RU2379590C1 - Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора - Google Patents
Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2379590C1 RU2379590C1 RU2008122259/06A RU2008122259A RU2379590C1 RU 2379590 C1 RU2379590 C1 RU 2379590C1 RU 2008122259/06 A RU2008122259/06 A RU 2008122259/06A RU 2008122259 A RU2008122259 A RU 2008122259A RU 2379590 C1 RU2379590 C1 RU 2379590C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzles
- hydrogen
- oxygen
- steam generator
- fuel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Air Supply (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергетическим установкам, производящим водяной пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании водорода в кислороде. Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора со струйными форсунками содержит запальное устройство, корпус и огневое дно, смесительные элементы выполнены с соотношением числа форсунок топлива и окислителя от 2,2 до 12, при этом основные, находящиеся на одном радиальном направлении форсунки топлива и окислителя установлены таким образом, что пересечение их осей находится в одной точке на расстоянии от огневого дна не менее 8 калибров форсунок окислителя, а дополнительные форсунки топлива установлены на промежуточных радиальных направлениях. Изобретение позволяет повысить надежность и ресурс работы всей установки. 2 ил.
Description
Использование: водородо-кислородные и водородо-воздушные парогенераторы и парогазогенераторы, паротурбинные и парогазовые энергоустановки, источники высокотемпературного водяного пара и парогазовых смесей.
Сущность изобретения: смесительная головка водородно-кислородного парогенератора со струйными форсунками и соотношением числа форсунок топлива и окислителя от 2,2 до 12, обеспечивающих встречу струй топлива и окислителя на оптимальном расстоянии от огневого дна и его защиту от контакта с обогащенными кислородом высокотемпературными газами.
Изобретение относится к энергетике, в частности к энергетическим установкам, производящим водяной пар высоких параметров, получаемый за счет энергии, выделяемой при сгорании водорода в кислороде.
Известен парогенератор для производства водяного пара за счет тепла водорода, сжигаемого в атмосфере кислорода, который содержит смесительную головку с 58 соосно-струйными форсунками топлива и окислителя (соотношение числа форсунок водорода и кислорода n=1) и форкамеру с запальным устройством. Недостатками его являются сложность конструкции смесительной головки, большая длина камеры сгорания, большой вес и габариты и сложность регулирования соотношения компонентов топлива и окислителя при их подаче в камеру сгорания через большое количество соосно-струйных форсунок [O.J.Haidn, K.Frolke, J.Carl, S.Weingartner. Improved combustion efficiency of а Н2/О2 Steam generator for spinning reserve application. Hydrogen Energy Progress XI. Stuttgart. 1996. P.1418, Patent specification DE 3936806 С2, Dampferzeuger, Deutsches Patentant].
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является конструкция водородно-кислородного парогенератора (патент RU 2309325, F22B 1/26, 2005, прототип), в состав которого входит смесительная головка с триплетными смесительными элементами (соотношение числа форсунок водорода и кислорода n=2), представляющими собой комбинацию из трех струйных форсунок - одной форсунки окислителя (кислорода) и двух форсунок горючего (водорода), оси которых пересекаются в одной точке. Кроме того, на огневом дне смесительной головки расположены форсунки воды, подаваемой для создания дополнительного пленочного охлаждения камеры сгорания. Эта конструкция обеспечивает более эффективное смешение компонентов и меньшие габариты и вес парогенератора.
Недостатком данной конструкции является возможность контакта высокотемпературных обогащенных кислородом газов и огневого дна смесительной головки за счет образования обратных вихрей, которая может приводить к окислению металла в процессе работы и оплавлению самых тепло-напряженных участков. В этой связи не могут быть гарантированы необходимая длительность безотказной работы такой смесительной головки на номинальном режиме работы (ресурс) и надежность, что затрудняет возможность ее применения в энергетических установках, требующих непрерывной работы в соответствии с требуемым потребителями энергии графиком нагрузки.
Данное изобретение решает техническую задачу повышения надежности и ресурса работы смесительной головки и парогенератора в целом и устранения указанных недостатков прототипа и аналога. Поставленная техническая задача решается тем, что в смесительной головке водородно-кислородного парогенератора со струйными форсунками, содержащей запальное устройство, корпус и огневое дно, смесительные элементы выполнены с соотношением числа форсунок и окислителя от 2,2 до 12, при этом основные, находящиеся на одном радиальном направлении форсунки топлива и окислителя установлены таким образом, что пересечение их осей находится в одной точке на расстоянии от огневого дна не менее 8 калибров форсунок окислителя, а дополнительные форсунки топлива установлены на промежуточных радиальных направлениях.
Такое выполнение смесительной головки позволяет реализовывать следующие процессы:
1. Основные форсунки кислорода и водорода обеспечивают наиболее интенсивное смешение компонентов и максимальную интенсивность тепловыделения на удалении более 8 калибров форсунок окислителя от огневого дна камеры сгорания, что приводит к снижению на него тепловых нагрузок.
2. Дополнительные форсунки водорода обеспечивают увеличение интенсивности охлаждения огневого дна на наиболее теплонапряженных участках, оттеснение от него вихревых образований продуктов сгорания, обогащенных кислородом, и растягивание в осевом направлении зоны наиболее интенсивного горения, что в итоге приводит к уменьшению тепловых нагрузок и повышению надежности и ресурса работы смесительной головки и камеры сгорания водородно-кислородного парогенератора.
3. Оптимизации диаметров и углов наклона осей основных и дополнительных форсунок водорода из условий обеспечения равенства нулю или малых отрицательных значений суммарной радиальной составляющей импульса струй в точках их встречи приводит к повышению эффективности процессов смешения компонентов и минимизирует возможность образования обратных вихрей высокотемпературных продуктов сгорания, обогащенных кислородом, и их контактов с огневым дном, что приводит к повышению эффективности, надежности и ресурса работы смесительной головки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, показанными на фиг.1 и 2.
Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора со струйными форсунками (фиг.1) включает в себя запальное устройство 1 с электросвечой 2, корпус 3 с магистралями подвода горючего (водорода) 4, окислителя (кислорода) 5 и воды на пленочное охлаждение 6 и коллекторами окислителя 7, горючего 8 и воды 9, огневое дно (фиг.2.) 10 с форсунками водорода 11 и 12, кислорода 13, воды 14 и дополнительными форсунками водорода 15.
Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора со струйными форсунками работает следующим образом.
В запальном устройстве 1 при помощи электросвечи происходит предварительное сжигание небольшого количества водорода в кислороде. После этого основные компоненты водорода и кислорода через магистрали 4 и 5 соответственно поступают в коллекторы 8 и 7. Далее продукты реакции запального устройства с температурой 1100-1150 K поджигают основные компоненты водорода и кислорода, поступающие через форсунки 11, 12, 15 и 13. Струи водорода, подаваемые через основные форсунки 11 и 12, разбивают струи кислорода и обеспечивают смешение компонентов. Водород, подаваемый через дополнительные форсунки 15, охлаждает огневое дно смесительной головки и защищает его периферию от воздействия обратных вихрей высокотемпературных продуктов сгорания, обогащенных кислородом. Через магистраль 6 в коллектор 9 поступает холодная вода, которая, истекая из форсунок 14, создает дополнительное пленочное охлаждение камеры сгорания.
Таким образом, использование смесительных головок с дополнительными, оптимизированными по углам наклона и диаметрам форсунками водорода на внешнем диаметре относительно форсунок кислорода и оптимизация диаметров и углов осей основных и дополнительных форсунок водорода позволит повысить эффективность, надежность и ресурс работы смесительных головок и водородно-кислородных парогенераторов.
Claims (1)
- Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора со струйными форсунками, содержащая запальное устройство, корпус и огневое дно, отличающаяся тем, что смесительные элементы выполнены с отношением числа форсунок топлива и окислителя от 2,2 до 12, при этом основные находящиеся на одном радиальном направлении форсунки топлива и окислителя установлены таким образом, что пересечение их осей находится в одной точке на расстоянии от огневого дна не менее 8 калиоров форсунок окислителя, а дополнительные форсунки топлива установлены на промежуточных радиальных направлениях.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008122259/06A RU2379590C1 (ru) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008122259/06A RU2379590C1 (ru) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008122259A RU2008122259A (ru) | 2009-12-10 |
RU2379590C1 true RU2379590C1 (ru) | 2010-01-20 |
Family
ID=41489101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008122259/06A RU2379590C1 (ru) | 2008-06-04 | 2008-06-04 | Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2379590C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555598C1 (ru) * | 2014-02-04 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Смесительная головка метано-кислородного парогенератора |
RU196552U1 (ru) * | 2019-12-06 | 2020-03-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Смесительный элемент водородно-кислородного пароперегревателя |
-
2008
- 2008-06-04 RU RU2008122259/06A patent/RU2379590C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2555598C1 (ru) * | 2014-02-04 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Смесительная головка метано-кислородного парогенератора |
RU196552U1 (ru) * | 2019-12-06 | 2020-03-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Смесительный элемент водородно-кислородного пароперегревателя |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008122259A (ru) | 2009-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2309325C1 (ru) | Парогенератор | |
US4787208A (en) | Low-nox, rich-lean combustor | |
US3826080A (en) | System for reducing nitrogen-oxygen compound in the exhaust of a gas turbine | |
JP5075900B2 (ja) | 水素含有燃料対応燃焼器および、その低NOx運転方法 | |
RU2427048C2 (ru) | Система сжигания водорода для пароводородного перегрева свежего пара в цикле атомной электрической станции | |
JP2008122067A (ja) | 予混合装置内の混合を促進するための方法及び装置 | |
RU2488903C1 (ru) | Система сжигания водорода в цикле аэс с регулированием температуры водород-кислородного пара | |
RU2300049C1 (ru) | Мини-парогенератор | |
Matveev et al. | Non-equilibrium plasma igniters and pilots for aerospace application | |
JP2018076985A (ja) | 火力発電プラント、ボイラ及びボイラの改造方法 | |
JP2011112286A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
RU2379590C1 (ru) | Смесительная головка водородно-кислородного парогенератора | |
JP2012037104A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
US20120285175A1 (en) | Steam injected gas turbine engine | |
US11629855B2 (en) | Redesigned burner | |
RU165761U1 (ru) | Водородно-кислородный газогенератор | |
KR102429643B1 (ko) | 가스 터빈의 연소 안정성 개선 시스템 및 방법 | |
CA1206764A (en) | Low-no.sub.x, rich-lean combustor | |
JPS59107119A (ja) | ガスタ−ビンの燃焼法 | |
JP6148133B2 (ja) | ガスタービン燃焼器及びガスタービンシステム | |
RU2709237C1 (ru) | Система сжигания водорода для пароводородного перегрева свежего пара в цикле атомной электрической станции с закрученным течением компонентов и с использованием ультравысокотемпературных керамических материалов | |
RU196552U1 (ru) | Смесительный элемент водородно-кислородного пароперегревателя | |
JP6004920B2 (ja) | ガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の制御方法 | |
KR100708805B1 (ko) | 연소기 점화용 가스토치 점화기 | |
US20130025253A1 (en) | Reduction of co and o2 emissions in oxyfuel hydrocarbon combustion systems using oh radical formation with hydrogen fuel staging and diluent addition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130605 |