RU2735976C1 - Steam generator - Google Patents
Steam generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2735976C1 RU2735976C1 RU2020124555A RU2020124555A RU2735976C1 RU 2735976 C1 RU2735976 C1 RU 2735976C1 RU 2020124555 A RU2020124555 A RU 2020124555A RU 2020124555 A RU2020124555 A RU 2020124555A RU 2735976 C1 RU2735976 C1 RU 2735976C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- water
- combustion chamber
- chamber
- cavity
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
- F22B1/22—Methods of steam generation characterised by form of heating method using combustion under pressure substantially exceeding atmospheric pressure
- F22B1/26—Steam boilers of submerged-flame type, i.e. the flame being surrounded by, or impinging on, the water to be vaporised, e.g. water in sprays
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения водяного пара для турбин и других потребителей.The invention relates to the field of energy and can be used to obtain steam for turbines and other consumers.
Известно устройство для получения пара, содержащее камеру сгорания, камеру нагрева и испарения воды, запальное устройство, нагреваемые в камере сгорания поверхности труб (Основы теплотехники, авторы В.С. Охотин и другие. Издание 1984 г., стр. 145 рис. 82, стр. 148 рис. 83).Known device for generating steam, containing a combustion chamber, a chamber for heating and evaporating water, an ignition device, heated in the combustion chamber of the surface of the pipes (Fundamentals of heat engineering, authors V.S. Okhotin and others. Edition 1984, p. 145 Fig. 82, (see page 148 Fig. 83).
Известное устройство имеет следующие недостатки:The known device has the following disadvantages:
1) Не может использоваться для получения высокотемпературного пара.1) Cannot be used to produce high temperature steam.
2) Нагрев теплоносителя в камере сгорания производится в пучке труб. Устройство металлоемкое и большие трудности в очистке труб от накипи и сажи.2) Heating of the coolant in the combustion chamber is carried out in the tube bundle. The device is metal-consuming and there are great difficulties in cleaning pipes from scale and soot.
3) Низкая калорийность от сжигания природного газа.3) Low calorific value from burning natural gas.
Известна группа изобретений: патенты №2300049, МПК F22B 1/26, опубликован 05.07.2007 г., №2309325, МПК F22B 1/26, опубликован 27.10.2007 г., №2361146, МПК F22G 1/16, опубликован 10.07.2009 г., №2499952 С2, МПК F22B 1/00, опубликован 27.11.2013 г., содержащих запальное устройство, камеру сгорания и смешения, узел охлаждения камеры сгорания и подвода балластировочной воды, узел подвода горючего.A group of inventions is known: patents No. 2300049, IPC F22B 1/26, published 05.07.2007, No. 2309325, IPC F22B 1/26, published 27.10.2007, No. 2361146, IPC F22G 1/16, published 10.07.2009 No. 2499952 C2, IPC F22B 1/00, published on November 27, 2013, containing an ignition device, a combustion and mixing chamber, a combustion chamber cooling unit and ballasting water supply, a fuel supply unit.
Указанные устройства имеют следующие недостатки:These devices have the following disadvantages:
1) Не в полной мере обеспечена надежность охлаждения камеры сгорания.1) The reliability of the combustion chamber cooling is not fully ensured.
2) Требуются отдельные, вне парогенератора, источники излучения водорода и кислорода, что является сложным, небезопасным и дорогостоящим мероприятием.2) Requires separate, outside the steam generator, sources of radiation of hydrogen and oxygen, which is a complex, unsafe and expensive measure.
Наиболее близким (прототип) является изобретение, патент РФ 2431079 С1, МПК F22B 1/26, опубликованный 20.11.2011 г., содержащее расположенные соосно и последовательно смесительную головку с узлом зажигания, охлаждаемую камеру сгорания, камеру смешения с соплом, внутренние полости которых образуют единый канал, а также магистраль подвода воды с форсунками по оси камеры сгорания, направленные внутрь рабочего канала камеры сгорания.The closest (prototype) is an invention, RF patent 2431079 C1, IPC F22B 1/26, published on November 20, 2011, containing coaxially and sequentially a mixing head with an ignition unit, a cooled combustion chamber, a mixing chamber with a nozzle, the internal cavities of which form a single channel, as well as a water supply line with nozzles along the axis of the combustion chamber, directed inside the working channel of the combustion chamber.
В указанном изобретении более надежно осуществлено охлаждение камеры сгорания. Но ему присущ недостаток предыдущих парогенераторов, а именно, требуется отдельный от парогенератора источник водорода и кислорода, что является сложным, дорогостоящим, небезопасным мероприятием с низким коэффициентом полезного действия.In the specified invention, the cooling of the combustion chamber is more reliable. But it has the disadvantage of previous steam generators, namely, it requires a separate source of hydrogen and oxygen from the steam generator, which is a complex, expensive, unsafe measure with a low efficiency.
Цель изобретения - уменьшить металлоемкость поверхностей нагрева теплоносителя, получить водород и кислород непосредственно в парогенераторе, повысить коэффициент полезного действия при использовании топлива.The purpose of the invention is to reduce the metal consumption of heating surfaces of the coolant, to obtain hydrogen and oxygen directly in the steam generator, to increase the efficiency when using fuel.
Поставленная цель достигается тем, что в известном парогенераторе, включающем запальное устройство, узел подвода воды или водяного пара, камеру для получения водяного пара, включающую камеру сгорания и камеру смешения, выполнены две камеры получения пара, одна из которых для получения низкотемпературного и среднетемпературного пара снабжена реактором ситез-газа, преобразующим низкокалорийный природный газ в высококалорийный синтез газ, полостями нагрева и циркуляции в них воды, боковыми и потолочными, с выступами и впадинами в стенке нагрева, при этом верхняя стенка потолочной полости по краям отделена от боковой стенки кольцевой полостью, выполненной в боковой стенке парогенератора, с выходом нагретой воды из полости перпендикулярно боковой стенке, при этом циркуляция воды в полостях обеспечивается размещением узла подвода воды снизу боковых полостей и по центру потолочной полости, другая камера для получения любого вида пара, в том числе высокотемпературного, снабжена реактором гремучего газа из водорода и кислорода, выполненные из двух соосных труб, изолированных друг от друга и на которые подано высокое напряжение, причем внутренняя труба выполнена с отверстиями в боковых стенках и обе трубы в конце выполнены в виде горелки, ввод пара в них тангенциальный с закруткой в отношении продольной оси, а камера сгорания замкнута в полусферическом пространстве двух других таких же труб, отделенных от камеры сгорания полусферической полостью с охлаждающей водой с форсунками в верхней и нижней части, где форсунки в верхней части распыляют воду вверх и вниз параллельно стенке, а нижние форсунки распыляют воду вверх под углом к центральной оси камеры сгорания и эти трубы соединены с другой камерой сгорания, образованной полусферической полостью с водой и форсунками, а в нижнем основании труб первой камеры сгорания выполнен приемник пара.This goal is achieved by the fact that in the known steam generator, which includes an ignition device, a unit for supplying water or water vapor, a chamber for producing water vapor, including a combustion chamber and a mixing chamber, two chambers for generating steam are made, one of which is equipped for obtaining low-temperature and medium-temperature steam a sieve gas reactor, converting low-calorific natural gas into high-calorific synthesis gas, with heating and water circulation cavities in them, side and ceiling, with protrusions and depressions in the heating wall, while the upper wall of the ceiling cavity along the edges is separated from the side wall by an annular cavity made in the side wall of the steam generator, with the outlet of heated water from the cavity perpendicular to the side wall, while the circulation of water in the cavities is ensured by placing the unit for supplying water from the bottom of the side cavities and in the center of the ceiling cavity, another chamber for obtaining any type of steam, including high-temperature, is equipped with a reactor rattling which gas from hydrogen and oxygen, made of two coaxial pipes, isolated from each other and to which a high voltage is applied, and the inner pipe is made with holes in the side walls and both pipes at the end are made in the form of a burner, the steam injection into them is tangential with a swirl in relation to the longitudinal axis, and the combustion chamber is closed in the hemispherical space of two other similar pipes, separated from the combustion chamber by a hemispherical cavity with cooling water with nozzles in the upper and lower parts, where the nozzles in the upper part spray water up and down parallel to the wall, and the lower nozzles spray water upward at an angle to the central axis of the combustion chamber and these pipes are connected to another combustion chamber formed by a hemispherical cavity with water and nozzles, and a steam receiver is made in the lower base of the pipes of the first combustion chamber.
Это поясняется на:This is explained in:
фиг. 1 - общий вид;fig. 1 - general view;
фиг. 2 - реактор гремучего газа,fig. 2 - oxyhydrogen gas reactor,
где: 1- корпус верхней камеры получения пара, 2 - корпус нижней камеры получения пара, 3, 4- камеры получения пара, 5 - реактор гремучего газа, 6, 7 - трубопроводы подвода пара, 8 - теплообменник-корректор температуры пара, 9 - трубопровод подвода пара, 10 - вентиль расхода пара, 11 - вентиль подачи воды. В корпусе 2 камеры получения пара размещена камера сгорания 12, горелка 13, реактор синтеза-газа 14, боковые полости 15, потолочная полость 16, выемки и выступы 17 на внутренней стороне полостей 15, 16 с трубопроводами подвода воды 18. Верхняя стенка потолочной полости 16 отделена от боковой стенки камеры 2 кольцевой полостью 19. Выход пара из камеры 4 через клапан-регулятор 20 на пароперегреватель пара 21 и далее на турбину 22. Отработанный пар с турбины 22 через конденсор 23, уже в виде воды, насосом 24 подается через трубопроводы воды 25 на реактор 5 и основной поток воды через экономайзер 26, трубопровод 18 подается в полости 15, 16.where: 1- the body of the upper chamber for receiving steam, 2 - the body of the lower chamber for receiving steam, 3, 4- chambers for receiving steam, 5 - reactor for oxyhydrogen gas, 6, 7 - pipelines for supplying steam, 8 - heat exchanger-corrector of steam temperature, 9 - steam supply pipeline, 10 - steam flow valve, 11 - water supply valve. A
В дымоходе 27 размещен топливоподогреватель 28, экономайзер 26. Топливо на реактор синтез-газа 14 и горелку 13 подается с помощью вентилей 29, 30.In the
На фиг. 2 внешняя труба 31 и соосная внутренняя труба 32, смеситель 33, изоляция 34, запальное устройство 35, водяная камера 36. На внутренних стенках 37 водяных камер 36 размещены верхние форсунки 38 и нижние форсунки 39. Стенки 37 камер 36 образуют камеры сгорания 40 и 41. В нижней части камеры сгорания 40 выполнен приемник пара 42 с выходом в камеру 3. Число реакторов гремучего газа 5 и реакторов синтез-газа 14 в зависимости от мощности парогенератора. Подвод воды для компенсации потерь, и воздуха в горелку 13 не показаны.FIG. 2
Работает парогенератор следующим образом.The steam generator works as follows.
Для запуска работы камеры получения пара 2 топливный газ подается с помощью вентилей только на горелку, предварительно подогретый в топливоподогревателе 28. Подвод воздуха к горелке не показан. После нагрева камеры 12 и реактора синтез-газа 14 подача топлива переключается на реактор 14, куда поступает и водяной пар, отобранный с пароперегревателя 21. В прогретых лабиринтных каналах, стенки которых снабжены катализатором, смесь паров H2O и газа, например СН4, превращается в синтез-газ СН4+H2O =СО+3H2, калорийность которого как минимум в 2 раза выше природного газа. Вода в полостях 15 и 16 нагревается. Этому способствуют выемки и выступы 17 в тепловоспринимающих поверхностях.To start the operation of the
Вода с экономайзера 26 насосом 24 направляется в нижнюю часть полостей 15 и по центру потолочной области 16.Water from the
Далее нагретая вода поступает через кольцевой выступ 19 в основную водную часть камеры 2 перпендикулярно стенке камеры 2, что уменьшает выброс воды из зеркала разделения пара и воды. Пар собирается в паровой камере 4 и оттуда через регулятор давления и температуры 20 поступает на пароперегреватель пара 21 и далее к потребителю, например, к турбине 22. После конденсора 23 насосом 24 вода подается на реактор 5 и в полости 15 и 16. Подвод воды для компенсации потерь не показан. Верхняя стенка потолочной полости обеспечивает циркуляцию воды через кольцевой выступ 19 и берет на себя основную долю накипи от солей при испарении воды, предотвращая образование накипи в основной тепловоспринимающей, нижней стенке полости 16, так как основной процесс испарения совершается в воде над потолочной полостью.Further, the heated water enters through the
Часть пара после пароперегревателя 21 по паропроводу 9 поступает на теплообменник-корректор 8, из которого при температуре 500°С поступает через паропроводы 6, 7 на реактор гремучего газа тангенциально в трубы 31 и 32, закручивается и движется к концу этих труб, образующих горелку. Гравитационными, центробежными силами более тяжелый кислород движется к внешней трубе 31, а более легкий водород к внутренней трубе 32. Этому способствует сильное электрическое поле, созданное между трубами 32 и 31, которое "растаскивает" диполи пара. Трубы 31 заземлены и на них подан плюс напряжения, а на внутренние трубы минус напряжения 6000 ÷ 10000 В.Part of the steam after the
В смесителе 33 Н2 и O2, поступающие из концов труб 32 и 31, смешиваются и далее поджигаются запальным устройством 35. Камера сгорания 41 и 40 размещены в полусферических водяных полостях 36, снабженных на внутренних стенках 37 форсунками 38 и 39, размещенными по окружностям не менее 3-х в каждой окружности. Регулируя давление, температуру и расход воды через форсунки 38, 39, обеспечивают нужную температуру пара. Дополнительно температуру пара в камере 3 можно регулировать величиной напряжения, подаваемого на трубы 32 и 31 и давлением пара, поступающего в паропроводы 6, 7. Отбор пара из камеры сгорания 40 через приемник пара 42, количество реакторов 5 и 14 в зависимости от мощности парогенератора.In the mixer 33, H 2 and O 2 coming from the ends of
В указанном парогенераторе можно получить водяной пар в широком диапазоне температур. Использование реактора гремучего газа повышает коэффициент полезного действия при получении пара за счет применения гравитационных сил и сильного электрического поля, а размещение его непосредственно в камере получения пара повышает безопасность обслуживания и упрощает устройство. Применение в качестве тепловоспринимающих поверхностей с выемками и выступами на стенках, обеспечение циркуляции в них теплоносителя, снижает металлоемкость устройства. Отделение основной тепловоспринимающей потолочной поверхности от основного массива испаряемой воды снижает образование накипи на ней, продлевает сроки проведения профилактических ремонтов и обслуживания, улучшает теплопередачу к воде. Применение реактора синтез-газа повышает калорийность топлива и коэффициента полезного действия парогенератора.This steam generator can produce water vapor over a wide temperature range. The use of an oxyhydrogen gas reactor increases the efficiency of steam production due to the use of gravitational forces and a strong electric field, and placing it directly in the steam production chamber increases the safety of maintenance and simplifies the device. Application as heat-receiving surfaces with recesses and protrusions on the walls, ensuring circulation of the coolant in them, reduces the metal consumption of the device. The separation of the main heat-absorbing ceiling surface from the main body of evaporated water reduces the formation of scale on it, prolongs the period of preventive repairs and maintenance, and improves heat transfer to water. The use of a synthesis gas reactor increases the calorific value of the fuel and the efficiency of the steam generator.
В описании использованы патенты RU 2142905 C1, МПК С01В 3/00, 13/02, опубликован 20.12.1999 г., RU 2546149 C2, МПК С01В 3/04, опубликован 27.09.2014 г.The description uses patents RU 2142905 C1, IPC С01В 3/00, 13/02, published on December 20, 1999, RU 2546149 C2, IPC С01В 3/04, published on September 27, 2014.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020124555A RU2735976C1 (en) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Steam generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020124555A RU2735976C1 (en) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Steam generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2735976C1 true RU2735976C1 (en) | 2020-11-11 |
Family
ID=73460709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020124555A RU2735976C1 (en) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Steam generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2735976C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5735235A (en) * | 1996-04-16 | 1998-04-07 | Li; Weicheng | Method and system for heating a liquid |
JP2000088203A (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-31 | Kokusai Yugo Yugenkoshi | Boiler utilizing water decomposition gas |
RU2226646C2 (en) * | 2002-05-06 | 2004-04-10 | Сиразиев Рауф Галяувич | Steam generator |
RU2309325C1 (en) * | 2005-12-19 | 2007-10-27 | Александр Никифорович Грязнов | Steam generator |
RU2358190C1 (en) * | 2007-08-29 | 2009-06-10 | Объединенный Институт Высоких Температур Российской Академии Наук | Hydrogen high-temperature steam generator with combined evaporation cooling of mixing chamber |
RU2431079C1 (en) * | 2010-06-08 | 2011-10-10 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Steam generator (versions) |
RU2623017C1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-06-21 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Steam generator |
-
2020
- 2020-07-14 RU RU2020124555A patent/RU2735976C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5735235A (en) * | 1996-04-16 | 1998-04-07 | Li; Weicheng | Method and system for heating a liquid |
JP2000088203A (en) * | 1998-09-14 | 2000-03-31 | Kokusai Yugo Yugenkoshi | Boiler utilizing water decomposition gas |
RU2226646C2 (en) * | 2002-05-06 | 2004-04-10 | Сиразиев Рауф Галяувич | Steam generator |
RU2309325C1 (en) * | 2005-12-19 | 2007-10-27 | Александр Никифорович Грязнов | Steam generator |
RU2358190C1 (en) * | 2007-08-29 | 2009-06-10 | Объединенный Институт Высоких Температур Российской Академии Наук | Hydrogen high-temperature steam generator with combined evaporation cooling of mixing chamber |
RU2431079C1 (en) * | 2010-06-08 | 2011-10-10 | Государственный научный центр Российской Федерации - федеральное государственное унитарное предприятие "Исследовательский Центр имени М.В. Келдыша" | Steam generator (versions) |
RU2623017C1 (en) * | 2016-05-23 | 2017-06-21 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Steam generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2633741C1 (en) | Steam and gas generator | |
RU2644668C1 (en) | Gas-steam generator | |
RU2488903C1 (en) | Combustion system of hydrogen in nuclear power plant cycle with temperature control of hydrogen-oxygen steam | |
RU2613011C1 (en) | Steam-gas generator | |
RU2378569C2 (en) | Straight flow boiler | |
RU2635012C1 (en) | Steam-gas generator | |
RU2427048C2 (en) | Hydrogen combustion system for steam-hydrogen live steam superheating in cycle of nuclear power plant | |
RU2371594C1 (en) | Method for steam generation in steam-gas-generator and device for its realisation | |
EA032307B1 (en) | Process for increasing process furnaces energy efficiency | |
RU2161753C2 (en) | Steam generator | |
RU2008113706A (en) | METHOD FOR CREATING A HYDROGEN ENERGY CHEMICAL COMPLEX AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2661231C1 (en) | Method of hydrogen steam overheating at npp | |
RU2735976C1 (en) | Steam generator | |
RU2361146C1 (en) | Vortex hydrogen-oxygen vapour superheater | |
RU2709237C1 (en) | Hydrogen burning system for hydrogen vapor overheating of fresh steam in a cycle of a nuclear power plant with swirled flow of components and using ultrahigh-temperature ceramic materials | |
KR200182683Y1 (en) | Boiler employing brown gas | |
RU119812U1 (en) | STEAM GAS GENERATOR | |
US20200032703A1 (en) | Supercritical water generator and reactor | |
RU2612491C1 (en) | Steam-gas generator | |
KR100910594B1 (en) | Apparatus for increasing temperature of boiler | |
RU2795361C1 (en) | Steam gas generator | |
RU2769048C1 (en) | Vortex burner | |
RU2812382C1 (en) | Steam gas generator | |
RU2758644C1 (en) | System of combustion of hydrogen in oxygen in circulated flow of increased safety using ultra high-temperature ceramic materials for superheating working body in steam turbine electric cycle | |
RU2812526C1 (en) | Steam gas generator |