RU205176U1 - STEAM GENERATOR INJECTOR - Google Patents

STEAM GENERATOR INJECTOR Download PDF

Info

Publication number
RU205176U1
RU205176U1 RU2021111220U RU2021111220U RU205176U1 RU 205176 U1 RU205176 U1 RU 205176U1 RU 2021111220 U RU2021111220 U RU 2021111220U RU 2021111220 U RU2021111220 U RU 2021111220U RU 205176 U1 RU205176 U1 RU 205176U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
fuel
mixing
oxidizer
water
Prior art date
Application number
RU2021111220U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Азат Анисович Шавалиев
Original Assignee
Азат Анисович Шавалиев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Азат Анисович Шавалиев filed Critical Азат Анисович Шавалиев
Priority to RU2021111220U priority Critical patent/RU205176U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU205176U1 publication Critical patent/RU205176U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/16Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being hot liquid or hot vapour, e.g. waste liquid, waste vapour

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spray-Type Burners (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области парогенераторов, в частности к инжекторам парогенераторов.Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении надежности работы инжектора, обеспечении качественного смешения компонентов.Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработан инжектор парогенератора, содержащий: цилиндрический металлический корпус; входные патрубки для ввода топлива, окислителя и воды в камеру смешения, соединенные с корпусом; первую камеру смешения для смешения топлива с окислителем; вторую камеру смешения для смешения смеси топлива и окислителя с водой; выходное отверстие для направления смеси из второй камеры в камеру сгорания; характеризующийся тем, что входные патрубки расположены тангенциально к корпусу, места соединения с корпусом входного патрубка для ввода топлива и входного патрубка для ввода окислителя содержат множество отверстий, первая камера и вторая камера сообщаются друг с другом через множество отверстий, первая камера сообщена со второй камерой так, чтобы смесь топлива и окислителя подавалась во вторую камеру перпендикулярно направлению подачи воды.The utility model relates to the field of steam generators, in particular to steam generator injectors. The technical result achieved by the solution consists in increasing the reliability of the injector operation, ensuring high-quality mixing of the components. The specified technical result is achieved due to the fact that a steam generator injector has been developed, containing: a cylindrical metal body; inlet nozzles for introducing fuel, oxidizer and water into the mixing chamber, connected to the housing; the first mixing chamber for mixing the fuel with the oxidizer; a second mixing chamber for mixing a mixture of fuel and oxidant with water; an outlet for directing the mixture from the second chamber to the combustion chamber; characterized in that the inlet nozzles are located tangentially to the body, the points of connection with the body of the inlet nozzle for fuel injection and the inlet nozzle for introducing the oxidizer contain a plurality of holes, the first chamber and the second chamber communicate with each other through a plurality of holes, the first chamber communicates with the second chamber so so that the mixture of fuel and oxidant is supplied to the second chamber perpendicular to the direction of water supply.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельTechnical field to which the utility model belongs

Полезная модель относится к области парогенераторов, в частности, к инжекторам парогенераторов.The utility model relates to the field of steam generators, in particular, to steam generator injectors.

Уровень техникиState of the art

Известен парогенератор (US5758605A, опубл. 02.06.1998), в котором раскрывается способ и устройство для производства пара, причем вода подается непосредственно в зону горения, которая сконфигурирована таким образом, что вода не может проходить через эту зону. Парогенератор может состоять из трех трубопроводов, расположенных коаксиально друг другу, которые переносят топливо, кислород и питательную воду в зону смешения топлива с кислородом и зону сгорания. В качестве альтернативы генератор может состоять из двух концентрических трубопроводов, по которым вода и смесь, состоящая из топлива и кислорода, поступает в зону горения. Пар выходит из генератора через ограничитель на одном конце самого дальнего трубопровода. В одном варианте осуществления зона горения простирается в корпус, который сообщается с самым внешним трубопроводом и прикреплен к нему. Изобретение обеспечивает очень высокий тепловой КПД и очень низкие выбросы в атмосферу.Known steam generator (US5758605A, publ. 02.06.1998), which discloses a method and device for generating steam, and water is supplied directly to the combustion zone, which is configured in such a way that water cannot pass through this zone. The steam generator can consist of three pipelines arranged coaxially to each other, which transport fuel, oxygen and feed water to the fuel-oxygen mixing zone and the combustion zone. Alternatively, the generator can consist of two concentric pipelines that carry water and a mixture of fuel and oxygen to the combustion zone. Steam exits the generator through a restrictor at one end of the farthest piping. In one embodiment, the combustion zone extends into a housing that communicates with and is attached to the outermost conduit. The invention provides very high thermal efficiency and very low air emissions.

Однако в данном решении используется иная конструкция инжектора, в ней предлагается использовать вложенные цилиндры и не используется тангенциальных каналов ввода компонентов.However, in this solution, a different injector design is used, it proposes to use nested cylinders and does not use tangential injection channels for components.

Известно, выбранное в качестве прототипа (US4558743A, опубл. 17.12.1985) устройство парогенератора. Известный парогенератор характеризуется тем, что его можно разместить в стволе скважины для использования при вторичной и третичной добыче углеводородов. Топливо впрыскивается аксиально в камеру сгорания, имеющую уменьшенное отверстие в ее нижней части, а кислород вводится тангенциально из множества отверстий в верхней части камеры сгорания для создания устойчивого вихревого пламени. Часть стенок камеры сгорания образована пористым цилиндром из спеченной нержавеющей стали, через который прокачивается вода для охлаждения стенок камеры и образования пара. Продукты сгорания смешиваются с водяным туманом в парогенерирующей секции с образованием пара.It is known that a steam generator device is selected as a prototype (US4558743A, publ. 12/17/1985). The known steam generator is characterized in that it can be placed in a wellbore for use in secondary and tertiary hydrocarbon production. Fuel is injected axially into a combustion chamber having a reduced opening at its bottom, and oxygen is injected tangentially from a plurality of openings in the upper part of the combustion chamber to create a stable swirling flame. Part of the combustion chamber walls is formed by a porous sintered stainless steel cylinder through which water is pumped to cool the chamber walls and generate steam. Combustion products are mixed with water mist in the steam generating section to form steam.

Однако в данном решении топливо подается аксиально, а не тангенциально, используется лишь одна камера смешивания.However, in this solution, the fuel is fed axially, and not tangentially, only one mixing chamber is used.

Раскрытие полезной моделиDisclosure of a utility model

В одном аспекте полезной модели раскрыт инжектор парогенератора, содержащий:In one aspect of the invention, a steam generator injector is disclosed comprising:

- цилиндрический металлический корпус;- cylindrical metal body;

- входные патрубки для ввода топлива, окислителя и воды в камеру смешения, соединенные с корпусом;- inlet nozzles for introducing fuel, oxidizer and water into the mixing chamber, connected to the body;

- первую камеру смешения для смешения топлива с окислителем;- the first mixing chamber for mixing the fuel with the oxidizer;

- вторую камеру смешения для смешения смеси топлива и окислителя с водой;- a second mixing chamber for mixing a mixture of fuel and oxidizer with water;

- выходное отверстие для направления смеси из второй камеры в камеру сгорания;- outlet for directing the mixture from the second chamber to the combustion chamber;

характеризующийся тем, чтоcharacterized by the fact that

входные патрубки расположены тангенциально к корпусу, места соединения с корпусом входного патрубка для ввода топлива и входного патрубка для ввода окислителя содержат множество отверстий,the inlet nozzles are located tangentially to the body, the points of connection with the body of the inlet nozzle for fuel injection and the inlet nozzle for introducing the oxidizer contain a plurality of holes,

первая камера и вторая камера сообщаются друг с другом через множество отверстий,the first chamber and the second chamber communicate with each other through a plurality of holes,

первая камера сообщена со второй камерой так, чтобы смесь топлива и окислителя подавалась во вторую камеру перпендикулярно направлению подачи воды.the first chamber is in communication with the second chamber so that the mixture of fuel and oxidant is supplied to the second chamber perpendicular to the direction of water supply.

В дополнительных аспектах полезной модели раскрыто, что количество отверстий в местах соединения корпуса с входным патрубком подбирается таким, чтобы при заданном давлении заданных топлива и окислителя обеспечивать стехиометрическое соотношение топлива и окислителя; вода подается во вторую камеру смешения через распылитель; инжектор содержит крепление к камере сгорания.In additional aspects of the invention, it is disclosed that the number of holes at the junction of the housing with the inlet pipe is selected so as to provide a stoichiometric ratio of fuel and oxidant at a given pressure of a given fuel and oxidizer; water is supplied to the second mixing chamber through a sprayer; the injector contains an attachment to the combustion chamber.

Основной задачей решаемой заявленной полезной моделью является повышение надежности работы инжектора и обеспечение качественного смешения топлива, окислителя и воды.The main task of the claimed utility model being solved is to improve the reliability of the injector and ensure a high-quality mixing of fuel, oxidizer and water.

Сущность полезной модели заключается в том, что в едином корпусе расположены две камеры для смешения компонентов (топливо, окислитель, вода) для дальнейшего создания пара, в первой камере смешивается топливо и окислитель, во второй - ранее полученная смесь топлива и окислителя с водой, соотношение компонентов задается размерами входных отверстий.The essence of the utility model lies in the fact that in a single housing there are two chambers for mixing the components (fuel, oxidizer, water) to further create steam, in the first chamber fuel and oxidizer are mixed, in the second - the previously obtained mixture of fuel and oxidizer with water, the ratio components are set by the dimensions of the inlet holes.

Технический результат, достигаемый решением, заключается в повышении надежности работы инжектора, обеспечении качественного смешения компонентов.The technical result achieved by the solution consists in increasing the reliability of the injector operation, ensuring high-quality mixing of the components.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Фиг.1 показывает примерный вариант осуществления инжектора парогенератора.1 shows an exemplary embodiment of a steam generator injector.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

На фиг.1 показан вариант осуществления изобретения, в котором камера 1 смешения топлива и окислителя представляет собой цилиндр, к которому подведен патрубок 2 подачи топлива и патрубок 3 подачи окислителя. Через отверстия 4 камера 1 соединена с камерой 5 смешения горючей смеси и воды. Пода подается в камеру смешения через по меньшей мере один патрубок 6 подачи воды.Figure 1 shows an embodiment of the invention in which the chamber 1 for mixing the fuel and the oxidant is a cylinder, to which the fuel supply pipe 2 and the oxidant supply pipe 3 are connected. Through holes 4, the chamber 1 is connected to the chamber 5 for mixing the combustible mixture and water. The feed is fed into the mixing chamber through at least one water supply pipe 6.

В уровне техники хорошо известны подходы с подачей охлаждающих жидкостей в камеры сгорания, но обычно топливо, окислитель и охлаждающая жидкость подаются в камеру сгорания через отдельные форсунки, что приводит к неравномерному распределению компонентов внутри камеры сгорания и неравномерному нагреву частей камеры сгорания.Combustion chamber coolant approaches are well known in the art, but typically fuel, oxidant and coolant are supplied to the combustion chamber through separate nozzles, resulting in uneven distribution of components within the combustion chamber and uneven heating of parts of the combustion chamber.

В предложенном решении предлагается конструкция, в которой топливо, окислитель и вода предварительно смешиваются, для обеспечения более равномерного сгорания смеси и нагрева камеры сгорания.The proposed solution proposes a design in which fuel, oxidant and water are premixed to ensure more uniform combustion of the mixture and heating of the combustion chamber.

Параметры входных патрубков для топлива и окислителя подбираются такими, чтобы обеспечить стехиометрическое соотношение. Предпочтительно это обеспечивается подбором диаметра множества отверстий в месте соединения патрубка с корпусом. В другом варианте осуществления это достигается подбором диаметров патрубков. Подбор диаметров патрубков или диаметров отверстий осуществляется с учетом давления подаваемых топлива и окислителя.The parameters of the fuel and oxidizer inlets are selected to provide a stoichiometric ratio. This is preferably achieved by selecting the diameter of the plurality of holes at the junction of the nozzle with the body. In another embodiment, this is achieved by selecting the diameters of the nozzles. The selection of the diameters of the nozzles or the diameters of the holes is carried out taking into account the pressure of the supplied fuel and oxidizer.

Наличие множества отверстий в местах соединения патрубков и корпуса обеспечивает более качественное смешивание компонентов в инжекторе.The presence of many holes in the joints of the nozzles and the body provides better mixing of the components in the injector.

Заявленный инжектор парогенератора решает проблему высокой температуры сгорания топлива за счет равномерного распределения охладителя по горючей смеси. Для обеспечения такого распределения конструкция инжектора имеет следующие особенности: предварительное смешение топлива и окислителя в первой камере, смешение полученной горючей смеси с водой во второй камере, причем подача компонентов осуществляется тангенциально по отношению к цилиндрическому корпусу, что обеспечивает более хорошее смешивание компонентов по сравнению с аксиальной подачей.The claimed injector of the steam generator solves the problem of high combustion temperature of the fuel due to the uniform distribution of the coolant over the combustible mixture. To ensure such a distribution, the injector design has the following features: preliminary mixing of fuel and oxidizer in the first chamber, mixing of the resulting combustible mixture with water in the second chamber, and the components are fed tangentially with respect to the cylindrical body, which provides better mixing of the components as compared to the axial one. serving.

Предпочтительно инжектор изготавливается методом быстрого прототипирования из металлического сплава, что позволяет избежать негерметичности.Preferably, the injector is manufactured using rapid prototyping from a metal alloy to avoid leakage.

Работа предложенного устройстваOperation of the proposed device

К инжектору через патрубки подсоединяются источники топлива, окислителя и воды. В качестве топлива может использоваться метан, природный газ. В качестве окислителя предпочтительно использовать кислород. В качестве охладителя используется подготовленная вода.Sources of fuel, oxidizer and water are connected to the injector through the branch pipes. Methane and natural gas can be used as fuel. It is preferable to use oxygen as an oxidizing agent. Treated water is used as a cooler.

Окислитель и топливо подаются в первую цилиндрическую камеру смешения через тангенциальные патрубки, смешиваются в ней, образуя горючую смесь. Затем через аксиальные отверстия горючая смесь подается во вторую камеру смешения, где она смешивается с водой, подаваемой во вторую камеру через тангенциальный патрубок. Далее из второй камеры смесь всех трех компонентов подается в камеру сгорания через аксиальное отверстие.Oxidant and fuel are fed into the first cylindrical mixing chamber through tangential nozzles, mixed in it, forming a combustible mixture. Then, through the axial holes, the combustible mixture is fed into the second mixing chamber, where it is mixed with water supplied to the second chamber through the tangential pipe. Then, from the second chamber, a mixture of all three components is fed into the combustion chamber through an axial hole.

За счет такой работы инжектора обеспечивается равномерность смешивания компонентов.Due to this operation of the injector, uniform mixing of the components is ensured.

Вариант осуществления полезной моделиUtility model embodiment

В одном из вариантов осуществления инжектор используется для применения в скважинном парогенераторе, выполнен из конструктивно единого металлического корпуса, к которому подводятся патрубки для подачи воды, топлива и окислителя. Компоненты топлива смешиваются внутри инжектора и подаются в парогенератор для ее сжигания и формирования пара.In one embodiment, the injector is used for use in a downhole steam generator, made of a structurally single metal body, to which pipes for supplying water, fuel and oxidizer are connected. The fuel components are mixed inside the injector and fed to the steam generator for combustion and steam generation.

Для смешивания компонентов не нужны никакие механические приспособления, качественное смешение осуществляется за счет конструктивных особенностей инжектора.No mechanical devices are needed for mixing the components; high-quality mixing is carried out due to the design features of the injector.

Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления полезной модели, не выходящие за пределы сущности и объема данной полезной модели.The embodiments are not limited to the embodiments described herein, a person skilled in the art based on the information set forth in the description and knowledge of the prior art will become apparent and other embodiments of the utility model, which do not go beyond the essence and scope of this utility model.

Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное. Элементы предложенного устройства находятся в общем корпусе, связаны друг с другом конструктивно и функционально.Elements mentioned in the singular do not exclude the plurality of elements, unless otherwise specified. The elements of the proposed device are located in a common housing, structurally and functionally connected to each other.

Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкую полезная модель, и что данная полезная модель не должна ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.While exemplary embodiments have been described in detail and shown in the accompanying drawings, it should be understood that such embodiments are illustrative only and are not intended to limit the broader utility model, and that the utility model should not be limited to the specific arrangements shown and described, and designs as various other modifications may be apparent to those skilled in the art.

Claims (4)

1. Инжектор парогенератора, содержащий: цилиндрический металлический корпус; входные патрубки для ввода топлива, окислителя и воды в камеру смешения, соединенные с корпусом; первую камеру смешения для смешения топлива с окислителем; вторую камеру смешения для смешения смеси топлива и окислителя с водой; выходное отверстие для направления смеси из второй камеры в камеру сгорания, характеризующийся тем, что входные патрубки расположены тангенциально к корпусу, места соединения с корпусом входного патрубка для ввода топлива и входного патрубка для ввода окислителя содержат множество отверстий, первая камера и вторая камера сообщаются друг с другом через множество отверстий, первая камера сообщена со второй камерой так, чтобы смесь топлива и окислителя подавалась во вторую камеру перпендикулярно направлению подачи воды.1. A steam generator injector, comprising: a cylindrical metal body; inlet nozzles for introducing fuel, oxidizer and water into the mixing chamber, connected to the housing; the first mixing chamber for mixing the fuel with the oxidizer; a second mixing chamber for mixing a mixture of fuel and oxidant with water; an outlet for directing the mixture from the second chamber to the combustion chamber, characterized in that the inlet pipes are located tangentially to the body, the joints with the body of the fuel inlet pipe and the oxidizer inlet pipe contain many openings, the first chamber and the second chamber communicate with each other the other, through a plurality of holes, the first chamber communicates with the second chamber so that the mixture of fuel and oxidant is fed into the second chamber perpendicular to the direction of water supply. 2. Инжектор по п.1, в котором количество отверстий в местах соединения корпуса с входным патрубком подбирается таким, чтобы при заданном давлении заданных топлива и окислителя обеспечивать стехиометрическое соотношение топлива и окислителя.2. The injector according to claim 1, in which the number of holes at the junction of the housing with the inlet pipe is selected such that, at a given pressure of a given fuel and oxidizer, to provide a stoichiometric ratio of fuel and oxidizer. 3. Инжектор по п.1, в котором вода подается во вторую камеру смешения через распылитель.3. An injector according to claim 1, wherein water is supplied to the second mixing chamber through a nebulizer. 4. Инжектор по п.1, в котором инжектор содержит крепление к камере сгорания.4. The injector of claim 1, wherein the injector comprises an attachment to a combustion chamber.
RU2021111220U 2021-04-20 2021-04-20 STEAM GENERATOR INJECTOR RU205176U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111220U RU205176U1 (en) 2021-04-20 2021-04-20 STEAM GENERATOR INJECTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111220U RU205176U1 (en) 2021-04-20 2021-04-20 STEAM GENERATOR INJECTOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU205176U1 true RU205176U1 (en) 2021-06-29

Family

ID=76820361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111220U RU205176U1 (en) 2021-04-20 2021-04-20 STEAM GENERATOR INJECTOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU205176U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4558743A (en) * 1983-06-29 1985-12-17 University Of Utah Steam generator apparatus and method
US5758605A (en) * 1995-10-17 1998-06-02 Calkins; Noel C. Steam generator
RU2732353C2 (en) * 2016-05-31 2020-09-15 Нуово Пиньоне Текнолоджи Срл Fuel injector with radial and axial swirlers for gas turbine and gas turbine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4558743A (en) * 1983-06-29 1985-12-17 University Of Utah Steam generator apparatus and method
US5758605A (en) * 1995-10-17 1998-06-02 Calkins; Noel C. Steam generator
RU2732353C2 (en) * 2016-05-31 2020-09-15 Нуово Пиньоне Текнолоджи Срл Fuel injector with radial and axial swirlers for gas turbine and gas turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2309325C1 (en) Steam generator
EP1398566B1 (en) Fluid injector and injection method
JP3169663U (en) Premix burner used in gas turbine combustor
JP5816522B2 (en) Gas turbine system
JP6516996B2 (en) Combustor and gas turbine engine
CN105102891B (en) Secondary vacuum burner
WO2009035334A1 (en) Device and method for mixing at least two fluid flows for combustion
US20210095849A1 (en) Gas Turbine Combustor
CN102559276B (en) For the method and system of mixing reactor charging
CN103375818A (en) Combustion nozzle and a related method thereof
TW200409887A (en) Main liquid fuel injection device for a single combustion chamber, having a premixing chamber, of a gas turbine with low emission of pollutants
JPH11190504A (en) Burning method of gaseous, liquid, middle-calorie, or low-calorie fuel and burner for heat generator for effecting the same method
RU205176U1 (en) STEAM GENERATOR INJECTOR
US4156421A (en) Method and apparatus for producing thermal vapor stream
JPH05202769A (en) Power plant for driving gas turbine
US20170254264A1 (en) Swirl-stabilised burner having an inertisation front and related methods
CN114165359B (en) Injector structure for preventing body from overheating
JP3706455B2 (en) Hydrogen / oxygen combustor for hydrogen combustion turbine
RU2145039C1 (en) Method and device for fuel feed to thermal engine chamber
CA1061700A (en) Universal burner
JP2604933Y2 (en) Gas turbine combustor
KR100930904B1 (en) Coal and coke gasification burner with dual mixing structure
CN221424865U (en) Ammonia burner
KR102515648B1 (en) Assembly type fuel ejector for combustion apparatus using water gas fule based on waste oil and combustion apparatus including the assembly type fuel ejector
JP2006090602A (en) Lobe mixer and premixer