Установка для сжигания под давлением выше атмосферного горючего газа при низких концентрациях

Установка для сжигания под давлением выше атмосферного горючего газа при низких концентрациях - бедного газа - содержит: устройство для сжигания под давлением выше атмосферного, включающее камеру для бедного газа, камеру сгорания, участок регенерации тепла и выпуск; трубопровод подачи бедного газа для подвода бедного газа в камеру для бедного газа; камеру для отвода тепла и выравнивания давления и камеру для предварительно подогретого воздуха внутри устройства для сжигания; трубопровод подачи сжатого окружающего воздуха для подвода сжатого окружающего воздуха в камеру для отвода тепла и выравнивания давления; трубопровод подачи предварительно подогретого воздуха для подвода предварительно подогретого воздуха в камеру для предварительно подогретого воздуха; отверстие для бедного газа для подвода бедного газа из камеры для бедного газа в камеру сгорания; отверстие для предварительно подогретого воздуха для подвода предварительно подогретого воздуха из камеры для предварительно подогретого воздуха в камеру сгорания. Камера для отвода тепла и выравнивания давления выполнена с возможностью теплообмена от камеры для бедного газа, камеры для предварительно подогретого воздуха и камеры сгорания к сжатому окружающему воздуху в камере для отвода тепла и выравнивания давления, и бедный газ и предварительно подогретый воздух сжигаются в камере сгорания под давлением выше атмосферного. Технический результат: сжигание горючего газа при низких концентрациях с использованием предварительно подогретого воздуха при минимальных перепадах давления между камерами для газа и для воздуха. 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Это изобретение относится к способу и установке для сжигания горючего газа при низких концентрациях под давлением выше атмосферного, и более конкретно к такой установке для сжигания, которая имеет камеру для отвода тепла и выравнивания давления для защиты камеры сгорания от противодавления, создаваемого во время процесса горения.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В патенте США №3229746, который полностью включен сюда посредством ссылки, показана установка для регенерации тепла и способ, подходящий для сжигания горючего газа при низких концентрациях. Этот патент, в качестве примера, относится к сжиганию бедных газов, таких как отходящий газ каталитического крекинга, содержащий концентрации окиси углерода менее чем 8%, но не ограничивается этим. Изобретение по этому патенту позволяет стабилизировать воспламенение окиси углерода при температуре в диапазоне от 1200°F до 1500°F. После запуска эта температура может поддерживаться в большинстве случаев посредством сжигания одной окиси углерода. В остальных случаях имеется минимальная потребность во вспомогательном топливе для обеспечения безопасного воспламенения и/или для поддержания желательной величины регенерации тепла.

На фиг.1 этой заявки показана установка для регенерации тепла по вышеуказанному патенту США. На фиг.1 установка, в целом обозначенная выноской номер 1, образует зону 2 сгорания и зону 3 регенерации тепла, расположенную горизонтально на нулевой отметке. Газ поступает в зону 2 сгорания через камеру 4 для газа и отверстия 6 для газа. Воздух вводится через камеру 7 для воздуха. Воздух входит в камеру 2 сгорания через отверстия 8 для воздуха. Вторичный воздух для поддержания горения вспомогательного топлива поступает в камеру сгорания через трубопроводы 9. Газ и воздух периодически смешиваются посредством противоположно направленных вихрей, показанных направляющими стрелками 11 и 12, которые создаются направляющим устройством, показанным как наклонные трубопроводы 13, которые подают смесь газов из камеры 4 для газа в отверстия 6 для газа, и короткие трубы 14 для воздуха. Вспомогательные горелки 16 предусмотрены для начального нагрева газов в зоне 2 сгорания до соответствующей температуры воспламенения. Огнеупорный материал 17 облицовывает зону 2 сгорания для вторичного излучения тепла в находящиеся здесь газы.

Посредством установки, показанной на фиг.1, может сжигаться бедный газ, такой как окись углерода при концентрациях меньше, чем 8%, как например, отходящий газ каталитического крекинга. Газ при более высоких концентрациях, конечно, может сжигаться легче. Характерным признаком конструкции, показанной на фиг.1, является то, что она требует менее чем 1% избыточного кислорода, как измерено в продуктах сгорания.

В камере 2 сгорания температуру в диапазоне от 1200 до 1500°F можно поддерживать соответствующим образом, так как после разжигания окись углерода обычно может гореть без потребности в дополнительном топливе. Тепло высвобождается путем горения окиси углерода в зоне 2 сгорания. Внутри имеется система высвобождения тепла, действующая в камере 2 сгорания. В смысле окружения зона 2 сгорания спроектирована так, что практически отсутствует подвод тепла или отвод тепла в зону 2 сгорания от окружающей среды. В частности, никакие охлаждающие устройства, такие как теплообменные трубы, не соединены с зоной 2 сгорания.

Торцевая стенка 18 образована перегородкой 19. Отверстия 8 для воздуха и отверстия 6 для газа проходят через перегородку 19 для образования по существу концентричных угловых групп в торцевой стенке 18.

На фиг.1 показана открытая кирпичная стенка 21 с насадкой, как образующее каналы устройство, которое заставляет газы сгорания проходить через ограничивающие каналы 22 для того, чтобы посредством этого повысить смешивание. Зона 3 регенерации тепла образована установкой 1 ниже по потоку после зоны 2 сгорания. Соответствующее устройство для регенерации тепла, такое как паровые трубы, экономайзер, перегреватель, другие потоки текучей среды и тому подобные, может быть предусмотрено в зоне 3 регенерации тепла.

Установка 1 образует ограждение для зоны 2 сгорания, имеющее торцевые стенки и боковые стенки, проходящие между торцевыми стенками. Все стенки расположены так, чтобы осуществлять вторичное излучение тепла в зону сгорания через огнеупорный материал 17. Выпускное отверстие, через которое горячие газы проходят в зону 3 регенерации тепла, находится на конце установки 1, напротив отверстий 6 для газа и отверстий 8 для воздуха, и образует достаточно небольшой участок одной из боковых стенок для поддержания вторичного излучения тепла от всех стенок ограждения по возможности на самом высоком уровне.

Кроме того, как показано на фиг.1, зона 3 регенерации тепла, которая является единственной конструкцией для отвода тепла от установки, полностью удалена от воздействия на зону 2 сгорания. Это сопоставимо с традиционными котельными установками для окиси углерода, в которых отвод тепла в форме водяных труб осуществляется либо в зоне горения, либо под воздействием радиационного тепла газов сгорания. Такой внутренний отвод тепла повышает требования во вспомогательном топливе и уменьшает отмеченный диапазон стабильности воспламенения и надежность превращения окиси углерода.

Установка, показанная на фиг.1, обычно работает при высоких температурах. Например, типичный бедный газ подается в установку при от 600 до 1100°F или выше. В результате процесса сжигания газы сгорания, выходящие из зоны сгорания, могут находиться в диапазоне от 1200 до 1800°F или выше.

На фиг.2 и 3 показаны установки по известному уровню техники, в которых адекватно предотвращен перегрев пластин внешнего кожуха, которые соответствующим образом изолированы от камеры для бедного газа и камеры для газов сгорания, путем использования потока сжатого окружающего («холодного») воздуха в камеру для воздуха, которая образована и находится в этих камерах. В подобных устройствах сжатый окружающий воздух используется как источник окислителя для сжигания как бедного газа, так и потока вспомогательного топлива в установке.

На фиг.2 показано традиционное устройство 200 для сжигания, которое включает камеру 212 для бедного газа, камеру 230 сгорания, зону 240 регенерации тепла и выпуск 250. Окружающий воздух сжимается и подается воздушным насосом 220 через трубопровод 221 подачи в камеру 230 сгорания. Бедный газ 210 подается по трубопроводу 211 подачи в камеру 212 для бедного газа.

На фиг.3 показано более подробно устройство 300 для сжигания. Устройство 300 для сжигания содержит камеру 312 для бедного газа и камеру 330 сгорания. Бедный газ из камеры 312 для бедного газа входит в камеру 330 сгорания через отверстие 317 для газа. Сжатый окружающий воздух 320 входит в камеру 330 сгорания через отверстие 327 для воздуха. Устройство 300 для сжигания изолировано огнеупорной футеровкой 301. Продукты сгорания выходят из камеры 330 сгорания и направляются на участок 340 регенерации тепла, обычно через теплообменник (не показан).

Специалист в данной области техники сможет оценить, что соответствующее число вспомогательных горелок 16 (показанных на фиг.1) может быть предусмотрено как средство для запуска для начального нагрева газов в камере 230 сгорания (фиг.2) или 330 (фиг.3) до желательной температуры воспламенения, или как средство для обеспечения уровня подвода тепла для требуемой регенерации тепла.

Как указано выше, такие устройства наиболее типично используются в процессах, где бедный газ подается в установку под определенным давлением выше атмосферного (например, от 0,1 psig до 5,0 psig или выше), и газы сгорания обычно выходят в атмосферу после регенерации тепла, и в некоторых случаях после систем очистки выпускаемого газа. Это, однако, в результате приводит к противодавлению внутри зоны сгорания. Как отмечено на фиг.2, воздух подается в установку посредством насоса, чтобы соответствовать требованиям к давлению. Установка, конечно, сконструирована так, чтобы удерживать внутреннее давление и противостоять ему. Преимущество такой конфигурации установки заключается в экономичности ее конструкции в связи с указанным выше удерживаемым в ней давлением, что является результатом объединения камеры для газа и камеры для воздуха внутри общей емкости под давлением. Таким образом, только номинальные перепады давления имеют место между соответствующими камерами.

Было обнаружено, однако, что в традиционном устройстве, показанном на фиг.3, возникает проблема. В этом конструктивном исполнении окружающий воздух используется для охлаждения огнеупорной футеровки 301 камеры 330 сгорания. Таким образом, камера 312 для бедного газа и камера 330 сгорания находятся в контакте с окружающим воздухом 320. Тем не менее, для некоторых применений требуется, чтобы окружающий воздух 320 был предварительно подогрет перед сжиганием. Когда это происходит, температура окружающего воздуха 320 не может более быть достаточной, чтобы охладить огнеупорную футеровку 301. В свою очередь проблемы, возникающие при охлаждении камер, приводят в результате к расширению и конструкционной неустойчивости этих камер.

Действительно, было обнаружено, что по причинам, связанным с процессом и сохранением энергии, подаваемый воздух должен быть предварительно подогрет до от примерно 200 до 600°F или выше. В этих случаях было обнаружено, что содержимое камеры для воздуха, как определено выше, не может больше обеспечить достаточное охлаждение, чтобы избежать технических проблем. Соответственно, имеется необходимость в создании устройства для сжигания под давлением выше атмосферного, имеющего внутреннюю камеру для отвода тепла и выравнивания давления.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей данного изобретения является обеспечение использования предварительно подогретого воздуха для горения, и в то же время сохранение преимуществ конструкции в виде минимальных перепадов давления между соответствующими камерами для газа и для воздуха.

Другой задачей этого изобретения является создание устройства для сжигания под давлением выше атмосферного, имеющего внутреннюю камеру для отвода тепла и выравнивания давления. Еще одной задачей изобретения является создание такого устройства для сжигания, которое используется с предварительно подогретым воздухом для горения.

В одном аспекте настоящее изобретение предусматривает установку для сжигания под давлением выше атмосферного горючего газа при низких концентрациях - бедного газа, которая включает устройство для сжигания под давлением выше атмосферного, имеющее камеру для бедного газа, камеру сгорания, участок регенерации тепла и выпуск, трубопровод подачи бедного газа для подвода бедного газа в камеру для бедного газа, камеру для отвода тепла и выравнивания давления и камеру для предварительно подогретого воздуха внутри устройства для сжигания, трубопровод подачи сжатого окружающего воздуха для подвода сжатого окружающего воздуха в камеру для отвода тепла и выравнивания давления, трубопровод подачи предварительно подогретого воздуха для подвода предварительно подогретого воздуха в камеру для предварительно подогретого воздуха, отверстие для бедного газа для подвода бедного газа из камеры для бедного газа в камеру сгорания и отверстие для предварительно подогретого воздуха для подвода предварительно подогретого воздуха из камеры для предварительно подогретого воздуха в камеру сгорания. В камере для отвода тепла и выравнивания давления происходит теплообмен от камеры для бедного газа, камеры для предварительно подогретого воздуха и камеры сгорания к сжатому окружающему воздуху в камере для отвода тепла и выравнивания давления, и бедный газ и предварительно подогретый воздух сжигаются в камере сгорания под давлением выше атмосферного.

В настоящем изобретении камера для предварительно подогретого воздуха может быть встроена внутрь камеры для отвода тепла и выравнивания давления.

Настоящее изобретение включает сжатие окружающего воздуха до давления от примерно 0,1 psig до примерно 10,0 psig, и, более предпочтительно, до давления от примерно 0,1 psig до примерно 5,0 psig.

Изобретение также включает предварительный подогрев предварительно подогретого воздуха до температуры от примерно 200 до примерно 1000°F, и, более предпочтительно, до температуры от примерно 200 до примерно 600°F.

Изобретение также может включать повышение температуры сжатого окружающего воздуха, выходящего из камеры для отвода тепла, и выравнивания давления до температуры не более чем примерно 500°F, и, более предпочтительно, до температуры не более чем примерно 300°F.

Изобретение также может включать теплообменник на участке регенерации тепла устройства для сжигания для предварительного подогрева предварительно подогретого воздуха, причем в этом случае сжатый окружающий воздух может выходить из камеры для отвода тепла и выравнивания давления и подаваться в теплообменник. По другому аспекту источник тепла, внешний по отношению к устройству для сжигания, может быть использован для предварительного подогрева предварительно подогретого воздуха, причем в этом случае сжатый окружающий воздух из камеры для отвода тепла и выравнивания давления может выходить и подаваться к внешнему источнику тепла.

Вышеуказанные и другие признаки, задачи и преимущества изобретения становятся очевидными при изучении следующего подробного описания изобретения, прилагаемой формулы изобретения и нескольких вариантов изобретения, которые показаны на чертежах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой вертикальную проекцию в разрезе установки для регенерации тепла по известному уровню техники для сжигания горючего газа при низких концентрациях.

Фиг.2 представляет собой схематический вид традиционного устройства для сжигания под давлением выше атмосферного.

Фиг.3 представляет собой схематический вид в разрезе, на котором показаны детали традиционного устройства для сжигания под давлением выше атмосферного.

Фиг.4 представляет собой схематический вид устройства для сжигания под давлением выше атмосферного по настоящему изобретению.

Фиг.5 представляет собой схематический вид в разрезе, на котором показаны детали устройства для сжигания под давлением выше атмосферного по настоящему изобретению.

Фиг.6 представляет собой схематический вид другого конструктивного исполнения устройства для сжигания под давлением выше атмосферного по настоящему изобретению.

Фиг.7 представляет собой схематический вид еще одного конструктивного исполнения устройства для сжигания под давлением выше атмосферного по настоящему изобретению.

Фиг.8 представляет собой схематический вид традиционной установки из двух устройств для сжигания, работающих параллельно.

Фиг.9 представляет собой схематический вид еще одной традиционной установки из двух устройств для сжигания, работающих параллельно.

Фиг.10 представляет собой схематический вид другого конструктивного исполнения устройства для сжигания под давлением выше атмосферного по настоящему изобретению.

Фиг.11 представляет собой схематический вид еще одного конструктивного исполнения устройства для сжигания под давлением выше атмосферного по настоящему изобретению.

Фиг.12 представляет собой схематический вид еще одного конструктивного исполнения устройства для сжигания под давлением выше атмосферного по настоящему изобретению.

Подобные номера ссылочных позиций использованы для подобных или соответствующих элементов на всех фигурах чертежей.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ПРИМЕРОВ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.4 представляет собой схематический вид устройства 400 для сжигания под давлением выше атмосферного в соответствии с первым конструктивным исполнением по настоящему изобретению. Устройство 400 для сжигания включает камеру 412 для бедного газа, камеру 430 сгорания, участок 440 регенерации тепла, теплообменник 460 и выпуск 450. Бедный газ 410 подается через трубопровод 411 подачи в камеру 412 для бедного газа. Воздушный насос 420 подает сжатый входящий воздух через трубопровод 421 подачи в камеру 425 для отвода тепла и выравнивания давления. Воздушный насос 420 подает окружающий воздух, который имеет температуру и давление окружающей среды. Воздушный насос 420 повышает давление окружающего воздуха до от примерно 0,1 psig до примерно 10,0 psig, более предпочтительно до от примерно 0,1 psig до примерно 5,0 psig. Этот сжатый воздух проходит через камеру 425 для отвода тепла и выравнивания давления и выпускается через трубопровод 455. Этот сжатый воздух обеспечивает поддержание охлажденным металла в зоне 430 сгорания путем обеспечения достаточной изоляции и скорости потока.

Было обнаружено, что относительно малое количество тепла переходит в сжатый воздух в камере 425 для отвода тепла и выравнивания давления. Таким образом, перепад температуры является минимальным. Фактически, предпочтительно, чтобы температура воздуха, выходящего из камеры 425 для отвода тепла и выравнивания давления через трубопровод 455, была не больше чем примерно 500°F и, более предпочтительно, не превышала примерно 300°F. Таким образом, было обнаружено, что устройство остается конструкционно устойчивым. Теперь нагретый воздух в трубопроводе 455 подается в теплообменник 460 и выходит из него как предварительно подогретый воздух 465 для подачи в камеру 430 сгорания. Температура предварительно подогретого воздуха в трубопроводе 465 составляет от примерно 200°F до примерно 1000°F, и, более предпочтительно, от примерно 200°F до примерно 600°F.

Параметры, описанные выше, относящиеся к повышению давления окружающего воздуха, температуре воздуха, выходящего из камеры для отвода тепла и выравнивания давления, и температуре предварительно подогретого воздуха для горения, являются совместимыми с конструктивными примерами исполнения, описанными выше.

На фиг.5 показаны дополнительные подробности устройства 500 для сжигания по настоящему изобретению. Устройство 500 для сжигания включает камеру 512 для бедного газа и камеру 530 сгорания. Газ из камеры 512 для бедного газа подается через отверстие 517 для газа в камеру 530 сгорания. Сжатый окружающий воздух 521 подается под давлением в камеру 525 для отвода тепла и выравнивания давления, где, как описано выше, сжатый воздух 521 отводит часть тепла от камеры 512 для бедного газа и камеры 530 сгорания. Сжатый воздух выходит из камеры 525 для отвода тепла и выравнивания давления через выход 555 и подается в теплообменник (не показан). Предварительно подогретый воздух из теплообменника подается через трубопровод 565 в камеру 526 для предварительно подогретого воздуха, откуда предварительно подогретый воздух подается через отверстие 527 для воздуха в камеру 530 сгорания. Камера 526 для предварительно подогретого воздуха изолирована для того, чтобы сохранить тепло и свести к минимуму перепады давления. Камера 526 для предварительно подогретого воздуха образует промежуточную камеру для нагретого воздуха, которая размещена внутри камеры 525 для отвода тепла и выравнивания давления, и охлаждается посредством нее.

В каждом из конструктивных примеров исполнения по фиг.4-12 обычный специалист в данной области техники легко поймет, хотя это и не показано, что соответствующий ряд вспомогательных горелок 16 (показанных на фиг.1) может быть предусмотрен или как механизм запуска для начального нагрева газов в зоне сгорания до желаемой температуры воспламенения, и/или для поддержания горения в случае работы при различных вариантах состава или уровня тепла топливных смесей.

В конструктивных примерах исполнения, показанных на фиг.4 и 5, тепло для предварительно подогретого воздуха поступает из самого устройства 400/500 для сжигания. На фиг.6 показано другое конструктивное исполнение настоящего изобретения, в котором тепло для предварительно подогретого воздуха поступает из вспомогательного источника тепла.

На фиг.6 показано устройство 600 для сжигания в соответствии с другим конструктивным исполнением настоящего изобретения. Устройство 600 для сжигания включает камеру 612 для бедного газа, камеру 630 сгорания, участок 640 регенерации тепла и выпуск 650. Бедный газ 610 подается через трубопровод 611 в камеру 612 для бедного газа. Окружающий воздух сжимается и подается воздушным насосом 620 через трубопровод 621 подачи в камеру 625 для отвода тепла и выравнивания давления. Отсюда нагретый воздух выходит через трубопровод 674 и нагревается посредством источника 675 тепла, чтобы стать предварительно подогретым воздухом в трубопроводе 676 для сжигания в камере 630 сгорания. Источник 675 тепла может быть любым подходящим источником тепла, как например, снабженным паром или электричеством, например, из внешнего источника, чтобы сохранить тепло и выработать больше регенерированного тепла.

На фиг.7 показано другое конструктивное исполнение устройства 700 для сжигания в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 700 для сжигания включает камеру 712 для бедного газа, камеру 730 сгорания, участок 740 регенерации тепла и выпуск 750. Бедный газ 710 подается через трубопровод 711 подачи в камеру 712 для бедного газа. В этом конструктивном исполнении предусмотрены два отдельных трубопровода для подачи воздуха. Окружающий воздух сжимается и подается воздушным насосом 720 через трубопровод 721 подачи в камеру 725 для отвода тепла и выравнивания давления. Нагретый воздух выходит через трубопровод 777. Регулятор 778 давления предусмотрен для регулирования давления в камере 725 для отвода тепла и выравнивания давления. Нагретый воздух в этом конструктивном исполнении в конце концов выходит через трубопровод 779 в атмосферу. Тем не менее, воздушный насос 770 подает сжатый окружающий воздух через трубопровод 772 во вспомогательный источник тепла 775. Предварительно подогретый воздух в трубопроводе 776 затем подается в камеру сгорания 730.

На фиг.8 показана традиционная установка, в которой два устройства 800 и 801 для сжигания работают параллельно. Устройство 800 для сжигания включает камеру 812 для бедного газа, камеру 830 сгорания, участок 840 регенерации тепла и выпуск 850. Бедный газ 810 подается через трубопровод 811 подачи в камеру 812 для бедного газа. Устройство 801 для сжигания включает камеру 832 сгорания и выпуск 852. Топливо 814 подается через трубопровод 815 в камеру 832 сгорания устройства 801 для сжигания. Окружающий воздух подается из воздушного насоса 820 в оба устройства 800 и 801 для сжигания. Воздушный насос 820 подает сжатый воздух через трубопровод 821, который разветвляется на трубопроводы 822 и 823 подачи. Трубопровод 822 подачи подает воздух для горения в камеру 830 сгорания устройства 800 для сжигания, в то время как трубопровод 823 подачи подает воздух для горения в камеру 832 сгорания устройства 801 для сжигания.

На фиг.9 показана другая традиционная установка из устройств 900 и 901 для сжигания, работающих параллельно. В этом конструктивном исполнении устройство 901 для сжигания имеет установку для регенерации тепла для предварительного подогрева воздуха для самого устройства.

Устройство 900 для сжигания включает камеру 912 для бедного газа, камеру 930 сгорания, участок 940 регенерации тепла и выпуск 950. Бедный газ 910 подается через трубопровод 911 подачи в камеру 912 для бедного газа. Устройство 901 для сжигания включает камеру 932 сгорания, теплообменник 962 и выпуск 952. Топливо 914 подается через трубопровод 915 подачи в камеру 932 сгорания. Сжатый окружающий воздух подается из воздушного насоса 920 через трубопровод 921 подачи, который разделяется на трубопроводы 922 и 923 подачи. Трубопровод 922 подачи подает воздух для горения в камеру 930 сгорания, в то время как трубопровод 923 подачи подает воздух в теплообменник 962. Теплообмен происходит в теплообменнике 962 для создания предварительно подогретого воздуха 965 для сжигания в камере 932 сгорания.

На фиг.10 показано другое конструктивное исполнение по настоящему изобретению, которое относится к двум устройствам 1000 и 1001 для сжигания. Устройство 1000 для сжигания включает камеру 1012 для бедного газа, камеру 1030 сгорания, участок 1040 регенерации тепла, теплообменник 1060 и выпуск 1050. Бедный газ 1010 подается через трубопровод 1011 подачи в камеру 1012 для бедного газа. Устройство 1001 для сжигания включает камеру 1032 сгорания и выпуск 1052. Топливо 1014 подается через трубопровод 1015 подачи в устройство для сжигания 1001 для сжигания его в камере 1032 сгорания. Воздушный насос 1020 подает сжатый окружающий воздух через трубопровод 1021, который разделяется на трубопроводы 1022 и 1023 подачи. Трубопровод 1023 подачи подает окружающий воздух в камеру 1032 сгорания. Трубопровод 1022 подачи подает воздух в камеру 1025 для отвода тепла и выравнивания давления. Слегка нагретый воздух выходит из камеры 1025 для отвода тепла и выравнивания давления через трубопровод 1055 и направляется в теплообменник 1060. Предварительно подогретый воздух выходит из теплообменника 1060 в трубопровод 1065 и подается в камеру 1030 сгорания.

На фиг.11 показана установка, в которой два устройства 1100 и 1101 для сжигания работают параллельно. Устройство 1100 для сжигания включает камеру 1112 для бедного газа, камеру 1130 сгорания, участок 1140 регенерации тепла, теплообменник 1160 и выпуск 1150. Бедный газ 1110 подается через трубопровод 1111 подачи в камеру 1112 для бедного газа. Устройство 1101 для сжигания включает камеру 1132 сгорания и выпуск 1152. Топливо 1114 подается через трубопровод 1115 в камеру 1132 сгорания.

Воздушный насос 1120 подает сжатый окружающий воздух через трубопровод 1121 в камеру 1125 для отвода тепла и выравнивания давления. Слегка нагретый воздух выходит из камеры 1125 для отвода тепла и выравнивания давления через трубопровод 1155 и направляется в теплообменник 1160. Теплообменник 1160 обеспечивает предварительно подогретый воздух для трубопроводов 1165 и 1166. Предварительно подогретый воздух в трубопроводе 1165 направляется в камеру 1130 сгорания. Предварительно подогретый воздух в трубопроводе 1166 направляется в камеру 1132 сгорания.

На фиг.12 показано еще одно конструктивное исполнение по настоящему изобретению, в котором используются два устройства 1200 и 1201 для сжигания, работающие параллельно. Устройство 1200 для сжигания включает камеру 1212 для бедного газа, камеру 1230 сгорания, участок 1240 регенерации тепла и выпуск 1250. Устройство 1201 для сжигания включает камеру 1232 сгорания, теплообменник 1262 и выпуск 1252. Топливо 1214 для устройства 1201 для сжигания подается через трубопровод 1215 подачи в камеру 1232 сгорания.

Бедный газ 1210 для сжигания в устройстве 1200 для сжигания подается через трубопровод 1211 в камеру 1212 для бедного газа. Воздушный насос 1220 подает сжатый окружающий воздух через трубопровод 1221 подачи в камеру 1225 для отвода тепла и выравнивания давления. Слегка нагретый воздух из камеры 1225 для отвода тепла и выравнивания давления направляется через трубопровод 1255 в теплообменник 1262 устройства 1201 для сжигания. Предварительно подогретый воздух в трубопроводе 1280 выходит из теплообменника 1262. Этот предварительно подогретый воздух подается по трубопроводу 1281 подачи в камеру 1230 сгорания устройства 1200 для сжигания и по трубопроводу 1282 подачи в камеру 1232 сгорания устройства 1201 для сжигания соответственно.

За исключением описанных здесь иным способом различные компоненты, показанные контуром или в форме квадрата на фигурах, по отдельности хорошо известны, и их внутренняя конструкция и работа не являются решающими ни в изготовлении или в использовании этого изобретения, ни для описания наилучшего способа осуществления изобретения.

В то время как настоящее изобретение было описано с учетом того, что в данный момент считается предпочтительными конструктивными примерами исполнения, необходимо понять, что изобретение не ограничено описанными здесь примерами. Наоборот, изобретение предназначено для того, чтобы защитить различные модификации и эквивалентные устройства, включенные в сущность и объем прилагаемых пунктов формулы изобретения. Объем следующих пунктов должен соответствовать самой широкой интерпретации для того, чтобы охватить все такие модификации и эквивалентные конструкции и функции.

ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Установка для сжигания под давлением выше атмосферного и способ ее работы, которые описаны здесь, могут быть использованы для сжигания горючего газа при низких концентрациях. Установка включает устройство для сжигания под давлением выше атмосферного горючего газа при низких концентрациях - бедного газа, имеющее камеру для бедного газа, камеру сгорания, участок регенерации тепла и выпуск, трубопровод подачи бедного газа для подвода бедного газа в камеру для бедного газа, камеру для отвода тепла и выравнивания давления и камеру для предварительно подогретого воздуха внутри устройства для сжигания, трубопровод подачи сжатого окружающего воздуха для подвода сжатого окружающего воздуха в камеру для отвода тепла и выравнивания давления, трубопровод подачи предварительно подогретого воздуха для подвода предварительно подогретого воздуха в камеру для предварительно подогретого воздуха, отверстие для бедного газа для подвода бедного газа из камеры для бедного газа в камеру сгорания; отверстие для предварительно подогретого воздуха для подвода предварительно подогретого воздуха из камеры для предварительно подогретого воздуха в камеру сгорания. В камере для отвода тепла и выравнивания давления происходит теплообмен от камеры для бедного газа, камеры для предварительно подогретого воздуха и камеры сгорания к сжатому окружающему воздуху в камере для отвода тепла и выравнивания давления. Бедный газ и предварительно подогретый воздух сжигаются в камере сгорания под давлением выше атмосферного.

1. Установка для сжигания под давлением выше атмосферного горючего газа при низких концентрациях - бедного газа, содержащая

устройство для сжигания под давлением выше атмосферного, включающее камеру для бедного газа, камеру сгорания, участок регенерации тепла и выпуск;

трубопровод подачи бедного газа для подвода бедного газа в камеру для бедного газа;

камеру для отвода тепла и выравнивания давления и камеру для предварительно подогретого воздуха внутри устройства для сжигания;

трубопровод подачи сжатого окружающего воздуха для подвода сжатого окружающего воздуха в камеру для отвода тепла и выравнивания давления;

трубопровод подачи предварительно подогретого воздуха для подвода предварительно подогретого воздуха в камеру для предварительно подогретого воздуха;

отверстие для бедного газа для подвода бедного газа из камеры для бедного газа в камеру сгорания и

отверстие для предварительно подогретого воздуха для подвода предварительно подогретого воздуха из камеры для предварительно подогретого воздуха в камеру сгорания,

в которой камера для отвода тепла и выравнивания давления выполнена с возможностью теплообмена от камеры для бедного газа, камеры для предварительно подогретого воздуха и камеры сгорания к сжатому окружающему воздуху в камере для отвода тепла и выравнивания давления, и бедный газ и предварительно подогретый воздух сжигаются в камере сгорания под давлением выше атмосферного.

2. Установка по п.1, в которой камера для предварительно подогретого воздуха встроена внутрь камеры для отвода тепла и выравнивания давления.

3. Установка по п.1, дополнительно содержащая воздушный насос для сжатия окружающего воздуха до давления от примерно 0,1 до примерно 10,0 psig.

4. Установка по п.3, в которой окружающий воздух сжимается до давления от примерно 0,1 до примерно 5,0 psig.

5. Установка по п.1, дополнительно содержащая подогреватель для предварительного подогрева предварительно подогретого воздуха до температуры от примерно 200 до примерно 1000°F.

6. Установка по п.5, в которой предварительно подогретый воздух предварительно подогревается до температуры от примерно 200 до примерно 1000°F.

7. Установка по п.1, в которой в камере для отвода тепла и выравнивания давления температура сжатого окружающего воздуха, выходящего из камеры для отвода тепла и выравнивания давления, повышается до температуры не более чем примерно 500°F.

8. Установка по п.1, в которой в камере для отвода тепла и выравнивания давления температура сжатого окружающего воздуха, выходящего из камеры для отвода тепла и выравнивания давления, повышается до температуры не более чем примерно 300°F.

9. Установка по п.1, дополнительно содержащая теплообменник на участке регенерации тепла устройства для сжигания для предварительного подогрева предварительно подогретого воздуха.

10. Установка по п.9, дополнительно содержащая выход для выхода сжатого окружающего воздуха из камеры для отвода тепла и выравнивания давления и подачу для подвода вышедшего воздуха в теплообменник.

11. Установка по п.1, дополнительно содержащая источник тепла, внешний по отношению к устройству для сжигания для предварительного подогрева предварительно подогретого воздуха.

12. Установка по п.11, дополнительно содержащая выход для выхода сжатого окружающего воздуха из камеры для отвода тепла и выравнивания давления и подачу для подвода вышедшего воздуха к внешнему источнику тепла.