитически активное газоводопроницаемое тело, например, платину.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому является способ генерации водяного пара (Бебелин И.Н. и др. Теплоэнергетика, 1997, №8, С.48-52), сущность которого заключается в сгорании водорода и кислорода в стехиометрическом соотношении, и смешении продуктов сгорания с балластировочным компонентом, при этом получают водяной пар с температурой в диапазоне от 700 К до 1200 К.

К недостаткам известного способа, принятого за прототип, можно отнести: 1) раздельную подачу водорода и кислорода; 2) использование воды в качестве балластировочного компонента, при этом на нагрев и испарение капель воды идет часть теплоты сгорания водород-кислородной смеси, вследствие чего не удается получить высокие параметры водяного пара; 3) двухкратная разнонаправленная подача балластировочного компонента, что приводит к осложненной внутренней гидродинамике потоков; 4) разделение пространственно процесса сгорания водород-кислородной смеси и процесса смешения продуктов сгорания с балластировочным компонентом, в связи с чем требуется охлаждение стенки камеры сгорания парогенератора.

Задачей изобретения является создание парогенератора и способа получения высокотемпературного водяного пара.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в упрощении конструкции устройства и способа, что приводит к простоте изготовления и эксплуатации, к снижению массы и габаритов устройства, к снижению гидравлического сопротивления процесса.

Указанный технический результат достигается тем, что в парогенераторе, включающем корпус, запальное устройство, узел подвода низкоэнтальпийного водяного пара, выходную часть, согласно изобретению, по оси корпуса установлен патрубок подвода смеси водорода и кислорода, а узел подвода низкоэнтальпийного водяного пара имеет патрубок подвода низкоэнтальпийного водяного пара, торцевую стенку, кольцевой канал, перегородку с отверстиями, расположенными по концентрической окружности относительно оси корпуса и находится относительно патрубка подвода смеси водорода и кислорода так, что корпус парогенератора является одновременно камерой сгорания и смешения.

Указанный технический результат достигается также тем, что в способе получения высокотемпературного водяного пара, включающем сгорание водорода и кислорода в стехиометрическом соотношении и смешение продуктов сгорания с балластировочным компонентом, согласно изобретению, на сгорание подают смесь водорода и кислорода, в качестве балластировочного компонента применяют низкоэнтальпийный водяной пар, подвод смеси водорода и кислорода осуществляют по оси корпуса, подвод низкоэнтальпийного водяного пара - через отверстия, расположенные по концентрической окружности относительно оси корпуса, сгорание смеси водорода и кислорода осуществляют одновременно со смешением в потоке низкоэнтальпийного водяного пара.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструкция парогенератора; на фиг.2 - разрез А-А парогенератора; на фиг.3 - результаты эксперимента и моделирования в виде зависимости температуры высокотемпературного водяного пара на выходе от расхода низкоэнтальпийного водяного пара; на фиг.4 - данные эксперимента по исследованию зависимости доли неконденсируемых газов от расхода низкоэнтальпийного водяного пара.

Парогенератор включает запальное устройство (не показано), размещаемое в патрубке 1 подвода смеси водорода и кислорода (далее патрубок 1), узел подвода низкоэнтальпийного водяного пара, корпус 2, в котором находится зона горения и смешения, и выходную часть 3 для отвода полученного высокотемпературного водяного пара. Узел подвода низкоэнтальпийного водяного пара содержит патрубок 4 подвода низкоэнтальпийного водяного пара (далее патрубок 4), кольцевой канал 5, образованный патрубком 1 и цилиндрической стенкой 6, по сторонам ограниченный торцевой стенкой 7 и перегородкой 8, имеющей отверстия 9, расположенные по концентрической окружности относительно оси корпуса 2. Конструктивные элементы парогенератора изготавливают из жаропрочной стали или кварцевого стекла.

Заявляемый способ получения высокотемпературного водяного пара осуществляют и парогенератор работает следующим образом.

Через патрубок 4 подают низкоэнтальпийный водяной пар в кольцевой канал 5, откуда он через отверстия 9 в перегородке 8 поступает в корпус 2. В патрубке 1 расположена, например, горелка с запальным устройством (не показаны), посредством которых осуществляют подвод смеси водорода и кислорода в стехиометричееком соотношении (далее горючей смеси), в частности из электролизера, и поджиг горючей смеси. Факел распространяется от среза патрубка 1 по оси корпуса 2, низкоэнтальпийный водяной пар проходит спутно по периферии осесимметрично вдоль цилиндрической стенки 6, в результате чего уменьшается перегрев цилиндрической стенки 6. В корпусе 2 находится одновременно зона горения и смешения, то есть корпус 2 является одновременно камерой сгорания и смешения. Продуктом полного сгорания горючей смеси является высокоэнтальпийный водяной пар, взаимодействующий с поступающим низкоэнтальпийным водяным паром. Полученный высокотемпературный водяной пар через выходную часть 3 поступает далее в реактор конверсии (не показан) или на комплекс турбина-генератор (не показан).

Запуск, работу и остановку парогенератора производят следующим образом. Осуществляют подвод низкоэнтальпийного водяного пара с температурой, например, 100°C, происходит нагрев стенок парогенератора до температуры низкоэнтальпийного водяного пара. Подают горючую смесь, поджигают горючую смесь, происходит сгорание и смешение продуктов горения с низкоэнтальпийным водяным паром, при этом контролируют выход на рабочие параметры. Далее осуществляют основной режим работы - получение высокотемпературного водяного пара, например, атмосферного давления с температурой 1200°C. Для остановки парогенератора перекрывают подачу горючей смеси, затем прекращают подачу низкоэнтальпийного водяного пара.

Пример. Заявляемый парогенератор и способ получения высокотемпературного водяного пара апробированы на пилотном стенде. Парогенератор представлял собой полый цилиндр диаметром 41 мм и длиной 350 мм из кварцевого стекла, по оси которого из медного сопла горелки диаметром 1,1-1,3 мм подавали горючую смесь, внутренний диаметр патрубка 1 для горелки 10 мм, а низкоэнтальпийный водяной пар поступал через патрубок 4 с внутренним диаметром 10 мм и далее осесимметрично через двенадцать отверстий 9 диаметром 4 мм, равномерно расположенных в перегородке 8 по концентрической окружности диаметром 28 мм относительно оси корпуса 2.

Температура полученного высокотемпературного водяного пара на выходе составляла 1000-1200°C, при этом концентрация горючей смеси была 20-30% (соответственно низкоэнтальпийного водяного пара 80-70%), температура низкоэнтальпийного водяного пара 100-105°C, максимальная температура цилиндрической стенки 6 парогенератора 700-800°C.

Работа парогенератора сопровождалась повышенными температурами особенно в режиме работы без подвода низкоэнтальпийного водяного пара. При этом происходило оплавление рабочей зоны уже через 2-5 мин после начала горения горючей смеси. При подводе низкоэнтальпийного водяного пара в парогенератор тепловой режим его работы стабилизировался и не сопровождался оплавлением. Максимальная длительность работы парогенератора в ходе единичного испытания была около 40 минут, при этом не было зафиксировано никаких аварийных событий и не произошло никаких разрушений в зоне парогенератора.

На фиг.3 представлены результаты исследования зависимости температуры высокотемпературного водяного пара на выходе от расхода низкоэнтальпийного водяного пара. Расход горючей смеси составлял 24 л/мин. При расходах низкоэнтальпийного водяного пара менее 100 г/мин температура выходного высокотемпературного водяного пара приближалась к температуре 1000°C. При увеличении расхода до 400 г/мин температура снижалась до 450°C.

На фиг.4 представлена зависимость доли неконденсирующихся газов от расхода низкоэнтальпийного водяного пара при постоянном расходе горючей смеси. Из представленной зависимости видно, что с увеличением расхода низкоэнтальпийного водяного пара повышается доля неконденсирующихся газов, то есть снижается полнота сгорания.

Заявляемые устройство и способ, достаточно простые по своей сущности, позволяют получать высокотемпературный водяной пар.


ПАРОГЕНЕРАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОДЯНОГО ПАРА
ПАРОГЕНЕРАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОДЯНОГО ПАРА
ПАРОГЕНЕРАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОДЯНОГО ПАРА
ПАРОГЕНЕРАТОР И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ВОДЯНОГО ПАРА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-8 из 8.
10.07.2015
№216.013.6076

Виброизолирующий компенсатор трубопровода аварийной системы расхолаживания ядерного реактора подводной лодки

Изобретение относится к энергетическому оборудованию подводных лодок. Виброизолирующий компенсатор трубопровода аварийной системы расхолаживания ядерного реактора состоит из трубопроводов 1 и 3, фланцев 2 и 4, корпуса корабля 5, внутреннего компенсатора 6, внутренней полости 8, внешних...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556235
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.62e8

Активная виброизолирующая система трубопроводов аварийной системы расхолаживания ядерного реактора подводной лодки

Изобретение относится к энергетическому оборудованию подводных лодок. Изобретение состоит из ядерного реактора 1, виброизоляции 5, трубопроводов 2, корпуса 4, забортного теплообменника 3, датчиков вибрации 6, датчиков динамической силы 10, исполнительных устройств 9, усилителей мощности 8,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556867
Дата охранного документа: 20.07.2015
27.03.2016
№216.014.c7eb

Способ получения серебряного катализатора на пористом носителе

Изобретение относится к способу получения серебряного катализатора на пористом носителе - пемзе. Данный способ включает пропитку носителя водным раствором нитрата серебра и восстановление серебра. При этом пропитку осуществляют последовательно эквимолярными водными растворами нитрата серебра и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578601
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.04.2016
№216.015.3381

Профилактическая смазка для предотвращения смерзания сыпучих веществ

Профилактическая смазка относится к составам для предотвращения смерзаемости сыпучих материалов, в частности угля, и для борьбы с пылеобразованием, может применяться в угольной, горнорудной, металлургической, строительной и других отраслях промышленности в условиях транспортировки при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002582129
Дата охранного документа: 20.04.2016
12.01.2017
№217.015.5cd0

Полигенерирующий энерготехнологический комплекс

Изобретение относится к области энергетики, в частности к области полигенерирующих энерготехнологических комплексов, производящих в едином энерготехнологическом цикле тепловую, электрическую энергию и синтез-газ, применяемый для производства синтетического жидкого топлива. Полигенерирующий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591075
Дата охранного документа: 10.07.2016
25.08.2017
№217.015.9e98

Воздухонагреватель

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в устройствах для нагрева воздуха, подаваемого для отопления помещений. Сущность изобретения в том, что в воздухонагревателе, содержащем цилиндрический корпус и цилиндрическую камеру догорания, конвективную поверхность нагрева,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606291
Дата охранного документа: 10.01.2017
26.08.2017
№217.015.dffd

Способ получения наноструктурированного порошка твердого раствора никель-кобальт

Изобретение относится к получению наноструктурированного порошка твердого раствора никель-кобальт. Способ включает взаимодействие кристаллических малорастворимых карбонатов никеля и кобальта с восстановителем в виде водного раствора гидразингидрата в концентрации 9,6 мас.%. Обеспечивается...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625155
Дата охранного документа: 11.07.2017
20.03.2019
№219.016.e66f

Электрогенерирующее устройство с высокотемпературной паровой турбиной

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для производства электроэнергии с использованием высокотемпературной паровой турбины с комбинированным, в том числе водородным топливом. Устройство содержит паровой котел, установку для паровой конверсии природного газа в водород,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002335642
Дата охранного документа: 10.10.2008
Показаны записи 1-10 из 13.
20.03.2013
№216.012.2fe4

Способ отработки мощных крутых угольных пластов

Изобретение относится к горному делу, а именно к подэтажной разработке мощных крутых угольных пластов с разупрочнением межслоевой толщи угля: вибросейсмовоздействием, гидроразрывом, буровзрывным и др. способами, под защитой комплекса подэтажной выемки. Между подэтажами и компенсационными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477795
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.09.2013
№216.012.6fba

Проходческий комбайн

Изобретение относится к области горного дела, а именно к устройствам для проведения горных выработок. Техническим результатом изобретения является расширение возможностей управления проходческим комбайном и повышение безопасности труда. Предложен проходческий комбайн, содержащий режущий орган,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494253
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.71e8

Способ обогащения угольного шлама и угля

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для обогащения угля, угольного шлама, технического углерода, шламовых вод угольных предприятий и т.д. Способ обогащения угольного шлама и угля включает масляную агломерацию угольных частиц при перемешивании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494817
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.01.2014
№216.012.974f

Устройство для установления остаточной метаноносности угля

Изобретение относится к угольной промышленности и может быть применено в исследовательской деятельности при установлении остаточной метаноносности и определении метановыделения от степени измельчения угля. Устройство содержит цилиндрический корпус, в который помещают испытуемый кусок угля и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504434
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.04.2014
№216.012.ba66

Магнитный сепаратор для тонкого разделения жидкостно-дисперсных систем

Изобретение относится к устройствам для тонкого разделения жидкостно-дисперсных систем, в частности для улавливания ферромагнитных примесей, возникающих при износе элементов гидропривода в процессе его работы. Магнитный сепаратор для тонкого разделения жидкостно-дисперсных систем включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513446
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.ba79

Способ оперативного определения влажности угольного пласта

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для повышения эффективности увлажнения краевых зон угольных пластов в целях борьбы с внезапными выбросами угля и газа путем оперативного и надежного определения влажности угольного пласта при увлажнении. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513465
Дата охранного документа: 20.04.2014
10.06.2014
№216.012.cccc

Способ подогрева воздуха в шахтах

Изобретение относится к способам подогрева различных объектов и предназначено преимущественно для использования при подогреве воздуха, подаваемого в шахту. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа подогрева воздуха в шахтах. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518199
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.09.2014
№216.012.f787

Способ получения топливных брикетов

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов, включающему смешивание измельченного твердого топлива со связующим, брикетирование смеси под давлением, где в качестве измельченного твердого топлива используют коксовую пыль с размерами частиц менее 1 мм, а в качестве связующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529204
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f788

Способ получения топливных брикетов

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов, включающему смешивание измельченного твердого топлива со связующим, брикетирование смеси под давлением, где в качестве измельченного твердого топлива используют коксовую пыль с размерами частиц менее 1 мм, а в качестве связующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529205
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fcf2

Ролик обкатной двухрадиусный

Изобретение относится к поверхностному пластическому деформированию деталей с помощью обкатных роликов. Ролик содержит два деформирующих элемента с профильным радиусом 0,5…5 мм, расположенных относительно друг друга со смещением в радиальном направлении на величину 0,01…0,1 мм как к оси ролика,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530600
Дата охранного документа: 10.10.2014
+ добавить свой РИД