Способ работы термогенератора

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки тепловой энергии и подачи ее с помощью вырабатываемого биагентного теплоносителя потребителю. Способ работы термогенератора включает подачу жидкости, топлива и окислителя, перемешивание топлива и окислителя, сжигание их смеси, неконтактный нагрев подаваемой жидкости теплом продуктов неполного сгорания топлива, получение биагентного теплоносителя при контакте нагретой жидкости с продуктами сгорания и отвод полученного биагентного теплоносителя. При этом жидкость подают под давлением 50-100 атм, дополнительно нагревают теплом продуктов полного сгорания топлива до 120-900^oС, а контакт жидкости с продуктами полного сгорания топлива происходит в струйном течении, статическое давление которого увеличивают от величины давления продуктов полного сгорания топлива до величины давления его полного торможения, при котором отводят биагентный теплоноситель, что позволяет повысить эффективность работы теплогенератора путем увеличения степени нагрева теплоносителя и уменьшения энергозатрат на получение теплоносителя с повышенным давлением. 1 ил.

Изобретение относится к способам работы термогенераторов с непосредственным воздействием продуктов сгорания на нагреваемую жидкую среду. Предлагаемое изобретение может быть использовано для выработки тепловой энергии и подачи ее с помощью вырабатываемого биагентного (газожидкостного или парогазового) теплоносителя потребителю.

Известен способ работы термогенератора (свидетельство на полезную модель 13080, 21.06.99, МПК 6 F 22 В 31/00, прототип), включающий подачу топлива и окислителя, их перемешивание и сжигание в камере сгорания, подачу в область горения жидкости (воды), предварительно нагретой в водогрейной рубашке камеры сгорания, отвод полученного из смеси паров жидкости и продуктов сгорания биагентного теплоносителя.

Описанный способ имеет следующие недостатки.

Подача жидкости непосредственно в область горения ухудшает процесс сжигания топлива, это выражается в снижении температуры горения (неполное его сгорание) и в образовании в результате в продуктах неполного сгорания свободного углерода в виде сажи. Сажевые частицы отлагаются на рабочих поверхностях термогенератора. Вследствие их отложения уменьшается площадь проходных сечений проточной части термогенератора. Это негативно влияет на его производительность, приводит к недогреву получаемого биагентного теплоносителя и уменьшению эффективности выработки тепловой энергии.

Для получения биагентного теплоносителя, имеющего повышенное давление, описанным способом необходимо подавать топливо и окислитель в термогенератор под давлением, величина которого равна или превышает давление получаемого теплоносителя. Процесс нагнетания топлива и окислителя требует затрат энергии. Затраты энергии особенно возрастают при нагнетании газообразного топлива и газообразного окислителя. Это сужает область применения такого способа получения биагентного теплоносителя. Например, по этой причине описанный выше способ трудно реализуем в газовой промышленности, в которой основным топливом является углеводородный газ, а окислителем - воздух.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы термогенератора путем увеличения степени нагрева биагентного теплоносителя, а также путем уменьшения энергозатрат на получение биагентного теплоносителя с повышенным давлением.

Поставленная цель достигается тем, что в способе работы термогенератора, включающем подачу жидкости, топлива и окислителя, перемешивание топлива и окислителя, сжигание их смеси, неконтактный нагрев подаваемой жидкости теплом продуктов неполного сгорания топлива, получение биагентного теплоносителя при контакте нагретой жидкости с продуктами сгорания и отвод полученного биагентного теплоносителя, жидкость подают под давлением 50-150 атм, дополнительно нагревают теплом продуктов полного сгорания топлива до 120-900^oС, а контакт жидкости с продуктами полного сгорания топлива производят в струйном течении, статическое давление которого увеличивают от величины давления продуктов полного сгорания топлива до величины давления его полного торможения, при котором отводят биагентный теплоноситель.

Подача жидкости под давлением 50-150 атм, дополнительное нагревание ее теплом продуктов полного сгорания топлива до 120-900^oС и осуществление контакта жидкости с продуктами полного сгорания топлива в струйном течении, статическое давление которого увеличивают от величины давления продуктов полного сгорания топлива до величины давления его полного торможения, при котором отводят биагентный теплоноситель, позволило повысить эффективность работы термогенератора путем увеличения степени нагрева биагентного теплоносителя, а также путем уменьшения энергозатрат на получение биагентного теплоносителя с повышенным давлением.

Заявителю не известны способы, которые позволили бы получить высокотемпературный биагентный теплоноситель, позволяющий повысить эффективность работы термогенератора, а также позволили бы уменьшить энергозатраты на получение биагентного теплоносителя с повышенным давлением.

На чертеже представлена принципиальная схема термогенератора, в котором может быть реализован предлагаемый способ.

Термогенератор состоит из смесителя 1, камеры сгорания 2, нагревательной рубашки 3, запальной электрической свечи 4, теплообменника 5, струйного аппарата 6, состоящего из приемной камеры 7, камеры смешения 8 и диффузора 9.

В термогенератор (см. чертеж) подают жидкость (поток 10) под давлением 20-60 атм, топливо (поток 11) под давлением 4-5 атм и окислитель (поток 12) под давлением 1 атм. Перемешивают топливо и окислитель в смесителе 1 и сжигают в камере сгорания 2 с запальной электрической свечой 4. Жидкость (поток 10) подают под давлением 50-150 атм в нагревательную рубашку 3. Производят неконтактный нагрев подаваемой жидкости теплом продуктов сгорания в нагревательной рубашке 3. Продукты сгорания через теплообменник 5 подают на контакт с жидкостью. Дополнительный неконтактный нагрев жидкости до температуры 120-900^oС производят теплом продуктов полного сгорания топлива в теплообменнике 5. Нагревание жидкости до температуры 120-900^oС может быть произведено только теплом продуктов полного сгорания топлива в теплообменнике 5 (чертеж, пунктирная линия). Контакт подогретой жидкости и продуктов сгорания осуществляют в струйном аппарате 6. Биагентный теплоноситель получают в камере смешения 8 струйного аппарата 6 при контакте нагретой жидкости с продуктами полного сгорания в струйном течении (поток 13), статическое давление которого увеличивают от величины давления продуктов полного сгорания топлива в приемной камере 7 струйного аппарата 6 до величины давления его полного торможения в диффузоре 9 струйного аппарата 6. При давлении полного торможения струйного течения (порядка 3-30 атм) отводят биагентный теплоноситель из диффузора 9 струйного аппарата 6.

Пример.

В термогенератор подают топливо - метан (поток 11) под давлением 0,4 МПа и окислитель - воздух (поток 12) с давлением 0,102 МПа. Перемешивают метан с воздухом в смесителе 1. Сжигают смесь, имеющую давление 0,125 МПа в камере сгорания 2. Жидкость - воду (поток 10) под давлением 2,0 МПа подают в нагревательную рубашку 3, в которой предварительно нагревают ее теплом продуктов неполного сгорания топлива. Затем воду подают в теплообменник 5 и нагревают теплом продуктов полного сгорания топлива до температуры 260^oС. Получают биагентный теплоноситель в струйном аппарате 6 при контакте нагретой жидкости с продуктами полного сгорания топлива в струйном течении (поток 13). Статическое давление струйного течения увеличивают от величины 0,125 МПа давления продуктов полного сгорания топлива в приемной камере 7 струйного аппарата 6 до величины 0,76 МПа давления его полного торможения в диффузоре 9 струйного аппарата 6. При давлении 0,76 МПа полного торможения струйного течения 13 отводят биагентный теплоноситель, имеющий температуру 300^oС, из диффузора 9 струйного аппарата 6.

Способ, в котором жидкость подают под давлением 50-150 атм, дополнительно нагретую ее теплом продуктов полного сгорания топлива до 120-900^oС, а контакт с продуктами полного сгорания топлива осуществляют в струйном течении, статическое давление которого увеличивают от величины давления продуктов полного сгорания топлива до величины давления его полного торможения, позволяет повысить эффективность работы термогенератора путем увеличения степени нагрева биагентного теплоносителя, а также путем уменьшения энергозатрат на получение биагентного теплоносителя с повышенным давлением.

Формула изобретения

Способ работы термогенератора, включающий подачу жидкости, топлива и окислителя, перемешивание топлива и окислителя, сжигание их смеси, неконтактный нагрев подаваемой жидкости теплом продуктов неполного сгорания топлива, получение биагентного теплоносителя при контакте нагретой жидкости с продуктами сгорания и отвод полученного биагентного теплоносителя, отличающийся тем, что жидкость подают под давлением 50-100 атм, дополнительно нагревают теплом продуктов полного сгорания топлива до 120-900^oС, а контакт жидкости с продуктами полного сгорания топлива производят в струйном течении, статическое давление которого увеличивают от величины давления продуктов полного сгорания топлива до величины давления его полного торможения, при котором отводят биагентный теплоноситель.

РИСУНКИ

Рисунок 1