RU188647U1 - Водородно-кислородный пароперегреватель - Google Patents
Водородно-кислородный пароперегреватель Download PDFInfo
- Publication number
- RU188647U1 RU188647U1 RU2018144306U RU2018144306U RU188647U1 RU 188647 U1 RU188647 U1 RU 188647U1 RU 2018144306 U RU2018144306 U RU 2018144306U RU 2018144306 U RU2018144306 U RU 2018144306U RU 188647 U1 RU188647 U1 RU 188647U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- low
- hydrogen
- combustion chamber
- oxygen
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G1/00—Steam superheating characterised by heating method
Abstract
Предлагаемая полезная модель относится к силовым установкам паротурбинного типа, отличающимися 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 интенсивное перемешивание высокотемпературного и низкотемпературного потоков водяного пара и низкую неравномерность поля температур в генерируемом паре для конечного потребителя. Для обеспечения более интенсивного смешения низкотемпературного и высокотемпературного пара на выходе из камеры сгорания предусмотрен блок вторичной подачи низкотемпературного пара, который имеет четыре отверстия, расположенные под углом 90° к оси камеры сгорания. В результате смешения и последующего резкого расширения потока происходит его интенсивное перемешивание в камере смешения, что обеспечивает образование равномерного поля температур на входе к потребителю, в частности, перед паровой турбиной. 1 ил.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к силовым установкам паротурбинного типа, отличающимися 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 и интенсивного перемешивания высокотемпературного и низкотемпературного потоков водяного пара. Такое решение технической задачи возможно за счет того, что на выходе из камеры сгорания предусмотрен блок вторичной подачи низкотемпературного пара. В результате смешения и последующего резкого расширения потока происходит его интенсивное перемешивание в камере смешения, что обеспечивает образование равномерного поля температур на входе к потребителю, в частности перед паровой турбиной.
Таким образом, предложенная конструкция водородно-кислородного пароперегревателя позволяет обеспечить интенсивное перемешивание высокотемпературного и низкотемпературного потоков водяного пара и низкую неравномерность поля температур в генерируемом паре для конечного потребителя.
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 первичной подачи низкотемпературного пара и блоком вторичной подачи низкотемпературного пара, связанным с камерой смешения, при этом блок первичной подачи низкотемпературного пара имеет четыре отверстия, расположенные под углом 30…60° к внутренней охлаждаемой вставке камеры сгорания, блок вторичной подачи низкотемпературного пара имеет четыре отверстия, расположенные под углом 90° к оси камеры сгорания.
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 первичной подачи низкотемпературного пара 7 с четырьмя отверстиями 8, внешний корпус камеры сгорания 9, внутреннюю охлаждаемую вставку камеры сгорания 10, блок вторичной подачи низкотемпературного пара 11 с четырьмя отверстиями 12 и камеру смешения 13.
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. Две трети низкотемпературного пара через блок первичной 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. Далее, оставшаяся треть низкотемпературного пара через блок вторичной подачи низкотемпературного пара 11 по четырем отверстиям 12 подается к выходу камеры сгорания и в результате смешения и последующего резкого расширения потока происходит его интенсивное перемешивание в камере смешения 13, что обеспечивает образование равномерного поля температур на входе к потребителю, в частности перед паровой турбиной.
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 первичной подачи низкотемпературного пара и блоком вторичной подачи низкотемпературного пара, связанным с камерой смешения, при этом блок первичной подачи низкотемпературного пара имеет четыре отверстия, расположенные под углом 30…60° к внутренней охлаждаемой вставке камеры сгорания, блок вторичной подачи низкотемпературного пара имеет четыре отверстия, расположенные под углом 90° к оси камеры сгорания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144306U RU188647U1 (ru) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Водородно-кислородный пароперегреватель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018144306U RU188647U1 (ru) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Водородно-кислородный пароперегреватель |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017145989U Division RU185454U1 (ru) | 2017-12-26 | 2017-12-26 | Водородно-кислородный пароперегреватель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU188647U1 true RU188647U1 (ru) | 2019-04-18 |
Family
ID=66168659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018144306U RU188647U1 (ru) | 2018-12-14 | 2018-12-14 | Водородно-кислородный пароперегреватель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU188647U1 (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 |
RU201875U1 (ru) * | 2020-06-10 | 2021-01-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Газогенератор |
Citations (6)
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 |
RU156407U1 (ru) * | 2015-03-18 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН) | Водородный минипарогенератор |
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 |
-
2018
- 2018-12-14 RU RU2018144306U patent/RU188647U1/ru active
Patent Citations (6)
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 |
RU156407U1 (ru) * | 2015-03-18 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН) | Водородный минипарогенератор |
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 |
RU201875U1 (ru) * | 2020-06-10 | 2021-01-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) | Газогенератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU188647U1 (ru) | Водородно-кислородный пароперегреватель | |
RU2613011C1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU2635012C1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU2644668C1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU2633741C1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU185454U1 (ru) | Водородно-кислородный пароперегреватель | |
RU2614311C1 (ru) | Парогенератор | |
RU2371594C1 (ru) | Способ образования пара в парогазогенераторе и устройство для его осуществления | |
US6461148B1 (en) | Compact, high-temperature, low-flow rate, liquid fuel-fired burner | |
RU2361146C1 (ru) | Вихревой водород-кислородный пароперегреватель | |
RU165761U1 (ru) | Водородно-кислородный газогенератор | |
RU156407U1 (ru) | Водородный минипарогенератор | |
RU199761U1 (ru) | Водородный пароперегреватель мегаваттного уровня мощности | |
RU2612491C1 (ru) | Парогазогенератор | |
RU199684U1 (ru) | Камера смешения высокотемпературного водородно-кислородного пароперегревателя | |
RU2079684C1 (ru) | Парогенератор | |
ES2933119T3 (es) | Procedimiento y dispositivo para la combustión escalonada sin llama | |
RU2099639C1 (ru) | Горелка | |
RU2414649C2 (ru) | Камера сгорания газотурбинного двигателя | |
RU204328U1 (ru) | Газогенератор | |
RU2374560C1 (ru) | Запальное устройство | |
RU2358191C1 (ru) | Водородный высокотемпературный парогенератор с комбинированным охлаждением камеры сгорания | |
RU2539243C2 (ru) | Вихревая водород-кислородная камера сгорания | |
RU2536646C1 (ru) | Противоточная водород-кислородная камера сгорания | |
RU201875U1 (ru) | Газогенератор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20210209 |