Парогазогенератор

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплоэнергетических установках. Задачей изобретения является повышение эффективности работы установки. Сущность изобретения в том, что в парогазогенераторе, содержащем корпус с выходным патрубком для парогазовой смеси, цилиндрическую камеру сгорания с горелочным устройством и охватывающий ее водяной теплообменник, камеру смешения, охватывающую камеру сгорания, камера смешения расположена после водяного теплообменника, над теплообменником выполнен паросборник, соединенный посредством канала с камерой смешения, в конце камеры сгорания расположены направленные в разные стороны форсунки с возможностью распыливания воды, при этом камера смешения снабжена завихрителями потока, выполненными в виде цилиндрического элемента и продольных наклонных ребер, закрепленных по наружной поверхности камеры сгорания. Кроме того, предусмотрено дополнительное устройство для регулирования температуры парогазовой смеси, выполненное в виде форсунок, размещенных в средней части корпуса камеры смешения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к теплоэнергетическим установкам.

Известна камера сгорания парогазогенератора, содержащая трубчатый корпус с выходным патрубком для парогазовой смеси с размещенным внутри горелочным устройством с патрубками подвода топлива и воздуха, а также теплообменники для подогрева воды и получения пара с регулируемым парораспыливающим устройством (а.с. СССР №168962).

Конструктивное выполнение и взаимное расположение водяных теплообменников внутри корпуса не обеспечивает экономичного использования тепла, выделяющегося в горелочном устройстве при сгорании топлива для приготовления парогазовой смеси, т.к. часть тепла бесполезно отводится через корпус в окружающую среду.

Известен также парогазогенератор, выбранный заявителем в качестве прототипа, содержащий корпус с выходным патрубком для парогазовой смеси, цилиндрическую камеру сгорания с горелочным устройством и охватывающий ее водяной теплообменник, камеру смешения, охватывающую камеру сгорания. (патент РФ №2094704). Водяной теплообменник выполнен многоступенчатым: первая периферийная ступень прилегает к стенке корпуса и расположена концентрично камере сгорания, а вторая ступень выполнена в виде трубок, установленных соосно за горелочным устройством внутри камеры смешения.

Конструктивное расположение теплообменника и камеры смешения таково, что полноценного перемешивания продуктов сгорания не происходит. Короткая камера сгорания и наличие второй ступени теплообменника, расположенной за горелочным устройством внутри камеры смешения приводят к перегреву пара, который выходит с большой скоростью, а это приводит к повышению давления в теплообменнике, что нежелательно. В конце второй ступени теплообменника установлены направляющие козырьки для распыливания пара. Пар, выходя из теплообменника горизонтально, ударяется о направляющие козырьки и, отражаясь от них, направляется в камеру смешения. В устройстве присутствует неиспарившаяся вода, которая захватывается и поступает в камеру смешения, ухудшая качество парогазовой смеси. Кроме того, в данном устройстве отсутствует регулировка температуры смеси.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы установки.

Парогазогенератор, содержащий корпус с выходным патрубком для парогазовой смеси, цилиндрическую камеру сгорания с горелочным устройством и охватывающий ее водяной теплообменник, камеру смешения, охватывающую камеру сгорания, согласно изобретению камера смешения расположена после водяного теплообменника, над теплообменником выполнен паросборник, соединенный посредством канала с камерой смешения, в конце камеры сгорания расположены направленные в разные стороны форсунки с возможностью распыливания воды, при этом камера смешения снабжена завихрителями потока, выполненными в виде цилиндрического элемента и продольных наклонных ребер, закрепленных по наружной поверхности камеры сгорания.

Предусмотрено дополнительное устройство для регулирования температуры парогазовой смеси, выполненное в виде форсунок, размещенных в средней части корпуса камеры смешения.

Снабжение парогазогенератора паросборником привело к образованию и сбору пара практически без присутствия воды, а также к предотвращению паровых и воздушных пробок при продольных и поперечных наклонах установки. Расположение камеры смешения за водяным теплообменником привело к возможности удлинения камеры сгорания и к увеличению камеры смешения. А это позволило разместить в камере смешения завихрители потока в виде цилиндрического элемента и продольных наклонных ребер. Удлинение камеры сгорания и наличие завихрителей потока приводит к эффективному перемешиванию пара и продуктов сгорания. Расположение в конце камеры сгорания нескольких форсунок, предназначенных для распыливания под давлением в разные стороны воды в мелкодисперсном состоянии в продукты сгорания, приводит к интенсивному перемешиванию смеси и к регулированию температуры смеси.

При необходимости дополнительного снижения температуры смеси применяется дополнительное устройство для регулирования температуры, выполненное в виде форсунок, расположенных в средней части корпуса камеры смешения через которые подают воду в камеру смешения под большим давлением в мелкодисперсном состоянии.

Приведенные выше отличительные признаки являются новыми по сравнению с прототипом, поэтому изобретение соответствует критерию «новизна».

Патентные исследования показали, что в изученном уровне техники отсутствуют аналогичные технические решения, т.е. заявляемое техническое решение не следует явным образом из изученного уровня техники и, таким образом, соответствует критерию «изобретательский уровень».

Данное техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом. Следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично представлен парогазогенератор, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Парогазогенератор содержит корпус 1, выполненный из двух частей, соединенных посредством коллектора 2, камеру сгорания 3, в виде жаровой трубы протяженностью на обе части корпуса, и охватывающий ее кольцевой водяной теплообменник 4, имеющий подвод холодной воды 5, с расположенным в верхней части паросборником 6, который имеет прорези для прохождения пара из теплообменника 4. Камера сгорания 3 содержит горелочное устройство 7, расположенное с торца камеры. Во второй части корпуса 1 после водяного теплообменника 4 концентрично с камерой сгорания 3 расположена камера смешения 8 с выходным отверстием 9 для парогазовой смеси. В камере смешения 8 расположены завихрители потока: между стенкой корпуса 1 и камерой сгорания 3 расположен цилиндрический элемент 10, а по наружной поверхности камеры сгорания 3 во второй части корпуса 1 закреплены продольные наклонные ребра 11. Паросборник 6 и камера смешения 8 соединены посредством канала 12. Комплект форсунок 13 расположен на противоположном горелке 7 торце камеры сгорания 3. Устройство для дополнительного регулирования температуры парогазовой смеси выполнено в виде форсунок 14, расположенных в средней части камеры смешения 8. В нижней части корпуса 2 имеется выход дренажной воды 15.

Устройство работает следующим образом.

Водяной теплообменник 4 заполняют водой до определенного уровня, включают горелку 7 и форсунки 13 и 14. На форсунки 13 и 14 подается вода. После нагрева воды в теплообменнике 4, образуется пар, который через прорези поступает в емкость паросборника 6 и далее через канал 12 пар поступает в камеру смешения 8. Паросборник 6 необходим для сбора пара, предотвращения паровых и воздушных пробок, особенно если имеются продольные и поперечные наклоны установки. Канал 12 имеет значительные размеры, чтобы пар свободно выходил из паросборника 6, не повышая давления в камере смешения, а также для отделения неиспарившейся воды от пара. Из камеры сгорания 3 отходящие газы поступают в камеру смешения 8. Происходит эффективное перемешивание пара и газа и смесь поступает на выход 9 для использования потребителем. Перемешивание улучшается под воздействием мелкодисперсной воды, поступающей под давлением из форсунок 13. Кроме того, поступающая из форсунок 13 вода регулирует температуру продуктов сгорания. Неиспарившаяся вода поступает из камеры смешения 8 через выход дренажной воды 15 в теплообменник 4 для повторного цикла. В установку в начале цикла подается заведомо больший объем воды, чтобы происходила постоянная циркуляция. Вода, поступающая через дополнительное устройство для регулирования температуры - форсунки 14 под большим давлением в мелкодисперсном состоянии, смешивается с парогазовой смесью. При этом происходит дополнительная регулировка температуры парогазовой смеси до необходимой величины.

Предлагаемая установка позволяет получать на выходе парогазовую смесь определенной однородности и равномерности параметров, с определенной температурой. При этом эффективность работы не зависит от продольных и поперечных наклонов установки.

1. Парогазогенератор, содержащий корпус с выходным патрубком для парогазовой смеси, цилиндрическую камеру сгорания с горелочным устройством и охватывающий ее водяной теплообменник, камеру смешения, охватывающую камеру сгорания, отличающийся тем, что камера смешения расположена после водяного теплообменника, над теплообменником выполнен паросборник, соединенный посредством канала с камерой смешения, в конце камеры сгорания расположены направленные в разные стороны форсунки с возможностью распыливания воды, при этом камера смешения снабжена завихрителями потока, выполненными в виде цилиндрического элемента и продольных наклонных ребер, закрепленных по наружной поверхности камеры сгорания.

2. Парогазогенератор по п.1, отличающийся тем, что предусмотрено дополнительное устройство для регулирования температуры парогазовой смеси, выполненное в виде форсунок, размещенных в средней части корпуса камеры смешения.