Парогазогенератор

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки парогазовых смесей. Технический результат направлен на повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента. Парогазогенератор содержит охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую в себя корпус, на торцах которого закреплены верхнее и нижнее днище, коллектор горючего, установленный на корпусе, центробежную форсунку окислителя, расположенную на оси смесительной головки, струйно-центробежные форсунки горючего, расположенные равномерно по окружности и включающие в себя полый наконечник и втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник, при этом осевой канал наконечника соединен с полостью балластирующего компонента, а полость горючего соединена с полостью камеры через тангенциальные отверстия, выполненные на цилиндрической поверхности втулки, причем полость тракта охлаждения камеры сообщается через каналы, выполненные в корпусе смесительной головки, с полостью балластирующего компонента. 5 ил.

 

Изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к способам работы и конструированию парогазогенераторов.

Одной из проблем, стоящих в настоящее время в данной области техники, является проблема эффективности энергоустановок, повышение их КПД и надежности работы.

Известен способ работы парогазогенератора, в котором рабочий процесс осуществляется в двух газовых трактах с разнотемпературными выхлопными потоками, выводимыми в общую утилизационную систему, в которой генерируется водяной пар (заявка РФ на изобретение №93009679/06/008853).

Известен способ работы парогазовой установки (парогазогенератора), включающий сжигание топлива, подогрев рабочего тела, генерацию водяного пара (патент РФ №2174615, кл. МПК7 F02C 6/18, от 12.09.1996 г.).

Известно устройство для получения высокотемпературного пара (а.с. СССР №168962), содержащее корпус с выходными патрубками для парогазовой смеси и размещенным внутри горелочным устройством.

Известен парогазогенератор, содержащий корпус с выходным патрубком для парогазовой смеси, цилиндрическую камеру сгорания с горелочным устройством, камеру смешения, форсунки, завихрители потока (патент РФ 2283456 от 12.20.2004 г., кл. МПК F22B 1/22).

Общим недостатком известных технических устройств является их недостаточная эффективность работы, сложность конструкции и низкая надежность при высоких тепловых нагрузках конструкционных элементов.

Известен парогазогенератор, содержащий камеру сгорания с форсунками, подвод воды, запальное устройство, камеру испарения, при этом подвод воды расположен в верхней части камеры сгорания и выполнен в виде втулки с тангенциальными каналами для закручивания водяного потока и образования вихреобразной оболочки, а в камере испарения установлена диафрагма (Патент РФ №2371594, МПК: F02C 6/00 - прототип).

Указанный парогазогенератор работает следующим образом.

Вода по магистрали подается в камеру сгорания, проходя по втулке с тангенциальными каналами, закручивается и образует в полости камеры сгорания вихреобразную оболочку с разрежением внутри ее центральной области.

Затем по магистралям окислителя и горючего подают компоненты в смесительную головку. Запальное устройство с помощью свечи воспламеняет их. Компоненты сгорают внутри водяной вихреобразной оболочки, которая существенным образом снижает температурные нагрузки на стенки камеры сгорания, что позволяет поднять до максимальной температуру сгорания компонентов (достигается их стехиометрическим соотношением) и повысить, тем самым, эффективность работы установки.

Наличие диафрагмы, выполненной в виде сопла, широким срезом направленного в камеру испарения, не позволяет разрушиться образовавшейся водяной вихревой оболочке раньше времени, поэтому интенсивное испарение воды и разогрев пара происходят при более щадящих температурных нагрузках на конструкционные элементы парогазогенератора после свертывания вихреобразной водяной оболочки. Кроме того, при расширении газа в сопле его статическая температура падает.

Разогретый в камере испарения высокотемпературный пар через выходное устройство выходит наружу для дальнейшего потребления.

Основными недостатками данной конструкции парогазогенератора являются значительные габариты, особенно в осевом направлении, что вызвано необходимостью размещения камеры смешения после узла подачи балластирующего компонента.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный парогазогенератор согласно изобретению содержит охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую в себя корпус, на торцах которого закреплены верхнее и нижнее днище, коллектор горючего, установленный на корпусе, центробежную форсунку окислителя, расположенную на оси смесительной головки, струйно-центробежные форсунки горючего, расположенные равномерно по окружности и включающие в себя полый наконечник и втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник, при этом осевой канал наконечника соединен с полостью балластирующего компонента, а полость горючего соединена с полостью камеры через тангенциальные отверстия, выполненные на цилиндрической поверхности втулки, причем полость тракта охлаждения камеры сообщается через каналы, выполненные в корпусе смесительной головки, с полостью балластирующего компонента.

Предлагаемая конструкция парогазогенератора за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение габаритов, массы устройства, а также повышение однородности температурного поля парогазовой смеси на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез парогазогенератора, на фиг. 2 - выносной элемент А - продольный разрез струйно-центробежной форсунки горючего смесительной головки парогазогенератора, на фиг. 3 - разрез Б-Б - поперечный разрез струйно-центробежной форсунки горючего смесительной головки парогазогенератора, на фиг. 4 - выносной элемент В - продольный разрез центробежной форсунки окислителя смесительной головки парогазогенератора, на фиг. 5 - разрез Г-Г - поперечный разрез центробежной форсунки окислителя смесительной головки парогазогенератора.

Парогазогенератор содержит камеру 1 и смесительную головку 2. Охлаждение камеры 1 осуществляется протоком балластирующего компонента по охлаждающему тракту 3.

Смесительная головка 2 состоит из корпуса 4, на торцах которого закреплены верхнее днище 5 и нижнее днище 6, коллектора горючего 7, закрепленного на корпусе 4, центробежной форсунки окислителя 8, расположенной на оси смесительной головки 2, и струйно-центробежных форсунок горючего 9, расположенных равномерно по окружности. Корпус 4, верхнее днище 5 и нижнее днище 6 образуют полость балластирующего компонента 10 и полость горючего 11 соответственно. В корпусе 4 смесительной головки 2 выполнены отверстия 12, через которые полость балластирующего компонента 10 сообщается с охлаждающим трактом 3 камеры 1.

Струйно-центробежная форсунка горючего 9 состоит из полого наконечника 13 и втулки 14, охватывающей с кольцевым зазором наконечник 13. Осевой канал 15 наконечника 13 соединен с полостью балластирующего компонента 10, а полость горючего 11 соединена с полостью камеры 16 через тангенциальные отверстия 17, выполненные на цилиндрической поверхности втулки 14.

Предложенный парогазогенератор работает следующим образом.

Горючее поступает в коллектор горючего 7 и далее в полость горючего 11, где оно равномерно распределяется по струйно-центробежным форсункам горючего 9. Через тангенциальные отверстия 17, выполненные во втулке 14, горючее поступает из полости горючего 11 смесительной головки 2 в полость камеры 16.

Окислитель поступает в полость камеры 16 через центробежную форсунку окислителя 8 смесительной головки 2.

В полости камеры 16 происходит смешение и сгорание компонентов топлива.

Балластирующий компонент подается в охлаждающий тракт 3 камеры 1. После охлаждающего тракта 3 балластирующий компонент поступает через отверстия 12 в полость балластирующего компонента 10 и далее через осевые каналы 15 наконечников 13 - в полость камеры 16.

В полости камеры 16 высокотемпературные продукты сгорания компонентов топлива разбавляются и охлаждаются балластирующим компонентом.

Использование предложенного технического решения позволит снизить габариты и массу парогазогенератора, а также повысить однородность температурного поля парогазовой смеси на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет интенсификации процесса испарения балластирующего компонента.

Парогазогенератор содержит охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую в себя корпус, на торцах которого закреплены верхнее и нижнее днище, коллектор горючего, установленный на корпусе, центробежную форсунку окислителя, расположенную на оси смесительной головки, струйно-центробежные форсунки горючего, расположенные равномерно по окружности и включающие в себя полый наконечник и втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник, при этом осевой канал наконечника соединен с полостью балластирующего компонента, а полость горючего соединена с полостью камеры через тангенциальные отверстия, выполненные на цилиндрической поверхности втулки, причем полость тракта охлаждения камеры сообщается через каналы, выполненные в корпусе смесительной головки, с полостью балластирующего компонента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки парогазовых смесей. Парогазогенератор содержит охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую в себя корпус, на торцах которого закреплены верхнее и нижнее днище, промежуточное днище, расположенное между корпусом и нижним днищем, коллектор окислителя, установленный на корпусе, и форсунки, равномерно расположенные по окружности.

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для выработки парогазовых смесей. Парогазогенератор содержит охлаждаемую балластирующим компонентом камеру сгорания, смесительную головку, включающую в себя блок подачи окислителя, блок подачи горючего, блок подачи балластирующего компонента с огневым днищем, при этом в указанных блоках равномерно по окружности установлены смесительные элементы, запальное устройство, установленное в смесительной головке, камеру смешения, в выходной части которой расположен диффузор, причем подача балластирующего компонента из тракта охлаждения камеры сгорания в камеру смешения осуществляется через сопло, установленное в выходной части трубки, расположенной на оси камеры сгорания и соединенной с огневым днищем блока подачи балластирующего компонента, и промежуточное сопло, расположенное между камерой сгорания и камерой смешения.

Изобретение относится к энергомашиностроению и может найти применение при конструировании парогазогенераторов. Суть изобретения в том, что комплекс для получения пара содержит как минимум трубопроводы подачи компонентов топлива и балластирующего компонента, систему питания и регулирования, парогазогенератор содержащий охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую блок подачи компонентов топлива, блока подачи балластирующего компонента с огневым днищем, форсунки, состоящие из полого наконечника и втулки, охватывающей с кольцевым зазором наконечник, установленные в указанных блоках по концентрическим окружностям и соединяющие полости блоков с полостью камеры сгорания, при этом на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхностью втулки, а наружная выходная часть втулки выполнена ступенчатой, с увеличением диаметра ее наружной поверхности, взаимодействующей с огневым днищем, причем в ступенчатом расширении втулки выполнены каналы, соединяющие полость балластирующего компонента с полостью камеры.

Изобретение относится к энергомашиностроению и может найти применение при конструировании парогазогенераторов. Суть изобретения в том, что парогазогенератор содержит, как минимум, охлаждаемую балластирующим компонентом камеру, смесительную головку, включающую блок подачи компонентов топлива, блок подачи балластирующего компонента с огневым днищем, форсунки, состоящие из полого наконечника и втулки, охватывающей с кольцевым зазором наконечник, установленные в указанных блоках по концентрическим окружностям и соединяющие полости блоков с полостью камеры сгорания, при этом на наружной поверхности наконечника форсунки выполнены ребра, взаимодействующие своей наружной частью с внутренней поверхности втулки, а наружная выходная часть втулки выполнена ступенчатой, с увеличением диаметра ее наружной поверхности, взаимодействующей с огневым днищем, причем в ступенчатом расширении втулки выполнены каналы, соединяющие полость балластирующего компонента с полостью камеры.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Устройство для синтеза хлороводорода из хлора и водорода или из хлора и углеводородов с интегрированной регенерацией тепла обеспечивает получение водяного пара.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплоэнергетических установках. .

Изобретение относится к способу образования газа и конструкции устройств для образования газа. Способ образования газа в газогенераторе, основанный на сжигании компонентов топлива, получении продуктов сгорания и смешении балластировочного газа с продуктами сгорания, заключается в том, что полученный поток продуктов сгорания направляют вдоль оси камеры сгорания, одновременно с этим в камере сгорания формируют вихревую газообразную оболочку из балластировочного газа вокруг направленно движущегося потока продуктов сгорания, после смешения продуктов сгорания с балластировочным газом определяют параметры полученной смеси, на основании чего корректируют расход балластировочного газа.

Изобретение относится к энергетике. Система для утилизации тепла замкнутого типа содержит первый и второй компрессоры, выход второго компрессора соединен с теплообменником в выходном тракте газотурбинной установки через рекуператор.

Изобретение относится к газотурбинной электростанции. Газотурбинная электростанция содержит газотурбинное устройство, содержащее компрессор, по меньшей мере одну горелку и по меньшей мере одну газовую турбину, узел котла-утилизатора, имеющий впускную сторону котла, соединенную с выпуском турбины, первый выпуск котла, соединенный с выхлопной трубой, второй выпуск котла и рециркуляцию выхлопного газа, которая соединяет второй выпуск котла с впуском компрессора.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при разработке или реконструкции многовальных газотурбинных установок (ГТУ), предназначенных для привода нагнетателей природного газа газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и автономного электроснабжения компрессорных станций с этими ГПА.

Газоперекачивающий агрегат содержит воздушный тракт, содержащий, в свою очередь, воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, вал, соединяющий компрессор и газовую турбину, свободную турбину, соединенную с газовым компрессором и систему подачи топливного газа в камеру сгорания с топливопроводом.

Изобретение относится к энергетике. Система активации топливного газа, содержащая активатор со средством активации, установленным на корпусе активатора, имеющем полость активации, и соединенным с источником энергии, отличающаяся тем, что средство активации выполнено с возможностью лазерного излучения в полость активации, а на внутренней стенке корпуса активатора установлена система зеркал.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к газотурбинным установкам, и может быть использовано в качестве судовой энергетической установки с применением природного газа как альтернативного дешевого и экологически чистого вида топлива.

Изобретение относится к области энергетики. Способ работы газотурбинной установки, включающей дополнительный контур с низкокипящим рабочим телом, включающий входное устройство, сообщенное с источником низкокипящего рабочего тела, теплообменный аппарат, турбину, сообщенную с дополнительным приводом.

Предложено устройство (200) для сжатия газа для применения с потоком (230) газа. Устройство (200) для сжатия газа может включать ряд компрессоров, один или несколько эжекторов (270), конденсатор (350), расположенный по потоку после одного или нескольких эжекторов (270), и источник (205) отходящего тепла.

Изобретение относится к энергетическим системам, в которых применяются органические циклы Ренкина для производства электрической энергии при сжигании различных видов топлива.
Наверх