RU185454U1 - Водородно-кислородный пароперегреватель - Google Patents
Водородно-кислородный пароперегреватель Download PDFInfo
- Publication number
- RU185454U1 RU185454U1 RU2017145989U RU2017145989U RU185454U1 RU 185454 U1 RU185454 U1 RU 185454U1 RU 2017145989 U RU2017145989 U RU 2017145989U RU 2017145989 U RU2017145989 U RU 2017145989U RU 185454 U1 RU185454 U1 RU 185454U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- hydrogen
- oxygen
- low
- combustion
- Prior art date
Links
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004326 stimulated echo acquisition mode for imaging Methods 0.000 title 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 57
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 10
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 abstract description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G1/00—Steam superheating characterised by heating method
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
Abstract
Предлагаемая полезная модель относится к силовым установкам паротурбинного типа, отличающимся камерой сгорания трубчатого типа, использующей в качестве горючего газообразный водород, а в качестве окислителя - газообразный кислород, и предназначена для обеспечения перегрева низкотемпературного водяного пара.Использование предложенной конструкции водородно-кислородного пароперегревателя позволяет обеспечить надежное охлаждение камеры сгорания.Подача низкотемпературного пара на самом теплонапряженном участке внутренней вставки камеры сгорания осуществляется через магистраль подачи низкотемпературного пара, состоящую из четырех отверстий, расположенных под углом 30…60° к охлаждаемой стенке камеры сгорания, что обеспечивает ее интенсивное охлаждение. При этом начальная часть камеры сгорания выполнена с коническим расширением с углом 20…35°, позволяющим обеспечить удаление стенок камеры сгорания на расстояние не менее 3-х расстояний расположения форсунок водорода, что обеспечивает 1,5-2-кратное снижение их теплонапряженности. При этом оси форсунок подачи водорода расположены параллельно оси форсунки подачи кислорода, что обеспечивает более протяженную зону горения и снижение удельных тепловых потоков на стенки внутренней вставки. При этом внутренняя вставка выполнена оребренной с наружной стороны, что позволяет обеспечить ее более интенсивное охлаждение. 1 ил.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к силовым установкам паротурбинного типа, отличающимся камерой сгорания трубчатого типа, использующей в качестве горючего газообразный водород, а в качестве окислителя газообразный кислород, и предназначена для обеспечения перегрева низкотемпературного водяного пара.
Известны вихревая водород-кислородная камера сгорания (RU 2539243 С2) и вихревой водород-кислородный пароперегреватель (RU 2361146 С1) предназначенные для создания потока перегретого водяного пара за счет сжигания водород-кислородной смеси в паровой среде содержащие запальное устройство, магистрали подвода горючего (водорода) и окислителя (кислорода), камеры сгорания и смешения, форсунки окислителя и горючего, закручивающие устройства, конический стабилизатор пламени, пламенную трубу, жаровую трубу и охлаждающий канал. Водяной пар из котла поступает через патрубок подвода водяного пара в охлаждающие каналы, где в виде интенсивно закрученного потока движется в сторону корпуса камеры сгорания. Через форсунки окислителя в центральный поток пара подается кислород. Образующаяся парокислородная смесь закручивается с помощью закручивающего устройства с целью интенсификации массообменных процессов и ее гомогенизации. В корпусе отверстия конического стабилизатора предусмотрены отверстия через которые выдувается водяной пар, оттесняя фронт пламени от стенки стабилизатора и локализуя его в пространственной области, ограниченной границами рециркуляционной зоны. Дополнительное охлаждение термически нагруженной стенки пламенной трубы достигается организацией завесы из паровых струй, выдуваемых через отверстия и перфорацию в стенке жаровой трубы. Недостатком данных конструкций является использование предварительного смешения окислителя с водяным паром и подача пара в зону горения. Такое решение с одной стороны позволяет существенно снизить теплонапряженность основных узлов, но в тоже время снижает полноту сгорания водорода из-за снижения концентрации горючего и окислителя в зоне горения.
Известна также конструкция водородно-кислородного парогенератора, используемого в системе сжигания водорода в цикле АЭС с регулированием температуры водород-кислородного пара (RU 2488903 С1). Изобретение относится к области атомной энергетики и предназначено для использования на паротурбинных установках атомных электрических станций (АЭС). Водородно-кислородный парогенератор предназначен для перегрева низкотемпературного водяного пара используя теплоту сгорания водорода в кислороде и включает в себя запальное устройство, магистрали подвода окислителя (кислорода) и горючего (водорода), водородно-кислородную камеру сгорания первоначального нестехиометрического окисления, дожигающую водород-кислородную камеру сгорания стехиометрического окисления, полость смешения высокотемпературного пара со свежим паром на участке перед цилиндром высокого давления паровой турбины. Дожигающая камера выполнена в виде диффузора и размещена в полости смешения высокотемпературного пара со свежим паром. В камере нестехиометрического окисления с помощью запального устройства происходит образование смеси водяного пара с недореагировавшим кислородом при температуре, обеспечивающей самовоспламенение водорода в дожигающей водород-кислородной камере сгорания стехиометрического окисления. Недостатком данной конструкции является использование камеры первоначального нестехиометрического окисления, которая снижает полноту сгорания водорода из-за снижения концентрации горючего и окислителя в зоне горения. Кроме того, использование принципа дальнейшего самовоспламенения водорода в дожигающей камере при определенных условиях может привести к образованию взрывоопасных концентраций водорода и кислорода.
Известны конструкции парогенераторов с охлаждением камеры сгорания водой (RU 2544417 С1 и RU 2623017 С1). В этом случае в качестве топлива и окислителя используются водород и кислород, а в качестве охладителя и рабочего тела - вода. 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. Недостатком данной конструкции является невозможность использования низкотемпературного водяного пара вместо воды из-за его более низкой плотности и теплоемкости. Расположение зоны горения на близком расстоянии от стенок камеры сгорания приведет к ее интенсивному нагреву (при использовании водяного пара) и в конечном итоге к прогару. Кроме того, подача низкотемпературного пара под острым углом к оси парогенератора на сможет обеспечить хорошее перемешивание низкотемпературного и высокотемпературного потоков из-за меньшей плотности пара в сравнении с водой, что позволит получить качественный фракционный состав водяного пара.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является конструкция водородно-кислородного газогенератора (RU 165761 U1), предназначенного для нагрева воздуха, используя теплоту сгорания водорода в кислороде, и содержащего камеру сгорания, корпус которой связан с магистралью подачи воздуха, внутренней охлаждаемой вставкой и камерой смешения, электросвечу, связанную со смесительным элементом, связанным с магистралями подвода водорода, кислорода и форсунками подачи водорода и кислорода, и суживающееся сопло, расположенное на выходе из камеры сгорания, при этом магистраль подачи воздуха состоит из четырех отверстий, расположенных под углом 40…60° к оси камеры сгорания, минимальная длина охлаждаемой внутренней вставки равна не менее 7 диаметрам камеры сгорания для предотвращения преждевременного смешения воздуха с высокотемпературными продуктами сгорания. При этом, оси форсунок подачи водорода расположены параллельно оси форсунки подачи кислорода, что обеспечивает более протяженную зону горения и снижение удельных тепловых потоков на стенки внутренней вставки. При этом внутренняя вставка выполнена оребренной с наружной стороны, что позволяет обеспечить ее более интенсивное охлаждение. Недостатком данной конструкции является отсутствие элементов, обеспечивающих более интенсивное перемешивание высокотемпературного и низкотемпературного потоков, что приведет к высокой неравномерности температуры перегретого пара. Кроме того, использование части перегреваемого пара для более интенсивного перемешивания потоков приведет к снижению эффективности охлаждения стенок камеры сгорания, что в совокупности с их близким расположением к зоне горения приведет к их прогару.
Предложенная полезная модель решает техническую задачу перегрева низкотемпературного водяного пара путем сжигания водорода в кислороде, с надежным охлаждением камеры сгорания и интенсивным перемешиванием высокотемпературного и низкотемпературного потоков. Такое решение технической задачи возможно за счет того, что подача низкотемпературного пара на самом теплонапряженном участке внутренней вставки камеры сгорания осуществляется через магистраль подачи низкотемпературного пара, состоящую из четырех отверстий, расположенных под углом 30…60° к охлаждаемой стенке камеры сгорания, что обеспечивает ее интенсивное охлаждение. При этом начальная часть камеры сгорания выполнена с коническим расширением с углом 20…35°, позволяющим обеспечить удаление стенок камеры сгорания на расстояние не менее 3 расстояний расположения форсунок водорода, что обеспечивает 1,5-2-кратное снижение их теплонапряженности. При этом оси форсунок подачи водорода расположены параллельно оси форсунки подачи кислорода, что обеспечивает более протяженную зону горения и снижение удельных тепловых потоков на стенки внутренней вставки. При этом внутренняя вставка выполнена оребренной с наружной стороны, что позволяет обеспечить ее более интенсивное охлаждение.
Таким образом, предложенная конструкция водородно-кислородного пароперегревателя позволяет обеспечить надежное охлаждение камеры сгорания.
Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу тем, что водородно-кислородный пароперегреватель, содержит внешний корпус камеры сгорания связанный с внутренней охлаждаемой вставкой, выполненной с оребрением с внешней стороны, и смесительным элементом, связанным с электросвечой, магистралями подвода водорода и кислорода и форсунками подачи водорода и кислорода оси которых расположены параллельно друг другу, корпус камеры сгорания, связан с блоком подачи низкотемпературного пара, при этом блок подачи низкотемпературного пара имеет четыре отверстия, расположенные под углом 30…60° к внутренней охлаждаемой вставке камеры сгорания, на начальном участке камеры сгорания выполнено коническое расширение с углом 20…35° и коническое сужение с углом 20…35° на конечном участке.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется схемой, показанной на фиг. 1. Водородно-кислородный пароперегреватель включает в себя электросвечу 1, смесительный элемент 2 с магистралями подвода водорода 3 и кислорода 4 и форсунками подачи водорода 5 и кислорода 6, блок подачи низкотемпературного пара 7 с четырьмя отверстиями 8, внешний корпус камеры сгорания 9 и внутреннюю охлаждаемую вставку камеры сгорания 10. Водородно-кислородный пароперегреватель работает следующим образом: Кислород через магистраль подвода кислорода 4 поступает в смесительный элемент 2, где происходит его ионизация посредством электросвечи 1 и дальнейшее поступление в камеру сгорания через форсунку 6. Водород через магистраль 3 и форсунки 5 в количестве 8 штук, также поступает в камеру сгорания, где происходит его смешение с ионизированным кислородом и последующее воспламенение. Низкотемпературный пар через блок подачи низкотемпературного пара 7 по четырем отверстиям 8 поступает на охлаждение внутренней вставки камеры сгорания 10. Далее после выхода из внутренней вставки низкотемпературный пар смешивается с высокотемпературным потоком продуктов сгорания.
Claims (1)
- Водородно-кислородный пароперегреватель, содержащий внешний корпус камеры сгорания, связанный с внутренней охлаждаемой вставкой, выполненной с оребрением с внешней стороны, и смесительным элементом, связанным с электросвечой магистралями подвода водорода и кислорода и форсунками подачи водорода и кислорода, оси которых расположены параллельно друг другу, отличающийся тем, что корпус камеры сгорания связан с блоком подачи низкотемпературного пара, который имеет четыре отверстия, расположенные под углом 30…60° к внутренней охлаждаемой вставке камеры сгорания, на начальном участке камеры сгорания выполнено коническое расширение с углом 20…35° и коническое сужение с углом 20…35° на конечном участке, при этом максимальный диаметр цилиндрической части внутренней охлаждаемой вставки равен не менее 3-х расстояний расположения форсунок водорода.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017145989U RU185454U1 (ru) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Водородно-кислородный пароперегреватель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017145989U RU185454U1 (ru) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Водородно-кислородный пароперегреватель |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018144306U Division RU188647U1 (ru) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Водородно-кислородный пароперегреватель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU185454U1 true RU185454U1 (ru) | 2018-12-05 |
Family
ID=64577221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017145989U RU185454U1 (ru) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Водородно-кислородный пароперегреватель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU185454U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU199684U1 (ru) * | 2019-12-06 | 2020-09-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Камера смешения высокотемпературного водородно-кислородного пароперегревателя |
RU199761U1 (ru) * | 2020-01-31 | 2020-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Водородный пароперегреватель мегаваттного уровня мощности |
RU204328U1 (ru) * | 2020-09-15 | 2021-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Газогенератор |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4074708A (en) * | 1976-06-07 | 1978-02-21 | Combustion Engineering, Inc. | Burning hydrogen and oxygen to superheat steam |
JP2004011980A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Katsumi Shibata | 過熱蒸気の発生装置及びその発生方法 |
WO2014022829A1 (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | K2 Technologies, LLC | System and method for cooling a downhole gas generator |
RU165761U1 (ru) * | 2016-05-04 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Водородно-кислородный газогенератор |
RU2623017C1 (ru) * | 2016-05-23 | 2017-06-21 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Парогенератор |
-
2017
- 2017-12-26 RU RU2017145989U patent/RU185454U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4074708A (en) * | 1976-06-07 | 1978-02-21 | Combustion Engineering, Inc. | Burning hydrogen and oxygen to superheat steam |
JP2004011980A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Katsumi Shibata | 過熱蒸気の発生装置及びその発生方法 |
WO2014022829A1 (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | K2 Technologies, LLC | System and method for cooling a downhole gas generator |
RU165761U1 (ru) * | 2016-05-04 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Водородно-кислородный газогенератор |
RU2623017C1 (ru) * | 2016-05-23 | 2017-06-21 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Парогенератор |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU199684U1 (ru) * | 2019-12-06 | 2020-09-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Камера смешения высокотемпературного водородно-кислородного пароперегревателя |
RU199761U1 (ru) * | 2020-01-31 | 2020-09-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Водородный пароперегреватель мегаваттного уровня мощности |
RU204328U1 (ru) * | 2020-09-15 | 2021-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Газогенератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2613011C1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU185454U1 (ru) | Водородно-кислородный пароперегреватель | |
RU2635012C1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU2644668C1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU188647U1 (ru) | Водородно-кислородный пароперегреватель | |
RU2633741C1 (ru) | Парогазогенератор | |
JP6516996B2 (ja) | 燃焼器及びガスタービンエンジン | |
RU2614311C1 (ru) | Парогенератор | |
JP2009019869A (ja) | 低NOx燃焼器の燃焼室/ベンチュリの冷却用装置/方法 | |
RU2371594C1 (ru) | Способ образования пара в парогазогенераторе и устройство для его осуществления | |
CN109323254B (zh) | 一种燃气两级引射空气的全预混水冷低氮燃烧器 | |
RU165761U1 (ru) | Водородно-кислородный газогенератор | |
RU2361146C1 (ru) | Вихревой водород-кислородный пароперегреватель | |
RU2557140C1 (ru) | Парогазогенератор | |
CN206191637U (zh) | 斯特林发动机用无焰燃烧室 | |
CN111121022B (zh) | 一种基于热管换热的低氮燃气燃烧器 | |
RU199761U1 (ru) | Водородный пароперегреватель мегаваттного уровня мощности | |
RU119812U1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU199684U1 (ru) | Камера смешения высокотемпературного водородно-кислородного пароперегревателя | |
RU2612491C1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU2413131C1 (ru) | Инфракрасная газовая горелка | |
KR100667223B1 (ko) | 저 산소 소용돌이 버너 | |
RU2454605C1 (ru) | Вихревая эжекционная газовая горелка технологического назначения | |
RU2277204C1 (ru) | Способ сжигания топлива | |
RU2378573C1 (ru) | Рекуперативная горелка для газообразного топлива |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20210209 |