Теплообменник отработавшего газа, в частности, охладитель отработавшего газа для рециркуляции отработавших газов в автомобилях

Авторы патента:

МАУХЕР Ульрих (DE)

РУКВИД Йенс (DE)

БРЮК Рольф (DE)

ГЕСКЕС Петер (DE)

ШЕЕДЕР Андреас (DE)

F22B1/18 - теплоносителем является горячий газ, например выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (общие вопросы утилизации отходящего тепла двигателей внутреннего сгорания F02)

Владельцы патента RU 2511930:

ЭМИТЕК ГЕЗЕЛЛЬШАФТ ФЮР ЭМИССИОНСТЕХНОЛОГИ МБХ (DE)

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплообменниках отработавшего газа, в частности охладителях отработавшего газа для рециркуляции отработавших газов в автомобилях, с приспособленными для протекания отработавшего газа и обтекаемыми охлаждающим средством каналами теплообменника, которые оканчиваются в распределительной и/или собирающей камере, с расположенным в распределительной и/или собирающей камере устройством с направляющими каналами, причем устройство с направляющими каналами имеет входную область для отработавшего газа, выходную область для отработавшего газа и множество проходящих от входной области для отработавшего газа до выходной области для отработавшего газа проточных каналов, которые наклонены друг относительно друга. Концентрация проточных каналов в поперечном сечении составляет 100-600 единиц/кв.дюйм, а длина проточных каналов составляет 15 - 100 мм. При таком выполнении оказывается воздействие на поток отработавшего газа в направлении пока, на скорость потока, на площадь поперечного сечения, на распределение потока и на другие параметры потока. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к теплообменнику отработавшего газа, в частности охладителю отработавшего газа, для рециркуляции отработавших газов на автомобилях, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

С одной стороны, теплообменники отработавшего газа используются для отопительных целей для нагрева охлаждающего средства и, с другой стороны, для охлаждения отработавших газов, т.е. как охладитель отработавшего газа при рециркуляции отработавших газов в автомобилях. Рециркуляция отработавших газов, коротко обозначаемая AGR, служит, как известно, для уменьшения потребления топлива и снижения выбросов. Системы рециркуляции отработавших газов известны, например, из DE-C 19906401. Проблемой в таких теплообменниках отработавшего газа, в частности, охладителях отработавшего газа, в случае отработавших газов дизеля является отложение сажи в каналах отработавшего газа охладителя отработавшего газа. Поэтому в EP-A 677715 и в DE-A 19540683 для охладителя предлагалось в трубопроводах отработавшего газа устанавливать устройства завихрения, которые предотвращают отложение сажи в потоке отработавшего газа. Для этого на внутренней стороне каналов отработавшего газа V-образно расположены накладки или, соответственно, возвышения, так называемые крылышки, которые создают специфические вихри в потоке отработавшего газа. Альтернативно этому также могут использоваться ребра. Однако эти мероприятия являются не всегда достаточными для предотвращения отложений сажи, которые ведут к ухудшению рабочих характеристик соответствующего теплообменника отработавшего газа - с теми последствиями, что нужно рассчитывать размеры охладителей отработавшего газа более крупными.

В других известных теплообменниках отработавшего газа предусмотрено, что перед теплообменником отработавшего газа включен катализатор с параллельными друг другу проточными каналами. Как правило, катализатор выполнен цилиндрическим и расположен в также цилиндрическом трубопроводе отработавших газов. Катализатор является проточным по прямой линии в направлении его оси симметрии и таким образом продлевает трубопровод отработавших газов, в котором расположен этот катализатор. С этим связано повышение занимаемой площади, по сравнению с теплообменником отработавшего газа без катализатора.

В автомобилях в тракте отработавших газов известны дизельные катализаторы окисления, сокращенно - DOC. Такие катализаторы содержат металлическое или керамическое ячеистое тело с множеством тонких каналов отработавшего газа, которые покрыты каталитической субстанцией, например, благородным металлом, таким как платина. В присутствии катализатора углеводороды при избытке кислорода в выхлопном газе окисляются в двуокись углерода и воду. Структура таких катализаторов, например, с матрицей из высококачественной стали, описана в DE-A 2924592 и DE-A 3543011. Носитель металла состоит, например, из гладкой и волнистой, спиралеобразно намотанной ленты, которая после свертки запаивается или сваривается. Затем это ячеистое тело покрывается каталитической субстанцией, согласно известным методам.

Задача изобретения состоит в предоставлении теплообменника отработавшего газа с уменьшенной занимаемой площадью.

Эта задача решается посредством теплообменника отработавшего газа, в частности, охладителя отработавшего газа для рециркуляции отработавших газов в автомобилях, с приспособленными для протекания отработавшего газа каналами теплообменника, которые оканчиваются в распределительной и/или собирающей камере, с расположенным в распределительной и/или собирающей камере устройством с направляющими каналами, причем устройство с направляющими каналами имеет входную область для отработавшего газа, выходную область для отработавшего газа и множество проходящих от входной области для отработавшего газа к выходной области для отработавшего газа проточных каналов, причем проточные каналы расположены наклонно друг относительно друга, проточные каналы - наклонно к нормалям к поверхностям входной и/или выходной областей для отработавшего газа, и/или нормали к поверхностям входной и выходной областей отработавшего газа - наклонно друг относительно друга. При этом концентрация проточных каналов в поперечном сечении составляет 100 - 600 единиц/кв.дюйм, а длина проточных каналов составляет 15 - 100 мм.

Кроме того, устройство с направляющими каналами представляет собой катализатор, в частности катализатор окисления или дизельный катализатор окисления, проточные каналы, нормаль к входной области для отработавшего газа и/или нормаль к выходной области для отработавшего газа расположены наклонно к основному направлению протекания каналов теплообменника.

Кроме того, проточные каналы могут быть полностью отделены друг от друга или могут сообщаться друг с другом через проемы.

Выходная область для отработавшего газа может быть одинакова по размеру с входной областью для отработавшего газа или выходная область для отработавшего газа меньше или больше, чем входная область для отработавшего газа.

Входная или выходная область для отработавшего газа может противостоять каналам теплообменника и, в частности, перекрывать все каналы теплообменника на стороне выхода или, соответственно, входа.

Интервал между входной областью для отработавшего газа или, соответственно, выходной областью для отработавшего газа и каналами теплообменника меньше 15 мм, предпочтительно меньше 10 мм, особенно предпочтительно меньше 5 мм.

Проточные каналы могут быть выполнены прямолинейными или изогнутыми.

Входная область для отработавшего газа и/или выходная область для отработавшего газа может быть круглой, в частности, закругленной, или многоугольной, в частности, четырехугольной или прямоугольной и может быть окружена кольцевым каналом для отработавшего газа.

Распределительная и/или собирающая камера образована в виде диффузора и заполняет устройство с направляющими каналами, в частности, поперечное сечение диффузора.

Каналы теплообменника образованы парами дисков или трубами, которые своими концами удерживаются в основаниях труб и окружены корпусом, проводящим охлаждающее средство.

Распределительная и/или собирающая камера имеет фланец для присоединения к трубопроводу отработавших газов, в частности, к трубопроводу рециркуляции отработавших газов.

Основная идея изобретения состоит в интеграции устройства с направляющими каналами в теплообменник отработавшего газа так, что с помощью этого устройства с направляющими каналами оказывается воздействие на поток отработавшего газа в направлении потока, на скорость потока, на площадь поперечного сечения потока, на распределении потока и/или на другие параметры потока. Вследствие этого становится возможным, например, отклонение и/или расширение потока компактным способом.

Согласно предпочтительному варианту осуществления проточные каналы сообщаются друг с другом, например, через проемы в перегородках, отделяющих проточные каналы друг от друга, так что гарантировано выравнивание давления между отдельными проточными каналами и распределение потока через проточные каналы становится равномерным.

Согласно предпочтительному варианту осуществления с торцевой стороны каналы теплообменника распределены по поверхности, которая противостоит входной или, соответственно, выходной области для отработанных газов и, особенно предпочтительно, перекрывается ею. Таким образом, поток отработавшего газа распределяется устройством с направляющими каналами непосредственно по каналам теплообменника и, соответственно, от каналов теплообменника по проточным каналам.

Особенно предпочтительно интервал между устройством с направляющими каналами и каналами теплообменника выбран настолько незначительным, что проточные каналы и каналы теплообменника будут более равномерно нагружаться с равномерным распределением потока.

Согласно предпочтительному варианту устройство с направляющими каналами проходит от круглой входной области для отработанных газов до четырехугольной выходной области для отработавшего газа, или наоборот, вследствие чего становится возможен переход от круглого в прямоугольное поперечное сечение потока или, соответственно, наоборот. При этом углы также могут быть закруглены.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления теплообменник отработавшего газа содержит любые каналы теплообменника, например, шайбы или пучок труб с трубами отработавшего газа. Теплообменник отработавшего газа может содержать также обводной канал с клапаном отработавшего газа.

Предпочтительно, устройство с направляющими каналами потока интегрировано в теплообменник отработавшего газа, т.е. является частью теплообменника отработавшего газа. Тем самым этот интегрированный конструктивный блок может предварительно изготавливаться и вставляться в трубопровод отработавшего газа, что облегчает монтаж. Особенно выгодно, устройство с направляющими каналами расположено внутри входного патрубка, чем достигают преимуществ крайне короткой конструктивной длины, так как устройство с направляющими каналами вставляется в уже имеющееся пространство теплообменника отработавшего газа.

Теплообменник отработавшего газа расположен, согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения, в трубопроводе AGR, который присоединяется к трубопроводу отработавшего газа двигателя либо перед, либо за работающей на отработавших газах турбиной. При этом на входе в теплообменник отработавшего газа получаются разные температуры отработавших газов.

Концентрация проточных каналов в поперечном сечении составляет, например, от 100 до 600, предпочтительно от 150 до 300 ед./кв.дюйм. Проточные каналы имеют длину, например, от 15 до 100 мм, предпочтительно до 80 мм, особенно предпочтительно от 30 до 40 мм. Проточные каналы преимущественно снабжены платиновым покрытием, в частности с плотностью от 20 до 320, в частности от 40 до 200 или 250 граммов на кубический фут.

Входная область для отработавшего газа составляет предпочтительно от 30 до 150%, особенно предпочтительно от 80 до 110% площади поперечного сечения блока теплообменника, образованного каналами теплообменника. Потеря давления в устройстве с направляющими каналами в целом составляет предпочтительно меньше 100%, особенно предпочтительно меньше 50%, в особенности меньше 30%, особенно выгодно от 5 до 20% потери давления в каналах теплообменника.

Согласно одному предпочтительному варианту через каналы теплообменника может протекать, в частности, жидкое охлаждающее средство. Предпочтительно, теплообменник отработавшего газа имеет боковую поверхность для направления охлаждающего средства, причем боковая поверхность преимущественно содержит входной патрубок и выходной патрубок для охлаждающего средства.

Согласно одному предпочтительному варианту каналы теплообменника могут охлаждаться газообразным охлаждающим средством, в частности, охлаждающим воздухом.

Примеры выполнения изобретения представлены на чертежах и в дальнейшем описываются точнее. На чертежах представлено:

Фиг.1 - схематически, первый пример выполнения изобретения,

Фиг.2 - схематически, второй пример выполнения,

Фиг.3 - схематический фрагмент третьего примера выполнения,

Фиг.4 - схематический фрагмент четвертого примера выполнения,

Фиг.5 - схематическое поперечное сечение пятого примера выполнения,

Фиг.6 - схематическое поперечное сечение шестого примера выполнения, и

Фиг.7 - схематически, система рециркуляции отработавших газов.

Фиг.1 показывает теплообменник 110 отработавшего газа с не представленными по отдельности каналами теплообменника, которые объединены в блоке 120 теплообменника, например, пучок труб. Каналы теплообменника оканчиваются на входной стороне в распределительной камере 130, в которой расположено устройство 140 с направляющими каналами с плоской входной областью 150 для отработавшего газа и плоской выходной областью 160 для отработавшего газа, параллельной входной области 150 для отработавшего газов. Распределительная камера 130, например, приварена или припаяна к блоку 120 теплообменника.

Множество проточных каналов 170 проходит от входной области 150 для отработавшего газа до выходной области 160 для отработавшего газа. Проточные каналы 170 наклонены друг относительно друга, так что поперечное сечение входящего слева на фиг.1 в теплообменник 110 потока отработавшего газа увеличивается с помощью устройства 140 с направляющими каналами, причем при этом выгодным образом дополнительно выравнивается поток отработавшего газа.

Входная область 150 для отработавшего газа и выходная область 160 для отработавшего газа являются круглыми. Если площадь поперечного сечения блока 120 теплообменника является многоугольной, то требуется минимальный интервал между выходной областью 160 для отработавшего газа и блоком 120 теплообменника, так как распределительная камера 130 содержит область 180 перехода от круглой к многоугольной форме поперечного сечения.

Фиг.2 показывает теплообменник 210 отработавшего газа с не представленными по отдельности каналами теплообменника, которые объединены в блоке 220 теплообменника, например, пучок труб. Каналы теплообменника оканчиваются на входной стороне в распределительной камере 230, в которой расположено устройство 240 с направляющими каналами с плоской входной областью 250 для отработавшего газа и плоской выходной областью 260 для отработавшего газа, параллельной входной области 250 для отходящих газов. Распределительная камера 230, например, приварена или припаяна к блоку 220 теплообменника.

Множество проточных каналов 270 проходит от входной области 250 для отработавшего газа к выходной области 260 для отработавшего газа. Проточные каналы 270 частично изогнуты, частично прямолинейны и наклонены друг относительно друга, так что поперечное сечение входящего слева на фиг.2 в теплообменник 210 потока отработавшего газа увеличивается с помощью устройства 240 с направляющими каналами, причем при этом выгодным образом дополнительно выравнивается поток отработавшего газа.

Входная область 250 для отработавшего газа является круглой, а выходная область 260 для отработавшего газа закрывает площадь поперечного сечения блока 220 теплообменника и, соответственно, каналов теплообменника и для этой цели является, например, многоугольной. Устройство с направляющими каналами способствует переходу от круглой в многоугольную форму поперечного сечения, так что интервал между выходной областью 260 для отработавшего газа и блоком 220 теплообменника может быть оставлен очень небольшим.

Фиг.3 показывает теплообменник 310 отработавшего газа с не представленными по отдельности каналами теплообменника, которые объединены в блоке 320 теплообменника, например, пучок труб. Каналы теплообменника оканчиваются на входной стороне в распределительной камере 330, в которой расположено устройство 340 с направляющими каналами с плоской входной областью 350 для отработавшего газа и плоской выходной областью 360 для отработавшего газа, наклоненной к входной области 350 для отходящих газов. Распределительная камера 330, например, приварена или припаяна к блоку 320 теплообменника.

Множество проточных каналов 370 проходит от входной области 350 для отработавшего газа к выходной области 360 для отработавшего газа. Проточные каналы 370 изогнуты и расположены таким образом, что поперечное сечение входящего снизу на фиг.3 в теплообменник 310 отработавшего газа увеличивается с помощью устройства 340 с направляющими каналами, причем при этом выгодным образом дополнительно выравнивается поток отработавшего газа. Кроме того, устройство 340 с направляющими каналами способствует отклонению потока отработавшего газа.

Фиг.4 показывает теплообменник 410 отработавшего газа с не представленными по отдельности каналами теплообменника, которые объединены в блок 420 теплообменника, например, пучок труб. Каналы теплообменника оканчиваются на входной стороне в распределительной камере 430, в которой расположено устройство 440 с направляющими каналами потока с плоской входной областью 450 для отработавшего газа и плоской выходной областью 460 для отработавшего газа, наклоненной к входной области 450 для отходящих газов. Распределительная камера 430, например, приварена или припаяна к блоку 420 теплообменника.

Множество проточных каналов 470 проходит от входной области 450 для отработавшего газа к выходной области 460 для отработавшего газа. Проточные каналы 470 параллельны друг другу, однако, наклонены относительно нормалей (перпендикуляров) к площадям как входной области 450 для отработавшего газа, так и выходной области 460 для отработавшего газа, так что поперечное сечение потока отработавшего газа, входящего на фиг.4 снизу в теплообменник 410 отработавшего газа, отклоняется с помощью устройства 440 с направляющими каналами и, предпочтительно, выравнивается.

Фиг.5 показывает теплообменник 510 отработавшего газа с не представленными по отдельности каналами теплообменника, которые объединены в блоке 520 теплообменника, например, пучок труб. Каналы теплообменника оканчиваются на входной стороне в распределительной камере 530, в которой расположено устройство 540 с направляющими каналами с цилиндрической входной областью 550 для отработавшего газа и цилиндрической выходной областью 560 для отработавшего газа, которая коаксиальна с входной областью 550 для отработавшего газа.

Множество проточных каналов 570 проходит звездообразно от входной области 550 для отработавшего газа к выходной области 560 для отработавшего газа. Проточные каналы 570 вследствие звездообразности наклонены друг относительно друга, однако, параллельны относительно нормалей к площадям как входной области 550 для отработавшего газа, так и выходной области 560 для отработавшего газа, т.е. проточные каналы 570 оканчиваются соответственно перпендикулярно к площадям 550, 560. Чтобы по возможности более равномерно нагружать отработавшим газом входную область 550 для отработавшего газа, она окружена кольцевым каналом 590, через который входящий на фиг.5 снизу в теплообменник 510 поток отработавшего газа проводится к устройству 540 с направляющими каналами. Во внутреннем пространстве устройства с направляющими каналами, т.е. внутри цилиндра, образованного выходной областью 560 для отработавшего газа, отработавший газ собирается и подводится к каналам теплообменника блока 520 теплообменника.

Фиг.6 показывает теплообменник 610 отработавшего газа с не представленными по отдельности каналами теплообменника, которые объединены в блоке 620 теплообменника, например, пучок труб. Каналы теплообменника оканчиваются на входной стороне в распределительной камере 630, в которой расположено устройство 640 с направляющими каналами с цилиндрической входной областью 650 для отработавшего газа и цилиндрической выходной областью 660 для отработавшего газа, которая коаксиальна с выходной областью 650 для отработавших газов.

Множество проточных каналов 670 проходит звездообразно от входной области 650 для отработавшего газа к выходной области 660 для отработавшего газа. Проточные каналы 670 вследствие звездообразности наклонены друг относительно друга и, исходя из этого, наклонены относительно нормалей к площадям как входной области 650 для отработавшего газа, так и выходной области 660 для отработавшего газа. Чтобы по возможности более равномерно нагружать отработавшим газом входную область 650 для отработавшего газа, она окружена кольцевым каналом 690, через который входящий на фиг.6 снизу в теплообменник 610 поток отработавшего газа проводится к устройству 640 с направляющими каналами. Во внутреннем пространстве устройства с направляющими каналами, т.е. внутри цилиндра, образованного выходной областью 660 для отработавшего газа, отработавший газ собирается и подводится к каналам теплообменника блока 620 теплообменника, причем посредством наклона проточных каналов 670 к нормалям к площадям 650, 660 осуществляются дополнительное отклонение и вместе с тем при определенных обстоятельствах уменьшение потери давления.

Согласно непоказанным примерам выполнения, распределительная камера посредством фланцевого соединения закреплена на блоке теплообменника.

Фиг.7 показывает в схематическом представлении систему 20 рециркуляции отработавших газов с дизельным двигателем 21, к которому присоединены всасывающий трубопровод 22 и трубопровод 23 отработавших газов. Во всасывающем трубопроводе 22 расположен приводимый в действие работающей на отработавших газах турбиной 24 турбонагнетатель 25, который сжимает всасываемый воздух и подводит к охладителю 26 наддувочного воздуха. Работающая на отработавших газах турбина 24 расположена в трубопроводе 23 отработавших газов и нагружается отработавшими газами дизельного двигателя 21. Трубопровод 28 рециркуляции отработавших газов с клапаном 29 рециркуляции отработавших газов и теплообменником 30 отработавшего газа присоединен в точке 27 разветвления к трубопроводу 23 отработавших газов и в точке 31 соединения - к всасывающему трубопроводу 22. Отработавший газ циркулирует таким образом охлажденным. Отбор отработавшего газа в точке 27 разветвления происходит перед работающей на отработавших газах турбиной 24. Согласно одной альтернативе, которая представлена обозначенным штриховой линией трубопроводом 32 рециркуляции отработавших газов, отработавший газ изымается в точке 33 ответвления за работающей на отработавших газах турбиной 24. Теплообменник 30 отработавшего газа соответствует описанному выше соответствующему изобретению теплообменнику отработавшего газа. Впрочем, теплообменник 30 отработавшего газа может быть образован так же, как теплообменник отработавшего газа с обводным каналом и байпасным клапаном отработавшего газа, например, согласно DE 10203003 A1.

1. Теплообменник отработавшего газа, в частности, охладитель отработавшего газа для рециркуляции отработавших газов в автомобилях, с приспособленными для протекания отработавшего газа каналами теплообменника, которые оканчиваются в распределительной и/или собирающей камере, с расположенным в распределительной и/или собирающей камере устройством с направляющими каналами, причем устройство с направляющими каналами имеет входную область для отработавшего газа, выходную область для отработавшего газа и множество проходящих от входной области для отработавшего газа к выходной области для отработавшего газа проточных каналов, причем проточные каналы расположены наклонно друг относительно друга, проточные каналы - наклонно к нормалям к поверхностям входной и/или выходной областей для отработавшего газа, и/или нормали к поверхностям входной и выходной областей отработавшего газа - наклонно друг относительно друга, отличающийся тем, что концентрация проточных каналов в поперечном сечении составляет 100 - 600 единиц/кв.дюйм, а длина проточных каналов составляет 15 - 100 мм.

2. Теплообменник отработавшего газа по п.1, отличающийся тем, что устройство с направляющими каналами представляет собой катализатор, в частности, катализатор окисления или дизельный катализатор окисления.

3. Теплообменник отработавшего газа по п.1, отличающийся тем, что проточные каналы, нормаль к входной области для отработавшего газа и/или нормаль к выходной области для отработавшего газа расположены наклонно к основному направлению протекания каналов теплообменника.

4. Теплообменник отработавшего газа по п.1, отличающийся тем, что проточные каналы полностью отделены друг от друга.

5. Теплообменник отработавшего газа по п.1, отличающийся тем, что проточные каналы через проемы сообщаются друг с другом.

6. Теплообменник отработавшего газа по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что выходная область для отработавшего газа одинакова по размеру с входной областью для отработавшего газа или выходная область для отработавшего газа меньше или больше, чем входная область для отработавшего газа.

7. Теплообменник отработавшего газа по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что входная или выходная область для отработавшего газа противостоит каналам теплообменника и, в частности, перекрывает все каналы теплообменника на стороне выхода или, соответственно, входа.

8. Теплообменник отработавшего газа по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что интервал между входной областью для отработавшего газа или, соответственно, выходной областью для отработавшего газа и каналами теплообменника меньше 15 мм, предпочтительно меньше 10 мм, особенно предпочтительно меньше 5 мм.

9. Теплообменник отработавшего газа по п.1, отличающийся тем, что проточные каналы выполнены прямолинейными или изогнутыми.

10. Теплообменник отработавшего газа по любому из пп.1-4 или 9, отличающийся тем, что входная область для отработавшего газа и/или выходная область для отработавшего газа является круглой, в частности, закругленной, или многоугольной, в частности, четырехугольной или прямоугольной.

11. Теплообменник отработавшего газа по любому из пп.1-4 или 9, отличающийся тем, что входная область для отработавшего газа или, соответственно, выходная область для отработавшего газа окружена кольцевым каналом для отработавшего газа.

12. Теплообменник отработавшего газа по любому из пп.1-4 или 9, отличающийся тем, что распределительная и/или собирающая камера образована в виде диффузора и заполняет устройство с направляющими каналами, в частности, поперечное сечение диффузора.

13. Теплообменник отработавшего газа по любому из пп.1-4 или 9, отличающийся тем, что каналы теплообменника образованы парами дисков.

14. Теплообменник отработавшего газа по любому из пп.1-4 или 9, отличающийся тем, что каналы теплообменника образованы трубами, которые своими концами удерживаются в основаниях труб и окружены корпусом, проводящим охлаждающее средство.

15. Теплообменник отработавшего газа по любому из пп.1-4 или 9, отличающийся тем, что распределительная и/или собирающая камера имеет фланец для присоединения к трубопроводу отработавших газов, в частности, к трубопроводу рециркуляции отработавших газов.

Изобретение относится к области судового котлостроения и может быть использовано в стационарных утилизационных котлах, работающих вместе с дизелями или газовыми турбинами.

Котел-утилизатор // 2491479

Изобретение относится к котлу-утилизатору, характеризующемуся наличием реактора, к нижней части которого примыкают две горелки, а к боковой поверхности реактора примыкает боров подвода дымовых газов, при этом дымовые газы, которые отходят из борова подвода дымовых газов, поступают в зону активного горения реактора, которая расположена в нижней его части, системы утилизации тепла дымовых газов, которые поступают в реактор котла-утилизатора, патрубка отвода дымовых газов из реактора, который содержит дополнительную систему утилизации тепла дымовых газов и, по меньшей мере, один дымосос.

Паровой котел-утилизатор с блоком дожигающих устройств // 2486404

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в энергетических парогазовых установках с газотурбинными двигателями, паровыми турбинами и котлами-утилизаторами, снабженными блоками дожигающих устройств.

Котел-утилизатор (варианты) // 2473008

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в котлах-утилизаторах башенного типа, предназначенных для получения перегретого пара за счет охлаждения продуктов сгорания после газовой турбины.

Интеграция по теплу в процессе, включающем газификацию угля и реакцию метанирования // 2472843

Изобретение относится к процессу метанирования, в частности к рекуперации тепла в процессе, включающем реакцию метанирования и объединенном с процессом газификации угля.

Система регулирования подачи воды в парогазовую смесь // 2442905

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве источника парогазовой смеси при предпусковом подогреве как двигателей внутреннего сгорания, так и автомобилей.

Устройство утилизации тепла дымовых газов и способ его работы // 2436011

Изобретение относится к теплоэнергетике и может найти применение на любом предприятии, эксплуатирующем котлы на углеводородном топливе. .

Передвижная парообразующая установка // 2425279

Изобретение относится к устройствам для получения пара и может быть использовано в нефтегазодобывающем производстве при проектировании технологического оборудования, а также для передвижного отопления.

Теплообменник отработавшего газа, в частности охладитель отработавшего газа, для рециркуляции отработавших газов в автомобилях // 2395752

Изобретение относится к теплообменнику отработавшего газа, в частности охладителю отработавшего газа, для рециркуляции отработавших газов на автомобилях согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Утилизационный паровой котел сеня // 2394184

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а конкретно к котлостроению, и может быть использовано в утилизационных паровых котлах для стационарной и транспортной энергетики.

Парогенератор // 2515579

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в прямоточных парогенераторах. Парогенератор содержит теплообменник, жидкостный и паровой коллекторы. Теплообменник содержит несколько теплообменных блоков одинаковой конструкции. Теплообменный блок содержит пучок спиральных теплопередающих труб, центральный цилиндр и рукава. Спиральные теплопередающие трубы, имеющие разный радиус закругления, размещены по концентрической спирали в межтрубном пространстве между центральным цилиндром и рукавом, образуя одну или несколько теплообменных колонн. Один выход жидкостного коллектора соединен с основным трубопроводом для подачи воды, а второй выход жидкостного коллектора соединен с пучком спиральных теплопередающих труб. Один выход парового коллектора соединен с основным паровым трубопроводом, а второй выход парового коллектора соединен с пучком спиральных теплопередающих труб. Внутри части соединения с жидкостным коллектором каждая спиральная теплопередающая труба снабжена фиксированной и съемной диафрагмой. 6 з.п. ф-лы., 6 ил.

Комплексный утилизатор тепла сбросных газов // 2523521

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для утилизации тепла дымовых газов котельных агрегатов, промышленных печей, вентиляционных выбросов при нагревании воздуха с одновременным получением электричества. Комплексный утилизатор тепла сбросных газов содержит корпус, снабженный газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет, состоящий из перфорированных пластин, образующих между собой газовые и воздушные каналы, причем перфорация пластин выполнена в виде горизонтальных щелей, размещенных в шахматном порядке относительно друг друга, в которых помещены термоэлектрические звенья, состоящие из овальных вставок, выполненных из упругого диэлектрического коррозионностойкого материала, внутри которых помещены зигзагообразные ряды, состоящие из термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых представляет собой пару оголенных проволочных отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, спаянных на концах между собой, причем сами зигзагообразные ряды соединены между собой последовательно соединительными проводами, образуя термоэлектрические секции, соединенные с коллекторами электрических зарядов и клеммами. Такое выполнение утилизатора повышает его надежность и эффективность. 5 ил. .

Теплообменник для охлаждения горячих газов и теплообменная система // 2552623

Настоящее изобретение относится к теплообменнику для охлаждения горячих газов посредством охлаждающей текучей среды, причем указанный теплообменник содержит: по меньшей мере, одну вертикально ориентированную емкость, содержащую ванну охлаждающей текучей среды и имеющую пространство для сбора паровой фазы, генерированной над указанной ванной охлаждающей текучей среды, один вертикальный трубчатый элемент, вставленный внутрь указанной емкости, открытый на концах и коаксиальный с указанной емкостью, один спиральный канал, который оборачивается вокруг оси емкости, вставленный в указанный коаксиальный трубчатый элемент, один выпуск для паровой фазы, генерированной в верхней части указанной емкости, причем, по меньшей мере, одна транспортная линия вставлена в нижнюю часть вертикальной емкости, открыта с двух концов, из которых один соединен с вертикальной емкостью и другой является свободным и находится снаружи указанной емкости, причем указанная транспортная линия является трубчатой и выступает вбок снаружи указанного теплообменника, содержит, по меньшей мере, один центральный внутренний канал, который находится в сообщении по текучей среде со спиральным каналом и проходит вертикально вдоль трубчатого элемента, вставленного в вертикальную емкость, при этом канал имеет наружную рубашку, в которой циркулирует охлаждающая текучая среда. Технический результат - повышение безопасности и работоспособности теплообменной системы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил.

Теплоутилизатор для глубокой утилизации тепла дымовых газов поверхностного типа и способ его работы // 2555919

Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в котельных ТЭЦ, работающих на твердом малосернистом топливе повышенной влажности, например торфе. В теплоутилизаторе для глубокой утилизации тепла дымовых газов согласно изобретению перед дымовой трубой размещен изолированный резервуар с проточной водой, имеющий с торцевых сторон рубашки, разделенные горизонтальными полками на секции. Внутри резервуара расположены горизонтальные параллельные ряды труб и объединяющие объемы рубашек, состоящие из отдельных пучков, в которых дымовые газы перемещаются в одном направлении. Пучки труб чередуются между собой большими объемами секций рубашек, изменяющих направление движения дымовых газов в соседних пучках, образуя таким образом змеевик переменного сечения для перемещения дымовых газов навстречу проточной воде. Горячие дымовые газы перемещаются по змеевику, трубы которого погружены в резервуар с проточной охлаждающей водой. Серная и сернистая кислоты конденсируются из дымовых газов в первую очередь в нижней части змеевика и вымываются из него с помощью части конденсата влаги топлива в конденсатосборник кислот. Изобретение позволит улучшить экономические показатели работы ТЭЦ и увеличить КПД . 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ утилизации тепла и осушения дымовых газов и устройство для его осуществления // 2561812

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для использования тепла уходящих газов устройств, использующих в качестве топлива природный или сжиженный газ. Устройство утилизации тепла дымовых газов содержит систему газоводяных поверхностных теплообменников, выполненных из оребренных коррозионно-стойких биметаллических труб, при этом один теплообменник устройства выполнен выносным. Нагреваемыми теплоносителями является вода, водосодержащая незамерзающая жидкость, наружный холодный воздух приточной вентиляции. Выносной теплообменник установлен на входе (по ходу воздуха) калорифера приточной вентиляции помещений и по контуру циркуляции водосодержащей незамерзающей жидкости он работает в паре с последним теплообменником устройства, при этих условиях последний теплообменник устройства работает как конденсатор водяных паров дымовых газов. После прохождения теплообменников поток газов разделяется на два потока: большой и малый. На малом потоке в целях увеличения его динамического напора установлен напорный вентилятор, после прохождения которого два потока газов смешиваются в щелевом эжекторе, в котором также увеличивается динамический напор и большого потока, в результате компенсируются аэродинамические потери теплоутилизатора. Изобретение позволяет повысить эффективность использования низкопотенциального тепла конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах. 2 н. и 5з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и система эффективной парогазовой когенерации, основанные на газификации и метанировании биомассы // 2583785

Изобретение предлагает систему и способ парогазовой конверсии. Способ парогазовой когенерации на основе газификации и метанирования биомассы включает: 1) газификацию биомассы путем смешивания кислорода и водяного пара, полученных из воздухоразделительной установки, с биомассой, транспортировку образующейся в результате смеси через сопло в газификатор, газификацию биомассы при температуре 1500-1800°С и давлении 1-3 МПа с получением неочищенного газифицированного газа и транспортировку перегретого пара, имеющего давление 5-6 МПа, полученного в результате целесообразной утилизации тепла, к паровой турбине; 2) конверсию и очистку: в соответствии с требованиями реакции метанирования корректировку отношения водород/углерод неочищенного газифицированного газа, образованного на стадии 1), до 3:1 с использованием реакции конверсии и извлечение при низкой температуре неочищенного газифицированного газа с использованием метанола для десульфуризации и декарбонизации, в результате чего получают очищенный сингаз; 3) проведение метанирования: введение очищенного сингаза стадии 2) в секцию метанирования, состоящую из секции первичного метанирования и секции вторичного метанирования, причем секция первичного метанирования содержит первый реактор первичного метанирования и второй реактор первичного метанирования, соединенные последовательно; предоставление возможности части технологического газа из второго реактора первичного метанирования вернуться к входу первого реактора первичного метанирования для смешивания со свежим подаваемым газом и далее возможности войти в первый реактор первичного метанирования, так что концентрация реагентов на входе первого реактора первичного метанирования уменьшается и температура слоя катализатора регулируется технологическим газом; введение сингаза после первичного метанирования в секцию вторичного метанирования, содержащую первый реактор вторичного метанирования и второй реактор вторичного метанирования, соединенные последовательно, где небольшое количество непрореагировавшего СО и большое количество CO2 превращается в CH4, и транспортировку перегретого пара промежуточного давления, образованного в секции метанирования, к паровой турбине; и 4) концентрирование метана: концентрирование метана синтетического природного газа, содержащего следовые количества азота и водяного пара, полученного на стадии 3), с помощью адсорбции при переменном давлении, так что молярная концентрация метана достигает 96% и теплотворная способность синтетического природного газа достигает 8256 ккал/Nм3. Технический результат - энергия биомассы превращается в чистый и удобный для использования природный газ с высокой теплотворной способностью, большое количество тепла, высвободившееся в результате реакций газификации и метанирования биомассы, эффективно утилизируется для образования высококачественного перегретого пара. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 ил., 2 пр.

Теплообменный реактор для производства водорода с помощью встроенного пучка парогенератора // 2598435

Изобретение предназначено для осуществления реакций парового риформинга и может быть использовано в химической промышленности. Теплообменный реактор содержит множество байонетных труб (4), подвешенных к верхнему своду (2), простирающихся до уровня нижнего дна (3) и заключенных в кожух (1), содержащий впускной (Е) и выпускной (S) патрубки для дымовых газов. Теплообменный реактор содержит пучок труб парогенератора, образованный множеством вертикальных труб (5), подвешенных к верхнему своду (2) и заключенных в периферийное пространство между внутренней перегородкой (Bi) и вертикальной стенкой кожуха (1). Внутренняя перегородка (Bi) содержит отверстие (Oi) для прохода дымовых газов из середины реактора к периферийному пространству. Вертикальные трубы (5) питаются водой из нижнего распределителя (9). Пароводяная смесь, выходящая из вертикальных труб (5), собирается в верхнем коллекторе (7), расположенном над верхним сводом (2). Нижняя линия (14) связывает жидкую фазу сепараторного резервуара (6) с верхним коллектором (7). Верхняя линия (13) связывает верхний коллектор (7) с паровой фазой сепараторного резервуара (6). Паровой риформинг осуществляют при скорости дымовых газов в периферийном пространстве от 20 м/сек до 80 м/сек. Дымовые газы поступают в теплообменный реактор при температуре, близкой к 1200°С, и выходят из него при температуре, меньшей 400°С. Изобретение позволяет повысить тепловую эффективность теплообменного реактора. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Теплообменник высокого кпд с непосредственным контактом сред // 2602949

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в контактных теплообменниках. Теплообменник с непосредственным контактом сред включает в себя рубашку испарителя и внутренний элемент. Внутренний элемент размещен в рубашке испарителя. Проход, образованный рубашкой, создается между рубашкой испарителя и внутренним элементом. Проход, образованный рубашкой, выполнен с возможностью прохода потока жидкости. Кожух имеет внутреннюю выпускную камеру, соединенную для пропуска горячего газа. Внутренний элемент дополнительно имеет множество выпускных проходов, обеспечивающих вход некоторой части горячего газа, проходящего через внутреннюю выпускную камеру, в поток жидкости в проходе, образованном рубашкой. Технический результат - повышение эффективности. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

Испаритель с множеством барабанов // 2605865

Изобретение относится к теплоэнергетике. Испаритель для генератора пара с восстановлением тепла имеет два горизонтальных барабана для пара умеренного размера, один из которых расположен несколько выше, чем другой. Он также включает в себя змеевик, имеющий трубы, расположенные в потоке горячего газа. Нижний барабан сообщается со входными отверстиями труб для змеевика. Выходные отверстия труб сообщаются с верхним барабаном. Дренажная линия соединяет нижнюю часть верхнего барабана с нижней областью нижнего барабана таким образом, что вода протекает из верхнего барабана в нижний барабан. Вода, которая, в основном, находится в жидкой фазе, поступает в нижний барабан через впускную линию и смешивается с водой из верхнего барабана. Смесь протекает в змеевик. Здесь некоторая часть ее преобразуется в насыщенный пар, в то время как остальная остается, как насыщенная вода. Насыщенный пар и насыщенная вода протекают в верхний барабан, где пар уходит, и вода протекает обратно в нижний барабан для рециркуляции через змеевик. Благодаря их умеренным размерам, барабаны могут противостоять высокому давлению, без избыточной толщины стенок, и это позволяет вводить испаритель в рабочий режим с минимальными точками задержки или без них. При этом эти два барабана обеспечивают время удержания и защиту, соответствующие одному барабану большой емкости, имеющему существенную толщину стенок. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ глубокой утилизации тепла дымовых газов // 2606296

Изобретение относится к теплоэнергетике. Способ глубокой утилизации тепла дымовых газов включает предварительное охлаждение дымовых газов в газо-газовом поверхностном пластинчатом теплообменнике, нагревая противотоком осушенные дымовые газы, для создания температурного запаса, предотвращающего конденсацию остаточных водяных паров в дымовой трубе. Дальнейшее охлаждение дымовых газов до температуры, близкой к точке росы водяных паров, осуществляется в контактном газоводяном водоподогревателе, который нагревает воду. Охлажденные влажные дымовые газы подают в газовоздушный поверхностный пластинчатый теплообменник - конденсатор, где конденсируются содержащиеся в дымовых газах водяные пары, нагревая воздух. Осушенные дымовые газы подают дополнительным дымососом в газо-газовый поверхностный пластинчатый теплообменник, где нагревают для предотвращения возможной конденсации водяных паров в газоходах и дымовой трубе и направляются в дымовую трубу. Технический результат: повышение эффективности утилизации тепла дымовых газов за счет использования скрытого тепла конденсации водяных паров и повышенной температуры самих дымовых газов. 1 ил., 1 табл.