ПАРОГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к энергетическим установкам, производящим пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании водорода или природного газа (ПГ) в кислороде.

Известен парогенератор, содержащий запальное устройство с электросвечой, смесительную головку с магистралями подвода окислителя и горючего, камеру смешения с отверстиями, при этом камера сгорания с каналами тракта охлаждения выполнена выпуклой формы с центром вращения образующей вокруг оси камеры сгорания и состоит из двух частей, жестко и герметично соединенных между собой, с уступом, выполненным на внутренней стенке первой части, в котором имеются отверстия под углом к продольной оси камеры сгорания, соединенные с трактом охлаждения, (патент РФ на изобретение №2263017, Заявка: 2016119848 от 23.05.2016, MПК:F22B 1/00, F22B 37/00 - прототип).

Парогенератор работает следующим образом. Основной расход компонентов топлива поступает в смесительную головку по магистралям окислителя и горючего, и затем из форсунок в камеру сгорания, где происходит их воспламенение от запального факела. Одновременно с подачей основного расхода компонентов топлива, начинает поступать вода по магистрали в каналы тракта охлаждения первой части камеры сгорания. При этом компоненты топлива, вытекая из форсунок, образуют линии тока продуктов сгорания, которые плавно касаются внутренней стенки первой части камеры сгорания в районе смесительной головки. В наиболее напряженной, в тепловом отношении, зоне вода поступает из отверстий колец завесы, соединенных с трактом охлаждения первой части камеры сгорания, и надежно прижимается продуктами сгорания к внутренней стенке второй части камеры сгорания, осуществляя ее защиту.

Основными недостатками является сложность конструкции, обусловленная необходимостью выполнения отверстий подачи воды в районе сварного шва, трудности с охлаждением второй части камеры, вызванные тем, что в тракт охлаждения будет поступать вода, уже нагретая до предельных температур в первой части, что может привести к ее закипанию в тракте охлаждения с последующим образованием несплошностей потока воды в каналах тракта охлаждения из-за наличия пара и значительного ухудшения к условий второй части камеры, невозможность регулирования расхода пара из-за строго определенного расхода воды для охлаждения камеры, изменение которого в любую сторону может привести к ухудшению условий охлаждения камеры с последующим прогаром ее стенок.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание парогенератора с возможностью изменения расхода получаемого пара.

Решение указанной задачи достигается тем, что, предложенный парогенератор, согласно изобретению, содержит корпус с камерой сгорания, смесительную головку с полостями подвода компонентов топлива, пояса подачи компонентов топлива, соединенные с соответствующими полостями компонентов топлива при помощи каналов, при этом пояса подачи компонентов топлива выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами, и образующими замкнутые кольцевые полости, открывающиеся в камеру сгорания, причем кольцевые полости компонентов топлива равномерно чередуются между собой, при этом в центральной части головки, между поясами подачи компонентов, установлен пояс подачи парообразующей жидкости, полость которого открывается в полость камеры сгорания, при этом на торцах обечаек со стороны входа установлены торцевые профилированные днища, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости, причем в указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы, соединяющие упомянутые торцевые полости подачи компонентов топлива через одну между собой, причем угловое и радиальное положение каналов в предыдущей полости отлично от углового и радиального положения аналогичных каналов в последующей полости, при этом указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез парогенератора, на фиг. 2 - показан продольный разрез смесительной головки предложенного парогенератора.

Парогенератор содержит корпус 1 с камерой сгорания 2, смесительную головку 3 с полостями подвода компонентов. Пояса подачи компонентов топлива 4 и 5 выполнены в виде нескольких коаксиально установленных обечаек 6, расположенных друг по отношению к другу с кольцевыми зазорами 7. Кольцевые полости компонентов топлива 4 и 5 равномерно чередуются между собой. В центральной части смесительной головки 3, между поясами подачи компонентов топлива 4 и 5, установлен пояс подачи парообразующей жидкости 8, полость которого открывается в полость камеры сгорания 2. На торцах обечаек 6, со стороны входа установлены торцевые профилированные днища 9, скрепленные между собой и с корпусом, и образующие последовательно расположенные торцевые кольцевые полости. В указанных днищах и полостях выполнены изолированные каналы 10 и 11, соединяющие упомянутые торцевые полости подачи компонентов топлива через одну между собой. Указанные кольцевые полости компонентов топлива соединены с соответствующими полостями подвода компонентов через упомянутые торцевые полости, образованные профилированными днищами.

Предложенный парогенератор работает следующим образом.

Компоненты топлива подаются в соответствующие полости смесительной головки 3, и далее, через кольцевые зазоры 7, образованные поясами 4 и 5, в камеру сгорания 2. В камере сгорания компоненты топлива воспламеняются и образуют высокотемпературную газовую смесь. Через пояс подачи парообразующей жидкости 8 в высокотемпературную газовую смесь подается парообразующая жидкость. Под действием высоких температур газовой смеси, парообразующая жидкость испаряется с образованием пара. Образовавшаяся парогазовая смесь поступает к выходу из корпуса 1 и направляется дальше для дальнейшего использования. За счет того, что парообразующая жидкость подается в смесительную головку 3, ее расход не влияет на охлаждение камеры сгорания, что позволяет изменять расход парообразующей жидкости в широких пределах.

Использование предложенного технического решения позволит создать парогенератор с надежным охлаждением и возможностью изменения расхода пара.