Устройство для сжигания топлив и нагрева технологических сред

Авторы патента:

F23C13/04 - Устройства для сжигания жидкого, газообразного и пылевидного топлива (устройства для сжигания твердого топлива F23B; горелки, форсунки F23D, конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; камеры сгорания для получения продуктов сгорания высокого давления или высокой скорости F23R)

Владельцы патента RU 2639434:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к устройствам для нагрева воздуха путем смешения с продуктами полного окисления углеводородного газа и может найти применение в различных отраслях промышленности. Устройство для сжигания топлив и нагрева технологических сред включает теплообменник нагрева технологической среды, теплообменник "продукты окисления/воздух в первую каталитическую секцию", несколько каталитических секций и пусковой подогреватель. При работе устройства часть воздуха нагревают продуктами окисления в теплообменнике "продукты окисления/воздух в первую каталитическую секцию" до нижнего температурного предела работы катализатора и подают в первую каталитическую секцию, в которую подают топливо в количестве, обеспечивающем температуру продуктов окисления после нее ниже верхнего температурного предела работы катализатора. Затем продукты окисления смешивают с холодным воздухом для снижения температуры смеси до нижнего температурного предела работы катализатора и процесс повторяется в последующих секциях. После последней каталитической секции продукты полного окисления топлива охлаждают в теплообменнике "продукты окисления/воздух в первую каталитическую секцию", в теплообменнике нагрева технологической среды, подаваемой противотоком, и выводят. При пуске устройства воздух, подаваемый в первую каталитическую секцию, подогревают в пусковом подогревателе. Технический результат - снижение металлоемкости и повышение взрывобезопасности. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам беспламенного сжигания топлив и может быть использовано для нагрева флюидов в различных отраслях промышленности.

Известна установка для сжигания топлива и нагрева технологических сред [RU 2444678, МПК F23C 9/00, F23H 8/00, опубл. 10.03.2012 г.], содержащая горелку, в том числе беспламенного типа, два последовательно установленных нагревателя технологических сред дымовыми газами, воздухонагреватель, охладитель дымовых газов с сепаратором водного конденсата, вентилятор, дымосос и дымовую трубу.

Основным недостатком известной установки является наличие системы рециркуляции части охлажденных дымовых газов, что приводит к увеличению объемного расхода дымовых газов и соответствующему увеличению металлоемкости оборудования, а также к повышенным затратам электроэнергии на охлаждение и циркуляцию дымовых газов.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для осуществления способа сжигания топлив и нагрева технологических сред [RU 2544692, опубл. 20.03.2015 г., МПК F23C 99/00], состоящее по меньшей мере из двух секций, включающих узел смешения, узел каталитического окисления и теплообменник нагрева технологической среды, воздухонагревателя, дымососа, дымовой трубы, а также линий подвода воздуха и топлива, линий ввода/вывода нагреваемой технологической среды, внутриустановочных линий подачи технологических потоков. Свободное пространство линий и узлов устройства может быть заполнено пламегасящей насадкой. В каждой секции узел каталитического окисления и теплообменник нагрева технологической среды могут быть пространственно совмещены, при этом катализатор может быть размещен в свободном пространстве аппарата и/или между теплообменными поверхностями.

Недостатками данного устройства является сложность и высокая металлоемкость из-за необходимости установки нескольких теплообменников нагрева технологической среды и узлов смешения, а также воздухонагревателя для всего количества воздуха перед смешением с топливом.

Задача изобретения - упрощение устройства и снижение металлоемкости.

Техническим результатом является упрощение устройства и снижение металлоемкости за счет его оснащения по меньшей мере двумя каталитическими секциями и теплообменником "продукты окисления/воздух в первую каталитическую секцию".

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве, включающем по меньшей мере два узла каталитического окисления, теплообменник нагрева технологической среды и воздухонагреватель, особенностью является то, что в качестве узлов каталитического окисления установлены каталитические секции с линиями подачи топлива, перед которыми размещены линии подачи воздуха, в качестве воздухонагревателя установлен теплообменник "продукты окисления/воздух в первую каталитическую секцию", после которого расположен теплообменник нагрева технологической среды, кроме того, на линии подачи воздуха в первую каталитическую секцию установлен пусковой подогреватель.

В каталитических секциях может быть использован гранулированный или блочно-сотовый катализатор, в качестве остальных элементов генератора могут быть использованы любые устройства соответствующего назначения, известные из уровня техники.

Установка нескольких каталитических секций позволяет нагревать в воздухонагревателе только ту часть воздуха, которая направляется с первую каталитическую секцию, нагрев остального воздуха осуществляется прямым смешением с продуктами окисления предыдущей секции и не требует наличия теплообменных поверхностей, что снижает металлоемкость устройства. При этом площадь теплообменных поверхностей уменьшается более, чем в 2ⁿ раза, где n - количество каталитических секций.

Расположение после теплообменника "продукты окисления/воздух в первую каталитическую секцию" только одного теплообменника нагрева технологической среды взамен нескольких упрощает конструкцию устройства.

Предлагаемое устройство для сжигания топлив и нагрева технологических сред включает теплообменник нагрева технологической среды 1, теплообменник "продукты окисления/воздух в первую каталитическую секцию" 2, несколько каталитических секций 3 (условно показано три секции) и пусковой подогреватель 4.

При работе устройства часть воздуха, подаваемого по линии 5, нагревают продуктами окисления в теплообменнике 2 до нижнего температурного предела работы катализатора (например, 400°С при использовании природного газа в качестве топлива) и по линии 5 подают в первую каталитическую секцию 3, в которую из линии 6 подают топливо в количестве, обеспечивающем температуру продуктов окисления после нее ниже верхнего температурного предела работы катализатора (например, 800°С). Затем продукты окисления смешивают с холодным воздухом из линии 7 для снижения температуры смеси до нижнего температурного предела работы катализатора и процесс повторяется в последующих секциях 3. После последней каталитической секции продукты полного окисления топлива охлаждают в теплообменнике 1, нагревая часть воздуха, в теплообменнике 2, нагревая технологическую среду, подаваемую противотоком по линии 8, и выводят по линии 9. При пуске устройства воздух, подаваемый в первую каталитическую секцию, подогревают в пусковом подогревателе 4.

Таким образом, предлагаемое устройство проще, имеет сниженную металлоемкость и может быть использовано в промышленности.

Устройство для сжигания топлив и нагрева технологических сред, включающее по меньшей мере два узла каталитического окисления, теплообменник нагрева технологической среды и воздухонагреватель, отличающееся тем, что в качестве узлов каталитического окисления установлены каталитические секции с линиями подачи топлива, перед которыми размещены линии подачи воздуха, в качестве воздухонагревателя установлен теплообменник "продукты окисления/воздух в первую каталитическую секцию", после которого расположен теплообменник нагрева технологической среды, кроме того, на линии подачи воздуха в первую каталитическую секцию установлен пусковой подогреватель.

Изобретение относится к области энергетики и металлургии. Способ отопления шахтных агрегатов включает подачу газообразного топлива и воздуха в разогретый продуваемый слой кусковых материалов, их перемешивание в межкусковом пространстве с образованием исходной холодной газовоздушной смеси и ее воспламенение в межкусковом пространстве, при этом в разогретый продуваемый слой кусковых материалов подают отдельными струями с параметрами крутки от 0,1 до 5,0 смесь газа и воздуха при отношении количества кислорода к количеству горючих газов от 0,1 до 7,0, а воспламенение газовоздушной смеси осуществляют ее подогревом до температуры 800-1050°C.

Котел и способ его работы // 2635947

Изобретение относится к котлу и способу его работы. Котел содержит вертикальную призматическую топку для комбинированного сжигания в факеле пыли твердого топлива и приготавливаемой на ее основе и распыливаемой форсунками водоугольной суспензии с вертикальной осью в центре, ограждающими фронтовой, задней и боковыми стенами, потолочным и подовым перекрытиями, экранирующими стены и перекрытия трубами с циркулирующей пароводяной средой, размещенными на стенах вдоль потолочного перекрытия горелками, по крайней мере, в один горизонтальный ряд, имеющими вертикально-щелевые конфузорные сопловые насадки для раздельного вывода воздушных потоков вдоль стен и топливных пылеугольных потоков вдоль вертикальной оси топки и форсунки для распыливания и вывода топливных распыленных водоуглесуспензионных потоков также вдоль вертикальной оси топки, установленными на стенах в несколько горизонтальных рядов дополнительными соплами с двумя каналами для вывода в топку вдоль ограждающих стен и вертикальной оси топки охлаждающих факел газообразных потоков продуктов сгорания и топливодожигающих и защищающих от шлакового загрязнения дополнительных воздушных потоков, окном в подовом перекрытии для вывода образующихся кусков шлака и сепарирующих крупных золотопливных частиц, примыкающим к подовому перекрытию окном в задней стене для вывода зологазовых продуктов, а также горизонтальный газоход с ограждающими боковыми и задней стенами, потолочным и подовым перекрытиями, последовательно установленными пучками труб пароперегревателя, экономайзера и размещенными в шахматном порядке в несколько рядов швеллерковыми вертикальными золоотделительными ловушками, окном для ввода зологазового потока, совмещенным с зологазовыводящим окном топки, окнами в подовом перекрытии для отвода золы из трубных пучков и ловушек, окном в задней стене, примыкающим к потолочному перекрытию для вывода очищенного от золы газового потока в газоход с воздухоподогревателем, дымовую трубу и сброса в атмосферу, подключенный к дополнительным соплам и горизонтальному газоходу перекачивающий охлажденные продукты сгорания газоход с вентилятором.

Способ комбинированного сжигания топлива в зерносушилках // 2631874

Способ относится к сжиганию низкореакционного топлива, преимущественно растительных отходов, и может быть применен в сельском хозяйстве, в деревообрабатывающей промышленности.

Каталитический генератор теплоты и способ регулирования его мощности // 2626043

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения и при сжигании топлива для нагрева рабочих тел, где сжигание различных топлив происходит в псевдоожиженном слое.

Способ комбинированного сжигания угольной пыли, природного газа и жидкотопливной смеси // 2620614

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в вертикальных четырехгранных призматических топках котлов электростанций, промышленных котельных и теплоэлектроцентралей при сжигании одновременно или отдельно угольной пыли, природного газа и жидкотопливной смеси.

Способ эффективного сжигания топлива и устройство для его осуществления // 2619658

Изобретение относится к области энергетики, а именно к способу сжигания топлива (жидкого, твердого, газообразного) в отопительных котлах индивидуального и коллективного пользования, и может быть использовано в энергетике, в жилищно-коммунальном хозяйстве для обеспечения отопления, горячего водоснабжения и др.

Пылеугольный котел // 2615556

Изобретение относится к области энергетики, в частности к пылеугольным котлам. Пылеугольный котел содержит вертикальную экранированную топку прямоугольного сечения и установленные в ее верхней части тангенциально направленные горелки и воздушные сопла, нижнее газовое окно, нижний горизонтальный газоход с ширмовым пароперегревателем, холодные воронки в нижней части топки, вертикальные подъемный и опускной газоходы с пакетами пароперегревателя острого и вторичного пара, водяного экономайзера и воздушного подогревателя и снабжен дополнительными вертикальным подъемным и опускным газоходами, подсоединенными к топке котла через дополнительный нижний горизонтальный газоход с ширмовым пароперегревателем, топка снабжена однорядными горелками, а также вышерасположенными соплами вторичного воздуха и нижерасположенными соплами третичного воздуха, которые установлены рассредоточенно по ширине больших стен топки по встречно-смещенной схеме, газовые окна и нижние горизонтальные газоходы с ширмами пароперегревателей размещены напротив друг друга, выше газовых окон расположены аэродинамические выступы малых стен топки, в нижней части топки размещены четырехскатные холодные воронки, причем в нижних горизонтальных и подъемных вертикальных газоходах с одной стороны котла установлены ширмы и пакеты острого пара, а с противоположной - ширмы и пакеты вторичного пара.

Способ получения активного фракционированного угля в камере на решетке // 2615241

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в топливосжигающих установках, в частности в котлах тепловых электростанций и промышленных котельных, а также в обжиговых печах при совмещении выработки пара, производства стройматериалов, металлоизделий и активирования угля.

Топка для сжигания газомазутного топлива // 2613539

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности к устройствам топок паровых котлов со встроенной компоновкой газомазутных горелок. Топка для сжигания газомазутного топлива включает под, свод, стены и экраны, повторяющие внутреннюю поверхность топки, и встроенные в стены встречно расположенные горелки.

Способ сжигания с организацией циклов химических реакций и удалением золы и мелких частиц на выпуске окислительной зоны и установка с его применением // 2603942

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания с организацией циклов химических реакций твердых частиц углеводородного сырья, в котором кислородсодержащий материал циркулирует в форме частиц и который включает контакт частиц углеводородного сырья с частицами кислородсодержащего материала в восстановительной зоне R0, контакт частиц кислородсодержащего материала (1) из восстановительной зоны R0 с потоком газообразного окислителя (2) в реакционной окислительной зоне R1, направление подвижной фазы (5) из реакционной зоны R1, которая включает газовую и твердую фазы, в разделяющую газовую и твердую фазы зону S2 таким образом, чтобы разделить преимущественно газообразную подвижную фазу (6), включающую летучую золу и мелкие частицы кислородсодержащего материала, и твердофазный поток (7), включающий основную массу мелких частиц, летучую золу и основную массу частиц кислородсодержащего материала, направление твердофазного потока (7) из разделяющей газовую и твердую фазы зоны S2 в отделяющую плотную фазу декантационную зону S3, псевдоожиженную невосстанавливающим газом (8), что позволяет отделять мелкие частицы и летучую золу от частиц кислородсодержащего материала таким образом, чтобы направлять поток частиц (10), включающий основную массу кислородсодержащих частиц, в восстановительную зону R0 и выпускать через выпускную линию преимущественно газообразный выходящий поток (9), включающий основную массу летучей золы и мелких частиц кислородсодержащего материала.

Способ получения термически стабильного носителя для катализатора сжигания монотоплива // 2642966

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения носителей для катализаторов, обладающих высокой площадью поверхности и термостабильностью в условиях сверхвысоких температур, например, в процессах сжигания монотоплива, в том числе "зеленого топлива" на основе водометанолового раствора нитрата гидраксиламмония. Способ включает получение термостабильного носителя, основу которого составляют алюминаты лантана, а именно гексаалюминат лантана LaAl11O18 и алюминат лантана LaAlO3 с соотношением фаз LaAl11O18:LaAlO3, находящимся в интервале от 0 до 1,0, путем предварительного прокаливания формованых гранул носителя на основе активного оксида алюминия размером 0,2-3,5 мм при температуре 550°C-900°C, двукратного цикла пропитки, сушки и прокаливания алюмооксидного носителя и заключительного обжига при температуре 850°C-1400°C, при этом пропитку осуществляют раствором нитрата лантана с концентрацией 140-200 г/л с добавлением органической кислоты концентрацией 0,5-20 мас.%, прокаливание осуществляют при температуре 450°C-500°C. В качестве органической кислоты используют уксусную кислоту. Содержание лантана в готовом носителе в пересчете на оксид лантана составляет 9,0-14,0 мас.%. Технический результат заключается в создании способа получения носителя для катализатора сжигания монотоплива, стабильного при высокой температуре, с необходимой повышенной стойкостью к спеканию в условиях высоких температур и высокой механической прочностью. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 13 пр.

Способ и устройство для проведения эндотермических реакций // 2643734

Изобретение относится к печи для проведения эндотермического процесса. Печь содержит трубы (2) для подачи газообразного сырья сверху вниз, заполненные катализатором для преобразования газообразного сырья в конечный продукт в виде синтез-газа с отведением его и топочных газов. Трубы (2) расположены внутри печи (1). Горелки (3а) установлены на своде (1b) печи (1) между трубами (2). Боковые горелки (3b) установлены на своде (1b) печи (1) между трубами (2) и стенкой (1а) печи (1). Боковые горелки (3b) расположены на своде (1b) печи (1) на расстоянии от стенки (1а) печи (1), меньшем чем 25% от расстояния от центральной оси боковой горелки (3b) до самой внешней трубы (2), при этом боковые горелки (3b) имеют мощность 45-60% от мощности горелок (3а) и входную скорость от 90 до 110% от входной скорости горелок (3а). Технический результат заключается в предотвращении эффекта изгибания боковых факелов к центру и в предотвращении перегрева труб, расположенных у стенок печи. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 15 ил..

Горелочное устройство // 2647172

Изобретение относится к области энергетики, в частности к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар. Горелочное устройство содержит цилиндрический корпус, пароперегреватель, установленный на корпусе, распылительную паровую форсунку, топливопровод, камеру газогенерации, дополнительные паровые форсунки, сопло для выхода продуктов горения. С обеих сторон цилиндрического корпуса установлены крышки, левая и правая, в центр которых вмонтированы патрубки для естественной подачи воздуха в камеру газогенерации, распылительная паровая форсунка установлена под углом к оси цилиндрического корпуса на патрубке левой крышки с возможностью подачи струи перегретого водяного пара в камеру газогенерации, дополнительные паровые форсунки, установленные тангенциально на цилиндрическом корпусе вблизи левой крышки, размещены так, что оси форсунок лежат в одной плоскости, сопло для выхода продуктов горения в виде факела установлено тангенциально на цилиндрическом корпусе вблизи правой крышки, на конец топливопровода в месте его соединения с патрубком левой крышки установлена игла, имеющая внутреннюю полость с отверстием на конце, причем острие иглы расположено в непосредственной близости от выходного отверстия паровой распылительной форсунки таким образом, что жидкое топливо подается на струю пара из паровой форсунки в область с максимальной температурой и скоростью потока. Технический результат - повышение качества распыла загрязненного, вязкого жидкого топливного сырья и увеличение времени химических реакций в камере газогенерации при высокой концентрации паров воды и низкой концентрации воздуха. 4 ил.

Сжигание лития при различных температурах, давлениях и избытках газа с использованием пористых труб в качестве горелок // 2647187

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания металла M, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, с использованием горючего газа, при этом сжигание осуществляется посредством пористой горелки, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки. К пористой горелке внутри пористой горелки подводится металл M в виде жидкости. Горючий газ направляется на поверхности пористой горелки и сжигается с металлом M. Сжигание происходит также при температуре, которая лежит выше точки плавления солей, образующихся при реакции металла M и горючего газа. Металл M подводится в виде сплава по меньшей мере двух металлов M. Продукты реакции после сжигания разделяются с помощью циклона. Изобретение позволяет эффективно отделять твердые и/или жидкие продукты реакции при сжигании металла и управлять сжиганием металла с использованием горючего газа. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Способ автоматической оптимизации процесса сжигания топлива переменного состава // 2647940

Изобретение относится к способам и устройствам для сжигания топлива переменного состава. Изобретение предназначено преимущественно для сжигания топлива (смесей углеводородов) неопределенного состава, таких как попутный газ, отходы нефтегазопереработки, и может найти применение для оптимизации процесса сжигания или дожигания топлив неопределенного состава на предприятиях для выработки тепловой или электрической энергии. Способ автоматической оптимизации процесса сжигания топлива, основанный на непрерывном измерении расхода топлива и температуры теплоносителя на выходе теплообменника топливосжигающего устройства, при котором производят однократное снижение расхода топлива, обеспечивающее возможность конкретизации тенденции изменения удельной теплоты сгорания топлива, неизвестной в результате произвольных изменений состава используемого топлива, синхронизируют темп изменения температуры на выходе теплообменника с темпом изменения расхода топлива, далее совершают одновременные и/или неодновременные взаимосвязанные дискретные изменения расхода топлива и подачи воздуха в топливосжигающее устройство согласно одному из алгоритмов оптимизирующих действий, реализуемых компьютером по заданной программе, с обеспечением возможности упрощения способа оптимизации процесса сжигания топлива и повышения точности достижения оптимальных параметров. При этом в качестве показателя оптимизации используется минимально возможный расход топлива, сжигание которого обеспечивает заданную температуру теплоносителя на выходе теплообменника. Изобретение позволяет оптимизировать процесс сжигания топлива переменного состава, а также позволяет снизить трудоемкость процесса оптимизации и повысить оперативность во времени, при одновременном упрощении конструкции системы управления, с сокращением количества выполняемых операций в целом. 1 ил.