RU2650997C2 - Gradual oxidation with heat transfer - Google Patents
Gradual oxidation with heat transfer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650997C2 RU2650997C2 RU2014140734A RU2014140734A RU2650997C2 RU 2650997 C2 RU2650997 C2 RU 2650997C2 RU 2014140734 A RU2014140734 A RU 2014140734A RU 2014140734 A RU2014140734 A RU 2014140734A RU 2650997 C2 RU2650997 C2 RU 2650997C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction chamber
- temperature
- fuel
- gas
- certain embodiments
- Prior art date
Links
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 548
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 526
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title description 50
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 1001
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 831
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 258
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 136
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 718
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 651
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 178
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 129
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 112
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 99
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 99
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 80
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 60
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 50
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 48
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 40
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 36
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 35
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 34
- IYABWNGZIDDRAK-UHFFFAOYSA-N allene Chemical compound C=C=C IYABWNGZIDDRAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims description 33
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 33
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 33
- 239000001282 iso-butane Substances 0.000 claims description 33
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 199
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 139
- 239000000047 product Substances 0.000 description 118
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 92
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 77
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 75
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 75
- 239000003570 air Substances 0.000 description 72
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 61
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 60
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 description 43
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 33
- 230000008859 change Effects 0.000 description 25
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 25
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 24
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 24
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 23
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 23
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 21
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 21
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 15
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 15
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 9
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 8
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 6
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 4
- DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N ethanethiol Chemical compound CCS DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 239000012770 industrial material Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N Acrolein Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N allyl alcohol Chemical compound OCC=C XXROGKLTLUQVRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000003541 multi-stage reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSDWBNJEKMUWAV-UHFFFAOYSA-N Allyl chloride Chemical compound ClCC=C OSDWBNJEKMUWAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008753 Papaver somniferum Nutrition 0.000 description 1
- 240000001090 Papaver somniferum Species 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- NEHMKBQYUWJMIP-NJFSPNSNSA-N chloro(114C)methane Chemical compound [14CH3]Cl NEHMKBQYUWJMIP-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N formic acid ethyl ester Natural products CCOC=O WBJINCZRORDGAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000010944 pre-mature reactiony Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/08—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
- F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
- F02C6/10—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output supplying working fluid to a user, e.g. a chemical process, which returns working fluid to a turbine of the plant
- F02C6/12—Turbochargers, i.e. plants for augmenting mechanical power output of internal-combustion piston engines by increase of charge pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
- F02C7/10—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases by means of regenerative heat-exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
- F23C99/006—Flameless combustion stabilised within a bed of porous heat-resistant material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/44—Details; Accessories
- F23G5/46—Recuperation of heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/50—Control or safety arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
- F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
- F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
- F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
- F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
- F23G7/066—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel preheating the waste gas by the heat of the combustion, e.g. recuperation type incinerator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/08—Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water
- F23N1/082—Regulating fuel supply conjointly with another medium, e.g. boiler water using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/022—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/005—Combined with pressure or heat exchangers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/70—Application in combination with
- F05D2220/75—Application in combination with equipment using fuel having a low calorific value, e.g. low BTU fuel, waste end, syngas, biomass fuel or flare gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2202/00—Fluegas recirculation
- F23C2202/10—Premixing fluegas with fuel and combustion air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2203/00—Flame cooling methods otherwise than by staging or recirculation
- F23C2203/10—Flame cooling methods otherwise than by staging or recirculation using heat exchanger
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/99001—Cold flame combustion or flameless oxidation processes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2206/00—Waste heat recuperation
- F23G2206/20—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
- F23G2206/202—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with an internal combustion engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2206/00—Waste heat recuperation
- F23G2206/20—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
- F23G2206/203—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with a power/heat generating installation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
- F23K2900/05004—Mixing two or more fluid fuels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
- F23L2900/07002—Injecting inert gas, other than steam or evaporated water, into the combustion chambers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
- F23M2900/05004—Special materials for walls or lining
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/08—Microprocessor; Microcomputer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/08—Measuring temperature
- F23N2225/16—Measuring temperature burner temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2239/00—Fuels
- F23N2239/04—Gaseous fuels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
Уровень техники, к которой относится изобретениеBACKGROUND OF THE INVENTION
В некоторых промышленных процессах, таких как производство электроэнергии, производство пара и происходящие за счет тепловой энергии химические процессы, тепло можно производить непосредственно или косвенно, сжигая высокоэнергетическое топливо (HEC), такое как пропан или природный газ.In some industrial processes, such as power generation, steam production, and chemical processes resulting from heat energy, heat can be generated directly or indirectly by burning high-energy fuel (HEC) such as propane or natural gas.
Выбросы газа из органических отходов и другие источники газа, содержащие летучие органические соединения (VOC), рассматриваются как загрязнители. В этих потоках отработавших веществ часто содержится слишком мало топлива, чтобы обеспечивать их самостоятельное горение. В некоторых способах утилизации потоков отработавших веществ, содержащих летучие органические соединения, используются тепловые устройства для окисления следующих типов: (1) сжигающие топливо или вспомогательное топливо тепловые устройства для окисления, (2) каталитические тепловые устройства для окисления, (3) устройства для окисления с рекуперацией тепла и (4) регенеративные тепловые устройства для окисления (RTO).Organic gas emissions and other gas sources containing volatile organic compounds (VOC) are considered pollutants. These exhaust streams often contain too little fuel to allow their self-combustion. Some methods of utilizing exhaust streams containing volatile organic compounds use the following types of thermal oxidation devices: (1) fuel or auxiliary fuel-burning thermal oxidation devices, (2) catalytic thermal oxidation devices, (3) oxidation devices with heat recovery and (4) regenerative thermal oxidation devices (RTO).
Сжигающие топливо или вспомогательное топливо тепловые устройства могут включать горелку, камеру для выдерживания, смесительную камеру и дымовую трубу. Фиг. 1-1A иллюстрирует конфигурацию, в которой воздушно-топливная смесь 6 поступает в горелку 2, создавая постоянное пламя, и поток отходов 7 вводится в пламя и подвергается окислению, когда горячие газы проходят через смесительную камеру 3 и камеру для выдерживания 4. Если поток отходов 7 находится в пределах воспламеняемости, он может сгорать непосредственно в горелке 2 вместо образования воздушно-топливной смеси 6. Смесительная камера 3 требуется, если поток отходов и горелка устанавливаются отдельно. Камера для выдерживания 4 обеспечивает достаточное время для завершения окислительных химических реакций. Дымовая труба 5 выводит продукты окисления в атмосферу.Thermal devices burning fuel or auxiliary fuel may include a burner, a holding chamber, a mixing chamber, and a chimney. FIG. 1-1A illustrates a configuration in which the air-
Каталитические устройства для окисления, как представлено на фиг. 1-1B, предотвращают термическое образование оксидов азота (NOx) посредством сохранения низкой температуры окислительных реакций. Поток отходов 7, содержащий летучие органические соединения, поступает в каталитическую реакционную камеру, 8 имеющую большую площадь внутренней поверхности, которую покрывает катализатор. Каталитические материалы включают благородные металлы, такие как платина, палладий и иридий, а также, в случае определенных летучих органических соединений, оксид меди, ванадий и кобальт. Концентрация летучих органических соединений в потоке отходов 7 должна быть достаточно низкой, чтобы температура реакции не превышала максимальную температуру использования катализатора. Поток отходов 7, как правило, требуется нагревать до температуры в определенном интервале, подходящем для каталитической реакционной способности.Catalytic oxidation devices as shown in FIG. 1-1B, prevent the thermal formation of nitrogen oxides (NO x ) by maintaining a low temperature oxidative reactions. The
Использование рекуператора 9, как представлено на фиг. 1-1C, может уменьшать эксплуатационные расходы сжигающих топливо тепловых устройств для окисления и каталитических устройств для окисления. Выходящий поток из реакционной камеры 1, которая может представлять собой, например, любую из систем, представленных на фиг. 1-1A или 1-1B, поступает в высокотемпературный рекуператор 9 для нагревания содержащего летучие органические соединения потока отходов 7, как представлено на фиг. 1-1C, или отдельного сжигания воздушно-топливной смеси в случае раздельного поступления, как представлено на фиг. 1-1A. Использование рекуператора 9 может уменьшать или устранять необходимость дополнительного топлива для нагревания реагирующих веществ до соответствующей температуры окисления.Using a
Наконец, можно использовать регенеративные тепловые устройства для окисления летучих органических соединений. В регенеративных тепловых устройствах для окисления тепло сохраняет промежуточный отводящий тепло материал, как правило, твердый керамический материал, для регенерации в течение чередующихся циклов. В цикле используется тепло от предварительно нагретого потока для подогрева содержащего летучие органические соединения потока отходов до более высокой температуры. Если эта температура является достаточно высокой, окисление будет происходить вследствие самовоспламенения, как более подробно обсуждается далее в настоящем документе. Если температура не является достаточно высокой, могут потребоваться сжигание дополнительного топлива и источник воздуха. Имеющий повышенную температуру выходящий поток затем пропускается через охлажденный теплоотвод для утилизации энергии.Finally, regenerative thermal devices can be used to oxidize volatile organic compounds. In regenerative thermal oxidation devices, heat retains an intermediate heat-removing material, typically a solid ceramic material, for regeneration during alternating cycles. The cycle uses heat from a preheated stream to heat the waste stream containing volatile organic compounds to a higher temperature. If this temperature is high enough, oxidation will occur due to self-ignition, as discussed in more detail later in this document. If the temperature is not high enough, burning additional fuel and an air source may be required. An elevated temperature effluent is then passed through a cooled heat sink to recover energy.
Существуют различные подходы к обеспечению циклической работы теплообменного материала. Фиг. 1-1D иллюстрирует систему с использованием двух регенеративных устройств для окисления. В проиллюстрированной конфигурации поток отходов 7 вводится в горячее регенеративное устройство для окисления №1. Поток отходов нагревается, когда он проходит через регенеративное устройство для окисления №1, и в результате этого постепенно охлаждается теплоотводный материал в устройстве для окисления №1, начиная от впуска. После того как поток отходов 7 самовоспламеняется, горячий выходящий газ выходит из устройства для окисления №1 и поступает во впуск устройства для окисления №2, и в результате этого «регенерируется» сохраняющаяся тепловая энергия в теплоотводном материале устройства для окисления №2. Окисленный поток отходов охлаждается, когда он проходит через устройство для окисления №2. Когда устройство для окисления №2 нагревается в достаточной степени, система изменяет свою конфигурацию таким образом, что поток отходов 7 поступает во впуск устройства для окисления №2, а выходящий поток из устройства для окисления №2 поступает во впуск устройства для окисления №1 для регенерации устройства для окисления №1. Технологические циклы с использованием двух конфигураций осуществляются таким образом, что нагревается устройство для окисления, которое предварительно охлаждалось в процессе нагревания поток отходов 7, и наоборот. В некоторых конструкциях регенеративных устройств для окисления используется вращающееся оборудование для периодического изменения направления потоков между циклами или для перемещения регенеративных устройств для окисления между циклами. Другой подход представляет собой использование единственного регенеративного устройства для окисления, но направление потока изменяется для каждого цикла. Одну задачу устройства для окисления представляет собой предварительное нагревание, в то время как другую задачу представляет собой утилизация тепла после окислительной реакции. Изменение направления потока является необходимым, потому что ближайшая к впуску сторона устройства для окисления охлаждается до уровня, при котором она больше не может нагревать поступающий поток отходов 7 до температуры, при которой начинается реакция.There are various approaches to ensure cyclic operation of the heat exchange material. FIG. 1-1D illustrates a system using two regenerative oxidation devices. In the illustrated configuration, the
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В некоторых обстоятельствах оказывается предпочтительной утилизация низкоэнергетического топлива (LEC), такого как метан, который образуется на некоторых полигонах органических отходов, при одновременном сокращении до минимума содержания нежелательных компонентов, таких как монооксид углерода (CO) и оксиды азота (NOx) в отходящих газах. В других обстоятельствах оказывается желательным использование тепла от высокоэнергетического топлива, такого как пропан, для осуществления промышленного процесса или производства электроэнергии без образования вышеупомянутых нежелательных компонентов. Для осуществления этих операций воздушно-топливная смесь, которую образуют низкоэнергетическое топливо и/или высокоэнергетическое топливо, должна нагреваться до температуры, которая является достаточно высокой, чтобы превращать содержащиеся в топливе летучие органические соединения и углеводороды в диоксид углерода (CO2) и воду (H2O), сохраняя в то же время максимальную температуру воздушно-топливной смеси ниже температуры, при которой в термическом процессе образуются оксиды азота. Любой традиционный процесс горения с открытым пламенем является кандидатом для замены его процессом, в котором уменьшается образование оксидов азота осуществления окислительного процесса при пониженной температуре.In some circumstances, it is preferable to recycle low-energy fuels (LEC), such as methane, which is produced at some organic waste landfills, while minimizing the content of undesirable components such as carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas . In other circumstances, it is desirable to use heat from high energy fuels, such as propane, to carry out an industrial process or generate electricity without forming the aforementioned undesirable components. To perform these operations, the air-fuel mixture, which is formed by low-energy fuel and / or high-energy fuel, must be heated to a temperature that is high enough to convert the volatile organic compounds and hydrocarbons contained in the fuel into carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O), while maintaining the maximum temperature of the air-fuel mixture below the temperature at which nitrogen oxides are formed in the thermal process. Any traditional open flame combustion process is a candidate to replace it with a process in which the formation of nitrogen oxides decreases during the oxidation process at a reduced temperature.
Кроме того, оказывается желательным использование энергии, которая теряется в других условиях, когда низкоэнергетическое топливо просто утилизируется посредством окисления и превращения летучих органических соединений в CO2 и H2O. Один из недостатков существующих производящих электроэнергию систем, которые приводятся в действие газовыми турбинами, заключается в том, что высокоэнергетическое топливо сгорает, производя тепло, которое приводит в действие турбину. Было бы предпочтительным производство этого тепла с использованием практически «бесплатного» низкоэнергетического топлива и предотвращение или уменьшение расходов на приобретение топлива.In addition, it turns out to be desirable to use energy that is lost under other conditions, when low-energy fuel is simply utilized by oxidizing and converting volatile organic compounds to CO 2 and H 2 O. One of the drawbacks of existing power-generating systems that are driven by gas turbines is in that high-energy fuel burns, producing heat that drives a turbine. It would be preferable to produce this heat using practically “free” low-energy fuel and to prevent or reduce the cost of acquiring fuel.
Процессы, которые описаны выше и проиллюстрированы на фиг. 1-1A-1-1D, имеют разнообразные недостатки. Например, что касается теплового устройства для окисления на фиг. 1-1A, если требуется дополнительное топливо для производства воздушно-топливной смеси 6, стоимость этого топлива увеличивает стоимость процесса. Кроме того, температура реакции в горелке 2 является достаточно высокой для термического образования оксидов азота, что более подробно обсуждается далее в настоящем документе.The processes described above and illustrated in FIG. 1-1A-1-1D, have a variety of disadvantages. For example, with regard to the thermal oxidation device in FIG. 1-1A, if additional fuel is required to produce the air-
Катализаторы могут создавать проблемы, связанные с их использованием. Содержащие благородные металлы катализаторы являются редкими и дорогостоящими. В процессе требуется, чтобы поток отходов нагревался до температуры в определенном интервале с использованием любого из разнообразных приспособлений, включая утилизацию тепла, которая описана ниже, но это часто увеличивает стоимость процесса. Катализаторы могут становиться химически неактивными вследствие таких процессов, как спекание, загрязнение или испарение. Топливо из отходов, такое как газ из органических отходов, часто содержит загрязняющие вещества, которые могут значительно сокращать срок службы катализатора. Чтобы регулировать температуру реакции во избежание испарения, состав топлива, технологические параметры сохраняются в заданных пределах, что увеличивает стоимость за счет необходимости наблюдения и регулирования этих параметров.Catalysts can cause problems with their use. Noble metal containing catalysts are rare and expensive. The process requires that the waste stream be heated to a temperature in a certain range using any of a variety of devices, including heat recovery, which is described below, but this often increases the cost of the process. Catalysts can become chemically inactive due to processes such as sintering, fouling, or evaporation. Waste fuel, such as organic waste gas, often contains contaminants that can significantly shorten the life of the catalyst. In order to regulate the reaction temperature in order to avoid evaporation, the fuel composition and technological parameters are kept within specified limits, which increases the cost due to the need to observe and control these parameters.
Рекуператоры имеют несколько недостатков. Рекуператор создает дополнительные инвестиционные расходы на тепловые системы для окисления. Рекуператоры также увеличивают перепад давления в системе, что увеличивает энергопотребление перемещающих потоки устройств, т.е. вентиляторов, которые перемещают поток отходов 7 и воздушно-топливную смесь 6 через систему. Если рекуператор содержит узкие каналы, они могут подвергаться закупориванию и коррозии под действием разнообразных компонентов отходящих газов. Если температура отходящего газа из реакционной камеры является выше максимальной рабочей температуры материалов рекуператора, требуется дополнительное технологическое оборудование, которое охлаждает отходящий газ перед его введением в рекуператор.Recuperators have several disadvantages. The recuperator creates additional investment costs for thermal systems for oxidation. Recuperators also increase the pressure drop in the system, which increases the energy consumption of the flow-moving devices, i.e. fans that move the
Регенеративные устройства для окисления имеют недостатки, заключающиеся в том, что для изменения конфигурации пути течения между циклами требуется значительное усложнение системы высокотемпературных клапанов и труб или физическое перемещение горячих регенеративных устройств для окисления. Кроме того, при изменении конфигурации процесс прерывается, и требуется некоторая система для содержания потока отходов 7 в течение операции по изменению конфигурации.Regenerative oxidation devices have the disadvantages that changing the configuration of the flow path between cycles requires a significant complication of the system of high temperature valves and pipes or the physical movement of hot regenerative oxidation devices. In addition, when the configuration is changed, the process is interrupted, and some system is required to contain the
Процесс постепенного окисления (GO), описанный в настоящем документе, предотвращает недостатки, связанные с традиционными системами для обработки потоков отходов, содержащих летучие органические соединения. Процесс постепенного окисления, когда осуществляется начальный процесс, работает на низкоэнергетическом топливе, и дополнительное высокоэнергетическое топливо не требуется, чтобы поддерживать окислительный процесс. Для процесса постепенного окисления не требуется использование дорогостоящего катализатора, в результате этого уменьшаются инвестиционные расходы, и предотвращается технологическая опасность отравления катализатора. В описанном процессе постепенного окисления в поступающий поток переносится тепло, производимое посредством окисления потока отходов, и в результате этого предотвращается проблема постепенного охлаждения среды, которая наблюдается в регенеративных устройствах для окисления, а также устраняются необходимость дорогостоящих и потенциально ненадежных клапанов и необходимость накопителя для содержания поступающего потока отходов в то время, когда регенеративная система изменяет свою конфигурацию между циклами.The gradual oxidation (GO) process described herein prevents the disadvantages associated with conventional systems for treating waste streams containing volatile organic compounds. The gradual oxidation process, when the initial process is carried out, runs on low energy fuel, and additional high energy fuel is not required to support the oxidation process. The gradual oxidation process does not require the use of an expensive catalyst; as a result, investment costs are reduced and the technological danger of catalyst poisoning is prevented. In the described process of gradual oxidation, heat produced by oxidizing the waste stream is transferred to the incoming stream, and as a result, the problem of gradual cooling of the medium, which is observed in regenerative oxidation devices, is prevented, and the need for expensive and potentially unreliable valves and the need for a storage tank for containing waste stream at a time when the regenerative system changes its configuration between cycles.
Существуют также обстоятельства, в которых оказываются желательным использование высокоэнергетического топлива при одновременном сокращении до минимума образования нежелательных оксидов азота и CO, а также уменьшение содержания несгоревших углеводородов в отходящих газах. Один из недостатков существующих производящих электроэнергию систем, которые приводятся в действие газовыми турбинами с использованием высокоэнергетического топлива, заключается в том, что процесс горения происходит при температуре, при которой могут образовываться оксиды азота, и что может существовать некоторый уровень оставшихся углеводородов, когда температура смеси уменьшается ниже нижнего предела воспламеняемости в течение процесса горения.There are also circumstances in which it is desirable to use high-energy fuels while minimizing the formation of undesirable nitrogen oxides and CO, as well as reducing the content of unburned hydrocarbons in the exhaust gases. One of the drawbacks of existing power-generating systems that are driven by gas turbines using high-energy fuels is that the combustion process occurs at a temperature at which nitrogen oxides can form, and that there may be some level of remaining hydrocarbons when the temperature of the mixture decreases below the lower flammability limit during the combustion process.
В описанных системах используется процесс постепенного окисления, которое происходит внутри устройства для окисления (также называемое в настоящем документе терминами «устройство для постепенного окисления», «камера для постепенного окисления» и «реакционная камера для постепенного окисления») вместо традиционной камера сгорания для производства тепла, которое приводит в действие систему. В определенных конфигурациях устройство для окисления содержит материал, такой как керамический материал, который имеет пористую структуру, проницаемую для газового потока, и сохраняет свою структуру при температурах, превышающих 1200°F (648,9°C).The systems described use a gradual oxidation process that takes place inside an oxidation apparatus (also referred to herein as “gradual oxidation apparatus”, “gradual oxidation chamber”, and “gradual oxidation reaction chamber”) instead of a conventional combustion chamber for generating heat which drives the system. In certain configurations, the oxidizing device comprises a material, such as a ceramic material, that has a porous structure that is permeable to the gas stream and retains its structure at temperatures exceeding 1200 ° F (648.9 ° C).
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск, и устройство для окисления предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление топлива внутри реакционной камеры; и приспособление для отвода тепла из реакционной камеры, таким образом, что когда адиабатическая температура реакции внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения, тепло отводится из реакционной камеры, чтобы уменьшать фактическую температуру внутри реакционной камеры до температуры, которая не превышает температуру прекращения горения.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber comprising an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and an oxidation device intended to support stepwise oxidation of the fuel inside the reaction chamber; and a device for removing heat from the reaction chamber, so that when the adiabatic temperature of the reaction inside the reaction chamber reaches the cessation temperature, heat is removed from the reaction chamber to reduce the actual temperature inside the reaction chamber to a temperature that does not exceed the cessation temperature.
Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для отвода тепла из реакционной камеры включает теплообменник. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для отвода тепла из реакционной камеры включает текучую среду. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для отвода тепла из реакционной камеры включает приспособление для производства пара. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для отвода тепла предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры, когда фактическая температура внутри реакционной камеры увеличивается до температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает приспособление для повышения температуры газа на впуске реакционной камеры до уровня выше температуры самовоспламенения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление включает теплообменник внутри устройства для окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление окисляемого топлива без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры, когда температура внутри реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает турбину, которая принимает газ из выпуска реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает компрессор, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the device for removing heat from the reaction chamber includes a heat exchanger. In certain embodiments, a device for removing heat from a reaction chamber includes a fluid. According to certain embodiments, the device for removing heat from the reaction chamber includes a device for producing steam. According to certain embodiments, the heat dissipation device is intended to remove heat from the reaction chamber when the actual temperature inside the reaction chamber increases to a cessation temperature. According to certain embodiments, the system also includes a device for raising the gas temperature at the inlet of the reaction chamber to a level higher than the auto-ignition temperature of the fuel. In certain embodiments, the device includes a heat exchanger inside the oxidation device. In certain embodiments, the reaction chamber is intended to support stepwise oxidation of oxidizable fuel without a catalyst. According to certain embodiments, the device is intended to remove heat from the reaction chamber when the temperature inside the reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). In certain embodiments, the system also includes a turbine that receives gas from the outlet of the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system also includes a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск, и устройство для окисления предназначается, чтобы поддерживать процесс постепенного окисления внутри реакционной камеры; и теплообменник, который предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры, когда адиабатическая температура реакции внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения, таким образом, что фактическая температура внутри реакционной камеры уменьшается до уровня, который не превышает температуру прекращения горения.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber comprising an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and an oxidation device intended to support the gradual oxidation process inside the reaction chamber; and a heat exchanger, which is intended to remove heat from the reaction chamber when the adiabatic reaction temperature inside the reaction chamber reaches the cessation temperature, so that the actual temperature inside the reaction chamber decreases to a level that does not exceed the cessation temperature.
Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры, когда фактическая температура реакционной камеры увеличивается до температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает турбину, которая принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает компрессор, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник предназначается, чтобы повышать температуру газа, на впуске реакционной камеры, до уровня выше температуры самовоспламенения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник включает текучую среду, поступающую в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник предназначается, чтобы удалять текучую среду из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник включает приспособление для производства пара. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление окисляемого топлива без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры, когда температура внутри реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the heat exchanger is intended to remove heat from the reaction chamber when the actual temperature of the reaction chamber increases to the temperature of the cessation of combustion. In certain embodiments, the system also includes a turbine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system also includes a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. According to certain embodiments, the heat exchanger is intended to raise the temperature of the gas, at the inlet of the reaction chamber, to a level higher than the auto-ignition temperature of the fuel. According to certain embodiments, the heat exchanger includes a fluid entering the reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger is intended to remove fluid from the reaction chamber. According to certain embodiments, the heat exchanger includes a device for producing steam. In certain embodiments, the reaction chamber is intended to support stepwise oxidation of oxidizable fuel without a catalyst. According to certain embodiments, the heat exchanger is intended to remove heat from the reaction chamber when the temperature inside the reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление газа, содержащего окисляемое топливо, в устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать процесс постепенного окисления топлива внутри реакционной камеры; и перенос тепла из реакционной камеры, когда адиабатическая температура реакции внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения, таким образом, что фактическая температура внутри реакционной камеры не превышает температуру прекращения горения.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as introducing a gas containing oxidizable fuel into an oxidizing device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being intended to support a gradual process oxidation of fuel inside the reaction chamber; and heat transfer from the reaction chamber when the adiabatic reaction temperature inside the reaction chamber reaches the cessation temperature, so that the actual temperature inside the reaction chamber does not exceed the cessation temperature.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ включает стадию расширения газа из реакционной камеры в турбине. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию сжатия топлива посредством компрессора перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, способ включает стадию переноса тепла из реакционной камеры, что включает введение текучей среды в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, способ включает стадию удаления текучей среды из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, текучая среда удаляется из реакционной камеры в форме пара. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает ступенчатое окисление окисляемого топлива без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, тепло отводится из реакционной камеры, когда температура внутри реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the method includes the step of expanding the gas from the reaction chamber in the turbine. According to certain embodiments, the method also includes the step of compressing the fuel by means of a compressor before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the method includes the step of transferring heat from the reaction chamber, which comprises introducing a fluid into the reaction chamber. In certain embodiments, the method includes the step of removing fluid from the reaction chamber. According to certain embodiments, the fluid is removed from the reaction chamber in the form of a vapor. In certain embodiments, the reaction chamber supports stepwise oxidation of oxidizable fuel without a catalyst. In certain embodiments, heat is removed from the reaction chamber when the temperature inside the reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление газа, содержащего окисляемое топливо, в устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать температуру внутри реакционной камеры и постепенно окислять топливо внутри реакционной камеры; и уменьшение температуры внутри реакционной камеры, таким образом, что фактическая температура внутри реакционной камеры остается ниже температуры прекращения горения.In certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as introducing a gas containing oxidizable fuel into an oxidizing device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being designed to maintain the temperature inside reaction chamber and gradually oxidize the fuel inside the reaction chamber; and reducing the temperature inside the reaction chamber, so that the actual temperature inside the reaction chamber remains below the temperature of the cessation of combustion.
Согласно определенным вариантам осуществления, уменьшение температуры включает перенос тепла из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ включает стадию расширения газа из реакционной камеры в турбине. Согласно определенным вариантам осуществления, способ включает стадию сжатия топлива посредством компрессора перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, уменьшение температуры включает введение текучей среды в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, способ включает стадию удаления текучей среды из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, текучая среда удаляется из реакционной камеры в форме пара. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает ступенчатое окисление окисляемого топлива без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, температура уменьшается таким образом, что температура внутри реакционной камеры не превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, temperature reduction involves transferring heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the method includes the step of expanding the gas from the reaction chamber in the turbine. According to certain embodiments, the method includes the step of compressing the fuel by means of a compressor before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, temperature reduction involves introducing a fluid into the reaction chamber. In certain embodiments, the method includes the step of removing fluid from the reaction chamber. According to certain embodiments, the fluid is removed from the reaction chamber in the form of a vapor. In certain embodiments, the reaction chamber supports stepwise oxidation of oxidizable fuel without a catalyst. According to certain embodiments, the temperature is reduced so that the temperature inside the reaction chamber does not exceed 2300 ° F (1260 ° C). According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как определение температуры внутри реакционной камеры устройства для окисления, причем реакционная камера, имеет впуск и выпуск и предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление окисляемого топлива; и передача сигнала для уменьшения температуры внутри реакционной камеры, когда температура внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения, таким образом, что температура остается ниже температуры прекращения горения.According to certain embodiments, the method of oxidizing fuel, which is described herein, includes such steps as determining the temperature inside the reaction chamber of the oxidation apparatus, the reaction chamber having an inlet and an outlet, and is intended to support stepwise oxidation of the oxidizable fuel; and transmitting a signal to reduce the temperature inside the reaction chamber when the temperature inside the reaction chamber reaches the cessation temperature, so that the temperature remains below the cessation temperature.
Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал включает инструкции для отвода тепла из реакционной камеры посредством введения жидкости в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал включает инструкции для удаления текучей среды из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, инструкции для удаления текучей среды из реакционной камеры включают инструкции для удаления текучей среды в форме пара. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал для отвода тепла из реакционной камеры передается, когда температура внутри реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал для отвода тепла из реакционной камеры передается, когда температура превышает температуру прекращения горения, по меньшей мере, одного из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the signal includes instructions for removing heat from the reaction chamber by introducing liquid into the reaction chamber. In certain embodiments, the signal includes instructions for removing fluid from the reaction chamber. According to certain embodiments, instructions for removing fluid from the reaction chamber include instructions for removing fluid in the form of steam. In certain embodiments, a signal to remove heat from the reaction chamber is transmitted when the temperature inside the reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). In certain embodiments, a signal to remove heat from the reaction chamber is transmitted when the temperature exceeds the cessation temperature of at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane , isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как определение температуры внутри реакционной камеры устройства для окисления, причем реакционная камера, имеет впуск и выпуск и предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление окисляемого топлива; и передача сигнала теплообменнику для отвода тепла из реакционной камеры, когда температура внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения.According to certain embodiments, the method of oxidizing fuel, which is described herein, includes such steps as determining the temperature inside the reaction chamber of the oxidation apparatus, the reaction chamber having an inlet and an outlet, and is intended to support stepwise oxidation of the oxidizable fuel; and transmitting a signal to the heat exchanger to remove heat from the reaction chamber when the temperature inside the reaction chamber reaches the temperature of the cessation of combustion.
Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал включает инструкцию для отвода тепла из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал включает инструкцию для уменьшения температуры посредством введения текучей среды в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал включает инструкцию для удаления текучей среды из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, инструкция для удаления текучей среды из реакционной камеры включает удаление текучей среды в форме пара. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию периодического вычисления, на основании данных окисляемого топлива, адиабатической температуры реакции внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал для уменьшения температуры внутри реакционной камеры передается, когда температура внутри реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал для отвода тепла из реакционной камеры передается, когда температура достигает температуры прекращения горения, по меньшей мере, одного из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал для отвода тепла из реакционной камеры передается, когда температура увеличивается до температуры прекращения горения.In certain embodiments, the signal includes instructions for removing heat from the reaction chamber. According to certain embodiments, the signal includes instructions for decreasing the temperature by introducing a fluid into the reaction chamber. In certain embodiments, the signal includes instructions for removing fluid from the reaction chamber. In certain embodiments, instructions for removing fluid from the reaction chamber include removing the vapor in the fluid. According to certain embodiments, the method also includes the step of periodically calculating, based on the data of the oxidizable fuel, the adiabatic temperature of the reaction inside the reaction chamber. According to certain embodiments, a signal to reduce the temperature inside the reaction chamber is transmitted when the temperature inside the reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). In certain embodiments, a signal to remove heat from the reaction chamber is transmitted when the temperature reaches the cessation temperature of at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane , isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide. According to certain embodiments, a signal for removing heat from the reaction chamber is transmitted when the temperature rises to the temperature of the cessation of combustion.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как определение температуры внутри реакционной камеры устройства для окисления, причем реакционная камера, имеет впуск и выпуск и предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление окисляемого топлива; и определение посредством датчика, когда температура внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения топлива внутри реакционной камеры.According to certain embodiments, the method of oxidizing fuel, which is described herein, includes such steps as determining the temperature inside the reaction chamber of the oxidation apparatus, the reaction chamber having an inlet and an outlet, and is intended to support stepwise oxidation of the oxidizable fuel; and determining by the sensor when the temperature inside the reaction chamber reaches the temperature of the cessation of fuel combustion inside the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ включает стадию передачи сигнала для уменьшения температуры внутри реакционной камеры, когда вычисленная адиабатическая температура реакции внутри реакционной камеры превышает температуру прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, вычисленная адиабатическая температура реакции определяется на основании окисляемого топлива и окислителя внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал включает инструкцию для отвода тепла из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал включает инструкцию для уменьшения температуры посредством введения жидкости в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал для уменьшения температуры внутри реакционной камеры передается, когда температура внутри реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал для отвода тепла из реакционной камеры передается, когда температура превышает температуру прекращения горения, по меньшей мере, одного из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the method includes the step of transmitting a signal to reduce the temperature inside the reaction chamber when the calculated adiabatic temperature of the reaction inside the reaction chamber exceeds the cessation temperature. According to certain embodiments, the calculated adiabatic reaction temperature is determined based on the oxidizable fuel and the oxidizing agent inside the reaction chamber. In certain embodiments, the signal includes instructions for removing heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the signal includes instructions for decreasing the temperature by introducing liquid into the reaction chamber. According to certain embodiments, a signal to reduce the temperature inside the reaction chamber is transmitted when the temperature inside the reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). In certain embodiments, a signal to remove heat from the reaction chamber is transmitted when the temperature exceeds the cessation temperature of at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane , isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск, и устройство для окисления предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс без катализатора; детекторный модуль, который обнаруживает, когда происходит, по меньшей мере, одно из следующих событий: температура реакции внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения топлива внутри реакционной камеры, и температура на впуске реакционной камеры достигает порога самовоспламенения; и коррекционный модуль, который передает инструкции, на основании детекторного модуля, чтобы изменять, по меньшей мере, одно из следующих условий: отвод тепла из реакционной камеры и температура на впуске реакционной камеры; в котором коррекционный модуль предназначается, чтобы осуществлять, по меньшей мере, одно из следующих действий: поддерживать фактическую температуру в интервале от температуры реакции до температуры прекращения горения и поддерживать температуру на впуске выше порога самовоспламенения топлива.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber comprising an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and an oxidation device intended to support an oxidative process without a catalyst; a detector module that detects when at least one of the following events occurs: the reaction temperature inside the reaction chamber reaches the temperature of the cessation of fuel combustion inside the reaction chamber, and the temperature at the inlet of the reaction chamber reaches a self-ignition threshold; and a correction module that transmits instructions based on the detector module to change at least one of the following conditions: heat removal from the reaction chamber and temperature at the inlet of the reaction chamber; in which the correction module is intended to carry out at least one of the following actions: to maintain the actual temperature in the range from the reaction temperature to the temperature of the cessation of combustion and to maintain the temperature at the inlet above the self-ignition threshold of the fuel.
Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции, чтобы отводить тепло из реакционной камеры посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции, чтобы отводить тепло из реакционной камеры посредством текучей среды. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции, чтобы повышать температуру на впуске. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник, расположенный внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление окисляемого топлива ниже температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции, чтобы отводить тепло из реакционной камеры, когда температура внутри реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, система включает турбину, которая принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает компрессор, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the correction module transmits instructions to remove heat from the reaction chamber through a heat exchanger. In certain embodiments, the correction module transmits instructions to remove heat from the reaction chamber through the fluid. According to certain embodiments, the correction module transmits instructions to raise the inlet temperature. In certain embodiments, a heat exchanger located inside the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain oxidation of oxidizable fuel below the cessation temperature. In certain embodiments, the correction module transmits instructions to remove heat from the reaction chamber when the temperature inside the reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). In certain embodiments, the system includes a turbine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system also includes a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск, и устройство для окисления предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс без катализатора; детекторный модуль, который обнаруживает, когда происходит, по меньшей мере, одно из следующих событий: температура реакции внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения топлива внутри реакционной камеры, и температура на впуске реакционной камеры достигает порога самовоспламенения; и коррекционный модуль, который передает инструкции, на основании детекторного модуля, чтобы осуществлять, по меньшей мере, одно из следующих действий: поддерживать фактическую температуру в интервале от температуры реакции до температуры прекращения горения или поддерживать температуру на впуске выше порога самовоспламенения топлива.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber comprising an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and an oxidation device intended to support an oxidative process without a catalyst; a detector module that detects when at least one of the following events occurs: the reaction temperature inside the reaction chamber reaches the temperature of the cessation of fuel combustion inside the reaction chamber, and the temperature at the inlet of the reaction chamber reaches a self-ignition threshold; and a correction module that transmits instructions based on the detector module to perform at least one of the following actions: maintain the actual temperature in the range from the reaction temperature to the temperature of the cessation of combustion or to maintain the temperature at the inlet above the self-ignition threshold of the fuel.
Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции теплообменнику, чтобы отводить тепло из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции, чтобы отводить тепло из реакционной камеры посредством текучей среды. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции, чтобы повышать температуру на впуске. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает теплообменник, расположенный внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление окисляемого топлива ниже температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции, чтобы отводить тепло из реакционной камеры, когда температура внутри реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C).According to certain embodiments, the correction module transmits instructions to the heat exchanger in order to remove heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the correction module transmits instructions to remove heat from the reaction chamber through the fluid. According to certain embodiments, the correction module transmits instructions to raise the inlet temperature. In certain embodiments, the system also includes a heat exchanger located inside the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain oxidation of oxidizable fuel below the cessation temperature. In certain embodiments, the correction module transmits instructions to remove heat from the reaction chamber when the temperature inside the reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C).
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск, и устройство для окисления предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс без катализатора; и процессор, который обнаруживает, что происходит, по меньшей мере, одно из следующих событий: температура реакции внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения топлива внутри реакционной камеры, и температура на впуске реакционной камеры уменьшается и достигает порога самовоспламенения.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber comprising an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and an oxidation device intended to support an oxidative process without a catalyst; and a processor that detects that at least one of the following events is occurring: the reaction temperature inside the reaction chamber reaches the temperature of the cessation of fuel combustion inside the reaction chamber, and the temperature at the inlet of the reaction chamber decreases and reaches the self-ignition threshold.
Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль, который, на основании процессора, уменьшает фактическую температуру внутри реакционной камеры, чтобы она оставалась ниже температуры прекращения горения топлива, посредством отвода тепла из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль, который, на основании процессора, повышает температуру на впуске выше порога самовоспламенения топлива посредством увеличения продолжительности пребывания окисляемого топлива внутри реакционной камеры.According to certain embodiments, a correction module, which, based on the processor, reduces the actual temperature inside the reaction chamber so that it remains below the temperature of the cessation of fuel combustion by removing heat from the reaction chamber. According to certain embodiments, a correction module, which, based on the processor, raises the inlet temperature above the fuel self-ignition threshold by increasing the length of time oxidizable fuel stays inside the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление газа, содержащего окисляемое топливо, в устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окислительный технологический газа; и изменение, по меньшей мере, одного из параметров, представляющих собой отвод тепла из реакционной камеры и температуру на впуске реакционной камеры, когда происходит, по меньшей мере, одно из следующих событий: фактическая температуру внутри реакционной камеры приближается или увеличивается до температуры прекращения горения топлива, и температура на впуске реакционной камеры приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения топлива.In certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as introducing a gas containing oxidizable fuel into an oxidizing device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being intended to support an oxidative process gas; and a change in at least one of the parameters, which is heat removal from the reaction chamber and the temperature at the inlet of the reaction chamber, when at least one of the following events occurs: the actual temperature inside the reaction chamber approaches or increases until the fuel ceases to burn , and the temperature at the inlet of the reaction chamber approaches or decreases below the fuel auto-ignition threshold.
Согласно определенным вариантам осуществления, фактическая температура реакционной камеры поддерживается ниже температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, температура на впуске реакционной камеры увеличивается до уровня, который поддерживает окисление топлива без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, температура на впуске увеличивается выше порога самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, температура газа увеличивается посредством теплообменника, расположенного внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию расширения газа из выпуска реакционной камеры в турбине или поршневом двигателе. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию сжатия топлива посредством компрессора перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, отвод тепла из реакционной камеры включает введение жидкости в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию удаления жидкости из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, жидкость удаляется из реакционной камеры в форме пара. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает ступенчатое окисление окисляемого топлива без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, тепло отводится из реакционной камеры, когда температура внутри реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the actual temperature of the reaction chamber is maintained below the cessation temperature. In certain embodiments, the inlet temperature of the reaction chamber rises to a level that supports oxidation of the fuel without catalyst. In certain embodiments, the inlet temperature rises above the self-ignition threshold. In certain embodiments, the temperature of the gas is increased by means of a heat exchanger located inside the reaction chamber. In certain embodiments, the method also includes the step of expanding the gas from the outlet of the reaction chamber in a turbine or reciprocating engine. According to certain embodiments, the method also includes the step of compressing the fuel by means of a compressor before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, heat removal from the reaction chamber includes introducing liquid into the reaction chamber. In certain embodiments, the method also includes the step of removing liquid from the reaction chamber. According to certain embodiments, the liquid is removed from the reaction chamber in the form of a vapor. In certain embodiments, the reaction chamber supports stepwise oxidation of oxidizable fuel without a catalyst. In certain embodiments, heat is removed from the reaction chamber when the temperature inside the reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление газа, содержащего окисляемое топливо, в устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать процесс постепенного окисления; и увеличение, по меньшей мере, одного из параметров, представляющих собой отвод тепла из реакционной камеры, когда адиабатическая температура реакции внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения топлива; и температуру на впуске реакционной камеры, когда температура на впуске реакционной камеры уменьшается ниже порога самовоспламенения топлива.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as introducing a gas containing oxidizable fuel into an oxidizing device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being intended to support a gradual process oxidation; and increasing at least one of the parameters representing heat removal from the reaction chamber when the adiabatic temperature of the reaction inside the reaction chamber reaches the temperature of the cessation of fuel combustion; and the temperature at the inlet of the reaction chamber, when the temperature at the inlet of the reaction chamber decreases below the self-ignition threshold of the fuel.
Согласно определенным вариантам осуществления, фактическая температура реакционной камеры поддерживается ниже температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, температура на впуске реакционной камеры увеличивается до уровня, который поддерживает окисление топлива без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, температура на впуске увеличивается выше температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, температура газа увеличивается посредством теплообменника, расположенного снаружи реакционной камеры, и газ пропускается через теплообменник перед введением в реакционную камеру.In certain embodiments, the actual temperature of the reaction chamber is maintained below the cessation temperature. In certain embodiments, the inlet temperature of the reaction chamber rises to a level that supports oxidation of the fuel without catalyst. In certain embodiments, the inlet temperature rises above the autoignition temperature. According to certain embodiments, the temperature of the gas is increased by means of a heat exchanger located outside the reaction chamber, and gas is passed through the heat exchanger before being introduced into the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление газа, содержащего окисляемое топливо, в устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать процесс постепенного окисления без катализатора; и увеличение, по меньшей мере, одного параметра, представляющего собой отвод тепла из реакционной камеры, когда температура реакции внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения топлива, таким образом, что фактическая температура реакционной камеры поддерживается ниже температуры прекращения горения; и температуру на впуске реакционной камеры, когда температура на впуске реакционной камеры уменьшается ниже порога самовоспламенения топлива, таким образом, что температура на впуске реакционной камеры поддерживается выше уровня, который поддерживает окисление топлива без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, температура на впуске поддерживается выше температуры самовоспламенения.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as introducing a gas containing oxidizable fuel into an oxidizing device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being intended to support a gradual process oxidation without catalyst; and increasing at least one parameter representing heat removal from the reaction chamber when the reaction temperature inside the reaction chamber reaches the cessation temperature of the fuel, so that the actual temperature of the reaction chamber is kept below the cessation temperature; and the temperature at the inlet of the reaction chamber, when the temperature at the inlet of the reaction chamber decreases below the self-ignition threshold of the fuel, so that the temperature at the inlet of the reaction chamber is maintained above a level that supports oxidation of the fuel without catalyst. In certain embodiments, the inlet temperature is maintained above the auto-ignition temperature.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск и поддерживать окислительный процесс внутри реакционной камеры; детекторный модуль, который обнаруживает, когда температура газа на впуске реакционной камеры приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения газа, поступающего в первую реакционную камеру; и коррекционный модуль, который передает инструкции, на основании детекторного модуля, чтобы изменять температуру на впуске газа и поддерживать температуру на впуске выше порога самовоспламенения, таким образом, что газ внутри реакционной камеры окисляется без катализатора.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and maintain the oxidation process internally reaction chamber; a detector module that detects when the gas temperature at the inlet of the reaction chamber approaches or decreases below the self-ignition threshold of the gas entering the first reaction chamber; and a correction module that transmits instructions based on the detector module to change the temperature at the gas inlet and maintain the temperature at the inlet above the self-ignition threshold, so that the gas inside the reaction chamber is oxidized without catalyst.
Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции теплообменнику для повышения температуры на впуске. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление газа ниже температуры прекращения горения топлива внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает турбину или поршневой двигатель, который принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает компрессор, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the correction module instructs the heat exchanger to increase the temperature at the inlet. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain the oxidation of the gas below the cessation temperature of the fuel inside the reaction chamber. In certain embodiments, the system also includes a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system also includes a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск и поддерживать окислительный процесс внутри реакционной камеры; детекторный модуль, который обнаруживает, когда температура газа на впуске реакционной камеры уменьшается и приближается к порогу самовоспламенения топлива; и коррекционный модуль, который, на основании детекторного модуля, поддерживает температуру на впуске выше порога самовоспламенения.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and maintain the oxidation process internally reaction chamber; a detector module that detects when the gas temperature at the inlet of the reaction chamber decreases and approaches the threshold for self-ignition of the fuel; and a correction module, which, based on the detection module, maintains the inlet temperature above the self-ignition threshold.
Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль передает инструкции теплообменнику поддерживать температуру на впуске. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать фактическую температуру внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает турбину или поршневой двигатель, который принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает компрессор, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением газа в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the correction module instructs the heat exchanger to maintain the inlet temperature. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain the actual temperature inside the reaction chamber below the temperature of the cessation of fuel combustion. In certain embodiments, the system also includes a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system also includes a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing gas into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск и поддерживать окислительный процесс; и теплообменник, который поддерживает температуру на впуске реакционной камеры выше порога самовоспламенения топлива, таким образом, что топливо окисляется внутри реакционной камеры выше порога самовоспламенения и ниже температуры прекращения горения топлива.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber comprising an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and support the oxidation process; and a heat exchanger that maintains the temperature at the inlet of the reaction chamber above the self-ignition threshold of the fuel, so that the fuel is oxidized inside the reaction chamber above the self-ignition threshold and below the temperature for the fuel to stop burning.
Согласно определенным вариантам осуществления, детекторный модуль, который обнаруживает, когда температура на впуске реакционной камеры достигает порога самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает турбину или поршневой двигатель, который принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает компрессор, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, a detector module that detects when the temperature at the inlet of the reaction chamber reaches a self-ignition threshold. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. In certain embodiments, the system also includes a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system also includes a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как определение в реакционной камере, имеющей впуск и выпуск, которая предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс окисляемого топлива, по меньшей мере, один фактической температуры реакции топлива в реакционной камере и температура на впуске реакционной камеры; определение посредством датчика, когда, по меньшей мере, один фактической температуры реакции приближается или превышает температуру прекращения горения топлива и температура на впуске приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения топлива; и определение, по меньшей мере, одного из событий, представляющих собой уменьшение фактической температуры реакции внутри реакционной камеры, которая остается ниже температуры прекращения горения, и увеличение температуры на впуске, чтобы поддерживать температуру на впуске выше порога самовоспламенения.According to certain embodiments, the method of oxidizing fuel, which is described herein, includes such steps as determining in the reaction chamber having an inlet and outlet that is intended to support at least one actual temperature of the reaction of the fuel in the oxidized fuel at the reaction chamber and the temperature at the inlet of the reaction chamber; determining by means of a sensor when at least one actual reaction temperature approaches or exceeds the fuel cut-off temperature and the intake temperature approaches or decreases below the fuel self-ignition threshold; and determining at least one of the events, which is a decrease in the actual reaction temperature inside the reaction chamber, which remains below the temperature of the cessation of combustion, and an increase in the temperature at the inlet to maintain the temperature at the inlet above the self-ignition threshold.
Согласно определенным вариантам осуществления, уменьшение фактической температуры реакции включает отвод тепла из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, отвод тепла из реакционной камеры включает введение текучей среды в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, отвод тепла дополнительно включает удаление текучей среды из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы удалять текучую среду в форме пара. Согласно определенным вариантам осуществления, увеличение температуры на впуске включает направление топлива через теплообменник. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, температура прекращения горения составляет приблизительно 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, decreasing the actual reaction temperature involves removing heat from the reaction chamber. In certain embodiments, heat removal from the reaction chamber includes introducing fluid into the reaction chamber. In certain embodiments, heat removal further includes removing fluid from the reaction chamber. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to remove fluid in the form of steam. In certain embodiments, increasing the temperature at the inlet includes directing fuel through a heat exchanger. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. In certain embodiments, the cessation temperature is approximately 2300 ° F (1260 ° C). According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как определение в реакционной камере, имеющей впуск и выпуск, которая предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс окисляемого топлива, по меньшей мере, один фактической температуры реакции топлива в реакционной камере и температура на впуске газа на впуске; определение того, когда, по меньшей мере, один фактической температуры реакции приближается или превышает температуру прекращения горения топлива и температура на впуске реакционной камеры приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения топлива; и передача инструкций, чтобы осуществлять, по меньшей мере, одно из следующих действий: уменьшать фактическую температуру или уменьшать увеличение фактической температуры внутри реакционной камеры, чтобы поддерживать ее ниже температуры прекращения горения, и увеличивать температуру на впуске, чтобы она была выше порога самовоспламенения топлива.According to certain embodiments, the method of oxidizing fuel, which is described herein, includes such steps as determining in the reaction chamber having an inlet and outlet that is intended to support at least one actual temperature of the reaction of the fuel in the oxidized fuel at the reaction chamber and the inlet gas inlet temperature; determining when at least one actual reaction temperature approaches or exceeds the cessation temperature of the fuel and the temperature at the inlet of the reaction chamber approaches or decreases below the fuel self-ignition threshold; and transmitting instructions to carry out at least one of the following: reduce the actual temperature or decrease the increase in the actual temperature inside the reaction chamber to keep it below the cessation temperature, and increase the temperature at the inlet so that it is above the fuel self-ignition threshold.
Согласно определенным вариантам осуществления, передача включает инструкции, чтобы отводить тепло из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию отвода тепла из реакционной камеры посредством введения текучей среды в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, отвод тепла дополнительно включает удаление текучей среды из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, текучая среда удаляется из реакционной камеры в форме пара. Согласно определенным вариантам осуществления, передача включает увеличение температуры на впуске посредством направления топлива через теплообменник. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, температура прекращения горения составляет приблизительно 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the transfer includes instructions to remove heat from the reaction chamber. In certain embodiments, the method also includes the step of removing heat from the reaction chamber by introducing a fluid into the reaction chamber. In certain embodiments, heat removal further includes removing fluid from the reaction chamber. According to certain embodiments, the fluid is removed from the reaction chamber in the form of a vapor. According to certain embodiments, the transmission includes increasing the intake temperature by directing fuel through a heat exchanger. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. In certain embodiments, the cessation temperature is approximately 2300 ° F (1260 ° C). According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление газа, содержащего окисляемое топливо, в устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс; и когда температура газа на впуске реакционной камеры приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения топлива, введение дополнительного тепла в газ таким образом, что температура на впуске поддерживается выше порога самовоспламенения и реакционная камера поддерживает окисление топлива внутри реакционной камеры без катализатора.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as introducing a gas containing oxidizable fuel into an oxidizing device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being intended to support the oxidation process ; and when the gas temperature at the inlet of the reaction chamber approaches or decreases below the fuel self-ignition threshold, introducing additional heat into the gas so that the temperature at the inlet is maintained above the self-ignition threshold and the reaction chamber supports oxidation of the fuel inside the reaction chamber without a catalyst.
Согласно определенным вариантам осуществления, дополнительное тепло вводится посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает окисление окисляемого топлива ниже температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию работы турбины или поршневого двигателя, который принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, используется компрессор, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, additional heat is introduced through a heat exchanger. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the oxidizable fuel below the cessation temperature of the fuel. In certain embodiments, the method also includes the step of operating a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, a compressor is used that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление газа, содержащего окисляемое топливо, в устройство для окисления, имеющее первая реакционная камера, содержащая впуск и выпуск, первая реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать процесс окисления топлива; и когда температура газа на впуске реакционной камеры приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения топлива, увеличение температуры на впуске до уровня выше порога самовоспламенения.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as introducing a gas containing oxidizable fuel into an oxidizing device having a first reaction chamber containing an inlet and an outlet, the first reaction chamber is intended to support the process fuel oxidation; and when the gas temperature at the inlet of the reaction chamber approaches or decreases below the self-ignition threshold of the fuel, increasing the temperature at the inlet to a level above the self-ignition threshold.
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает ступенчатое окисление топлива внутри реакционной камеры без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, температура на впуске увеличивается посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление топлива ниже температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию работы турбины или поршневого двигателя, который принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию работы компрессора, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the reaction chamber supports stepwise oxidation of the fuel inside the reaction chamber without a catalyst. According to certain embodiments, the inlet temperature is increased by means of a heat exchanger. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain oxidation of the fuel below the temperature of the cessation of fuel combustion. In certain embodiments, the method also includes the step of operating a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the method also includes an operation step of a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как работа реакционной камеры, имеющей впуск и выпуск, которая предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс, определение того, когда температура на впуске газа, содержащего окисляемое топливо, на впуске приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения топлива; и передача сигнала для увеличения температуры на впуске газа, таким образом, что температура на впуске остается выше порога самовоспламенения.According to certain embodiments, the method of oxidizing fuel, which is described herein, includes such steps as operating a reaction chamber having an inlet and an outlet that is intended to support the oxidation process, determining when the temperature at the inlet of the gas containing the oxidizable fuel, at the inlet approaches or decreases below the fuel auto-ignition threshold; and transmitting a signal to increase the temperature at the gas inlet, so that the temperature at the inlet remains above the self-ignition threshold.
Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал включает инструкции для нагревания газа посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление топлива ниже температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление топлива ниже приблизительно 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию работы турбины или поршневого двигателя, который принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию работы компрессора, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the signal includes instructions for heating the gas through a heat exchanger. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain oxidation of the fuel below the temperature of the cessation of fuel combustion. In certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain fuel oxidation below about 2300 ° F (1260 ° C). In certain embodiments, the method also includes the step of operating a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the method also includes an operation step of a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, осуществляется в системе, которая принимает газ, содержащий окисляемое топливо, в устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление топлива без катализатора, причем данный способ включает обнаружение того, когда температура газа на впуске реакционной камеры приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения газа и передачу инструкций, чтобы увеличивать температуру на впуске таким образом, что температура газа на впуске поддерживается выше температуры самовоспламенения, в то время как температура внутри реакционной камеры остается ниже температуры прекращения горения.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein is carried out in a system that receives a gas containing oxidizable fuel to an oxidation device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber is intended to support stepwise oxidation of the fuel without catalyst, moreover, this method includes detecting when the gas temperature at the inlet of the reaction chamber approaches or decreases below the ignition threshold aza and transmitting instructions to increase temperature at the inlet such that the inlet gas temperature is maintained above the autoignition temperature, while the temperature inside the reaction chamber remains below the stop temperature combustion.
Согласно определенным вариантам осуществления, передаются инструкции для увеличения переноса тепла к газу посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление топлива ниже температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление топлива ниже приблизительно 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию работы турбины или поршневого двигателя, который принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию работы компрессора, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением газа в реакционную камеру.According to certain embodiments, instructions are given to increase heat transfer to the gas through the heat exchanger. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain oxidation of the fuel below the temperature of the cessation of fuel combustion. In certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain fuel oxidation below about 2300 ° F (1260 ° C). In certain embodiments, the method also includes the step of operating a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. According to certain embodiments, the method also includes a step of operating a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the gas into the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает стадию работы реакционной камеры, имеющей впуск и выпуск, который предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс, определение посредством датчика, когда температура на впуске газа, содержащего окисляемое топливо, на впуске достигает порога самовоспламенения газа; в котором фактическая температура внутри реакционной камеры поддерживается на уровне ниже температуры прекращения горения и выше порога самовоспламенения, таким образом, что ступенчатое окисление топлива поддерживается внутри реакционной камеры.According to certain embodiments, the method of oxidizing fuel, which is described herein, includes a step of operating a reaction chamber having an inlet and an outlet which is intended to support the oxidation process, determining by the sensor when the temperature at the inlet of the gas containing the oxidizable fuel is in the inlet reaches the gas self-ignition threshold; in which the actual temperature inside the reaction chamber is maintained below the cessation temperature and above the self-ignition threshold, so that stepwise oxidation of the fuel is maintained inside the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, передается сигнал для увеличения температуры на впуске газа, чтобы она оставалась выше порога самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, сигнал включает инструкции для увеличения переноса тепла к газу посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры.In certain embodiments, a signal is transmitted to increase the temperature at the gas inlet so that it remains above the self-ignition threshold. In certain embodiments, the signal includes instructions for increasing heat transfer to the gas through a heat exchanger. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск и поддерживать окислительный технологический газа; и теплообменная среда находится внутри реакционной камеры, и эта среда предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру реакционной камеры ниже температуры прекращения горения и поддерживать температуру на впуске реакционной камеры топлива на более высоком уровне, чем температура самовоспламенения топлива; причем данная среда предназначается, чтобы циркулировать снаружи реакционной камеры и в результате этого отводить тепло из реакционной камеры поддерживать внутреннюю температуру ниже температуры прекращения горения.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber comprising an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and maintain an oxidizing process gas ; and the heat exchange medium is inside the reaction chamber, and this medium is intended to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the temperature of the cessation of combustion and to maintain the temperature at the inlet of the reaction chamber of the fuel at a higher level than the auto-ignition temperature of the fuel; moreover, this medium is intended to circulate outside the reaction chamber and, as a result, to remove heat from the reaction chamber to maintain the internal temperature below the temperature of the cessation of combustion.
Согласно определенным вариантам осуществления, циркуляция среды предназначается, чтобы нагревать газ на впуске и поддерживать температуру на впуске топлива выше температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, циркуляция среды предназначается, чтобы отводить тепло от газа внутри реакционной камеры и поддерживать внутреннюю температуру газа ниже температуры прекращения горения газа. Согласно определенным вариантам осуществления, среда включает множество стальных конструкций, которые циркулируют через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, среда включает текучую среду, которая циркулирует через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, скорость, с которой циркулирует среда, определяется на основании, по меньшей мере, одной температуры, представляющей собой внутреннюю температуру и температуру на впуске. Согласно определенным вариантам осуществления, тепло отводится из среды, когда среда циркулирует снаружи реакционной камеры.According to certain embodiments, the circulation of the medium is intended to heat the gas at the inlet and maintain the temperature at the inlet of the fuel above the self-ignition temperature. According to certain embodiments, the circulation of the medium is intended to remove heat from the gas inside the reaction chamber and to maintain the internal temperature of the gas below the gas cut-off temperature. In certain embodiments, the medium includes a plurality of steel structures that circulate through the reaction chamber. In certain embodiments, the medium includes a fluid that circulates through the reaction chamber. According to certain embodiments, the speed at which the medium circulates is determined based on at least one temperature, which is the internal temperature and the inlet temperature. In certain embodiments, heat is removed from the medium when the medium is circulated outside the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск, и устройство для окисления предназначается, чтобы поддерживать окислительный технологический газ внутри реакционной камеры; и путь рециркуляции, который направляет, по меньшей мере, часть газообразного продукта, после окисления внутри реакционной камеры, к впуску реакционной камеры и вводит газообразный продукт в реакционную камеру на впуске; причем введение газообразного продукта увеличивает температуру на впуске газа выше температуры самовоспламенения газа.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and an oxidation device intended to support oxidative process gas within the reaction chamber; and a recirculation path that directs at least a portion of the gaseous product, after oxidation within the reaction chamber, to the inlet of the reaction chamber and introduces the gaseous product into the reaction chamber at the inlet; moreover, the introduction of a gaseous product increases the temperature at the inlet of the gas above the temperature of auto-ignition of the gas.
Согласно определенным вариантам осуществления, рециркуляция газообразного продукта снижает уровень содержания кислорода внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, количество газообразного продукта, который рециркулирует, определяется на основании температуры на впуске. Согласно определенным вариантам осуществления, количество газообразного продукта, который рециркулирует, определяется на основании внутренней температуры реакционной камеры.In certain embodiments, recirculation of the gaseous product reduces the oxygen content inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the amount of gaseous product that recirculates is determined based on the inlet temperature. In certain embodiments, the amount of gaseous product that is recycled is determined based on the internal temperature of the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск, и устройство для окисления предназначается, чтобы поддерживать окислительный технологический газ внутри реакционной камеры; и теплообменная среда находится внутри реакционной камеры, и данная среда предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру реакционной камеры ниже температуры прекращения горения и поддерживать температуру на впуске реакционной камеры топлива на более высоком уровне, чем температура самовоспламенения топлива.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and an oxidation device intended to support oxidative process gas within the reaction chamber; and the heat exchange medium is inside the reaction chamber, and this medium is intended to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the temperature of the cessation of combustion and to maintain the temperature at the inlet of the fuel reaction chamber at a higher level than the auto-ignition temperature of the fuel.
Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменная среда включает текучую среду. Согласно определенным вариантам осуществления, текучая среда циркулирует, и циркуляция среды предназначается, чтобы нагревать газ на впуске и поддерживать температуру на впуске газа выше температуры самовоспламенения газа. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменная среда включает песок. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменная среда включает множество равномерно сложенных конструкций. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменная среда включает множество сложенных дисков, причем в каждом из них имеется множество отверстий, через которые допускается поток газа. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменная среда предназначается, чтобы проводить тепло внутри реакционной камеры к впуску, в результате чего газ, который поступает через впуск, нагревается до уровня выше температуры самовоспламенения.In certain embodiments, the heat transfer medium includes a fluid. In certain embodiments, the fluid is circulated and the circulation of the fluid is intended to heat the gas at the inlet and maintain the temperature at the gas inlet above the gas self-ignition temperature. In certain embodiments, the heat transfer medium includes sand. In certain embodiments, the heat transfer medium includes a plurality of uniformly folded structures. According to certain embodiments, the heat transfer medium includes a plurality of folded disks, each of which has a plurality of openings through which gas flow is allowed. According to certain embodiments, the heat transfer medium is intended to conduct heat inside the reaction chamber to the inlet, as a result of which the gas that enters through the inlet is heated to a level above the self-ignition temperature.
Согласно определенным вариантам осуществления, возвратно-поступательный двигатель с расщепленным циклом, который описан в настоящем документе, включает впуск, в который поступает воздушно-топливная смесь, причем данная смесь представляет собой смесь воздуха и газообразного топлива; компрессионную камеру, присоединенную к возвратно-поступательному двигателю, который сжимает смесь в возвратно-поступательной поршневой камере; окислительную камеру, которая предназначается, чтобы принимать смесь из компрессионной камеры через первый впуск и поддерживать окисление смеси при внутренней температуре, являющейся ниже температуры прекращения горения смеси и достаточной для окисления смеси без катализатора; и расширительную камеру, которая принимает газообразный продукт окисления из окислительной камеры и расширяет газообразный продукт внутри расширительной камеры посредством возвратно-поступательного поршня.In certain embodiments, the split-cycle reciprocating engine described herein includes an inlet into which an air-fuel mixture enters, wherein the mixture is a mixture of air and gaseous fuel; a compression chamber connected to a reciprocating engine that compresses the mixture in a reciprocating piston chamber; an oxidizing chamber, which is intended to receive the mixture from the compression chamber through the first inlet and to maintain oxidation of the mixture at an internal temperature that is lower than the cessation temperature of the mixture and sufficient to oxidize the mixture without a catalyst; and an expansion chamber that receives the gaseous oxidation product from the oxidation chamber and expands the gaseous product inside the expansion chamber by means of a reciprocating piston.
Согласно определенным вариантам осуществления, окислительная камера предназначается, чтобы поддерживать температуру смеси на впуске выше температуры самовоспламенения смеси. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает теплообменник, который предназначается, чтобы отводить тепло от газообразного продукта и нагревать смесь перед введением смеси в окислительную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник представляет собой теплообменник типа «труба в трубе». Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает теплообменную среду, которая находится внутри окислительной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, среда предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру окислительной камеры ниже температуры прекращения горения посредством подвода тепла к впуску окислительной камеры и в котором среда на впуске окислительной камеры охлаждается посредством смеси, которая поступает в окислительную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the oxidizing chamber is intended to maintain the temperature of the inlet mixture above the self-ignition temperature of the mixture. According to certain embodiments, the system also includes a heat exchanger that is designed to remove heat from the gaseous product and heat the mixture before introducing the mixture into the oxidizing chamber. In certain embodiments, the heat exchanger is a pipe-in-pipe heat exchanger. In certain embodiments, the system also includes a heat transfer medium that is located within the oxidizing chamber. According to certain embodiments, the medium is intended to keep the internal temperature of the oxidizing chamber below the temperature of the cessation of combustion by supplying heat to the inlet of the oxidizing chamber and in which the medium at the inlet of the oxidizing chamber is cooled by a mixture that enters the oxidizing chamber. According to certain embodiments, the fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n- pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, возвратно-поступательный двигатель с расщепленным циклом, который описан в настоящем документе, включает цикл возвратно-поступательного движения включающий, по меньшей мере, одну компрессионную камеру, в которой находится возвратно-поступательный поршень и, по меньшей мере, одну расширительную камеру, в которой находится возвратно-поступательный поршень; и нагревательный цикл, включающий впуск, в который поступает газовая воздушно-топливная смесь, представляющая собой смесь воздуха и газообразного топлива, впуск предназначается, чтобы направлять смесь в компрессионную камеру; реакционная камера, которая предназначается, чтобы принимать смесь из компрессионной камеры и поддерживать окисление смеси при достаточной температуре внутри реакционной камеры для окисления смеси без катализатора; причем расширительная камера предназначается, чтобы принимать газообразный продукт окисления из реакционной камеры и расширять газообразный продукт внутри расширительной камеры посредством возвратно-поступательного поршня.In certain embodiments, the split-cycle reciprocating engine described herein includes a reciprocating cycle comprising at least one compression chamber in which the reciprocating piston and at least one expansion piston are located the chamber in which the reciprocating piston is located; and a heating cycle including an inlet into which a gas-air-fuel mixture is supplied, which is a mixture of air and gaseous fuel, the inlet is intended to direct the mixture into the compression chamber; a reaction chamber, which is intended to receive the mixture from the compression chamber and maintain the oxidation of the mixture at a sufficient temperature inside the reaction chamber to oxidize the mixture without a catalyst; moreover, the expansion chamber is intended to receive the gaseous oxidation product from the reaction chamber and to expand the gaseous product inside the expansion chamber by means of a reciprocating piston.
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает впуск, и реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать температуру смеси на впуске на впуске выше температуры самовоспламенения смеси. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает теплообменник, который предназначается, чтобы отводить тепло от газообразных продуктов реакционной камеры и нагревать смесь перед введением смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник представляет собой теплообменник типа «труба в трубе». Согласно определенным вариантам осуществления, газообразные продукты направляются обратно в реакционную камеру и объединяются с воздушно-топливной смесью, поступающей в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает теплообменную среду, которая находится внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, среда предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси посредством подвода тепла к впуску реакционной камеры и в котором среда на впуске окислительной камеры охлаждается посредством смеси, которая поступает в окислительную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the reaction chamber includes an inlet, and the reaction chamber is intended to maintain the temperature of the mixture at the inlet at the inlet above the self-ignition temperature of the mixture. In certain embodiments, the system also includes a heat exchanger that is designed to remove heat from the gaseous products of the reaction chamber and heat the mixture before introducing the mixture into the reaction chamber. In certain embodiments, the heat exchanger is a pipe-in-pipe heat exchanger. In certain embodiments, gaseous products are sent back to the reaction chamber and combined with the air-fuel mixture entering the reaction chamber. According to certain embodiments, the system also includes a heat transfer medium that is located inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the medium is intended to keep the internal temperature of the reaction chamber below the cessation temperature of the mixture by supplying heat to the inlet of the reaction chamber and in which the medium at the inlet of the oxidation chamber is cooled by the mixture that enters the oxidation chamber. According to certain embodiments, the fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n- pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление газовой воздушно-топливной смеси через впуск, причем данная смесь представляет собой смесь воздуха и газообразного топлива; сжатие смеси посредством компрессионной камеры, причем компрессионная камера присоединяется к возвратно-поступательному двигателю, и сжатие смеси в возвратно-поступательной поршневой камере; окисление смеси в реакционной камере, которая предназначается, чтобы принимать смесь из компрессионной камеры через впуск и поддерживать окисление топлива при внутренней температуре реакционной камеры без катализатора; и расширение нагретого газообразного продукта из реакционной камеры в возвратно-поступательной поршневой камере, присоединенной к возвратно-поступательной поршневой камере, в результате которого приводится в действие возвратно-поступательный двигатель.In certain embodiments, a fuel oxidation method as described herein includes steps such as introducing a gas air-fuel mixture through an inlet, the mixture being a mixture of air and gaseous fuel; compressing the mixture by means of a compression chamber, wherein the compression chamber is connected to the reciprocating engine and compressing the mixture in the reciprocating piston chamber; oxidizing the mixture in the reaction chamber, which is intended to receive the mixture from the compression chamber through the inlet and maintain oxidation of the fuel at an internal temperature of the reaction chamber without a catalyst; and expanding the heated gaseous product from the reaction chamber into a reciprocating piston chamber coupled to the reciprocating piston chamber, as a result of which the reciprocating engine is driven.
Согласно определенным вариантам осуществления, температура внутри реакционной камеры поддерживается ниже температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, стадии также включают отвод тепла из реакционной камеры, когда температура в реакционной камере приближается или увеличивается выше температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, температура смеси на впуске поддерживается выше температуры самовоспламенения смеси. Согласно определенным вариантам осуществления, стадии также включают нагревание смеси посредством теплообменника перед окислением смеси в реакционной камере. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, температура смеси на впуске реакционной камеры является ниже температуры самовоспламенения смеси. Согласно определенным вариантам осуществления, смесь нагревается внутри теплообменника до температуры выше температуры самовоспламенения.According to certain embodiments, the temperature inside the reaction chamber is kept below the temperature of the cessation of fuel combustion. In certain embodiments, the steps also include heat removal from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber approaches or increases above the cessation temperature. In certain embodiments, the inlet temperature of the mixture is maintained above the auto-ignition temperature of the mixture. In certain embodiments, the steps also include heating the mixture through a heat exchanger before oxidizing the mixture in the reaction chamber. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. In certain embodiments, the temperature of the mixture at the inlet of the reaction chamber is lower than the auto-ignition temperature of the mixture. According to certain embodiments, the mixture is heated inside the heat exchanger to a temperature above the self-ignition temperature.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как сжатие воздушно-топливной смеси, представляющей собой смесь воздуха и газообразного топлива, в возвратно-поступательной поршневой компрессионной камере, присоединенной к возвратно-поступательному двигателю; окисление смеси в реакционной камере, которая предназначается, чтобы принимать смесь из компрессионной камеры через впуск, выше температуры самовоспламенения топлива и ниже температуры прекращения горения топлива; и расширение газообразного продукта из реакционной камеры в возвратно-поступательной поршневой камере, присоединенной к возвратно-поступательному двигателю, в результате которого приводится в действие возвратно-поступательный двигатель.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes such steps as compressing an air-fuel mixture, which is a mixture of air and gaseous fuel, in a reciprocating reciprocating compression chamber connected to a reciprocating engine; oxidizing the mixture in the reaction chamber, which is intended to receive the mixture from the compression chamber through the inlet, above the auto-ignition temperature of the fuel and below the temperature of the cessation of fuel combustion; and expanding the gaseous product from the reaction chamber into a reciprocating piston chamber coupled to the reciprocating engine, as a result of which the reciprocating engine is driven.
Согласно определенным вариантам осуществления, температура внутри реакционной камеры поддерживается ниже температуры прекращения горения смеси. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию отвода тепла из реакционной камеры, когда адиабатическая температура в реакционной камере приближается или увеличивается выше температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, температура смеси на впуске поддерживается выше температуры самовоспламенения смеси. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию нагревания смеси посредством теплообменника перед окислением топлива в реакционной камере. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, температура смеси на впуске реакционной камеры является ниже температуры самовоспламенения смеси. Согласно определенным вариантам осуществления, смесь нагревается внутри теплообменника до температуры выше температуры самовоспламенения.According to certain embodiments, the temperature inside the reaction chamber is kept below the cessation temperature of the mixture. According to certain embodiments, the method also includes the step of removing heat from the reaction chamber when the adiabatic temperature in the reaction chamber approaches or increases above the cessation temperature. In certain embodiments, the inlet temperature of the mixture is maintained above the auto-ignition temperature of the mixture. In certain embodiments, the method also includes the step of heating the mixture through a heat exchanger before oxidizing the fuel in the reaction chamber. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. In certain embodiments, the temperature of the mixture at the inlet of the reaction chamber is lower than the auto-ignition temperature of the mixture. According to certain embodiments, the mixture is heated inside the heat exchanger to a temperature above the self-ignition temperature.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как направление воздушно-топливной смеси, представляющей собой смесь воздуха и газообразного топлива, которая сжимается в возвратно-поступательном компрессионном поршне, присоединенном к возвратно-поступательному двигателю; направление смеси из компрессионного поршня в реакционную камеру, которая предназначается, чтобы постепенно окислять смесь внутри реакционной камеры выше температуры самовоспламенения смеси и ниже температуры прекращения горения смеси; и направление газообразного продукта из реакционной камеры для расширения в возвратно-поступательном расширительном поршне, присоединенном к возвратно-поступательному двигателю, в результате которого приводится в действие возвратно-поступательный двигатель.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes such steps as directing an air-fuel mixture, which is a mixture of air and gaseous fuel, which is compressed in a reciprocating compression piston attached to a reciprocating engine; the direction of the mixture from the compression piston into the reaction chamber, which is intended to gradually oxidize the mixture inside the reaction chamber above the self-ignition temperature of the mixture and below the temperature of the cessation of combustion of the mixture; and directing the gaseous product from the reaction chamber to expand in the reciprocating expansion piston connected to the reciprocating engine, as a result of which the reciprocating engine is driven.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию определения посредством датчика, когда температура в реакционной камере приближается или превышает температуру прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию направления отвода тепла из реакционной камеры, когда температура в реакционной камере достигает температуры прекращения горения, таким образом, что температура в реакционной камере поддерживается ниже температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию поддержания внутренней температуры внутри реакционной камеры ниже приблизительно 2300°F (1260°C).According to certain embodiments, the method also includes a step of determining by means of a sensor when the temperature in the reaction chamber approaches or exceeds the temperature of the cessation of combustion. In certain embodiments, the method also includes the step of directing heat to be removed from the reaction chamber when the temperature in the reaction chamber reaches the cessation temperature, so that the temperature in the reaction chamber is kept below the cessation temperature. In certain embodiments, the method also includes the step of maintaining the internal temperature inside the reaction chamber below about 2300 ° F (1260 ° C).
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как определение уровня содержания кислорода внутри реакционной камеры, имеющей впуск и выпуск, которая предназначается, чтобы постепенно окислять топливо в газовой смеси без катализатора; передачу инструкций, чтобы вводить отработавший газ, поступающий из выпуска реакционной камеры и содержащий газообразные продукты окисления топлива внутри реакционной камеры, в реакционную камеру на основании определяемого уровня содержания кислорода.According to certain embodiments, the method of oxidizing fuel, which is described herein, includes such steps as determining the level of oxygen inside the reaction chamber having an inlet and outlet, which is intended to gradually oxidize the fuel in the gas mixture without a catalyst; transmitting instructions to introduce exhaust gas coming from the outlet of the reaction chamber and containing gaseous fuel oxidation products inside the reaction chamber into the reaction chamber based on the detected oxygen level.
Согласно определенным вариантам осуществления, введение отработавшего газа включает смешивание отработавшего газа с газовой смесью. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию определения того, что внутренняя температура в реакционной камере достигает температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию передачи инструкций для уменьшения внутренней температуры в реакционной камере, когда адиабатическая температура внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, инструкции включают отвод тепла из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, передача инструкций предназначается, чтобы изменять температуру прекращения горения топлива внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию определения температуры поступающей газовой смеси на впуске реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию увеличения температуры газовой смеси на впуске, когда температура на впуске достигает температуры самовоспламенения топлива, таким образом, что температура на впуске поддерживается выше температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, увеличение температуры включает смешивание отработавшего газа с газовой смесью на уровне или вблизи впуска реакционной камеры.In certain embodiments, introducing the exhaust gas comprises mixing the exhaust gas with the gas mixture. According to certain embodiments, the method also includes the step of determining that the internal temperature in the reaction chamber reaches the cessation temperature of the fuel. According to certain embodiments, the method also includes the step of transmitting instructions to reduce the internal temperature in the reaction chamber when the adiabatic temperature inside the reaction chamber reaches the cessation temperature of the fuel. According to certain embodiments, the instructions include removing heat from the reaction chamber. According to certain embodiments, the transfer of instructions is intended to change the temperature of the cessation of fuel combustion inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of determining the temperature of the incoming gas mixture at the inlet of the reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of increasing the temperature of the gas mixture at the inlet when the temperature at the inlet reaches the auto-ignition temperature of the fuel, so that the temperature at the inlet is maintained above the auto-ignition temperature. In certain embodiments, increasing the temperature involves mixing the exhaust gas with the gas mixture at or near the inlet of the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как определение, по меньшей мере, одного из параметров, представляющих собой уровень содержания кислорода внутри реакционной камеры, имеющей впуск и выпуск, которая предназначается, чтобы постепенно окислять топливо в газовой смеси без катализатора, и температуру поступающей газовой смеси на впуске реакционной камеры; на основании, по меньшей мере, одного из параметров, представляющих собой определяемый уровень содержания кислорода и температуру на впуске, введение отработавшего газа, поступающего из выпуска реакционной камеры и содержащего нагретые газообразные продукты окисления топлива внутри реакционной камеры, в реакционную камеру, когда, происходит, по меньшей мере, одно из следующих событий: определяемый уровень содержания кислорода приближается или превышает заданный порог, и температура на впуске приближается или становится ниже температуры самовоспламенения топлива.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as determining at least one of the parameters representing the level of oxygen inside the inlet and outlet reaction chamber, which is intended to gradually oxidize fuel in the gas mixture without catalyst, and the temperature of the incoming gas mixture at the inlet of the reaction chamber; based on at least one of the parameters representing the detectable level of oxygen content and the temperature at the inlet, the introduction of exhaust gas coming from the outlet of the reaction chamber and containing heated gaseous products of oxidation of fuel inside the reaction chamber into the reaction chamber when at least one of the following events: the detected oxygen level approaches or exceeds a predetermined threshold, and the inlet temperature approaches or becomes lower than the temperature ry self-ignition of fuel.
Согласно определенным вариантам осуществления, введение отработавшего газа включает смешивание отработавшего газа с газовой смесью. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию определения того, что внутренняя температура в реакционной камере достигает температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию уменьшения внутренней температуры в реакционной камере, когда адиабатическая температура внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, уменьшение внутренней температуры включает отвод тепла из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию, предусматривающую увеличение температуры прекращения горения внутри реакционной камеры посредством уменьшения содержания кислорода внутри реакционной камеры.In certain embodiments, introducing the exhaust gas comprises mixing the exhaust gas with the gas mixture. According to certain embodiments, the method also includes the step of determining that the internal temperature in the reaction chamber reaches the cessation temperature of the fuel. In certain embodiments, the method also includes the step of decreasing the internal temperature in the reaction chamber when the adiabatic temperature inside the reaction chamber reaches the cessation temperature of the fuel. In certain embodiments, decreasing the internal temperature involves removing heat from the reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes a step comprising increasing the cessation temperature inside the reaction chamber by reducing the oxygen content inside the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как определение процессором уровня содержания кислорода внутри реакционной камеры, имеющей впуск и выпуск, которая предназначается, чтобы постепенно окислять топливо в газовой смеси без катализатора; и на основании определяемого уровня содержания кислорода, введение отработавшего газа, поступающего из выпуска реакционной камеры и содержащего нагретые газообразные продукты окисления топлива внутри реакционной камеры, в реакционную камеру.According to certain embodiments, the method of oxidizing fuel, which is described herein, includes such steps as determining by the processor the level of oxygen inside the reaction chamber having an inlet and outlet, which is intended to gradually oxidize the fuel in the gas mixture without a catalyst; and based on the detectable level of oxygen content, introducing exhaust gas coming from the outlet of the reaction chamber and containing heated gaseous products of fuel oxidation inside the reaction chamber into the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, введение отработавшего газа включает смешивание отработавшего газа с газовой смесью. Согласно определенным вариантам осуществления, отработавший газ смешивается с газовой смесью на уровне или вблизи впуска реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию определения того, что внутренняя температура в реакционной камере приближается или превышает температуру прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию уменьшения внутренней температуры в реакционной камере, когда адиабатическая температура внутри реакционной камеры приближается или превышает температуру прекращения горения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, уменьшение внутренней температуры включает отвод тепла из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию изменения температуры прекращения горения внутри реакционной камеры посредством изменения содержания кислорода внутри реакционной камеры.In certain embodiments, introducing the exhaust gas comprises mixing the exhaust gas with the gas mixture. In certain embodiments, the exhaust gas is mixed with the gas mixture at or near the inlet of the reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of determining that the internal temperature in the reaction chamber is approaching or exceeds the temperature of the cessation of fuel combustion. According to certain embodiments, the method also includes the step of decreasing the internal temperature in the reaction chamber when the adiabatic temperature inside the reaction chamber approaches or exceeds the temperature for stopping fuel combustion. In certain embodiments, decreasing the internal temperature involves removing heat from the reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of changing the cessation temperature inside the reaction chamber by changing the oxygen content inside the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как, в первой реакционной камере, имеющей впуск и выпуск, который предназначается, чтобы поддерживать процесс постепенного окисления без катализатора, определение того, когда температура на впуске газовой смеси, включающей окисляемое топливо, на впуске реакционной камеры приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения топлива; и когда определяемая температура на впуске приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения топлива, увеличение температуры на впуске газовой смеси посредством введения отработавшего газа, содержащего, по меньшей мере, частично окисленный газообразный продукт из реакционной камеры, в газовую смесь на уровне или вблизи впуска.In certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as, in a first reaction chamber having an inlet and outlet, which is intended to support a gradual oxidation process without a catalyst, determining when the gas inlet temperature is mixture, including oxidizable fuel, at the inlet of the reaction chamber approaches or decreases below the fuel auto-ignition temperature; and when the detected inlet temperature approaches or decreases below the fuel self-ignition temperature, increasing the temperature at the inlet of the gas mixture by introducing exhaust gas containing at least partially oxidized gaseous product from the reaction chamber into the gas mixture at or near the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как ступенчатое окисление первого топлива, в первой газовой смеси, в первой реакционной камере, которая предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление первого топлива в первой реакционной камере без катализатора; введение отработавшего газа, содержащего нагретый газообразный продукт окисления первого топлива в первой реакционной камере, во вторую реакционную камеру; введение второго топлива во вторую реакционную камеру; и окисление второго топлива во второй реакционной камере в процессе постепенного окисления без катализатора; в котором первая внутренняя температура в первой реакционной камере поддерживается ниже температуры прекращения горения первого топлива.In certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as stepwise oxidation of a first fuel in a first gas mixture in a first reaction chamber that is designed to maintain stepwise oxidation of a first fuel in a first reaction chamber without a catalyst ; introducing exhaust gas containing a heated gaseous oxidation product of the first fuel in the first reaction chamber into the second reaction chamber; introducing a second fuel into the second reaction chamber; and oxidizing the second fuel in the second reaction chamber in a gradual oxidation process without a catalyst; in which the first internal temperature in the first reaction chamber is kept below the cessation temperature of the first fuel.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ включает стадию поддержания второй внутренней температуры во второй реакционной камере ниже температуры прекращения горения второго топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию уменьшения второй внутренней температуры во второй реакционной камере, когда адиабатическая температура во второй реакционной камере приближается или превышает температуру прекращения горения второго топлива во второй реакционной камере. Согласно определенным вариантам осуществления, уменьшение второй внутренней температуры включает отвод тепла из второй реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, температура прекращения горения второго топлива является выше, чем температура прекращения горения первого топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию уменьшения первой внутренней температуры в первой реакционной камере, когда адиабатическая температура в первой реакционной камере приближается или превышает температуру прекращения горения первого топлива в первой реакционной камере. Согласно определенным вариантам осуществления, уменьшение первой внутренней температуры включает отвод тепла из первой реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию определения первой температуры поступающей газовой смеси на впуске первой реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию увеличения первой температуры на впуске, когда первая температура на впуске приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения первого топлива в первой реакционной камере, таким образом, что первая температура на впуске поддерживается выше температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию определения второй температуры на впуске второй реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию увеличения второй температуры на впуске, когда вторая температура на впуске приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения второго топлива во второй реакционной камере, таким образом, что вторая температура на впуске поддерживается выше температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию увеличения второй температуры на впуске, включая введение отработавшего газа для смешивания со вторым топливом на уровне или вблизи впуска второй реакционной камеры.In certain embodiments, the method includes the step of maintaining the second internal temperature in the second reaction chamber below the cessation temperature of the second fuel. In certain embodiments, the method also includes the step of decreasing the second internal temperature in the second reaction chamber when the adiabatic temperature in the second reaction chamber approaches or exceeds the cessation temperature of the second fuel in the second reaction chamber. In certain embodiments, decreasing the second internal temperature involves removing heat from the second reaction chamber. In certain embodiments, the cessation temperature of the second fuel is higher than the cessation temperature of the first fuel. In certain embodiments, the method also includes the step of decreasing the first internal temperature in the first reaction chamber when the adiabatic temperature in the first reaction chamber approaches or exceeds the cessation temperature of the first fuel in the first reaction chamber. In certain embodiments, decreasing the first internal temperature involves removing heat from the first reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of determining a first temperature of the incoming gas mixture at the inlet of the first reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of increasing the first inlet temperature when the first inlet temperature approaches or decreases below the self-ignition temperature of the first fuel in the first reaction chamber, so that the first inlet temperature is maintained above the self-ignition temperature. In certain embodiments, the method also includes the step of determining a second temperature at the inlet of the second reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of increasing the second inlet temperature when the second inlet temperature approaches or decreases below the self-ignition temperature of the second fuel in the second reaction chamber, so that the second inlet temperature is maintained above the self-ignition temperature. In certain embodiments, the method also includes the step of increasing a second inlet temperature, including introducing exhaust gas for mixing with the second fuel at or near the inlet of the second reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как ступенчатое окисление первого топлива, в первой газовой смеси, в первой реакционной камере, которая предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление первого топлива в первой реакционной камере без катализатора; введение отработавшего газа, содержащего нагретый газообразный продукт окисления первого топлива в первой реакционной камере, во вторую реакционную камеру, которая предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление без катализатора; определение процессором уровня содержания кислорода во второй реакционной камере; введение второго топлива во вторую реакционную камеру; и окисление второго топлива во второй реакционной камере в процессе постепенного окисления без катализатора.In certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as stepwise oxidation of a first fuel in a first gas mixture in a first reaction chamber that is designed to maintain stepwise oxidation of a first fuel in a first reaction chamber without a catalyst ; introducing exhaust gas containing a heated gaseous oxidation product of the first fuel in the first reaction chamber into the second reaction chamber, which is intended to support stepwise oxidation without a catalyst; determining by the processor the level of oxygen in the second reaction chamber; introducing a second fuel into the second reaction chamber; and oxidizing the second fuel in the second reaction chamber in a gradual oxidation process without a catalyst.
Согласно определенным вариантам осуществления, количество и распределение во второй камере поступающего отработавшего газа во вторую камеру определяется на основании определяемого уровня содержания кислорода. Согласно определенным вариантам осуществления, первая внутренняя температура в первой реакционной камере поддерживается ниже температуры прекращения горения первого топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию поддержания второй внутренней температуры во второй реакционной камере ниже температуры прекращения горения второго топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию уменьшения второй внутренней температуры во второй реакционной камере, когда адиабатическая температура во второй реакционной камере приближается или превышает температуру прекращения горения второго топлива во второй реакционной камере. Согласно определенным вариантам осуществления, уменьшение второй внутренней температуры включает отвод тепла из второй реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию уменьшения первой внутренней температуры в первой реакционной камере, когда адиабатическая температура в первой реакционной камере приближается или превышает температуру прекращения горения первого топлива в первой реакционной камере. Согласно определенным вариантам осуществления, уменьшение первой внутренней температуры включает отвод тепла из первой реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию определения первой температуры поступающей газовой смеси на впуске первой реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию увеличения первой температуры на впуске, когда первая температура на впуске приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения первого топлива в первой реакционной камере, таким образом, что первая температура на впуске поддерживается выше температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию определения второй температуры на впуске второй реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию увеличения второй температуры на впуске, когда вторая температура на впуске приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения второго топлива во второй реакционной камере, таким образом, что вторая температура на впуске поддерживается выше температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, увеличение второй температуры на впуске включает введение отработавшего газа для смешивания со вторым топливом на уровне или вблизи впуска второй реакционной камеры.According to certain embodiments, the amount and distribution of the incoming exhaust gas into the second chamber in the second chamber is determined based on the detected oxygen level. In certain embodiments, the first internal temperature in the first reaction chamber is maintained below the cessation temperature of the first fuel. According to certain embodiments, the method also includes the step of maintaining the second internal temperature in the second reaction chamber below the cessation temperature of the second fuel. In certain embodiments, the method also includes the step of decreasing the second internal temperature in the second reaction chamber when the adiabatic temperature in the second reaction chamber approaches or exceeds the cessation temperature of the second fuel in the second reaction chamber. In certain embodiments, decreasing the second internal temperature involves removing heat from the second reaction chamber. In certain embodiments, the method also includes the step of decreasing the first internal temperature in the first reaction chamber when the adiabatic temperature in the first reaction chamber approaches or exceeds the cessation temperature of the first fuel in the first reaction chamber. In certain embodiments, decreasing the first internal temperature involves removing heat from the first reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of determining a first temperature of the incoming gas mixture at the inlet of the first reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of increasing the first inlet temperature when the first inlet temperature approaches or decreases below the self-ignition temperature of the first fuel in the first reaction chamber, so that the first inlet temperature is maintained above the self-ignition temperature. In certain embodiments, the method also includes the step of determining a second temperature at the inlet of the second reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of increasing the second inlet temperature when the second inlet temperature approaches or decreases below the self-ignition temperature of the second fuel in the second reaction chamber, so that the second inlet temperature is maintained above the self-ignition temperature. In certain embodiments, increasing the second inlet temperature includes introducing exhaust gas to mix with the second fuel at or near the inlet of the second reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает первую реакционную камеру, имеющую первый впуск и первый выпуск, причем первая реакционная камера предназначается, чтобы принимать первый газ, содержащий первый окисляемое топливо, первая реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать процесс постепенного окисления первого топлива; и вторую реакционную камеру, имеющую второй впуск и второй выпуск, причем вторая реакционная камера предназначается, чтобы принимать второй газ, содержащий второй окисляемое топливо, вторая реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать процесс постепенного окисления второго топлива; где первая и вторая реакционные камеры предназначаются, чтобы поддерживать внутреннюю температуру в соответствующих реакционных камерах ниже температуры прекращения горения соответствующего топлива; причем вторая реакционная камера предназначается, чтобы принимать отработавший газ, содержащий нагретый газообразный продукт окисления первого топлива в первой реакционной камере, во вторую реакционную камеру через второй впуск.In certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes a first reaction chamber having a first inlet and a first outlet, wherein the first reaction chamber is adapted to receive a first gas containing the first oxidizable fuel, the first reaction chamber is intended to support the process of gradual oxidation of the first fuel; and a second reaction chamber having a second inlet and a second outlet, wherein the second reaction chamber is intended to receive a second gas containing a second oxidizable fuel, the second reaction chamber is intended to support the gradual oxidation of the second fuel; where the first and second reaction chambers are intended to maintain the internal temperature in the respective reaction chambers below the cessation temperature of the corresponding fuel; moreover, the second reaction chamber is intended to receive exhaust gas containing the heated gaseous oxidation product of the first fuel in the first reaction chamber into the second reaction chamber through the second inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, система включает теплообменную среду, которая находится внутри, по меньшей мере, одной из реакционных камер, причем данная среда предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру реакционной камеры ниже адиабатической температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, по меньшей мере, одна камера из первой и второй реакционных камер предназначается, чтобы уменьшать соответствующую внутреннюю температуру, когда адиабатическая температура внутри соответствующей реакционной камеры приближается или превышает температуру прекращения горения соответствующего топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, по меньшей мере, одна камера из первой и второй реакционных камер предназначается, чтобы уменьшать соответствующий внутренняя температура посредством отвода тепла из соответствующей реакционной камеры посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник включает текучую среду, поступающую в соответствующую реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник предназначается, чтобы удалять текучую среду из соответствующей реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник включает приспособление для производства пара.According to certain embodiments, the system includes a heat exchange medium that is located inside at least one of the reaction chambers, the medium being intended to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the adiabatic temperature of the cessation of combustion. According to certain embodiments, the at least one chamber of the first and second reaction chambers is intended to reduce the corresponding internal temperature when the adiabatic temperature inside the corresponding reaction chamber approaches or exceeds the cessation temperature of the corresponding fuel. According to certain embodiments, the at least one chamber from the first and second reaction chambers is intended to reduce the corresponding internal temperature by removing heat from the corresponding reaction chamber by means of a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger includes a fluid entering a respective reaction chamber. According to certain embodiments, the heat exchanger is intended to remove fluid from the corresponding reaction chamber. According to certain embodiments, the heat exchanger includes a device for producing steam.
Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник предназначается, чтобы отводить тепло из соответствующей реакционной камеры, когда температура внутри соответствующей реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, первая реакционная камера предназначается, чтобы увеличивать температуру первого газа на первом впуске, когда первая температура на первом впуске, приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения первого топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, вторая реакционная камера предназначается, чтобы увеличивать температуру второго газа на втором впуске, когда вторая температура на втором впуске, приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения второго топлива.According to certain embodiments, the heat exchanger is intended to remove heat from the corresponding reaction chamber when the temperature inside the corresponding reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). According to certain embodiments, the first reaction chamber is intended to increase the temperature of the first gas at the first inlet when the first temperature at the first inlet approaches or decreases below the self-ignition temperature of the first fuel. According to certain embodiments, the second reaction chamber is intended to increase the temperature of the second gas at the second inlet when the second temperature at the second inlet approaches or decreases below the self-ignition temperature of the second fuel.
Согласно определенным вариантам осуществления, вторая реакционная камера предназначается, чтобы смешивать отработавший газ со вторым газом, когда вторая температура на впуске второго газа на втором впуске приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения второго топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, распределение отработавшего газа во второй реакционной камере определяется на основании, по меньшей мере, одной из температур, представляющих собой вторую температура на впуске второго газа на втором впуске и внутреннюю температуру второй реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает турбину или поршневой двигатель, который принимает газ, по меньшей мере, от одной из реакционных камер. Согласно определенным вариантам осуществления, турбина принимает газ из второй реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, компрессор, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси, по меньшей мере, в одну из реакционных камер. Согласно определенным вариантам осуществления, компрессор предназначается, чтобы сжимать второй газ перед введением второго газа во вторую реакционную камеру.According to certain embodiments, the second reaction chamber is intended to mix the exhaust gas with the second gas when the second inlet temperature of the second gas in the second inlet approaches or decreases below the self-ignition temperature of the second fuel. According to certain embodiments, the distribution of the exhaust gas in the second reaction chamber is determined based on at least one of the temperatures representing the second temperature at the inlet of the second gas at the second inlet and the internal temperature of the second reaction chamber. In certain embodiments, the system also includes a turbine or reciprocating engine that receives gas from at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, a turbine receives gas from a second reaction chamber. In certain embodiments, a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, the compressor is intended to compress the second gas before introducing the second gas into the second reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, которая предназначается, чтобы принимать и окислять газовую смесь, содержащую окисляемое топливо в процессе постепенного окисления внутри реакционной камеры; впуск, который предназначается, чтобы вводить текучую среду в реакционную камеру в течение окислительного процесса, причем текучая среда на впуске имеет меньшую температуру, чем температура внутри реакционной камеры, таким образом, что текучая среда нагревается, когда она поступает в реакционную камеру; и выпуск, который предназначается, чтобы выпускать нагретую текучую среду из реакционной камеры; причем реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру выше температуры самовоспламенения топлива и ниже температуры прекращения горения топлива.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber that is adapted to receive and oxidize a gas mixture containing oxidizable fuel during a gradual oxidation process inside the reaction chamber; an inlet that is intended to introduce fluid into the reaction chamber during the oxidation process, wherein the inlet fluid has a lower temperature than the temperature inside the reaction chamber, so that the fluid is heated when it enters the reaction chamber; and an outlet that is intended to discharge the heated fluid from the reaction chamber; moreover, the reaction chamber is intended to maintain the internal temperature above the temperature of auto-ignition of the fuel and below the temperature of the cessation of combustion of the fuel.
Согласно определенным вариантам осуществления, впуск предназначается, чтобы вводить жидкость в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, жидкость вводится в реакционную камеру посредством пропускания через один или несколько змеевиков внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, змеевики не находятся в гидравлическом соединении с реакционной камерой. Согласно определенным вариантам осуществления, жидкость вводится в реакционную камеру посредством впрыскивания жидкости в реакционную камеру, таким образом, что жидкость смешивается с газовой смесью внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, впуск предназначается, чтобы вводить текучую среду в реакционную камеру в форме газа. Согласно определенным вариантам осуществления, газ вводится в реакционную камеру посредством пропускания через один или несколько змеевиков внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, змеевики не допускают смешивание газа и газовой смеси внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, газ вводится в реакционную камеру посредством впрыскивания газа в реакционную камеру, таким образом, что газ смешивается с газовой смесью внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, выпуск предназначается, чтобы выпускать нагретую текучую среду из реакционной камеры в форме газа. Согласно определенным вариантам осуществления, выпуск предназначается, чтобы перенаправлять газ в реакционную камеру, таким образом, что газ смешивается с газовой смесью внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, адиабатическая температура реакции внутри реакционной камеры достигает температуры прекращения горения, текучая среда вводится в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, температура на впуске является ниже температуры самовоспламенения топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the inlet is intended to introduce liquid into the reaction chamber. According to certain embodiments, the liquid is introduced into the reaction chamber by passing through one or more coils inside the reaction chamber. In certain embodiments, the coils are not in fluid communication with the reaction chamber. In certain embodiments, a liquid is introduced into the reaction chamber by injecting liquid into the reaction chamber, such that the liquid is mixed with the gas mixture inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the inlet is intended to introduce fluid into the reaction chamber in the form of a gas. In certain embodiments, gas is introduced into the reaction chamber by passing through one or more coils inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the coils do not allow mixing of the gas and the gas mixture inside the reaction chamber. In certain embodiments, gas is introduced into the reaction chamber by injecting gas into the reaction chamber, such that the gas is mixed with the gas mixture inside the reaction chamber. In certain embodiments, the outlet is intended to discharge heated fluid from the reaction chamber in the form of a gas. In certain embodiments, the outlet is intended to redirect the gas to the reaction chamber, such that the gas is mixed with the gas mixture inside the reaction chamber. In certain embodiments, the adiabatic temperature of the reaction inside the reaction chamber reaches the cessation temperature, and fluid is introduced into the reaction chamber. In certain embodiments, the inlet temperature is lower than the auto-ignition temperature of the fuel. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как направление газовой смеси, содержащей окисляемое топливо, в устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, которая предназначается, чтобы принимать и окислять топливо в процессе постепенного окисления внутри реакционной камеры, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру выше температуры самовоспламенения топлива и ниже температуры прекращения горения топлива; и введение текучей среды в реакционную камеру в течение окислительного процесса, причем текучая среда на впуске имеет меньшую температуру, чем температура внутри реакционной камеры, таким образом, что текучая среда нагревается, когда она поступает в реакционную камеру; и выпуск нагретой текучей среды из реакционной камеры.In certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as directing a gas mixture containing oxidizable fuel to an oxidation device having a reaction chamber that is designed to receive and oxidize fuel during a gradual oxidation process inside the reaction chamber, the reaction chamber is intended to maintain the internal temperature above the auto-ignition temperature of the fuel and below the temperature of the cessation of combustion then food; and introducing fluid into the reaction chamber during the oxidation process, wherein the inlet fluid has a lower temperature than the temperature inside the reaction chamber, so that the fluid heats up as it enters the reaction chamber; and discharging the heated fluid from the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, текучая среда вводится в реакционную камеру в форме жидкости. Согласно определенным вариантам осуществления, жидкость вводится в реакционную камеру посредством пропускания через один или несколько змеевиков внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, жидкость впрыскивается в реакционную камеру, таким образом, что жидкость смешивается с газовой смесью внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, текучая среда вводится в реакционную камеру в форме газа. Согласно определенным вариантам осуществления, газ вводится в реакционную камеру посредством пропускания газа через один или несколько змеевиков внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, газ впрыскивается в реакционную камеру, таким образом, что газ смешивается с газовой смесью внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, нагретая текучая среда выпускается из реакционной камеры в форме нагретого газа. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию перенаправления нагретого газа в реакционную камеру, таким образом, что нагретый газ смешивается с газовой смесью внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the fluid is introduced into the reaction chamber in the form of a liquid. According to certain embodiments, the liquid is introduced into the reaction chamber by passing through one or more coils inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the liquid is injected into the reaction chamber such that the liquid is mixed with the gas mixture inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the fluid is introduced into the reaction chamber in the form of a gas. In certain embodiments, gas is introduced into the reaction chamber by passing gas through one or more coils inside the reaction chamber. In certain embodiments, gas is injected into the reaction chamber such that the gas is mixed with the gas mixture inside the reaction chamber. In certain embodiments, the heated fluid is discharged from the reaction chamber in the form of a heated gas. According to certain embodiments, the method also includes the step of redirecting the heated gas to the reaction chamber, such that the heated gas is mixed with the gas mixture inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления топлива, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую один или несколько впусков, которые предназначаются, чтобы направлять, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислитель или разбавитель, в реакционную камеру, и один или несколько выпусков, которые предназначаются, чтобы направлять продукты реакции из реакционной камеры, и нагреватель, который предназначается, чтобы поддерживать температуру одного или нескольких, по меньшей мере, из одного газа, на уровне или до одного или нескольких впусков, до уровня выше температуры самовоспламенения образующейся смеси внутри реакционной камеры, которая содержит, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислитель или разбавитель, и в котором реакционная камера предназначается, чтобы окислять смесь и поддерживать адиабатическую температуру и максимальную температуру реакции в реакционной камере ниже температуры прекращения горения смеси.According to certain embodiments, the fuel oxidation device described herein includes a reaction chamber having one or more inlets that are intended to direct at least one gas, which is a fuel, oxidizer, or diluent, to the reaction chamber and one or more outlets that are intended to direct reaction products from the reaction chamber, and a heater that is intended to maintain the temperature of one or more from at least one gas, at or to one or more inlets, to a level higher than the self-ignition temperature of the resulting mixture inside the reaction chamber, which contains at least one gas, which is a fuel, oxidizer or diluent, and in which the reaction chamber is intended to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature and the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the cessation temperature of the mixture.
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает единственный впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой смесь поступает в реакционную камеру через впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, нагреватель включает теплообменник, который переносит тепло от продуктов реакции к смеси на уровне или до одного или нескольких впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, нагреватель предназначается, чтобы смешивать, по меньшей мере, одно вещество из окислителей или разбавителей с топливом на уровне или до одного или нескольких впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для производства пара. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции и приводить в действие генератор для производства электроэнергии. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы приводить в действие генератор посредством турбины или поршневого двигателя, которые предназначаются, чтобы расширять продукты реакции из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для нагревания материала, который не пропускается через устройство для окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой один или несколько газов, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислитель или разбавитель, поступает в реакционную камеру через один или несколько впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой продукты реакции направляются из реакционной камеры через выпуски. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает регулятор, который предназначается, чтобы изменять, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой скорость потока смеси или давление смеси, на уровне или вблизи впуска.In certain embodiments, the reaction chamber includes a single inlet. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which the mixture enters the reaction chamber through the inlet. In certain embodiments, the heater includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or to one or more inlets. In certain embodiments, the heater is intended to mix at least one of the oxidizing agents or diluents with the fuel at or up to one or more inlets. According to certain embodiments, the oxidizing apparatus is intended to use heat from the reaction products to produce steam. According to certain embodiments, the oxidation apparatus is intended to use heat from the reaction products and to drive a generator to generate electricity. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to drive a generator through a turbine or piston engine, which are intended to expand the reaction products from the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to use heat from the reaction products to heat material that is not passed through the oxidation device. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which one or more gases, at least one gas, which is a fuel, oxidizer or diluent, enters the reaction chamber through one or more inlets. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which reaction products are sent from the reaction chamber through outlets. According to certain embodiments, the oxidation device also includes a regulator that is designed to change at least one of the parameters representing the mixture flow rate or mixture pressure at or near the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления топлива, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую впуск, который предназначается, чтобы направлять, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислитель или разбавитель, в реакционную камеру и выпуск, который предназначается, чтобы направлять продукты реакции из реакционной камеры, и приспособление, которое поддерживает температуру, поступающего газа, вблизи или до впуска, до уровня выше температуры самовоспламенения образующейся смеси внутри реакционной камеры, которая содержит, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислитель или разбавитель, в котором реакционная камера предназначается, чтобы окислять смесь и поддерживать адиабатическую температуру и максимальную температуру реакции в реакционной камере ниже температуры прекращения горения смеси.According to certain embodiments, the fuel oxidizing apparatus described herein includes a reaction chamber having an inlet which is intended to direct at least one gas, which is a fuel, an oxidizing agent or a diluent, to the reaction chamber and outlet, which is intended to direct reaction products from the reaction chamber, and a device that maintains the temperature of the incoming gas, near or before the inlet, to a level above the temperature of self-igniting ia the resulting mixture inside the reaction chamber, which contains at least one gas, which is a fuel, an oxidizing agent or a diluent, in which the reaction chamber is intended to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature and the maximum reaction temperature in the reaction chamber below the cessation temperature of the mixture .
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает множество впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает множество выпусков. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для повышения температуры включает теплообменник, который переносит тепло от продуктов реакции к смеси вблизи или до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для повышения температуры предназначается, чтобы смешивать разбавители с топливом вблизи или до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для производства пара. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции и приводить в действие генератор для производства электроэнергии. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы приводить в действие генератор посредством турбины или поршневого двигателя, которые предназначаются, чтобы расширять продукты реакции из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для нагревания материала, который не пропускается через устройство для окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой смесь поступает в реакционную камеру через впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой продукты реакции направляются из реакционной камеры через выпуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает регулятор, который предназначается, чтобы изменять, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой скорость потока смеси или давление смеси, на уровне или вблизи впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой один или несколько, по меньшей мере, из одного газа, представляющего собой топливо, окислители или разбавители, поступает в реакционную камеру через один или несколько впусков.In certain embodiments, the reaction chamber includes multiple inlets. In certain embodiments, the reaction chamber includes multiple outlets. In certain embodiments, the temperature increasing device includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture near or to the inlet. According to certain embodiments, the temperature increasing device is intended to mix diluents with fuel near or before the inlet. According to certain embodiments, the oxidizing apparatus is intended to use heat from the reaction products to produce steam. According to certain embodiments, the oxidation apparatus is intended to use heat from the reaction products and to drive a generator to generate electricity. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to drive a generator through a turbine or piston engine, which are intended to expand the reaction products from the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to use heat from the reaction products to heat material that is not passed through the oxidation device. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which the mixture enters the reaction chamber through the inlet. According to certain embodiments, the oxidizing device is intended to vary the flow rate at which reaction products are sent from the reaction chamber through the outlet. According to certain embodiments, the oxidation device also includes a regulator that is designed to change at least one of the parameters representing the mixture flow rate or mixture pressure at or near the inlet. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which one or more of at least one gas, which is fuel, oxidizing agents or diluents, enters the reaction chamber through one or more inlets.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления топлива, которое описано в настоящем документе, включают реакционную камеру, имеющую один или несколько впусков, которые предназначаются, чтобы направлять, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислитель или разбавитель, в реакционную камеру, и один или несколько выпусков, которые предназначаются, чтобы направлять продукты реакции из реакционной камеры; и нагреватель, который предназначается, чтобы поддерживать температуру одного или нескольких, по меньшей мере, из одного газа, на уровне или до одного или нескольких впусков, до уровня выше температуры самовоспламенения образующейся смеси внутри реакционной камеры, которая содержит, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислители или разбавители, в котором реакционная камера предназначается, чтобы окислять смесь и поддерживать адиабатическую температуру внутри реакционной камеры выше температуры прекращения горения смеси и максимальную температуру реакции внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси.According to certain embodiments, the fuel oxidation device described herein includes a reaction chamber having one or more inlets that are designed to direct at least one gas, which is a fuel, oxidizer, or diluent, into the reaction chamber , and one or more outlets that are intended to direct reaction products from the reaction chamber; and a heater, which is intended to maintain the temperature of one or more of the at least one gas, at or up to one or more inlets, to a level above the self-ignition temperature of the resulting mixture inside the reaction chamber, which contains at least one gas which is fuel, oxidizing agents or diluents, in which the reaction chamber is intended to oxidize the mixture and maintain an adiabatic temperature inside the reaction chamber above the cessation temperature I mixture and the maximum reaction temperature inside the reaction chamber below the temperature of the cessation of combustion of the mixture.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления включает теплоотвод, который предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, теплоотвод предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры посредством образования пара. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает единственный впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой смесь поступает в реакционную камеру через единственный впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, нагреватель включает теплообменник, который переносит тепло от продуктов реакции к смеси на уровне или до одного или нескольких впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, нагреватель предназначается, чтобы смешивать разбавители с топливом на уровне или до одного или нескольких впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для производства пара. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции и приводить в действие генератор для производства электроэнергии. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы приводить в действие генератор посредством турбины или поршневого двигателя, которые предназначаются, чтобы расширять продукты реакции из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для нагревания материала, который не пропускается через устройство для окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой продукты реакции направляются из реакционной камеры через выпуски. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой один или несколько, по меньшей мере, из одного газа, представляющего собой топливо, окислители или разбавители, поступает в реакционную камеру через один или несколько впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает регулятор, который предназначается, чтобы изменять, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой скорость потока смеси или давление смеси, на уровне или вблизи впуска.According to certain embodiments, the oxidizing device includes a heat sink that is designed to remove heat from the reaction chamber. According to certain embodiments, the heat sink is intended to remove heat from the reaction chamber by generating steam. In certain embodiments, the reaction chamber includes a single inlet. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which the mixture enters the reaction chamber through a single inlet. In certain embodiments, the heater includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or to one or more inlets. In certain embodiments, the heater is intended to mix diluents with fuel at or up to one or more inlets. According to certain embodiments, the oxidizing apparatus is intended to use heat from the reaction products to produce steam. According to certain embodiments, the oxidation apparatus is intended to use heat from the reaction products and to drive a generator to generate electricity. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to drive a generator through a turbine or piston engine, which are intended to expand the reaction products from the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to use heat from the reaction products to heat material that is not passed through the oxidation device. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which reaction products are sent from the reaction chamber through outlets. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which one or more of at least one gas, which is fuel, oxidizing agents or diluents, enters the reaction chamber through one or more inlets. According to certain embodiments, the oxidation device also includes a regulator that is designed to change at least one of the parameters representing the mixture flow rate or mixture pressure at or near the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления топлива, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую впуск, который предназначается, чтобы направлять, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислители или разбавители, в реакционную камеру, и выпуск, который предназначается, чтобы направлять продукты реакции из реакционной камеры, приспособление, которое поддерживает температуру смеси вблизи или до множества впусков, на уровне выше температуры самовоспламенения смеси и приспособление, которое поддерживает температуру, поступающего газа, вблизи или до впуска, на уровне выше температуры самовоспламенения образующейся смеси внутри реакционной камеры, которая содержит, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислитель или разбавитель, в котором реакционная камера предназначается, чтобы окислять смесь и поддерживать адиабатическую температуру внутри реакционной камеры выше температуры прекращения горения смеси и максимальную температуру реакции внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси.According to certain embodiments, the fuel oxidizing apparatus described herein includes a reaction chamber having an inlet that is intended to direct at least one gas, fuel, oxidizing agents or diluents, to the reaction chamber and discharging which is intended to direct reaction products from the reaction chamber, a device that maintains the temperature of the mixture near or to a plurality of inlets, at a level higher than the autoignition temperature mixtures and devices that maintain the temperature of the incoming gas, near or before the inlet, at a level higher than the self-ignition temperature of the resulting mixture inside the reaction chamber, which contains at least one gas, which is the fuel, oxidizer or diluent in which the reaction chamber is intended in order to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature inside the reaction chamber above the cessation temperature of the mixture and the maximum reaction temperature inside the reaction chamber below Temperature termination combustion mixture.
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает множество впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает множество выпусков. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для повышения температуры включает теплообменник, который переносит тепло от продуктов реакции к смеси вблизи или до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для повышения температуры предназначается, чтобы смешивать разбавители с топливом вблизи или до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для производства пара. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции и приводить в действие генератор для производства электроэнергии. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы приводить в действие генератор посредством турбины или поршневого двигателя, которые предназначаются, чтобы расширять продукты реакции из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для нагревания материала, который не пропускается через устройство для окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой смесь поступает в реакционную камеру через впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой продукты реакции направляются из реакционной камеры через выпуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает регулятор, который предназначается, чтобы изменять, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой скорость потока смеси или давление смеси, на уровне или вблизи впуска.In certain embodiments, the reaction chamber includes multiple inlets. In certain embodiments, the reaction chamber includes multiple outlets. In certain embodiments, the temperature increasing device includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture near or to the inlet. According to certain embodiments, the temperature increasing device is intended to mix diluents with fuel near or before the inlet. According to certain embodiments, the oxidizing apparatus is intended to use heat from the reaction products to produce steam. According to certain embodiments, the oxidation apparatus is intended to use heat from the reaction products and to drive a generator to generate electricity. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to drive a generator through a turbine or piston engine, which are intended to expand the reaction products from the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to use heat from the reaction products to heat material that is not passed through the oxidation device. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which the mixture enters the reaction chamber through the inlet. According to certain embodiments, the oxidizing device is intended to vary the flow rate at which reaction products are sent from the reaction chamber through the outlet. According to certain embodiments, the oxidation device also includes a regulator that is designed to change at least one of the parameters representing the mixture flow rate or mixture pressure at or near the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления топлива, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую один или несколько впусков, которые предназначаются, чтобы направлять, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислитель или разбавитель, в реакционную камеру, и один или несколько выпусков, которые предназначаются, чтобы направлять продукты реакции из реакционной камеры; и нагреватель, который предназначается, чтобы поддерживать температуру одного или нескольких, по меньшей мере, из одного газа, на уровне или до одного или нескольких впусков, ниже температуры самовоспламенения образующейся смеси внутри реакционной камеры, которая содержит, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислители или разбавители, в котором и реакционная камера предназначается, чтобы окислять смесь и поддерживать адиабатическую температуру внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси и максимальную температуру реакции внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси.According to certain embodiments, the fuel oxidation device described herein includes a reaction chamber having one or more inlets that are intended to direct at least one gas, which is a fuel, oxidizer, or diluent, to the reaction chamber , and one or more outlets that are intended to direct reaction products from the reaction chamber; and a heater, which is intended to maintain the temperature of one or more of the at least one gas, at or up to one or more inlets, below the self-ignition temperature of the resulting mixture inside the reaction chamber, which contains at least one gas representing is a fuel, oxidizing agents or diluents, in which the reaction chamber is intended to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature inside the reaction chamber below the temperature of the cessation of combustion of the mixture the maximum reaction temperature within the reaction chamber below the combustion temperature of the mixture termination.
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает единственный впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой смесь поступает в реакционную камеру через один или несколько впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой один или несколько, по меньшей мере, из одного газа, представляющего собой топливо, окислители или разбавители, поступает в реакционную камеру через один или несколько впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает теплообменник, который переносит тепло от продуктов реакции к смеси на уровне или до одного или нескольких впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, нагреватель предназначается, чтобы смешивать разбавители с топливом на уровне или до одного или нескольких впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для производства пара. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции и приводить в действие генератор для производства электроэнергии. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы приводить в действие генератор посредством турбины или поршневого двигателя, которые предназначаются, чтобы расширять продукты реакции из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для нагревания материала, который не пропускается через устройство для окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой продукты реакции направляются из реакционной камеры через выпуски. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает регулятор, который предназначается, чтобы изменять, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой скорость потока смеси или давление смеси, на уровне или вблизи впуска.In certain embodiments, the reaction chamber includes a single inlet. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which the mixture enters the reaction chamber through one or more inlets. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which one or more of at least one gas, which is fuel, oxidizing agents or diluents, enters the reaction chamber through one or more inlets. According to certain embodiments, the oxidation apparatus also includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or to one or more inlets. In certain embodiments, the heater is intended to mix diluents with fuel at or up to one or more inlets. According to certain embodiments, the oxidizing apparatus is intended to use heat from the reaction products to produce steam. According to certain embodiments, the oxidation apparatus is intended to use heat from the reaction products and to drive a generator to generate electricity. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to drive a generator through a turbine or piston engine, which are intended to expand the reaction products from the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to use heat from the reaction products to heat material that is not passed through the oxidation device. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which reaction products are sent from the reaction chamber through outlets. According to certain embodiments, the oxidation device also includes a regulator that is designed to change at least one of the parameters representing the mixture flow rate or mixture pressure at or near the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления топлива, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую впуск, который предназначается, чтобы направлять, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислители или разбавители, в реакционную камеру и выпуск, который предназначается, чтобы направлять продукты реакции из реакционной камеры; и приспособление, которое поддерживает температуру, поступающего газа, вблизи или до впуска, ниже температуры самовоспламенения образующейся смеси внутри реакционной камеры, которая содержит, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислители или разбавители, в котором реакционная камера предназначается, чтобы окислять смесь и поддерживать адиабатическую температуру внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси и максимальная температура реакции внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси.According to certain embodiments, the fuel oxidizing apparatus described herein includes a reaction chamber having an inlet which is intended to direct at least one gas, which is fuel, oxidizing agents or diluents, to the reaction chamber and outlet, which is intended to direct reaction products from the reaction chamber; and a device that maintains the temperature of the incoming gas, near or before the inlet, below the self-ignition temperature of the resulting mixture inside the reaction chamber, which contains at least one gas, which is fuel, oxidizing agents or diluents, in which the reaction chamber is intended to oxidize mix and maintain the adiabatic temperature inside the reaction chamber below the cessation temperature of the mixture and the maximum reaction temperature inside the reaction chamber below the pre rotational combustion mixture.
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает множество впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает множество выпусков. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление, которое поддерживает температуру, включает теплообменник, который переносит тепло от продуктов реакции к смеси вблизи или до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление, которое поддерживает температуру, предназначается, чтобы смешивать разбавители с топливом вблизи или до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для производства пара. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции и приводить в действие генератор для производства электроэнергии. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы приводить в действие генератор посредством турбины или поршневого двигателя, которые предназначаются, чтобы расширять продукты реакции из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для нагревания материала, который не пропускается через устройство для окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой смесь поступает в реакционную камеру через впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой продукты реакции направляются из реакционной камеры через выпуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления включает регулятор, который предназначается, чтобы изменять, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой скорость потока смеси или давление смеси, на уровне или вблизи впуска.In certain embodiments, the reaction chamber includes multiple inlets. In certain embodiments, the reaction chamber includes multiple outlets. In certain embodiments, a device that maintains temperature includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture near or to the inlet. In certain embodiments, a device that maintains temperature is intended to mix diluents with fuel near or before the inlet. According to certain embodiments, the oxidizing apparatus is intended to use heat from the reaction products to produce steam. According to certain embodiments, the oxidation apparatus is intended to use heat from the reaction products and to drive a generator to generate electricity. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to drive a generator through a turbine or piston engine, which are intended to expand the reaction products from the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to use heat from the reaction products to heat material that is not passed through the oxidation device. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which the mixture enters the reaction chamber through the inlet. According to certain embodiments, the oxidizing device is intended to vary the flow rate at which reaction products are sent from the reaction chamber through the outlet. According to certain embodiments, the oxidizing device includes a regulator that is designed to change at least one of the parameters representing the mixture flow rate or mixture pressure, at or near the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления топлива, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую один или несколько впусков, которые предназначаются, чтобы направлять, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислители или разбавители, в реакционную камеру, и один или несколько выпусков, которые предназначаются, чтобы направлять продукты реакции из реакционной камеры и нагреватель, который предназначается, чтобы поддерживать температуру одного или нескольких, по меньшей мере, из одного газа, на уровне или до одного или нескольких впусков, ниже температуры самовоспламенения образующейся смеси внутри реакционной камеры, которая содержит, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислители или разбавители, в котором реакционная камера предназначается, чтобы окислять смесь и поддерживать адиабатическую температуру внутри реакционной камеры выше температуры прекращения горения смеси и максимальную температуру реакции внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси.According to certain embodiments, the fuel oxidizing apparatus described herein includes a reaction chamber having one or more inlets that are designed to direct at least one gas, fuel, oxidizing agents or diluents, to the reaction chamber and one or more outlets that are intended to direct reaction products from the reaction chamber and a heater that is intended to maintain the temperature of one or more from at least one gas, at or up to one or more inlets, below the self-ignition temperature of the resulting mixture inside the reaction chamber, which contains at least one gas, which is the fuel, oxidizing agents or diluents in which the reaction chamber is intended in order to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature inside the reaction chamber above the cessation temperature of the mixture and the maximum reaction temperature inside the reaction chamber below the cessation temperature Nia mixture.
Согласно определенным вариантам осуществления, теплоотвод, который предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, теплоотвод предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры посредством образования пара. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает теплопередающее устройство внутри реакционной камеры, которое предназначается, чтобы распределять тепло внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, теплопередающее устройство включает пористую среду внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, теплопередающее устройство включает текучую среду внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, теплопередающее устройство включает среду, которая циркулирует через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает единственный впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает теплообменник, который переносит тепло от продуктов реакции к смеси на уровне или до одного или нескольких впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, нагреватель предназначается, чтобы смешивать разбавители с топливом на уровне или до одного или нескольких впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции и приводить в действие генератор для производства электроэнергии. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы приводить в действие генератор посредством турбины или поршневого двигателя, которые предназначаются, чтобы расширять продукты реакции из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для нагревания материала, который не пропускается через устройство для окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой один или несколько, по меньшей мере, из одного газа, представляющего собой топливо, окислители или разбавители, поступает в реакционную камеру через один или несколько впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой продукты реакции направляются из реакционной камеры через выпуски. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает регулятор, который предназначается, чтобы изменять, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой скорость потока смеси или давление смеси, на уровне или вблизи впуска.According to certain embodiments, a heat sink that is intended to remove heat from the reaction chamber. According to certain embodiments, the heat sink is intended to remove heat from the reaction chamber by generating steam. According to certain embodiments, the oxidation device also includes a heat transfer device inside the reaction chamber, which is intended to distribute heat inside the reaction chamber. In certain embodiments, the heat transfer device includes a porous medium inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the heat transfer device includes a fluid inside the reaction chamber. In certain embodiments, the heat transfer device includes a medium that circulates through the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber includes a single inlet. According to certain embodiments, the oxidation apparatus also includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture at or to one or more inlets. In certain embodiments, the heater is intended to mix diluents with fuel at or up to one or more inlets. According to certain embodiments, the oxidation apparatus is intended to use heat from the reaction products and to drive a generator to generate electricity. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to drive a generator through a turbine or piston engine, which are intended to expand the reaction products from the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to use heat from the reaction products to heat material that is not passed through the oxidation device. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which one or more of at least one gas, which is fuel, oxidizing agents or diluents, enters the reaction chamber through one or more inlets. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which reaction products are sent from the reaction chamber through outlets. According to certain embodiments, the oxidation device also includes a regulator that is designed to change at least one of the parameters representing the mixture flow rate or mixture pressure at or near the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления топлива, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую впуск, который предназначается, чтобы направлять, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислители или разбавители, в реакционную камеру, и выпуск, который предназначается, чтобы направлять продукты реакции из реакционной камеры, и нагреватель для поддержания температуры поступающего газа, вблизи или до впуска, ниже температуры самовоспламенения образующейся смеси внутри реакционной камеры, которая содержит, по меньшей мере, один газ, представляющий собой топливо, окислители или разбавители, в котором реакционная камера предназначается, чтобы окислять смесь и поддерживать адиабатическую температуру внутри реакционной камеры выше температуры прекращения горения смеси и максимальную температуру реакции внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси.According to certain embodiments, the fuel oxidizing apparatus described herein includes a reaction chamber having an inlet that is intended to direct at least one gas, fuel, oxidizing agents or diluents, to the reaction chamber and discharging , which is intended to direct reaction products from the reaction chamber, and a heater to maintain the temperature of the incoming gas, near or before the inlet, below the self-ignition temperature of the resulting cm si inside the reaction chamber, which contains at least one gas, which is fuel, oxidizing agents or diluents, in which the reaction chamber is intended to oxidize the mixture and maintain the adiabatic temperature inside the reaction chamber above the cessation temperature of the mixture and the maximum reaction temperature inside the reaction chamber below the temperature of the cessation of combustion of the mixture.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления включает приспособление для отвода тепла из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для отвода тепла предназначается, чтобы отводить тепло из реакционной камеры посредством образования пара. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает приспособление для распределения тепла внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для распределения тепла включает пористую среду внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для распределения тепла включает текучую среду внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, приспособление для распределения тепла включает среду, которая циркулирует через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает множество впусков. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера включает множество выпусков. Согласно определенным вариантам осуществления, нагреватель включает теплообменник, который переносит тепло от продуктов реакции к смеси вблизи или до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, нагреватель предназначается, чтобы смешивать разбавители с топливом вблизи или до впуска.According to certain embodiments, the oxidizing device includes a device for removing heat from the reaction chamber. According to certain embodiments, the heat removal device is intended to remove heat from the reaction chamber by generating steam. In certain embodiments, the oxidizing apparatus also includes a device for distributing heat within the reaction chamber. In certain embodiments, the heat distribution device includes a porous medium inside the reaction chamber. In certain embodiments, the heat distribution device includes a fluid inside the reaction chamber. In certain embodiments, the heat distribution device includes a medium that circulates through the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber includes multiple inlets. In certain embodiments, the reaction chamber includes multiple outlets. In certain embodiments, the heater includes a heat exchanger that transfers heat from the reaction products to the mixture near or to the inlet. In certain embodiments, the heater is intended to mix diluents with fuel near or before the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции и приводить в действие генератор для производства электроэнергии. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы приводить в действие генератор посредством турбины или поршневого двигателя, которые предназначаются, чтобы расширять продукты реакции из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы использовать тепло от продуктов реакции для нагревания материала, который не пропускается через устройство для окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой один или несколько, по меньшей мере, из одного газа, представляющего собой топливо, окислители или разбавители, поступает в реакционную камеру через впуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления предназначается, чтобы изменять скорость потока, при которой продукты реакции направляются из реакционной камеры через выпуск. Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления также включает регулятор, который предназначается, чтобы изменять, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой скорость потока смеси или давление смеси, на уровне или вблизи впуска.According to certain embodiments, the oxidation apparatus is intended to use heat from the reaction products and to drive a generator to generate electricity. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to drive a generator through a turbine or piston engine, which are intended to expand the reaction products from the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to use heat from the reaction products to heat material that is not passed through the oxidation device. According to certain embodiments, the oxidation device is intended to vary the flow rate at which one or more of at least one gas, which is fuel, oxidizing agents or diluents, enters the reaction chamber through an inlet. According to certain embodiments, the oxidizing device is intended to vary the flow rate at which reaction products are sent from the reaction chamber through the outlet. According to certain embodiments, the oxidation device also includes a regulator that is designed to change at least one of the parameters representing the mixture flow rate or mixture pressure at or near the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает первую реакционную камеру, имеющую первый впуск и первый выпуск, причем первая реакционная камера предназначается, чтобы принимать первый газ, содержащий окисляемое топливо, через первый впуск, и первая реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление первого газа и перемещать отработавший газ через первый выпуск; и вторую реакционную камеру, отделенную от первой реакционной камеры и имеющую второй впуск и второй выпуск, причем вторая реакционная камера предназначается, чтобы принимать второй газ, содержащий окисляемое топливо и отработавший газ через второй впуск, вторая реакционная камера, которая предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление второго газа; в котором отработавший газ перемещается от первого выпуска до второго впуска до тех пор, пока внутренняя температура во второй реакционной камере является выше температуры самовоспламенения второго газа.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes a first reaction chamber having a first inlet and a first outlet, wherein the first reaction chamber is adapted to receive a first gas containing oxidizable fuel through a first inlet and a first reaction the chamber is intended to support stepwise oxidation of the first gas and to move the exhaust gas through the first outlet; and a second reaction chamber, separated from the first reaction chamber and having a second inlet and a second outlet, the second reaction chamber is intended to receive a second gas containing oxidizable fuel and exhaust gas through the second inlet, a second reaction chamber, which is designed to support stepwise oxidation second gas; in which the exhaust gas moves from the first outlet to the second inlet until the internal temperature in the second reaction chamber is higher than the self-ignition temperature of the second gas.
Согласно определенным вариантам осуществления, отработавший газ не перемещается от первого выпуска до второго впуска после того, как внутренняя температура оказывается выше температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, по меньшей мере, одна камера, представляющая собой первую или вторую реакционную камеру, предназначается, чтобы уменьшать соответствующую внутреннюю температуру, когда внутренняя температура внутри соответствующей реакционной камеры приближается или превышает температуру прекращения горения соответствующего топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, по меньшей мере, одна камера, представляющая собой первую или вторую реакционную камеру, предназначается, чтобы уменьшать соответствующую внутреннюю температуру посредством отвода тепла из соответствующей реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, по меньшей мере, одна камера, представляющая собой первую или вторую реакционную камеру, предназначается, чтобы отводить тепло посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник включает текучую среду, поступающую в соответствующую реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник предназначается, чтобы удалять текучую среду из соответствующей реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник включает приспособление для производства пара. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник предназначается, чтобы отводить тепло из соответствующей реакционной камеры, когда температура внутри соответствующей реакционной камеры превышает 2300°F (1260°C). Согласно определенным вариантам осуществления, вторая реакционная камера предназначается, чтобы смешивать отработавший газ со вторым газом, когда температура второго газа на втором впуске приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения второго топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает турбину или поршневой двигатель, который принимает газ, по меньшей мере, от одной из реакционных камер. Согласно определенным вариантам осуществления, турбина принимает и расширяет газ из второй реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает компрессор, который принимает и сжимает газ перед введением газа, по меньшей мере, в одну из реакционных камер. Согласно определенным вариантам осуществления, компрессор предназначается, чтобы сжимать второй газ перед введением второго газа во вторую реакционную камеру.In certain embodiments, the exhaust gas does not move from the first outlet to the second inlet after the internal temperature is higher than the auto-ignition temperature. According to certain embodiments, the at least one chamber constituting the first or second reaction chamber is intended to reduce the corresponding internal temperature when the internal temperature inside the corresponding reaction chamber approaches or exceeds the cessation temperature of the corresponding fuel. In certain embodiments, the at least one chamber constituting the first or second reaction chamber is intended to reduce the corresponding internal temperature by removing heat from the corresponding reaction chamber. In certain embodiments, the at least one chamber, which is the first or second reaction chamber, is intended to remove heat through a heat exchanger. In certain embodiments, the heat exchanger includes a fluid entering a respective reaction chamber. According to certain embodiments, the heat exchanger is intended to remove fluid from the corresponding reaction chamber. According to certain embodiments, the heat exchanger includes a device for producing steam. According to certain embodiments, the heat exchanger is intended to remove heat from the corresponding reaction chamber when the temperature inside the corresponding reaction chamber exceeds 2300 ° F (1260 ° C). According to certain embodiments, the second reaction chamber is intended to mix the exhaust gas with the second gas when the temperature of the second gas at the second inlet approaches or decreases below the self-ignition temperature of the second fuel. In certain embodiments, the system also includes a turbine or reciprocating engine that receives gas from at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, a turbine receives and expands gas from a second reaction chamber. According to certain embodiments, the system also includes a compressor that receives and compresses the gas before introducing the gas into at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, the compressor is intended to compress the second gas before introducing the second gas into the second reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает первую реакционную камеру, имеющую выпуск, первая реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление первого газа, содержащего окисляемое топливо и перемещать продукты реакции через первый выпуск; и вторую реакционную камеру, отделенную от первой реакционной камеры и имеющую впуск, который предназначается, чтобы принимать второй газ, содержащий окисляемое топливо и продукты реакции, вторая реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление второго газа и принимать продукты реакции из первой реакционной камеры через впуск, в то время как внутренняя температура во второй реакционной камере является ниже температуры самовоспламенения второго газа.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes a first reaction chamber having an outlet, the first reaction chamber is intended to support stepwise oxidation of the first gas containing oxidizable fuel and to transport reaction products through the first outlet; and a second reaction chamber, separated from the first reaction chamber and having an inlet which is intended to receive a second gas containing oxidizable fuel and reaction products, the second reaction chamber is intended to support stepwise oxidation of the second gas and to take the reaction products from the first reaction chamber through the inlet while the internal temperature in the second reaction chamber is lower than the self-ignition temperature of the second gas.
Согласно определенным вариантам осуществления, продукты реакции не перемещаются во вторую реакционную камеру из первой реакционной камеры после того, как внутренняя температура оказывается выше температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, по меньшей мере, одна камера, представляющая собой первую или вторую реакционную камеру, предназначается, чтобы уменьшать соответствующую внутреннюю температуру, когда внутренняя температура внутри соответствующей реакционной камеры приближается или превышает температуру прекращения горения соответствующего топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, по меньшей мере, одна камера, представляющая собой первую или вторую реакционную камеру, предназначается, чтобы уменьшать соответствующую внутреннюю температуру посредством отвода тепла из соответствующей реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, вторая реакционная камера предназначается, чтобы смешивать продукты реакции со вторым газом, когда температура второго газа на впуске приближается или уменьшается ниже температуры самовоспламенения второго топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает турбину или поршневой двигатель, который принимает газ, по меньшей мере, от одной из реакционных камер. Согласно определенным вариантам осуществления, турбина принимает и расширяет газ из второй реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает компрессор, который принимает и сжимает газ перед введением газа, по меньшей мере, в одну из реакционных камер. Согласно определенным вариантам осуществления, компрессор предназначается, чтобы сжимать второй газ перед введением второго газа во вторую реакционную камеру.According to certain embodiments, the reaction products do not move into the second reaction chamber from the first reaction chamber after the internal temperature is higher than the auto-ignition temperature. According to certain embodiments, the at least one chamber constituting the first or second reaction chamber is intended to reduce the corresponding internal temperature when the internal temperature inside the corresponding reaction chamber approaches or exceeds the cessation temperature of the corresponding fuel. In certain embodiments, the at least one chamber constituting the first or second reaction chamber is intended to reduce the corresponding internal temperature by removing heat from the corresponding reaction chamber. According to certain embodiments, the second reaction chamber is intended to mix the reaction products with the second gas when the temperature of the second gas at the inlet approaches or decreases below the self-ignition temperature of the second fuel. In certain embodiments, the system also includes a turbine or reciprocating engine that receives gas from at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, a turbine receives and expands gas from a second reaction chamber. According to certain embodiments, the system also includes a compressor that receives and compresses the gas before introducing the gas into at least one of the reaction chambers. In certain embodiments, the compressor is intended to compress the second gas before introducing the second gas into the second reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск и поддерживать окислительный процесс; детекторный модуль, который обнаруживает, когда температура газа в реакционной камере приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения газа внутри реакционной камеры, таким образом, что реакционная камера не окисляет топливо; и коррекционный модуль, который передает инструкции, на основании детекторного модуля, чтобы изменять, по меньшей мере, одно из следующих условий: продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры и продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры, достаточная для самовоспламенения и окисления газа во время пребывания внутри реакционной камеры.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber comprising an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and support the oxidation process; a detector module that detects when the temperature of the gas in the reaction chamber approaches or decreases below the self-ignition threshold of the gas inside the reaction chamber, so that the reaction chamber does not oxidize the fuel; and a correction module that transmits instructions based on the detector module to change at least one of the following conditions: the length of time the gas remains inside the reaction chamber and the duration of the delay of self-ignition inside the reaction chamber, sufficient for self-ignition and oxidation of the gas while inside the reaction cameras.
Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы изменять продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры посредством изменения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы увеличивать продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры посредством уменьшения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы увеличивать продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры посредством рециркуляции потока газа от выпуска до впуска реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы изменять продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры посредством изменения температуры газа внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы уменьшать продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры посредством увеличения температуры газа внутри реакционной камеры с помощью нагревателя. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы уменьшать продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры посредством циркуляции газообразного продукта от выпуска до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление окисляемого топлива ниже температуры прекращения горения без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает турбину или поршневой двигатель, который принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает компрессор, который принимает и сжимает газ, составляющий топливную смесь, перед введением топливной смеси в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the correction module is intended to change the residence time of the gas inside the reaction chamber by changing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the correction module is intended to increase the residence time of the gas inside the reaction chamber by reducing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the correction module is intended to increase the residence time of the gas inside the reaction chamber by recirculating the gas flow from the outlet to the inlet of the reaction chamber. According to certain embodiments, the correction module is intended to vary the duration of the self-ignition delay within the reaction chamber by changing the temperature of the gas inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the correction module is intended to reduce the duration of the self-ignition delay inside the reaction chamber by increasing the temperature of the gas inside the reaction chamber using a heater. According to certain embodiments, the correction module is intended to reduce the self-ignition delay time within the reaction chamber by circulating the gaseous product from the outlet to the inlet. In certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain oxidation of oxidizable fuel below the cessation temperature without catalyst. In certain embodiments, the system also includes a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber and expands the gas. In certain embodiments, the system also includes a compressor that receives and compresses the gas constituting the fuel mixture before introducing the fuel mixture into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включает устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск и поддерживать окислительный процесс, детекторный модуль, который обнаруживает, когда температура газа в реакционной камере приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения газа внутри реакционной камеры, таким образом, что реакционная камера не окисляет топливо и коррекционный модуль, который предназначается, чтобы определять, с помощью процессора и на основании детекторного модуля, и изменять, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры и продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры, достаточную для самовоспламенения и окисления газа во время пребывания внутри реакционной камеры, причем данное устройство для окисления предназначается, чтобы, на основании изменения, по меньшей мере, одного из параметров, представляющих собой продолжительность пребывания и продолжительность задержки самовоспламенения, окислять газ в то время, когда газ находится внутри реакционной камеры.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber containing an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and support the oxidation process, a detector module that detects when the gas temperature in the reaction chamber approaches or decreases below the threshold for self-ignition of the gas inside the reaction chamber, thereby At the same time, the reaction chamber does not oxidize the fuel and the correction module, which is designed to determine, using a processor and based on the detector module, and change at least one of the parameters representing the duration of gas stay inside the reaction chamber and the duration of the self-ignition delay inside the reaction chamber, sufficient for self-ignition and oxidation of the gas while inside the reaction chamber, and this device for oxidation is intended to based on the change of at least one of the parameters representing the residence time and the duration of the ignition delay, oxidize the gas while the gas is inside the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы изменять продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры посредством изменения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы увеличивать продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры посредством уменьшения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы увеличивать продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры посредством рециркуляции потока газа от выпуска до впуска реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы изменять продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры посредством изменения температуры газа внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы уменьшать продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры посредством увеличения температуры газа внутри реакционной камеры с помощью нагревателя. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы уменьшать продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры посредством циркуляции газообразного продукта от выпуска до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление окисляемого топлива ниже температуры прекращения горения без катализатора.According to certain embodiments, the correction module is intended to change the residence time of the gas inside the reaction chamber by changing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the correction module is intended to increase the residence time of the gas inside the reaction chamber by reducing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the correction module is intended to increase the residence time of the gas inside the reaction chamber by recirculating the gas flow from the outlet to the inlet of the reaction chamber. According to certain embodiments, the correction module is intended to vary the duration of the self-ignition delay within the reaction chamber by changing the temperature of the gas inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the correction module is intended to reduce the duration of the self-ignition delay inside the reaction chamber by increasing the temperature of the gas inside the reaction chamber using a heater. According to certain embodiments, the correction module is intended to reduce the self-ignition delay time within the reaction chamber by circulating the gaseous product from the outlet to the inlet. In certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain oxidation of oxidizable fuel below the cessation temperature without catalyst.
Согласно определенным вариантам осуществления, система для окисления топлива, которая описана в настоящем документе, включают устройство для окисления, имеющее реакционную камеру, содержащую впуск и выпуск, причем реакционная камера предназначается, чтобы принимать газ, содержащий окисляемое топливо, через впуск и поддерживать окислительный процесс и модуль, который передает инструкции, на основании определения температуры реакционной камеры, чтобы увеличивать, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры и температуру реакции внутри реакционной камеры, таким образом, что топливо окисляется в то время, когда оно находится в реакционной камере.According to certain embodiments, the fuel oxidation system described herein includes an oxidation device having a reaction chamber comprising an inlet and an outlet, the reaction chamber being adapted to receive gas containing oxidizable fuel through the inlet and support the oxidation process and a module that transmits instructions based on the determination of the temperature of the reaction chamber in order to increase at least one of the parameters, which are continuous the amount of gas inside the reaction chamber and the reaction temperature inside the reaction chamber, such that the fuel is oxidized while it is in the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, модуль предназначается, чтобы изменять продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры посредством изменения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, модуль предназначается, чтобы увеличивать продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры посредством уменьшения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, модуль предназначается, чтобы увеличивать продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры посредством рециркуляции потока газа от выпуска до впуска реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, модуль предназначается, чтобы уменьшать продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры посредством увеличения температуры газа внутри реакционной камеры с помощью нагревателя. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль предназначается, чтобы уменьшать продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры посредством циркуляции газообразного продукта от выпуска до впуска.According to certain embodiments, the module is intended to vary the residence time of the gas inside the reaction chamber by changing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the module is intended to increase the residence time of the gas inside the reaction chamber by reducing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the module is intended to increase the residence time of the gas inside the reaction chamber by recirculating the gas stream from the outlet to the inlet of the reaction chamber. According to certain embodiments, the module is intended to reduce the delay time of self-ignition inside the reaction chamber by increasing the temperature of the gas inside the reaction chamber using a heater. According to certain embodiments, the correction module is intended to reduce the self-ignition delay time within the reaction chamber by circulating the gaseous product from the outlet to the inlet.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как в системе для окисления, которая принимает газ, содержащий окисляемое топливо, в реакционную камеру, имеющую впуск и выпуск, которая предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс, обнаружение того, когда температура газа в реакционной камере приближается или уменьшается ниже уровня таким образом, что реакционная камера самостоятельно не поддерживает окисление топлива, и изменение, на основании детекторного модуля, по меньшей мере, одного из параметров, представляющих собой продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры и продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры, достаточную для самовоспламенения и окисления газа во время пребывания внутри реакционной камеры.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as in an oxidation system that receives gas containing oxidizable fuel into a reaction chamber having an inlet and an outlet that is intended to support the oxidation process, detecting when the temperature of the gas in the reaction chamber approaches or decreases below a level such that the reaction chamber does not independently support fuel oxidation, and a change based on The detection module of at least one of the parameters representing the duration of gas stay inside the reaction chamber and the duration of the delay of self-ignition inside the reaction chamber, sufficient for self-ignition and oxidation of the gas during the stay inside the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, продолжительность пребывания газа изменяется внутри реакционной камеры посредством изменения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, продолжительность пребывания газа изменяется внутри реакционной камеры посредством уменьшения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, продолжительность пребывания газа изменяется внутри реакционной камеры посредством рециркуляции потока газа от выпуска до впуска реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры изменяется посредством изменения температуры газа внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, продолжительность задержки самовоспламенения уменьшается внутри реакционной камеры посредством увеличения температуры газа внутри реакционной камеры с помощью нагревателя. Согласно определенным вариантам осуществления, продолжительность задержки самовоспламенения уменьшается посредством циркуляции газообразного продукта от выпуска до впуска. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает окисление окисляемого топлива ниже температуры прекращения горения без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию расширения газообразного продукта из реакционной камеры в турбине или поршневом двигателе. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию сжатия газа перед введением газа в реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the residence time of the gas is changed inside the reaction chamber by changing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the residence time of the gas is changed inside the reaction chamber by reducing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the residence time of the gas is changed inside the reaction chamber by recirculating the gas stream from the outlet to the inlet of the reaction chamber. According to certain embodiments, the duration of the self-ignition delay inside the reaction chamber is changed by changing the temperature of the gas inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the duration of the self-ignition delay is reduced inside the reaction chamber by increasing the temperature of the gas inside the reaction chamber using a heater. According to certain embodiments, the duration of the self-ignition delay is reduced by circulating the gaseous product from the outlet to the inlet. In certain embodiments, the reaction chamber maintains oxidation of the oxidizable fuel below the cessation temperature without catalyst. According to certain embodiments, the method also includes the step of expanding the gaseous product from the reaction chamber in the turbine or piston engine. In certain embodiments, the method also includes the step of compressing the gas before introducing the gas into the reaction chamber. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как в системе для окисления, которая принимает газ, содержащий окисляемое топливо, в реакционную камеру, имеющую впуск и выпуск, которая предназначается, чтобы поддерживать окислительный процесс, обнаружение того, когда температура газа в реакционной камере приближается или уменьшается ниже уровня таким образом, что реакционная камера самостоятельно не поддерживает ступенчатое окисление топлива и изменение, на основании детекторного модуля, продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры, достаточная для самовоспламенения и окисления газа во время пребывания внутри реакционной камеры.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as in an oxidation system that receives gas containing oxidizable fuel into a reaction chamber having an inlet and an outlet that is intended to support the oxidation process, detecting when the temperature of the gas in the reaction chamber approaches or decreases below a level so that the reaction chamber itself does not support stepwise oxidation of the fuel and changes ix, on the basis of the detection module, the ignition delay duration within the reaction chamber sufficient to autoignition and oxidation gas during the residence time within the reaction chamber.
Согласно определенным вариантам осуществления, изменение продолжительности задержки самовоспламенения включает введение дополнительное тепло в реакционную камеру, в результате чего увеличивается температура внутри реакционной камеры до уровня, который поддерживает окисление топлива. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию изменения продолжительности пребывания газа внутри реакционной камеры посредством изменения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию изменения продолжительности пребывания газа внутри реакционной камеры посредством уменьшения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию изменения продолжительности пребывания газа внутри реакционной камеры посредством рециркуляции потока газа от выпуска до впуска реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает окисление окисляемого топлива ниже температуры прекращения горения без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию расширения газообразного продукта из реакционной камеры в турбине или поршневом двигателе. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, changing the duration of the self-ignition delay includes introducing additional heat into the reaction chamber, thereby increasing the temperature inside the reaction chamber to a level that supports oxidation of the fuel. According to certain embodiments, the method also includes the step of changing the residence time of the gas inside the reaction chamber by changing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of changing the residence time of the gas inside the reaction chamber by reducing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of changing the residence time of the gas inside the reaction chamber by recirculating the gas stream from the outlet to the inlet of the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber maintains oxidation of the oxidizable fuel below the cessation temperature without catalyst. According to certain embodiments, the method also includes the step of expanding the gaseous product from the reaction chamber in the turbine or piston engine. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает стадию поддержания окисление окисляемого топлива посредством введения источника тепла в реакционную камеру, в результате чего увеличивается температура внутри реакционной камеры до уровня, который поддерживает окисление топлива, когда температура газа в реакционной камере приближается или уменьшается ниже уровня такой температуры, что реакционная камера самостоятельно не поддерживает окисление топлива.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes the step of maintaining oxidation of the oxidizable fuel by introducing a heat source into the reaction chamber, thereby raising the temperature inside the reaction chamber to a level that supports fuel oxidation when the temperature of the gas in the reaction the chamber approaches or decreases below a temperature such that the reaction chamber itself does not support fuel oxidation.
Согласно определенным вариантам осуществления, увеличение внутренней температуры уменьшает продолжительность задержки самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию изменения продолжительности пребывания газа внутри реакционной камеры посредством изменения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию изменения продолжительности пребывания газа внутри реакционной камеры посредством уменьшения потока газа через реакционную камеру. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию изменения продолжительности пребывания газа внутри реакционной камеры посредством рециркуляции потока газа от выпуска до впуска реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает окисление окисляемого топлива ниже температуры прекращения горения без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию расширения газообразного продукта из реакционной камеры в турбине или поршневом двигателе. Согласно определенным вариантам осуществления, окисляемое топливо содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, an increase in internal temperature decreases the duration of a delay in autoignition. According to certain embodiments, the method also includes the step of changing the residence time of the gas inside the reaction chamber by changing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of changing the residence time of the gas inside the reaction chamber by reducing the gas flow through the reaction chamber. According to certain embodiments, the method also includes the step of changing the residence time of the gas inside the reaction chamber by recirculating the gas stream from the outlet to the inlet of the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber maintains oxidation of the oxidizable fuel below the cessation temperature without catalyst. According to certain embodiments, the method also includes the step of expanding the gaseous product from the reaction chamber in the turbine or piston engine. According to certain embodiments, the oxidizable fuel contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления топлива, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как смешивание газа, содержащего низкоэнергетическое топливо (LEC), с одним или несколькими газами из группы, которую составляют газ, содержащий высокоэнергетическое топливо (HEC), газ, содержащий окислитель, и газ, содержащий разбавитель для получения газовой смеси, причем все газы присутствуют при температуре ниже температуры самовоспламенения любого из газов, которые содержатся в смеси; увеличение температуры газовой смеси, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения газовой смеси и выдерживание газовой смеси для самовоспламенения; и поддержание температуры газовой смеси ниже температуры прекращения горения в процессе окисления самовоспламеняющейся газовой смеси.According to certain embodiments, the fuel oxidation method described herein includes steps such as mixing a gas containing low energy fuel (LEC) with one or more gases from the group consisting of gas containing high energy fuel (HEC), gas containing an oxidizing agent and a gas containing a diluent to obtain a gas mixture, all gases being present at a temperature below the auto-ignition temperature of any of the gases contained in the mixture; increasing the temperature of the gas mixture to at least the auto-ignition temperature of the gas mixture and maintaining the gas mixture for auto-ignition; and maintaining the temperature of the gas mixture below the temperature of the cessation of combustion during the oxidation of the self-igniting gas mixture.
Согласно определенным вариантам осуществления, газовая смесь нагревается, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры, которая поддерживает окисление газовой смеси без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, газовая смесь нагревается, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения внутри реакционной камеры, которая поддерживает окисление газовой смеси без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает окисление смеси ниже температуры прекращения горения газовой смеси. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию расширения газа с помощью турбины или поршневого двигателя, который принимает газ из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, газовая смесь содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the gas mixture is heated to at least the autoignition temperature by means of a heat exchanger. According to certain embodiments, the heat exchanger is located inside the reaction chamber, which supports the oxidation of the gas mixture without a catalyst. In certain embodiments, the gas mixture is heated to at least a self-ignition temperature inside the reaction chamber that supports oxidation of the gas mixture without a catalyst. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the mixture below the cessation temperature of the gas mixture. In certain embodiments, the method also includes the step of expanding the gas with a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber. According to certain embodiments, the gas mixture contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как нагревание газа, содержащего окислитель, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения первой газовой смеси, содержащей газ, с окислителем, где смешиваются в определенных соотношениях низкоэнергетическое топливо (LEC) и высокоэнергетическое топливо (HEC); впрыскивание после нагревания второй газовой смеси, содержащей низкоэнергетическое газообразное топливо и высокоэнергетическое топливо, причем соотношение низкоэнергетического и высокоэнергетического газа и скорость впрыскивания выбираются таким образом, чтобы производить практически такие же соотношения в первой газовой смеси, как соотношения при впрыскивании в нагретый газ, содержащий окислитель; смешивание впрыскиваемого второго газа с нагретым газом, содержащим окислитель, при такой скорости, чтобы производить практически гомогенную первую газовую смесь в течение меньшего времени, чем продолжительность задержки воспламенения для второй газовой смеси, и выдерживание первой газовой смеси для самовоспламенения; и поддержание температуры первой газовой смеси ниже температуры прекращения горения в то время, когда самовоспламеняющаяся первая газовая смесь окисляется.According to certain embodiments, the oxidation method described herein includes such steps as heating the gas containing the oxidizing agent to at least the auto-ignition temperature of the first gas mixture containing the gas with the oxidizing agent, where low-energy fuel is mixed in certain ratios ( LEC) and high-energy fuel (HEC); injection after heating the second gas mixture containing low-energy gaseous fuel and high-energy fuel, the ratio of low-energy and high-energy gas and the injection rate are selected so as to produce almost the same ratios in the first gas mixture as the ratios when injected into a heated gas containing an oxidizing agent; mixing the injected second gas with the heated gas containing the oxidizing agent at such a rate as to produce a substantially homogeneous first gas mixture for less time than the ignition delay time for the second gas mixture and keeping the first gas mixture to self-ignite; and maintaining the temperature of the first gas mixture below the temperature of the cessation of combustion at a time when the self-igniting first gas mixture is oxidized.
Согласно определенным вариантам осуществления, первая газовая смесь нагревается, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения посредством теплообменника. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры, которая поддерживает окисление первой газовой смеси без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, первая газовая смесь нагревается, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения внутри реакционной камеры, которая поддерживает окисление газовой смеси без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает окисление второй газовой смеси ниже температуры прекращения горения газовой смеси. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию расширения газа с помощью турбины или поршневого двигателя, который принимает газ из реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, первая газовая смесь содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the first gas mixture is heated to at least a self-ignition temperature by means of a heat exchanger. According to certain embodiments, the heat exchanger is located inside the reaction chamber, which supports the oxidation of the first gas mixture without a catalyst. In certain embodiments, the first gas mixture is heated to at least a self-ignition temperature inside the reaction chamber that supports oxidation of the gas mixture without a catalyst. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the second gas mixture below the cessation temperature of the gas mixture. In certain embodiments, the method also includes the step of expanding the gas with a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber. According to certain embodiments, the first gas mixture contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление в реакционную камеру, через впуск камеры, причем данный впуск предназначается, чтобы принимать газ, содержащий смесь низкоэнергетического топлива (LEC) и, по меньшей мере, одного газа из группы, которую составляют высокоэнергетическое топливо (HEC), содержащий окислитель (OC) газ и содержащий разбавитель (DC) газ, причем данная газовая смесь присутствует при температуре ниже температуры самовоспламенения газовой смеси; поддержание температуры внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения с помощью теплообменной среды, расположенной внутри реакционной камеры, поддержание температуры на впуске реакционной камеры топлива на более высоком уровне, чем температура самовоспламенения топлива, путем переноса тепла через теплообменную среду и направление газа, поступающего во впуск через первый путь через среду, которая имеет более высокую температуру, чем температура самовоспламенения газовой смеси, до тех пор, пока газовая смесь не достигнет температуры выше температуры самовоспламенения газовой смеси; и направление газа по второму пути через среду к выпуску камеры, причем второй путь, как правило, является противоположным первому пути течения.According to certain embodiments, the oxidation method described herein includes steps such as entering the reaction chamber through the chamber inlet, which inlet is intended to receive gas containing a mixture of low energy fuel (LEC) and at least one gas from the group consisting of high-energy fuel (HEC) containing an oxidizing agent (OC) gas and containing a diluent (DC) gas, and this gas mixture is present at a temperature below the self-ignition temperature I have a gas mixture; maintaining the temperature inside the reaction chamber below the temperature of the cessation of combustion using a heat transfer medium located inside the reaction chamber, maintaining the temperature at the inlet of the fuel reaction chamber at a higher level than the temperature of self-ignition of the fuel by transferring heat through the heat transfer medium and the direction of the gas entering the inlet through the first path through a medium that has a higher temperature than the self-ignition temperature of the gas mixture until the gas mixture reaches No temperature above the autoignition temperature of the gas mixture; and the direction of the gas along the second path through the medium to the outlet of the chamber, and the second path, as a rule, is opposite to the first flow path.
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает окисление газовой смеси без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера поддерживает окисление смеси ниже температуры прекращения горения газовой смеси с помощью циркуляции теплообменной среды снаружи реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, способ также включает стадию расширения газа с помощью турбины или поршневого двигателя, который принимает газ из реакционной камеры выпуск. Согласно определенным вариантам осуществления, газовая смесь содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the reaction chamber supports oxidation of the gas mixture without catalyst. In certain embodiments, the reaction chamber maintains the oxidation of the mixture below the cessation temperature of the gas mixture by circulating a heat transfer medium outside the reaction chamber. In certain embodiments, the method also includes the step of expanding the gas with a turbine or reciprocating engine that receives gas from the reaction chamber. According to certain embodiments, the gas mixture contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую впуск и выпуск, впуск, который предназначается, чтобы принимать газ, содержащий смесь низкоэнергетического топлива (LEC) и, по меньшей мере, одного газа из группы, которую составляют высокоэнергетическое топливо (HEC), содержащий окислитель (OC) газ и содержащий разбавитель (DC) газ, причем газовая смесь присутствует при температуре ниже температуры самовоспламенения газовой смеси; теплообменная среда расположена внутри реакционной камеры, и данная среда предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру реакционной камеры ниже температуры прекращения горения и поддерживать температуру на впуске реакционной камеры топлива на более высоком уровне, чем температура самовоспламенения топлива; и, по меньшей мере, один путь течения через камеру от впуска до выпуска, причем данный путь течения предназначается, чтобы направлять газ, поступающий во впуск по первому пути через среду, которая имеет более высокую температуру, чем температура самовоспламенения газовой смеси до тех пор, пока газовая смесь не достигнет температуры выше температуры самовоспламенения газовой смеси, причем данный путь течения также предназначается, чтобы направлять окисляющуюся газовую смесь по второму пути через среду к выпуску, и второй путь, как правило, является противоположным первому пути течения.According to certain embodiments, the oxidizing apparatus described herein includes a reaction chamber having an inlet and an outlet, an inlet that is adapted to receive a gas containing a mixture of a low energy fuel (LEC) and at least one gas from the group which is a high-energy fuel (HEC) containing an oxidizing agent (OC) gas and containing a diluent (DC) gas, the gas mixture being present at a temperature below the auto-ignition temperature of the gas mixture; a heat exchange medium is located inside the reaction chamber, and this medium is intended to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the temperature of the cessation of combustion and to maintain the temperature at the inlet of the reaction chamber of the fuel at a higher level than the auto-ignition temperature of the fuel; and at least one flow path through the chamber from the inlet to the exhaust, and this flow path is intended to direct the gas entering the inlet along the first path through a medium that has a higher temperature than the auto-ignition temperature of the gas mixture until until the gas mixture reaches a temperature above the auto-ignition temperature of the gas mixture, and this flow path is also intended to guide the oxidized gas mixture along the second path through the medium to the outlet, and the second path, as a rule, is the opposite of the first flow path.
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление газовой смеси на протяжении, по меньшей мере, одного пути из первого и второго путей течения без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление смеси ниже температуры прекращения горения газовой смеси с помощью циркуляции теплообменной среды снаружи реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает, по меньшей мере, одно устройство, представляющее собой турбину или поршневой двигатель, которое предназначается, чтобы принимать газ из выпуска реакционной камеры и расширять газ. Согласно определенным вариантам осуществления, газовая смесь содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to support oxidation of the gas mixture over at least one path from the first and second flow paths without a catalyst. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain the oxidation of the mixture below the cessation temperature of the gas mixture by circulating a heat exchange medium outside the reaction chamber. According to certain embodiments, the system also includes at least one device, which is a turbine or piston engine, which is designed to receive gas from the outlet of the reaction chamber and expand the gas. According to certain embodiments, the gas mixture contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую впуск и выпуск, впуск, который предназначается, чтобы принимать газ, содержащий смесь низкоэнергетического топлива (LEC) и, по меньшей мере, один газ из группы, которую составляют высокоэнергетическое топливо (HEC), содержащий окислитель (OC) газ и содержащий разбавитель (DC) газ, причем данная газовая смесь присутствует при температуре ниже температуры самовоспламенения газовой смеси; и тепловой контроллер, который предназначается, чтобы увеличивать температуру газовой смеси, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения газовой смеси, в результате этого обеспечивается самовоспламенение газовой смеси, и температура газовой смеси поддерживается ниже температуры прекращения горения в процессе окисления самовоспламеняющейся газовой смеси.According to certain embodiments, the oxidation apparatus described herein includes a reaction chamber having an inlet and an outlet, an inlet that is adapted to receive a gas comprising a mixture of low energy fuel (LEC) and at least one gas from the group which is a high-energy fuel (HEC) containing an oxidizing agent (OC) gas and containing a diluent (DC) gas, the gas mixture being present at a temperature below the auto-ignition temperature of the gas mixture; and a heat controller that is designed to increase the temperature of the gas mixture to at least the auto-ignition temperature of the gas mixture, as a result of which the gas mixture is self-igniting, and the temperature of the gas mixture is kept below the cessation temperature of the combustion process during the oxidation of the self-igniting gas mixture.
Согласно определенным вариантам осуществления, тепловой контроллер включает теплообменник, который предназначается, чтобы повышать температуру смеси, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник предназначается, чтобы нагревать смесь до уровня выше температуры самовоспламенения после того, как смесь оказывается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление смеси ниже температуры прекращения горения газовой смеси без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает, по меньшей мере, одно устройство, представляющее собой турбину или поршневой двигатель, которое принимает газ из реакционной камеры и расширяет газ. Согласно определенным вариантам осуществления, газовая смесь содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the heat controller includes a heat exchanger that is designed to raise the temperature of the mixture at least to a temperature of self-ignition. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the heat exchanger is intended to heat the mixture to a level above the self-ignition temperature after the mixture is inside the reaction chamber. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain the oxidation of the mixture below the cessation temperature of the gas mixture without a catalyst. According to certain embodiments, the system also includes at least one device, which is a turbine or piston engine, which receives gas from the reaction chamber and expands the gas. According to certain embodiments, the gas mixture contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления, которое описано в настоящем документе, включает реакционную камеру, имеющую впуск и выпуск, причем впуск предназначается, чтобы принимать газ, содержащий смесь низкоэнергетического топлива (LEC) и, по меньшей мере, один газ из группы, которую составляют высокоэнергетическое топливо (HEC), содержащий окислитель (OC) газ и содержащий разбавитель (DC) газ, причем газовая смесь присутствует при температуре ниже температуры самовоспламенения газовой смеси; тепловой контроллер, который предназначается, чтобы нагревать газ, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения первой газовой смеси, содержащей газ с окислителем, смешанные в определенных соотношениях с низкоэнергетическим топливом (LEC) и высокоэнергетическим топливом (HEC); инжектор, который предназначается, чтобы впрыскивать, после того, как первый газ нагревается, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения первой газовой смеси, вторую газовую смесь низкоэнергетического газообразного топлива и высокоэнергетического газообразного топлива, причем данный инжектор впрыскивает низкоэнергетический и высокоэнергетический газ в таком соотношении и при такой скорости впрыскивания, которые выбираются таким образом, чтобы производить практически такое же соотношение низкоэнергетического и высокоэнергетического газа, как в первой газовой смеси, когда газ впрыскивается в реакционную камеру, причем данная реакционная камера предназначается, чтобы смешивать впрыскиваемый второй газ с нагретым газом, содержащим окислитель, при такой скорости, чтобы производить практически гомогенную первую газовую смесь в течение меньшего времени, чем продолжительность задержки воспламенения для второй газовой смеси, а также обеспечивать самовоспламенение первой газовой смеси и поддерживать температуру первой газовой смеси ниже температуры прекращения горения в то время, когда самовоспламеняющаяся первая газовая смесь окисляется.According to certain embodiments, the oxidizing apparatus described herein includes a reaction chamber having an inlet and an outlet, the inlet being adapted to receive a gas comprising a mixture of low energy fuel (LEC) and at least one gas from the group which is a high-energy fuel (HEC) containing an oxidizing agent (OC) gas and containing a diluent (DC) gas, the gas mixture being present at a temperature below the auto-ignition temperature of the gas mixture; a thermal controller, which is intended to heat the gas, at least to the self-ignition temperature of the first gas mixture containing gas with an oxidizing agent, mixed in certain proportions with low-energy fuel (LEC) and high-energy fuel (HEC); an injector that is intended to inject, after the first gas is heated to at least the auto-ignition temperature of the first gas mixture, the second gas mixture of low-energy gaseous fuel and high-energy gaseous fuel, and this injector injects low-energy and high-energy gas in this ratio and at such an injection rate, which are selected in such a way as to produce almost the same ratio of low-energy and high-energy gas, as in the first gas mixture, when the gas is injected into the reaction chamber, and this reaction chamber is intended to mix the injected second gas with the heated gas containing the oxidizing agent at such a rate as to produce a substantially homogeneous first gas mixture for less time, than the duration of the ignition delay for the second gas mixture, and also to ensure self-ignition of the first gas mixture and keep the temperature of the first gas mixture below the temperature is stopped combustion at a time when the self-igniting first gas mixture is oxidized.
Согласно определенным вариантам осуществления, тепловой контроллер включает теплообменник, который предназначается, чтобы повышать температуру смеси, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменник располагается внутри реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление первой газовой смеси внутри реакционной камеры без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление второй газовой смеси ниже температуры прекращения горения газовой смеси без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает, по меньшей мере, одно устройство, представляющее собой турбину или поршневой двигатель, которое предназначается, чтобы принимать газ из реакционной камеры и расширять газ. Согласно определенным вариантам осуществления, первая газовая смесь содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.In certain embodiments, the heat controller includes a heat exchanger that is designed to raise the temperature of the mixture at least to a temperature of self-ignition. In certain embodiments, a heat exchanger is located inside the reaction chamber. In certain embodiments, the reaction chamber is intended to support oxidation of the first gas mixture within the reaction chamber without a catalyst. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain the oxidation of the second gas mixture below the cessation temperature of the gas mixture without catalyst. According to certain embodiments, the system also includes at least one device, which is a turbine or piston engine, which is designed to receive gas from the reaction chamber and expand the gas. According to certain embodiments, the first gas mixture contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n-pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Подробные характеристики одного или нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения представлены на сопровождающих чертежах и описании, приведенном ниже. Другие отличительные характеристики, задачи и преимущества настоящего изобретения становятся очевидными из данного описания и чертежей, а также из формулы изобретения. Как описано в настоящем документе, разнообразные варианты осуществления, которые представлены выше или описаны ниже, можно использовать совместно и в сочетании с другими вариантами осуществления, которые описываются или предлагаются в настоящем документе. Отдельное обсуждение различных вариантов осуществления не следует истолковывать, если четко не определены другие условия, как означающее, что данные варианты осуществления являются индивидуальными или непригодными для объединения, поскольку варианты осуществления, которые описывает один фрагмент, чертеж, раздел или параграф, могут быть объединены с другими вариантами осуществления, независимо от места их описания.Detailed characteristics of one or more embodiments of the present invention are presented in the accompanying drawings and the description below. Other features, objectives, and advantages of the present invention will become apparent from the description and drawings, as well as from the claims. As described herein, the various embodiments that are presented above or described below can be used in conjunction with and in combination with other embodiments that are described or proposed herein. A separate discussion of the various embodiments should not be construed unless other conditions are clearly defined as meaning that these embodiments are individual or unsuitable for association, because the embodiments that describe one fragment, drawing, section or paragraph may be combined with others options for implementation, regardless of where they are described.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Сопровождающие чертежи, которые представлены, чтобы обеспечивать более полное понимание, и включены в качестве неотъемлемой части настоящего описания, иллюстрируют описанные варианты осуществления и вместе с данным описанием служат для разъяснения принципов описанных вариантов осуществления.The accompanying drawings, which are presented to provide a more complete understanding, and are included as an integral part of the present description, illustrate the described embodiments and together with this description serve to explain the principles of the described embodiments.
Фиг. 1-1A представляет схематическое изображение традиционного сжигающего топливо или дополнительное топливо устройства системы для окисления в целях утилизации потоков отходов, содержащий летучие органические соединения.FIG. 1-1A is a schematic illustration of a conventional fuel-burning or additional fuel oxidizing system device for utilizing waste streams containing volatile organic compounds.
Фиг. 1-1B представляет схематическое изображение традиционного каталитического устройства системы для окисления.FIG. 1-1B is a schematic illustration of a conventional catalytic device of an oxidation system.
Фиг. 1-1C представляет схематическое изображение традиционного устройства системы для окисления, которое включает рекуператор.FIG. 1-1C is a schematic illustration of a conventional oxidation system device that includes a recuperator.
Фиг. 1-1D представляет схематическое изображение традиционного регенеративного устройства системы для окисления.FIG. 1-1D is a schematic representation of a conventional regenerative device of an oxidation system.
Фиг. 1-2A представляет диаграмму энергии воспламенения воздушно-метановой смеси.FIG. 1-2A is a diagram of the ignition energy of an air-methane mixture.
Фиг. 1-2B представляет диаграмму температуры реакций разнообразных процессов горения и окисления.FIG. 1-2B presents a temperature chart of the reactions of various combustion and oxidation processes.
Фиг. 1-3 представляет диаграмму постепенного окисления предварительно приготовленной воздушно-топливной смеси согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-3 is a graph of the gradual oxidation of a pre-prepared air-fuel mixture according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-4A представляет диаграмму постепенного окисления топливной смеси при впрыскивании в предварительно нагретый воздух согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-4A is a graph of the gradual oxidation of a fuel mixture when injected into preheated air in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-4B представляет диаграмму процесса постепенного окисления, используемого для нагревания внешней текучей среды согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-4B is a flow diagram of a gradual oxidation process used to heat an external fluid in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-4C представляет диаграмму многоступенчатого процесса постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-4C is a diagram of a multi-stage gradual oxidation process according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-5 представляет блок-схему примерного процесса постепенного окисления предварительно приготовленной воздушно-топливной смеси согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-5 is a flowchart of an exemplary process for gradual oxidation of a pre-prepared air-fuel mixture in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-6 представляет блок-схему примерного процесса постепенного окисления топливной смеси, которая впрыскивается в предварительно нагретый воздух согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-6 is a flowchart of an exemplary process for gradually oxidizing a fuel mixture that is injected into preheated air in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-7 представляет схематическое изображение примерной системы для окисления предварительно приготовленной смеси согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-7 is a schematic illustration of an exemplary system for oxidizing a pre-prepared mixture in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-8 представляет схематическое изображение примерной системы впрыскивания для постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-8 is a schematic illustration of an exemplary gradual oxidation injection system according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-9 представляет схематическое изображение примерной приводимой в действие турбиной производящей электроэнергию системы согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-9 is a schematic representation of an exemplary turbine driven electric power generating system in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-10 представляет схематическое изображение другой приводимой в действие турбиной производящей электроэнергию системы согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-10 is a schematic representation of another turbine driven electric power generating system in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-11 представляет изображение в разрезе примерной реакционной камеры для постепенного окисления с непосредственным введением топлива или воздушно-топливной смеси согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-11 is a cross-sectional view of an exemplary gradual oxidation reaction chamber with direct introduction of fuel or an air-fuel mixture in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-12 схематически представляет поток через систему для постепенного окисления, имеющую разбрызгиватель, согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-12 schematically illustrates a flow through a gradual oxidation system having a sprinkler according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-13 представляет схематическое изображение многоступенчатой реакционной камеры для постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-13 is a schematic illustration of a multi-stage reaction chamber for gradual oxidation in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-14 представляет схематическое изображение реакционной камеры с псевдоожиженным слоем для постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-14 is a schematic representation of a fluidized bed reaction chamber for gradual oxidation in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-15A представляет схематическое изображение реакционной камеры с рециркуляционным слоем для постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-15A is a schematic representation of a reaction chamber with a recirculation layer for gradual oxidation in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-15B представляет схематическое изображение другой реакционной камеры с рециркуляционным слоем для постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-15B is a schematic illustration of another reaction chamber with a recirculation layer for gradual oxidation in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-16 представляет схематическое изображение реакционной камеры для постепенного окисления с рециркуляцией отработавшего газа согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-16 is a schematic representation of a reaction chamber for gradual oxidation with exhaust gas recirculation in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 1-17A и 17B представляют реакционную камеру для постепенного окисления со структурными реакционными элементами согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 1-17A and 17B represent a reaction chamber for gradual oxidation with structural reaction elements according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 2-1 представляет схематическое изображение устройства для окисления, присоединенного к теплообменнику, чтобы обеспечивать технологическое нагревание для промышленного процесса согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 2-1 is a schematic illustration of an oxidation device attached to a heat exchanger to provide process heating for an industrial process in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 2-2 представляет схематическое изображение устройства для окисления, присоединенного к нагревательной камере для нагревания технологического материала согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 2-2 is a schematic illustration of an oxidizing device attached to a heating chamber for heating a process material in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 2-3 представляет схематическое изображение устройства для окисления, включающего внутренний теплообменник, через который проходит технологический газ согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 2-3 is a schematic illustration of an oxidation apparatus comprising an internal heat exchanger through which a process gas passes in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 2-4 представляет схематическое изображение другого варианта осуществления устройства для окисления, включающего множество внутренних теплообменников, через которые проходит технологический газ согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 2-4 is a schematic illustration of another embodiment of an oxidation apparatus including a plurality of internal heat exchangers through which a process gas passes in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 2-5 представляет схематическое изображение устройства для окисления, включающего множество зон постепенного окисления с прилегающими реакционными зонами, в котором нагреваются партии технологического материала согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 2-5 is a schematic illustration of an oxidation apparatus including a plurality of gradual oxidation zones with adjacent reaction zones in which batches of process material are heated in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 2-6 представляет схематическое изображение устройства для окисления, включающего множество зон постепенного окисления с прилегающими реакционными зонами, в которых нагреваются постоянные потоки технологического материала согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 2-6 is a schematic illustration of an oxidation apparatus comprising a plurality of gradual oxidation zones with adjacent reaction zones in which constant flows of process material are heated in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 2-7A и 2-7B представляют перспективное изображение и изображение поперечного сечения примерного подробной конструкции элемента устройства для окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 2-7A and 2-7B are a perspective view and a cross-sectional view of an exemplary detailed structure of an element of an oxidation apparatus according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 2-8 представляет график температур устройства для окисления на фиг. 2-7A и 2-7B согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 2-8 is a temperature chart of the oxidizing apparatus of FIG. 2-7A and 2-7B according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 2-9 представляет перспективное изображение сборки устройства для окисления с использованием элемента устройства для окисления на фиг. 2-7A и 2-7B согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 2-9 is a perspective view of an assembly of an oxidizing apparatus using an element of an oxidizing apparatus in FIG. 2-7A and 2-7B according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 3-1 представляет схематическое изображение примерного цикла Шнепеля (Schnepel) производящей электроэнергию системы согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 3-1 is a schematic illustration of an exemplary Schnepel cycle of an electricity generating system in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 3-2 представляет концептуальное изображение производящей электроэнергию системы на фиг. 3-1 согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 3-2 is a conceptual view of the power generating system of FIG. 3-1 according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 3-3-3-10 представляют схематические изображения дополнительных вариантов осуществления цикла Шнепеля производящих электроэнергию систем согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 3-3-3-10 are schematic diagrams of further embodiments of a Schnepel cycle of power generating systems in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 4-1 представляет трехступенчатое устройство системы для постепенного окисления с текучим теплоносителем согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 4-1 represents a three-stage device of a system for gradual oxidation with a fluid coolant in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 4-2 представляет другой вариант осуществления трехступенчатого устройства системы для постепенного окисления с текучим теплоносителем согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 4-2 represents another embodiment of a three-stage device for a gradual oxidation system with a fluidized heat transfer fluid in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 4-3 представляет другой вариант осуществления одноступенчатой рекуперативной системы с текучим теплоносителем согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 4-3 is another embodiment of a single stage fluid heat recovery system in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 4-4 представляет другой вариант осуществления двухступенчатой производящей пар системы водотрубного типа согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 4-4 represents another embodiment of a two-stage steam generating water-tube type system in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 4-5 представляет другой вариант осуществления двухступенчатой системы огнетрубного типа с текучим теплоносителем согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 4-5 represents another embodiment of a two-stage fluid pipe fluid-type fire system in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 4-6 схематически представляет поток через систему для постепенного окисления, которая производит пар и имеет разбрызгиватель согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 4-6 schematically represents the flow through a gradual oxidation system that produces steam and has a sprinkler according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 5-1 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления, включающей производство пара и дополнительное впрыскивание топлива согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 5-1 is a schematic illustration of an exemplary gradual oxidation system including steam production and further fuel injection according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 5-2 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления, включающей производство пара и комбинированное производство тепла и электроэнергии согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 5-2 is a schematic representation of an exemplary gradual oxidation system including steam production and combined heat and power production according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 5-3 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления, включающей двойные компрессоры с промежуточным охлаждением согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 5-3 is a schematic representation of an exemplary gradual oxidation system including dual intercooled compressors in accordance with certain aspects of the present invention.
Фиг. 5-4 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления, включающей пусковое устройство для постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 5-4 is a schematic illustration of an example gradual oxidation system including a gradual oxidation triggering device according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 5-5 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления, включающей множество точек впрыскивания воды согласно определенным аспектам настоящего изобретения.FIG. 5-5 is a schematic illustration of an exemplary gradual oxidation system including a plurality of water injection points according to certain aspects of the present invention.
Фиг. 5-6 представляет диаграмму типичного содержания отработавших газов разнообразных систем.FIG. 5-6 is a diagram of typical exhaust emissions of a variety of systems.
Подробное описаниеDetailed description
Следующее описание представляет варианты осуществления системы для окисления газа, который включает окисляемое топливо. Согласно определенным вариантам осуществления, система включает устройство для окисления, которое может своим действием постепенно окислять топливо при одновременном поддержании температуры внутри устройства для окисления ниже температуры прекращения горения, таким образом, что в значительной степени ограничивается образование нежелательных загрязняющих веществ, например, таких как оксиды азота (NOx) и монооксид углерода (CO). Топливо желательно поступает в устройство для окисления на уровне или вблизи температуры самовоспламенения топлива. Система является особенно подходящей для использования низкоэнергетического топлива, такого как топливо с содержанием метана ниже 5%, в устойчивом процессе постепенного окисления, чтобы приводить в действие турбину, которая, в свою очередь, приводит в действие электрический генератор, а также приводит в действие компрессор системы.The following description presents embodiments of a system for oxidizing a gas that includes oxidizable fuel. According to certain embodiments, the system includes an oxidizing device that can gradually oxidize the fuel while maintaining the temperature inside the oxidizing device below the cessation of combustion, so that the formation of undesirable contaminants, such as nitrogen oxides, is largely limited. (NO x ) and carbon monoxide (CO). The fuel preferably enters the oxidizing device at or near the fuel auto-ignition temperature. The system is particularly suitable for the use of low energy fuels, such as fuels with a methane content below 5%, in a stable gradual oxidation process to drive a turbine, which in turn drives an electric generator and also drives a system compressor .
В следующем подробном описании представлены многочисленные конкретные данные, чтобы обеспечить понимание настоящего изобретения. Однако для обычного специалиста в данной области техники должно быть очевидным, что варианты осуществления настоящего изобретения можно реализовать на практике и без каких-либо конкретных данных. В других случаях хорошо известные конструкции и технологии не были представлены подробно, таким образом, чтобы не загромождать описание.The following detailed description provides numerous specific data in order to provide an understanding of the present invention. However, it should be apparent to one of ordinary skill in the art that embodiments of the present invention may be practiced without any specific data. In other cases, well-known structures and technologies were not presented in detail, so as not to clutter up the description.
Определенные варианты осуществления способов и систем, которые описаны в настоящем документе, представлены в отношении турбинной системы, которая приводит в действие электрический генератор с использованием низкоэнергетической текучей среды, такой как содержащий метан газ, в качестве первичного топлива и высокоэнергетической текучей среды, такие как природный газ или товарный пропан, в качестве вспомогательного топлива. Ни один факт в настоящем описании не следует истолковывать, если это не заявлено определенным образом, как ограничивающий применение каких-либо способов или систем, которые описаны в настоящем документе, конкретным первичным или вспомогательным топливом или турбинной системой данной конкретной конфигурации. Можно использовать и другие конфигурации турбинно-компрессорных систем, которые известны специалистам в данной области техники, а компоненты и принципы, описанные в настоящем документе, можно применять к этим другим системам.Certain embodiments of the methods and systems described herein are presented in relation to a turbine system that drives an electric generator using a low energy fluid, such as methane gas, as a primary fuel and high energy fluid, such as natural gas or commercial propane, as auxiliary fuel. None of the facts in this description should be construed, unless specifically stated, as limiting the use of any of the methods or systems described herein to a particular primary or auxiliary fuel or turbine system of this particular configuration. You can use other configurations of turbine-compressor systems that are known to specialists in this field of technology, and the components and principles described in this document can be applied to these other systems.
Определенные варианты осуществления способов и систем, которые описаны в настоящем документе, представлены в отношении устройства для окисления, присоединенного к возвратно-поступательной поршневой системе, которая приводит в действие электрический генератор. Ни один факт в настоящем описании не следует истолковывать, если это не заявлено определенным образом, как ограничивающий применение каких-либо способов или систем, которые описаны в настоящем документе, по отношению к турбинной системе, такой как использование вспомогательного топлива, в течение части операции в применении к возвратно-поступательной поршневой системе или к сочетанию возвратно-поступательной поршневой и турбинной систем.Certain embodiments of the methods and systems described herein are presented with respect to an oxidation device coupled to a reciprocating piston system that drives an electric generator. None of the facts in this description should be construed, unless it is stated in a specific way, as limiting the use of any methods or systems described herein in relation to a turbine system, such as the use of auxiliary fuel, during part of the operation application to reciprocating piston system or to a combination of reciprocating piston and turbine systems.
Определенные варианты осуществления способов и систем, которые описаны в настоящем документе, представлены в отношении интегрированного технологического оборудования, которое используется в процессе постепенного окисления, отдельно или совместно с существенными технологическими функциями. Ни один факт в настоящем описании не следует истолковывать, если это не заявлено определенным образом, как ограничивающий применение каких-либо способов или систем, которые описаны в настоящем документе, по отношению к турбинной системе или возвратно-поступательной поршневой системе, такой как использование вспомогательного топлива в течение части операции в применении к интегрированному технологическому оборудованию или сочетанию одной или нескольких возвратно-поступательных поршневых систем, турбинных систем и интегрированного технологического оборудования.Certain embodiments of the methods and systems described herein are presented with respect to integrated process equipment that is used in the gradual oxidation process, alone or in conjunction with essential technological functions. None of the facts in this description should be construed, unless stated in a specific way, as limiting the use of any of the methods or systems described herein in relation to a turbine system or reciprocating piston system, such as the use of auxiliary fuel during part of the operation as applied to integrated process equipment or a combination of one or more reciprocating piston systems, turbine systems and integrated technological equipment.
В тексте настоящего документа термин «NOx» означает группу оксидов азота, которые включают оксид азота и диоксид азота (NO и NO2). Существуют, по меньшей мере, три общепризнанных процесса, в которых образуются оксиды азота. «Термические оксиды азота» образуются, когда кислород и азот, присутствующие в используемом для горения воздухе, диссоциируют в высокотемпературной области зоны горения и после этого реагируют, образуя оксиды азота. «Быстрые оксиды азота» образуются вблизи фронта пламени, когда частицы топлива взаимодействуют с молекулярным азотом, образуя продукты, такие как HCN и N, которые затем окисляются, образуя NOx. «Топливные оксиды азота» образуются из топлива, в состав которого входят соединения, содержащие азот, например, амины и цианосоединения, когда сгорает топливо, содержащее азот. Двухатомный азот (N2) не рассматривается как связанный с топливом азот, который образует топливные оксиды азота.As used herein, the term “NO x ” means a group of nitric oxides that include nitric oxide and nitrogen dioxide (NO and NO 2 ). There are at least three recognized processes in which nitrogen oxides are formed. “Thermal nitrogen oxides” are formed when oxygen and nitrogen present in the air used for combustion dissociate in the high-temperature region of the combustion zone and then react to form nitrogen oxides. “Fast nitrogen oxides” are formed near the flame front when fuel particles interact with molecular nitrogen to form products such as HCN and N, which are then oxidized to form NO x . “Fuel nitrogen oxides” are formed from fuels that contain nitrogen compounds, such as amines and cyano compounds, when nitrogen-containing fuels are burned. Diatomic nitrogen (N 2 ) is not considered to be nitrogen associated with the fuel, which forms fuel nitrogen oxides.
В тексте настоящего документа термин «воспламеняющийся» означает характеристику материала, благодаря которой материал соединяется с кислородом в ходе экзотермической самоподдерживающейся или самораспространяющейся реакции, когда материал и кислород присутствуют в определенном интервале относительных количеств. Для этого может потребоваться инициирующий фактор, такой как искра или пламя, который инициирует экзотермическую реакцию.In the text of this document, the term “flammable” means a material characteristic due to which the material combines with oxygen during an exothermic self-sustaining or self-propagating reaction when the material and oxygen are present in a certain range of relative amounts. This may require an initiating factor, such as a spark or flame, that initiates an exothermic reaction.
В тексте настоящего документа термины «нижний предел воспламеняемости» (LFL), иногда называемый «нижний предел взрываемости», и «верхний предел воспламеняемости» (UFL), иногда называемый «высший предел воспламеняемости» или «верхний предел взрываемости», означают предельные объемные концентрации топлива, при которых может существовать пламя. Концентрации ниже LFL или выше UFL не допускают поддержание или распространение образующей пламя реакции.As used herein, the terms “lower flammability limit” (LFL), sometimes referred to as “lower flammability limit”, and “upper flammability limit” (UFL), sometimes referred to as “higher flammability limit” or “upper flammability limit”, mean volumetric concentration limits fuels at which flame may exist. Concentrations below LFL or above UFL do not allow the maintenance or propagation of a flame generating reaction.
В тексте настоящего документа термин «низкоэнергетическое топливо» (топливо LEC) означает газ, который включает воспламеняющийся газ в качестве вторичного компонента и инертный газ в качестве первичного компонента. Неограничительный пример низкоэнергетического топлива представляет собой содержащий метан газ, который выделяется на полигоне органических отходов или в другом месте захоронения отходов. Например, низкоэнергетический содержащий метан газ, как правило, содержит менее чем приблизительно 30% метана, но он может содержать лишь от 1 до 5% метана.As used herein, the term “low energy fuel” (LEC fuel) means a gas that includes a flammable gas as a secondary component and an inert gas as a primary component. A non-limiting example of low-energy fuel is methane-containing gas that is released at an organic waste landfill or other landfill. For example, a low energy methane-containing gas typically contains less than about 30% methane, but it may contain only 1 to 5% methane.
В тексте настоящего документа термин «высокоэнергетическое топливо» (топливо HEC) означает газ, который включает воспламеняющийся газ в качестве первичного компонента. Высокоэнергетическое топливо может содержать вторичные компоненты, которые естественным образом смешиваются с первичными компонентами, являются инертными или не могут быть отделены экономичным способом. Неограничительный пример высокоэнергетического топлива представляет собой «товарный пропан», состав которого изменяется в зависимости от места, но, как правило, содержит более чем 85% пропана (C3H8), а также допускается содержание вплоть до 10% пропилена, вплоть до 10% этана (C2H8), вплоть до 2,5% бутана (C4H10) и более тяжелых углеводородов, причем может содержаться приблизительно 0,01% пахучего вещества, как правило, этилмеркаптана. Второй неограничительный пример высокоэнергетического топлива представляет собой «природный газ», у которого типичный состав в неочищенном состоянии может содержать лишь 70% метана в сочетании с 20% или большим количеством этана, пропана и бутана, а также могут присутствовать в меньших количествах диоксид углерода (CO2), кислород (O2), азот (N2) и сероводород (H2S). Третий неограничительный пример представляет собой газ из органических отходов, содержащий более чем приблизительно 50% метана, а остальное составляют CO2, N2 и небольшое количество O2.As used herein, the term “high energy fuel” (HEC fuel) means a gas that includes a flammable gas as its primary component. High energy fuels may contain secondary components that are naturally mixed with the primary components, are inert, or cannot be separated in an economical manner. A non-limiting example of high-energy fuel is “commercial propane”, the composition of which varies depending on the location, but usually contains more than 85% propane (C 3 H 8 ), and up to 10% propylene is allowed, up to 10 % ethane (C 2 H 8 ), up to 2.5% butane (C 4 H 10 ) and heavier hydrocarbons, whereby approximately 0.01% of an odorous substance, typically ethyl mercaptan, may be contained. A second non-limiting example of high-energy fuel is “natural gas,” in which a typical untreated composition may contain only 70% methane in combination with 20% or more ethane, propane and butane, and may also contain less carbon dioxide (CO 2 ), oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S). A third non-limiting example is an organic waste gas containing more than about 50% methane, and the remainder is CO 2 , N 2, and a small amount of O 2 .
В тексте настоящего документа термин «окислитель» означает газ, который содержит достаточное количество кислорода, чтобы поддерживать горение или окисление воспламеняющегося топливо. Неограничительный пример окислителя представляет собой атмосферный воздух.As used herein, the term “oxidizing agent” means a gas that contains sufficient oxygen to support combustion or oxidation of a combustible fuel. A non-limiting example of an oxidizing agent is atmospheric air.
В тексте настоящего документа термин «разбавитель» означает, как правило, инертный газ. Неограничительные примеры разбавителя представляет собой товарные CO2, N2 и H2O. Разбавители могут присутствовать в окисляющих веществах или топливных реагентах.As used herein, the term “diluent” generally means an inert gas. Non-limiting examples of the diluent are marketed CO 2 , N 2, and H 2 O. Diluents may be present in oxidizing agents or fuel reagents.
В тексте настоящего документа термин «как правило, инертный» используется для обозначения материала или смеси, в которых не содержится в достаточном количестве воспламеняющийся материал или кислород, чтобы поддерживать горение или окисление при смешивании с кислородом или топливом, когда присутствует источник воспламенения.As used herein, the term “generally inert” is used to mean a material or mixture that does not contain enough flammable material or oxygen to support combustion or oxidation when mixed with oxygen or fuel when an ignition source is present.
В тексте настоящего документа термин «концентрация горючего вещества» означает количество воспламеняющегося материала, присутствующего в смеси, причем данная концентрация, как правило, выражается как соотношение воспламеняющегося материала в смеси и суммарного объема газа.In the text of this document, the term "concentration of combustible substance" means the amount of flammable material present in the mixture, and this concentration is usually expressed as the ratio of flammable material in the mixture to the total volume of gas.
В тексте настоящего документа термин «ступенчатое окисление» означает процесс, в котором материал соединяется с кислородом в экзотермической реакции, в то время как материал остается ниже определенной температуры в течение всего процесса. Неограничительный пример такой определенной температуры составляет 2300°F (1260°C), причем в окислительных процессах, которые протекают ниже данной температуры, оксиды азота, как правило, не образуются в значительных количествах, что соответствует правилам и стандартам в отношении загрязнения воздуха.As used herein, the term “stepwise oxidation” means a process in which a material combines with oxygen in an exothermic reaction, while the material remains below a certain temperature throughout the process. A non-limiting example of such a specific temperature is 2300 ° F (1260 ° C), and in oxidative processes that occur below this temperature, nitrogen oxides, as a rule, do not form in significant quantities, which complies with the rules and standards regarding air pollution.
В тексте настоящего документа термин «воздушно-топливная смесь» означает смесь горючего топлива и окислителя и предпочтительно газовую смесь, содержащую воздух. Воздушно-топливная смесь, как правило, считается гомогенной, если не определено другое условие. В определенных обстоятельствах низкоэнергетическое или высокоэнергетическое топливо смешивается с атмосферным воздухом, и образуется воздушно-топливная смесь. В определенных обстоятельствах низкоэнергетическое топливо может содержать в достаточных количествах кислород и топливо, чтобы считаться воздушно-топливной смесью, без введения дополнительного воздуха или топлива.As used herein, the term “air-fuel mixture” means a mixture of combustible fuel and an oxidizing agent, and preferably a gas mixture containing air. An air-fuel mixture is generally considered homogeneous unless otherwise specified. In certain circumstances, low-energy or high-energy fuel is mixed with atmospheric air, and an air-fuel mixture is formed. In certain circumstances, low-energy fuels may contain sufficient oxygen and fuel to be considered an air-fuel mixture, without introducing additional air or fuel.
В тексте настоящего документа термин «самовоспламенение» означает самопроизвольное инициирование процесса окисления или горения в смеси, содержащей воспламеняющийся материал и окислитель. Температура самовоспламенения представляет собой минимальную температуру, при который процесс окисления или горения происходит при отсутствии источника воспламенения, и которая может зависеть от давления и/или концентраций кислорода и топлива в смеси.In the text of this document, the term "spontaneous combustion" means the spontaneous initiation of the oxidation or combustion process in a mixture containing a flammable material and an oxidizing agent. The autoignition temperature is the minimum temperature at which the oxidation or combustion process occurs in the absence of an ignition source, and which may depend on the pressure and / or concentration of oxygen and fuel in the mixture.
В тексте настоящего документа термин «продолжительность задержки самовоспламенения» означает период времени, в течение которого смесь, находящаяся при температуре выше температуры самовоспламенения, окисляется и высвобождает основное количество своей экзотермической энергии. В качестве иллюстрации, метан имеет температуру самовоспламенения, составляющую приблизительно 1000°F (537,8°C). Если температура смеси метана и воздуха повышается до 1000°F (537,8°C), то в конечном счете происходит реакция с образованием H2O и CO2. Однако если такая же смесь нагревается до более высокой температуры, составляющей, например, 1200°F (648,9°C), то продолжительность задержки воспламенения может составлять две секунды. Если смесь нагревается до 1400°F (760°C), то задержка может составлять 100 миллисекунд. Продолжительность задержки самовоспламенения, как правило, экспоненциально уменьшается при повышении температуры и зависит от концентраций топлива и кислорода. Продолжительность задержки самовоспламенения может быть вычислена с помощью программного обеспечения для химической кинетики с использованием сложных кинетических механизмов, которые могут включать сотни реакций и десятки молекулярных и радикальных частиц.As used herein, the term “auto-ignition delay time” means a period of time during which a mixture at a temperature above the auto-ignition temperature oxidizes and releases the bulk of its exothermic energy. By way of illustration, methane has a self-ignition temperature of approximately 1000 ° F (537.8 ° C). If the temperature of the mixture of methane and air rises to 1000 ° F (537.8 ° C), then the reaction ultimately occurs with the formation of H 2 O and CO 2 . However, if the same mixture is heated to a higher temperature of, for example, 1200 ° F (648.9 ° C), then the ignition delay can be two seconds. If the mixture heats up to 1400 ° F (760 ° C), then the delay can be 100 milliseconds. The duration of the self-ignition delay, as a rule, decreases exponentially with increasing temperature and depends on the concentrations of fuel and oxygen. The duration of the self-ignition delay can be calculated using chemical kinetics software using complex kinetic mechanisms, which can include hundreds of reactions and tens of molecular and radical particles.
В тексте настоящего документа термин «предварительное смешивание» означает смешивание воздуха и воспламеняющегося материала, такого как низкоэнергетическое или высокоэнергетическое топливо, в результате которого образуется, как правило, гомогенная воздушно-топливная смесь, перед введением смеси в камеру, в которой будет происходить окисление или горение.As used herein, the term “pre-mixing” means mixing air and a combustible material, such as low-energy or high-energy fuel, which results in a generally homogeneous air-fuel mixture, before introducing the mixture into a chamber in which oxidation or combustion will occur .
В тексте настоящего документа термин «короткая продолжительность пребывания» определяется по отношению к устройству для горения, такому как традиционные двигатели внутреннего сгорания, камеры сгорания газовых турбин, возвратно-поступательный двигатели, горелки для бойлеров и т.д. В этих традиционных устройствах для горения процесс горения завершается в течение периода времени, который составляет, как правило, значительно менее чем одна секунда, как правило, менее чем 100 миллисекунд и даже менее чем 10 миллисекунд. Процесс, имеющий продолжительность пребывания, составляющую приблизительно одну секунду или превышающий одну секунду, обозначается термином «имеющий длительную продолжительность пребывания».Throughout this document, the term “short residence time” is defined in relation to a combustion device, such as traditional internal combustion engines, gas turbine combustion chambers, reciprocating engines, burners for boilers, etc. In these conventional combustion apparatuses, the combustion process is completed within a period of time which is typically significantly less than one second, typically less than 100 milliseconds and even less than 10 milliseconds. A process having a residence time of approximately one second or greater than one second is denoted by the term "having a long residence time".
В тексте настоящего документа термин «летучие органические соединения» (VOC) означает органические соединения, которые переходят в газовую фазу, когда они находятся при температуре в интервале от 40 до 120°F (от 4,444 до 48,89°C), и могут соединяться с кислородом в экзотермической реакции. Примеры летучих органических соединений представляют собой, но не ограничиваются этим, ацетон, акролеин, акрилонитрил, аллиловый спирт, аллилхлорид, бензол, бутен-1, хлорбензол, 1,2-дихлорэтан, этан, этанол, этилакрилат, этилен, этилформиат, этилмеркаптан, метан, метилхлорид, метилэтилкетон, пропан, пропилен, толуол, триэтиламин, винилацетат и винилхлорид.Throughout this document, the term “volatile organic compounds” (VOC) means organic compounds that enter the gas phase when they are at a temperature in the range of 40 to 120 ° F (4.444 to 48.89 ° C) and can be combined with oxygen in an exothermic reaction. Examples of volatile organic compounds include, but are not limited to, acetone, acrolein, acrylonitrile, allyl alcohol, allyl chloride, benzene, butene-1, chlorobenzene, 1,2-dichloroethane, ethane, ethanol, ethyl acrylate, ethylene, ethyl formate, ethyl mercaptan, methane , methyl chloride, methyl ethyl ketone, propane, propylene, toluene, triethylamine, vinyl acetate and vinyl chloride.
В тексте настоящего документа термин «максимальная температура реакции» означает максимальную температуру химической окислительной реакции, который включает теплоперенос или потерю или совершение работы. Например, если тепло отводится одновременно с протеканием реакции, максимальная температура реакции будет составлять менее чем адиабатическая температура реакции. Аналогичным образом, максимальная температура реакции может составлять более чем адиабатическая температура реакции, если подводится тепло.As used herein, the term “maximum reaction temperature” means the maximum temperature of a chemical oxidative reaction that involves heat transfer or loss or completion of work. For example, if heat is removed simultaneously with the reaction, the maximum reaction temperature will be less than the adiabatic reaction temperature. Similarly, the maximum reaction temperature may be more than the adiabatic reaction temperature if heat is supplied.
В тексте настоящего документа термин «степень деформации пламени» или «деформация пламени» означает сочетание турбулентной деформации фронта пламени посредством растяжения или искривления, при котором тепло отводится от фронта пламени. Высокие степени деформации пламени могут создаваться со значительными слоями сдвига, и если степень деформации является достаточно высокой, пламя может погаснуть.As used herein, the term “flame deformation degree” or “flame deformation” means a combination of turbulent deformation of the flame front by stretching or bending, in which heat is removed from the flame front. High degrees of flame deformation can be created with significant shear layers, and if the degree of deformation is high enough, the flame can go out.
В тексте настоящего документа термин «адиабатическая температура реакции» означает температуру, которая получается в результате завершения химической окислительной реакции, которая происходит без какого-либо совершения работы, переноса тепла или изменения кинетической или потенциальной энергии. Эта величина иногда называется термином «адиабатическая температура реакции при постоянном объеме».As used herein, the term “adiabatic reaction temperature” means the temperature that results from the completion of a chemical oxidative reaction that occurs without any work, heat transfer, or a change in kinetic or potential energy. This value is sometimes called the term “adiabatic reaction temperature at a constant volume."
В тексте настоящего документа термин «температура прекращения горения» означает температуру, ниже которой пламя не распространяется в практически однородно приготовленной воздушно-топливной смеси. В некоторых случаях, в качестве примера, как представлено в настоящем документе, температура прекращения горения может быть эквивалентной нижнему пределу воспламеняемости при любой конкретной температуре воздушно-топливной смеси.In the text of this document, the term "temperature of the cessation of combustion" means the temperature below which the flame does not spread in almost uniformly prepared air-fuel mixture. In some cases, as an example, as presented herein, the cessation temperature may be equivalent to the lower flammability limit at any particular temperature of the air-fuel mixture.
Ступенчатое окислениеStep oxidation
Фиг. 1-2A представляет диаграмму энергии воспламенения для воздушно-метановой смеси. Смесь метана и воздуха воспламеняется в интервале, составляющем приблизительно от 5 до 15 об. % метана. Стехиометрическая смесь метана и воздух, т.е. смесь, содержащая ровно достаточное количество кислорода для соединения с метаном, содержит приблизительно 9,5 об. % метана. Фиг. 1-2A представляет, что для стехиометрической воздушно-метановой смеси 55 требуется минимальная энергия воспламенения, и что повышенная энергия требуется для воспламенения смеси, имеющей меньшее или большее содержание метана.FIG. 1-2A presents a diagram of the ignition energy for an air-methane mixture. The mixture of methane and air ignites in the range of approximately 5 to 15 vol. % methane. A stoichiometric mixture of methane and air, i.e. a mixture containing exactly enough oxygen to combine with methane contains approximately 9.5 vol. % methane. FIG. 1-2A represents that a stoichiometric air-
Фиг. 1-2B представляет температурную диаграмму реакций, включая разнообразные процессы горения и окисления, которые как представляет система 60. В зоне 1 горение должен распространять источник энергии. В случае текучего источника смеси, который является типичным в устройствах для горения, источник энергии для стабилизации горения должен быть относительно постоянным по отношению ко времени. Данный источник энергии, как правило, создается путем образования горячей местной области горячих продуктов горения в рециркуляционной зоне. Эти зоны образуются позади обтекателей или других геометрических конструкций (V-образные заслонки, угловые рециркуляционные зоны). Второй способ заключается в том, чтобы часть смеси образовывать вихри в достаточной степени, таким образом, что возникает «вихревой срыв», и рециркуляционная зона образуется внутри или позади вихревой смеси. Эти типы способов стабилизации пламени хорошо известны в технике горения. Горячая рециркуляционная зона служит в качестве постоянного источника воспламенения, который поддерживает предварительно приготовленную воздушно-топливную смесь в зоне 1 в состоянии постоянного горения.FIG. 1-2B presents a temperature diagram of the reactions, including the various combustion and oxidation processes that
В зоне 2 на фиг. 1-2B пламя, даже когда его инициирует искра или другой источник воспламенения, не будет распространяться через воздушно-топливную смесь. Однородная воздушно-топливная смесь является чрезмерно обедненной для горения. Один способ осуществления реакции предварительно приготовленной воздушно-топливной смеси в этой зоне заключается в том, чтобы снижать энергию активации реакции с помощью катализатора. Другой способ заключается в том, чтобы обеспечивать местно обогащенную смесь внутри камеры сгорания. В этом месте образуется повышенная концентрация горючего вещества, и, таким образом, температура реакции соответствует зоне 1. Эта обогащенная смесь горит, и пламя удерживается внутри камеры сгорания, однако распространение реакции в обедненные области внутри камеры сгорания не происходит посредством распространения пламени, и его требуется осуществлять с использованием технологий смешивания газов.In
Зона 1 и зона 2 разделены линией, показывающей температуру прекращения горения в температурном интервале. Невозможно поддерживать пламя при концентрации предварительно смешанного топлива, которая приводит к адиабатической температуре реакции ниже этой линии. Более подробно, если горение предварительно приготовленной смеси начинается в зоне 1, и концентрация топлива медленно уменьшается, будет уменьшаться температура пламени, которая в данном случае представляет собой максимальную температуру реакции, которую показывает оси Y на фиг. 1-2. Когда температура достигает линии температуры прекращения горения, пламя гаснет.
Гомогенная воздушно-топливная смесь в зоне 3 на фиг. 1-2B самовоспламеняется и реагирует относительно быстро. Проблема этого квадранта «горения без пламени» заключается в том, чтобы однородно смешивать топливо и воздух и нагревать смесь до желательной температуры, прежде чем воздушно-топливная смесь воспламеняется. Например, если смешивать топливо и воздух при температуре ниже предела самовоспламенения, что обозначено точкой 62 в зоне 1, то любая незапланированная искра будет воспламенять смесь, в то время как в зоне 1 ничего не происходит. Кроме того, как только воздушно-топливная смесь полностью смешивается в точке 62, воздушно-топливная смесь нагревается до точки 64, например, с использованием теплообменника или другого способа нагревания.A homogeneous air-fuel mixture in
Специалисты в области горения без пламени предотвращают проблему смешивания при низких температурах без горения посредством смешивания топлива с горячим воздухом в зоне 3. Чтобы предотвратить возникновение воспламенения перед достижением однородного смешивания, самовоспламенения задерживается посредством использования одной из двух технологий. Одна технология заключается в том, чтобы впрыскивать топливо в смесь воздуха и рециркулированного отработавшего газа. Отработавший газ содержит, по сравнению с воздухом, избыток CO2 и H2O и уменьшенное количество кислорода. При уменьшении концентрации O2 самовоспламенение задерживается, и в результате этого обеспечивается, что смесь топлива со смесью воздуха и отработавшего газа, как правило, достигает однородного состава.Specialists in the field of flameless combustion prevent the problem of mixing at low temperatures without burning by mixing fuel with hot air in
Вторая технология заключается в том, что создается «степень деформации пламени» или «деформация пламени», которая задерживает самовоспламенение. Деформированное пламя представляет собой пламя, которое возникает в высоко турбулентных потоках, содержащих слои значительного сдвига. Они создают турбулентно-химическое взаимодействие, которое задерживает реакцию, и, в предельных случаях, становится возможным гашение пламени. Чтобы осуществить деформацию пламени, топливо впрыскивается в турбулентный воздушный поток, например, в воздух, который выпускается из сопла при высокой скорости, и топливо впрыскивается в поток выходящего воздуха. Воздушно-топливная смесь, как правило, достигает гомогенного состава перед тем, как поток воздушно-топливной смеси становится нетурбулентным, и деформация пламени вызывает задержку самовоспламенения в течение этого периода смешивания. Оказывается возможным объединение двух технологий и впрыскивание топлива в струю окислителя, который представляет собой смесь воздуха и рециркулирующего отработавшего газа, и в результате этого задерживается самовоспламенение смеси окислителя и топлива посредством одновременного уменьшения концентрации O2 и деформации пламени, и благодаря этому достигается распространение реакции по всему объему камеры.The second technology is to create a “flame deformation degree” or “flame deformation” that delays self-ignition. A deformed flame is a flame that occurs in highly turbulent flows containing layers of significant shear. They create a turbulent-chemical interaction that delays the reaction, and, in extreme cases, the flame is extinguished. To effect flame deformation, the fuel is injected into a turbulent air stream, for example, into the air that is discharged from the nozzle at high speed, and the fuel is injected into the exhaust air stream. The air-fuel mixture generally achieves a homogeneous composition before the air-fuel mixture becomes non-turbulent and flame deformation causes a delay in self-ignition during this mixing period. It turns out that the two technologies can be combined and fuel is injected into the oxidizer stream, which is a mixture of air and recirculated exhaust gas, and as a result, the self-ignition of the oxidizer-fuel mixture is delayed by simultaneously reducing the O 2 concentration and flame deformation, and thereby the reaction spreads throughout camera volume.
Один аспект структуры пламени в зоне 1 заключается в том, что окислительная реакция происходит в относительно узкой реакционной зоне, которая называется «фронт пламени». В этой области тепло от зоны после горения и химические радикалы из пламени диффундируют, молекулярно и турбулентно, в непрореагировавшие газы. В зоне 2 реакция происходит в области вблизи катализатора и называется термином «гетерогенное горение». Только в зонах 3 и 4 может осуществляться распределенная в объеме реакция вследствие инициирующей самовоспламенение реакции, в отличие от термической обратной связи от существующего пламени.One aspect of the flame structure in
Зона 4 представляет собой область, в которой концентрация топлива является чрезмерно низкой, чтобы поддерживать пламя, т.е. она находится ниже линии температуры прекращения горения, причем эта область является достаточно горячей для самовоспламенения. Ступенчатое окисление является подходящим для окисления топлива в этой зоне. В отличие от зон 1-2, реакции в зоне 4 могут происходить относительно однородно во всем объеме реактора/камеры сгорания без четко определенного фронта пламени реакции.
Фиг. 1-3 представляет схематическое изображение примерного процесса постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Фиг. 1-3 представляет разнообразные области, пронумерованные 72, 74, 75, 76a, 76b и 78, поведения реакции горения для гомогенной воздушно-топливной смеси при постоянном давлении. Ордината представляет собой температуру воздушно-топливной смеси, и абсцисса представляет собой концентрацию топлива в воздушно-топливной смеси. Нижний предел воспламеняемости становится меньше, т.е. уменьшается концентрация горючего вещества, когда температура воздушно-топливной смеси увеличивается. Верхний предел воспламеняемости становится выше, т.е. повышается концентрация горючего вещества, когда температура увеличивается. Можно видеть, что расширяется интервал концентраций, в которых воспламеняется горючее вещество, когда температура увеличивается.FIG. 1-3 is a schematic representation of an exemplary gradual oxidation process according to certain aspects of the present invention. FIG. 1-3 represent a variety of regions, numbered 72, 74, 75, 76a, 76b and 78, of the behavior of the combustion reaction for a homogeneous air-fuel mixture at constant pressure. The ordinate represents the temperature of the air-fuel mixture, and the abscissa represents the concentration of fuel in the air-fuel mixture. The lower flammability limit becomes smaller, i.e. the concentration of the combustible substance decreases when the temperature of the air-fuel mixture increases. The upper flammability limit becomes higher, i.e. the concentration of a combustible substance increases when the temperature rises. It can be seen that the range of concentrations in which the combustible substance ignites is widening as the temperature rises.
Зона 72 представляет собой область, в которой смесь не самовоспламеняется, но пламя распространяется через воздушно-топливную смесь после введения достаточного источника энергии. Обычная форма введения энергии представляет собой искру от свечи зажигания или воспламенителя, хотя можно использовать и другие устройства, такие как свеча накаливания или ионизированная плазма.
Зона 74 находится ниже нижнего предела воспламеняемости и ниже температуры самовоспламенения. В этой области пламя, даже если его инициирует искра, не будет распространяться через смесь.
Зона 76 разделяется на две зоны 76a и 76b в отношении времени для завершения реакции. Если искра происходит внутри зон 76a или 76b, пламя будет инициироваться и распространяться через воздушно-топливную смесь. Воздушно-топливная смесь в зонах 76a или 76b может также самовоспламеняться, потому что энергия, которая содержится воздушно-топливной смесью при этих температурах, превышает энергию активации воздушно-топливной смеси, как обсуждалось выше по отношению к фиг. 1-2B. Минимальная температура, при которой смесь будет самовоспламеняться при наличии достаточного времени, известна как температура самовоспламенения (AIT). Зону 76 ограничивает температура самовоспламенения и верхний предел воспламеняемости и нижний предел воспламеняемости, и любая смесь, имеющая концентрацию горючего вещества и температуру в пределах зоны 76b или 76a, будет самовоспламеняться. Горючие воздушно-топливные смеси в зоне 76a будут самовоспламеняться и реагировать в течение меньшего периода времени, чем короткая продолжительность пребывания. Воздушно-топливные смеси, имеющие концентрации горючего вещества и температуры в зоне 76b, также будут самовоспламеняться и реагировать, но они будут реагировать в течение периода времени, соответствующего большой продолжительности пребывания.Zone 76 is divided into two
В зоне 78 искра или другой источник энергии не будет инициировать пламя, и пламя не будет распространяться через воздушно-топливную смесь. Оказывается возможным окисление топлива посредством самовоспламенения, если обеспечивается достаточное время для завершения окислительных реакций. Продолжительность этих реакций в зоне 78 соответствует большой продолжительности пребывания.In
Зона 75 не является подходящей в большинстве устройств для горения. Пламя не может распространяться через воздушно-топливную смесь в зоне 75, поскольку ее состав является чрезмерно обогащенным топливом. Если окислительный процесс инициируется в той части зоны 75, которая находится выше температуры самовоспламенения, отсутствует достаточное количество воздуха для полного окисления топлива, и окислительный процесс будет самогасящимся, и образующееся в результате недогоревшее топливо будет выходить из устройства для горения.
Согласно определенным аспектам, процесс, начинающийся в точке 80, нагревает воздушно-топливную смесь до температуры выше температуры самовоспламенения воздушно-топливной смеси, обозначенной точкой 82. Реакционная камера, такая как реакционная камера 500 на фиг. 1-11, предназначается, чтобы окислять воздушно-топливную смесь и поддерживать адиабатическую температуру и максимальную температуру реакции в реакционной камере ниже температуры прекращения горения воздушно-топливной смеси, как обозначено штриховой линией, соединяющей точки 82 и 84, которая остается ниже нижнего предела воспламеняемости.In certain aspects, a process starting at
Фиг. 1-4 представляет диаграмму постепенного окисления топливной смеси, когда она впрыскивается в предварительно нагретый воздух согласно определенным аспектам настоящего изобретения. В данном процессе атмосферный воздух в точке 92 в зоне 74 нагревается разнообразными способами (теплообмен, сжатие) до точки 94 в зоне 78. Топливо, которое может представлять собой низкоэнергетическое топливо, разбавленное высокоэнергетическое топливо или смесь высокоэнергетического и низкоэнергетического топлива, затем вводится в горячий воздух, и в результате этого воздушно-топливная смесь перемещается из точки 94 в точку 96, которая находится в пределах зоны 76a на фиг. 1-3, и в которой воздушно-топливная смесь самовоспламеняется, и, поскольку точка 96 находится в пределах зоны 76a на фиг. 1-3, реакция горения происходит быстро, что соответствует короткой продолжительности пребывания. По мере развития процесса горения повышается температура воздушно-топливной смеси, в то время как концентрация горючего газа уменьшается, и процесс следует по стрелке от точки 96 к точке 98. Поскольку точка 98 находится выше температуры образования термических оксидов азота, в этом процессе производится большее количество оксидов азота, чем в процессе, который остается ниже температуры образования термических оксидов азота.FIG. 1-4 is a graph of the gradual oxidation of a fuel mixture when it is injected into preheated air in accordance with certain aspects of the present invention. In this process, atmospheric air at
Однако если разбавитель, такой как рециркулирующий отработавший газ, добавляется в воздух, уменьшается содержание кислорода в образующейся смеси воздуха и разбавителя. Использование горячего рециркулирующего отработавшего газа может также способствовать нагреванию воздуха от точки 92 до точки 94. Добавление разбавителя в воздух, а также использование технологии смешивания с деформацией пламени для смешивания топлива со смесью воздуха и разбавителя, перемещает верхний и нижний пределы воспламеняемости к новым линиям, обозначенным как «верхний предел воспламеняемости (воздух + разбавитель + деформация)» и «нижний предел воспламеняемости (воздух + разбавитель + деформация)», как представлено на фиг. 1-4A.However, if a diluent, such as a recirculating exhaust gas, is added to the air, the oxygen content in the resulting mixture of air and diluent is reduced. The use of hot recirculated exhaust gas can also help to heat the air from
В случае добавления разбавителя и использования технологии смешивания с деформацией пламени точка 96 больше не находится в зоне 76a, но оказывается в зоне 76b, где реакционный процесс задерживается в большей степени, чем в зоне 76a. Разбавители в составе смеси уменьшают повышение температуры таким образом, что процесс следует по стрелке от точки 96 до точки 99 и остается ниже температуры образования термических оксидов азота. Таким образом, при использовании разбавителя может уменьшаться количество оксидов азота, образующихся в процессе горения/окисления.In the case of adding a diluent and using flame deformation mixing technology,
Согласно определенным аспектам, процесс, начинающийся в точке 92, нагревает воздух до температуры, обозначенной точкой 82, выше температуры самовоспламенения целевой воздушно-топливной смеси. Топливо затем впрыскивается в горячий воздух, перемещая воздушно-топливную смесь в точку 97. Реакционная камера, такая как реакционная камера 500 на фиг. 1-11, предназначается, чтобы окислять воздушно-топливную смесь и поддерживать адиабатическую температуру внутри реакционной камеры выше температуры прекращения горения смеси и максимальную температуру реакции внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения смеси, как обозначено штриховой линии, которая соединяет точки 97 и 98, быстро перемещаясь ниже нижнего предела воспламеняемости.According to certain aspects, a process starting at
Фиг. 1-4B представляет диаграмму 120 процесса постепенного окисления, используемого для нагревания внешней текучей среды согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Атмосферный воздух в точке 92 нагревается до точки 94, в которой топливо впрыскивается в предварительно нагретый воздух, перемещая воздушно-топливную смесь в точку 96. Поскольку воздушно-топливная смесь находится выше температуры самовоспламенения, ступенчатое окисление будет начинаться, и в то же самое время воздушно-топливная смесь переносит тепло к внешней текучей среде, например, через паровой змеевик 5220 на фиг. 5-3, таким образом, что температура воздушно-топливной смеси уменьшается, в то время как концентрация топлива также снижается до точки 122. Воздушно-топливная смесь затем перемещается от внешней текучей среды и продолжает постепенно окисляться без потери тепла во внешнюю текучую среду, таким образом, что температура воздушно-топливной смеси увеличивается, в то время как концентрация топлива продолжает уменьшаться, и в результате этого происходит перемещение в точку 124, где топливо полностью расходуется.FIG. 1-4B is a
Фиг. 1-4C представляет диаграмму 130 многоступенчатого процесса постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Имеющая температуру окружающей среды воздушно-топливная смесь в точке 132 нагревается до точки 134, которая находится выше температуры самовоспламенения, таким образом, что инициируется ступенчатое окисление, и воздушно-топливная смесь перемещается в точку 136, где топливо полностью расходуется. Горячая смесь воздуха и разбавителя пропускается через теплообменник, тепло отводится, и в результате этого смесь воздуха и разбавителя перемещается в точку 138. Дополнительное топливо впрыскивается в смесь воздуха и разбавителя, и в результате этого смесь перемещается в точку 140. Процесс постепенного окисления инициируется, когда смесь остается выше температуры самовоспламенения, и процесс перемещается вдоль линии в точку 142, где топливо снова полностью расходуется. Можно видеть, что горячая смесь воздуха и разбавителя может снова циркулировать через теплообменник, как раньше, и цикл из точек 142-138-140 повторяется несколько раз, до тех пор пока не израсходуется весь кислород в смеси, и при этом максимальная температура реакции все время остается ниже температуры образования термических оксидов азота.FIG. 1-4C is a diagram 130 of a multi-stage gradual oxidation process according to certain aspects of the present invention. The ambient air-fuel mixture at
Фиг. 1-5 и 1-6 представляют блок-схемы примерных процессов постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Фиг. 1-5 описывает процесс предварительного смешивания 100, в котором окислитель, разбавитель и низкоэнергетическое и высокоэнергетическое топливо смешиваются, а затем нагреваются до температуры самовоспламенения, и в результате этого инициируется ступенчатое окисление топлива. Конкретный вариант осуществления процесса на фиг. 1-5 может включать только некоторые из описанных стадий, или в него могут быть включены такие стадии в иной последовательности, чем последовательность, проиллюстрированная на фиг. 1-5. В качестве примера, наиболее полный процесс начинается на стадии 102, причем на стадии 102 поступает низкоэнергетическое топливо, например, газ из органических отходов.FIG. 1-5 and 1-6 are flowcharts of exemplary gradual oxidation processes according to certain aspects of the present invention. FIG. 1-5 describes a
Окислитель, например, воздух, добавляется в низкоэнергетическое топливо на стадии 104. Согласно некоторым аспектам, добавляемое количество окислителя зависит от концентрации горючего газа в низкоэнергетическом топливе, таким образом, что достигается целевая концентрация горючего газа в образующейся смеси окислителя и низкоэнергетического топлива. Согласно некоторым аспектам, добавляемое количество окислителя зависит от концентрации кислорода в низкоэнергетическом топливе, таким образом, что достигается минимальная концентрация кислорода в образующейся смеси окислителя и низкоэнергетического топлива. Согласно некоторым аспектам, концентрация горючего газа и/или кислорода в низкоэнергетическом топливе, по меньшей мере, периодически измеряется, и количество окислителя, которое добавляется на стадии 104, регулируется в зависимости от результатов этого измерения.An oxidizing agent, for example, air, is added to the low energy fuel in
Высокоэнергетическое топливо можно необязательно добавлять на стадии 106. Согласно некоторым аспектам, добавляемое количество высокоэнергетического топлива зависит от концентрации горючего газа в смеси окислителя и низкоэнергетического топлива, таким образом, что достигается целевая концентрация горючего газа в образующейся смеси окислителя, низкоэнергетического топлива и высокоэнергетического топлива. Согласно некоторым аспектам, концентрация горючего газа в смеси окислителя и низкоэнергетического топлива, по меньшей мере, периодически измеряется, и количество высокоэнергетического топлива, которое добавляется на стадии 106, регулируется в зависимости от результатов этого измерения.High energy fuel may optionally be added at
На стадии 108 разбавитель, такой как рециркулирующий отработавший газ, добавляется в смесь окислителя и топлива. Согласно определенным аспектам, количество разбавителя регулируется для достижения целевой концентрации горючего газа в образующейся смеси окислителя, топлива и разбавителя. Согласно определенным аспектам, рециркулирующий отработавший газ также добавляет тепло в смесь окислителя и топлива, и в результате этого уменьшается количество тепла, которое будет вводиться впоследствии на стадии 112. Согласно некоторым аспектам, концентрация горючего газа в смеси окислителя и топлива, по меньшей мере, периодически измеряется, и количество разбавителя, которое добавляется на стадии 108, регулируется в зависимости от результатов этого измерения. Окислитель, низкоэнергетическое и высокоэнергетическое топливо и разбавитель смешиваются на стадии 110, образуя, как правило, гомогенную смесь. Согласно определенным аспектам, смешивание происходит постепенно после одной или нескольких из стадий 104, 106 и 108. Гомогенная смесь окислителя, топлива и разбавителя нагревается на стадии 112 до тех пор, пока температура смеси не достигает, по меньшей мере, температуры самовоспламенения смеси. Смесь окислителя, топлива и разбавителя самовоспламеняется на стадии 114 и постепенно окисляется на стадии 116 до тех пор, пока топливо и кислород в смеси не перестают реагировать, и, таким образом, процесс 100 завершается.At
Фиг. 1-6 описывает процесс 150 впрыскивания топлива, в котором окислитель или разбавитель смешиваются, а затем нагреваются до температуры самовоспламенения, причем смесь низкоэнергетического и высокоэнергетического топлива впрыскивается в смесь окислителя и разбавителя и перемешивается. Конкретный вариант осуществления процесса на фиг. 1-6 может включать только некоторые из описанных стадий, или в него могут быть включены такие стадии в иной последовательности, чем последовательность, проиллюстрированная на фиг. 1-6. В качестве примера, наиболее полный процесс начинается на стадии 104a, на которой вводится окислитель. Разбавитель добавляется в окислитель на стадии 108 и смешивается на стадии 110a, а затем нагревается на стадии 112, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения целевой смесь окислителя, разбавителя и топлива. Согласно некоторым аспектам, добавляемое количество разбавителя зависит от концентрации кислорода в окислителе, таким образом, что достигается целевая концентрация кислорода в образующейся смеси окислителя и разбавителя. Согласно определенным аспектам, когда разбавитель представляет собой рециркулирующий отработавший газ, этот рециркулирующий отработавший газ также добавляет тепло в окислитель, и в результате этого уменьшается количество тепла, которое будет добавляться впоследствии на стадии 112.FIG. 1-6 describes a
В параллельном процессе низкоэнергетическое топливо вводится на стадии 102, и высокоэнергетическое топливо добавляется на стадии 106, а затем смешивается на стадии 110b. Согласно некоторым аспектам, добавляемое количество высокоэнергетического топлива зависит от концентрации горючего газа в низкоэнергетическом топливе, таким образом, что достигается целевая концентрация горючего газа в образующейся смеси низкоэнергетического и высокоэнергетического топлива. Согласно некоторым аспектам, концентрация горючего газа в низкоэнергетическом топливе, по меньшей мере, периодически измеряется, и количество высокоэнергетического топлива, которое добавляется на стадии 106, регулируется в зависимости от результатов этого измерения.In a parallel process, low energy fuel is introduced in
Смесь низкоэнергетического и высокоэнергетического топлива впрыскивается в горячую смесь окислителя и разбавителя на стадии 152 и смешивается на стадии 110c. Согласно определенным аспектам, смешивание на стадии 110c включает введение смеси окислителя и разбавителя в окислительную камеру посредством создающей турбулентность струи, и топливная смесь впрыскивается в турбулентный поток смеси окислителя и разбавителя. Смесь окислителя и разбавителя и топливная смесь быстро смешиваются в турбулентном потоке на стадии 110c, а затем осуществляются самовоспламенение на стадии 114 и ступенчатое окисление на стадии 116 до тех пор, пока топливо и кислород в смеси перестают реагировать, и, таким образом, процесс 150 завершается.A mixture of low energy and high energy fuel is injected into the hot mixture of the oxidizing agent and diluent in
Фиг. 1-7 представляет схематическое изображение примерной системы для окисления предварительно приготовленной смеси 200 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. В данном примере низкоэнергетическое топливо поступает из органических отходов 202 через газосборную трубопроводную систему 204 и используется как поток низкоэнергетического топлива 206a. Согласно определенным аспектам, например, если содержание метана в потоке низкоэнергетического топлива 206a составляет менее чем определенное процентное соотношение, высокоэнергетическое топливо 210 добавляется в смеситель 208a, производящий смесь низкоэнергетического и высокоэнергетического топлива 206b. Согласно определенным аспектам, например, если содержание кислорода в смеси низкоэнергетического и высокоэнергетического топлива 206b составляет менее чем определенное процентное соотношение, окислитель 212, например, воздух, добавляется в смеситель 208b, производящий смесь окислителя и топлива 206c. Согласно определенным аспектам, например, если содержание кислорода в смеси окислителя и топлива 206c составляет более чем определенное процентное соотношение, разбавитель 214, например, рециркулирующий отработавший газ, добавляется в смеситель 208c, производящий смесь окислителя, разбавителя и топлива 206d. Согласно определенным аспектам, смеситель 220 предусматривается, чтобы дополнительно перемешивать смесь окислителя, разбавителя и топлива 206d, и в результате этого производится гомогенизированная смесь окислителя, разбавителя и топлива 206e. Согласно определенным аспектам, компрессор или нагнетательный вентилятор 222 предусматривается, чтобы нагнетать и нагревать гомогенизированную смесь окислителя, разбавителя и топлива 206e, и в результате этого производится сжатая гомогенизированная смесь окислителя, разбавителя и топлива 206f, которая вводится в устройство для окисления 224. После того, как процесс постепенного окисления завершается, отходящий газ 226 выходит из устройства для окисления 224. Согласно определенным аспектам, часть отходящего газа 226 захватывается, образуя разбавитель 214. Оставшийся отходящий газ 226 направляется в другие системы или выпускается в атмосферу.FIG. 1-7 is a schematic illustration of an exemplary system for oxidizing a
Фиг. 1-8 представляет схематическое изображение примерной впрыскивающей системы для окисления 300 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 300 являются такими же, как элементы системы 200, которая обсуждается выше, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 1-8. В системе 300, окислитель 212 сжимается и нагревается отдельно посредством компрессора или нагнетательного вентилятора 222a, и образующийся сжатый окислитель 304 направляется в устройство для окисления 224. Согласно определенным аспектам, разбавитель (не представленный на фиг. 1-8) добавляется в окислитель 212 перед компрессором 222a. Отдельно смесь низкоэнергетического и высокоэнергетического топлива 206b сжимается и нагревается посредством отдельного компрессора или нагнетательного вентилятора 222b, и производится сжатая топливная смесь 302, которая впрыскивается в сжатую смесь окислителя и разбавителя 304 внутри устройства для окисления 224. Способы впрыскивания топливной смеси 302 в смесь окислителя и разбавителя 304 внутри устройства для окисления обсуждаются по отношению к следующим чертежам.FIG. 1-8 is a schematic representation of an exemplary
Фиг. 1-9 представляет схематическое изображение примерной приводимой в действие турбиной производящей электроэнергию системы согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 400 являются такими же, как элементы обсуждаемых выше систем, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 1-9. В системе 400 смесь окислителя, разбавителя и топлива 206d поступает во впуск компрессора 410, к которому присоединяется вал 412, к которому также присоединяются турбина 414 и электрический генератор 416. Сжатая смесь окислителя, разбавителя и топлива 206f из компрессора 410 пропускается через теплообменник 418, в котором смесь 206f поглощает тепло отработавшего газа 420. Нагретая смесь 206g поступает в устройство для окисления 224. Отработавший газ 226 поступает в турбину 414, которая отбирает часть энергии горячего сжатого отработавшего газа 226, и в результате которого приводятся в действие компрессор 410 и генератор 416 посредством вала 412. Согласно определенным аспектам, часть отработавшего газа из турбины отделяется, образуя разбавитель 214, а оставшийся отработавший газ 420 проходит через вышеупомянутый теплообменник 418, а затем через второй теплообменник 422, в котором отработавший газ дополнительно охлаждается потоком воды 430 перед тем, как он выпускается в окружающую среду. Нагретую воду 430 после пропускания через теплообменник 422 можно использовать для полезных целей, таких как горячее водоснабжение, отопление зданий или другие приложения.FIG. 1-9 is a schematic representation of an exemplary turbine driven electric power generating system in accordance with certain aspects of the present invention. Many elements of the
Фиг. 1-10 представляет схематическое изображение другой приводимой в действие турбиной производящей электроэнергию системы согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 450 являются такими же, как элементы обсуждаемых выше систем, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 1-10. Система 450 включает нагревательную камеру сгорания 454 и турбинную камеру сгорания 456, которые расположены, соответственно, до и после устройства для окисления 224. Высокоэнергетическое топливо 452 селективно поступают в каждую камеру из нагревательной камеры сгорания 454 и турбинной камеры сгорания 456. Способ использования этих камер сгорания 454, 456 для инициирования работы турбины, приводимой в действие устройством для окисления, описан в вышеупомянутой патентной заявке США №13/289996.FIG. 1-10 is a schematic representation of another turbine driven electric power generating system in accordance with certain aspects of the present invention. Many elements of the
Фиг. 1-11 представляет изображение в разрезе примерной реакционной камеры для постепенного окисления 500 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Реакционная камера для постепенного окисления 500 содержит резервуар 510, который, согласно определенным аспектам, предназначается, чтобы выдерживать сжатый внутренний газ. В данном примере башня 514 располагается вдоль центральной оси резервуара 510 и предназначается, чтобы принимать на внешний стороне поток смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 через впуск 515. Множество распределительных труб 516 присоединяются к башне 514 таким образом, что смесь окислителя, разбавителя и топлива 530 проходит из башни в распределительные трубы 516. Каждая из распределительных труб 516 включает множество инжекционных отверстий (не представлены на фиг. 1-11), которые позволяют пропускать смесь 530 из внутреннего пространства распределительных труб 516 во внутреннее пространство резервуара 510. Внутреннее пространство резервуара, по меньшей мере, частично заполняет пористая среда 512. Эта среда 512 абсорбирует тепло из процесса постепенного окисления и затем высвобождает это тепло в непрореагировавшую смесь 530, и в результате этого температура непрореагировавшей смеси 530 увеличивается выше температуры самовоспламенения. Кроме того, пористая среда 512 своим действием обеспечивает смешивание продуктов окисления от предшествующих стадий с непрореагировавшей смесью окислителя, разбавителя и топлива, которая впрыскивается через трубы 516.FIG. 1-11 is a cross-sectional view of an exemplary gradual
Согласно определенным аспектам, реакционная камера для постепенного окисления 500 включает один или несколько вторичных впусков 518 через которые окислитель, топливо или их смесь можно впрыскивать непосредственно во внутреннее пространство резервуара 510. Согласно определенным аспектам, реакционная камера для постепенного окисления 500 включает один или несколько нагревателей 522, которые можно использовать для нагревания пористой среды 512. Согласно определенным аспектам, реакционная камера для постепенного окисления 500 включает один или несколько датчиков 524, которые предназначаются, чтобы измерять один или несколько параметров, представляющих собой температуру, содержание кислорода или содержание топливо в газах в одной или нескольких точках в объеме резервуара 510.In certain aspects, the gradual
Согласно определенным аспектам, реакционная камера для постепенного окисления 500 содержит датчик 524, который включает чувствительный к температуре элемент и передает сигнал, который представляет собой температуру внутри реакционной камеры 500. Согласно определенным аспектам, реакционная камера для постепенного окисления 500 содержит датчик 525, который включает чувствительный к температуре элемент и передает сигнал, который представляет собой температуру смеси окислителя, разбавителя и топлива 530. Согласно определенным вариантам осуществления, сигналы от температурных датчиков 524 и 525 принимает контроллер 529, который передает сигнал 532 для уменьшения температуры внутри реакционной камеры 500, когда температура внутри реакционной камеры 500 достигает температуры прекращения горения, таким образом, что температура остается ниже температуры прекращения горения. Согласно определенным вариантам осуществления, регулирование температуры внутри реакционной камеры 500 осуществляется посредством регулирования одного или нескольких параметров, представляющих собой поток смеси окислителя, разбавителя и топлива 530, состав смеси окислителя, разбавителя и топлива 530, температура смеси окислителя, разбавителя и топлива 530, поток вспомогательной воздушно-топливной смеси 540, состав вспомогательной воздушно-топливной смеси 540, температуру вспомогательной воздушно-топливной смеси 540, поток отработавшего газа через выпуск 520, поток хладагента через внутренний теплообменник, такой как теплообменник, представленный на фиг. 2-3 (не представленный на фиг. 1-11), или поток негорючей текучей среды, которая вводится в реакционную камеру 500 через инжекторную подсистему (не представленную на фиг. 1-11). Согласно определенным аспектам, сигнал 532 поступает в управляющий модуль 531, который предназначается, чтобы регулировать, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой скорость потока, состав и температуру смеси окислителя, разбавителя и топлива 530.According to certain aspects, the gradual
Согласно определенным аспектам, детекторный модуль 527 предназначается, чтобы обнаруживать, когда происходит, по меньшей мере, одно из следующих событий: температура реакции внутри реакционной камеры 500, например, температура на датчике 524, приближается или превышает температуру прекращения горения смеси окислителя, разбавителя и топлива внутри реакционной камеры 500, и температура на впуске реакционной камеры, т.е. температура смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 на датчике 525, приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения.According to certain aspects, the
Согласно определенным аспектам, контроллер 529 включает коррекционный модуль 528, который передает инструкции, на основании детекторного модуля 527, чтобы изменять, по меньшей мере, одно из следующих условий: отвод тепла из реакционной камеры и температура смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 на впуске башни 514 внутри реакционной камеры 500. Согласно определенным аспектам, коррекционный модуль 528 предназначается, чтобы поддерживать фактическую температуру в пределах от температуры реакции, например, на датчике 524, до температуры ниже температуры прекращения горения, и/или поддерживать температуру на впуске выше порога самовоспламенения топлива. Согласно определенным аспектам, контроллер 529 предназначается, чтобы поддерживать температуру смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 на впуске в башню 514 выше порога самовоспламенения, таким образом, что газ внутри реакционной камеры 500 окисляется без катализатора. Согласно определенным аспектам, контроллер 529 предназначается, чтобы определять, по меньшей мере, одно из следующих событий: уменьшение температуры внутри реакционной камеры, которая остается ниже температуры прекращения горения, и увеличение температуры смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 на впуске в башню 514, чтобы поддерживать температуру смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 выше порога самовоспламенения.In certain aspects, the controller 529 includes a
Согласно определенным аспектам, контроллер 529 предназначается для того, чтобы, когда температура смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 на впуске в башню 514 приближается или уменьшается ниже порога самовоспламенения смеси окислителя, разбавителя и топлива 530, контроллер 529 передает сигнал 532, чтобы обеспечивать передачу дополнительного тепла смеси окислителя, разбавителя и топлива 530, таким образом, что температура смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 на впуске в башню 514 поддерживается выше порога самовоспламенения, и реакционная камера 500 поддерживает окисление топлива внутри реакционной камеры 500 без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, коррекционный модуль 528 передает инструкции, на основании детекторного модуля 527, чтобы изменять продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры, например, посредством уменьшения потока смеси окислителя, разбавителя и топлива 530, и/или изменять продолжительность задержки самовоспламенения, например, посредством регулирования состав смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 или увеличения температуры внутри реакционной камеры 500 с помощью нагревателя 522, внутри реакционной камеры в достаточной степени, чтобы осуществлялось самовоспламенение и окисление смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 в то время, когда она находится внутри реакционной камеры 500.According to certain aspects, the controller 529 is designed so that when the temperature of the oxidant, diluent and fuel mixture 530 at the inlet to the tower 514 approaches or decreases below the self-ignition threshold of the oxidizer, diluent and fuel mixture 530, the controller 529 transmits a
Согласно определенным аспектам, детекторный модуль 527 предназначается, чтобы обнаруживать, когда температура газа на впуске реакционной камеры приближается или уменьшается ниже уровня таким образом, что реакционная камера самостоятельно не поддерживает окисление топлива и коррекционный модуль 528 предназначается, чтобы изменять, на основании детекторного модуля 527, продолжительность пребывания газа внутри реакционной камеры и/или продолжительность задержки самовоспламенения внутри реакционной камеры, достаточная для самовоспламенения и окисления газа во время пребывания внутри реакционной камеры 500.According to certain aspects, the
Согласно некоторым вариантам осуществления, температура топлива или газовой смеси внутри реакционной камеры может составлять более чем нижний предел воспламеняемости или температура прекращения горения. В этих случаях, например, когда смешивается высокоэнергетическое газообразное топливо в реакционной камере, может существовать период времени, в течение которого смесь проходит через область воспламеняемости, которая находится ниже верхнего предела воспламеняемости и выше нижний предел воспламеняемости. Хотя в некоторых случаях продолжительность пребывания в пределах данной области может не быть желательной, продолжительность пребывания смеси в пределах данной области может уменьшаться посредством изменения температуры смеси или изменения потока смеси. В некоторых случаях тепло можно отводить из реакционной камеры для уменьшения температуры смеси, чтобы она была ниже нижнего предела воспламеняемости или температуры прекращения горения, таким образом, что продолжительность пребывания смеси в пределах области воспламеняемости составляет менее чем продолжительность задержки самовоспламенения. В некоторых случаях скорость потока смеси через реакционную камеру может увеличиваться для уменьшения продолжительности пребывания смеси внутри реакционной камеры; эта уменьшенная продолжительность пребывания смеси внутри реакционной камеры может равняться уменьшенной продолжительность пребывания смеси, на которую воздействуют температуры внутри реакционной камеры, которые находятся в пределах области воспламеняемости, и может оказаться приемлемой, если продолжительность пребывания составляет менее чем продолжительность задержки самовоспламенения. В некоторых случаях тепло может вводиться в смесь таким образом, что реакция временно перемещается в область воспламеняемости на короткий период времени по сравнению с продолжительностью задержки самовоспламенения.In some embodiments, the temperature of the fuel or gas mixture inside the reaction chamber may be more than the lower flammability limit or the cessation temperature. In these cases, for example, when high-energy gaseous fuel is mixed in the reaction chamber, there may be a period of time during which the mixture passes through the flammability region, which is below the upper flammability limit and above the lower flammability limit. Although in some cases a residence time within a given area may not be desirable, a residence time of a mixture within a given area may be reduced by changing the temperature of the mixture or changing the flow of the mixture. In some cases, heat can be removed from the reaction chamber to lower the temperature of the mixture so that it is below the lower flammability limit or the cessation temperature, so that the residence time of the mixture within the flammability region is less than the duration of the ignition delay. In some cases, the flow rate of the mixture through the reaction chamber may increase to reduce the length of time the mixture remains inside the reaction chamber; this reduced residence time of the mixture inside the reaction chamber may be equal to the reduced residence time of the mixture, which is affected by temperatures inside the reaction chamber that are within the flammability range, and may be acceptable if the residence time is less than the duration of the ignition delay. In some cases, heat can be introduced into the mixture in such a way that the reaction temporarily moves to the flammability region for a short period of time compared to the duration of the delay of self-ignition.
В некоторых случаях, по меньшей мере, один из параметров, представляющих собой температуру или поток смеси через реакционную камеру, можно регулировать таким образом, что продолжительность пребывания топлива в пределах области воспламеняемости составляет менее чем 5% продолжительности задержки самовоспламенения. В некоторых случаях продолжительность пребывания топлива в пределах области воспламеняемости может составлять от приблизительно 5% до приблизительно 10% продолжительности задержки самовоспламенения. В некоторых случаях продолжительность пребывания топлива в пределах области воспламеняемости может составлять от приблизительно 10% до приблизительно 20% продолжительности задержки самовоспламенения. В некоторых случаях продолжительность пребывания топлива в пределах области воспламеняемости может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 25% продолжительности задержки самовоспламенения. В некоторых случаях продолжительность пребывания топлива в пределах области воспламеняемости может составлять от приблизительно 25% до приблизительно 50% продолжительности задержки самовоспламенения. В некоторых случаях продолжительность пребывания топлива в пределах области воспламеняемости может составлять от приблизительно 30% до приблизительно 75% продолжительности задержки самовоспламенения.In some cases, at least one of the parameters representing the temperature or flow of the mixture through the reaction chamber can be controlled so that the residence time of the fuel within the flammability region is less than 5% of the duration of the ignition delay. In some cases, the residence time of the fuel within the flammability range can be from about 5% to about 10% of the duration of the ignition delay. In some cases, the residence time of the fuel within the flammability range can be from about 10% to about 20% of the duration of the ignition delay. In some cases, the residence time of the fuel within the flammability range can be from about 15% to about 25% of the duration of the ignition delay. In some cases, the residence time of the fuel within the flammability range can be from about 25% to about 50% of the duration of the ignition delay. In some cases, the residence time of the fuel within the flammability range can be from about 30% to about 75% of the duration of the ignition delay.
Согласно определенным аспектам, управляющий модуль 531 предназначается, чтобы повышать температуру смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 вблизи или до впуска 515 до уровня или выше температуры самовоспламенения смеси окислителя, разбавителя и топлива 530. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера 500 предназначается, чтобы окислять смесь окислителя, разбавителя и топлива 530 и поддерживать адиабатическую температуру выше температуры самовоспламенения смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 и поддерживать максимальную фактическую температуру реакционной камеры 500 ниже температуры прекращения горения смеси окислителя, разбавителя и топлива 530.In certain aspects, the control module 531 is intended to raise the temperature of the oxidant, diluent and fuel mixture 530 near or to the
Согласно определенным аспектам, устройство для окисления 500 предназначается, чтобы производить смесь окислителя, разбавителя и топлива 530 посредством смешивания в системе, которая не представлена на фиг. 1-11, газа, содержащего низкоэнергетическое топливо, с одним или несколькими газами из группы, которую составляют газ, содержащий высокоэнергетическое топливо, газ, содержащий окислитель, и газ, содержащий разбавитель, в то время как все из этих газов присутствуют при температурах ниже температуры самовоспламенения любого из газов, которые содержатся в смеси. Кроме того, устройство для окисления 500 предназначается, чтобы увеличивать температуру смеси окислителя, разбавителя и топлива 530, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 и выдерживать смесь окислителя, разбавителя и топлива 530 до самовоспламенения, а затем поддерживать температуры смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 ниже температуры прекращения горения в то время, когда самовоспламеняющаяся смесь окислителя, разбавителя и топлива 530 окисляется.According to certain aspects, the
Согласно определенным аспектам, пористая среда 512 внутри устройства для окисления 500 предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру реакционной камеры ниже температуры прекращения горения и поддерживать температуру на впуске реакционной камеры топлива на более высоком уровне, чем температура самовоспламенения топлива. Согласно определенным аспектам, по меньшей мере, один путь течения от впуска до выпуска устройства для окисления 500 предназначается, чтобы направлять смесь окислителя, разбавителя и топлива 530 через часть пористой среды 512, которая имеет более высокую температуру, чем температура самовоспламенения смеси окислителя, разбавителя и топлива 530 до тех пор, пока смесь окислителя, разбавителя и топлива 530 не достигает температуры выше температуры самовоспламенения смеси окислителя, разбавителя и топлива 530, причем данный путь течения также предназначается, чтобы направлять окисление смесь окислителя, разбавителя и топлива 530 к выпуску вдоль пути, который, как правило, является противоположным первому пути течения, например, с использование внутренних перегородок, таких как трубки 1055/1060, представленные на фиг. 2-7B.According to certain aspects, the
Согласно некоторым вариантам осуществления, контроллер 529 может управлять и другими частями системы для окисления. Например, другие регулирующие устройства, которыми может управлять контроллер 529, описывают совместно рассматриваемые патентные заявки США №13/289989, поданная 04 ноября 2011 г., и №13/289996, поданная 04 ноября 2011 г., причем обе эти заявки включаются в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте в такой степени, насколько описания этих заявок не противоречат содержанию настоящего описания.In some embodiments, a controller 529 may control other parts of the system for oxidation. For example, other regulatory devices that the 529 controller can control describe the co-pending U.S. Patent Applications No. 13/289989, filed November 4, 2011, and No. 13/289996, filed November 4, 2011, both of which are incorporated herein. the document by reference in its entirety to the extent that the descriptions of these applications do not contradict the content of this description.
Фиг. 1-12 схематически представляет поток через систему для постепенного окисления 4500, которая содержит разбрызгиватель, согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Процессы и элементы на фиг. 1-12 описаны по отношению к устройству для окисления 500 на фиг. 1-11. Следующие процессы происходят, когда воздух 4502 и топливо 4220 проходят через устройство для окисления:FIG. 1-12 schematically illustrates a flow through a
1. Воздушно-топливный смеситель 4510 производит начальную обедненную воздушно-топливную смесь, используя один или оба источника, представляющие собой воздух 4502 и топливо 4220.1. The air-fuel mixer 4510 produces an initial lean air-fuel mixture using one or both of the sources, which are air 4502 and
2. Нагреватель 4512 нагревает воздушно-топливную смесь до температуры, близкой к температуре самовоспламенения. Тепло может также вводиться посредством сжатия смеси, а также теплообмена. Согласно некоторым вариантам осуществления, тепло может поступать посредством введения нагретого газа (например, отработавшего газа).2.
3. Устройство для постепенного окисления первой стадии, в состав которого может входить нагреватель 522 (фиг. 1-11) или нагреватель 4516 (фиг. 1-12), например, пусковая горелка, чтобы инициировать ступенчатое окисление 4518. Согласно определенным аспектам, данный нагреватель представляет собой электрический нагреватель разнообразных типов, которые известны специалистам в данной области техники. В результате этого получается горячий газ, содержащий неизрасходованный O2 и продукты окисления (CO2 и H2O). Поскольку часть топлива и воздуха, которая поступает в это первое устройство для окисления 4518, является небольшой, требуется меньше тепла, чтобы нагревать смесь выше температуры самовоспламенения и инициировать окислительную реакцию. Согласно определенным аспектам, тепло вводится на первой стадии посредством предварительного нагревания пористой среды с помощью начальной камеры сгорания, установленной выше по потоку. Предварительно нагретая среда затем нагревает воздушно-топливную смесь в нагревателе 4516, чтобы начиналось окисление. Поскольку только небольшая часть потока проходит через нагретую среду в нагревателе 4516, тепловое состоянии и излучение энергии в противоположном потоку направлении способно поддерживать достаточно высокую температуру среды, чтобы продолжать нагревание потока. Эта стадия поддерживает реакцию.3. A device for the gradual oxidation of the first stage, which may include a heater 522 (Fig. 1-11) or a heater 4516 (Fig. 1-12), for example, a starting burner, to initiate a stepwise oxidation of 4518. According to certain aspects, this the heater is an electric heater of various types, which are known to specialists in this field of technology. This results in a hot gas containing unspent O 2 and oxidation products (CO 2 and H 2 O). Since the portion of the fuel and air that enters this
4. Стадия окисления разделенной смеси 4530, которая, например, происходит в опоре 516 разбрызгивателя 514 на фиг. 1-11, и на которой часть воздушно-топливной смеси отделяется, смешивается с горячим газом от предшествующего процесса и постепенно окисляется, что представляют собой процессы 4514, 4520 и 4518. Поскольку предварительно окисленные газы из устройства для окисления 4518 имеют высокую температуру, составляющую, как правило, выше 1400°F (760°C), но ниже 2300°F (1260°C), они служат для нагревания непрореагировавшего топлива и воздуха из разделителя 4514 в смесителе 4520 и инициируют окисление на этой следующей стадии окисления.4. The oxidation step of the separated
5. Повтор стадии 4530 для окисления всего топлива из источника низкоэнергетического топлива 4220 таким образом, что никакое топливо не остается после заключительного устройства для окисления 4518. Постадийный подход к началу окислительного процесса на поддерживающей первой стадии и последующее частичное окисление газа представляют собой процесс постепенного окисления.5.
Фиг. 1-13 представляет схематическое изображение многоступенчатой реакционной камеры для постепенного окисления 600 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. В данном примере камера 600 включает четыре реакционные камеры 602a, 602b, 602c и 602d, которые последовательно соединяются друг с другом. В данном примере поток воздушно-топливной смеси 604, например, низкоэнергетическое топливо, поступает в каждую из четырех реакционных камер 602a, 602b, 602c и 602d. Согласно определенным аспектам, количества воздушно-топливной смеси 604, которые поступают в каждую из реакционных камер 602a, 602b, 602c и 602d, являются различными. Согласно определенным аспектам, одна или несколько различных воздушно-топливных смесей (не представленных на фиг. 1-12) поступают в находящиеся ниже по потоку реакционные камеры 602b, 602c и 602d. Согласно определенным аспектам, окислитель (не представленный на фиг. 1-13) отдельно поступает в одну или несколько находящихся ниже по потоку реакционных камер 602b, 602c и 602d. Согласно определенным аспектам, высокоэнергетическое топливо (не представленное на фиг. 1-13) отдельно поступает в одну или несколько реакционных камер 602a, 602b, 602c и 602d.FIG. 1-13 is a schematic illustration of a multi-stage reaction chamber for gradual oxidation of 600 in accordance with certain aspects of the present invention. In this example,
Фиг. 1-14 представляет схематическое изображение реакционной камеры с псевдоожиженным слоем для постепенного окисления 700 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. В данном примере, реакционная камера 700 включает резервуар 710, который, по меньшей мере, частично заполняет среда 720, которая, когда газ вводится в нижнюю часть среды 720, становится псевдоожиженной. Смесь воздуха, топлива и разбавителя 604 постепенно окисляется, когда смесь 604 проходит через псевдоожиженную среду 720 и отводится вверх как отработавший газ 226. Псевдоожиженная среда циркулирует внутри резервуара 710, перенося тепло от выходящих продуктов окисления к поступающим реагентам. Псевдоожиженные частицы 720 вблизи выпускного конца резервуара 710 (ближе к отработавшему газу 226) нагреваются горячими продуктами окисления. Псевдоожиженная среда затем переносится, преднамеренно или случайно, к впускному концу окислительного резервуара 710. Нагретая псевдоожиженная среда затем передает свое тепло поступающей холодной непрореагировавшей смеси воздуха, топлива и разбавителя 604, нагревая поток, как предусмотрено для процесса постепенного окисления. Псевдоожиженная среда 720, таким образом, служит для переноса тепла от продуктов окисления к реагирующим воздуху, топливу и разбавителю. Существует множество способов создания псевдоожиженных слоев для переноса тепла в замкнутых системах химических реакций, в частности, в сочетании с постадийным впрыскиванием в процессе постепенного окисления, и создание псевдоожиженных слоев представляет собой один пример того, как осуществляется нагревание (см., например, фиг. 1-12, 4512, 4516).FIG. 1-14 is a schematic representation of a fluidized bed reaction chamber for the gradual oxidation of 700 in accordance with certain aspects of the present invention. In this example, the
Фиг. 1-15A представляет схематическое изображение реакционной камеры с рециркуляционным слоем для постепенного окисления 800 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. В данном примере реакционная камера 800 включает резервуар 810, который, по меньшей мере, частично заполняет среда 820. Часть 810a среды 820, по меньшей мере, периодически отводится в нижнюю часть резервуар 810 и перемещается посредством транспортной системы 820 в верхнюю часть резервуара 810, и при этом часть 810a возвращается во внутреннее пространство резервуара 810. В то же самое время поток воздушно-топливной смеси 604 вводится в нижнюю часть резервуара 810 и проходит вверх через среду 820. Смесь 604 постепенно окисляется по мере того, как она проходит через среду 820 и отводится в верхнюю часть как отработавший газ 226. Когда среда 820, которая находится внутри резервуара 810, перемещается вниз, поскольку часть 810a находится внизу, наиболее горячая среда 820, т.е. среда 820, которая находится наверху среды 820, которая находится внутри резервуара 810, перемещается к впуску и тем самым противодействует тенденции поступающей воздушно-топливной смеси 604 к местному охлаждению среды 820. Холодные части 810a среды, перемещенные из нижней части, поднимаются вверх, где части 810a нагреваются горячим окисленным газом.FIG. 1-15A is a schematic representation of a reaction chamber with a recycle layer for the gradual oxidation of 800 in accordance with certain aspects of the present invention. In this example, the
Фиг. 1-15B представляет схематическое изображение другой имеющей рециркуляционный слой реакционной камеры для постепенного окисления 801 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Согласно данному варианту осуществления, рециркулирующие части 810b удаляются из горячей части слоя 820, например, на среднем уровне глубины слоя 820 и циркулируют через трубу 822, причем тепло 824 выделяется из рециркулирующих частей 810b. Охлажденные части 810b поступают обратно в камеру 801, например, в верхнюю часть, таким образом, что они попадают наверх слоя 820. Это выделение тепла из рециркулирующих частей 810b отводит тепло из реакционной камеры 801. Согласно определенным аспектам, скорость потока частей 810b регулируется, чтобы поддерживать внутреннюю температуру реакционной камеры 801 ниже температуры прекращения горения.FIG. 1-15B is a schematic representation of another recirculation layer reaction chamber for gradual oxidation of 801 in accordance with certain aspects of the present invention. According to this embodiment, the
Фиг. 1-16 представляет схематическое изображение реакционной камеры для постепенного окисления 850 с рециркуляцией отработавшего газа согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Резервуар 810 и среда 820 являются аналогичными соответствующим компонентам устройства для постепенного окисления 800 на фиг. 1-15. Однако в примере на фиг. 1-16 часть 852 выходящего газа 226, также называемого в настоящем документе термином «отработавший газ», рециркулирует и поступает в нижнюю часть резервуара 810, таким образом, что она нагревает поступающую воздушно-топливную смесь 604 и поддерживает процесс постепенного окисления внутри резервуара 810, а также представляет собой дополнительный разбавитель для поступающей воздушно-топливной смеси 604.FIG. 1-16 is a schematic representation of a reaction chamber for gradual oxidation of 850 with exhaust gas recirculation in accordance with certain aspects of the present invention. The
Согласно определенным аспектам, реакционная камера для постепенного окисления 850 включает кислородный датчик, такой как датчик 524 на фиг. 1-11, который предназначается, чтобы определять уровень содержания кислорода внутри реакционной камеры 850 и передавать сигнал, представляющий собой уровень содержания кислорода. Согласно определенным аспектам, контроллер (не представленный на фиг. 1-16) принимает сигнал, описывающий уровень содержания кислорода, и передает инструкции, чтобы вводить отработавший газ 852, поступающий из выпуска реакционной камеры и содержащий газообразные продукты окисления топлива внутри реакционной камеры, в реакционную камеру 850 на основании уровня содержания кислорода.In certain aspects, the gradual
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления можно включает впуск реакционной камеры, который предназначается, чтобы принимать газ, содержащий смесь низкоэнергетического топлива (LEC) и, по меньшей мере, один газ из группы, которую составляют высокоэнергетическое топливо (HEC), содержащий окислитель (OC) газ и содержащий разбавитель (DC) газ. Газовую смесь можно регулировать, чтобы она находилась при температуре ниже температуры самовоспламенения газовой смеси. Устройство для окисления можно также включают теплообменную среду, расположенную внутри реакционной камеры. Эта среда можно предназначаться, чтобы поддерживать внутреннюю температуру реакционной камеры ниже температуры прекращения горения и поддерживать температуру на впуске реакционной камеры топлива на более высоком уровне, чем температура самовоспламенения топлива. Реакционная камера может содержать, по меньшей мере, один путь течения через камеру от впуска до выпуска. Путь течения можно предназначаться, чтобы направлять газ, поступающий во впуск по первому пути через среду, которая имеет более высокую температуру, чем температура самовоспламенения газовой смеси, до тех пор пока газовая смесь не достигает температуры выше температуры самовоспламенения газовой смеси, причем данный путь течения предназначается, кроме того, чтобы направлять окисляющуюся газовую смесь по второму пути через среду к выпуску, причем данный второй путь, как правило, является противоположным первому пути течения. Соответствующие примеры проиллюстрированы на фиг. 2-7A - 2-9.According to certain embodiments, the oxidizing device may include an inlet of the reaction chamber, which is intended to receive a gas containing a mixture of low energy fuel (LEC) and at least one gas from the group consisting of high energy fuel (HEC) containing an oxidizing agent ( OC) gas and diluent-containing (DC) gas. The gas mixture can be adjusted so that it is at a temperature below the auto-ignition temperature of the gas mixture. The oxidizing device may also include a heat transfer medium located inside the reaction chamber. This medium can be designed to maintain the internal temperature of the reaction chamber below the temperature of the cessation of combustion and to maintain the temperature at the inlet of the reaction chamber of the fuel at a higher level than the auto-ignition temperature of the fuel. The reaction chamber may comprise at least one flow path through the chamber from the inlet to the outlet. The flow path can be designed to direct the gas entering the inlet along the first path through a medium that has a higher temperature than the self-ignition temperature of the gas mixture, until the gas mixture reaches a temperature above the self-ignition temperature of the gas mixture, and this flow path is intended , in addition, to direct the oxidized gas mixture along the second path through the medium to the outlet, and this second path, as a rule, is opposite to the first flow path. Relevant examples are illustrated in FIG. 2-7A - 2-9.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как поступление в реакционную камеру, через впуск камеры, причем данный впуск предназначается, чтобы принимать газ, содержащий смесь низкоэнергетического топлива (LEC) и, по меньшей мере, одного газа из группы, которую составляют высокоэнергетическое топливо (HEC), содержащий окислитель (OC) газ и содержащий разбавитель (DC) газ, газовой смеси, находящейся при температуре ниже температуры самовоспламенения газовой смеси; поддержание температуры внутри реакционной камеры ниже температуры прекращения горения с помощью теплообменной среды, расположенной внутри реакционной камеры, поддержание температуры на впуске реакционной камеры топлива на более высоком уровне, чем температура самовоспламенения топлива, путем переноса тепла через теплообменную среду и направление газа, поступающего во впуск через первый путь через среду, которая имеет более высокую температуру, чем температура самовоспламенения газовой смеси, до тех пор пока газовая смесь не достигает температуры выше температуры самовоспламенения газовой смеси; и направление газа по второму пути через среду к выпуску камеры, причем второй путь, как правило, является противоположным первому пути течения.According to certain embodiments, the oxidation method described herein includes steps such as entering the reaction chamber through the chamber inlet, which inlet is intended to receive gas containing a mixture of low energy fuel (LEC) and at least one gas from the group consisting of high-energy fuel (HEC) containing an oxidizing agent (OC) gas and containing a diluent (DC) gas, a gas mixture at a temperature below the self-ignition temperature of the gas mixture ; maintaining the temperature inside the reaction chamber below the temperature of the cessation of combustion using a heat transfer medium located inside the reaction chamber, maintaining the temperature at the inlet of the fuel reaction chamber at a higher level than the temperature of self-ignition of the fuel by transferring heat through the heat transfer medium and the direction of the gas entering the inlet through the first path through a medium that has a higher temperature than the self-ignition temperature of the gas mixture until the gas mixture reaches It has temperatures higher than the auto-ignition temperature of the gas mixture; and the direction of the gas along the second path through the medium to the outlet of the chamber, and the second path, as a rule, is opposite to the first flow path.
Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление газовой смеси вдоль, по меньшей мере, одного пути из первого и второго путей течения без катализатора. Согласно определенным вариантам осуществления, реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать окисление смеси ниже температуры прекращения горения газовой смеси с помощью циркуляции теплообменной среды снаружи реакционной камеры. Согласно определенным вариантам осуществления, система также включает, по меньшей мере, одно устройство, представляющее собой турбину или поршневой двигатель, которое предназначается, чтобы принимать газ из выпуска реакционной камеры и расширять газ. Согласно определенным вариантам осуществления, газовая смесь содержит, по меньшей мере, одно из следующих веществ: водород, метан, этан, этилен, природный газ, пропан, пропилен, пропадиен, н-бутан, изобутан, бутилен-1, бутадиен, изопентан, н-пентан, ацетилен, гексан и монооксид углерода.According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to support oxidation of the gas mixture along at least one path from the first and second flow paths without a catalyst. According to certain embodiments, the reaction chamber is intended to maintain the oxidation of the mixture below the cessation temperature of the gas mixture by circulating a heat exchange medium outside the reaction chamber. According to certain embodiments, the system also includes at least one device, which is a turbine or piston engine, which is designed to receive gas from the outlet of the reaction chamber and expand the gas. According to certain embodiments, the gas mixture contains at least one of the following substances: hydrogen, methane, ethane, ethylene, natural gas, propane, propylene, propadiene, n-butane, isobutane, butylene-1, butadiene, isopentane, n pentane, acetylene, hexane and carbon monoxide.
Согласно определенным вариантам осуществления, описанное устройство для окисления может включать впуск реакционной камеры, который предназначается, чтобы принимать газ, содержащий смесь низкоэнергетического топлива (LEC) и, по меньшей мере, одного газа из группы, которую составляют высокоэнергетическое топливо (HEC), содержащий окислитель (OC) газ и содержащий разбавитель (DC) газ. Газовую смесь можно регулировать, чтобы она находилась при температуре ниже температуры самовоспламенения газовой смеси. Устройство для окисления может также содержать тепловой контроллер, который предназначается, чтобы увеличивать температуру газовой смеси, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения газовой смеси, и в результате этого обеспечивается самовоспламенение газовой смеси и поддержание температуры газовой смеси ниже температуры прекращения горения в процессе окисления самовоспламеняющейся газовой смеси.According to certain embodiments, the described oxidation device may include an inlet of the reaction chamber, which is intended to receive a gas containing a mixture of low energy fuel (LEC) and at least one gas from the group of high energy fuel (HEC) containing an oxidizing agent (OC) gas and diluent-containing (DC) gas. The gas mixture can be adjusted so that it is at a temperature below the auto-ignition temperature of the gas mixture. The oxidizing device may also include a thermal controller, which is designed to increase the temperature of the gas mixture, at least to the temperature of the self-ignition of the gas mixture, and as a result, the gas mixture is self-igniting and the temperature of the gas mixture is kept below the temperature of the cessation of combustion during oxidation of the self-igniting gas mixtures.
Некоторые способы окисления топлива, которые описаны в настоящем документе, включают такие стадии, как смешивание газа, содержащего низкоэнергетическое топливо (LEC), с одним или несколькими газами из группы, которую составляют газ, содержащий высокоэнергетическое топливо (HEC), газ, содержащий окислитель, и газ, содержащий разбавитель для получения газовой смеси, причем все газы присутствуют при температуре ниже температуры самовоспламенения любого из газов, которые содержатся в смеси; увеличение температуры газовой смеси, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения газовой смеси и выдерживание газовой смеси для самовоспламенения; и поддержание температуры газовой смеси ниже температуры прекращения горения в процессе окисления самовоспламеняющейся газовой смеси.Some methods of oxidizing fuel that are described herein include steps such as mixing a gas containing low energy fuel (LEC) with one or more gases from the group consisting of gas containing high energy fuel (HEC), a gas containing an oxidizing agent, and a gas containing a diluent to produce a gas mixture, all gases being present at a temperature below the self-ignition temperature of any of the gases contained in the mixture; increasing the temperature of the gas mixture to at least the auto-ignition temperature of the gas mixture and maintaining the gas mixture for auto-ignition; and maintaining the temperature of the gas mixture below the temperature of the cessation of combustion during the oxidation of the self-igniting gas mixture.
Согласно определенным вариантам осуществления, устройство для окисления может включать впуск, который предназначается, чтобы принимать газ, содержащий смесь низкоэнергетического топлива (LEC) и, по меньшей мере, одного газа из группы, которую составляют высокоэнергетическое топливо (HEC), содержащий окислитель (OC) газ и содержащий разбавитель (DC) газ. Газовую смесь можно регулировать, чтобы она находилась при температуре ниже температуры самовоспламенения газовой смеси. Контроллер (например, тепловой контроллер) может предназначаться, чтобы нагревать газ, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения первой газовой смеси, содержащей газ с окислителем, в которой смешиваются в определенных соотношениях низкоэнергетическое топливо (LEC) и высокоэнергетическое топливо (HEC). Впуск (например, инжектор) можно также предназначаться, чтобы впрыскивать, после того, как первый газ нагревается, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения первой газовой смеси, вторую газовую смесь, содержащую низкоэнергетическое газообразное топливо и высокоэнергетическое газообразное топливо. Данный впуск или инжектор может впрыскивать низкоэнергетический и высокоэнергетический газ в таком соотношении и при такой скорости впрыскивания, которые выбираются таким образом, чтобы производить практически такое же соотношение низкоэнергетического и высокоэнергетического газа, как в первой газовой смеси, когда газ впрыскивается в реакционную камеру. Реакционная камера можно предназначаться, чтобы смешивать впрыскиваемый второй газ с нагретым газом, содержащим окислитель, при такой скорости, чтобы получалась практически гомогенная первая газовая смесь в течение меньшего времени, чем продолжительность задержки воспламенения для второй газовой смеси, обеспечивать самовоспламенение первой газовой смеси и поддерживать температуру первой газовой смеси ниже температуры прекращения горения в то время, когда самовоспламеняющаяся первая газовая смесь окисляется.According to certain embodiments, the oxidizing device may include an inlet that is adapted to receive a gas containing a mixture of low energy fuel (LEC) and at least one gas from the group consisting of high energy fuel (HEC) containing an oxidizing agent (OC) gas and a diluent (DC) gas. The gas mixture can be adjusted so that it is at a temperature below the auto-ignition temperature of the gas mixture. A controller (e.g., a heat controller) may be designed to heat the gas to at least the auto-ignition temperature of the first gas mixture containing gas with an oxidizing agent, in which low energy fuel (LEC) and high energy fuel (HEC) are mixed in certain ratios. An inlet (e.g., an injector) can also be intended to inject, after the first gas is heated to at least the auto-ignition temperature of the first gas mixture, the second gas mixture containing low-energy gaseous fuel and high-energy gaseous fuel. This inlet or injector can inject low-energy and high-energy gas in such a ratio and at such an injection rate that are selected so as to produce almost the same ratio of low-energy and high-energy gas as in the first gas mixture when the gas is injected into the reaction chamber. The reaction chamber can be designed to mix the injected second gas with the heated gas containing the oxidizing agent at such a rate that a substantially homogeneous first gas mixture is obtained for less time than the ignition delay time for the second gas mixture, to provide self-ignition of the first gas mixture and maintain the temperature the first gas mixture below the temperature of the cessation of combustion at a time when the self-igniting first gas mixture oxidizes.
Согласно определенным вариантам осуществления, способ окисления, который описан в настоящем документе, включает такие стадии, как нагревание газа, содержащего окислитель, по меньшей мере, до температуры самовоспламенения первой газовой смеси, содержащей газ с окислителем, в которой смешиваются в определенных соотношениях низкоэнергетическое топливо (LEC) и высокоэнергетическое топливо (HEC); впрыскивание после нагревания второй газовой смеси, содержащей низкоэнергетическое газообразное топливо и высокоэнергетическое топливо, причем соотношение низкоэнергетического и высокоэнергетического газа и скорость впрыскивания выбираются таким образом, чтобы получалась имеющая практически такие же соотношения первая газовая смесь при впрыскивании в нагретый газ, содержащий окислитель; смешивание впрыскиваемого второго газа с нагретым газом, содержащим окислитель, при такой скорости, чтобы получалась практически гомогенная первая газовая смесь в течение меньшего времени, чем продолжительность задержки воспламенения для второй газовой смеси, и обеспечивалось самовоспламенение первой газовой смеси; и поддержание температуры первой газовой смеси ниже температуры прекращения горения в то время, когда самовоспламеняющаяся первая газовая смесь окисляется.According to certain embodiments, the oxidation method described herein includes such steps as heating the gas containing the oxidizing agent to at least the auto-ignition temperature of the first gas mixture containing the gas with the oxidizing agent, in which low-energy fuel is mixed in certain ratios ( LEC) and high-energy fuel (HEC); injecting after heating a second gas mixture containing low-energy gaseous fuel and high-energy fuel, the ratio of low-energy and high-energy gas and the injection rate being selected so that the first gas mixture having practically the same proportions is obtained when injected into a heated gas containing an oxidizing agent; mixing the injected second gas with the heated gas containing the oxidizing agent at such a rate that a substantially homogeneous first gas mixture is obtained for less time than the ignition delay for the second gas mixture and self-ignition of the first gas mixture is ensured; and maintaining the temperature of the first gas mixture below the temperature of the cessation of combustion at a time when the self-igniting first gas mixture is oxidized.
Фиг. 1-17A и 17B представляют реакционную камеру для постепенного окисления 860, содержащую структурные реакционные элементы 864 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. В данном примере фиг. 1-17A представляет схематическое изображение резервуара 862, в котором содержится укладка из структурных реакционных элементов 864.FIG. 1-17A and 17B represent a gradual
Фиг. 1-17B представляет примерный структурный реакционный элемент 864, который имеет форму диска 866 с множеством отверстий 868, проходящих через всю толщину диска 866. Согласно определенным вариантам осуществления, края диска 866 поднимаются таким образом, что образуется просвет между уложенными элементами 864, и в результате этого обеспечивается боковой поток воздушно-топливной смеси между отверстиями, когда воздушно-топливная смесь проходит через уложенные реакционные элементы 864. При укладке в резервуаре 862 элементы 864 могут произвольным образом поворачиваться вокруг центральной точки таким образом, что отверстия 868 соседних элементов 864 не выстраиваются в линию, и в результате этого обеспечивается более извилистый путь через уложенные элементы 864.FIG. 1-17B is an exemplary
В качестве другого примера структурной среды внутри резервуара 862 (фиг. 1-17A), экструдированный металлический или керамический материал, такой как кордиерит, служит для передачи тепла от расположенной ниже по потоку области вблизи выпуска 226 до расположенной выше по потоку области. Это служит для нагревания поступающей воздушно-топливной смеси 604 выше температуры самовоспламенения и инициирования окислительных реакций.As another example of a structural environment within reservoir 862 (FIGS. 1-17A), an extruded metal or ceramic material, such as cordierite, serves to transfer heat from the downstream region near
Устройство для постепенного окисления в качестве источника теплаDevice for gradual oxidation as a heat source
Фиг. 2-1 представляет схематическое изображение устройства для окисления 224, которое присоединяется к теплообменнику 1010, обеспечивая технологическое нагревание для промышленного процесса согласно определенным аспектам настоящего изобретения. На фиг. 2-1 ступенчатое окисление реагирующих газов 604 происходит в устройство для окисления 224, которое обеспечивает ступенчатое окисление и производит газообразные продукты 1015, проходящие через теплообменник 1010, в котором тепло утилизируется, и газообразные продукты выпускаются в атмосферу как отработавший газ 1030 при пониженной температуре. В другой канал теплообменника 1010 поступает охлаждающая текучая среда 1020, например, воздух, вода, или промышленная текучая среда, которая надлежащим образом нагревается и выходит как горячая текучая среда 1025, которая протекает к соответствующей точке использования (не представленной на фиг. 2-1). Теплообменник 1010 может иметь конфигурацию сонаправленного течения, противоточного течения, перекрестного течения, или любые другие конфигурации теплообменников, которые описаны и проиллюстрированы в настоящем документе, или другие конфигурации, которые могут быть известны в технике. Продукты 1015 реакции постепенного окисления, которые представляют собой не содержащие загрязняющих веществ горячие газы, направляются в теплообменник, который используется для нагревания потока воздуха в целях отопления жилых помещений для удобства людей, или для нагревания потока воды, используемой в домашнем хозяйстве, или любого промышленного материала, для которого требуется нагревание.FIG. 2-1 is a schematic illustration of an
Фиг. 2-2 представляет схематическое изображение устройства для окисления 224, к которому присоединяется нагревательная камера 1050 для нагревания технологического материала 1055 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Воздушно-топливная смесь 604 поступает в устройство для окисления 224, где она подвергается постепенному окислению и выходит в форме газообразных продуктов 1015, после чего она поступает в нагревательную камеру 1050, где материал 1055 нагревается за счет горячих газов, и после этого газ выходит из нагревательной камеры как отработавший газ 1030 и выпускается в атмосферу. Материал 1055 можно обрабатывать, осуществляя один или несколько процессов, таких как оттаивание, плавление, испарение, сублимация, высушивание, обжиг, затвердевание, спекание или кальцинирование, с использованием утилизируемого тепла. Согласно аналогичному варианту осуществления (не представленному на фиг. 2-2), в котором вентиляция является достаточной, чтобы предотвращать неблагоприятные уровни истощения кислорода, горячие продукты реакции постепенного окисления направляются в жилое помещение для его надлежащего отопления. Согласно другому аналогичному варианту осуществления (не представленному на фиг. 2-2), горячие продукты направляются в абсорбционный холодильник, чтобы производить энергию для осуществления цикла абсорбционного охлаждения.FIG. 2-2 is a schematic illustration of an
Фиг. 2-3 представляет схематическое изображение устройства для окисления 224, включающего внутренний теплообменник 1060, через который проходит текучая среда согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Теплообменник 1060 расположен внутри реакционной камеры устройства для окисления 224. Воздушно-топливная смесь 604 поступает в устройство для окисления 224 и подвергается постепенному окислению. Холодная текучая среда 1020 поступает в теплообменник 1060, и часть тепловой энергии, которая производится в процессе постепенного окисления, передается текучей среде через теплообменник 1060. Охлажденный газообразные продукты выходят как отработавший газ 1030. Горячая текучая среда 1025 выходит из теплообменника 1060 направляется в точку ее использования (не представленную на фиг. 2-3). Согласно примерному варианту осуществления, устройство для окисления 224 включает резервуар, внутри которого проходят трубки, и воздух проходит через эти трубки.FIG. 2-3 is a schematic illustration of an oxidizing
Согласно определенным вариантам осуществления, тепло отводится из реакционной камеры устройства для окисления 224 с использованием одной текучей среды, такой как охлаждающая текучая среды 1020, которая представляет собой жидкость, по меньшей мере, частично испаряющуюся в теплообменнике 1060, охлаждающая текучая среда 1020, которая представляет собой газ, или охлаждающая текучая среда 1020, которая представляет собой жидкость, у которой увеличивается температура без испарения. Согласно определенным вариантам осуществления, количество тепла, которое отводится из реакционной камеры устройства для окисления 224, регулируется с использованием одного или нескольких способов, включая регулирование скорости потока охлаждающей текучей среды 1020, регулирование скорость потока горячей текучей среды 1025 или регулирование температуры, по меньшей мере, одной среды, такой как охлаждающая текучая среда 1020 и горячая текучая среда 1025. Согласно определенным аспектам, охлаждающая текучая среда 1020 находится при температуре, которая составляет менее чем внутренняя температура внутри устройства для окисления 224, причем реакционная камера предназначается, чтобы поддерживать внутреннюю температуру выше температуры самовоспламенения топлива в составе воздушно-топливной смеси 604 и ниже температуры прекращения горения топлива в составе воздушно-топливной смеси 604.In certain embodiments, heat is removed from the reaction chamber of the
Фиг. 2-4 представляет схематическое изображение другого варианта осуществления устройства для окисления 224, включающего множество внутренних теплообменников 1060 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Аналогично фиг. 2-3, воздушно-топливная смесь 604 поступает в устройство для окисления 224, где происходит ступенчатое окисление, и часть тепловой энергии передается охлаждающей текучей среде 1020 посредством теплообменников 1070, которые расположены внутри устройства для постепенного окисления 224. Согласно определенным вариантам осуществления, теплообменники 1060 включают множество теплоотводных поверхностей (не представленных на фиг. 2-4), которые расположены внутри вблизи к внешнему периметру резервуара устройства для окисления, чтобы поглощать основную часть используемого тепла, которое могло бы в противном случае рассеиваться в окружающую среду через недостаточно изолированные стенки.FIG. 2-4 is a schematic illustration of another embodiment of an
Фиг. 2-5 представляет схематическое изображение устройства для окисления 224, включающего множество зон постепенного окисления 1075A-1075C с прилегающими реакционными зонами 1080A-1080C, в котором партии технологического материала нагреваются согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Воздушно-топливная смесь 604 поступает в устройство для окисления 224 тремя отдельными потоками реагирующих веществ 1090A, 1090B и 1090C, которые направляются, соответственно, в зоны постепенного окисления 1075A-1075C, где происходит ступенчатое окисление и высвобождение экзотермической энергии газов. Гранулированные промышленные материалы (не представленные на фиг. 2-5) находятся внутри реакционных зон 1080A-1080C, где они подвергаются псевдоожижению реагирующими газами и нагреваются утилизируемым теплом в периодическом режиме. Часть теплоотводной поверхности располагается таким образом, что она поглощает в достаточном количестве утилизируемое тепло от процесса постепенного окисления, чтобы уменьшать местную температуру ниже уровня, при котором можно происходить повреждение внутренних компонентов. Газообразные продукты от процесса постепенного окисления повторно объединяются в единый поток отработавшего газа 1030, который выпускается в атмосферу или направляется на другое конечное использование. Согласно аналогичному варианту осуществления (не представленному на фиг. 2-5), предусматриваются дополнительные теплоотводные поверхности, таким образом, чтобы обеспечивать осуществление процесса постепенного окисления при более высокой плотности высвобождаемой энергии (в результате этого уменьшается суммарный объем реактора) без перегревания и повреждения внутренних компонентов.FIG. 2-5 is a schematic illustration of an oxidizing
Фиг. 2-6 представляет схематическое изображение устройства для окисления 224, включающего множество зон постепенного окисления 1075A-1075C с прилегающими реакционными зонами 1120A-1120C, в котором постоянные потоки технологического материала 1105 нагреваются согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Как и на фиг. 2-5, воздушно-топливная смесь 604 поступает в устройство для окисления 224 тремя отдельными потоками реагирующих веществ 1090A, 1090B и 1090C, которые направляются, соответственно, в зоны постепенного окисления 1075A-1075C, где происходит ступенчатое окисление и высвобождение экзотермической энергии газов, после чего осуществляется повторное объединение потоков газообразных продуктов в единый поток отработавшего газа 1030, который выходит в атмосферу. Холодные непрореагировавшие гранулированные промышленные материалы 1105A-1105C поступают в реакционные зоны 1120A-1120C, где эти материалы подвергаются псевдоожижению за счет газов, вступающих в реакции постепенного окисления, и нагреваются в непрерывном режиме до надлежащим образом измененного состояния 1110A-1110C, в котором они выводятся из устройства для окисления 224.FIG. 2-6 is a schematic illustration of an oxidizing
На расположенной ниже по потоку стороне каждой реакционной зоны 1120A-1120C находятся перегородки 1085A-1085C, которые задерживают часть нагретых утилизируемым теплом гранулированных материалов и пропускают остальные материалы 1110A-1110C, которые выходят из устройства для окисления 224, а затем измененные материалы собираются для последующего использования (не представленного на фиг. 2-6). Каждая из множества стадий процесса постепенного окисления независимо осуществляется присутствии циркулирующего псевдоожиженного слоя гранулированного технологического материала, который одновременно обеспечивает теплообмен с газов, газами, вступающими в реакции постепенного окисления, в то время как сами материалы 1105A-1105C проходят высушивание, отверждение, спекание, кальцинирование или другие изменения, вызываемые термической обработкой, с использованием тепла газов, получаемых от постепенного окисления. Процесс циркуляции псевдоожиженного слоя, который благоприятным образом изменяет гранулированный материал, можно осуществлять в периодическом или непрерывном режиме на каждой из стадий постепенного окисления. В непрерывном процессе скорость введения холодного непрореагировавшего гранулированного материала 1105A-1105C должна быть достаточно малой, чтобы обеспечивать отсутствие гашения и тушения процесса постепенного окисления. Согласно определенным вариантам осуществления, массовая скорость, с которой холодный непрореагировавший гранулированный материал 1105A-1105C непрерывно поступает в реакционные зоны 1120A-1120C, составляет от 1 до 20% массовой скорости потока газов, поступающих в реакционные зоны 1120A-1120C для постепенного окисления.On the downstream side of each
Фиг. 2-7A и 2-7B представляют перспективное изображение и изображение поперечного сечения примерной подробной конструкции элемента 1150 устройства для окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Две концентрические трубы 1055 и 1060 используются для создания технологического пути, причем входящая воздушно-топливная смесь 604 поступает во внутреннюю трубу 1060 в точке A, протекает через меньшую трубу 1060 и затем выходит из внутренней трубы 1060 в точке B и течет в противоположном направлении между внутренней трубой 1060 и внешней трубой 1055, в то время как продолжается ступенчатое окисление, а затем смесь выходит из элемента 1150 устройства для окисления в точке C как полностью окисленный газообразный продукт. По мере того как воздушно-топливная смесь 604 протекает через внутреннюю трубу 1060, смесь нагревается через стенки трубы 1060 горячим газообразным продуктом, протекающим в противоположном направлении снаружи трубы 1060.FIG. 2-7A and 2-7B are a perspective view and a cross-sectional view of an exemplary detailed structure of an oxidizing
Фиг. 2-8 представляет график температур внутри устройства для окисления на фиг. 2-7A и 2-7B согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Поступающая в точке A воздушно-топливная смесь находится при температуре T1. Смесь нагревается в течение начальной часть потока через внутреннюю трубу 1060 посредством теплопереноса от горячего газа, текущего в противоположном направлении между внутренней трубой 1060 и внешней трубой 1055 до температуры T2, когда инициируется реакция постепенного окисления. Экзотермическое высвобождение химической энергии в процессе постепенного окисления повышает температуру до T3, когда основная масса вещества уже прореагировала. Газ затем поступает в среднюю секцию между двумя концентрическими трубами 1055 и 1060 и движется в противоположном направлении по отношению к начальному потоку. Может продолжаться медленное увеличение температуры газа вследствие продолжающегося постепенного окисления, или температура газа может уменьшаться, когда тепло теряется во внешней трубе 1055. Газ затем продолжает движение и обменивается тепловой энергией с поступающей (холодной) воздушно-топливной смесью 604 через стенки внутренней трубы 1060, и в результате этого происходит охлаждение газообразного продукта до T4.FIG. 2-8 is a graph of temperatures inside the oxidizer in FIG. 2-7A and 2-7B according to certain aspects of the present invention. The air-fuel mixture entering point A is at temperature T1. The mixture is heated during the initial portion of the flow through the
Фиг. 2-9 представляет изображение поперечного сечения сборки с использование элемент устройства для окисления на фиг. 2-7A и 2-7B согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Сборка 1200 включает множество элементов 1150, расположенных в корпусе 1205, который в данном примере представляет собой цилиндрический резервуар. Согласно определенным вариантам осуществления, резервуар 1205 имеет форму, которая не является круглой. Согласно определенным вариантам осуществления, резервуар 1205 находится при повышенном давлении. Две сплошные поперечные плиты 1210 и 1220 расположены поперек внутреннего пространства резервуара 1205. Внутренние трубы 1160 пронизывают плиту 1210, и внешние трубы 1055 прикрепляются к плите 1220. Предусмотрены отдельные каналы 1225 сквозь плиту 1220. Воздушно-топливная смесь 604, которая протекает через резервуары 1205, проходит в каждую из внутренних труб 1060 через трубы 1060 и 1055, как обсуждалось выше по отношению к фиг. 2-7A и 2-7B, и затем проходит снаружи внешних труб 1055 и через каналы 1225. По мере того, как воздушно-топливная смесь 604 превращается в газообразный продукт, смесь проходит три раза по одной и той же длине резервуара 1205: (1) через внутренние трубы 1060, (2) между внутренними и внешними трубами 1060 и 1055 и (3) через пространство между внешними трубами 1055 и резервуаром 1205. Это обеспечивает дополнительный теплообмен и способствует повышению эффективности и уменьшению объема сборки 1200 устройства для окисления.FIG. 2-9 is a cross-sectional view of an assembly using an element of the oxidation apparatus of FIG. 2-7A and 2-7B according to certain aspects of the present invention.
Цикл Шнепеля для возвратно-поступательного двигателяSchnepel cycle for reciprocating engine
Фиг. 3-1 схематически представляет имеющую цикл Шнепеля производящую электроэнергию систему 3000 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Воздушно-топливная смесь 3005, представляющая собой смесь низкоэнергетического топлива, высокоэнергетического топлива, окислителя или разбавителя, как описано по отношению к воздушно-топливной смеси 206e на фиг. 1-7, поступает в компрессорный цилиндр 3010, имеющий поршень 3030a, с который соединяется через соединительный стержень 3032 коленчатый вал 3034, который, как правило, является аналогичным коленчатым валам, находящимся в традиционных двигателях внутреннего сгорания, имеющих возвратно-поступательные цилиндры. Согласно определенным аспектам, компрессорный цилиндр 3010 представляет собой часть приводного блока 3036, который обозначает ограниченный штриховой линией прямоугольник 3036, который, в качестве блока, как правило, является аналогичным частям традиционных двигателей внутреннего сгорания, имеющих возвратно-поступательные цилиндры. Когда поршень 3030a опускается внутри компрессорного цилиндра 3010, воздушно-топливная смесь 3005 отводится во внутреннее пространство 3015 через регулируемый впускной клапан (не представленный на фиг. 3-1). Когда поршень 3030a находится вблизи нижней точки своего движения, впускной клапан закрывается. Когда поршень 3030a поднимается, внутренний объем 3015 уменьшается, и в результате этого сжимается воздушно-топливная смесь 3005. Когда поршень 3030a достигает заданной точки, выпускной клапан (не представленный на фиг. 3-1) открывается и соединяет внутреннее пространство 3015 с линией 3040, и в результате этого допускается течение сжатой воздушно-топливной смеси 3005 в линию 3040. В данном примере сжатая воздушно-топливная смесь 3005 проходит через рекуператор 3045, затем через линию 3050 в теплообменник 3055 и затем в линию 3060 и в устройство для окисления 224.FIG. 3-1 schematically represents a Schnepel cycle
Как описано выше, воздушно-топливная смесь 3005 постепенно окисляется внутри устройства для окисления 224 и существует как горячий газообразный продукт сгорания в линии 3065. Этот горячий газ направляется на вторую сторону теплообменника 3055, в котором горячий газ передает часть своей тепловой энергии поступающей воздушно-топливной смеси 3050. Газообразный продукт теперь протекает через линию 3070 во внутреннее пространство 3025 расширительного цилиндра 3020.As described above, the air-
В процессе работы впускной клапан (не представленный на фиг. 3-1) открывается, когда поршень 3030b находится на уровне или только проходит верхнюю мертвую точку, таким образом, что горячий сжатый газообразный продукт может перетекать во внутреннее пространство 3025. Когда коленчатый вал 3034 поворачивается, и поршень 3030b опускается внутри расширительного цилиндра 3020, горячий сжатый газообразный продукт продолжает свое течение во внутреннее пространство 3025, и в результате этого поддерживается постоянное давление во внутреннем пространстве 3025 в течение всего хода поршня.During operation, the inlet valve (not shown in FIG. 3-1) opens when the
Согласно определенным технологическим аспектам, впускной клапан закрывается перед тем, как поршень 3030b достигает нижней точки своего движения. Когда поршень перемещается от своей промежуточной точки до нижней мертвой точки, давление газа уменьшается, и он охлаждается вследствие увеличения объема пространства.According to certain technological aspects, the inlet valve closes before the
Компрессорный цилиндр 3010 и расширительный цилиндр 3020 присоединены к общему коленчатому валу 3034 и смещены друг относительно друга приблизительно на 180 градусов вращения коленчатого вала 3034, т.е. поршень 3030b находится в верхней точке своего хода, когда поршень 3030a находится в нижней точке своего хода. Поскольку воздушно-топливная смесь 3005 во внутреннем пространстве 3015 компрессорного цилиндра 3010 сначала находится, согласно данному примеру, при атмосферном давлении, в то время как давление во внутреннем пространстве 3025 находится на уровне или вблизи максимального давления, которое будет достигнуто в конце хода сжатия в компрессорном цилиндре 3010, существует неравенство сил для большинства положений при вращении на 180 градусов в то время, когда поршень 3030b опускается, а поршень 3030a поднимается. Именно это неравенство сил приводит в действие вращающийся коленчатый вал 3034. Это неравенство сил также приводит в действие вращающийся генератор 416, и в результате этого производится энергия. Согласно определенным аспектам, генератор 416 производит электроэнергию. Согласно определенным аспектам, генератор 416 производит сжатую текучую среду или производит механическую работу. По мере того как поршень 3030a компрессорного цилиндра 3010 достигает верхней точки своего хода, существует короткий период, когда давление во внутреннем пространстве 3015 приблизительно равняется давлению во внутреннем пространстве 3025. Хотя в течение этого периода не существует чистой движущей силы, инерция вращающегося коленчатого вала, который может включать маховое колесо (не представленное на фиг. 3-1), чтобы обеспечивать увеличение вращательной инерции, будет перемещать коленчатый вал мимо верхней мертвой точки, после который компрессорный цилиндр 3010 втягивает новую воздушно-топливную смесь 3005, и расширительный цилиндр выпускает газ из внутреннего пространства 3025 через линию 3080 и через рекуператор 3045, после которого газ выпускается как отработавший газ 3085.
Согласно определенным аспектам, приводной блок 3036 называется термином «возвратно-поступательный двигатель с расщепленным циклом», имеющий впуск, в который поступает воздушно-топливная смесь 3005; компрессорный цилиндр 3010 называется термином «компрессионная камера», присоединенная к возвратно-поступательному двигателю; и внутреннее пространство 3015 называется термином «возвратно-поступательная поршневая камера». Согласно определенным аспектам, устройство для окисления 224 называется термином «окислительная камера», которая предназначается, чтобы принимать смесь из компрессионной камеры через первый впуск и поддерживать окисление смеси при внутренней температуре, являющейся ниже температуры прекращения горения смеси и достаточной для окисления смеси без катализатора. Согласно определенным аспектам, расширительный цилиндр 3020 называется термином «расширительная камера», которая принимает нагретый газообразный продукт окисления из окислительной камеры и расширяет газообразный продукт внутри расширительной камеры, и в результате этого приводится в действие возвратно-поступательный двигатель.According to certain aspects, the
Фиг. 3-2 представляет концептуальное изображение производящей электроэнергию системы 3000 на фиг. 3-1 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Блок двигателя 3036 занимает центральное положение с устройством для окисления 224, присоединенный к одному концу через рекуператор 3045 и теплообменник 3055. В данном примере низкоэнергетическое топливо, такое как топливо из удаленных органических отходов 202 (не представленных на фиг. 3-2), поступает через линию 3007, и воздушно-топливная смесь 3005 образуется в обозначенной области.FIG. 3-2 is a conceptual view of the
Фиг. 3-3 представляет схематическое изображение следующего варианта осуществления производящей электроэнергию системы 3100 с циклом Шнепеля согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 3100 являются такими же, как в системе 3000, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 3-3. Система 3100 включает турбину 3110, присоединенную к компрессору 3105. Компрессор 3105 функционирует последовательно с возвратно-поступательным поршневым компрессором 3010, таким образом, что коэффициент сжатия поршневого компрессора 3010 уменьшается по сравнению с системой 3000 посредством компрессора 3105, обеспечивая достаточное сжатие, чтобы обеспечивать производительность поршневого компрессора 3010 вплоть до давления системы. Согласно определенным аспектам, общее давление системы 3100 является выше, чем общее давление системы 3000, и в результате этого повышается эффективность. Выпускаемый поток из компрессора 3105 проходит через теплообменник 3055 и в устройство для окисления 224. Выпускаемый поток из устройства для окисления 224 проходит через турбину 3110 перед прохождением через теплообменник 3055, а затем в поршневой расширитель 3020, после которого сжатый газ выпускается в окружающую среду. Абсолютные значения давления и температуры текучей среды в различных пронумерованных точках в системе 3100, которые представлены на фиг. 3-3, приведены в качестве иллюстрации в таблице под чертежом на фиг. 3-3.FIG. 3-3 is a schematic diagram of a further embodiment of an electric
Фиг. 3-4 представляет схематическое изображение следующего варианта производящей электроэнергию системы 3150 с циклом Шнепеля согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 3150 являются такими же, как элементы системы 3100, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 3-4. В данном примере воздушно-топливная смесь 3005 сжимается компрессором 3105 и затем поступает в поршневой компрессор 3010, который имеет обратную конфигурацию по отношению к системе 3100. Значения давления и температуры текучей среды в различных пронумерованных точках в системе 3500, которые представлены на фиг. 3-4, приведены в таблице под чертежом на фиг. 3-4.FIG. 3-4 is a schematic illustration of a further embodiment of an electric
Фиг. 3-5 представляет схематическое изображение следующего варианта производящей электроэнергию системы 3200 с циклом Шнепеля согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 3200 являются такими же, как элементы представленных выше систем, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 3-5. Согласно данному варианту осуществления, выходящий поток из устройства для окисления 224 направляется в поршневой расширитель 3020 и затем через теплообменник 3055 в турбину 3110, и после этого газ выпускается.FIG. 3-5 is a schematic illustration of a further embodiment of an electric
Фиг. 3-6 представляет схематическое изображение следующего варианта производящей электроэнергию системы 3250 с циклом Шнепеля согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 3250 являются такими же, как элементы представленных выше систем, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 3-6. Согласно данному варианту осуществления, воздушно-топливная смесь 3005 сжимается приводимом в действие турбиной компрессоре 3105 и затем дополнительно сжимается в поршневом компрессоре 3010. Отработавший газ из устройства для окисления 224 проходит через теплообменник 3055, затем через поршневой расширитель 3020 перед прохождением через турбину 3110, и после этого газ выпускается.FIG. 3-6 is a schematic illustration of a further embodiment of an electric
Фиг. 3-7 представляет схематическое изображение следующего варианта производящей электроэнергию системы 3300 с циклом Шнепеля согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 3300 являются такими же, как элементы представленных выше систем, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 3-7. Данный вариант осуществления является аналогичным системе 3250, за исключением того, что выходящий поток из устройства для окисления 224 поступает в поршневой расширитель 3020 и затем проходит в теплообменник 3055.FIG. 3-7 is a schematic illustration of a further embodiment of an
Фиг. 3-8 представляет схематическое изображение следующего варианта производящей электроэнергию системы 3350 с циклом Шнепеля согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 3350 являются такими же, как элементы представленных выше систем, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 3-8. Данный вариант осуществления является аналогичным системе 3250, за исключением того, что выходящий поток из устройства для окисления 224 поступает в теплообменник 3055, а затем проходит через турбину 3110 перед поступлением в поршневой расширитель 3020, и после этого газ выпускается.FIG. 3-8 is a schematic illustration of a further embodiment of an
Фиг. 3-9 представляет схематическое изображение следующего варианта производящей электроэнергию системы 3400 с циклом Шнепеля согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 3400 являются такими же, как элементы представленных выше систем, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 3-9. Данный вариант осуществления является аналогичным системе 3200, за исключением того, что выходящий поток из устройства для окисления 224 поступает в теплообменник 3055, а затем проходит через турбину 3110 перед поступлением в поршневой расширитель 3020, и после этого газ выпускается.FIG. 3-9 is a schematic illustration of a further embodiment of an electric
Фиг. 3-10 представляет схематическое изображение следующего варианта производящей электроэнергию системы 3450 с циклом Шнепеля согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 3450 являются такими же, как элементы представленных выше систем, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 3-10. Данный вариант осуществления является аналогичным системе 3200, за исключением того, что выходящий поток из устройства для окисления 224 поступает в теплообменник 3055 и затем проходит через поршневой расширитель 3020 перед поступлением в турбину 3110, и после этого газ выпускается.FIG. 3-10 is a schematic illustration of a further embodiment of an electric
Технологическое оборудование использование ступенчатое окислениеProcess equipment using step oxidation
Фиг. 4-1 схематически представляет устройства трехступенчатой системы для постепенного окисления с нагревателем текучей среды 4000 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Предварительно приготовленная воздушно-топливная смесь 4005 поступает в последовательность из трех устройств для окисления 4010a, 4010b и 4010c. Согласно определенным аспектам, эти три устройства для окисления 4010a, 4010b и 4010c различаются по своим размерам и конфигурациям. Согласно определенным аспектам, три устройства для окисления 4010a, 4010b и 4010c являются практически идентичными. Воздушно-топливная смесь 4005 поступает в первое устройство для окисления 4010a, где топливо окисляется частью кислорода воздуха, и образуются горячие продукты горения 4035a. Продукты 4035a содержат кислород, поскольку содержание топлива в устройство для окисления является низким, т.е. существует избыток воздуха. Горячие продукты горения 4035a направляются через первый теплообменник 4020a для текучей среды, в котором тепло передается от горячих продуктов горения 4035 к переносящей тепло текучей среде, в данном примере это вода 430, которая выходит как более горячая текучая среда, в данном примере это пар 4040. Согласно определенным аспектам, вместо воды 430 используется другая переносящая тепло текучая среда, такая как нефть или газ, и выходящий поток представляет собой горячую переносящую тепло текучую среду.FIG. 4-1 schematically represents devices of a three-stage system for gradual oxidation with a
Согласно определенным аспектам, первое устройство для окисления 4010a называется термином «первая реакционная камера», и она предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление первого топлива, т.е. топливного компонента воздушно-топливной смеси 4005, в первой реакционной камере без катализатора, и при этом первая внутренняя температура в первой реакционной камере поддерживается ниже температуры прекращения горения первого топлива.According to certain aspects, the
Газообразные продукты 4035a затем поступают во второе устройство для окисления 4010b и смешиваются с низкоэнергетическим топливом 4007. Согласно определенным аспектам, низкоэнергетическое топливо 4007 смешивается с одним веществом, представляющим собой окислитель, разбавитель или отработавший газ, и с высокоэнергетическим топливом (ни одно из данных веществ не представлено на фиг. 4-1) перед поступлением в устройство для окисления 4010b. Топливо в полученной в результате смеси окисляется частью кислорода в смеси, и образуются горячие продукты горения 4035b. Горячие продукты горения 4035b направляются во второй нагреватель 4020b текучей среды, в котором тепло передается от горячих продуктов горения 4035b к отдельному потоку воды 430, которая выходит в форме пара 4040, который смешивается с паром 4040 из первого теплообменника 4020a.The
Согласно определенным аспектам, второе устройство для окисления 4010b называется термином «вторая реакционная камера», и она предназначается, чтобы поддерживать ступенчатое окисление второго топлива, т.е. оставшегося топлива в горячих продуктах горения 4035a и вновь поступающего низкоэнергетического топлива 4007 в процессе постепенного окисления без катализатора. Согласно определенным аспектам, второе устройство для окисления 4010b включает кислородный датчик (не представленный на фиг. 4-1), к которому присоединяется процессор, который составляет часть контроллера (не представленного на фиг. 4-1), причем данный процессор предназначается, чтобы определять уровень содержания кислорода.According to certain aspects, the
Газообразные продукты 4035b или отработавшие газы затем поступают в третье устройство для окисления 4010c и смешиваются с дополнительным низкоэнергетическим топливом 4007. Согласно определенным аспектам, низкоэнергетическое топливо 4007, которое поступает в устройство для окисления 4010c, смешивается с одним веществом, представляющим собой окислитель, разбавитель или отработавший газ, и высокоэнергетическим топливом (не представленным на фиг. 4-1) перед поступлением в устройство для окисления 4010c. Согласно определенным аспектам, воздушно-топливная смесь, которая поступает в устройство для окисления 4010c, отличается от воздушно-топливной смеси, которая поступает в устройство для окисления 4010b. Топливо в получаемой в результате смеси в устройстве для окисления 4010c окисляется частью кислорода в смеси и образуются горячие продукты горения 4035c. Эти горячие продукты горения 4035c направляются в третий теплообменник 4020c для текучей среды, в котором тепло переносится от горячих продуктов горения 4035c к отдельному потоку воды 430, которая выходит в форме пара 4040, который смешивается с паром 4040 из первого и второго теплообменников 4020a и 4020b.
Множество стадий постепенного окисления, теплопереноса в текучую среду для уменьшения температуры газа и введения нового топлива (фиг. 4-1) можно использовать для ограничения температуры газа ниже температурного порога термических оксидов азота, и при этом уменьшается количество кислорода, выходящего из горячих продуктов горения 4035c. Высокая эффективность, которая измеряется количеством энергии, которая переносится от топлива 4005 и 4007 к пару 4040, обеспечивает, что содержание кислорода, выходящего из системы 4000 через горячие продукты горения 4035c, является низким, насколько это возможно, составляя, как правило, от 3 до 5 об. %. Она также обеспечивает, что выходящие горячие продукты горения 4035c имеют минимально возможную температуру. Если сделать попытку окисления топлива в одну стадия, то воздушно-топливное соотношение будет близким к стехиометрическому значению, что создавало бы высокие температуры. Например, адиабатическая температура реакции метана при стехиометрическом соотношении составляет 3484°F (1918°C), что значительно превышает пороговую температуру 2300°F (1260°C) для образования термических оксидов азота. В многостадийном процессе на фиг. 4-1 охлаждаются различные газовые потоки 4035a, 4035b, 4035c из трех устройств для окисления 4010a, 4010b и 4010c, таким образом, что больше топлива может поступать и окисляться, и основная масса кислорода может удаляться из системы в форме H2O и CO2 без создания высоких температур и образования термических оксидов азота.Many stages of gradual oxidation, heat transfer to the fluid to reduce the temperature of the gas and introduce new fuel (Fig. 4-1) can be used to limit the temperature of the gas below the temperature threshold of thermal nitrogen oxides, while reducing the amount of oxygen leaving the
Другие конфигурации потока текучей среды от источника исходного материала, в данном примере это вода 430, до выходящего материала, в данном примере это пар 4040, являются очевидными для специалистов в данной области техники. Система 4000 может содержать в меньшем или большем количестве устройства для окисления и теплообменники. Один или несколько теплообменников 4020a, 4020b и т.д. можно соединять последовательно, чтобы увеличивать температуру выходящей текучей среды. Воздушно-топливная смесь, которая поступает в каждое устройство для окисления 4010a, 4010b и т.д. может различаться и регулироваться в зависимости от результатов измерения кислорода в потоках продуктов горения 4035a, 4035b и т.д.Other configurations of the fluid flow from the source of the source material, in this
Нагревательное устройство для постепенного окисления текучей среды 4000 обеспечивает эффективное окисление топлива воздухом в три стадии и поглощение тепловой энергии текучей средой. Первая стадия включает первое устройство для постепенного окисления, которое обеспечивает ступенчатое окисление топлива и производит горячий имеющий низкое содержание примесей поток газообразного продукта, который направляется в первый нагреватель текучей среды, где за его счет нагревается поток первой текучей среды. Чтобы уменьшать или устранять вероятность проскока пламени и взрыва воздушно-топливной смеси 4005, которая поступает в устройство для окисления 4010a первой стадии, концентрация топлива в воздушно-топливной смеси 4005 ограничивается интервалом концентрации топлива, составляющим приблизительно от 20 до 90% нижнего предела воспламеняемости. Согласно определенным аспектам, оказывается желательным ограничение содержания топлива в интервале от 25 до 50%. Согласно определенным аспектам, могут быть применимы стандарты пожарной безопасности, которые ограничивают допустимую концентрацию топлива в воздушно-топливной смеси 4005.The heating device for the gradual oxidation of the fluid 4000 provides the effective oxidation of fuel by air in three stages and the absorption of thermal energy by the fluid. The first stage includes a first gradual oxidation device that provides stepwise oxidation of the fuel and produces a hot, low-impurity gaseous product stream that is sent to the first fluid heater, where the first fluid stream is heated by it. In order to reduce or eliminate the likelihood of flame penetration and explosion of the air-fuel mixture 4005 that enters the
После окисления топлива в первом устройстве для окисления 4010a газообразные продукты 4035a содержат приблизительно от 11 до 19% кислорода, а также диоксид углерода и водяной пар, при температуре, составляющей приблизительно от 1500 до 2300°F (от 815,6 до 1260°C). Согласно определенным аспектам, окислительный процесс регулируется таким образом, что температура газообразных продуктов 4035a составляет от 1600 до 2000°F (от 871,1 до 1093°C). После передачи части своего тепла переносящей тепло текучей среде в теплообменнике 4020a газообразный продукт 4035a находится при температур, составляющей от 700 до 1300°F (от 371,1 до 704,4°C) и предпочтительнее от 900 до 1200°F (от 482,2 до 648,9°C). При такой пониженной температуре поток топлива 4007 может смешиваться с газообразным продуктом 4035a без немедленного возникновения реакции, которая может происходить при температуре, составляющей или превышающей 1400°F (760°C). Температура смешанного газообразного продукта 4035a и топлива 4007, тем не менее, является достаточно высокой, чтобы инициировать окислительные реакции после задержки воспламенения на период от 0,01 до 5 секунд. Согласно определенным аспектам, задержка воспламенения составляет от 0,1 до 0,5 секунды.After oxidizing the fuel in the
После возникновения задержки воспламенения смесь поступает во второе устройство для окисления 4010b, которое представляет собой предпочтительное место для осуществления эффективного окисления топлива. Второе устройство для окисления 4010b производит горячий газообразный поток продуктов 4035b, содержащий от 2 до 16% кислорода при температуре, составляющей предпочтительно от 1600 до 2000°F (от 871,1 до 1093°C), который направляется во второй нагреватель текучей среды 4020b, где часть его тепловой энергия передается переносящей тепло текучей среде. Температура газообразного продукта 4035b затем уменьшается до уровня удельная теплоемкость до 1200°F (от 482,2 до 648,9°C), и второй поток низкоэнергетического топлива 4007 смешивается с газообразным продуктом 4035b без преждевременной реакции. Смесь топлива 4007 и газообразного продукта 4035b поступает в третье устройство для окисления 4010c, в котором окислительный процесс повторяется, и производится отработавший газ 4035c, содержащий от 1,5 до 14% кислорода. Согласно определенным аспектам, могут объединяться от двух до восьми стадий постепенного окисления с последующим нагреванием текучей среды, причем конечная цель представляет собой производство потока конечного газообразного продукта, содержащего от 1,5 до 5% кислорода и имеющего температуру, составляющую приблизительно от 150 до 700°F (от 65,56 до 371,1°C). Согласно определенным аспектам, температура потока конечного газообразного продукта составляет приблизительно от 250 до 400°F (от 121,1 до 204,4°C). Потоки нагретой текучей среды могут объединяться друг с другом, как представлено на фиг. 4-1, или оставаться раздельными.After a delay in ignition, the mixture enters the
Фиг. 4-2 схематически представляет другой вариант осуществления устройства трехступенчатой системы для постепенного окисления с нагревателем текучей среды 4100 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Воздушно-топливная смесь 4005 поступает в первое устройство для окисления 4110a, где топливо окисляется частью кислорода в воздушно-топливной смеси 4005, производя тепло, которое переносится через первый паровой змеевик 4120a и доводит до кипения поток жидкой воды 4130a, производя насыщенный пар 4105. Охлажденные газообразные продукты 4035a выходят из первого устройства для окисления 4110a, и с ними смешиваются дополнительное низкоэнергетическое или высокоэнергетическое топливо и разбавители 4007, после чего смесь поступает во второе устройство для постепенного окисления 4110b. Аналогично реакции в первом устройство для окисления 4110a, топливо в смеси топлива и газообразного продукта окисляется частью кислорода в смеси, производя тепло, которое переносится через второй паровой змеевик 4120b и доводит до кипения второй поток жидкой воды 4030, производя насыщенный пар 4105. Охлажденные газы 4035b выходят из второго устройства для окисления 4110b и смешиваются с дополнительным топливом 4007, после чего смесь поступает в третье устройство для окисления 4110c, в котором процесс повторяется, и жидкая вода 4130 нагревается в третьем паровом змеевике 4120c, производя насыщенный пар 4105.FIG. 4-2 schematically represents another embodiment of a three-stage gradual oxidation system with a
Для специалиста в данной области техники должно быть очевидным, что систему 4100 для нагревания текучей среды можно использовать в случае разнообразных переносящих тепло текучих сред. Например, можно использовать масло, чтобы поглощать тепло в одном или нескольких устройствах для окисления 4110a, 4110b и т.д. Раздельные потоки различных типов теплообменных текучих сред могут индивидуально поступать в одно или несколько устройства для окисления 4110a, 4110b и т.д. и предназначаться для раздельного использования внешними системами (не представленными на фиг. 4-2). Согласно определенным аспектам, можно соединять последовательно один или несколько теплообменных змеевиков 4120A, 4120B и т.д.It will be apparent to those skilled in the art that the
Частично охлажденные газообразные продукты 4035c направляются в экономайзер 4140, в котором тепло, содержащееся в газообразном продукте 4035c, повышает температуру недоохлажденного потока жидкой воды 4150 до температуры, несколько меньшей, чем температура насыщения воды. Охлажденные газообразные продукты 4035d выпускаются в атмосферу.Partially chilled
Несмотря на сходство с более общей конструкцией нагревателя текучей среды на фиг. 4-1, один отличительный признак системы 4100 представляет собой установку нагревающего текучую среду элемента, т.е. парового змеевика, в том же блоке, в котором находится устройство для постепенного окисления. Предпочтительные температурные интервалы и уровни содержания кислорода на выходе каждой стадии являются такими же, как в представленном выше варианте осуществления. Добавляется конечный блок утилизации тепла, т.е. экономайзер 4140, для заключительной обработки потока газообразного продукта, чтобы извлекать максимально возможное количество тепла из газов перед их выпуском в атмосферу. Паровые змеевики 4120a, 4120b, 4120c можно устанавливать в пористый керамический слой устройств для окисления 4110a, 4110b, 4110c или подвешивать над поверхностью слоя. Согласно определенным аспектам, дополнительная высота слоя или пористый частичный радиационный экран может добавляться между зоной постепенного окисления и зоной производства пара, способствуя обеспечению того, чтобы газы не охлаждались относительно холодными поверхностями паровых змеевиков 4120a, 4120b, 4120c до того, как завершаются реакции постепенного окисления.Despite being similar to the more general construction of the fluid heater in FIG. 4-1, one hallmark of
Фиг. 4-3 представляет схематическое изображение одноступенчатой рекуперативной производящей пар системы 4200 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Воздух 4210 направляется на холодную сторону рекуператора 3045, где он принимает тепло и выходит как предварительно нагретый воздушный поток, с которым объединяется имеющий пониженное содержание кислорода рециркулирующий поток газообразного продукта 4225, в который добавляется низкоэнергетическое топливо 4220. Согласно определенным аспектам, низкоэнергетическое топливо 4220 включает высокоэнергетическое топливо. Согласно определенным аспектам, низкоэнергетическое или высокоэнергетическое топливо может смешиваться с воздухом 4210 перед поступлением в рекуператор 3045.FIG. 4-3 is a schematic illustration of a single-stage regenerative
Смесь воздуха, топлива и разбавителя поступает в устройство для окисления 224, где топливо окисляется частью кислорода и производит тепло.A mixture of air, fuel and diluent enters
Поток жидкой воды 4230 нагревается в экономайзере 3055, и получается поток горячей воды, который направляется в паровой змеевик 4240. Часть тепла от окислительного процесса переносится посредством парового змеевика 4240 в горячую воду, и в результате этого образуется пар 4242 для полезного применения. Частично охлажденные газообразные продукты выходят из устройства для окисления 224 и разделяются на два потока. Часть газообразных продуктов направляется через рециркуляционный нагнетательный вентилятор 4245, из которого газообразные продукты выходят при несколько повышенном давлении и объединяются с потоком воздушно-топливной смеси, как описано выше. Оставшаяся часть газообразных продуктов проходит через экономайзер 3055, где отводится больше тепла, и в результате этого нагревается поступающая вода 4230, а охлажденные газообразные продукты затем проходят через горячую сторону рекуператора 3045, где отводится дополнительное тепло, и в результате этого нагревается поступающий воздух 4210, перед тем как полностью охлажденные газообразные продукты выпускаются в атмосферу.The
Система 4200 предотвращает проскок пламени и взрыв предварительно приготовленной воздушно-топливной смеси посредством поддержания концентрации кислорода в смеси, поступающей в устройство для окисления 224, на уровне, составляющем менее чем 12% и предпочтительно менее чем 9%, посредством рециркуляции газообразных продуктов 4225. Рециркуляция обеспечивает, что в устройстве для окисления температура на впуске находится в интервале от 700 до 1300°F (от 371,1 до 704,4°C) и предпочтительно удельная теплоемкость до 1200°F (от 482,2 до 648,9°C). Кроме того, согласно данному варианту осуществления, посредством рециркуляции производится суммарная скорость потока горячего газа через устройство для окисления, которая превышает в 1,5-4,0 раза и предпочтительно в 2,0-3,0 раза скорость потока отработавшего газа. Повышенная скорость потока горячего газа обеспечивает установку теплопереносящей поверхности большей площади внутри устройства для окисления 224 и производство большего количества пара. Удельная теплоемкость (Cp) газового потока, который осуществляет теплоперенос в паровые змеевики, также составляет более чем удельная теплоемкость продуктов окисления, в которых содержится меньше CO2, менее H2O и больше O2. Повышенная удельная теплоемкость приводит к увеличению возможности теплопереноса при постоянной разности температур между холодным и горячим потоками.The 4200 system prevents flame penetration and explosion of a pre-prepared air-fuel mixture by maintaining the oxygen concentration in the mixture entering the
Система 4200 включает экономайзер 3055, который извлекает тепло от потока газообразного продукта посредством повышения температуры вода 4230 до уровня несколько ниже ее температуры кипения. Система 4200 также включает рекуператор 3045, который извлекает дополнительное тепло посредством предварительного нагревания используемого для горения воздуха перед тем, как он поступает в устройство для окисления 224. Данный рекуператор 3045 уменьшает или устраняет количество вспомогательного тепла, которое вводится, чтобы инициировать процесс постепенного окисления внутри устройства для окисления 224, а также уменьшается потеря тепла в отработавшем газе.
Фиг. 4-4 представляет схематическое изображение двухступенчатой производящей пар системы 4300 водотрубного типа согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Воздушно-топливная смесь 4005 поступает в нижний впуск устройства для окисления 4321. Воздушно-топливная смесь 4005 протекает через разбрызгивающее устройство 4322 и поступает в пористую среду 512, в которой происходит ступенчатое окисление, и все топливо окисляется частью кислорода. Часть 4315 горячих газообразных продуктов выходит из слоя 512 и проходит через паровые змеевики 4325, где тепло отводится из газа, в то время как меньшая часть 4314 горячего газа проходит через центральную зону, в которой отсутствуют паровые змеевик, и никакое тепло не отводится. Первые паровые змеевики 4325 расположены вокруг периметра камеры, таким образом, что газообразные продукты 4314, которые перемещаются вверх вблизи центральной оси камеры, будут сохранять высокую температуру и служить в качестве источника воспламенения для второй стадии ступенчатое окисление, которая осуществляется прямо в верхней секции.FIG. 4-4 is a schematic illustration of a two-stage
Дополнительное низкоэнергетическое топливо или высокоэнергетическое топливо, содержащее разбавители 4220, впрыскивается в среднюю зону устройства для окисления 4321 и смешивается с газообразными продуктами 4315, образуя смесь окислителя, разбавителя и топлива 4316, которая поступает в имеющий форму перевернутого конуса разбрызгиватель 4324 через множество горизонтальных спиц, которые проходят через стенки конуса 4324. Эти спицы имеют множество отверстий для впрыскивания, чтобы распределять смесь 4316 практически равномерным образом. Часть горячего газа 4314 поступает в имеющий форму перевернутого конуса разбрызгиватель 4324 через отверстие в нижней части и своим действием инициирует ступенчатое окисление потоков смеси 4316, и в результате этого окисляется дополнительное топливо, и образуется содержащий меньше кислорода горячий поток продуктов 4317.Additional low-energy fuel or high-energy
Поток продуктов 4317 направляется через паровые змеевики 4326, где тепло отводится от потока продуктов 4317, которые затем выходит из устройства для окисления 4321 в форме охлажденных газообразных продуктов 4318. Вода 4353 в близком к насыщению состоянии в каждый из паровых змеевиков 4325 и 4326 и выходит в форме потоков насыщенного пара 4354. Паровой генератор 4300 двухступенчатого устройства для постепенного окисления водотрубного типа установлен в единой камере и оборудован приспособлением для уменьшения перепада давления газа на второй стадии. Вертикальная камера включает первое устройство для постепенного окисления топлива и производит горячий газообразный поток продуктов, которые поступают далее в первый ряд паровых змеевиков (водяных трубок) для отвода тепла от потока продуктов.
Количество воды или пара, которое направляется в заключительные змеевики 4326, может быть больше, чем на предшествующих стадиях, чтобы отводить максимально возможное количество тепла от газового потока 4317 перед тем, как он выходит в атмосферу как отработавший газ 4318. Хотя оказывается желательным поддержание газообразного продукта при температуре выше 900°F (482,2°C), когда он выходит после первичной или промежуточной стадий (4316), падение температуры ниже 900°F (482,2°C) не представляет собой проблемы на самой последней стадии многоступенчатой системы, потому что отсутствует последующее устройство для постепенного окисления, для которого требуется температура, превышающая 900°F (482,2°C). Площадь поверхности производства и/или площадь поверхности любого экономайзера может быть насколько большой, насколько это желательно для достижения цели теплоотвода на заключительной стадии.The amount of water or steam that is sent to the
Фиг. 4-5 представляет схематическое изображение двухступенчатой производящей пар системы 4400 огнетрубного типа согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Воздушно-топливная смесь 4005 поступает в нижнюю зону разбрызгивающего устройства 4422. Воздушно-топливная смесь 4005 протекает через разбрызгивающее устройство 4422 и поступает в слой пористого керамического материала 512, в котором происходит ступенчатое окисление, и все топливо окисляется частью кислорода. Горячий газообразный продукт 4419 выходит из пористой среды 512 и поступает в огневые трубы 4425, где тепло отводится от газа окружающей водой 4451.FIG. 4-5 is a schematic representation of a two-stage
Дополнительное низкоэнергетическое или высокоэнергетическое топливо 4220 и необязательно разбавители (не представленные на чертеже) смешиваются с охлажденным потоком продуктов 4419, образуя смесь окислителя, разбавителя и топлива, которая поступает во второй разбрызгиватель 4426 и второй слой пористой среды 512, в котором дополнительный топливо окисляется, и образуется имеющий пониженное содержание кислорода горячий поток продуктов 4415, который направляется через огневые трубы 4429, где тепло отводится окружающей водой 4451. Охлажденные газообразные продукты 4415 собираются в пространстве 4430 и выходят из устройства для окисления как охлажденный отработавший газовый поток 4417. Две зоны постепенного окисления имеют изолированные стенки 4424, 4428, чтобы предотвращать избыточное охлаждение реагирующих газов, которое приводит к нежелательному гашению реакций постепенного окисления. Вода 4451 в недоохлажденном или близком к насыщению состоянии поступает в камеру устройства для постепенного окисления 4401 и выходит как насыщенный пар 4452. Согласно определенным аспектам, дополнительные нагревательные поверхности установлены для перегревания пара 4452 до температуры, значительно превышающей температуру кипения воды. Согласно определенным аспектам, вода 4451 находится под давлением, что приводит к повышению температуры насыщенного пара.Additional low-energy or high-
При уменьшении содержания кислорода в конечном отработавшем газовом потоке до уровня от 1,5 до 5,0% и одновременном уменьшении температуры выходящего газа до уровня от 250 до 400°F (от 121,1 до 204,4°C) суммарный коэффициент полезного действия цикла оценивается на уровне от 85 до 90%, что представляет собой улучшение по сравнению с традиционными паровыми генераторами, которые работают с коэффициентом полезного действия цикла на уровне от 80 до 86%. Увеличение коэффициентом полезного действия цикла соответствует уменьшению потребления топлива при одинаковом выходе полезного тепла.With a decrease in the oxygen content in the final exhaust gas stream to a level of from 1.5 to 5.0% and a simultaneous decrease in the temperature of the exhaust gas to a level of from 250 to 400 ° F (from 121.1 to 204.4 ° C), the total efficiency the cycle is rated between 85 and 90%, which represents an improvement over traditional steam generators that operate with a cycle efficiency of between 80 and 86%. An increase in the efficiency of the cycle corresponds to a decrease in fuel consumption with the same yield of useful heat.
При поддержании температуры постепенного окисления ниже приблизительно 2300°F (1260°C) и предпочтительно ниже 2000°F (1093°C) уменьшается образование термических оксидов азота. Традиционные горелки производят пламя, в котором максимальная температура реакции превышает 2300°F (1260°C), и образуется значительно большее количество оксидов азота, чем в процессе постепенного окисления.By keeping the gradual oxidation temperature below about 2300 ° F (1260 ° C) and preferably below 2000 ° F (1093 ° C), the formation of thermal nitrogen oxides is reduced. Conventional burners produce a flame in which the maximum reaction temperature exceeds 2300 ° F (1260 ° C), and significantly more nitrogen oxides are formed than during the gradual oxidation process.
Согласно определенным аспектам, электрические нагревательные элементы (не представленные на фиг. 4-5) расположены на впуске одной или обеих стадий устройства для окисления, чтобы способствовать инициированию окисления воздушно-топливной смеси 4005 или смеси окислителя, разбавителя и топлива в этом месте.According to certain aspects, electric heating elements (not shown in FIGS. 4-5) are located at the inlet of one or both stages of the oxidation device to help initiate oxidation of the air-fuel mixture 4005 or the mixture of oxidizing agent, diluent, and fuel at this location.
Согласно определенным аспектам, пористая керамическая среда 512 используется в уменьшенном количестве или не присутствует, и температура реакции может повышаться в открытом объеме. Кроме того, если пористая среда исключается, повышенная доля суммарного потока может распределяться в заключительный разбрызгиватель 4426.In certain aspects, porous ceramic medium 512 is used in a reduced amount or not present, and the reaction temperature may rise in an open volume. In addition, if the porous medium is excluded, an increased proportion of the total flow can be distributed to the
Согласно определенным аспектам, внутреннее давление поддерживается на достаточно низком уровне, таким образом, что топливо может добавляться на каждой стадии с использованием только давления в линии, т.е. без устройства для повышения давления газа.According to certain aspects, the internal pressure is kept sufficiently low so that fuel can be added at each stage using only line pressure, i.e. without a device for increasing gas pressure.
Согласно определенным аспектам, экономайзер или рекуператор (не представленный на фиг. 4-4 или 4-5) устанавливается, чтобы конденсировать влагу в процессе горения от газообразных продуктов, или, в качестве альтернативы, чтобы выводить воду в паровой фазе.In certain aspects, an economizer or recuperator (not shown in FIGS. 4-4 or 4-5) is installed to condense moisture during combustion from gaseous products, or, alternatively, to remove water in the vapor phase.
Согласно определенным аспектам, псевдоожиженный слой (не представленный на фиг. 4-4 или 4-5), аналогичный системе, представленной на фиг. 1-13, заменяет пористую среду 512, чтобы обеспечивать тепловую обратную связь и воспламенение в устройстве для окисления 4321, 4401, а чтобы увеличивать теплоперенос в паровые змеевики. Другие возможности включают рециркуляцию отработавшего газа, и структурированную среду, аналогичную системам, которые представлены на фиг. 1-15A и 1-16A/16B.In certain aspects, a fluidized bed (not shown in FIGS. 4-4 or 4-5) similar to the system shown in FIG. 1-13, replaces the
Фиг. 4-6 схематически представляет поток через систему для постепенного окисления 4600, имеющую разбрызгиватель, согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Процессы и элементы на фиг. 4-6 описаны по отношению к системе 4500 на фиг. 1-12, в которой осуществляются стадии 1-6, и которая представляет собой поступление потока, выходящего из точки A системы 4500. Согласно определенным аспектам, воздух 4602 и топливо 4220 смешиваются, например, с использованием смесителя, аналогичного смесителю 4510 системы 4500, и поступают на место точки A на фиг. 4-6. Газовая смесь, поступающая из точки A, проходит следующие технологические стадии:FIG. 4-6 schematically illustrates flow through a
7. Горячий газ, выходящий из нижней секции, разделяется на части 4315 и 4314, причем часть 4315 пропускается через теплообменник, такой как змеевики 4325 на фиг. 4-4, и часть тепла отводится от горячего газа, и в результате этого происходит охлаждение газа до температуры, близкой к температуре самовоспламенения. На данной стадии используется тепло, отводимое для производства водяного пара или испарения другой жидкости.7. The hot gas leaving the lower section is divided into
8. В данном примере, топливо 4220 впрыскивается в оба потока 4314 и 4315. Часть 4314 является достаточно горячей, чтобы инициировать ступенчатое окисление в частях, которые смешиваются на каждой стадии 4630.8. In this example,
Гибридные циклы и ступенчатое окислениеHybrid Cycles and Step Oxidation
Фиг. 5-1 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления 5100, включающий производство пара и дополнительное впрыскивание топлива, согласно определенным аспектам настоящего изобретения. К компрессору 410 присоединяется вал, к которому также присоединяются турбина 414 и электрический генератор 416, как представлено выше на фиг. 1-9. Воздушно-топливная смесь 5102 поступает в компрессор 410, который направляет сжатую воздушно-топливная смесь 206f в теплообменник 418, в котором данная смесь 206f нагревается теплом отработавшего газа 420 от турбины. Горячая сжатая смесь 206g направляется в устройство для окисления 224. Согласно определенным аспектам, дополнительная воздушно-топливная смесь 5104 впрыскивается в устройство для окисления. Согласно определенным аспектам, воздушно-топливная смесь 5104 содержит только низкоэнергетическое или высокоэнергетическое топливо. Воздушно-топливные смеси 206g и 5104 постепенно окисляются в устройстве для окисления 224, и горячий отработавший газ 226 выпускается в турбину 414. При пропускании через турбину, энергия высвобождается из горячего отработавшего газа 226, и охлажденный расширенный отработавший газ 420 из турбины направляется обратно в теплообменник 418. После пропускания через теплообменник 418 отработавший газ 420 может по-прежнему содержать свободный кислород. Дополнительная воздушно-топливная смесь 5112 впрыскивается в отработавший газ 420 внутри канальной горелки 5110, чтобы повторно нагревать отработавший газ и производить горячий отработавший газ 5111, который затем проходит через теплообменник 422, в котором тепло переносится от горячего отработавшего газа 5111 к вода 430, и в результате этого производится пар 5108, который направляется на конечное использование (не представленное на фиг. 5-1). Охлажденный отработавший газ теперь выпускается как отработавший газовый поток 5106 в окружающую среду. Согласно определенным аспектам, воздушно-топливная смесь 5102, которая содержит только воздух и топливо, производится из воздушно-топливной смеси 5104.FIG. 5-1 is a schematic representation of an exemplary 5100 gradual oxidation system, including steam production and further fuel injection, according to certain aspects of the present invention. A shaft is attached to the
Фиг. 5-2 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления 5200 включающий производство пара и комбинированное производство тепла и электроэнергии согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 5200 являются такими же, как элементы системы 5100, которая обсуждается выше, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 5-2. В системе 5200 производящие пар змеевики 5220 расположены в устройстве для окисления 224. Отвод тепла от окислительного процесса внутри устройства для окисления 224 уменьшает максимальную температуру реакции, и в результате этого уменьшается образование оксидов азота в процессе производства пара 5204. Воздушно-топливная смесь 5104 затем впрыскивается в охлажденный газ внутри устройства для окисления 224, которое расположено ниже по потоку относительно змеевиков 5220, и в результате этого обеспечивается дальнейшее горение, таким образом, что уменьшатся уровень содержания кислорода в отработавшем газе 226, который поступает в турбину 414. Это впрыскивание дополнительного топлива и дальнейшее горение, которое уменьшает содержание кислорода в отработавшем газе 226, увеличивает массовый поток через турбину 414, увеличивает удельную теплоемкость отработавшего газа 226 и уменьшает соотношение удельных теплоемкостей, и в результате этого увеличивается выходная мощность турбины 414. В системе 5200 исключается канальная горелка 5110, и при этом остается производство пара из змеевиков 5220. Поскольку змеевики 5220 работают при максимальной температуре, существующей в системе 5200, пар 5204 будет иметь более высокую температуру или давление, чем пар 5108, который производится в системе 5100.FIG. 5-2 is a schematic illustration of an exemplary 5200 gradual oxidation system including steam production and combined heat and power production according to certain aspects of the present invention. Many elements of
Согласно определенным аспектам, пар 5230 впрыскивается в рабочую текучую среду внутри устройства для окисления 224. Впрыскивание пара в процессе постепенного окисления внутри устройства для окисления 224 может способствовать уменьшению выбросов и одновременное осуществление горения при близком к стехиометрическому воздушно-топливному соотношению. Согласно определенным аспектам, впрыскивание пара 5230 обеспечивает, что предварительно приготовленные воздушно-топливные смеси 206g оказываются ближе к стехиометрическому соотношению без выхода за пределы интервала воспламенения воздушно-топливной смеси 206g вследствие присутствия инертного водяного пара. Согласно определенным аспектам, пар впрыскивается таким образом, что создается поток вихревого типа внутри устройства для окисления 224, что дополнительно способствует процессу постепенного окисления. Согласно определенным аспектам, пар 5230 вводится через аксиальные трубы (не представленные на фиг. 5-2), имеющие радиальные отверстия и расположенные вокруг периметра устройства для окисления 224. Согласно определенным аспектам, пар 5204 из змеевиков 5220 возвращается как пар 5230, и, если пар 5204 находится при давлении, которое равняется или составляет более чем давление внутри устройства для окисления 224, существует меньше паразитных потерь энергии, потому что пар 5230 уже является сжатым.In certain aspects, steam 5230 is injected into the working fluid inside the
Фиг. 5-3 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления 5300, включающей двойные компрессоры 410, 5308 с промежуточным охлаждением согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 5300 являются такими же, как элементы систем 5100 и 5200, которые обсуждаются выше, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 5-3. Использование промежуточного холодильника 5304 обеспечивает повышенное общее сжатие в компрессорах 410 и 5308, и в результате этого повышается эффективность системы 5300. Промежуточный холодильник 5304 охлаждает поток 5302, который дополнительно сжимается компрессором 5308. Пониженная температура внутри компрессора 5308 уменьшает величину термодинамической работы, т.е. мощности, которая используется для сжатия газа. Промежуточный холодильник обеспечивает, что поток в точке 5310 находится при меньшей температуре, чем температура, которая существовала бы при отсутствии промежуточного холодильника 5304. Это позволяет извлекать больше тепловой энергии в рекуператоре 418. Количество извлеченной энергии в рекуператоре 418 пропорционально разности между температурой отработавшим газом 420 из турбины и температурой на впуске 5310 рекуператора.FIG. 5-3 is a schematic representation of an exemplary 5300 gradual oxidation system including dual
Фиг. 5-4 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления, включающей пусковое устройство для постепенного окисления согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 5400 являются такими же, как элементы систем 5100, 5200 и 5300, которые обсуждаются выше, и описание не повторяется по отношению к фиг. 5-4. Воздушно-топливная смесь 5102 поступает как поток нагретой и сжатой воздушно-топливной смеси 5408 во впуск устройства для окисления 224. Использование пускового устройства для окисления 5420 обеспечивает, что основное устройство для окисления 224 доводится до рабочей температуры, т.е. превышается температура самовоспламенения нагретой и сжатой воздушно-топливной смеси 5408 при уменьшении количества образующихся оксидов азота по сравнению с использованием традиционной камера сгорания, в которой сгорает высокоэнергетическое топливо в открытом пламени (см., например, фиг. 1-10). Пусковое устройство для окисления 5420 оборудовано впуском воздушно-топливной смеси 5428, которая, согласно определенным вариантам осуществления, сжимается нагнетательным вентилятором 5422. Горячие газообразные продукты горения, т.е. отработавшие газы направляются из выпуска пускового устройства для окисления 5420 во впуск устройства для окисления 224. Согласно определенным вариантам осуществления, отработавший газ из пускового устройства для окисления 5420 поступает в устройство для окисления 224 через тот же впуск, как нагретая и сжатая воздушно-топливная смесь 5408. Предусмотрен клапан 5426, чтобы закрывать эту пусковую подсистему, когда основное устройство для окисления 224 достигает рабочей температуры, и включается подсистема компрессора и турбины 410/414. В системе 5400 предусмотрены фильтры 5402 и 5424, чтобы отделять твердые частицы и другие нежелательные компоненты от воздушно-топливных смесей 5102 и 5428, соответственно.FIG. 5-4 is a schematic illustration of an example gradual oxidation system including a gradual oxidation triggering device according to certain aspects of the present invention. Many elements of
Преимущества использования пускового устройства для постепенного окисления, которое представлено на фиг. 5-4, включают уменьшение выбросов регулируемых загрязняющих веществ, например, оксидов азота, в процессе пуска системы. Кроме того, допускается использование местного низкоэнергетического газа вместо обеспечения отдельного снабжения высокоэнергетическим топливом для пусковых систем сгорания.Advantages of using a gradual oxidation triggering device, which is illustrated in FIG. 5-4 include reducing emissions of controlled pollutants, such as nitrogen oxides, during system startup. In addition, the use of local low-energy gas is allowed instead of providing a separate supply of high-energy fuel for starting combustion systems.
Фиг. 5-5 представляет схематическое изображение примерной системы для постепенного окисления 5500, включающий множество точек 5504, 5510, 5516 и 5522 впрыскивания воды 430 согласно определенным аспектам настоящего изобретения. Многие элементы системы 5500 являются такими же, как элементы систем система 5100-5400, которые обсуждаются выше, и их описание не повторяется по отношению к фиг. 5-1-фиг. 5-4. Процессы, происходящие после каждой из точек впрыскивания 5504, 5510, 5516 и 5522, приводят к испарению некоторого количества воды во время ввода в газ, и при этом охлаждается выпускаемый технологический газовый поток за счет скрытой теплоты испарения впрыскиваемой воды. Впрыскивание воды может стратегически осуществляться только в отдельных точках или в сочетании с другими точками для впрыскивания воды.FIG. 5-5 is a schematic representation of an exemplary 5500 gradual oxidation system including a plurality of
Впрыскивание воды в точке 5504 можно использовать, чтобы снижать температуру входного потока, поступающего в компрессор 410. При снижении температуры на впусках увеличивается плотность текучей среды, поступающей в цикл газовой турбины, и увеличивается выходная мощность. При снижении температуры на впусках компрессора также уменьшается величина работы (мощности), которая используется, чтобы сжимать газ 5508, оставляя более высокую мощность на валу 412, которая используется, чтобы приводить в действие генератор 416.Water injection at 5504 can be used to lower the temperature of the input stream entering the
Впрыскивание воды в точках 5510, 5516 и в теплообменник 418 увеличивать выходную мощность в цикле турбины. Сжатие жидкой воды, которое осуществляется, как правило, посредством насоса, может оказаться более эффективным, чем сжатие газовой смеси в компрессоре 410. Турбина 414 будет производить больше работы вследствие повышения величины массового потока отработавшего газа. В технике эти циклы иногда называются термином «влажные воздушные циклы». Система 5500 может, таким образом, использовать полезные эффекты впрыскивания воды в цикле и при этом не производить термические оксиды азота благодаря процессу в устройстве для постепенного окисления.Injecting water at
Впрыскивание и испарение воды в рекуператоре 418 может представлять собой больше, чем простые технологические преимущества термодинамического цикла, которые представлены в предшествующем абзаце. Рекуператор 418 естественным образом нагревается отработавшим газовым потоком 5526. Испарение воды можно увеличивать эффективный коэффициент теплопереноса потока от 5512 до 5514, и в результате этого обеспечиваются меньшие физические размеры теплообменника.The injection and evaporation of water in the
Другие варианты осуществления и способы впрыскивания вода можно также использовать в соответствии с описанием, представленным в настоящем документе. Например, другие системы и способы впрыскивания воды в систему для окисления описывает патентная заявка США №13/048796, поданная 15 марта 2011 г., которая во всей своей полноте включается в настоящий документ посредством ссылки в такой степени, насколько описание данной заявки не противоречит настоящему описанию.Other embodiments and methods of injecting water can also be used as described herein. For example, other systems and methods for injecting water into an oxidation system are described in US Patent Application No. 13/048796, filed March 15, 2011, which is hereby incorporated by reference in its entirety to the extent that the description of this application does not contradict this description.
Фиг. 5-6 представляет диаграмму 5600 состава газа, который представляет собой газ, выходящий из различных систем. Можно видеть, что традиционные газовые турбины, как правило, работают при содержании более чем приблизительно 9 масс. % остаточного свободного кислорода в отработавшем газовом потоке. Посредством использования технологий постепенного окисления в устройстве для окисления, представленном на фиг. 5-2 и фиг. 5-3, при одновременном производстве пара, содержание кислорода на выходе циклов устройств для окисления и газовых турбин будет ниже, составляя предпочтительно от 1,5 до 5%. Фиг. 5-6 показывает, что это значительно ниже интервала для традиционных газовых турбин. Следовательно, одновременное производство не содержащего загрязняющих веществ отработавшего газа и пара в устройстве для постепенного окисления в сочетании с паровым генератором, например, в системе 5200 на фиг. 5-2, представляет собой техническую новизну. Кроме того, как обсуждается выше в настоящем документе, снижение уровня содержания кислорода и повышение уровней содержания CO2 и H2O являются выгодными для газовых турбин с циклом Брайтона (Brayton).FIG. 5-6 is a diagram 5600 of the composition of the gas, which is the gas leaving various systems. You can see that traditional gas turbines, as a rule, operate at a content of more than approximately 9 mass. % residual free oxygen in the exhaust gas stream. Through the use of gradual oxidation techniques in the oxidation apparatus shown in FIG. 5-2 and FIG. 5-3, while producing steam, the oxygen content at the outlet of the cycles of the oxidation apparatus and gas turbines will be lower, preferably from 1.5 to 5%. FIG. 5-6 shows that this is well below the interval for traditional gas turbines. Consequently, the simultaneous production of non-polluting exhaust gas and steam in a gradual oxidation device in combination with a steam generator, for example, in
Управление системой для постепенного окисления можно осуществлять разнообразными способами. Согласно определенным аспектам, в способе обеспечения полного окисления изменяется продолжительность пребывания воздушно-топливной смеси внутри резервуара устройства для окисления. Согласно определенным аспектам, газовая турбина обеспечивает устройство для постепенного окисления, и эта турбина предназначается, чтобы изменять свою скорость вращения с использованием, например, переменной скорости генераторов и силовой электроники или инверторов, что является известным для специалистов в данной области техники. Согласно определенным аспектам, вентилятор подает воздушно-топливную смесь в устройство для окисления, например, как представлено на фиг. 2-1, и данный вентилятор работает от привода с переменной скоростью, причем при уменьшении скорости вентилятора увеличивается продолжительность пребывания внутри устройства для окисления.The system for gradual oxidation can be controlled in a variety of ways. According to certain aspects, in the method for providing complete oxidation, the residence time of the air-fuel mixture inside the reservoir of the oxidation device is changed. According to certain aspects, a gas turbine provides a device for gradual oxidation, and this turbine is designed to change its rotational speed using, for example, variable speed generators and power electronics or inverters, which is known to those skilled in the art. According to certain aspects, the fan feeds the air-fuel mixture to the oxidizer, for example, as shown in FIG. 2-1, and this fan operates from a variable speed drive, and with a decrease in fan speed, the length of stay inside the oxidation device increases.
Согласно некоторым вариантам осуществления, системы для окисления, которые описаны в настоящем документе, можно использовать в целях окисления топлива гибким, эффективным и чистым способом. Окислительные реакции, описанные в настоящем документе, предусматривают способы окисления отработавших материалов и предотвращения или сокращения до минимума возникающего в результате этого загрязнения воздуха. Например, способы и системы, в которых могут быть использованы окислительные реакции, представляют патентные заявки США №13/115910, поданная 25 мая 2011 г., и №13/115902, поданная 25 мая 2011 г., причем обе эти заявки включаются в настоящем документе посредством ссылки во всей своей полноте, насколько их описания не противоречат описаниям, представленным в настоящем документе.In some embodiments, the oxidation systems described herein can be used to oxidize fuel in a flexible, efficient, and clean manner. The oxidative reactions described herein provide methods for oxidizing exhaust materials and preventing or minimizing the resulting air pollution. For example, methods and systems in which oxidative reactions can be used are US Patent Application No. 13/115910, filed May 25, 2011, and No. 13/115902, filed May 25, 2011, both of which are incorporated herein. document by reference in its entirety, insofar as their descriptions do not contradict the descriptions presented in this document.
Предшествующее описание представлено, чтобы обычный специалист в данной области техники имел возможность практически осуществлять разнообразные аспекты, которые описаны в настоящем документе. Хотя выше описано то, что рассматривается как наилучший вариант осуществления, и/или другие примеры, следует понимать, что разнообразные модификации этих аспектов являются вполне очевидными для специалистов в данной области техники, и общие принципы, которые определены в настоящем документе, могут распространяться и на другие аспекты. Кроме того, хотя разнообразные варианты осуществления описаны в различных разделах и параграфах и по отношению к различным чертежам, если не определены другие условия, разнообразные варианты осуществления могут быть объединены с другими описанными вариантами осуществления. Таким образом, формула изобретения не предназначена для ограничения аспектами, представленными в настоящем документе, но рассматривается как полный объем, соответствующий терминологии формуле изобретения, в которой упоминание элемента в единственном числе не ограничивается значением «один и только один», если не определены другие условия, но означает «один или более». Если не определены другие условия, термины «ряд» и «несколько» означают «один или более». Заголовки и подзаголовки, если они присутствуют, используются исключительно для удобства и не ограничивают настоящее изобретение.The foregoing description is presented so that a person of ordinary skill in the art would be able to practically carry out the various aspects that are described herein. Although what is considered to be the best embodiment and / or other examples is described above, it should be understood that various modifications of these aspects are readily apparent to those skilled in the art, and the general principles that are defined herein may apply to other aspects. Furthermore, although various embodiments are described in various sections and paragraphs and with respect to various drawings, unless other conditions are defined, various embodiments may be combined with other described embodiments. Thus, the claims are not intended to limit the aspects presented in this document, but are considered as the full scope corresponding to the terminology of the claims, in which the mention of the element in the singular is not limited to the value of "one and only one", unless otherwise specified, but means one or more. Unless other conditions are defined, the terms “row” and “several” mean “one or more”. Headings and subheadings, if present, are used for convenience only and do not limit the present invention.
Следует понимать, что конкретная последовательность или подчиненность стадий в описанных процессах представляет собой иллюстрацию примерных подходов. На основании проектных предпочтений, следует понимать, что конкретная последовательность или подчиненность стадий в процессах может быть перестроена. Некоторые из данных стадий можно осуществлять одновременно. Сопровождающая формула настоящего изобретения представляет элементы разнообразных стадий в примерной последовательности и не подразумевает ограничения конкретной представленной последовательностью или подчиненностью.It should be understood that the specific sequence or subordination of stages in the described processes is an illustration of exemplary approaches. Based on design preferences, it should be understood that a specific sequence or subordination of stages in the processes can be rearranged. Some of these steps can be carried out simultaneously. The accompanying claims of the present invention represent elements of various steps in an exemplary sequence and are not intended to limit the particular sequence or subordination represented.
Такие термины, как «верхний», «нижний», «передний», «задний» и подобные термины, которые используются в настоящем описании, следует понимать как означающие произвольную систему координат, а не обычную гравитационную систему координат. Таким образом, верхняя поверхность, нижняя поверхность, передняя поверхность и задняя поверхность может проходить вверх, вниз, по диагонали или по горизонтали в гравитационной системе координат.Terms such as "upper", "lower", "front", "rear" and similar terms that are used in this description should be understood as meaning an arbitrary coordinate system, and not the usual gravitational coordinate system. Thus, the upper surface, lower surface, front surface and rear surface can extend up, down, diagonally or horizontally in the gravitational coordinate system.
Такой термин, как «аспект», не подразумевает, что данный аспект является важным для технологии настоящего изобретения, или что данный аспект распространяется на все конфигурации технологии настоящего изобретения. Описание, которое относится к аспекту, может распространяться на все конфигурации или на одну или несколько конфигураций. Такой термин, как «аспект», может означать один или несколько аспектов, и наоборот. Такой термин, как «вариант осуществления», не подразумевает, что данный вариант осуществления является важным для технологии настоящего изобретения, или что данный вариант осуществления распространяется на все конфигурации технологии настоящего изобретения. Описание, которое относится к варианту осуществления, может распространяться на все варианты осуществления или на один или несколько вариантов осуществления. Такой термин, как «вариант осуществления», может означать один или несколько варианты осуществления, и наоборот.A term such as “aspect” does not imply that this aspect is important for the technology of the present invention, or that this aspect extends to all configurations of the technology of the present invention. A description that relates to an aspect can extend to all configurations or to one or more configurations. A term such as “aspect” may mean one or more aspects, and vice versa. A term such as an “embodiment” does not imply that this embodiment is important to the technology of the present invention, or that this embodiment applies to all configurations of the technology of the present invention. The description that relates to an embodiment may extend to all embodiments or to one or more embodiments. A term such as an “embodiment” may mean one or more embodiments, and vice versa.
Термин «примерный» используется в настоящем документе как означающий «служащий как пример или иллюстрация». Любой аспект или проект, описанный в настоящем документе как «примерный», не обязательно должен истолковываться как предпочтительный или преимущественный по отношению к другим аспектам или проектам.The term “exemplary” is used herein to mean “serving as an example or illustration”. Any aspect or project described herein as “exemplary” is not necessarily to be construed as preferred or advantageous over other aspects or projects.
При использовании в настоящем документе перечни, в которых указывается «по меньшей мере, один элемент из A, B и C» или «по меньшей мере, один из элементов A, B, или C», предназначаются для описания только A, только B, только C или любого сочетания A, B и C, включая все элементы A, B и C.When used herein, lists listing “at least one element of A, B and C” or “at least one of elements A, B, or C” are intended to describe only A, only B, only C or any combination of A, B and C, including all elements of A, B and C.
Все структурные и функциональные эквиваленты элементов разнообразных аспектов, которые представлены в описании настоящего изобретения, и которые являются известными или впоследствии становятся известными для обычных специалистов в данной области техники, определенно включаются в настоящий документ посредством ссылки и предназначаются для включения в формулу настоящего изобретения. Кроме того, ни один факт, описанный в настоящем документе, не предназначается в качестве всеобщего достояния, независимо от того, что соответствующее описание определенно представлено в формуле настоящего изобретения. Ни один элемент формулы настоящего изобретения не должен истолковываться в соответствии с положениями шестого абзаца параграфа 112 раздела 35 Свода законов США, если данный элемент не представлен определенным образом с использованием термина «приспособление для», или, в случае описывающего способ пункта формулы изобретения, элемент не представлен с использованием термина «стадия для». Кроме того, в том случае, если термин «включать», «иметь» или подобный термин используется в описании или формуле настоящего изобретения, такой термин предназначается как включительный, аналогично тому, как интерпретируется термин «содержать», когда он используется в качестве переходного термина в формуле настоящего изобретения.All structural and functional equivalents of elements of various aspects that are presented in the description of the present invention, and which are known or subsequently become known to ordinary specialists in the art, are expressly incorporated herein by reference and are intended to be included in the claims of the present invention. Furthermore, not a single fact described herein is intended to be in the public domain, irrespective of the fact that the corresponding description is expressly presented in the claims of the present invention. No element of the claims of the present invention should be construed in accordance with the provisions of the sixth paragraph of
Claims (25)
Applications Claiming Priority (51)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/417,105 US9328916B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat control |
| US13/417,060 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,110 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,130 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,095 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,134 US9359947B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat control |
| US13/417,132 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,050 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,050 US9347664B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat control |
| US13/417,164 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,167 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,083 US8671917B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with reciprocating engine |
| US13/417,027 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,132 US9328660B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation and multiple flow paths |
| US13/417,142 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,027 US20130236839A1 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat control |
| US13/417,060 US9017618B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat exchange media |
| US13/417,074 US8844473B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with reciprocating engine |
| US13/417,094 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,134 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,149 US9359948B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat control |
| US13/417,164 US9267432B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Staged gradual oxidation |
| US13/417,125 US9273608B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation and autoignition temperature controls |
| US13/417,129 US9567903B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat transfer |
| US13/417,122 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,074 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,129 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,165 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,130 US8980193B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation and multiple flow paths |
| US13/417,110 US8926917B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with adiabatic temperature above flameout temperature |
| US13/417,105 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,142 US9234660B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat transfer |
| US13/417,095 US20130236845A1 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat control |
| US13/417,165 US9534780B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Hybrid gradual oxidation |
| US13/417,140 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,100 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,094 US9381484B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with adiabatic temperature above flameout temperature |
| US13/417,048 US9194584B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with gradual oxidizer warmer |
| US13/417,140 US9353946B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with heat transfer |
| US13/417,125 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,162 US8807989B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Staged gradual oxidation |
| US13/417,162 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,167 US9371993B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation below flameout temperature |
| US13/417,122 US9206980B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation and autoignition temperature controls |
| US13/417,090 US9726374B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation with flue gas |
| US13/417,100 US8980192B2 (en) | 2012-03-09 | 2012-03-09 | Gradual oxidation below flameout temperature |
| US13/417,048 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,149 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,083 | 2012-03-09 | ||
| US13/417,090 | 2012-03-09 | ||
| PCT/US2013/030024 WO2013134722A1 (en) | 2012-03-09 | 2013-03-08 | Gradual oxidation with heat transfer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014140734A RU2014140734A (en) | 2016-04-27 |
| RU2650997C2 true RU2650997C2 (en) | 2018-04-18 |
Family
ID=49117413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014140734A RU2650997C2 (en) | 2012-03-09 | 2013-03-08 | Gradual oxidation with heat transfer |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2823228A4 (en) |
| JP (1) | JP2015517076A (en) |
| KR (2) | KR20140138899A (en) |
| CN (1) | CN104272026B (en) |
| AU (2) | AU2013229851A1 (en) |
| BR (1) | BR112014022252B8 (en) |
| CA (1) | CA2866824A1 (en) |
| RU (1) | RU2650997C2 (en) |
| WO (1) | WO2013134722A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791574C1 (en) * | 2021-11-24 | 2023-03-10 | Валерий Никодимович Драгомиров | Method for in-line staged thermochemical destruction of carbon-containing substances and device for its implementation |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107642788A (en) * | 2017-09-23 | 2018-01-30 | 江苏中科睿赛污染控制工程有限公司 | Exhaust gas processing device for industrial waste alumina globule regenerative system |
| CN108558605A (en) * | 2018-07-13 | 2018-09-21 | 淄博齐翔腾达化工股份有限公司 | The technique and device of preparing tert-butanol by isobutene hydration |
| ES2933119T3 (en) * | 2018-11-12 | 2023-02-02 | Ws Waermeprozesstechnik Gmbh | Procedure and device for staged combustion without flame |
| CN112763221B (en) * | 2021-01-02 | 2024-08-23 | 北京航天三发高科技有限公司 | Small-flow incoming flow parameter simulation system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1575005A1 (en) * | 1988-02-09 | 1990-06-30 | Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Мосгазниипроект" | Device for check and control of burning process and reprocessing of gaseous and liquid products |
| RU2251051C2 (en) * | 1996-05-22 | 2005-04-27 | Мартти Хонкасало | Method for burning disintegrated vegetable-origin fuel with different moisture content |
| US20090100820A1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-23 | Edan Prabhu | Oxidizing Fuel |
| US20100319355A1 (en) * | 2009-05-01 | 2010-12-23 | Flexenergy Llc | Heating a reaction chamber |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5650128A (en) * | 1994-12-01 | 1997-07-22 | Thermatrix, Inc. | Method for destruction of volatile organic compound flows of varying concentration |
| TR200000915T2 (en) * | 1997-10-08 | 2000-07-21 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Flameless combustion process heating means. |
| US6619214B2 (en) * | 2001-06-20 | 2003-09-16 | Karen Meyer Bertram | Method and apparatus for treatment of waste |
| JP2003232229A (en) * | 2002-02-08 | 2003-08-22 | Ebara Corp | Gas turbine device |
| US6966186B2 (en) * | 2002-05-01 | 2005-11-22 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Non-catalytic combustor for reducing NOx emissions |
| JP2006523294A (en) * | 2003-01-22 | 2006-10-12 | ヴァスト・パワー・システムズ・インコーポレーテッド | Reactor |
| US7007487B2 (en) * | 2003-07-31 | 2006-03-07 | Mes International, Inc. | Recuperated gas turbine engine system and method employing catalytic combustion |
| KR100849957B1 (en) * | 2007-03-08 | 2008-08-01 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor memory device and i/o drive circuits thereof and currunt supply method for them |
| US7654011B2 (en) * | 2007-03-13 | 2010-02-02 | Ronning Engineering Company, Inc. | Two-stage thermal oxidation of dryer offgas |
| US8701413B2 (en) * | 2008-12-08 | 2014-04-22 | Ener-Core Power, Inc. | Oxidizing fuel in multiple operating modes |
| US8893468B2 (en) * | 2010-03-15 | 2014-11-25 | Ener-Core Power, Inc. | Processing fuel and water |
-
2013
- 2013-03-08 CA CA2866824A patent/CA2866824A1/en not_active Abandoned
- 2013-03-08 JP JP2014561169A patent/JP2015517076A/en active Pending
- 2013-03-08 AU AU2013229851A patent/AU2013229851A1/en not_active Abandoned
- 2013-03-08 KR KR20147028417A patent/KR20140138899A/en not_active Application Discontinuation
- 2013-03-08 WO PCT/US2013/030024 patent/WO2013134722A1/en active Application Filing
- 2013-03-08 KR KR1020197029630A patent/KR20190118681A/en not_active Application Discontinuation
- 2013-03-08 RU RU2014140734A patent/RU2650997C2/en not_active IP Right Cessation
- 2013-03-08 CN CN201380024025.9A patent/CN104272026B/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-03-08 BR BR112014022252A patent/BR112014022252B8/en not_active IP Right Cessation
- 2013-03-08 EP EP13757916.5A patent/EP2823228A4/en not_active Ceased
-
2018
- 2018-07-31 AU AU2018211205A patent/AU2018211205A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1575005A1 (en) * | 1988-02-09 | 1990-06-30 | Проектный И Научно-Исследовательский Институт "Мосгазниипроект" | Device for check and control of burning process and reprocessing of gaseous and liquid products |
| RU2251051C2 (en) * | 1996-05-22 | 2005-04-27 | Мартти Хонкасало | Method for burning disintegrated vegetable-origin fuel with different moisture content |
| US20090100820A1 (en) * | 2007-10-23 | 2009-04-23 | Edan Prabhu | Oxidizing Fuel |
| US20100319355A1 (en) * | 2009-05-01 | 2010-12-23 | Flexenergy Llc | Heating a reaction chamber |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791574C1 (en) * | 2021-11-24 | 2023-03-10 | Валерий Никодимович Драгомиров | Method for in-line staged thermochemical destruction of carbon-containing substances and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104272026A (en) | 2015-01-07 |
| BR112014022252B1 (en) | 2021-11-30 |
| AU2013229851A1 (en) | 2014-10-02 |
| RU2014140734A (en) | 2016-04-27 |
| KR20190118681A (en) | 2019-10-18 |
| EP2823228A4 (en) | 2015-10-28 |
| AU2018211205A1 (en) | 2018-08-16 |
| WO2013134722A1 (en) | 2013-09-12 |
| CA2866824A1 (en) | 2013-09-12 |
| JP2015517076A (en) | 2015-06-18 |
| BR112014022252B8 (en) | 2022-12-20 |
| CN104272026B (en) | 2017-09-29 |
| EP2823228A1 (en) | 2015-01-14 |
| BR112014022252A2 (en) | 2017-06-20 |
| KR20140138899A (en) | 2014-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9234660B2 (en) | Gradual oxidation with heat transfer | |
| US8980192B2 (en) | Gradual oxidation below flameout temperature | |
| US8926917B2 (en) | Gradual oxidation with adiabatic temperature above flameout temperature | |
| US9194584B2 (en) | Gradual oxidation with gradual oxidizer warmer | |
| US9328916B2 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
| US8980193B2 (en) | Gradual oxidation and multiple flow paths | |
| US9353946B2 (en) | Gradual oxidation with heat transfer | |
| US9267432B2 (en) | Staged gradual oxidation | |
| US9359947B2 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
| US8807989B2 (en) | Staged gradual oxidation | |
| US9017618B2 (en) | Gradual oxidation with heat exchange media | |
| US9328660B2 (en) | Gradual oxidation and multiple flow paths | |
| US9381484B2 (en) | Gradual oxidation with adiabatic temperature above flameout temperature | |
| US9273608B2 (en) | Gradual oxidation and autoignition temperature controls | |
| US9359948B2 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
| US9567903B2 (en) | Gradual oxidation with heat transfer | |
| US9534780B2 (en) | Hybrid gradual oxidation | |
| US9206980B2 (en) | Gradual oxidation and autoignition temperature controls | |
| US20130232940A1 (en) | Gradual oxidation below flameout temperature | |
| US20130236845A1 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
| US20130232943A1 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
| US20130236839A1 (en) | Gradual oxidation with heat control | |
| US8671917B2 (en) | Gradual oxidation with reciprocating engine | |
| US20130236840A1 (en) | Gradual oxidation with flue gas | |
| RU2650997C2 (en) | Gradual oxidation with heat transfer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210309 |