RU2096605C1

RU2096605C1 - Device for transferring heat energy of gaseous products of underground coal burning to heat-carrier

Info

Publication number: RU2096605C1
Application number: RU96110922A
Authority: RU
Inventors: С.А. Ярунин; Г.Г. Каркашадзе; И.М. Закоршменный; В.М. Савельев; В.А. Филатов
Original assignee: Московский государственный горный университет
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: device has chamber for final burning of gaseous products of underground coal burning which is connected with producing well, centrifugal separator installed at well outlet, turbojet engine with its inlet connected to device for separation of light gaseous components from underground burning products. Engine nozzle is located in final burning chamber. Installed at outlet from this chamber is heat exchanger. Device ensures more complete combustion of components of underground burning products due to higher coefficient of their ejection into final burning chamber and intensified process of their burning. EFFECT: high efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при подземном сжигании угольных запасов с возможностью извлечения тепловой энергии продуктов сжигания и использования потребителем. The invention relates to the mining industry and can be used for underground burning of coal reserves with the possibility of extracting thermal energy from the products of combustion and use by the consumer.

Известно устройство для передачи тепловой энергии газообразных продуктов подземного сжигания угля (ПСУ) теплоносителю, содержащее дымосос, всасывающий патрубок которого сообщен с продуктивной скважиной, а выходной с теплообменником [1]
Недостатком этого устройства является низкая производительность извлечения газа ПСУ, ограниченная температура извлекаемых газов ПСУ, а также низкая эффективность использования его тепловой энергии, вследствие отсутствия процесса дожигания горючих компонентов всасываемого газа ПСУ.A device for transmitting thermal energy of gaseous products of underground coal combustion (CCP) to a coolant containing a smoke exhauster, the suction pipe of which is in communication with a productive well, and the outlet with a heat exchanger [1]
The disadvantage of this device is the low productivity of the PSU gas recovery, the limited temperature of the extracted PSU gases, as well as the low efficiency of its thermal energy use, due to the absence of the afterburning process of the combustible components of the PSU's intake gas.

Известно устройство для передачи тепловой энергии газообразных продуктов подземного сжигания угля теплоносителю, содержащее камеру дожигания продуктов ПСУ, сообщенную с продуктивной скважиной, эжектор и газовую горелку, установленные в камере дожигания, на выходе которой размещен теплообменник [2]
Недостатком этого устройства является низкий коэффициент полезного действия (КПД) процесса передачи тепловой энергии теплоносителю.A device for transmitting thermal energy of gaseous products of underground coal combustion to a coolant containing a afterburner of PSU products in communication with a production well, an ejector and a gas burner installed in the afterburner, at the outlet of which a heat exchanger is located [2]
The disadvantage of this device is the low coefficient of performance (COP) of the process of transferring thermal energy to the coolant.

Задачей данного устройства является повышение КПД процесса передачи тепловой энергии теплоносителю. The objective of this device is to increase the efficiency of the transfer of thermal energy to the coolant.

Это достигается тем, что устройство для передачи тепловой энергии газообразных продуктов подземного сжигания угля (ПСУ) теплоносителю, содержащее сообщенную с продуктивной скважиной камеру дожигания продуктов ПСУ, на выходе которой установлен теплообменник, снабжено центробежным сепаратором и турбореактивным двигателем, при этом сепаратор размещен на выходе продуктивной скважины, а его приспособление для выделения легких газообразных компонентов соединено со входом турбореактивного двигателя, сопло которого расположено в камере дожигания, причем корпус камеры дожигания размещен в кожухе с зазором, аэродинамически сообщенным с одной стороны с атмосферой, а другой с внутренней полостью камеры дожигания. This is achieved by the fact that the device for transferring thermal energy of gaseous products of underground coal combustion (CCP) to the coolant, containing the CFC products afterburning chamber connected to the production well, at the outlet of which a heat exchanger is installed, is equipped with a centrifugal separator and a turbojet engine, while the separator is located at the output of the productive wells, and its device for separating light gaseous components is connected to the inlet of the turbojet engine, the nozzle of which is located in the chamber for Zhiganov, wherein the post-combustion chamber body disposed in a housing with a gap, aerodynamically reported on the one hand with the atmosphere and the other with the interior of the afterburning chamber.

Наличие в устройстве центробежного сепаратора и турбореактивного двигателя повышает коэффициент эжекции продуктов ПСУ в камеру дожигания и интенсифицирует процесс их сжигания за счет повышения температуры рабочего газа. The presence of a centrifugal separator and a turbojet engine in the device increases the coefficient of ejection of PSU products into the afterburner and intensifies the process of their combustion by increasing the temperature of the working gas.

На чертеже изображено описываемое устройство. The drawing shows the described device.

Устройство для передачи тепловой энергии ПСУ теплоносителю состоит из камеры дожигания 1, сообщенной с продуктивной скважиной 2, теплообменника 3, установленного на выходе камеры дожигания, центробежного сепаратора 4 и турбореактивного двигателя 5. При этом центробежный сепаратор 4 размещен на выходе продуктивной скважины 2 соосно с последней, причем вход сепаратора 4 ориентирован навстречу потоку продуктов ПСУ, а его приспособление 6 для выделения легких газообразных компонентов соединено каналом 7 со входом 8 турбореактивного двигателя 5. Турбореактивный двигатель 5 содержит компрессор 9, установленный на одном валу 10 с турбиной 11, камеру сгорания 12 и сопло 13, которое расположено в камере дожигания 1. В канале 7 установлен вентиль 14. Корпус 15 камеры дожигания размещен в кожухе 16 с зазором, аэродинамически сообщенным с одной стороны с атмосферой через заслонку 17, а с другой через отверстия 18 с внутренней полостью камеры дожигания 1. A device for transferring thermal energy of the CCP to the heat carrier consists of a afterburner 1 connected to the production well 2, a heat exchanger 3 installed at the outlet of the afterburner, a centrifugal separator 4 and a turbojet engine 5. In this case, the centrifugal separator 4 is placed at the outlet of the productive well 2 coaxially with the last moreover, the input of the separator 4 is oriented towards the flow of the PSU products, and its device 6 for isolating light gaseous components is connected by a channel 7 to the input 8 of the turbojet engine 5 The turbojet engine 5 comprises a compressor 9 mounted on one shaft 10 with a turbine 11, a combustion chamber 12 and a nozzle 13, which is located in the afterburner 1. A valve 14 is installed in the channel 7. The afterburner chamber 15 is located in the housing 16 with a gap, aerodynamically communicated on the one hand with the atmosphere through the valve 17, and on the other through the holes 18 with the internal cavity of the afterburner 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Газообразные продукты ПСУ поступают из подземного газогенератора (на чертеже не показано) по продуктивной скважине 2 в камеру дожигания 1. Одновременно продукты ПСУ поступают в центробежный сепаратор 4, в котором происходит разделение газообразных продуктов на легкие горючие компоненты и более тяжелые. С приспособления 6 сепаратора 4 легкие горючие компоненты направляют по каналу 7 через вентиль 14 на вход 8 турбореактивного двигателя 5. В зависимости от температуры продуктов ПСУ и содержания в них горючих компонентов вентилем 14 регулируют подачу горючих компонентов на вход двигателя 5. Подачу горючих компонентов также обеспечивают за счет изменения количества оборотов компрессора 9 двигателя 5. После сжигания горючих компонентов ПСУ в камере сжигания 12 двигателя 5 высокотемпературный газовый поток раскручивает турбину 11 и истекает через сопло 13 в камеру дожигания 1. Температура газового потока составляет порядка 1300^oC, а скорость 800 м/с, что обеспечивает повышение коэффициента эжекции на 10% интенсифицирует процесс дожигания газа ПСУ. Это приводит к повышению температуры смешанного потока в камере дожигания до 800 900^oC, что, в свою очередь, обеспечивает более интенсивный съем тепловой энергии теплоносителем в теплообменнике 3. Для охлаждения корпуса 15 камеры дожигания через зазор между корпусом 15 и кожухом 16 пропускают через заслонку 17 воздух, который после обтекания корпуса 15 нагревается и который через отверстие 18 направляют в камеру дожигания 1. При этом уменьшаются потери тепловой энергии в окружающую среду. Интенсификация сжигания продуктов ПСУ обеспечивает экологическую чистоту отработанных газов.Gaseous products of CCPs come from an underground gas generator (not shown) through a production well 2 to the afterburning chamber 1. At the same time, CCP products enter a centrifugal separator 4, in which gaseous products are separated into light combustible components and heavier ones. From the device 6 of the separator 4, light combustible components are directed through the channel 7 through the valve 14 to the inlet 8 of the turbojet engine 5. Depending on the temperature of the PSU products and the content of the combustible components in them, the valve 14 controls the supply of combustible components to the engine inlet 5. The supply of combustible components is also provided by changing the number of revolutions of the compressor 9 of the engine 5. After burning the combustible components of the CCP in the combustion chamber 12 of the engine 5, the high-temperature gas stream spins the turbine 11 and expires through the nozzle 13 into the afterburning chamber 1. The temperature of the gas stream is about 1300 ^o C, and the speed is 800 m / s, which provides an increase in the ejection coefficient by 10% and intensifies the process of afterburning gas CCP. This leads to an increase in the temperature of the mixed flow in the afterburner to 800 900 ^o C, which, in turn, provides a more intensive removal of thermal energy by the coolant in the heat exchanger 3. To cool the body 15 of the afterburner, they pass through the valve through the gap between the body 15 and the housing 16 17 air, which after flowing around the housing 15 is heated and which is sent through the hole 18 to the afterburning chamber 1. At the same time, the loss of thermal energy into the environment is reduced. The intensification of the combustion of CCP products ensures the environmental cleanliness of the exhaust gases.

Claims

A device for transmitting thermal energy of gaseous products of underground coal combustion to a coolant containing a chamber for burning the products of underground coal combustion communicated with a production well, the outlet of which has a heat exchanger, characterized in that it is equipped with a centrifugal separator and a turbojet engine, while the separator is located at the exit of the productive well , and its device for isolating light gaseous components is connected to the inlet of a turbojet engine, the nozzle of which is located Jeno afterburner chamber, wherein the post-combustion chamber body disposed in a housing with a gap, aerodynamically posts on one side with the atmosphere and on the other with the interior of the afterburning chamber.