RU2144160C1 - Converter - Google Patents
Converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2144160C1 RU2144160C1 RU99107067/06A RU99107067A RU2144160C1 RU 2144160 C1 RU2144160 C1 RU 2144160C1 RU 99107067/06 A RU99107067/06 A RU 99107067/06A RU 99107067 A RU99107067 A RU 99107067A RU 2144160 C1 RU2144160 C1 RU 2144160C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- section
- fiber
- converter
- package
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/12—Radiant burners
- F23D14/18—Radiant burners using catalysis for flameless combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2212/00—Burner material specifications
- F23D2212/10—Burner material specifications ceramic
- F23D2212/103—Fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплотехнических устройств, предназначенных для преобразования энергии горения углеводородов в газообразной фазе в энергию инфракрасного излучения, используемого в экологически чистом технологическом оборудовании, применяемом в различных областях техники и промышленности. The invention relates to the field of heat engineering devices designed to convert the energy of combustion of hydrocarbons in the gaseous phase into the energy of infrared radiation used in environmentally friendly technological equipment used in various fields of technology and industry.
Известно из патента США N 5326631, кл. F 23 D 14/12, 1993 г., устройство для преобразования энергии горения углеводородов в газообразной фазе в энергию инфракрасного излучения, содержащее матрицу из спеченных металлических и керамических волокон со связующим агентом, образующую пористую структуру. It is known from US patent N 5326631, CL. F 23 D 14/12, 1993, a device for converting the combustion energy of hydrocarbons in the gaseous phase into infrared energy, containing a matrix of sintered metal and ceramic fibers with a bonding agent, forming a porous structure.
Недостатками вышеуказанного технического решения являются малый диапазон устойчивой работы и невысокий предел регулирования, вызванный опасностью проскока пламени на периферии матрицы (где скорость газовоздушной смеси минимальная) при снижении исходного давления углеводородов в газообразной фазе и изменении режимов работы. The disadvantages of the above technical solution are a small range of stable operation and a low regulation limit, caused by the danger of flame penetration at the periphery of the matrix (where the air-gas mixture velocity is minimal) while lowering the initial pressure of hydrocarbons in the gaseous phase and changing operating modes.
Наиболее близким к предложенному конвертеру по своей технической сущности и достигаемому эффекту является, известный из патента Российской Федерации N 2094703, конвертер, содержащий пакет из металловолокнистой структуры с открытой образующей сквозные каналы объемной пористостью, предназначенный для сжигания газообразного топлива и генерации инфракрасного излучения. The closest to the proposed converter in its technical essence and the achieved effect is, known from the patent of Russian Federation N 2094703, a converter containing a package of metal-fiber structure with open volume porosity forming through channels, designed to burn gaseous fuel and generate infrared radiation.
Недостатками этого конвертора являются узкий диапазон его применения, ограниченный маломощными горелочными устройствами с естественной эжекцией окислителя, и проблематичность его использования, в частности, для нейтрализации выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания различных транспортных средств и дымовых газов теплоэлектростанций из-за ограниченных прочностных свойств. The disadvantages of this converter are the narrow range of its application, limited by low-power burner devices with natural ejection of the oxidizing agent, and the difficulty of its use, in particular, to neutralize the exhaust gases of internal combustion engines of various vehicles and flue gases of thermal power plants due to limited strength properties.
Целью предлагаемого изобретения является расширение диапазона применения конвертера, повышение эффективности (КПД), надежности и обеспечение удобства эксплуатации. The aim of the invention is to expand the range of application of the converter, increase efficiency (Efficiency), reliability and ease of use.
Указанная цель достигается тем, что в конверторе, содержащем, по крайней мере, один пакет с открытой объемной пористостью, образующей сквозные каналы из соединенных в единое целое фибр из жаропрочного и жаростойкого материала, обладающего каталическими свойствами интенсификации физико-химических процессов окисления углеводородов и восстановления окислов в газообразной фазе, фибры выполнены с профилированным поперечным сечением и уложены послойно по схеме свободно опертой фиксированной балки, при этом фибры в каждом слое расположены произвольно и имеют угол разворота, а в пространстве каждой фибры равный 0,15 - 90o градусов, длина L и межосевые расстояния Т между соседними фибрами не превышают 50 - 150 максимальных поперечных размеров X фибры, причем диаметр d приведенного поперечного сечения каждого сквозного канала равен 0,5 - 20 максимальных поперечных размеров X фибры, минимальная толщина S пакета составляет 0,5 - 2,0 длины L фибры, а активная рабочая поверхность пакета составляет 0,89 - 0,99 от суммарной поверхности всех фибр.This goal is achieved by the fact that in the converter containing at least one bag with open volume porosity, forming through channels of fiber-reinforced heat-resistant and heat-resistant material combined with catalytic properties of intensification of the physicochemical processes of hydrocarbon oxidation and reduction of oxides in the gaseous phase, the fibers are made with a profiled cross-section and laid in layers according to the scheme of a freely supported fixed beam, with the fibers in each layer arbitrary and have a turning angle, and in the space of each fiber equal to 0.15 - 90 o degrees, the length L and the center distance T between adjacent fibers do not exceed 50 - 150 maximum transverse dimensions X of the fiber, and the diameter d of the given cross section of each through channel is 0.5 - 20 maximum transverse dimensions X of the fiber, the minimum thickness S of the package is 0.5 - 2.0 of the length L of the fiber, and the active working surface of the package is 0.89 - 0.99 of the total surface of all fibers.
Кроме того в конвертере пакет фибр может быть выполнен со сквозными каналами, размер поперечных сечений которых определяется по формуле
где d - диаметр приведенного сечения канала;
h - текущий линейный размер пакета;
Hi- значение одного из линейных размеров (толщины) участка пакета, имеющего заданную пористость;
Hn - значение одного из линейных размеров (толщины) участка пакета с порядковым номером n, имеющего заданную пористость;
k - число из диапазона 0 - 1, значение которого выбирается соответственно заданным: - скорости потока газов в конвертере и их давлению на входе в конвертер и конструктивным особенностям технологического оборудования;
М - коэффициент стыковки смежных участков пакета различной заданной пористости, имеющий произвольное значение, превышающее число, равное 1.In addition, the fiber package in the converter can be made with through channels, the cross-sectional size of which is determined by the formula
where d is the diameter of the reduced section of the channel;
h is the current linear packet size;
H i - the value of one of the linear dimensions (thickness) of the portion of the package having a given porosity;
H n is the value of one of the linear dimensions (thickness) of the portion of the packet with serial number n having a given porosity;
k is a number from the range 0 - 1, the value of which is selected according to the given: - the flow rate of gases in the converter and their pressure at the inlet of the converter and the design features of the technological equipment;
M is the joining coefficient of adjacent sections of the packet of different predetermined porosity, having an arbitrary value greater than a number equal to 1.
При этом фибры могут быть выполнены с поперечным сечением в виде круга, или прямоугольника, или лучевой звезды. In this case, the fibers can be made with a cross section in the form of a circle, or a rectangle, or a ray star.
На фиг. 1 схематично изображен общий вид конвентера из пакетов, образующих однослойную панель. In FIG. 1 schematically shows a General view of the convector from the packages forming a single-layer panel.
На фиг. 2 - вид сбоку конвертера, изображенного на фиг. 1. In FIG. 2 is a side view of the converter of FIG. 1.
На фиг. 3 - поперечный разрез пакета. In FIG. 3 is a cross section of the package.
На фиг. 4 - схематично изображен общий вид конвертора из пакетов, образующих многослойную панель. In FIG. 4 - schematically shows a General view of the Converter from packages forming a multilayer panel.
На фиг. 5 - фибра с поперечным сечением в виде круга в аксонометрии. In FIG. 5 - fiber with a cross section in the form of a circle in a perspective view.
На фиг. 6 - фибра с поперечным сечением в виде прямоугольника в аксонометрии. In FIG. 6 - fiber with a cross section in the form of a rectangle in a perspective view.
На фиг. 7 - фибра со звездообразным поперечным сечением в аксонометрии. In FIG. 7 - fiber with a star-shaped cross section in a perspective view.
Конвертер состоит, по крайней мере, из одного пакета 1 с открытой объемной пористостью, образующей сквозные каналы 2 из соединенных в единое целое фибр 3 из жаропрочного и жаростойкого материала, обладающего каталическими свойствами интенсификации физико-химических процессов окисления углеводородов и восстановления окислов в газообразной фазе. Фибры 3 выполнены с профилированным поперечным сечением и уложены послойно по схеме свободно опертой фиксированной балки. Фибры 3 в каждом слое 4 расположены произвольно и имеют угол разворота в пространстве каждой фибры 3, равный 0,15 -90 градусов. Длина L фибры 3 и межосевые расстояния Т между соседними фибрами 3 не превышают 50 - 150 максимальных поперечных размеров X фибры 3, причем диаметр d приведенного поперечного сечения каждого сквозного канала 2 равен 0,5 - 20 максимальных поперечных размеров X фибры 3. Минимальная толщина S пакета 1 составляет 0,5 - 2,0 длины L фибры 3, а активная рабочая поверхность пакета 1 составляет 0,89 - 0,99 от суммарной поверхности всех фибр 3. The converter consists of at least one package 1 with open bulk porosity, which forms through
В зависимости от назначения и характера технологического оборудования, конвертер может использоваться как в теплогенераторах для сжигания газообразного углеводородного сырья, с целью получения технологического тепла в виде интенсивного инфракрасного излучения, так и в устройствах нейтрализации или дожигания выхлопных, дымовых или удаляемых из технологических установок отходящих горячих газов, в состав которых входят продукты горения, в том числе содержащие углеводороды. Depending on the purpose and nature of the technological equipment, the converter can be used both in heat generators for burning gaseous hydrocarbon raw materials, in order to obtain technological heat in the form of intense infrared radiation, and in devices for neutralizing or afterburning exhaust, flue or exhaust hot gases removed from technological installations , which include combustion products, including those containing hydrocarbons.
Принцип работы конвертера. После подачи газообразного углеводородного топлива в конвертер теплогенератора или горелки (на чертежах условно не показано) и зажигания топлива, фибры 3 нагреваются (за счет теплоты, выделяющейся при горении топлива внутри сквозных поровых каналов 2 пакета 1 конвертера), а за счет турбулизации потока, при прохождении сквозных капиллярных поровых каналов 2, происходит интенсивный подогрев и перемешивание компонент газообразного топлива и подготовка его к горению, одновременно за счет катализа снижается температура воспламенения топлива. Поскольку реакция окисления углеводородов газообразного топлива происходит с выделением тепловой энергии, фибры 3 раскаляются до температуры 850 -1050oC и становятся источником концентрированного инфракрасного излучения.The principle of operation of the converter. After the supply of gaseous hydrocarbon fuel to the converter of the heat generator or burner (not shown conventionally in the drawings) and ignition of the fuel, the
В случае использования конвертера в фильтрах - нейтрализаторах выхлопных газов, указанные горячие газы поступают в сквозные каналы 2 пакета 1 конвертера и нагревают составляющие его фибры 3 до температуры начала эффективного каталитического взаимодействия их поверхностей с протекающими через сквозные каналы 3 газообразными углеводородами, при этом за счет турбулизации происходит активное перемешивание газовых компонентов и интенсификация процесса катализа. После разогрева пакета 1 (или пакетов 1, количество которых, в каждом конкретном случае, определяется в зависимости от назначения и пропускной способности технологического оборудования, использующего конвертер), углеводороды, протекающие через сквозные каналы 2 пакета 1, вступают во взаимодействие с кислородом и окисляются, а окислы углерода и азота при взаимодействии с кислородом воздуха вступают в реакцию восстановления. In the case of using the converter in filters - neutralizers of exhaust gases, these hot gases enter the through
Claims (5)
где d - диаметр приведенного сечения канала;
h - текущий линейный размер пакета;
Н1 - значение одного из линейных размеров (толщины) участка пакета, имеющего заданную пористость;
Hn - значение одного из линейных размеров (толщины) участка пакета порядковым номером n, имеющего заданную пористость;
k - число из диапазона 0 - 1, значение которого выбирается соответственно заданным: скорости потока газов в конвертере и их давлению на входе в конверте и конструктивным особенностям технологического оборудования;
М - коэффициент стыковки смежных участков пакета различной заданной пористости, имеющий произвольное значение, превышающее число, равное 1.2. The converter according to claim 1, characterized in that the fiber package is made with through channels, the cross-sectional size of which is determined by the formula
where d is the diameter of the reduced section of the channel;
h is the current linear packet size;
H 1 - the value of one of the linear dimensions (thickness) of the portion of the package having a given porosity;
H n - the value of one of the linear dimensions (thickness) of the package section with serial number n having a given porosity;
k is a number from the range 0 - 1, the value of which is selected according to the given: the gas flow rate in the converter and their pressure at the inlet to the envelope and the design features of the technological equipment;
M is the joining coefficient of adjacent sections of the packet of different predetermined porosity, having an arbitrary value greater than a number equal to 1.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107067/06A RU2144160C1 (en) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | Converter |
PCT/RU2000/000100 WO2000063618A1 (en) | 1999-04-15 | 2000-03-24 | Converter |
AU34677/00A AU3467700A (en) | 1999-04-15 | 2000-03-24 | Converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99107067/06A RU2144160C1 (en) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | Converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2144160C1 true RU2144160C1 (en) | 2000-01-10 |
Family
ID=20218152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99107067/06A RU2144160C1 (en) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | Converter |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU3467700A (en) |
RU (1) | RU2144160C1 (en) |
WO (1) | WO2000063618A1 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2700604B1 (en) * | 1993-01-15 | 1995-04-07 | Joseph Le Mer | Method of manufacturing a gas burner element, element thus obtained, and burner using it. |
DE4329195A1 (en) * | 1993-08-24 | 1995-03-02 | G & S Waermetec Gmbh | Gas heating appliance and method for its operation |
RU2062402C1 (en) * | 1994-02-24 | 1996-06-20 | Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН | Catalytic heating member |
-
1999
- 1999-04-15 RU RU99107067/06A patent/RU2144160C1/en not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-03-24 WO PCT/RU2000/000100 patent/WO2000063618A1/en active Application Filing
- 2000-03-24 AU AU34677/00A patent/AU3467700A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU3467700A (en) | 2000-11-02 |
WO2000063618A1 (en) | 2000-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3055616B1 (en) | Pre-mixed fuel burner with perforated flame holder | |
EP0524736B1 (en) | Method and apparatus for controlled reaction in a reaction matrix | |
Gupta et al. | Effect of air preheat temperature and oxygen concentration on flame structure and emission | |
TWI308628B (en) | Method and apparatus to facilitate flameless combustion absent catalyst or high temperature oxident | |
JP4346450B2 (en) | Gas turbine having a combustion chamber for performing flameless oxidation | |
US5934073A (en) | Auxiliary heating for motor vehicles with internal combustion engines | |
US6887067B2 (en) | Catalytically operating burner | |
CN105899876A (en) | Method for operating a combustion system including a perforated flame holder | |
JPH0247262B2 (en) | ||
RU2144160C1 (en) | Converter | |
CA1147624A (en) | Catalytic combustion system with fiber matrix burner | |
Gupta et al. | The effect of air preheat temperature and oxygen concentration in air on the structure of propane air diffusion flames | |
US5785930A (en) | Apparatus for burning a wide variety of fuels in air which produces low levels of nitric oxide and carbon monoxide emissions | |
WO1998012476A1 (en) | Catalytic radiant heater | |
RU2796831C1 (en) | Device for neutralization of toxic components of flue gases without introduction of external reagent | |
JP2004524961A (en) | Gas phase reactor for reducing the nitrogen oxide content of gas | |
RU2792608C1 (en) | Device for neutralization of toxic components of flue gases without introduction of external reagent | |
US7086235B2 (en) | Cascade ignition of catalytic combustors | |
JP3732034B2 (en) | Hybrid catalytic combustion apparatus and combustion method | |
RU215634U1 (en) | Flue gas cleaning device | |
RU2264853C1 (en) | Method for recombining hydrogen and oxygen in gas medium and hydrogen-and-oxygen recombiner | |
CA2107241A1 (en) | Apparatus and method for combustion within porous matrix elements | |
JPH01111161A (en) | Combustion device | |
RU62212U1 (en) | INFRARED GAS BURNER | |
JPS6042248Y2 (en) | burner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050416 |