20.02.2016
216.014.cf7d

КОМПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ И СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002575592
Дата охранного документа
20.02.2016
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенерирующих установках, работающих на природном газе. Комплексное устройство для подготовки и сжигания газообразного топлива, включающее турбулентную горелку, помещенную в амбразуру топки, в которой коаксиально расположен конвертер, состоящий из цилиндрической капсулы, выполненной из жаропрочного металла, соединенной с наружного торца камеры смешения с газовым патрубком и присоединенным к нему коаксиально паровым патрубком, фронтальная часть капсулы помещена в зону факела, внутри капсулы коаксиально помещена труба, выполненная из жаропрочного металла, состоящая из зоны конвертированного газа, с наружного торца заглушенной коническим днищем и соединенной с каналом первичного воздуха тангенциальными эллиптическими патрубками выпуска конвертированного газа и зоны риформинга, где труба выполнена перфорированной и покрытой с наружной и внутренней сторон слоем никелевого катализатора на керамической основе, причем тангенциальные эллиптические патрубки выпуска конвертированного газа проходят через кольцевую камеру нагрева парогазовой смеси, расположенную между внутренней поверхностью капсулы и наружной поверхностью трубы, на входе в которую расположены лопатки завихрителя. Техническим результатом изобретения является увеличение экономической и экологической эффективности комплексного устройства для подготовки и сжигания газообразного топлива за счет упрощения его конструкции и компоновки конвертера в составе горелки. 4 ил.
Основные результаты: Комплексное устройство для подготовки и сжигания газообразного топлива, включающее конвертер, состоящий из камеры смешения с патрубками газобразного топлива и водяного пара, соединенной с трубой, стенка которой выполнена из жаропрочного материала, на входе в которую закреплены лопатки завихрителя, а внутренняя поверхность покрыта слоем никелевого катализатора на керамической основе, образуя зону риформинга, конец трубы соединен с патрубком выхода конвертированного газа, соединным трубопроводом с турбулентной горелкой топки котла, отличающееся тем, что конвертер расположен коаксиально в турбулентной горелке и состоит из цилиндрической капсулы, выполненной из жаропрочного металла, соединенной с наружного торца камеры смешения с газовым патрубком и присоединенным к нему коаксиально паровым патрубком, фронтальная часть капсулы помещена в зону факела, внутри капсулы коаксиально помещена труба, стенка тыльной части которой выполнена из сплошного металла, образуя зону конвертированного газа, с наружного торца заглушенную коническим днищем, соединенную с каналом первичного воздуха тангенциальными эллиптическими патрубками выпуска конвертированного газа, а стенка фронтальной части трубы выполнена перфорированной и покрыта с наружной и внутренней сторон слоем никелевого катализатора на керамической основе, образуя собой зону риформинга, причем тангенциальные эллиптические патрубки выпуска конвертированного газа проходят через кольцевую камеру нагрева парогазовой смеси, расположенную между внутренней поверхностью капсулы и наружной поверхностью зон конвертированного газа и риформинга трубы.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплогенерирующих установках, работающих на природном газе для уменьшения расхода топлива, а также загрязнения окружающей атмосферы диоксидом углерода и оксидами азота.

Известна турбулентная горелка топки глиноземной печи для сжигания газообразного топлива, обеспечивающая подачу в зону горения топлива воздуха и водяного пара, причем последний подают в корень факела [Патент РФ №2054600, F23C 11/00, 1996].

Недостатком известного устройства является увеличение тепловых потерь с уходящими дымовыми газами, вызванное повышением их влагосодержания, что снижает эффективность теплогенерирующей установки.

Более близким к предлагаемому изобретению является устройство для подготовки и сжигания газообразного топлива, содержащее два одинаковых конвертера, параллельно присоединенных к подводящим и отводящим коммуникациям, каждый из которых состоит из корпуса, внутри которого снизу вверх помещены: камера подготовки реакционной смеси (камера смешения), обечайка которой снабжена тангенциальными патрубками газообразного топлива и водяного пара, а верхний торец соединен с трубами, стенки которых выполнены из жаропрочного материала, в каждой из которых на входе закреплены лопатки завихрителя, образующие зону турбулизации, а остальная внутренняя поверхность, представляющая собой зону риформинга, покрыта слоем никелевого катализатора на керамической основе, верхний конец труб соединен с камерой усреднения, крышка которой снабжена патрубком выхода конвертированного газа, причем над камерой смешения помещена кольцевая камера сгорания, снабженная тангенциальной горелкой и сообщающаяся с конвективной шахтой, соединенной с кольцевым коллектором, снабженным патрубком дымовых газов, причем выходные торцы патрубков соединены с коллекторами конвертируемого природного газа, водяного пара, конвертированного газа и дымовых газов соответственно, горелки соединены с коллектором природного газа и коллектором воздуха, а коллекторы конвертированного газа соединены с горелками топки котла [Патент РФ № 2383819, F23C 99/00; F 23 C 13/00, 2010].

Основными недостатками известного устройства подготовки и сжигания газообразного топлива являются сложность и громоздкость его конструкции, в связи с чем узел подготовки вынесен за пределы топки, и обусловленный этим повышенный расход топлива, что снижает экономическую и экологическую эффективность теплогенерирующей установки.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение экономической и экологической эффективности комплексного устройства для подготовки и сжигания газообразного топлива за счет упрощения его конструкции и компоновки конвертера в составе горелки.

Технический результат достигается комплексным устройством для подготовки и сжигания газообразного топлива, включающем турбулентную горелку, помещенную в амбразуру топки, в которой коаксиально расположен конвертер, состоящий из цилиндрической капсулы, выполненной из жаропрочного металла, соединенной с наружного торца камеры смешения с газовым патрубком и присоединенным к нему коаксиально паровым патрубком, фронтальная часть капсулы помещена в зону факела, внутри капсулы коаксиально помещена труба, выполненная из жаропрочного металла, стенка тыльной части которой выполнена из сплошного металла, образуя зону конвертированного газа, с наружного торца заглушенную коническим днищем, соединенную с каналом первичного воздуха тангенциальными эллиптическими патрубками выпуска конвертированного газа, а стенка фронтальной части трубы выполнена перфорированной и покрытой с наружной и внутренней сторон слоем никелевого катализатора на керамической основе, образуя собой зону риформинга, причем тангенциальные эллиптические патрубки выпуска конвертированного газа проходят через кольцевую камеру нагрева парогазовой смеси, расположенную между внутренней поверхностью капсулы и наружной поверхностью зон конвертированного газа и риформинга трубы, на входе в которую расположены лопатки завихрителя.

Комплексное устройство для подготовки и сжигания газообразного топлива (КУПСГТ) изображено на фиг. 1-4 (на фиг. 1 - общий вид, на фиг. 2-3 - разрезы, на фиг. 4 - узел трубы).

КУПСГТ включает помещенную в амбразуру топки (камеры сгорания) турбулентную горелку 1 с кольцевыми каналами первичного и вторичного воздуха 2 и 3, в которой коаксиально расположен конвертер 4, состоящий из цилиндрической капсулы 5, выполненной из жаропрочного металла, соединенной с наружного торца камеры смешения 6 с газовым патрубком 7 и присоединенным к нему коаксиально паровым патрубком 8, фронтальная часть капсулы 5 помещена в зону факела, внутри капсулы 5 коаксиально помещена труба 9, выполненная из жаропрочного металла, стенка тыльной части которой выполнена из сплошного металла, образуя зону конвертированного газа 10, с наружного торца заглушенную коническим днищем 11, соединенную с каналом первичного воздуха 2 тангенциальными эллиптическими патрубками выпуска конвертированного газа 12, а стенка фронтальной части трубы 9 выполнена перфорированной и покрытой с наружной и внутренней сторон слоем никелевого катализатора на керамической основе 13, образуя собой зону риформинга 14, причем тангенциальные эллиптические патрубки выпуска конвертированного газа 12 проходят через кольцевую камеру нагрева парогазовой смеси 15, расположенную между внутренней поверхностью капсулы 5 и наружной поверхностью зон конвертированного газа 10 и риформинга 14 трубы 9, на входе в которую расположены лопатки завихрителя 16.

Предлагаемое КУПСГТ работает следующим образом. Поток природного газа подается на сжигание в горелку 1 топки (камеры сгорания) теплогенерирующей установки, через газовый патрубок 7, в котором смешивается с водяным паром, поступающим тангенциально из парового патрубка 8 в соотношении 1:1, откуда поступает в камеру смешения 6 капсулы 5 конвертера 4, где происходит окончательное образование парогазовой смеси. Из камеры смешения 6 парогазовая смесь поступает в кольцевую камеру нагрева парогазовой смеси 15, обходя тангенциальные эллиптические патрубки выпуска конвертированного газа 12, расположение и конструкция которых обеспечивает вращательное турбулентное движение этой смеси вокруг трубы 9 по всей ее длине. В кольцевой камере нагрева парогазовой смеси 15 по мере движения парогазовой смеси происходит ее нагрев до температуры (800-1100)°С за счет теплообмена через стенки капсулы 5 от факела, омывающего капсулу 5 в топке (камере сгорания), и начало процесса риформинга на поверхности катализатора 13. Далее, нагретая до температуры 1100°С парогазовая смесь проходит через завихритель 16 и поступает в зону риформинга 14 во внутрь трубы 9, где на никелевом катализаторе 13 происходит окончательная конверсия парогазовой смеси, а именно каталитическая реакция конверсии метана и воды (парового риформинга), которая увеличивает водородную часть топлива, с поглощением теплоты (кДж/моль) по уравнению [Д. Ю. Гамбург и др. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортировка и применение. Справ. изд. - М.: Химия, 1989, 4, с. 318]

, (1)

где тепло реакции получают в результате сгорания газовоздушной смеси в топке (камере сгорания), которое передается от нагретой парогазовой смеси через перфорированные стенки трубки 9 и слой катализатора 13. Из зоны риформинга 14 трубы 9 конвертированный газ поступает в зону конвертированного газа 10, откуда через тангенциальные эллиптические патрубки 12 в кольцевой канал первичного воздуха 2, где осуществляется его смешение с первичным воздухом и подача смеси в зону горения. В топке полученная горючая смесь сгорает по реакциям с выделением теплоты (кДж/моль)

(2)

. (3)

Из сравнения реакций (2), (3) и реакции горения метана

(4)

видно, что теплота сгорании конвертированного газа превышает теплоту сгорания метана, из которого, в основном, состоит природный газ, на 207,0 кДж/моль [Г. Н. Делягин и др. Теплогенерирующие установки. - М.: Стройиздат, 1986, c. 90].

Образующиеся в топке в процессе горения оксиды азота также взаимодействуют с водородом и оксидом углерода с образованием молекулярного азота по реакциям

(5)

(6).

При падении активности катализатора 13 его регенерируют, для чего конвертер 4 отключают от пара и в него через камеру усреднения 6 в трубу 9 подают метан или водород, который после его использования через тангенциальные эллиптические патрубки 12 поступает в кольцевой канал первичного воздуха 2, где осуществляется его смешение с воздухом и подача смеси в зону горения.

Сравнение теплоты сгорания метана (реакция (4)) и суммы теплот сгорания компонентов конвертированного газа (реакции (2), (3)) с учетом расхода теплоты на подогрев парогазовой смеси до температуры (800-1100)°С и проведение реакции риформинга (1) показывает, что предлагаемое устройство обеспечивает увеличение теплоты сгорания продуктов конверсии 1 моля метана (водорода и оксида углерода) по сравнению с теплотой сгорания самого метана на (120-130) кДж/моль или на (15-16)%, что при равном расходе природного газа автоматически позволяет снизить выбросы диоксида углерода также на (15-16)%.

Образующиеся в топке в процессе горения оксиды азота в результате взаимодействия с водородом и оксидом углерода по реакциям (5) и (6) восстанавливаются до молекулярного азота, что позволяет также значительно снизить количество оксидов азота ( ) в уходящих дымовых газах.

Кроме того, в результате упрощения конструкции путем компоновки конвертера 4 в самой горелке 1 (в предлагаемой конструкции нет специальной горелки для подогрева реакционной парогазовой смеси) и проведения процесса конверсии в самой топке (камере сгорания) КУПСГТ позволяет повысить надежность и снизить расход топлива на проведение этого процесса.

Таким образом, предлагаемое устройство для подготовки и сжигания газообразного топлива, в основу которого положен процесс каталитической конверсии углеводородов (парового риформинга), увеличивающий водородную часть топлива, в результате компоновки конвертера в составе горелки позволяет по сравнению с аналогом, наряду со снижением диоксида углерода и оксидов азота, одновременно повысить надежность и снизить расход топлива, что увеличивает его экономическую и экологическую эффективность.

Комплексное устройство для подготовки и сжигания газообразного топлива, включающее конвертер, состоящий из камеры смешения с патрубками газобразного топлива и водяного пара, соединенной с трубой, стенка которой выполнена из жаропрочного материала, на входе в которую закреплены лопатки завихрителя, а внутренняя поверхность покрыта слоем никелевого катализатора на керамической основе, образуя зону риформинга, конец трубы соединен с патрубком выхода конвертированного газа, соединным трубопроводом с турбулентной горелкой топки котла, отличающееся тем, что конвертер расположен коаксиально в турбулентной горелке и состоит из цилиндрической капсулы, выполненной из жаропрочного металла, соединенной с наружного торца камеры смешения с газовым патрубком и присоединенным к нему коаксиально паровым патрубком, фронтальная часть капсулы помещена в зону факела, внутри капсулы коаксиально помещена труба, стенка тыльной части которой выполнена из сплошного металла, образуя зону конвертированного газа, с наружного торца заглушенную коническим днищем, соединенную с каналом первичного воздуха тангенциальными эллиптическими патрубками выпуска конвертированного газа, а стенка фронтальной части трубы выполнена перфорированной и покрыта с наружной и внутренней сторон слоем никелевого катализатора на керамической основе, образуя собой зону риформинга, причем тангенциальные эллиптические патрубки выпуска конвертированного газа проходят через кольцевую камеру нагрева парогазовой смеси, расположенную между внутренней поверхностью капсулы и наружной поверхностью зон конвертированного газа и риформинга трубы.
КОМПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ И СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
КОМПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ И СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
КОМПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ И СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
КОМПЛЕКСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ И СЖИГАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 86.
27.01.2013
№216.012.2094

Способ и устройство для утилизации органических компонентов городских и промышленных отдохов

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для переработки и утилизации городских и промышленных отходов органического происхождения. Способ утилизации органических компонентов городских и промышленных отходов включает измельчение и смешивание органических компонентов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473841
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2433

Полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для обогрева помещений и основного оборудования газораспределительных станций и газораспределительных пунктов путем трансформации энергии давления транспортируемого газа в тепловую. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474769
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f51

Способ и устройство для полной утилизации дымовых газов

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей, а именно для полной утилизации дымовых газов теплогенераторов. Способ полной утилизации дымовых газов включает смешение дымовых газов с озоновоздушной смесью, охлаждение до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477648
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.07.2013
№216.012.54c2

Полифункциональный стеклоблочный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при нагревании воздуха, подаваемого на горение теплом дымовых газов котельных агрегатов и промышленных печей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности полифункционального стеклоблочного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487301
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d92

Паротурбинная гелиотеплотрубная установка

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для утилизации тепловой энергии природных источников, а именно трансформации тепловой энергии солнца, наружного воздуха и воды в механическую и электрическую для перемещения водного транспортного средства. Паротурбинная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489575
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5dec

Бесшумная теплотрубная система охлаждения

Бесшумная теплотрубная система охлаждения включает источник тепла, закрытый плоский теплотрубный испаритель и конденсатор, снабженные паровыми и жидкостными патрубками, соединенными между собой паропроводом и конденсатопроводом. В испарителе внутренняя поверхность днища покрыта фитилем. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489665
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.6163

Теплоэлектрический генератор

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано в теплогенераторах для одновременного получения тепловой и электрической энергии в одном аппарате. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490563
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6ccd

Теплоэлектрический генератор для автономного энергоснабжения

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для обеспечивания тепловой и электрической энергией индивидуальных домов и квартир. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического генератора. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493504
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6ce2

Пластинчатый теплообменник с естественной подачей охлаждающего воздуха

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках без принудительной подачи охлаждающего воздуха. В пластинчатом теплообменнике с естественной подачей охлаждающего воздуха, содержащем кожух, с трубными досками и крышками, между которыми помещен пакет теплообменных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493525
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.6ff6

Комплексный регенеративный роторный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей. Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является упрощение конструкции, уменьшение коррозионного износа металлической набивки путем совмещения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494313
Дата охранного документа: 27.09.2013
Показаны записи 1-10 из 118.
20.08.2014
№216.012.eb1f

Устройство для капиллярной конденсации отработавшего пара турбин

Изобретение относится к энергетике. Устройство для капиллярной конденсации отработавшего пара турбины, содержащее конденсатор первой ступени, соединенный паропроводом отработавшего пара с турбиной, паропроводом остаточного пара и конденсатопроводом с рабочим насосом через мультиступенчатый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525999
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.11.2014
№216.013.08f9

Оконный стеклоблок-электрогенератор

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изготовлении оконных ограждений. Оконный стеклоблок-электрогенератор содержит первое наружное и второе внутреннее стекла, имеющие внутреннюю и внешнюю поверхности с кромочным участком, раму, состоящую из полого профиля, между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533698
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.12.2014
№216.013.14cd

Комплексное устройство для очистки выхлопных газов судового двигателя

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и, в частности, к устройствам для очистки выхлопных газов судовых двигателей. Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности комплексного устройства для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536749
Дата охранного документа: 27.12.2014
10.01.2015
№216.013.191e

Комплексный способ и устройство для очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в кислород

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок ТЭС для снижения парникового эффекта окружающей атмосферы. Комплексный способ очистки и утилизации дымовых газов с конверсией диоксида углерода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537858
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.192d

Электрогенерирующее покрывало

Изобретение относится к многослойным изделиям и может быть использовано при изготовлении гибких теплоизолирующих покрытий для объектов, излучающих тепловую энергию, с целью ее утилизации для получения электрической энергии. Электрогенерирующее покрывало, содержащее гибкий лист, состоящий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537873
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.01.2015
№216.013.1992

Капиллярный электростатический конденсатор-электрогенератор

Изобретение относится к энергомашиностроению, к теплообменной аппаратуре и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента с трансформацией части тепловой энергии в электрическую. Технический результат состоит в повышении эффективности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537974
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.02.2015
№216.013.27b5

Вентиляторная градирня

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при воздушном охлаждении оборотной воды ТЭЦ, АЭС и промышленных предприятий. Вентиляторная градирня содержит прямоугольный в поперечном сечении корпус с воздуховходными окнами в его нижней части, установленный на водосборном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541622
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.02.2015
№216.013.2866

Теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения тепловой и электрической энергии в индивидуальных домах и квартирах. Сущность изобретения в том, что теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения содержит подключенные друг к другу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002541799
Дата охранного документа: 20.02.2015
20.03.2015
№216.013.3281

Газораспределительная станция

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям (далее ГРС) для снижения давления газа в газопроводе. ГРС содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, соединенную с газопроводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544404
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3482

Насадка для регенеративного роторного воздухоподогревателя

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах охлаждения дымовых газов, получаемых при сжигании серосодержащих топлив, до температуры ниже точки росы в регенеративных роторных воздухоподогревателях. Техническим результатом изобретения является увеличение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544917
Дата охранного документа: 20.03.2015

Похожие РИД в системе