Система выхлопа



Система выхлопа
Система выхлопа
Система выхлопа
Система выхлопа
Система выхлопа

 


Владельцы патента RU 2606298:

Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" (RU)

Изобретение относится к системам очистки от оксидов азота газов и может быть использовано для очистки выхлопных газов газотурбинных двигателей, например, газоперекачивающих агрегатов, газотурбинных электростанций. Система выхлопа включает газоход с устройством для подачи реагента-восстановителя, проставку, диффузор и трубу выхлопа, содержащую катализатор селективного каталитического восстановления. На входе и выходе проставки установлены решетки с ячейками в виде каналов. Диффузор снабжен продольными пластинами, скрепленными своими ребрами с внутренней поверхностью диффузора и образующими между собой и со стенками диффузора конические газовые каналы с углом раскрытия 7-10 градусов. Возможно выполнение решеток с увеличением количества ячеек в области максимальных скоростей выхлопных газов. Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить аэродинамическую равномерность потока выхлопных газов на входе в катализатор селективного каталитического восстановления. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к системам очистки газов от оксидов азота и может быть использовано для очистки выхлопных газов газотурбинных двигателей (ГТД), например, газоперекачивающих агрегатов, газотурбинных электростанций.

Во многих странах мира были приняты законодательные нормы на предельно допустимое содержание определенных веществ в выхлопных газах, образующихся при работе ГТД. Речь при этом преимущественно идет о веществах, выброс которых в окружающую среду нежелателен. Одним из таких веществ является оксид азота (NOx), доля которого в выхлопных газах не должна превышать законодательно установленных предельно допустимых значений. Снижение содержания оксидов азота в выхлопных газах ГТД за счет внесения изменений во внутреннее устройство двигателя возможно лишь в ограниченных пределах, которые зачастую не удовлетворяют законодательно установленным предельно допустимым значениям. Это создает необходимость использования дополнительных способов для снижения значения NOx в выхлопных газах ГТД.

Одним из таких способов является способ селективного каталитического восстановления (СКВ) оксидов азота. СКВ представлено химическими процессами восстановления оксидов азота газом-восстановителем до простейших составляющих. Конечным продуктом реакции являются безопасные компоненты - пары воды и азот.

Известен патент РФ №2424042 «Способ селективного каталитического восстановления оксидов азота в отработавших газах, образующихся при работе двигателя внутреннего сгорания, и система выпуска отработавших газов (ОГ)», где система выпуска ОГ имеет катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ-катализатор), устройство для подачи по меньшей мере одного из следующих реагентов (далее УПР):

а) восстановителя (аммиак);

б) предшественника восстановителя (раствор карбамида).

Суть метода состоит в том, что восстановительный агент (реагент-восстановитель), в качестве которого может использоваться раствор карбамида или аммиак, с помощью УПР инжектируется в поток выхлопных газов до СКВ-катализатора. При прохождении газа через СКВ-катализатор происходят с разной степенью интенсивности восстановительные реакции, в результате которых оксиды азота переходят в молекулярный азот. Скорость подачи и расход восстановителя определяются концентрацией NOx на выходе с турбины ГТД.

Известен патент РФ №2208184 «Газоперекачивающая станция», в котором газовыхлопной тракт (система выхлопа) включает газоход, диффузор, переходник (проставку), выхлопную трубу.

Известна также полезная модель (патент РФ №45474) «Система выхлопа и утилизации тепла выхлопных газов газотурбинных установок», являющаяся ближайшим аналогом предлагаемого изобретения. В систему выхлопа непосредственно входят: газоход, переходник (проставка), утилизатор тепла, проточная часть которого выполнена в виде диффузора (диффузор), дымовая труба (выхлопная труба).

Горячие выхлопные газы от двигателя по газоходу, проходя через проставку и диффузор, попадают в выхлопную трубу, на выходе из которой выбрасываются в атмосферу.

Установка УПР в газоход и СКВ-катализатора в выхлопную трубу системы выхлопа, указанной в прототипе, позволяет реализовать метод селективного каталитического восстановления для очистки выхлопных газов ГТД от NOx.

В таком случае недостатком данной полезной модели является то, что данная система выхлопа не обеспечивает эффективной работы метода СКВ, т.к. в силу конструктивных особенностей проточной части системы выхлопа (повороты, резкие расширения/сужения) не обеспечивается требуемая аэродинамическая равномерность потока по сечению СКВ-катализатора, являющаяся важнейшим условием для его эффективной работы, а также является требованием СТО 70238424.13.040.40.001-2008 к установкам очистки дымовых газов от оксидов азота по технологии селективного каталитического восстановления (СКВ).

Задачей изобретения является обеспечение улучшения очистки выхлопных газов ГТД путем повышения эффективности применения метода СКВ.

Технический результат заключается в обеспечении аэродинамической равномерности потока выхлопных газов на входе в СКВ-катализатор за счет введения дополнительных конструктивных элементов в проточную часть элементов системы выхлопа (диффузор и проставка).

Технический результат достигается тем, что в системе выхлопа, включающей газоход с устройством для подачи реагента-восстановителя, проставку, диффузор и трубу выхлопа, содержащую катализатор селективного каталитического восстановления, на входе и выходе проставки установлены решетки с ячейками в виде каналов, а диффузор снабжен продольными пластинами, скрепленными своими ребрами с внутренней поверхностью диффузора и образующими между собой и со стенками диффузора конические газовые каналы с углом раскрытия 7-10 градусов.

Возможно выполнение решеток с ячейками в виде каналов с увеличением количества ячеек в области максимальных скоростей выхлопных газов, образующихся при работе ГТД.

Установка решеток с ячейками в виде каналов на входе и выходе проставки согласно экспериментальным данным позволяет обеспечить выравнивание параметров выхлопных газов на входе в диффузор, а именно скорости потока выхлопных газов за счет сопротивления, создаваемого решетками, и однонаправленности потока выхлопных газов (без возвратных течений) за счет формы ячеек в виде каналов.

Увеличение количества ячеек в области максимальных скоростей выхлопных газов создает повышенное сопротивление потоку выхлопных газов в этой области, что дополнительно заставляет выхлопные газы распределяться более равномерно по поверхности решеток.

Снабжение диффузора продольными пластинами, скрепленными ребрами с его внутренней поверхностью диффузора и образующими между собой и со стенками диффузора конические газовые каналы с углом раскрытия 7-10 градусов, исключает образование новых вихрей (устраненных после прохождения выхлопных газов через проставку, на входе и выходе которой установлены решетки с ячейками в виде каналов) в потоке выхлопных газов и обеспечит аэродинамическую равномерность потока по сечению СКВ-катализатора на входе.

Угол раскрытия конических каналов 7-10 градусов обусловлен тем, что при угле раскрытия менее 7 градусов увеличенное количество продольных пластин создает дополнительное сопротивление в газовом тракте системы выхлопа, а угол раскрытия более 10 градусов не гарантирует исключение образования новых вихрей в потоке выхлопных газов и обеспечения аэродинамической равномерности потока по сечению на входе в СКВ-катализатор.

Изобретение поясняется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4.

На фиг. 1 изображен продольный разрез системы выхлопа.

На фиг. 2 - вид сверху на проставку с установленными на ее входе и выходе решетками.

На фиг. 3 изображен вид сбоку проставки с установленными на ее входе и выходе решетками.

На фиг. 4 - изометрия проставки с установленными на ее входе и выходе решетками.

Система выхлопа, включающая газоход 1 с устройством для подачи реагента-восстановителя 2, проставку 3, диффузор 4 и трубу выхлопа 5, содержащую катализатор селективного каталитического восстановления 6, при этом на входе и выходе проставки 3 установлены решетки 7 с ячейками в виде каналов 8, а диффузор 4 снабжен продольными пластинами 9, скрепленными ребрами с внутренней поверхностью диффузора 4 и образующими между собой и со стенками диффузора 4 конические газовые каналы 10 с углом раскрытия 7-10 градусов. При этом решетки 7 с ячейками в виде каналов 8 выполнены с увеличением количества ячеек в области максимальных скоростей выхлопных газов 11.

Устройство работает следующим образом.

Выхлопные газы из ГТД поступают в газоход 1 системы выхлопа, на входе в который происходит впрыск реагента-восстановителя устройством подачи реагента-восстановителя 2. После чего газовый поток, перемешанный с реагентом-восстановителем, поступает в проставку 3, на входе и выходе которой установлены решетки 7 с ячейками в виде каналов 8. Затем уже равномерный однонаправленный газовый поток поступает в диффузор 4, снабженный продольными пластинами 9, скрепленными ребрами с внутренней поверхностью диффузора и образующими между собой и со стенками диффузора конические газовые каналы 10 с углом раскрытия 7-10 градусов, после чего поступает в СКВ-катализатор 6, установленный в выхлопной трубе 5.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает аэродинамическую равномерность потока выхлопных газов на входе в СКВ-катализатор.

1. Система выхлопа, включающая газоход с устройством для подачи реагента-восстановителя, проставку, диффузор и трубу выхлопа, содержащую катализатор селективного каталитического восстановления, отличающаяся тем, что на входе и выходе проставки установлены решетки с ячейками в виде каналов, а диффузор снабжен продольными пластинами, скрепленными своими ребрами с внутренней поверхностью диффузора и образующими между собой и со стенками диффузора конические газовые каналы с углом раскрытия 7-10 градусов.

2. Система выхлопа по п. 1, отличающаяся тем, что решетки выполнены с увеличением количества ячеек в области максимальных скоростей выхлопных газов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для шумоглушения и очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания с одновременным получением электроэнергии. Техническим результатом является повышение эффективности.

Изобретение относится к системе селективной каталитической нейтрализации для поглощения летучих соединений. Система селективной каталитической нейтрализации для очистки дизельных выхлопных газов, которые содержат азотные оксиды и частицы дизельной копоти, включающая: каталитический материал, включающий: большую часть, содержащую нанесенный материал на основе диоксида титана; меньшую часть, содержащую каталитический компонент, включающий как минимум один из оксидов ванадия, вольфрама, молибдена; и поглощающий материал, включающий большую часть для поглощения меньшей части, содержащей летучие оксиды и гидроксиды, образованные на каталитическом материале, где меньшая часть поглощающего материала имеет общее секционированное покрытие монослоя на большей части поглощающего материала около 5 или меньше; и где поглощающий материал расположен в соединении с каталитическим материалом или расположен позади каталитического материала.

Изобретение относится к системе для определения износа устройства регулирования выпуска выхлопного газа. Система определения износа устройства регулирования выпуска выхлопного газа, включающая в себя: катализатор селективного восстановления NOx, обеспеченный на пути выхлопного газа двигателя внутреннего сгорания и использующий аммиак в качестве восстановителя; блок подачи восстановителя, который подает аммиак или предшественник аммиака в выхлопной газ, текущий в катализатор селективного восстановления NOx, выше по потоку от данного катализатора селективного восстановления NOx; катализатор, обеспеченный ниже по потоку от катализатора селективного восстановления NOx и имеющий окислительную способность; датчик NOx, обеспеченный ниже по потоку от катализатора, имеющего окислительную способность, предназначенный для детектирования NOx в выхлопном газе, вытекающем из катализатора, имеющего окислительную способность, а также детектирования аммиака в выхлопном газе в виде NOx; блок определения износа, который выполняет определение износа катализатора селективного восстановления NOx на основании измеряемой датчиком NOx величины.

Изобретение относится к устройству управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания включает выхлопной канал.

Изобретение относится к катализатору окисления выхлопных газов, предназначенному для газопоглощения выхлопных газов, испускаемых из двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к устройству очистки выхлопного газа для двигателя внутреннего сгорания. Предложено устройство очистки выхлопного газа для двигателя внутреннего сгорания, очищающее выхлопной газ в первом выпускном канале и втором выпускном канале, которые проходят от двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в каталитических системах очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Способ очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания заключается в электрическом нагреве каталитически активного элемента (5), выполненного из проволочной сетки или спирали из неблагородного металла, нагрев которой осуществляют в режиме постоянства сопротивления.

Изобретение может быть использовано в двигателях с наддувом, содержащих турбонагнетатели. Способ эксплуатации двигателя (10) с турбонагнетателем (164, 161, 162) заключается в том, что осуществляют вращение турбонагнетателя в первом направлении для увеличения времени нахождения выхлопных газов двигателя в выпускном (48) коллекторе.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях автотранспортных средств. Дизельный двигатель (1) автотранспортного средства имеет систему (50) рециркуляции отработавших газов по первому маршруту и систему (60) рециркуляции отработавших газов по второму маршруту, более длинному, чем первый маршрут системы (50) и уловитель (30) окислов азота.

Группа изобретений относится к выхлопной системе для обработки твердых частиц (PM). Выхлопная система (10) двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением топлива транспортного средства (12) содержит фильтр (20) для фильтрования твердых частиц из выхлопного газа, выпускаемого из двигателя.

Глушитель предназначен для снижения шума выхлопной струи пара. Глушитель состоит из верхней и нижней ступеней.

Концевые бандажи (411) на лопатках (419) последней ступени конденсационной паровой турбины (410) могут создавать значительное препятствие и образовывать завихрение у стенки паронаправляющей (423, 424) диффузора (300), что приводит к отрыву потока пара от указанной стенки паронаправляющей.

Диффузор (20), в частности, для осевого компрессора, предпочтительно стационарной газотурбинной установки. В диффузоре (20) кольцевой канал (17), имеющий первую площадь поперечного сечения, переходит в выходное пространство (21), имеющее вторую, большую площадь поперечного сечения вдоль оси (31) машины.

Выхлопной диффузор (10) для газовой турбины имеет расширяющийся в направлении выхода (20) диффузора проточный канал (22), в центре которого предусмотрен распространяющийся в осевом направлении направляющий аппарат (14).

Устройство выпуска отработавшего пара для модуля паровой турбины снабжено каналом (4а, 4b) для выпуска пара, ограниченным поверхностью (8а, 8b) диффузора (5а, 5b), направляющей пар, а также нижней стенкой (7а, 7b).

Выпускной патрубок (110) паровой турбины (10) содержит нижний выпускной патрубок (105), направляющую (24) для пара, отверстие (26) конденсатора, пластину (200) выпускного патрубка и внутренний канал (215).

Выпускное устройство (100) осевой паровой турбины содержит внутренний корпус (116) турбины и конденсатор (140) турбины, установленный ниже выпускного кожуха (121). Выпускной кожух (121) содержит верхний выпускной кожух (122) и нижний выпускной кожух (123) и обеспечивает двойной выпускной тракт (180, 190) к конденсатору (140) турбины.

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки механической, тепловой или электрической энергии. Выхлопное устройство энергетической установки содержит корпус, преобразующий горизонтальное движение потока выхлопных газов в вертикальное.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС) с конденсационными паровыми турбинами, в том числе имеющими отбор на теплофикацию.

Выпускное устройство (400) для двухпоточной паровой турбины (401) обеспечивает отдельный внешний выпускной канал (320) из верхней части (316) выпускного отверстия (315) первой секции (305) турбины и отдельный внешний выпускной канал (325) из нижней части (317) выпускного отверстия первой секции (305) турбины, ведущие к первому конденсатору (330).

Конструкция турбомашины с теплообменником, интегрированным в выпускной газовоздушный тракт (10) потока горячих газов (1) турбомашины, отличающаяся тем, что элементы теплообмена (60, 60а-60i; 9), установленные в одном из элементов (11, 14, 14а, 14b, 15, 16, 16а, 16b, 18, 18а, 18с) выпускного газовоздушного тракта (10), выполнены с возможностью направлять часть потока горячих газов (1), проходящую через элементы теплообмена, с последующим использованием остаточной тепловой энергии указанной части потока горячих газов (1) для увеличения мощности на валу (30, 31) турбомашины (20, 20а, 20b), оставляя большую часть потока горячих газов (1) невозмущенной. Позволяет добиться оптимального общего компромисса между техническими характеристиками, массой и эксплуатационными расходами. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх