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 81-86 из 86.
13.02.2018
№218.016.2186

Теплица с очисткой и комплексной утилизацией сбросных газов

Изобретение относится к теплоэнергетике и сельскому хозяйству и может быть использовано для повышения урожайности в овощеводстве закрытого грунта. Теплица включает транзитный газоход с отводным газоходом, теплообменник, вентилятор, эжектор, распределитель озоновоздушной смеси, соединенный с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641747
Дата охранного документа: 22.01.2018
04.04.2018
№218.016.2fca

Способ и устройство для комплексной очистки выхлопных газов судового двигателя

Изобретение относится к устройствам для очистки и шумоглушения выхлопных газов судовых двигателей. Предложены способ комплексной очистки выхлопных газов судового двигателя и устройство для его осуществления. Способ включает смешение выхлопных газов с озоном без примесей оксидов азота в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644601
Дата охранного документа: 13.02.2018
04.04.2018
№218.016.351b

Термоэлектрическое зарядное устройство для гаджетов

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для трансформации тепловой энергии в электрическую, а именно для подзарядки различных гаджетов и других устройств при отсутствии источников электроснабжения. Сущность завяленного решения заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645872
Дата охранного документа: 28.02.2018
04.04.2018
№218.016.35f7

Экологичное дорожное ограждение

Изобретение относится к ограждениям автомобильных дорог и городских улиц и может использоваться в качестве барьерных ограждений, служащих для повышения безопасности при движении автомобильного транспорта, очистки уличного воздуха от вредных компонентов выхлопных газов. Экологичное дорожное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646293
Дата охранного документа: 02.03.2018
01.07.2018
№218.016.69b4

Термоэлектрическая инжекционная горелка

Предлагаемое изобретение относится к энергетике и может быть использовано в инжекционных горелках бытовых отопительных приборов (газовых плитах и т.п.) для совместной генерации тепла и электрической энергии. Термоэлектрическая инжекционная горелка включает опорное кольцо, выполненное из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659309
Дата охранного документа: 29.06.2018
17.10.2019
№219.017.d6da

Способ использования исходной воды при охлаждении хладоагента гту и пластинчатый теплообменник для его осуществления

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева и охлаждения газов и жидкостей в различных отраслях народного хозяйства, а именно, для интенсификации процесса теплопередачи и снижения скорости образования накипи в теплообменниках ГТУ. Изобретение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703117
Дата охранного документа: 15.10.2019
Показаны записи 91-100 из 118.
20.06.2019
№219.017.8d4c

Комплексный коррозионноустойчивый воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к хвостовому оборудованию котельных установок, и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей и утилизации их тепла. В корпусе комплексного коррозионноустойчивого воздухоподогревателя по ходу газа расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691896
Дата охранного документа: 18.06.2019
22.06.2019
№219.017.8e9d

Устройство для подогрева питательной воды вторичным паром

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на теплоэлектростанциях при эксплуатации теплофикационных турбин для утилизации вторичного пара после турбины. Технический результат достигается устройством для подогрева питательной воды вторичным паром, включающим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692170
Дата охранного документа: 21.06.2019
03.09.2019
№219.017.c68b

Переносной термоэлектрогенератор

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в электрическую. Технический результат: повышение эффективности термоэлектрогенератора. Сущность: термоэлектрогенератор содержит перфорированный с бортов корпус и крышку, выполненные из материала–диэлектрика с высокой теплопроводностью,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698937
Дата охранного документа: 02.09.2019
12.09.2019
№219.017.c9f5

Пластинчатый теплообменник с естественным воздушным охлаждением

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к теплообменному оборудованию, и может быть использовано при воздушном охлаждении газов и жидкостей вне помещений без принудительной подачи охлаждающего воздуха. В пластинчатом теплообменнике с естественным воздушным охлаждением, включающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699858
Дата охранного документа: 11.09.2019
12.09.2019
№219.017.ca80

Термоэлектрическое устройство для предпускового обогрева стационарного двс

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам подогрева двигателей внутреннего сгорания в зимнее время для дистанционного запуска. Устройство для предпускового обогрева стационарного ДВС включает первую термоэлектрическую секцию, состоящую из термоэмиссионных преобразователей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699853
Дата охранного документа: 11.09.2019
02.10.2019
№219.017.cae0

Способ и устройство для обезвреживания и утилизации массива коммунальных отходов

Предлагаемое изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для обезвреживания и утилизации городских (коммунальных) твердых отходов органического происхождения. Способ для обезвреживания и утилизации массива коммунальных отходов включает бурение скважин в толще...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701678
Дата охранного документа: 30.09.2019
02.10.2019
№219.017.cf5d

Теплотрубная матрешка

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для транспортировки тепловой энергии по тепловым трубам. Теплотрубная матрешка включает в себя n тепловых труб, вставленных друг в друга, каждая из которых состоит из цилиндрического корпуса, заглушенного с одного торца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700811
Дата охранного документа: 23.09.2019
02.10.2019
№219.017.d154

Способ утилизации полимерных компонентов коммунальных и промышленных отходов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для переработки и утилизации полимерных компонентов коммунальных и промышленных отходов, а именно производства элементов строительных конструкций. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700862
Дата охранного документа: 23.09.2019
04.10.2019
№219.017.d271

Слоевой пластинчатый термоэлектрогенератор

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Изобретение представляет собой слоевой пластинчатый термоэлектрогенератор, содержащий термоэлектрическую секцию, состоящую из термоэлектрических преобразователей, выполненных из соединенных между собой у кромок пластин металлов М1 и М2, крайние...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701883
Дата охранного документа: 02.10.2019
05.10.2019
№219.017.d298

Санитарная приставка для теплогенераторов систем автономного теплоснабжения

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов теплогенераторов крышных котельных и систем квартирного отопления от вредных примесей. Технический результат: повышение надежности и эффективности санитарной приставки. Санитарная приставка для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702043
Дата охранного документа: 03.10.2019

Похожие РИД в системе