Парогенератор

Авторы патента:

F22B1/26 - парогенераторы с непосредственным воздействием пламени на испаряющуюся воду

Владельцы патента RU 2544417:

Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" (RU)

Изобретение предназначено для выработки высокотемпературного водяного пара и может быть использовано в силовых установках. Парогенератор содержит запальное устройство с электросвечой, смесительную головку с магистралями подвода окислителя, горючего и воды на завесное охлаждение, камеру сгорания с каналами тракта охлаждения и профилированной торцевой стенкой для направления балластировочной воды, камеру смешения с отверстиями для подачи балластировочной воды. Каналы тракта охлаждения камеры сгорания выполнены под острым углом к оси парогенератора, а отверстия для подачи балластировочной воды в зону смешения выполнены также под острым углом к оси парогенератора, и направлены в противоположную сторону относительно каналов тракта охлаждения камеры сгорания. Изобретение улучшает процесс перемешивания воды с продуктами сгорания компонентов топлива за счет наличия дополнительной турбулентной составляющей, что позволяет получить качественный фракционный состав водяного пара при уменьшенной длине камеры смешения. 2 ил.

Изобретение относится к силовым установкам паротурбинного типа, использующих в качестве рабочего тела водяной пар, получаемый путем непосредственного перемешивания балластировочного компонента (вода) с горячими продуктами сгорания компонентов топлива.

Известны высокотемпературные силовые установки с активными системами охлаждениями из опубликованных японских заявок JP 07-145742 (F02C 3/20), JP 2004-232632 (F01K 25/00), JP 2004-076634 (F02C 3/22), JP 2004-036535 (F01D 25/18), JP 2000-274213 (F01K 25/00).

В России известны парогенераторы, работающие на химическом топливе, камера сгорания и промежуточное сопло которых охлаждается балластировочной водой, см. патенты РФ 2079684, 2300049, 2358191.

Парогенератор, раскрытый в патенте РФ 2079684 (МПК F02C 3/30, F01K 21/04, F02K 9/64), включает в себя форкамеру, коллектор горючего и окислителя, водоохлаждаемую камеру сгорания и камеру смешения, разделенные устройством подачи балластировочной воды. Корпус камеры сгорания имеет тракт охлаждения, вода подается по каналам и затем сбрасывается в камеру смешения. Часть воды подается вдоль корпуса камеры смешения и за счет испарения активно его охлаждает.

За прототип может быть принято решение по патенту РФ 2309325, согласно которому парогенератор работает на химическом топливе с добавлением балластировочной воды и электрическим зажиганием. Парогенератор содержит запальное устройство, смесительную головку, камеру сгорания с регенеративным охлаждением и профилированной торцевой стенкой, которая выполнена оптимизированной по углу внедрения струй балластировочного компонента в факел продуктов сгорания и камеру смешения с кольцевым вкладышем, в котором выполнены разнокалиберные отверстия для подачи балластировочной воды на профилированную стенку камеры сгорания и части воды на завесное охлаждение стенки камеры смешения.

Такой парогенератор имеет простую конструкцию, исключена необходимость наружного охлаждения камеры смешения, что упрощает гидравлическую схему агрегата и технологию его изготовления.

Недостатком известного агрегата является то, что смешение продуктов сгорания с балластировочной водой осуществляется за счет турбулизации только в двух направлениях: продольном и радиальном. Поэтому для реализации качественного перемешивания с обеспечением требуемого фракционного состава водяного пара, необходимо выполнять длину камеры смешения порядка 20 калибров минимального сечения сопла на выходе из камеры сгорания (или 7÷8 калибров диаметра камеры сгорания).

Этот недостаток устраняется настоящим изобретением, задачей которого является усовершенствование процесса перемешивания в камере смешения и уменьшение ее габаритно-массовых характеристик.

Поставленная задача решается тем, что в известном парогенераторе, содержащем запальное устройство с электросвечой, смесительную головку с магистралями подвода окислителя, горючего и воды на завесное охлаждение, камеру сгорания с каналами тракта охлаждения и профилированной торцевой стенкой для направления балластировочной воды, камеры смешения с отверстиями для подачи балластировочной воды, согласно изобретению каналы тракта охлаждения камеры сгорания выполнены под острым углом к оси парогенератора, а отверстия для подачи балластировочной воды в зону смешения выполнены также под острым углом к оси парогенератора и направлены в противоположную сторону относительно каналов тракта охлаждения камеры сгорания.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг.1 и 2.

Парогенератор (фиг.1) включает в себя запальное устройство 1 с электросвечой 2, смесительную головку 3 с магистралями подвода окислителя 4, горючего 5 и воды 6 на завесное охлаждение, камеру сгорания 7 с магистралью подвода воды на охлаждение 8, каналами тракта охлаждения 9 и профилированной торцевой поверхностью 10 для направления балластировочной воды, камеру смешения 11 с магистралью подвода воды на балластировку 12 и отверстиями 13 для подачи балластировочной воды в зону смешения.

На фиг.2 показан фрагмент расположения каналов тракта охлаждения 9 камеры сгорания 7, по которым вода поступает в зону смешения под острым углом α относительно оси парогенератора Х-Х и отверстий 13 для подачи балластировочной воды под острым углом β в зону смешения относительно оси парогенератора Х-Х.

Парогенератор работает следующим образом.

Небольшой расход компонентов топлива поступает в запальное устройство 1, где происходит их воспламенение с помощью электросвечи 2 и запальный факел поступает в камеру сгорания 7. Основной расход компонентов топлива поступает в смесительную головку 3, а затем из форсунок в камеру сгорания 7, где происходит их воспламенение от запального факела. Одновременно с подачей основного расхода компонентов топлива в смесительную головку 3 начинает поступать вода в каналы тракта охлаждения 9 камеры сгорания 7 и вода на балластировку через отверстия 13 в подколлекторном кольце камеры смешения 11.

Продукты сгорания компонентов топлива поступают вдоль оси парогенератора Х-Х к минимальному сечению камеры сгорания 7. Вода из каналов тракта охлаждения 9 камеры сгорания 7 натекает на продукты сгорания под острым углом α относительно оси парогенератора Х-Х в минимальном сечении камеры сгорания 7. Балластировочная вода из отверстий 13 в подколлекторном кольце камеры смешения 11 подается под острым углом β к оси парогенератора Х-Х, но в противоположном направлении относительно каналов тракта охлаждения 9 камеры сгорания 7, на профилированную торцевую поверхность 10 камеры сгорания 7 и затем соединяется с продуктами сгорания компонентов топлива и водой из каналов тракта охлаждения 9 камеры сгорания 7. В результате появляется дополнительная турбулентность в касательном направлении, которая интенсифицирует процесс смешения в камере смешения 11. При этом величина турбулентности в касательном направлении (эффективность перемешивания) может регулироваться величиной острого угла α в каналах тракта охлаждения 9 камеры сгорания 7 и острого угла β отверстий 13 в подколлекторном кольце камеры смешения 11.

Предложенное техническое решение реализует более качественное перемешивание продуктов сгорания компонентов топлива с водой на уменьшенной длине камеры смешения.

Парогенератор, содержащий запальное устройство с электросвечой, смесительную головку с магистралями подвода окислителя, горючего и воды на завесное охлаждение, камеру сгорания с каналами тракта охлаждения и профилированной торцевой стенкой для направления балластировочной воды, камеры смешения с отверстиями для подачи балластировочной воды, отличающийся тем, что каналы тракта охлаждения камеры сгорания выполнены под острым углом к оси парогенератора, а отверстия для подачи балластировочной воды в зону смешения выполнены также под острым углом к оси парогенератора и направлены в противоположную сторону относительно каналов тракта охлаждения камеры сгорания.

Похожие патенты:

Энергетическая система // 2538979

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и может использоваться для автономного обеспечения потребителей различными видами энергии. Изобретение позволяет достигнуть высоких экологических показателей при получении горячей воды и снизить энергопотребление при ее нагреве, расширить диапазон автономного и мобильного обеспечения потребителей различными видами энергии.

Способ и устройство для скважинного газогенератора // 2513737

Группа изобретений относится к скважинному парогенератору. Устройство может включать в себя секцию введения, секцию сжигания и секцию парообразования.

Парогенератор (варианты) // 2431079

Изобретение относится к тепловым энергетическим установкам, а именно к парогенераторам, использующим в качестве компонентов топлива кислород и водород с добавлением балластной воды, и может быть использовано в паросиловых установках, где в качестве рабочего тела используется водяной пар.

Система сжигания водорода для пароводородного перегрева свежего пара в цикле атомной электрической станции // 2427048

Изобретение относится к области атомной энергетики и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электрических станций (АЭС) при температуре рабочего тела ниже температуры самовоспламенения водорода в смеси с кислородом (450°С).

Котел пульсирующего горения // 2419027

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в котлах пульсирующего горения для нагревания воды в системах отопления. .

Парогенератор // 2396485

Изобретение относится к парогенераторам и может быть использовано как автономный агрегат для получения парогазовой смеси. .

Водородный высокотемпературный парогенератор с комбинированным охлаждением камеры сгорания // 2358191

Изобретение относится к силовым установкам паротурбинного типа, а именно парогенераторам, использующим в качестве горючего водород. .

Водородный высокотемпературный парогенератор с комбинированным испарительным охлаждением камеры смешения // 2358190

Парогенератор // 2309325

Изобретение относится к области силовых установок, преимущественно газо- и паротурбинных, использующих в качестве рабочего тела водяной пар, генерируемый путем непосредственного перемешивания балластировочного компонента (вода, отработанный водяной пар) с горячим газом - продуктом сгорания водорода в кислороде, а более конкретно - к конструкциям парогенераторов.

Мини-парогенератор // 2300049

Изобретение относится к парогенераторам для силовых установок, преимущественно паротурбинных, использующих в качестве рабочего тела пар, генерируемый посредством перемешивания высокотемпературных продуктов сгорания водорода с кислородом с балластировочным компонентом - водой.

Способ получения пара и устройство для его реализации // 2552439

Изобретение относится к конструкции печей и способу генерации перегретого пара и может быть использовано при разработке оборудования для бань стационарного и мобильного типов. Способ получения пара заключается в обеспечении взаимодействия парообразующей жидкости с разогретым теплообменным материалом. Парообразующую жидкость подают в предварительно расположенные в теплообменном материале емкости в виде вертикальных патрубков, состоящих из двух частей, нижней и верхней, для парообразующей жидкости, расположенных в нижней части вертикальной центральной полой стойки. Емкости патрубков заполняют парообразующей жидкостью. В верхней части центральной полой стойки установлена емкость для парообразующей жидкости с гидрозатвором. Каждый вертикальный патрубок в своей центральной части соединен с центральной стойкой соединительным патрубком. Между местом их соединения с центральной стойкой и ее нижним торцом образована полость. В верхней части вертикальных патрубков и нижней части вертикальной стойки в месте ее соединения с упомянутыми соединительными патрубками выполнены каналы, соединяющие полость устройства с окружающей средой. Каналы в вертикальных патрубках расположены выше проходного сечения соединительных патрубков. Достигаемый результат - упрощение обслуживания и повышение экономичности работы устройства за счет увеличения времени подачи пара без обслуживающего персонала. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ получения высокотемпературного парогаза в жидкостном ракетном парогазогенераторе // 2557139

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в эжекторных установках для имитации высотных условий при испытаниях ракетных двигателей, а также в силовых установках паротурбинного типа. Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в разработке способа, обеспечивающего повышение надежности и эффективности парогенератора, используемого в качестве стендового агрегата. Для решения задачи в способе получения высокотемпературного парогаза в жидкостном ракетном парогазогенераторе, включающем подачу компонентов топлива в камеру сгорания парогазогенератора и их сжигание с образованием высокотемпературных продуктов сгорания, в которые в камере смешения парогазогенератора впрыскивают воду с получением парогаза, отличающемся тем, что часть воды, используемой для получения парогаза, в количестве 30…40% от суммарного расхода этой воды и горючего, подают на регенеративное охлаждение огневого днища смесительной головки камеры сгорания парогазогенератора с последующим ее впрыском через выдвинутые в камеру сгорания форсунки, установленные на огневом днище, а остальную часть воды, впрыскиваемой в высокотемпературные продукты сгорания в камере смешения, подают в виде пучков капель, равномерно распределенных по поперечному сечению высокотемпературных продуктов сгорания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ получения пара и устройство для его осуществления // 2557157

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к конструкциям парогенераторов. Задачей изобретения является упрощение осуществления способа и упрощение конструкции устройства. Сущность заявляемого способа заключается в том, что в способе получения пара, включающем горение топлива, контактирование газообразных продуктов горения топлива с водосодержащей средой и отвод образующегося пара, в качестве топлива используют смесь водорода с кислородом или с воздухом при соотношении водорода и кислорода в указанной смеси, обеспечивающем ее горение в режиме взрыва, обеспечивают контактирование газообразных продуктов горения топлива с водосодержащей средой путем их ввода под поверхность водосодержащей среды с образованием в ней парогазовых пузырей и последующим выделением из указанных пузырей пара при достижении ими поверхности водосодержащей среды. Сущность заявляемого устройства заключается в том, что в устройстве для получения пара, содержащем по меньшей мере одну камеру сгорания, снабженную выпускным отверстием, узел подвода топлива в камеру сгорания, узел воспламенения топлива, камеру испарения, сообщенную через выходное отверстие с камерой сгорания, согласно изобретению узел подвода топлива включает узел подвода водорода и узел подвода кислорода или воздуха, камера испарения изготовлена в виде закрытого сверху резервуара, выполненного с возможностью заполнения его нижней части водосодержащей средой, при этом в камере испарения установлена по меньшей мере одна открытая с двух концевых участков отводная труба, один концевой участок которой сообщен с выпускным отверстием камеры сгорания, а другой концевой участок расположен в резервуаре таким образом, что он оказывается заглубленным по отношению к поверхности заполняющей резервуар водосодержащей среды. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Погружной скважинный генератор газопаровой смеси // 2633983

Изобретение относится к области промышленной теплоэнергетики и может быть применено для генерирования газопаровой смеси с целью термической обработки скважин в нефтедобывающей промышленности. Техническим результатом изобретения является обеспечение надежного функционирования генератора газопаровой смеси, погруженного в скважину, низкие теплопотери в технологическом процессе. Технический результат достигается за счет того, что погружной генератор газопаровой смеси, состоящий из горелки, камеры сгорания, камеры смешения, представляющей собой трубу Вентури с соплами для распыливания воды, шлангов подачи воздуха, топлива и воды, отличается тем, что стенки камеры сгорания и начального участка камеры смешения имеют спиральный канал, в который с поверхности подают воду под высоким давлением, причем в стенках спирального канала расположены входные отверстия сопел, выходящих в начальный участок камеры смешения под углом к его внутренней поверхности. 1 ил.