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 41-50 из 86.
10.11.2015
№216.013.8dc0

Автономный солнечный опреснитель

Изобретение относится к технике опреснения морских, соленых и минерализованных вод и может быть использовано для получения опресненной воды без затрат дополнительной энергии. Автономный солнечный опреснитель содержит прямоугольный корпус с установленным в нем испарителем с бортиками 5,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567895
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8ddb

Кожухотрубный капиллярный конденсатор

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано для конденсации отработанного пара без использования хладоагента. В кожухотрубном капиллярном конденсаторе под верхней крышкой размещена трубная решетка, в отверстия которой вставлены вертикальные перфорированные трубы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567922
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.02.2016
№216.014.c40f

Подводная гидростатическая электростанция

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации потенциальной энергии воды глубоководных водоемов, а именно для трансформации энергии гидростатического давления воды в электрическую. Подводная гидростатическая электростанция содержит прикрепленный к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574686
Дата охранного документа: 10.02.2016
27.03.2016
№216.014.c6af

Термоэлектрический кожух для трубопровода

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения электрической энергии в процессе транспортирования в трубах различных теплоносителей (газов, жидкостей) путем непосредственной трансформации части их тепловой энергии в электрическую. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578736
Дата охранного документа: 27.03.2016
27.03.2016
№216.014.c8f1

Секционный конденсатор с капиллярной насадкой

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для конденсации отработанного пара. Секционный конденсатор с капиллярной насадкой включает корпус с верхней и нижней крышками, снабженный патрубками входа отработанного пара и выхода конденсата, воздушным патрубком, внутри...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578773
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.02.2016
№216.014.cedd

Универсальный термоэлектрический преобразователь

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для трансформации тепловой энергии в электрическую. Технический результат: повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575769
Дата охранного документа: 20.02.2016
10.04.2016
№216.015.3274

Устройство для очистки и утилизации тепла дымовых газов группы теплогенераторов систем квартирного отопления

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов от вредных примесей источников теплоснабжения систем квартирного отопления. Устройство для очистки и утилизации дымовых газов группы теплогенераторов систем квартирного отопления включает короб,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581072
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.04.2016
№216.015.3723

Передвижной уличный кондиционер

Изобретение относится к способу и устройству для очистки уличного воздуха от вредных примесей. Передвижной уличный кондиционер содержит корпус с крышей, поддон, снабженный питательным и дренажным штуцерами, фронтальную заборную решетку, тыльную крышку, в центре которой устроен вытяжной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581818
Дата охранного документа: 20.04.2016
10.05.2016
№216.015.3d56

Устройство для удаления наледи с кромки кровли (варианты)

Изобретение относится к области строительства, а именно к устройству для удаления наледи с кромки кровли. Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности кровли. Устройство включает два варианта. 1-ый вариант содержит кровлю, туго натянутый трос, пропущенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583472
Дата охранного документа: 10.05.2016
27.08.2016
№216.015.4e44

Комплексный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к хвостовому оборудованию котельных установок, и может быть использовано для утилизации тепла и очистки от агрессивных примесей уходящих дымовых газов. Изобретение позволит увеличить эффективность комплексного воздухоподогревателя. Суть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595289
Дата охранного документа: 27.08.2016
Показаны записи 41-50 из 118.
25.08.2017
№217.015.b54d

Автономный циркуляционный термоэлектронасос для системы отопления

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения зданий. Термоэлектронасос содержит подающий трубопровод (1) с термоэлектрическим блоком (3), соединенным электропроводкой с инвертором (4), аккумулятором (5) и электродвигателем насоса (6), установленным в трубопроводе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614349
Дата охранного документа: 24.03.2017
25.08.2017
№217.015.bd08

Универсальный регенеративный роторный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей. Универсальный регенеративный роторный воздухоподогреватель содержит короб, снабженный с верхней горячей стороны газового отсека патрубком входа дымовых газов, с холодной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616430
Дата охранного документа: 14.04.2017
25.08.2017
№217.015.ce5d

Воздухоподогреватель-газоход

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к вспомогательному оборудованию котлов, работающих на серосодержащих топливах, и может быть использовано для создания комплексного оборудования, совмещающего функции газохода и воздухоподогревателя. Воздухоподогреватель-газоход содержит корпус,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620738
Дата охранного документа: 29.05.2017
25.08.2017
№217.015.ce96

Устройство для очистки и комплексной утилизации сбросных газов

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и сельскому хозяйству и может быть использовано в процессах очистки и утилизации сбросных газов теплоэнергетических установок и двигателей внутреннего сгорания для снижения загрязнений, выбросов парниковых газов в атмосферу и повышения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620798
Дата охранного документа: 29.05.2017
26.08.2017
№217.015.d504

Автономный солнечный опреснитель-электрогенератор

Изобретение относится к технике опреснения морских и соленых (минерализованных) вод и может быть использовано для получения опресненной воды и попутной генерации электрической энергии. Автономный солнечный опреснитель–электрогенератор включает прямоугольный корпус, выполненный из материала с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622441
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.d7a9

Походная гелиотермоэлектростанция

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для утилизации возобновляемых, вторичных тепловых энергоресурсов и тепловой энергии природных источников. Походная гелиотермоэлектростанция включает ковер, собранный из прямоугольных секций, каждая из которых представляет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622495
Дата охранного документа: 15.06.2017
26.08.2017
№217.015.e98a

Надувная башенная градирня

Изобретение относится к теплоэнергетике. Надувная башенная градирня содержит металлический каркас, водоуловитель, кольцевой водораспределитель, снабженный разбрызгивателями, ороситель, опорное кольцо, воздуховпускные окна, в которых установлены на вертикальных осях заслонки, причем оболочка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627751
Дата охранного документа: 11.08.2017
26.08.2017
№217.015.e99b

Устройство для очистки и утилизации дымовых газов крышной котельной

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов крышных котельных от вредных примесей и утилизации их тепла и конденсата водяных паров. Технический результат: повышение надежности и эффективности устройства. Устройство для очистки и утилизации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627808
Дата охранного документа: 11.08.2017
26.08.2017
№217.015.eaf1

Классификатор для разделения очищенных дымовых газов на азот и углекислый газ

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей, например, для полной утилизации дымовых газов теплогенераторов, работающих на бессернистом топливе (природном газе). Классификатор для разделения очищенных дымовых газов на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627892
Дата охранного документа: 14.08.2017
19.01.2018
№218.016.00c5

Электрогенерирующая теплозащитная оболочка

Использование: для получения электрической энергии. Сущность изобретения заключается в том, что электрогенерирующая теплозащитная оболочка содержит гибкий лист, состоящий из гибкого теплоизоляционного материала–диэлектрика, покрытого с обеих сторон пленкой, выполненной из влагозащитного и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629650
Дата охранного документа: 30.08.2017

Похожие РИД в системе