RU2686138C1 - Method for obtaining highly overheated steam and detonation steam generator device (options) - Google Patents
Method for obtaining highly overheated steam and detonation steam generator device (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686138C1 RU2686138C1 RU2018106867A RU2018106867A RU2686138C1 RU 2686138 C1 RU2686138 C1 RU 2686138C1 RU 2018106867 A RU2018106867 A RU 2018106867A RU 2018106867 A RU2018106867 A RU 2018106867A RU 2686138 C1 RU2686138 C1 RU 2686138C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detonation
- water vapor
- combustion chamber
- supply
- feed water
- Prior art date
Links
- 238000005474 detonation Methods 0.000 title claims abstract description 138
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 129
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 77
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 15
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 14
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 102220488234 Uromodulin-like 1_F23D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 238000004200 deflagration Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000003949 liquefied natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22G—SUPERHEATING OF STEAM
- F22G3/00—Steam superheaters characterised by constructional features; Details of component parts thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к способам и устройствам для получения сильно перегретого водяного пара для использования в различных технологических установках, например, по переработке и утилизации твердых бытовых и других отходов по бескислородным технологиям.The invention relates to methods and devices for the production of highly superheated water vapor for use in various process plants, for example, for the processing and disposal of solid household and other wastes using oxygen-free technologies.
В существующих парогенераторах перегретый водяной пар, как правило, получают теплопередачей от горячих продуктов сгорания того или иного горючего: тепло сначала подводится для подогрева питательной воды до температуры насыщения и ее парообразования, а затем - к насыщенному водяному пару. В результате на выходе из парогенератора получают перегретый пар заданной температуры, которая не может превысить адиабатическую температуру горения того или иного горючего (например, для смеси метана с воздухом около 2200 K) и определяется жаропрочностью материала стенок теплообменников. Даже если стенки теплообменников выполнены из дорогостоящей жаропрочной стали их максимальная температура не превышает ~1000 К. Поэтому получение сильно перегретого пара, т.е. пара с очень высокой температурой (1500-2000 К и выше) - проблема, которая до настоящего времени не решена. Для решения этой проблемы предлагается новый способ сильного перегрева насыщенного водяного пара с помощью его ударного или детонационного сжатия и разогрева в циклическом или непрерывном рабочем процессе, основанном на импульсно-детонационном (Фролов С.М., Сметанюк В.А., Фролов Ф.С., Патент WO/2016/060582 А1, Способ детонационной штамповки и устройство для его реализации B21D 26/08 (2006.01), опубликованный 21.04.2016) или непрерывно-детонационном (Фролов С.М., Фролов Ф.С Устройство для сжигания топлива в непрерывной детонационной волне. Заявка PCT/RU 2013/000130 от 19.02.2013) сжигании того или иного горючего. Во-первых, в таком способе вместо относительно медленной теплопередачи через стенки теплообменника используется быстропротекающий процесс ударного сжатия и разогрева водяного пара в бегущей ударной или детонационной волне, повышающей давление и температуру до 25-30 и до 8-10 раз соответственно в течение нескольких микросекунд. Во-вторых, детонационное сжигание горючего более энергоэффективно, чем дефлаграционное (Фролов С.М., Барыкин А.Е., Борисов А.А. Термодинамический цикл с детонационным сжиганием топлива. Химическая физика, 2004, том 23, №3, с. 17-25).In existing steam generators, superheated steam is usually obtained by heat transfer from the hot products of combustion of one or another fuel: heat is first supplied to preheat the feed water to saturation temperature and its vaporization, and then to saturated water vapor. As a result, superheated steam of a given temperature is obtained at the outlet of the steam generator, which cannot exceed the adiabatic combustion temperature of a particular fuel (for example, for a mixture of methane with air of about 2200 K) and is determined by the heat resistance of the material of the walls of the heat exchangers. Even if the walls of heat exchangers are made of expensive heat-resistant steel, their maximum temperature does not exceed ~ 1000 K. Therefore, obtaining highly superheated steam, i.e. a pair with a very high temperature (1500-2000 K and above) is a problem that has not been solved so far. To solve this problem, a new method of strong overheating of saturated water vapor is proposed using its shock or detonation compression and heating in a cyclic or continuous workflow based on a pulse detonation process (Frolov SM, Smetanyuk VA, Frolov F.S. ., Patent WO / 2016/060582 A1, Method of detonation punching and device for its implementation B21D 26/08 (2006.01), published 04/21/2016) or continuously detonation (Frolov S.M., Frolov F.S. Combustion device in a continuous detonation wave. PCT / RU 2013/000130 dated 19.0 2.2013) the burning of a fuel. First, in such a method, instead of relatively slow heat transfer through the walls of the heat exchanger, a fast-flowing process of shock compression and heating of water vapor in a traveling shock or detonation wave is used, which increases pressure and temperature to 25-30 and 8-10 times, respectively, for several microseconds. Secondly, detonation fuel combustion is more energy efficient than deflagration (Frolov SM, Barykin AE, Borisov AA Thermodynamic cycle with detonation fuel combustion. Chemical Physics, 2004, Vol. 23, No. 3, p. 17-25).
Предшествующий уровень техникиPrior art
Известны способы работы и устройства генераторов перегретого пара, описанные в монографии Резникова М.И. и Липова Ю.М «Паровые котлы тепловых электростанций» - М.: Энергоиздат, 1981, с. 9-11. Описанные в данной монографии способы заключаются в передаче энергии, выделяемой при сжигании различных топлив посредством теплопередачи через стенки теплообменника, сначала воде, а затем к влажному насыщенному пару, который поступает в пароперегреватель, где завершается образование перегретого пара. Известные устройства для получения перегретого пара включают, как правило, камеру сгорания (топку) и три вида поверхностей нагрева: экономайзер (для предварительного подогрева воды), парообразующий экран (для получения влажного пара) и пароперегреватель (для получения собственно перегретого пара). Основной недостаток таких способов и устройств заключается в их низкой экономичности, обусловленной недогоранием топлива, и высокой металлоемкости из-за необходимости использовать развитые поверхности теплообмена между продуктами горения и водой/паром.Known methods of operation and device generators of superheated steam, described in the monograph Reznikova M.I. and Lipova Yu.M. "Steam boilers of thermal power plants" - M .: Energoizdat, 1981, p. 9-11. The methods described in this monograph consist in the transfer of energy emitted during the combustion of various fuels through heat transfer through the walls of the heat exchanger, first to water, and then to the wet saturated steam that enters the superheater, where the formation of superheated steam ends. Known devices for producing superheated steam include, as a rule, a combustion chamber (firebox) and three types of heating surfaces: an economizer (for preheating water), a steam generating screen (for getting wet steam) and a superheater (for getting superheated steam itself). The main disadvantage of such methods and devices is their low efficiency, due to the non-burning of fuel, and high metal consumption due to the need to use advanced heat exchange surfaces between the combustion products and water / steam.
Известны способ работы и устройство для генерирования перегретого пара, предложенные в заявке на изобретение RU 94028304 A1, F22G 1/10 (1995.01), F22B 1/28 (1995.01), 27.05.1995. В предложенном способе перегретый пар генерируется дросселированием и последующим нагреванием насыщенного пара, причем насыщенный пар получают в емкости путем нагревания находящейся в ней жидкости при постоянном давлении насыщения, меньшем давления в критической точке и равном давлению до дросселирования, а нагревание сдросселированного пара осуществляют путем рекуперативного теплообмена с этой же жидкостью в этой же емкости. В устройстве, согласно предложенному способу, жидкость по патрубку 7 поступает в корпус 1, где нагревается с помощью нагревателя 2. Нагрев жидкости происходит при постоянном давлении. Образующийся насыщенный пар поднимается в верхнюю часть корпуса 1 и поступает в дроссель 3. Сдросселированный пар по магистрали 4 проходит в теплообменник 5, который погружен в нагреваемую в корпусе жидкость. При теплообмене сдросселированного пара с жидкостью происходит перегрев пара, и перегретый пар по магистрали 6 поступает потребителю. Основной недостаток устройства заключается в том, что максимально достижимая температура образуемого перегретого пара ограничена температурой системы «вода -насыщенный пар» в корпусе, которая, не превышает, согласно изобретению, температуру при давлении в критической точке.There is a method of operation and a device for generating superheated steam, proposed in the application for the invention RU 94028304 A1,
Известно устройство для генерирования перегретого пара, предложенное в патенте RU 2202067 С2, F22B 31/04 (2000.01), F23R 7/00 (2000.01), 10.04.2003. Устройство содержит топочную камеру, включающую горелочное устройство, камеру охлаждения, питательный насос, экономайзер, парообразующие экраны, пароперегреватель, детонатор и дополнительные топочные камеры с горелочными устройствами и камерами охлаждения. Детонатор имеет цилиндр, поршень, энергоаккумулятор, амортизатор, детонационный канал, систему клапанов и установлен в одной из топочных камер. Все топочные камеры содержат жалюзи и клапаны и соединены между собой детонационными каналами, а камеры охлаждения снабжены шлаковыми летками, фильтрами и соплами. Основной недостаток устройства заключается в том, что для получения перегретого пара используется только тепловая составляющая детонационной волны, а тепловая энергия передается водяному пару традиционным способом - с помощью теплопередачи.A device for generating superheated steam is proposed, proposed in patent RU 2202067 C2, F22B 31/04 (2000.01),
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ и устройство для его реализации, предложенные в патенте WO 2011/070580 A1, F23D 14/12 (2006.01), 09.12.2010 и в работе «Performance-Stability and Performance-Safety of a Practical Pulse Detonation Burner (based on patent WO 2011070580 A8)» // Michael Zettner / The 31st Annual Symposium on the Israel Section of the Combustion Institute, December 14th, 2017, pp.73-76. В способе-прототипе пар генерируется в результате теплопередачи от ударных волн и продуктов детонации к нагреваемой воде и/или пару через стенку камеры сгорания, имеющей развитую наружную поверхность. Устройство-прототип включает систему подачи топлива, систему подачи окислителя, каналы подачи топлива и окислителя в камеру сгорания, камеру сгорания с гладкими внутренними стенками, источник искрового зажигания, выпускной канал, соединяющий камеру сгорания с атмосферой, а также теплообменник для нагрева воды и/или пара, состоящий из внешнего кожуха и ребер, выполненных на внешней стороне стенки камеры сгорания. Основной недостаток способа-прототипа и устройства-прототипа заключается в том, что для получения перегретого пара используется только тепловая составляющая детонационной волны, а тепловая энергия передается водяному пару традиционным способом - с помощью теплопередачи.The closest to the proposed invention to the technical essence is the method and device for its implementation, proposed in patent WO 2011/070580 A1, F23D 14/12 (2006.01), 12/09/2010 and in the "Performance-Stability and Performance-Safety Pulse Detonation Burner (based on patent WO 2011070580 A8) »// Michael Zettner / The 31 st Annual Symposium on the Israel Section of the Combustion Institute, December 14 th, 2017, pp.73-76. In the prototype method, steam is generated as a result of heat transfer from shock waves and detonation products to heated water and / or steam through the wall of the combustion chamber, having a developed outer surface. The prototype device includes a fuel supply system, an oxidizer supply system, fuel and oxidizer supply channels to the combustion chamber, a combustion chamber with smooth internal walls, a spark ignition source, an exhaust channel connecting the combustion chamber to the atmosphere, and a heat exchanger for heating water and / or a pair consisting of an outer casing and ribs made on the outer side of the wall of the combustion chamber. The main disadvantage of the prototype method and the prototype device is that to obtain superheated steam, only the thermal component of the detonation wave is used, and the thermal energy is transferred to the water vapor in the traditional way - using heat transfer.
Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION
Задача изобретения - создание способа сильного перегрева водяного пара с помощью его ударного или детонационного сжатия и разогрева в циклическом или непрерывном рабочем процессе, основанном на детонационном сжигании смеси «горючее - окислитель», не перемешанной или перемешанной с водяным паром.The objective of the invention is the creation of a method of strong overheating of water vapor using its shock or detonation compression and heating in a cyclic or continuous working process based on the detonation burning of the fuel-oxidizer mixture not mixed with or mixed with water vapor.
Задача изобретения - создание устройства, которое обеспечит сильный перегрев водяного пара с помощью его ударного или детонационного сжатия и разогрева в циклическом или непрерывном рабочем процессе, основанном на детонационном сжигании смеси «горючее - окислитель», не перемешанной или перемешанной с водяным паром.The objective of the invention is the creation of a device that will provide a strong overheating of water vapor through its shock or detonation compression and heating in a cyclic or continuous workflow based on the detonation burning of the fuel-oxidizer mixture not mixed with or mixed with water vapor.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемыми:The solution of the problem is achieved by the proposed:
- способом получения сильно перегретого водяного пара из питательной воды за счет циклического или непрерывного детонационного сжигания горючей смеси, в котором водяной пар, предварительно получаемый из питательной воды, подвергается циклическому или непрерывному детонационному сжатию в случае, когда горючая смесь перемешана с водяным паром и находится внутри концентрационных пределов детонации, или циклическому ударному сжатию в случае, когда горючая смесь не перемешана с водяным паром, причем в обоих случаях часть тепловой энергии, выделяющейся при циклическом или непрерывном детонационном сжигания горючей смеси, расходуется на предварительное получение водяного пара из питательной воды с помощью теплопередачи.- a method of obtaining highly superheated water vapor from the feed water due to cyclic or continuous detonation combustion of the combustible mixture, in which the water vapor previously obtained from the feed water is subjected to cyclic or continuous detonation compression when the combustible mixture is mixed with water vapor and is inside concentration limits of detonation, or cyclic shock compression in the case when the combustible mixture is not mixed with water vapor, and in both cases part of the thermal energy, released during cyclic or continuous detonation combustion of the combustible mixture, is spent on pre-production of water vapor from the feed water using heat transfer.
- устройством, включающим камеру сгорания, системы подачи горючего и окислителя, систему зажигания и систему подачи питательной воды, в котором камера сгорания выполнена в виде импульсно-детонационной трубы, система подачи питательной воды включает приточный резервуар с датчиком температуры питательной воды и датчиком уровня питательной воды, причем приточный резервуар всегда частично заполнен питательной водой, а импульсно-детонационная труба и подводящие магистрали систем подачи горючего и окислителя всегда погружены в эту питательную воду, а в верхней части приточного резервуара, всегда заполненной водяным паром, расположен паровой коллектор с клапаном, направляющий водяной пар во входное сечение импульсно-детонационной трубы;- a device including a combustion chamber, a fuel supply system and an oxidizer, an ignition system and a feedwater supply system in which the combustion chamber is designed as a pulse-detonation tube; the feedwater supply system includes an inlet tank with a feedwater temperature sensor and a feedwater level sensor , moreover, the supply tank is always partially filled with feed water, and the pulse-detonation tube and supply lines of the fuel and oxidizer supply systems are always immersed in this feeder Water, and in the upper part of the supply tank, always filled with water vapor, there is a steam collector with a valve that directs the water vapor to the inlet section of the pulse detonation tube;
- устройством, включающим камеру сгорания, системы подачи горючего и окислителя, систему зажигания и систему подачи питательной воды, в котором камера сгорания выполнена в виде кольцевой или дисковой непрерывно-детонационной камеры сгорания, снабженной системой охлаждения, а система подачи питательной воды включает приточный резервуар с датчиком температуры питательной воды и датчиком уровня питательной воды, причем питательная вода сначала поступает в систему охлаждения непрерывно-детонационной камеры сгорания, а затем в приточный резервуар, всегда частично заполненный питательной водой, а непрерывно-детонационная камера сгорания и подводящие магистрали систем подачи горючего и окислителя всегда погружены в эту питательную воду, а в верхней части приточного резервуара, всегда заполненной водяным паром, расположен паровой коллектор с клапаном, направляющий водяной пар во входное сечение непрерывно-детонационной камеры сгорания.- a device including a combustion chamber, a fuel supply system and an oxidizer, an ignition system and a feedwater supply system in which the combustion chamber is designed as an annular or disk continuous-detonation combustion chamber equipped with a cooling system, and the feedwater supply system includes an inlet tank with feed water temperature sensor and feed water level sensor, and feed water first enters the cooling system of the continuous detonation combustion chamber, and then into the inlet A tank, always partially filled with feed water, and a continuous detonation combustion chamber and supply lines of the fuel and oxidizer supply systems are always immersed in this feed water, and in the upper part of the supply tank, always filled with water vapor, a steam collector with a valve directing the water vapor is located in the input section of the continuous detonation combustion chamber.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 приведена схема первого варианта заявляемого устройства: 1 - импульсно-детонационная труба, 2 - паровой коллектор с клапаном, 3 - приточный резервуар, 4 - датчик уровня питательной воды, 5 - датчик температуры питательной воды, 6 - система зажигания, 7 - подводящая магистраль системы подачи окислителя, 8 - подводящая магистраль системы подачи горючего, ДВ - детонационная волна, ВП - водяной пар.FIG. 1 shows a diagram of the first variant of the claimed device: 1 - a pulse-detonation tube, 2 - a steam collector with a valve, 3 - supply tank, 4 - feed water level sensor, 5 - feed water temperature sensor, 6 - ignition system, 7 - supply line oxidizer supply systems, 8 - supply line of the fuel supply system, LW - detonation wave, VP - water vapor.
На фиг. 2 приведена схема второго варианта заявляемого устройства: 2 - паровой коллектор с клапаном, 3 - приточный резервуар, 4 - датчик уровня питательной воды, 5 - датчик температуры питательной воды, 6 - система зажигания, 7 - подводящая магистраль системы подачи окислителя, 8 - подводящая магистраль системы подачи горючего, 9 - непрерывно-детонационная кольцевая или дисковая камера сгорания, ДВ - детонационная волна, ВП - водяной пар, СО - система охлаждения, НДКС - непрерывно-детонационная камера сгорания.FIG. 2 shows a diagram of the second variant of the claimed device: 2 — steam collector with valve, 3 — supply air reservoir, 4 — feed water level sensor, 5 — feed water temperature sensor, 6 — ignition system, 7 — supply line of the oxidizer supply system, 8 — supply fuel supply system mainline, 9 - continuous-detonation annular or disk combustion chamber, DV - detonation wave, VP - water vapor, CO - cooling system, NDX - continuous-detonation combustion chamber.
Вариант осуществления изобретенияAn embodiment of the invention
На фиг. 1 приведена схема первого варианта заявляемого устройства. Основной узел устройства - импульсно-детонационная труба (1) с присоединенным к ее входному сечению паровым коллектором (2) с клапаном. Импульсно-детонационная труба (1) и паровой коллектор (2) с клапаном размещены в приточном резервуаре (3) с датчиком уровня питательной воды (4) и датчиком температуры (5). Устройство также включает систему зажигания (6), а также системы подачи окислителя и горючего и систему управления (на фиг. не показаны). Импульсно-детонационная труба (1) и подводящие магистрали систем подачи окислителя (7) и горючего (8) всегда погружены в питательную воду, а паровой коллектор (2) с клапаном располагается в верхней части приточного резервуара (3), всегда заполненной водяным паром.FIG. 1 shows a diagram of the first variant of the claimed device. The main unit of the device is a pulse-detonation tube (1) with a steam collector (2) attached to its inlet section (2) with a valve. The impulse-detonation tube (1) and a steam collector (2) with a valve are placed in a supply reservoir (3) with a feedwater level sensor (4) and a temperature sensor (5). The device also includes an ignition system (6), as well as an oxidizer and fuel supply system and a control system (not shown in FIG.). The impulse-detonation tube (1) and supply lines of the oxidizer supply systems (7) and fuel (8) are always immersed in the feed water, and the steam collector (2) with a valve is located in the upper part of the inlet tank (3), always filled with water vapor.
На фиг. 2 приведена схема второго варианта заявляемого устройства. Основной узел устройства - непрерывно-детонационная камера сгорания (9), снабженная системой охлаждения (на фиг. не показана). К входному сечению непрерывно-детонационной камеры сгорания (9) присоединен паровой коллектор (2) с клапаном. Непрерывно-детонационная камера сгорания (9) и паровой коллектор (2) с клапаном размещены в приточном резервуаре (3) с датчиком уровня питательной воды (4) и датчиком температуры (5). Устройство также включает систему зажигания (6), системы подачи окислителя и горючего и систему управления (на фиг. не показаны). Непрерывно-детонационная камера сгорания (9) и подводящие магистрали систем подачи окислителя (7) и горючего (8) всегда погружены в питательную воду, а паровой коллектор (2) с клапаном располагается в верхней части приточного резервуара (3), всегда заполненной водяным паром.FIG. 2 shows the scheme of the second variant of the claimed device. The main unit of the device is a continuous detonation combustion chamber (9), equipped with a cooling system (not shown in Fig.). A steam collector (2) with a valve is connected to the inlet section of the continuous detonation combustion chamber (9). A continuous-detonation combustion chamber (9) and a steam collector (2) with a valve are placed in a freshwater reservoir (3) with a feedwater level sensor (4) and a temperature sensor (5). The device also includes an ignition system (6), an oxidizer and fuel supply system, and a control system (not shown in Fig.). Continuous-detonation combustion chamber (9) and supply lines of oxidant supply systems (7) and fuel (8) are always immersed in feed water, and a steam collector (2) with a valve is located in the upper part of the inlet tank (3), always filled with water vapor .
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.
В первом варианте предлагаемого устройства нижняя часть приточного резервуара (3) всегда заполнена питательной водой, причем импульсно-детонационная труба (1) и подводящие магистрали систем подачи окислителя (7) и горючего (8) всегда погружены в питательную воду. Верхняя часть приточного резервуара (3) всегда заполнена водяным паром, который образуется при испарении питательной воды, охлаждающей нагретую поверхность импульсно-детонационной трубы (1). Система управления с помощью датчика уровня питательной воды (4) и датчика температуры питательной воды (5) обеспечивает поддержание постоянного уровня и постоянной температуры питательной воды в приточном резервуаре (3). Устройство работает циклически с частотой рабочих циклов, задаваемых системой управления.In the first embodiment of the proposed device, the lower part of the supply tank (3) is always filled with feed water, and the pulse-detonation tube (1) and supply lines of the oxidant supply systems (7) and fuel (8) are always immersed in the feed water. The upper part of the supply tank (3) is always filled with water vapor, which is formed when the feedwater evaporates, which cools the heated surface of the pulse-detonation tube (1). The control system with the help of the feed water level sensor (4) and the feed water temperature sensor (5) maintains a constant level and a constant feed water temperature in the supply tank (3). The device operates cyclically with the frequency of duty cycles specified by the control system.
Рабочий цикл начинается с заполнения импульсно-детонационной трубы (1) свежей порцией рабочего тела: горючей смесью и водяным паром, причем горючая смесь может быть перемешана или не перемешана с водяным паром. Окислитель подается в импульсно-детонационную трубу (1) по подводящей магистрали системы подачи окислителя (7), а горючее - по подводящей магистрали системы подачи горючего (8). Водяной пар подается в импульсно-детонационную трубу (1) по паровому коллектору (2) с клапаном из верхней части приточного резервуара (3). Времена подачи окислителя, горючего и водяного пара в импульсно-детонационную трубу (1) определяются системой управления. При этом система управления может обеспечить несколько режимов работы предлагаемого устройства.The working cycle begins with filling the pulse-detonation tube (1) with a fresh portion of the working fluid: a combustible mixture and water vapor, and the combustible mixture can be mixed or not mixed with water vapor. The oxidizer is fed into the pulse-detonation tube (1) through the supply line of the oxidizer supply system (7), and the fuel - through the supply line of the fuel supply system (8). Water vapor is supplied to the pulse-detonation tube (1) through a steam manifold (2) with a valve from the top of the inlet tank (3). The delivery times of the oxidizer, fuel and water vapor in the pulse-detonation tube (1) are determined by the control system. In this case, the control system can provide several modes of operation of the proposed device.
В режиме работы I окислитель, горючее и водяной пар подаются в импульсно-детонационную трубу (1) одновременно до ее полного или частичного заполнения.In operation mode I, the oxidizer, fuel and water vapor are fed into the pulse detonation tube (1) simultaneously until it is completely or partially filled.
В режиме работы II в импульсно-детонационную трубу (1) сначала подается только водяной пар, а затем в дополнение к водяному пару начинают одновременно подаваться окислитель и горючее до тех пор, пока импульсно-детонационная труба (1) не будет заполнена водяным паром полностью, а горючей смесью частично.In operating mode II, only water vapor is first supplied to the pulse-detonation tube (1), and then, in addition to the water vapor, the oxidizer and fuel begin to flow simultaneously until the pulse-detonation tube (1) is completely filled with water vapor, and partially combustible mixture.
В режиме работы III в импульсно-детонационную трубу (1) сначала подается только водяной пар, а затем подача водяного пара прекращается и одновременно начинают подаваться только окислитель и горючее, и заполнение импульсно-детонационной трубы (1) продолжается до тех пор, пока она не будет заполнена такой расслоенной смесью полностью или частично.In operation mode III, only water vapor is first supplied to the pulse-detonation tube (1), and then the steam supply stops and only the oxidizer and fuel start to flow at the same time, and the pulse-detonation tube (1) is filled until it is will be filled with such a stratified mixture in whole or in part.
По достижении той или иной заданной степени заполнения импульсно-детонационной трубы (1) подача окислителя и горючего в импульсно-детонационную трубу (1) прекращается. Для устойчивой работы устройства необходимо предотвращать возможность контакта свежей горючей смеси с горячими продуктами детонации предыдущего рабочего цикла. Это достигается формированием «пробки» водяного пара между свежей горючей смесью и горячими продуктами детонации предыдущего рабочего цикла. Например, в режиме работы I после прекращения подачи окислителя и горючего в импульсно-детонационную трубу (1) подача водяного пара еще продолжается в течение некоторого промежутка времени, достаточного для формирования «пробки».Upon reaching a predetermined degree of filling of the pulse-detonation tube (1), the supply of oxidant and fuel to the pulse-detonation tube (1) is stopped. For stable operation of the device, it is necessary to prevent the contact of the fresh combustible mixture with the hot detonation products of the previous operating cycle. This is achieved by forming a “plug” of water vapor between the fresh combustible mixture and the hot detonation products of the previous operating cycle. For example, in operating mode I, after stopping the supply of oxidant and fuel to the pulse-detonation tube (1), the supply of water vapor continues for a certain period of time sufficient to form a “plug”.
Заполнение импульсно-детонационной трубы (1) горючей смесью заканчивается в момент, когда по команде системы управления в импульсно-детонационной трубе (1) инициируется процесс детонационного горения горючей смеси при помощи системы зажигания (6). Процесс детонационного горения осуществляется в соответствии с принципом, изложенным в патенте WO/2016/060582 А1, Способ детонационной штамповки и устройство для его реализации, B21D 26/08 (2006.01), опубликованном 21.04.2016.The filling of the pulse-detonation tube (1) with a combustible mixture ends at the moment when the command of the control system in the pulse-detonation tube (1) initiates the process of detonation burning of the combustible mixture using the ignition system (6). The process of detonation combustion is carried out in accordance with the principle set forth in patent WO / 2016/060582 A1, a method of detonation stamping and a device for its implementation, B21D 26/08 (2006.01), published April 21, 2016.
При реализации режима работы I перегрев водяного пара осуществляется в результате его сжатия в детонационной волне, бегущей по смеси «горючее - окислитель - водяной пар», причем в результате детонационного горения смеси «горючее - окислитель» может образовываться дополнительное количество перегретого водяного пара (если в составе горючего имеется водород).When operating mode I is implemented, overheating of water vapor occurs as a result of its compression in a detonation wave traveling through the fuel-oxidizer-water vapor mixture, and as a result of the fuel-oxidizer mixture detonation burning, an additional amount of superheated water vapor can form ( the composition of the fuel is hydrogen).
При реализации режима работы II перегрев водяного пара осуществляется сначала в результате его сжатия в бегущей детонационной волне, а затем, после выхода детонационной волны в объем импульсно-детонационной трубы (1), заполненный водяным паром, и превращение детонационной волны в ударную волну, перегрев водяного пара осуществляется в результате его сжатия в этой ударной волне.When operating mode II is implemented, water vapor overheats first as a result of its compression in a traveling detonation wave, and then, after the detonation wave leaves the volume of a pulse-detonation tube (1) filled with water vapor, and the detonation wave transforms into a shock wave, the water overheats the pair is carried out as a result of its compression in this shock wave.
При реализации режима III перегрев водяного пара осуществляется в результате его сжатия в бегущей ударной волне, получаемой после выхода детонационной волны из объема импульсно-детонационной трубы (1), заполненного смесью «горючее - окислитель», в объем импульсно-детонационной трубы (1), заполненный водяным паром.When implementing mode III, water vapor overheats as a result of its compression in a traveling shock wave, obtained after the detonation wave leaves the volume of the pulse-detonation tube (1) filled with the fuel-oxidizer mixture, into the volume of the pulse-detonation tube (1), filled with water vapor.
На всех рассмотренных режимах работы предлагаемого устройства полученная смесь перегретого водяного пара с примесью продуктов детонации, например СО2, направляется потребителю через выходное сечение импульсно-детонационной трубы (1) до тех пор, пока система управления не выдаст сигнал на начало следующего рабочего цикла, начинающегося с заполнения импульсно-детонационной трубы (1) свежей порцией рабочего тела.In all considered modes of operation of the proposed device, the resulting mixture of superheated steam with an admixture of detonation products, for example CO 2 , is sent to the consumer through the output section of the pulse-detonation tube (1) until the control system issues a signal at the beginning of the next operating cycle starting from filling the pulse-detonation tube (1) with a fresh portion of the working fluid.
Во втором варианте предлагаемого устройства нижняя часть приточного резервуара (3) всегда заполнена питательной водой, причем непрерывно-детонационная камера сгорания (9) и подводящие магистрали систем подачи окислителя (7) и горючего (8) всегда погружены в питательную воду, поступающую через систему охлаждения непрерывно-детонационной камеры сгорания (9). Верхняя часть приточного резервуара (3) всегда заполнена водяным паром, который образуется при испарении питательной воды, охлаждающей нагретые поверхности непрерывно-детонационной камеры сгорания (9). Система управления с помощью датчика уровня питательной воды (4) и датчика температуры питательной воды (5) обеспечивает поддержание постоянного уровня и постоянной температуры питательной воды в приточном резервуаре (3). Устройство работает непрерывно.In the second variant of the proposed device, the lower part of the inlet tank (3) is always filled with feed water, and the continuous detonation combustion chamber (9) and supply lines of the oxidant supply systems (7) and fuel (8) are always immersed in the feed water through the cooling system continuous-detonation combustion chamber (9). The upper part of the supply tank (3) is always filled with water vapor, which is formed when the feedwater evaporates, which cools the heated surfaces of the continuous-detonation combustion chamber (9). The control system with the help of the feed water level sensor (4) and the feed water temperature sensor (5) maintains a constant level and a constant feed water temperature in the supply tank (3). The device is running continuously.
Рабочий процесс заключается в непрерывной раздельной подаче в непрерывно-детонационную камеру сгорания (9) компонентов рабочего тела: горючего, окислителя и водяного пара. Окислитель подается в непрерывно-детонационную камеру сгорания (9) по подводящей магистрали системы подачи окислителя (7), а горючее - по подводящей магистрали системы подачи горючего (8). Водяной пар подается в непрерывно-детонационную камеру сгорания (9) по паровому коллектору (2) с клапаном из верхней части приточного резервуара (3). Расходы окислителя, горючего и водяного пара через непрерывно-детонационную камеру сгорания (9) определяются системой управления и обеспечивают устойчивый рабочий процесс с непрерывно-детонационным горением.The working process consists in continuous separate feeding into a continuous-detonation combustion chamber (9) of the components of the working fluid: fuel, oxidizer and water vapor. The oxidizer is fed into the continuously detonation combustion chamber (9) through the supply line of the oxidant supply system (7), and the fuel - through the supply line of the fuel supply system (8). Water vapor is supplied to the continuously detonation combustion chamber (9) via a steam manifold (2) with a valve from the upper part of the inlet tank (3). The costs of the oxidizer, fuel and water vapor through the continuous detonation combustion chamber (9) are determined by the control system and ensure a stable working process with continuous detonation combustion.
Процесс инициирования непрерывно-детонационного горения осуществляется с помощью системы зажигания (6), а протекание самого рабочего процесса осуществляется в соответствии с принципом, изложенным в патенте WO 2014/129920 А1, Устройство для сжигания топлива в непрерывной детонационной волне, F23R 7/00 (2006.01), опубликованном 28.08.2014 (авторы Фролов С.М., Фролов Ф.С). Перегрев водяного пара осуществляется в результате его сжатия в детонационной волне, непрерывно вращающейся в непрерывно-детонационной камере сгорания (9), заполняемой смесью «горючее - окислитель - водяной пар», причем в результате детонационного горения смеси «горючее - окислитель» может образовываться дополнительное количество перегретого водяного пара (если в составе горючего имеется водород). Полученная смесь перегретого водяного пара с примесью продуктов детонации, например СО2, направляется потребителю через выходное сечение непрерывно-детонационной камеры сгорания (9).The process of initiating continuous detonation combustion is carried out using an ignition system (6), and the working process itself proceeds in accordance with the principle set forth in patent WO 2014/129920 A1, A device for burning fuel in a continuous detonation wave,
Приводим пример осуществления первого варианта изобретения на опытном образце предлагаемого устройства, оснащенного регистрирующей аппаратурой.Here is an example implementation of the first embodiment of the invention on a prototype of the proposed device, equipped with recording equipment.
Опытный образец устройства включал приточный резервуар, частично заполненный питательной водой, импульсно-детонационную трубу, систему подачи окислителя, систему подачи горючего, паровой коллектор с клапаном, систему зажигания, систему подачи питательной воды, а также систему управления. В качестве окислителя использовали кислород, в качестве горючего - магистральный природный газ.The prototype of the device included a supply tank, partially filled with feed water, a pulse detonation tube, an oxidizer supply system, a fuel supply system, a steam collector with a valve, an ignition system, a feed water system, and a control system. Oxygen was used as an oxidizing agent; main natural gas was used as a fuel.
Импульсно-детонационная труба включала камеру сгорания внутренним диаметром 150 мм и длиной 400 мм, к которой последовательно присоединены ускоритель пламени внутренним диаметром 150 мм и длиной 3500 мм с препятствиями-турбулизаторами, обеспечивающими быстрый переход горения в детонацию, и гладкий участок трубы внутренним диаметром 150 мм и длиной 3000 мм. Камера сгорания содержала смесительное устройство с обратным клапаном, коллектор подачи горючего с 20 распределенными форсунками, обеспечивающими быстрое смешение горючего с окислителем и водяным паром, и 4 автомобильные свечи зажигания, обеспечивающие надежное зажигание горючей смеси, и была присоединена к магистралям подачи кислорода из системы подачи окислителя и водяного пара из парового коллектора с клапаном. Импульсно-детонационная труба, паровой коллектор с клапаном и подводящие магистрали систем подачи окислителя и горючего были размещены в приточном резервуаре. Импульсно-детонационная труба и подводящие магистрали систем подачи окислителя и горючего были погружены в питательную воду, а паровой коллектор с клапаном размещался в верхней части приточного резервуара, всегда заполненной водяным паром. Выходное сечение импульсно-детонационной трубы сообщалось с атмосферой.An impulse-detonation tube included a combustion chamber with an internal diameter of 150 mm and a length of 400 mm, to which a flame accelerator with an internal diameter of 150 mm and a length of 3500 mm were successively connected with obstacles-turbulators providing a rapid transition to detonation, and a smooth section of the pipe with an internal diameter of 150 mm and 3000 mm long. The combustion chamber contained a mixing device with a non-return valve, a fuel supply manifold with 20 distributed nozzles providing quick mixing of fuel with an oxidizer and water vapor, and 4 automobile spark plugs for reliable ignition of the combustible mixture, and was connected to the main lines of oxygen supply from the oxidizer supply system and steam from a steam manifold with a valve. An impulse-detonation tube, a steam collector with a valve, and supply lines to the oxidizer and fuel supply systems were placed in the inlet reservoir. The impulse-detonation tube and supply lines of the oxidizer and fuel supply systems were immersed in feedwater, and the steam manifold with valve was placed in the upper part of the inlet tank, always filled with water vapor. The output section of the pulse-detonation tube communicated with the atmosphere.
Расходы кислорода, водяного пара и природного газа выбирались такими, чтобы состав горючей смеси «горючее - окислитель - водяной пар», заполняющей импульсно-детонационную трубу был стехиометрическим по соотношению горючего и окислителя, а соотношение объемов водяного пара и кислорода достигало 3:1. Время подачи компонентов горючей смеси задавали таким, чтобы обеспечить полное заполнение импульсно-детонационной трубы. Испытания проводились при частоте работы опытного образца устройства до 5 Гц. Измерения параметров рабочего режима и теплового состояния опытного образца устройства проводились по методикам приемочных испытаний горелки импульсно-детонационной скоростной (ЦИДГ. 100.000.000 ПМ01), разработанным в рамках государственного контракта №16.526.12.6018 от «14» октября 2011 г. (Шифр «2011-2.6-526-006-002») «Разработка высокоскоростной энергосберегающей импульсно-детонационной газовой горелки для повышения эффективности тепловой работы промышленных печей и теплоэнергетических установок».The cost of oxygen, water vapor and natural gas was chosen such that the composition of the combustible “fuel-oxidizer-water vapor” mixture filling the pulse-detonation tube was stoichiometric in terms of the ratio of fuel and oxidizer, and the ratio of water vapor and oxygen reached 3: 1. The delivery time of the components of the combustible mixture was set so as to ensure the complete filling of the pulse-detonation tube. The tests were carried out at the frequency of the prototype device up to 5 Hz. Measurements of the parameters of the operating mode and the thermal state of the prototype of the device were carried out according to the methods of acceptance tests of a pulse-detonation velocity burner (TSIDG. 100.000.000 PM01), developed under the state contract No. 16.526.12.6018 dated October 14, 2011 (Code "2011 -2.6-526-006-002 ”)“ Development of a high-speed energy-saving pulsed-detonation gas burner to increase the efficiency of thermal operation of industrial furnaces and heat-and-power plants ”.
Испытания показали, что в импульсно-детонационной трубе циклически формируется детонационная волна, бегущая вдоль трубы со скоростью 1700±50 м/с с максимальным избыточным давлением на уровне 30±5 атм. Другими словами, при соотношении объемов водяного пара и кислорода до 3:1 в горючей смеси «горючее - окислитель - водяной пар» достигался устойчивый процесс импульсно-детонационного горения. В таких условиях в выходном сечении импульсно-детонационной трубы циклически формируется плотная и дальнобойная струя сильно перегретого водяного пара с примесью диоксида углерода с температурой выше 2000°С.Tests have shown that a detonation wave is cyclically formed in a pulse-detonation tube, traveling along a tube at a speed of 1,700 ± 50 m / s with a maximum overpressure of 30 ± 5 atm. In other words, with a ratio of volumes of water vapor and oxygen up to 3: 1 in the combustible mixture “fuel - oxidizer - water vapor”, a steady process of pulse-detonation combustion was achieved. Under such conditions, a dense and long-range jet of highly superheated water vapor with an admixture of carbon dioxide with a temperature above 2000 ° C is cyclically formed in the output section of a pulse-detonation tube.
Приводим пример осуществления второго варианта изобретения на опытном образце предлагаемого устройства, оснащенного регистрирующей аппаратурой.We give an example of the implementation of the second variant of the invention on a prototype of the proposed device, equipped with recording equipment.
Опытный образец устройства включал приточный резервуар, частично заполненный питательной водой, непрерывно-детонационную кольцевую камеру сгорания, систему подачи окислителя, систему подачи горючего, паровой коллектор с клапаном, систему зажигания, систему подачи питательной воды, а также систему управления. В качестве окислителя использовали кислород, в качестве горючего - магистральный природный газ.A prototype of the device included a supply tank, partially filled with feed water, a continuous detonation annular combustion chamber, an oxidizer supply system, a fuel supply system, a steam collector with a valve, an ignition system, a feed water supply system, and a control system. Oxygen was used as an oxidizing agent; main natural gas was used as a fuel.
Кольцевая непрерывно-детонационная камера сгорания длиной 310 мм состояла из внешней цилиндрической стенки диаметром 406 мм и соосно расположенного водоохлаждаемого цилиндрического центрального тела с кольцевым зазором 25 мм. В основании непрерывно-детонационной камеры сгорания размещались магистрали систем подачи окислителя и горючего, а также паровой коллектор с клапаном. Окислитель и водяной пар подавались в осевом направлении, а горючее подавалось в радиальном направлении через 240 отверстий диаметром 1 мм, равномерно распределенных по периметру центрального тела, что обеспечивало быстрое смешение горючего, окислителя и водяного пара. Для инициирования рабочего процесса использовали автомобильную свечу зажигания, установленную во внешней цилиндрической стенке. Непрерывно-детонационная камера сгорания, паровой коллектор с клапаном и подводящие магистрали систем подачи окислителя и горючего были размещены в приточном резервуаре. Непрерывно-детонационная камера сгорания и подводящие магистрали систем подачи окислителя и горючего были погружены в питательную воду, причем питательная вода сначала поступала в систему охлаждения непрерывно-детонационной камеры сгорания, а затем в приточный резервуар, всегда частично заполненный питательной водой. Паровой коллектор с клапаном размещался в верхней части приточного резервуара, всегда заполненной водяным паром. Выходное сечение непрерывно-детонационной камеры сгорания сообщалось с атмосферой.An annular continuous-detonation combustion chamber with a length of 310 mm consisted of an external cylindrical wall with a diameter of 406 mm and a coaxially arranged water-cooled cylindrical central body with an annular gap of 25 mm. At the base of the continuous detonation combustion chamber were placed the lines of the oxidizer and fuel supply systems, as well as a steam manifold with a valve. The oxidant and water vapor were fed in the axial direction, and the fuel was supplied in the radial direction through 240
Расходы кислорода, водяного пара и природного газа выбирались такими, чтобы состав горючей смеси «горючее - окислитель - водяной пар», заполняющей непрерывно-детонационную камеру сгорания был стехиометрическим по соотношению горючего и окислителя, а соотношение объемов водяного пара и кислорода достигало 1:1. Измерения параметров рабочего режима и теплового состояния опытного образца устройства проводились по методикам экспериментальных исследований стендового демонстрационного образца детонационного ракетного двигателя, разработанным в рамках государственного контракта №14.609.21.0002 (идентификатор контракта RFMEFI60914X0002) с Минобрнауки России по теме «Разработка технологий использования сжиженного природного газа (метан, пропан, бутан) в качестве топлива для ракетно-космической техники нового поколения и создание стендового демонстрационного образца ракетного двигателя» в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы».The cost of oxygen, water vapor and natural gas was chosen such that the composition of the combustible “fuel-oxidizer-water vapor” mixture filling the continuous-detonation combustion chamber was stoichiometric in terms of the ratio of fuel and oxidizer, and the ratio of water vapor and oxygen reached 1: 1. Measurements of the parameters of the mode and thermal state of the prototype of the device were carried out according to the methods of experimental studies of the bench demo model of the detonation rocket engine, developed under the state contract No. 14.609.21.0002 (contract identifier RFMEFI60914X0002) with the Ministry of Education and Science of Russia on the topic “Development of technologies for the use of liquefied natural gas (methane , propane, butane) as a fuel for a new generation of rocket and space technology and the creation of a bench demo sample rocket engine "in the framework of the federal target program" Research and development in priority areas of development of the scientific and technological complex of Russia for 2014-2020. "
Испытания показали, что в кольцевом зазоре непрерывно-детонационной камеры сгорания формируется и вращается детонационная волна с тангенциальной скоростью 1800±50 м/с. Другими словами, при соотношении объемов водяного пара и кислорода 1:1 в горючей смеси «горючее - окислитель - водяной пар» достигался устойчивый процесс непрерывно-детонационного горения. В таких условиях в выходном сечении непрерывно-детонационной камеры сгорания формируется плотная и дальнобойная струя сильно перегретого водяного пара с примесью диоксида углерода с температурой выше 2000°C.Tests have shown that a detonation wave with a tangential velocity of 1800 ± 50 m / s is formed and rotates in the annular gap of the continuous detonation combustion chamber. In other words, when the ratio of the volumes of water vapor and oxygen is 1: 1 in the combustible mixture “fuel - oxidizer - water vapor” a steady process of continuous detonation combustion was achieved. Under such conditions, a dense and long-range jet of highly superheated water vapor with an admixture of carbon dioxide with a temperature above 2000 ° C is formed in the output section of a continuously detonation combustion chamber.
Таким образом, предложены способ и устройства, обеспечивающие получение сильно перегретого водяного пара для использования в различных технологических установках, например, для переработки и утилизации твердых бытовых и других отходов по бескислородным технологиям.Thus, the proposed method and devices that provide highly superheated water vapor for use in various process plants, for example, for the processing and disposal of solid household and other waste oxygen-free technology.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106867A RU2686138C1 (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Method for obtaining highly overheated steam and detonation steam generator device (options) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106867A RU2686138C1 (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Method for obtaining highly overheated steam and detonation steam generator device (options) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686138C1 true RU2686138C1 (en) | 2019-04-24 |
Family
ID=66314840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018106867A RU2686138C1 (en) | 2018-02-26 | 2018-02-26 | Method for obtaining highly overheated steam and detonation steam generator device (options) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686138C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739241C1 (en) * | 2020-06-11 | 2020-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-строительная компания ПЛАСТМЕТАЛЛ" | Method for decontamination of a fly ash formed during burning of wastes and a device for its implementation |
| RU2777170C1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-информационный производственно-коммерческий центр Восход-А" (НИПКЦ Восход-А) | Method and apparatus for thermal recycling of waste by highly superheated water vapour |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3999935A (en) * | 1975-03-07 | 1976-12-28 | Rockwell International Corporation | Compact steam generator ignition system |
| WO2009126660A2 (en) * | 2008-04-07 | 2009-10-15 | Mcknight James K | Powdered fuel conversion systems and methods |
| WO2011070580A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | Michael Zettner | Burner system and a method for increasing the efficiency of a heat exchanger |
| RU2544949C1 (en) * | 2014-02-20 | 2015-03-20 | Андрей Аркадьевич Мельников | Processing method of domestic and industrial solid wastes |
| US9732600B2 (en) * | 2009-08-27 | 2017-08-15 | Exponential Technologies, Inc. | Heating apparatus |
-
2018
- 2018-02-26 RU RU2018106867A patent/RU2686138C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3999935A (en) * | 1975-03-07 | 1976-12-28 | Rockwell International Corporation | Compact steam generator ignition system |
| WO2009126660A2 (en) * | 2008-04-07 | 2009-10-15 | Mcknight James K | Powdered fuel conversion systems and methods |
| US9732600B2 (en) * | 2009-08-27 | 2017-08-15 | Exponential Technologies, Inc. | Heating apparatus |
| WO2011070580A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | Michael Zettner | Burner system and a method for increasing the efficiency of a heat exchanger |
| RU2544949C1 (en) * | 2014-02-20 | 2015-03-20 | Андрей Аркадьевич Мельников | Processing method of domestic and industrial solid wastes |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2739241C1 (en) * | 2020-06-11 | 2020-12-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Производственно-строительная компания ПЛАСТМЕТАЛЛ" | Method for decontamination of a fly ash formed during burning of wastes and a device for its implementation |
| RU2777170C1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-информационный производственно-коммерческий центр Восход-А" (НИПКЦ Восход-А) | Method and apparatus for thermal recycling of waste by highly superheated water vapour |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2635012C1 (en) | Steam-gas generator | |
| US2715390A (en) | Resonant intermittent combustion heater and system | |
| CA2718811A1 (en) | Vitiated steam generator | |
| RU2371594C1 (en) | Method for steam generation in steam-gas-generator and device for its realisation | |
| US1273466A (en) | Fuel-burner. | |
| RU2686138C1 (en) | Method for obtaining highly overheated steam and detonation steam generator device (options) | |
| US1236793A (en) | Power-generator. | |
| CA2771615A1 (en) | Pressure gain combustion heat generator | |
| US4220005A (en) | Combination vaporized driving fluid generator and engine unit | |
| JP2018031067A (en) | Generator of "mixture gas containing pressurized water vapor and hho gas" and utilization method thereof | |
| CA1038632A (en) | Vapor generator | |
| US324828A (en) | Oscaft gassett | |
| CN102072049A (en) | Mixed-combustion working medium generator | |
| US611813A (en) | Connett | |
| RU2612491C1 (en) | Steam-gas generator | |
| US986308A (en) | Method and apparatus for generating motive power. | |
| RU2594833C1 (en) | Vaporizer for liquefied hydrocarbon gas | |
| RU2511795C2 (en) | Method of hydrogen combustion energy conversion into thermal energy of boiler water and device for method implementation | |
| RU179513U1 (en) | STEAM GAS GENERATOR | |
| US751972A (en) | Process of generating motor fluids | |
| RU2076929C1 (en) | Peak power generation process and combined-cycle plant for its implementation | |
| RU2319076C2 (en) | Mode of gas dynamic ignition and an arrangement for its execution | |
| RU2206818C1 (en) | Heat-and-steam generator | |
| RU2472016C2 (en) | Power plant | |
| JP2005030686A (en) | Hydrogen-gas triple heater |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200227 |