Парогазовий реактор

Реферат: Парогазовий реактор містить повітронепроникний корпус і реактор згорання. При цьому реактор згорання розташований в повітронепроникному корпусі, в який також додатково введений корпус подання відхідних газів з можливістю попереднього нагріву повітря і спалювання відхідних газів, а всередину повітронепроникного корпусу також додатково введений корпус подачі і перегріву пари. UA 87771 U (12) UA 87771 U UA 87771 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонований парогазовий генератор належить до пристроїв для спалювання газоподібного палива і може бути використаний: у печах і ковальських горнах; у печах термічної обробки; казанах і бойлерах; для технічного розігрівання і кип'ятіння; для розігрівання ковшів; для сушіння і нагріву повітря; для плавки кольорових металів; для попереднього розігрівання сталі в сталеплавильних процесах; роторних обпалювальних печах; керамічних печах; для спалювання токсичних газів. 5 Відомий газовий пальник (див. АС СРСР 1599620, МПК F23D 14/70, 1990), що спалює газоподібне паливо для допалювання термічних і нагрівальних печей в чорній і кольоровій металургії, містить корпус подання повітря, встановлену по осі корпусу і заглушену з вихідного горця газову трубку з випускними отворами на її бічній поверхні, нахиленими до осі корпусу, і співвісну, розміщену навколо газової труби, насадку, в порожнині якої виконана камера попереднього зміщення, утворена зв'язаними конічними і циліндровими ділянками. Насадка на вході забезпечена конічною обичайкою, зв'язаною своїм великим внутрішнім діаметром з великим діаметром конічної ділянки камери. Між корпусом подання повітря і насадкою є кільцевий зазор, причому співвідношення зовнішнього і внутрішнього діаметрів кільцевого зазору рівне 1,08-1,12. Описаний пальник має недоліки. Наявність зазору між корпусом подання повітря і насадкою погіршує якість спалювання газу з наступних причин. При коливаннях тиску газу і повітря, що подаються в пальник, співвідношення кількостей первинного повітря, що проходить в отвори камери змішення, і вторинного повітря, що проходить через кільцевий зазор, зважаючи на його невеликий гідравлічний опір, порушуватиметься, що погіршить нормальні режими горіння і стабілізації. Збільшення подачі вторинного повітря в зону горіння веде до її охолоджування і, як наслідок, до хімічного недопалювання і погіршення стабілізаційних характеристик, що приводить до обмеження діапазону регулювання, зниження економічності і експлуатаційної надійності пристрою. Також відомий пальниковий пристрій (Патент України па корисну модель № 52197, опубл. 10.08.2010). що містить повітряний підвідний корпус, установлену по осі корпусу й заглушену з вихідного торця газову трубку з випускними похилими отворами, а усередині газової трубки врізана перпендикулярно осі повітряна трубка меншого діаметра зі співвісним відводом і відкритим торцем, навколо газової трубки співвісно розміщена насадка, у порожнині якої виконана сполучена камера змішування і каскадного спалювання палива, утворена встановленою на вході в насадку кришкою з отворами і сполученими з нею циліндричною ділянкою з похилими отворами і конічною ділянкою з отворами насадки, а до насадки на виході жорстко прикріплене циліндричне сопло з кільцевими рядними отворами на частині сопла, обмеженій задньою кришкою повітряного підвідного корпусу, коаксійно конічній частині насадки і соплу встановлена обичайка, на циліндричній частині якої є отвори, при цьому на циліндричній частині насадки і стінці повітропідвідного корпусу виконані отвори, що з'єднують через полум'яну трубку внутрішню порожнину циліндричної частини насадки з відкритим полум'ям факела пілотного пальника. На конічній частині насадки в отвори вбудовано клапани з біметалічним приводом, кінематично пов'язаним із клапанами. Описана в корисній моделі конструкція пальникового пристрою є окремим випадком застосування пропонованого пристрою при відсутності подачі відхідних газів на попередній нагрів повітря. При цьому відсутнє спалювання продуктів згорання шляхом введення у факел підігрітої пари. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю, призначенням і результатом, що досягається, є пальниковий пристрій (газовий паливний реактор) (патент US № 4708637, МПK F23D 14/00, F23C 3/00; F23C 6/00; F23C 6/04; F23C 7/00; F23L 1/00. опубл. 24.11.1987 p.).), що містить повітронепроникний корпус і реактор згорання. Згідно з цим відомим винаходом, пристрій містить встановлену по осі корпусу і заглушену з вихідного торця газову трубку з випускними похилими отворами, а усередині газової трубки врізана перпендикулярно осі повітряна трубка меншого діаметра із співвісним відведенням і відкритим торцем, навколо газової трубки співвісно розміщена насадка, в порожнині якої виконана суміщена камера зміщення і каскадного спалювання палива, утворена встановленою на вході в насадці кришкою з отворами і зв'язаними циліндровою ділянкою з похилими отворами і конічною ділянкою з отворами насадки, а до насадки на виході жорстко прикріплено циліндричне сопло з кільцевими рядними отворами на частині сопла, обмеженій задньою кришкою корпусу подання повітря. Коаксійно конічної частини насадки і соплу встановлена обичайка, на циліндровій частині якої є отвори, при цьому на циліндровій насадці і стінці корпусу подання повітря виконані отвори, що зв'язують через полум'яну трубку внутрішню порожнину циліндрової частини насадки з відкритим полум'ям факела пілотного пальника з каскадним спалюванням газу при ударній 1 UA 87771 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 протитечії газових і повітряних струменів, сприяючих ефективному змішуванню газовоповітряної суміші. Наявність подачі частини продуктів згорання (рециркулятора) в зону каскадного горіння сприяє стабілізації процесу горіння і економічності пристрою. Недоліком пристрою за найближчим аналогом є низька енергоефективність спалювання палива і відсутність допалювання відхідних газів, відсутність можливості допалювання токсичних газів. Це пояснюється тим, що відсутність зворотного зв'язку по регулюванню об'єму рециркулята, що подається в зону каскадного горіння, призводить до нестабільності процесу горіння при перехідних режимах роботи реактора. Ударна протитечія газових повітряних струменів недостатньо ефективна. Також має місце відсутність попереднього нагріву повітря, що веде до енерговтрат, відсутності допалювання газів. У основу корисної моделі поставлена задача створення парогазового реактора для збільшення енергоефективності спалюваного палива, можливості допалювання відхідних газів, можливість допалювання токсичних газів. Поставлена задача вирішується тим, що парогазовий реактор містить повітронепроникний корпус і реактор згорання. Згідно з корисною моделлю, реактор згорання розташований в повітронепроникному корпусі, в який також додатково введений корпус подання відхідних газів з можливістю попереднього нагріву повітря і спалювання відхідних газів, причому всередину повітронепроникного корпусу також додатково введений корпус подачі і перегріву пари. Згідно з одним з варіантів реалізації корисної моделі корпус подачі відхідних газів розташований усередині корпусу подачі повітря. Згідно ще з одним варіантом реалізації корисної моделі корпус подачі перегрітої пари розташований співвісно з соплом і утворює разом з ним камеру перегріву пари. Відповідно до ще одного варіанта реалізації корисної моделі, в зовнішній оболонці камери згорання виконані отвори подачі відхідних газів в зону горіння для їх допалювання. У відповідності із ще одним варіантом реалізації корисної моделі, в камеру сопла, через виконані в ньому радіальні отвори, подається перегріта пара для допалювання продуктів згорання і охолоджування сопла. У пропонованому парогазовому реакторі досягається збільшення енергоефективності спалюваного палива і допалювання відхідних газів, можливість допалювання токсичних газів. Це досягається завдяки тому, що в парогазовому реакторі усередині корпус) подання повітря співвісно розташований корпус подачі відхідних газів для попереднього нагріву газу, що подається, з використанням тепла відхідних газів, реактор згорання, який дозволяє підтримувати знижену температуру для запобігання утворенню оксидів азоту і камери подачі перегрітої пари, що забезпечує повне згорання реагентів при утворенні, так званого, "водяного газу" і додатковим виділенням тепла при взаємодії залишків СО і води з утворенням СО2 і водню плюс кисень. Пристрій містить корпус подання повітря з розташованими в ньому, співвісно з корпусом подачі відхідних газів, реактором згорання, корпусом подачі і перегріву пари. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 представлений парогазовий реактор, подовжній розріз; на фіг. 2 вигляд пристрою збоку. Парогазовий реактор містить корпус 1, корпус подачі відхідних газів 2, реактор згорання 3, камеру подачі перегрітої нари 4, сопло 5, патрубок подачі перегрітої пари 6, патрубок подачі повітря 7, патрубок подачі відхідних газів 8, патрубок подачі газоподібного палива 9, інжектор газоподібного палива 10, інжектор повітря 11 з радіальними отворами 20 подачі перегрітої пари або охолоджувального повітря, повітряну камеру 12, камеру згорання 13, сопло 5 з отворами 20, камеру перегріву пари 15, ребра 16, ребра 17, пальник-ініціатор горіння 18. Пропонований парогазовий генератор працює таким чином. Газоподібне паливо подається по патрубку подачі газу 9, подається в інжектор газоподібного палива 10 камери згорання 13, далі змішується з повітрям, що подасться через патрубок подачі повітря 7 в повітряну камеру 12 корпусу 2, далі через отвори інжектора повітря 11, в порожнину горіння камери згорання 13. Далі суміш газоподібного палива і повітря підпалюється пальником-ініціатором горіння 18. Відхідні гази через патрубок 8 подаються в реактор згорання 3 корпусу 1, нагрівають його, унаслідок чого нагрівається повітря, що подається. Ребра 16 корпусу підведення відхідних газів 1 сприяють інтенсивнішому нагріву повітря, збільшуючи поверхню контакту повітря з корпусом 1. Далі, відхідні гази через отвори 20 надходять в камеру згорання 13 для допалювання. Продукти згорання з камери згорання 13 надходять в порожнину 14 сопла 5, де змішуються з перегрітою парою, що надходить через патрубок підведення пари 6 в камеру перегріву пари 15 через радіальні отвори 19 сопла 5. Для інтенсивнішого перегріву пари на зовнішній стороні сопла 5 виконані ребра 17. При змішуванні продуктів згорання з водяною парою в порожнині 14 сопла 5 відбувається часткове утворення так званого «водяного газу» з подальшим 2 UA 87771 U 5 10 допалюванням продуктів згорання і виділенням додаткового тепла. При взаємодії залишків З і води утворюються СО2 і водню плюс кисень. В процесі надходження пари в порожнину камери перегріву пари 15 відбувається його нагрівання. При цьому сопло 5 частково охолоджується, перегріваючи пару, що сприяє довговічності конструкції. За відсутності пари, що подається, в патрубок подачі пари 6 подається повітря, що охолоджує сопло 5. За відсутності необхідності допалювання відхідних газів, на патрубку подачі відхідних газів встановлюється заглушка. Таким чином, пропонований парогазовий реактор може працювати в наступних режимах: - режим спалювання газоподібного палива і повітря з подачею на охолоджування сопла повітря; - режим із допалювання відхідних газів з використанням перегрітої пари: - режим із допалюванням відхідних газів без використання пари. Таким чином, в парогазовому реакторі досягається збільшення енергоефективності спалюваного палива за рахунок попереднього нагріву повітря і допалювання відхідних газів, можливість спалювання токсичних газів. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 1. Парогазовий реактор, який містить повітронепроникний корпус і реактор згорання, який відрізняється тим, що реактор згорання розташований в повітронепроникному корпусі, в який також додатково введений корпус подання відхідних газів з можливістю попереднього нагріву повітря і спалювання відхідних газів, причому всередину повітронепроникного корпусу також додатково введений корпус подачі і перегріву пари. 2. Парогазовий реактор за п. 1, який відрізняється тим, що корпус подачі відхідних газів розташований усередині корпусу подачі повітря. 3. Парогазовий реактор за п. 1, який відрізняється тим, що корпус подачі перегрітої пари розташований співвісно з соплом і утворює разом з ним камеру перегріву пари. 4. Парогазовий реактор за п. 1, який відрізняється тим, що в зовнішній оболонці камери згорання виконані отвори подачі відхідних газів в зону горіння для їх допалювання. 5. Парогазовий реактор за п. 1, який відрізняється тим, що в камеру сопла, через виконані в ньому радіальні отвори, подається перегріта пара для допалювання продуктів згорання і охолоджування сопла. 3 UA 87771 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4