Claims (3)
1. Устройство высокопроизводительного генератора синтез-газа (ГСГ), работающего по методу неравновесного высокотемпературного парциального окисления углеводородных газов техническим кислородом или воздухом при давлении в пределах 0,2-10,0 МПа, и расходе кислорода 0,2-0,4 от стехиометрии (1,0), с использованием водяного пара и двуокиси углерода для коррекции состава синтез-газа по мольному отношению Н2/СО, охлаждающего компонента, преимущественно воды, включающего в себя узлы подвода конвертируемого газа - “горючего”, и кислорода или воздуха - “окислителя”, узлы подвода газов для коррекции состава синтез-газа, узлы подвода и отвода охлаждающего компонента, смесительные элементы - горелки, реакционные зоны - рабочие каналы, общий газовый коллектор на выходе из рабочих каналов, устройства зажигания, агрегаты автоматики и средства измерений, обеспечивающие управление, регулирование и контроль потоков, отличающееся тем, что в состав ГСГ включают и компонуют вместе в единую сборку от двух до нескольких десятков (до 100) однотипных модулей камер сгорания (КС) или камер парциального окисления, с производительностью каждого модуля по конвертируемому углеводородному газу, в пересчете на метан, от 0,375 до 3,75 тонн в час, и в каждый типовой модуль КС включают соосно и последовательно расположенные, соединенные разъемным или неразъемным способом смесительный элемент - горелку, выполненный, например, по типу коаксиального смесительного элемента для камер сгорания высокопроизводительных ГСГ, реакционную зону - прямоточный рабочий канал, выполненный в виде цилиндрической или слабоконической двух - трехстеночной оболочки, без футеровки внутренней стенки, с зазорами в 1-5 мм между стенками для прохода охладителя, например воды, при этом внутренний диаметр D рабочего канала выбирают по величине относительной расходонапряженности q в диапазоне 10-5-10-4 с/м, которую определяют как отношение суммарного массового расхода подаваемых на вход в рабочий канал газов к площади поперечного сечения канала и к номинальному давлению в канале, а длину канала L выбирают в пределах от 10 до 40 внутренних диаметров канала D или по времени пребывания продуктов сгорания в рабочем канале в пределах 0,01-0,1 с, и далее, на выходе рабочего канала, устанавливают охлаждаемое или неохлаждаемое дроссельное устройство, выполненное в виде сопла или решетки сопел докритического перепада давления, а в отдельных случаях и сверхкритического перепада давления, но с восстановлением до звукового течения в диффузоре сопла, или в виде решетки с перепускными отверстиями, при этом перепад давления как на входе в рабочий канал на смесительном элементе, так и на выходе из рабочего канала на дроссельном устройстве, задают и обеспечивают геометрией проходных сечений проточных трактов в конструкциях смесительного элемента и дроссельного устройства в диапазоне от 0,03 до 0,15 номинального давления в рабочем канале.1. The device is a high-performance generator of synthesis gas (GHA), operating by the method of non-equilibrium high-temperature partial oxidation of hydrocarbon gases with industrial oxygen or air at a pressure in the range of 0.2-10.0 MPa, and an oxygen flow rate of 0.2-0.4 from stoichiometry (1,0), using water vapor and carbon dioxide to correct the composition of the synthesis gas by the molar ratio of Н 2 / СО, a cooling component, mainly water, which includes units for supplying convertible gas - “combustible”, and oxygen or air - “Oxidizer”, gas supply units for correcting the composition of the synthesis gas, supply and removal units for the cooling component, mixing elements — burners, reaction zones — working channels, a common gas collector at the outlet of working channels, ignition devices, automation units and measuring instruments, providing control, regulation and control of flows, characterized in that in the composition of the GHA include and assemble together in a single assembly from two to several dozen (up to 100) of the same type of combustion chamber modules (CC) or partial ok cameras separation, with the productivity of each module for convertible hydrocarbon gas, in terms of methane, from 0.375 to 3.75 tons per hour, and in each typical module KS include coaxially and sequentially located, connected in a detachable or inseparable way, the mixing element is a burner, made for example, by the type of coaxial mixing element for combustion chambers of high-performance GHA, the reaction zone is a direct-flow working channel made in the form of a cylindrical or weakly conical two - three-wall shell, without f terovki inner wall with gaps of 1-5 mm between the walls of the coolant passage, for example water, wherein the inner diameter D of the working channel is selected by the relative magnitude of flow-rate q in the range of 10 -5 -10 -4 s / m, which is defined as the ratio the total mass flow rate of the gases supplied to the entrance to the working channel to the channel cross-sectional area and to the nominal pressure in the channel, and the channel length L is chosen in the range from 10 to 40 internal diameters of the channel D or according to the residence time of the combustion products in the working channel in within 0.01-0.1 s, and then, at the outlet of the working channel, a cooled or uncooled throttle device is installed, made in the form of a nozzle or nozzle array of subcritical pressure drops, and in some cases a supercritical pressure drop, but with restoration to sound flows in the nozzle diffuser, or in the form of a grate with bypass openings, while the pressure drop both at the inlet to the working channel at the mixing element and at the outlet of the working channel at the throttle device is set and provided with geometry flow sections of the flow paths in the structures of the mixing element and the throttle device in the range from 0.03 to 0.15 of the nominal pressure in the working channel.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что однотипные модули камер сгорания собирают в пакет с параллельным расположением продольных осей модулей, для чего их устанавливают разъемным способом в трубах, закрепленных параллельно по кольцевой или шестигранной схемам в торцах охлаждаемого цилиндрического корпуса - барабана, продольно оси корпуса, а число этих труб рекомендуется выбирать из нижеследующего ряда значений: 2, 3, 4, 7, 13, 19, 31, 37 и более.2. The device according to claim 1, characterized in that the same type of modules of the combustion chambers are assembled in a package with a parallel arrangement of the longitudinal axes of the modules, for which they are installed in a detachable manner in pipes fixed in parallel along an annular or hexagonal circuit at the ends of the cooled cylindrical body - drum, longitudinally to the axis of the body, and the number of these pipes is recommended to be selected from the following series of values: 2, 3, 4, 7, 13, 19, 31, 37 and more.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преимущественно нечетное количество однотипных модулей камер сгорания установлено в проходных втулках по боковой поверхности охлаждаемой цилиндрической секции перпендикулярно продольной оси ее корпуса, а в общей сборке ГСГ используют до 10 однотипных секций, которые стыкуют между собой и смежными сборками ГСГ вдоль общей продольной оси разъемным или неразъемным способом.3. The device according to claim 1, characterized in that a predominantly odd number of the same type of combustion chamber modules is installed in the bushings along the lateral surface of the cooled cylindrical section perpendicular to the longitudinal axis of its body, and in the general GHA assembly up to 10 sections of the same type are used, which are joined together and adjacent GHA assemblies along a common longitudinal axis in a detachable or one-piece way.