PL243604B1 - Heating system powered by pure hydrogen - Google Patents
Heating system powered by pure hydrogen Download PDFInfo
- Publication number
- PL243604B1 PL243604B1 PL438248A PL43824821A PL243604B1 PL 243604 B1 PL243604 B1 PL 243604B1 PL 438248 A PL438248 A PL 438248A PL 43824821 A PL43824821 A PL 43824821A PL 243604 B1 PL243604 B1 PL 243604B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- hydrogen
- burner
- combustion
- fan
- air
- Prior art date
Links
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 42
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- 206010016754 Flashback Diseases 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- UHZZMRAGKVHANO-UHFFFAOYSA-M chlormequat chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCCl UHZZMRAGKVHANO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Układ grzewczy zasilany czystym wodorem zawierający zbiornik wodoru, zespół grzewczy, zawór zerowego ciśnienia oraz wentylator i przewody charakteryzuje się tym, że zbiornik (1) zawierający wodór połączony jest za pomocą przewodu (3) reduktorami (2) i (4) a następnie z gazowym zaworem (5) zerowego ciśnienia, z którego wychodzi przewód (3) zakończony palnikiem (10) umieszczonym w komorze spalania (15), będącej częścią wymiennika ciepła (14), a na palniku zamontowana jest regulowana przesłona (7), zaś w wylocie spalin (13) z wymiennika ciepła (14) umieszczony jest wentylator (12).A heating system powered by pure hydrogen containing a hydrogen tank, a heating unit, a zero pressure valve, a fan and pipes is characterized by the fact that the tank (1) containing hydrogen is connected via a pipe (3) to reducers (2) and (4) and then to the gas zero pressure valve (5) from which a pipe (3) ends with a burner (10) located in the combustion chamber (15), which is part of the heat exchanger (14), and an adjustable shutter (7) is mounted on the burner, and in the exhaust gas outlet (13) a fan (12) is placed from the heat exchanger (14).
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest układ grzewczy zasilany czystym wodorem umożliwiający nagrzanie medium wykorzystywanego w przemyśle grzewczym.The subject of the invention is a heating system powered by pure hydrogen enabling the heating of a medium used in the heating industry.
Znane jest rozwiązanie z opisu patentowego nr W02005024301, w którym przedstawiono rozwiązanie zakładające katalityczne spalanie wodoru. W rozwiązaniu tym powietrze podawane jest przez wentylator nadmuchowy na palnik katalityczny. Wodór jest wstępnie mieszany z powietrzem i podawany pod ciśnieniem 20 mbar. Utlenienie wodoru zachodzi na katalizatorze w temperaturze 2QQ-450°C, czyli niskiej temperaturze spalania, która sprzyja niskiej emisji NOx. Niniejszy wynalazek dotyczy palnika oraz bezpośredniego sposobu spalania mieszaniny powietrzno-wodorowej w celu wytwarzania ciepła. Zaproponowany sposób spalania wodoru w palniku obejmuje następujące etapy: na początku następuje mieszanie wodoru i powietrza w celu uzyskania mieszaniny palnej, a następnie dostarcza się powyższą mieszaninę do palnika na katalizatorze tak, aby rozpocząć spala nie przez kontaktowanie wymienionej mieszaniny i katalizatora, po czym następuje spalanie w niskiej temperaturze wymienionego wodoru bez tworzenia płomieni. Jako katalizator stosuje się pallad (Pd 46), platynę (Pt 78) lub inne metale lub ich stopy, a wspomniany wodór jest dostarczany pod niskim ciśnieniem w zakresie 16 do 25 milibarów. Wodór jest spalany w zakresie temperatur od 200 do 450°C, a ciepło ze wspomnianego spalania jest wykorzystywane do ogrzewania płynu chłodzącego, takiego jak woda chłodząca. Wodór do spalania jest przechowywany w zbiorniku magazynującym i jest używany do tworzenia wodorków poprzez reakcję z metalami lub ich stopami, takimi jak tytan, żelazo, mangan, nikiel, chrom lub tym podobne.There is a known solution from patent description No. W02005024301, which presents a solution assuming catalytic combustion of hydrogen. In this solution, air is fed by a blower fan to the catalytic burner. Hydrogen is pre-mixed with air and supplied at a pressure of 20 mbar. Hydrogen oxidation takes place on the catalyst at a temperature of 2QQ-450°C, i.e. a low combustion temperature that favors low NOx emissions. The present invention relates to a burner and a direct method for burning an air-hydrogen mixture to produce heat. The proposed method of combustion of hydrogen in a burner includes the following stages: first, hydrogen and air are mixed to obtain a flammable mixture, and then the above mixture is delivered to the burner on a catalyst so as to start combustion by contacting the said mixture and the catalyst, followed by combustion at low temperature of said hydrogen without generating flames. Palladium (Pd 46), platinum (Pt 78) or other metals or their alloys are used as the catalyst, and said hydrogen is supplied at low pressure in the range of 16 to 25 millibars. Hydrogen is burned in a temperature range of 200 to 450°C and the heat from said combustion is used to heat a coolant such as cooling water. The combustion hydrogen is stored in a storage tank and is used to form hydrides by reacting with metals or metal alloys such as titanium, iron, manganese, nickel, chromium or the like.
W opisie patentowym EP1179709 przedstawiono konstrukcję grzejnika spalinowego na wodór oraz sposób spalania wodoru w tym grzejniku. Zawiera on kanał umożliwiający przepływ przez niego gazowego wodoru i powietrza oraz pierwszy elektryczny katalizator grzewczy umieszczony we wspomnianym kanale, który to katalizator jest podgrzewany poprzez doprowadzony do niego prąd, co rozpoczyna pierwsze spalanie pierwszej mieszaniny wodoru i powietrza. Wymiennik ciepła umieszczony jest w kanale za pierwszym katalizatorem i jest przystosowany do przekazywania ciepła wytworzonego przez wspomniane pierwsze spalanie do ogrzewania medium wymienionego wymiennika ciepła. W urządzeniu zastosowano środki kontrolowania stosunku szybkości przepływu powietrza w stosunku do wodoru, ograniczając w ten sposób pierwsze spalanie do łagodnego utleniania. Grzejnik spalania wodoru może zawierać drugi katalizator umieszczony pomiędzy pierwszym katalizatorem a wymiennikiem ciepła. Drugi katalizator umożliwia drugie spalanie drugiej mieszaniny gazowego wodoru i powietrza we wspomnianym drugim katalizatorze, podczas gdy drugi katalizator jest ogrzewany przez pierwsze spalanie.The patent description EP1179709 presents the design of a hydrogen combustion heater and the method of burning hydrogen in this heater. It comprises a channel allowing hydrogen gas and air to flow through it and a first electric heating catalyst placed in said channel, which catalyst is heated by a current supplied to it, which initiates the first combustion of the first mixture of hydrogen and air. The heat exchanger is located in the channel downstream of the first catalytic converter and is adapted to transfer the heat generated by said first combustion to heating the medium of said heat exchanger. The device incorporates means of controlling the ratio of air flow rates to hydrogen, thereby limiting the primary combustion to mild oxidation. The hydrogen combustion heater may include a second catalyst placed between the first catalyst and the heat exchanger. The second catalyst enables a second combustion of the second mixture of hydrogen gas and air in said second catalyst while the second catalyst is heated by the first combustion.
Sposób spalania wodoru w grzejniku do spalania wodoru obejmuje ogrzewanie pierwszego katalizatora przez doprowadzenie do niego elektryczności, tym samym rozpoczynając pierwsze spalanie pierwszej mieszaniny wspomnianego gazowego wodoru i powietrza w pierwszym katalizatorze oraz przenoszenie ciepła wytworzonego przez pierwsze spalanie do czynnika grzewczego wymiennika ciepła i kontrolowanie stosunku natężenia przepływu powietrza do wodoru, ograniczając w ten sposób pierwsze spalanie do łagodnego utleniania, które jest definiowane jako wolne od wypalania wspomnianego wodoru. Temperatura pierwszego katalizatora jest ograniczona do 500°C.A method for combustion of hydrogen in a hydrogen combustion heater includes heating a first catalyst by applying electricity thereto, thereby starting a first combustion of a first mixture of said hydrogen gas and air in the first catalyst, and transferring the heat generated by the first combustion to a heating medium of the heat exchanger and controlling the flow rate ratio air to hydrogen, thus limiting the first combustion to mild oxidation, which is defined as being free from the combustion of said hydrogen. The temperature of the first catalyst is limited to 500°C.
Znane jest również rozwiązanie ujawnione w opisie nr NL2022826. Rozwiązanie przedstawia typowy palnik pre-mix. Do komory spalania jest podawana odpowiednia proporcja gazu i powietrza już zmieszana. Rozwiązanie wykorzystuje zawór zerowego ciśnienia. Rozwiązanie dotyczy spalania gazu zawierającego wodór lub w domyśle czystego wodoru. Przedstawione i zastosowane w rozwiązaniu sterownik i palnik ograniczają ryzyko cofnięcia płomienia poprzez zastosowanie zabezpieczeń i zmiennej regulacji współczynnika nadmiaru powietrza. Dla większych obciążeń cieplnych jest stosowany niski współczynnik nadmiaru powietrza, bo prędkość przepływu jest większa i mniejsze ryzyko cofnięcia płomienia, zaś dla niskich obciążeń cieplnych jest on większy, by zwiększyć prędkość przepływu mieszanki gaz-wodór-powietrze. W komorze spalania panuje nadciśnienie, a wentylator jest umieszczony przed komorą spalania.The solution disclosed in description No. NL2022826 is also known. The solution is a typical pre-mix burner. The appropriate proportion of gas and air, already mixed, is fed into the combustion chamber. The solution uses a zero pressure valve. The solution concerns the combustion of gas containing hydrogen or, by implication, pure hydrogen. The controller and burner presented and used in the solution reduce the risk of flashback by using safeguards and variable regulation of the excess air ratio. For higher thermal loads, a low excess air coefficient is used because the flow speed is higher and there is less risk of flame flashback, while for low thermal loads it is higher to increase the flow speed of the gas-hydrogen-air mixture. The combustion chamber is pressurized and the fan is placed in front of the combustion chamber.
Z kolei opis patentowy EP0784190 przedstawia rozwiązanie problemu zmiany nadmiaru powietrza wraz ze zmianą obciążenia cieplnego urządzenia w kotłach typu C wyposażonych w wentylator za komorą spalania. W pierwotnej wersji kotły te posiadają wentylator powietrza o stałej mocy, który dostarcza znamionową ilość powietrza do spalania. Paliwo gazowe podawane jest do kotła na palnik za pomocą regulatora ciśnienia gazu pod ciśnieniem wynikającym z obciążenia cieplnego kotła, a w komorze spalania kotła panuje podciśnienie. Zastosowano rozwiązanie, które umożliwiło utrzymanie stałego nadmiaru powietrza w stosunku do dawki gazu w całym zakresie obciążenia cieplnego kotła. Zrealizowano to poprzez sterownik, który umożliwił zmianę prędkości obrotowej wentylatora w zależności od strumienia gazu, który dostaje się na palnik poprzez regulator ciśnienia gazu.In turn, patent description EP0784190 presents a solution to the problem of changing excess air with a change in the heat load of the device in type C boilers equipped with a fan behind the combustion chamber. In the original version, these boilers have a constant power air fan that supplies the rated amount of air for combustion. Gas fuel is fed to the boiler via the burner using a gas pressure regulator at a pressure resulting from the boiler's thermal load, and there is a negative pressure in the boiler's combustion chamber. A solution was used that made it possible to maintain a constant excess of air in relation to the gas dose throughout the entire range of the boiler's thermal load. This was achieved by a controller that allowed the fan speed to be changed depending on the gas flow that entered the burner through the gas pressure regulator.
Opisane urządzenie do optymalizacji wydajności generatora ciepła opalanego gazem zawiera palnik umieszczony w komorze spalania, wyposażonej w wentylator do odprowadzania spalonych gazów, gaz dociera do wspomnianego palnika przez rurę zasilającą, w której znajduje się zasilany elektrycznie regulator ciśnienia, przy czym wspomniany regulator jest sterowany w celu zmiany natężenia przepływu gazu do palnika za pomocą sygnałów elektrycznych, generowanych przez jednostkę sterującą generatora ciepła. Wspomniane urządzenie zawiera środki sterujące dla silnika wentylatora, przystosowane do modyfikowania prędkości silnika, a tym samym natężenia przepływu powietrza do spalania do komory spalania. Charakteryzuje się ono tym, że środki sterujące są połączone z przełącznikami sterującymi, połączonymi między linią zasilającą, dostarczającą zasilanie sieciowe, a silnikiem wentylatora w celu doprowadzenia zasilania sieciowego do silnika wentylatora, sygnał (Vref) z regulatora ciśnienia odpowiada stanowi przepływu gazu do palnika mierzonego w sposób ciągły przez wsp omniane środki sterujące, przy czym te ostatnie modyfikują prędkość silnika wentylatora zgodnie z ciągłym porównywaniem sygnału (Vr) reprezentującego napięcie sieci zasilającej silnik i wspomniany zmierzony sygnał (Vref).The described apparatus for optimizing the performance of a gas-fired heat generator comprises a burner placed in a combustion chamber equipped with a fan for exhausting the burnt gases, the gas reaching said burner through a feed pipe in which there is an electrically powered pressure regulator, said regulator being controlled to changing the gas flow rate to the burner using electrical signals generated by the heat generator control unit. Said device includes control means for the fan motor adapted to modify the speed of the motor and thus the flow rate of combustion air into the combustion chamber. It is characterized in that the control means are connected to control switches connected between the supply line supplying mains power and the fan motor to provide mains power to the fan motor, the signal (Vref) from the pressure regulator corresponding to the state of gas flow to the burner measured at continuously by said control means, the latter modifying the speed of the fan motor according to a continuous comparison of a signal (Vr) representing the mains voltage supplying the motor and said measured signal (Vref).
Przykładowe powyższe rozwiązania mają skomplikowany układ sterowania i regulacji stosunku wodór-powietrze. Eliminują niebezpieczne zjawisko, jakim jest cofanie się płomienia, ale przy znacznie wyższym wydatku technicznym. Ponadto, w niektórych przypadkach wymuszają konieczność zasto sowania palnika katalitycznego.The examples of the above solutions have a complex control system and regulation of the hydrogen-air ratio. They eliminate the dangerous phenomenon of flashback, but at a much higher technical expense. Moreover, in some cases they require the use of a catalytic burner.
Celem wynalazku jest stworzenie układu grzewczego zasilanego czystym wodorem, w którym następuje płomieniowe spalanie wodoru w sposób dyfuzyjny lub kinetyczno-dyfuzyjny. Zastosowane rozwiązanie będzie ograniczało emisję NOx, a obciążenie cieplne palnika nie będzie wpływać na pracę układu grzewczego i wymuszać stosowania dodatkowej elektronicznej kontroli.The purpose of the invention is to create a heating system powered by pure hydrogen, in which flame combustion of hydrogen takes place in a diffusion or kinetic-diffusion manner. The solution used will reduce NOx emissions, and the heat load on the burner will not affect the operation of the heating system and will not require the use of additional electronic control.
Cel ten osiągnięto w rozwiązaniu według wynalazku, w którym układ grzewczy zasilany czystym wodorem zawierający zbiornik wodoru, zespół grzewczy, zawór zerowego ciśnienia oraz wentylator i przewody charakteryzuje się tym, że zbiornik zawierający wodór połączony jest za pomocą przewodu z reduktorami, a następnie z zaworem gazowym zerowego ciśnienia, z którego wychodzi przewód zakończony palnikiem umieszczonym w komorze spalania, będącej częścią wymiennika ciepła, a na palniku zamontowana jest regulowana przesłona, zaś w wylocie spalin z wymiennika ciepła umieszczony jest wentylator.This goal was achieved in the solution according to the invention, in which a heating system powered by pure hydrogen containing a hydrogen tank, a heating unit, a zero pressure valve, a fan and cables is characterized by the fact that the tank containing hydrogen is connected via a cable to reducers and then to a gas valve. zero pressure, from which comes a pipe ending with a burner placed in the combustion chamber, which is part of the heat exchanger, and an adjustable shutter is mounted on the burner, and a fan is placed in the exhaust gas outlet from the heat exchanger.
Zaletą takiego rozwiązania jest zastosowanie prostego i taniego w wykonaniu palnika oraz łatwa regulacja obciążenia cieplnego. Dodatkowo istnieje możliwość wielopoziomowego wprowadzenia powietrza w strefę reakcji ze względu na podciśnienie w komorze spalania i obniżenie emisji NOx do poziomu gwarantującego spełnienie wymagań emisyjnych dotyczących określonej grupy urządzeń. Występujące w układzie dyfuzyjne spalanie, gdzie mieszanka palna powstaje w komorze spalania, sprawia, że nie istnieje ryzyko cofnięcia płomienia. Zapewnienie stosunku wodór-powietrze bliskiego stechiometrycznemu daje wysoką sprawność przekazywania ciepła ze spalania wodoru do ogrzewanej wody na poziomie około 100% liczonej do wartości opałowej paliwa. Zastosowanie zaworu gazowego zerowego ciśnienia w połączeniu z obrotami wentylatora umożliwia utrzymanie stałego stosunku gaz-powietrze. Opracowany układ, który umieszczono w stosowanych obecnie wymiennikach ciepła, może być zasilany ciśnieniem 10+50 mbar z zachowaniem prawidłowego zapłonu, przenoszenia i stabilności płomienia oraz właściwości użytkowych kotła, takich jak: obciążenie cieplne i sprawność cieplna.The advantage of this solution is the use of a simple and cheap burner and easy regulation of the heat load. Additionally, it is possible to introduce air into the reaction zone at multiple levels due to the negative pressure in the combustion chamber and reduce NOx emissions to a level that guarantees compliance with emission requirements for a specific group of devices. The diffusion combustion occurring in the system, where the combustible mixture is created in the combustion chamber, means that there is no risk of flashback. Ensuring the hydrogen-air ratio close to stoichiometric results in high efficiency of heat transfer from hydrogen combustion to heated water at a level of approximately 100% of the calorific value of the fuel. The use of a zero pressure gas valve in combination with fan speed allows a constant gas-air ratio to be maintained. The developed system, which is placed in currently used heat exchangers, can be fed with a pressure of 10+50 mbar while maintaining proper ignition, flame transfer and stability, as well as the operational properties of the boiler, such as: thermal load and thermal efficiency.
Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu grzewczego zasilanego czystym wodorem, fig. 2 przedstawia schemat układu grzewczego z wymiennikiem ciepła, a fig. 3 przedstawia schemat palnika układu zasilanego czystym wodorem, co opisano poniżej.The subject of the invention in an embodiment is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a diagram of a heating system powered by pure hydrogen, Fig. 2 shows a diagram of a heating system with a heat exchanger, and Fig. 3 shows a diagram of the burner of a system powered by pure hydrogen, as described below.
Zbiornik 1 o pojemności 35+45 dm3 wypełniony wodorem pod ciśnieniem 150+200 bar połączony jest z reduktorem 2 ciśnienia gazu pierwszego stopnia. Ciśnienie za reduktorem 2 wynosi około 0,8+2,5 bar. Użyty butlowy reduktor 2 połączony jest za pomocą elastycznego, ciśnieniowego przewodu 3 0 8/6 mm z reduktorem ciśnienia 4 drugiego stopnia firmy GOK (typ NDR 0516) o wydajności przepływu 12 kg/h, w którym ciśnienie wyjściowe regulowane wynosi 37/50 mbar, ciśnienie wejściowe wynosi 80-250 kPa, a gwint wejściowy/wyjściowy jest 1/2”. Redukuje on ciśnienie gazu do 37 mbar, ponieważ jego wielkość jest wymagana dla prawidłowej pracy gazowego zaworu 5 zerowego ciśnienia i musi się mieścić w przedziale 10+50 mbar. W układzie użyty został zawór zerowego ciśnienia 5 firmyTank 1 with a capacity of 35+45 dm3 filled with hydrogen at a pressure of 150+200 bar is connected to the first stage gas pressure reducer 2. The pressure behind reducer 2 is approximately 0.8+2.5 bar. The used cylinder reducer 2 is connected via a flexible, pressure hose 3 0 8/6 mm to the second stage pressure reducer 4 from GOK (type NDR 0516) with a flow capacity of 12 kg/h, in which the regulated output pressure is 37/50 mbar, The input pressure is 80-250 kPa and the input/output thread is 1/2". It reduces the gas pressure to 37 mbar, because its value is required for the proper operation of the zero pressure gas valve 5 and must be in the range of 10+50 mbar. The system uses a zero pressure valve 5 from the company
Honeywell o napięciu zasilania 24 V oraz 4,4 VA typu VK8205VE1003 z dwoma zaworami gazowymi klasy C. Maksymalne ciśnienie dolotowe dla tego zaworu to 60 mbar. Zadaniem gazowego zaworu 5 zerowego ciśnienia jest utrzymywanie ciśnienia rozprężenia na poziomie 5+10 Pa w typowym dla zaworu gazowego zakresie przepływów. Wyjście reduktora ciśnienia 4 drugiego stopnia połączone jest z wejściem gazowego zaworu 5 zerowego ciśnienia za pomocą elastycznego przewodu ciśnieniowego 3 o średnicy 0 8/6 mm. Wyjście gazowego zaworu 5 zerowego ciśnienia połączone jest elastycznym przewodem ciśnieniowym 3 o średnicy 0 8/6 mm i o długości 20 cm ze stalowym łącznikiem rurowym 6 o średnicy 1/2”' i kącie 90° będącym częścią palnika 2. Ponadto, palnik 2 stanowi rura stalowa 8 o średnicy 1” oraz rura stalowa 9 o średnicy 1/2”. Są one umieszczone względem siebie współosiowo. Przestrzenią pomiędzy stalowymi rurami 8 i 9 w trakcie pracy urządzenia dopływa powietrze atmosferyczne, które miesza się z wodorem w komorze spalania 15, który dopływa rurą 9 o średnicy 1/2” w stanie otwarcia zaworu 5 zerowego ciśnienia. W rurze 8, na jej końcowym odcinku, znajduje się zawirowywacz 16. Przepływ powietrza i wodoru wywołany jest podciśnieniem panującym w komorze spalania 15. Na wielkość podciśnienia w komorze spalania 15 wpływają obroty wentylatora 12 firmy SIT S. p. a. oraz pozycja przesłony powietrza 7. W układzie użyto wentylator 12 typu EV GOLD/C/S/V120/M25CCO, zasilanego 230 V AC, 50 Hz i mocy znamionowej 40 W. Przy zadanym poziomie podciśnienia w komorze spalania 15, po regulacji zaworu 5 zerowego ciśnienia, dochodzi do ustalenia proporcji przepływu wodoru i powietrza, która może zmieniać się dla pozostałych wielkości podciśnienia w komorze spalania 15 w zakresie do 25%. Jako układ odbioru ciepła, stanowiący jednocześnie komorę spalania 15, zastosowano wymiennik ciepła 14 firmy CONDEVO S.p.A., typ CONDCELL S20/25 1E+V. Wymiennik ciepła 14 posiada moc cieplną 25 kW i wylot 13 odprowadzenia spalin o średnicy 0 60 mm do którego przyłączono przewód spalinowy 11 o średnicy 0 60 mm. Do wyjścia przewodu 11 przyłączono wyciągowy wentylator 12 spalin.Honeywell with a supply voltage of 24 V and 4.4 VA, type VK8205VE1003, with two class C gas valves. The maximum inlet pressure for this valve is 60 mbar. The purpose of the zero pressure gas valve 5 is to maintain the expansion pressure at the level of 5+10 Pa within the flow range typical for a gas valve. The output of the second stage pressure reducer 4 is connected to the input of the zero pressure gas valve 5 via a flexible pressure tube 3 with a diameter of 0 8/6 mm. The outlet of the zero pressure gas valve 5 is connected by a flexible pressure pipe 3 with a diameter of 0 8/6 mm and a length of 20 cm with a steel pipe connector 6 with a diameter of 1/2" and an angle of 90°, which is part of the burner 2. Moreover, the burner 2 is a pipe steel pipe 8 with a diameter of 1" and steel pipe 9 with a diameter of 1/2". They are placed coaxially to each other. During operation of the device, atmospheric air flows through the space between the steel pipes 8 and 9 and mixes with hydrogen in the combustion chamber 15, which flows through the 1/2" diameter pipe 9 when the zero pressure valve 5 is open. In the pipe 8, at its final section, there is a swirler 16. The flow of air and hydrogen is caused by the negative pressure in the combustion chamber 15. The amount of negative pressure in the combustion chamber 15 is influenced by the speed of the fan 12 manufactured by SIT S. p. a. and the position of the air shutter 7. the system used a fan 12 of the EV GOLD/C/S/V120/M25CCO type, powered by 230 V AC, 50 Hz and rated power of 40 W. At a given level of negative pressure in the combustion chamber 15, after adjusting the zero pressure valve 5, the flow proportion is established hydrogen and air, which may vary for the remaining amounts of negative pressure in the combustion chamber 15 in the range of up to 25%. The heat exchanger 14 from CONDEVO S.p.A., type CONDCELL S20/25 1E+V, was used as the heat collection system, which is also the combustion chamber 15. The heat exchanger 14 has a thermal power of 25 kW and an exhaust gas outlet 13 with a diameter of 0-60 mm to which an exhaust pipe 11 with a diameter of 0-60 mm is connected. An exhaust fan 12 is connected to the outlet of conduit 11.
Przedmiot według wynalazku może być stosowany w jednofunkcyjnym kotle gazowym opalanym czystym wodorem z otwartą lub zamkniętą komorą spalania, a na większą skalę w kotłach o obciążeniu cieplnym rzędu kilkuset kW przy wykorzystaniu kilku lub kilkunastu palników i zaworów zerowego ciśnienia lub układów kaskadowych. Układ regulacji doprowadzenia paliwa oraz powietrza do spalania może być wykorzystywany we wszystkich przypadkach, gdzie paliwem jest gaz a utleniaczem powietrze atmosferyczne.The object according to the invention can be used in a single-function gas boiler fired with pure hydrogen with an open or closed combustion chamber, and on a larger scale in boilers with a thermal load of several hundred kW using several or a dozen burners and zero pressure valves or cascade systems. The fuel and combustion air supply regulation system can be used in all cases where the fuel is gas and the oxidant is atmospheric air.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438248A PL243604B1 (en) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | Heating system powered by pure hydrogen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL438248A PL243604B1 (en) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | Heating system powered by pure hydrogen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL438248A1 PL438248A1 (en) | 2022-12-27 |
| PL243604B1 true PL243604B1 (en) | 2023-09-18 |
Family
ID=84603201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL438248A PL243604B1 (en) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | Heating system powered by pure hydrogen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL243604B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1906108A2 (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-02 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Hydrogen heating |
| JP2016109352A (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-20 | 三浦工業株式会社 | Boiler equipment |
-
2021
- 2021-06-23 PL PL438248A patent/PL243604B1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1906108A2 (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-02 | J. Eberspächer GmbH & Co. KG | Hydrogen heating |
| JP2016109352A (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-20 | 三浦工業株式会社 | Boiler equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL438248A1 (en) | 2022-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4588372A (en) | Flame ionization control of a partially premixed gas burner with regulated secondary air | |
| JP2021127768A (en) | Auxiliary combustion of hydrogen and oxygen for complex cycle facilities | |
| CN120024123B (en) | A gas-fired infrared radiation hot air dual-mode drying furnace for drying printing ink | |
| MXPA04002016A (en) | Water heater having self-powered low nox burner/fuel-air delivery system. | |
| WO2005024301A1 (en) | Hydrogen burning method and burner, and water heating system using it | |
| US6887607B1 (en) | Fuel cell system for generating electric energy and heat | |
| WO2023120404A1 (en) | Ammonia fuel boiler system | |
| PL243604B1 (en) | Heating system powered by pure hydrogen | |
| JP2012037232A (en) | Long flame burner and radiant tube heater | |
| CA2273159C (en) | In-line gas pre-heating | |
| KR100573310B1 (en) | Combustion system of mixed gas | |
| CN219414754U (en) | Low calorific value gas radiant tube combustor | |
| Amer et al. | Experimental study of LPG diffusion flame at elevated preheated air temperatures | |
| JP2008107032A (en) | Long flame burner and radiant tube heating device | |
| RU2360183C1 (en) | Automatic modular burner for burning fuel in form of gas-air mixture, burner head and control method of modular burner operation | |
| KR890000328B1 (en) | Combustion of coal-water slurries | |
| ES2933119T3 (en) | Procedure and device for staged combustion without flame | |
| CN220728279U (en) | Initial starting heating system of coal mill and energy supply system of thermal power generation | |
| RU2813936C1 (en) | Coaxial stepped burner of flare combustion of fuel-air mixture | |
| CN209783322U (en) | Flue gas heating device | |
| JP3509141B2 (en) | Fuel cell power generator | |
| CN222186932U (en) | Modularized combustion device of heat treatment furnace | |
| CN222863476U (en) | Combined cooling heating and power system based on pure ammonia fuel | |
| CN221098599U (en) | Methanol fuel self-gasification industrial burner | |
| CN116398881B (en) | Dual-fuel combustor system and its control method and fuel cell system |