RU60677U1

RU60677U1 - STEAM GENERATOR

Info

Publication number: RU60677U1
Application number: RU2005136631/22U
Authority: RU
Inventors: Майкл ЭЛИНСОН
Original assignee: Майкл ЭЛИНСОН
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-01-27

Abstract

Полезная модель относится к парогенераторам с водотрубными змеевиками. Парогенератор содержит корпус в котором расположена камера сгорания и, по меньшей мере, один водотрубный змеевик. Вспомогательное оборудование включает систему подачи топлива с горелкой, систему подачи воздуха в камеру сгорания, запальное устройство, систему подачи воды в змеевик, систему отвода пара от змеевика к потребителю, и систему отвода продуктов сгорания. Система подачи воздуха снабжена озонатором, размещенным между воздушным фильтром и воздуходувкой. Камера сгорания выполнена цилиндрической формы с рубашкой охлаждения, через которую проходит воздух, поступающий в камеру сгорания, камера сгорания установлена внутри корпуса, а на внутренней поверхности камеры сгорания размещена футеровка. Система отвода пара от змеевика содержит сепаратор пара и конденсатоотводчик. Система подачи воды в змеевик включает емкость для питательной воды и насос. Запальное устройство выполнено в виде запальной горелки и запальной свечи. Парогенератор дополнительно снабжен автоматизированной системой управления парогенератором и автономным источником электроэнергии для питания вспомогательного оборудования парогенератора. Парогенератор и вспомогательное оборудование могут быть размещены на прицепе транспортного средства, или на самом транспортном средстве. Техническим результатом заявленной полезной модели является уменьшение количества продуктов неполного сгорания топлива и повышение коэффициента полезного действия парогенератора.The utility model relates to steam generators with water tube coils. The steam generator comprises a housing in which the combustion chamber and at least one water tube coil are located. Auxiliary equipment includes a fuel supply system with a burner, an air supply system to the combustion chamber, an ignition device, a water supply system to the coil, a system for removing steam from the coil to the consumer, and a system for exhausting combustion products. The air supply system is equipped with an ozonizer located between the air filter and the blower. The combustion chamber is made of a cylindrical shape with a cooling jacket, through which air enters the combustion chamber, the combustion chamber is installed inside the housing, and a lining is placed on the inner surface of the combustion chamber. The steam removal system from the coil contains a steam separator and a steam trap. The coil water supply system includes a feed tank and a pump. The ignition device is made in the form of a pilot burner and a spark plug. The steam generator is additionally equipped with an automated steam generator control system and an autonomous source of electricity to power the auxiliary equipment of the steam generator. The steam generator and auxiliary equipment can be placed on the trailer of the vehicle, or on the vehicle itself. The technical result of the claimed utility model is to reduce the number of products of incomplete fuel combustion and increase the efficiency of the steam generator.

Description

Полезная модель относится к парогенераторам с водотрубными змеевиками.The utility model relates to steam generators with water tube coils.

Известен парогенератор, содержащий корпус в котором расположена камера сгорания и, по меньшей мере, один водотрубный змеевик, вспомогательное оборудование, включающее систему подачи топлива с горелкой, систему подачи воздуха в камеру сгорания, запальное устройство, систему подачи воды в змеевик, систему отвода пара от змеевика к потребителю, и систему отвода продуктов сгорания (см. патент Российской Федерации №2181177, МПК F 22 В 1/18, опубликованный 10.04.2002).A steam generator is known, comprising a housing in which the combustion chamber and at least one water pipe coil are located, auxiliary equipment including a fuel supply system with a burner, an air supply system to the combustion chamber, an ignition device, a water supply system to the coil, and a steam removal system from the coil to the consumer, and the exhaust system of combustion products (see patent of the Russian Federation No. 2181177, IPC F 22 B 1/18, published on 10.04.2002).

Недостаток известного технического решения состоит в том, что в нем происходит неполное сгорание углеводородного топлива, что приводит к образованию продуктов неполного сгорания топлива - прежде всего СО₂ и окислов серы и азота. Неполное сгорание топлива приводит к недостаточно высокому коэффициенту полезного действия.A disadvantage of the known technical solution lies in the fact that incomplete combustion of hydrocarbon fuel occurs in it, which leads to the formation of products of incomplete combustion of the fuel - primarily CO ₂ and sulfur and nitrogen oxides. Incomplete combustion of the fuel leads to an insufficiently high efficiency.

Техническим результатом заявленной полезной модели является уменьшение продуктов неполного сгорания топлива и повышение коэффициента полезного действия (КПД) парогенератора.The technical result of the claimed utility model is to reduce the products of incomplete combustion of fuel and increase the efficiency (efficiency) of the steam generator.

Заявленный технический результат достигается тем, что парогенератор, содержащий корпус в котором расположена камера сгорания и, по меньшей мере, один водотрубный змеевик, вспомогательное оборудование, включающее систему подачи топлива с горелкой, систему подачи воздуха в камеру сгорания, запальное устройство, систему подачи воды в змеевик, систему отвода пара от змеевика к потребителю, и систему отвода продуктов сгорания, отличающийся тем, что система подачи воздуха снабжена озонатором.The claimed technical result is achieved in that the steam generator containing the housing in which the combustion chamber and at least one water tube coil are located, auxiliary equipment including a fuel supply system with a burner, an air supply system to the combustion chamber, an ignition device, a water supply system in a coil, a system for removing steam from the coil to the consumer, and a system for removing combustion products, characterized in that the air supply system is equipped with an ozonizer.

Система подачи воздуха может быть снабжена воздушным фильтром и воздуходувкой, а озонатор размещен между воздушным фильтром и воздуходувкой.The air supply system can be equipped with an air filter and a blower, and an ozonizer is placed between the air filter and a blower.

Камера сгорания может быть выполнена цилиндрической формы с рубашкой охлаждения, через которую проходит воздух, поступающий в камеру сгорания, камера сгорания может быть установлена внутри корпуса, а на внутренней поверхности камеры сгорания размещена футеровка.The combustion chamber can be made cylindrical in shape with a cooling jacket through which air enters the combustion chamber, the combustion chamber can be installed inside the housing, and a lining is placed on the inner surface of the combustion chamber.

Система отвода пара от змеевика может содержать сепаратор пара и конденсатоотводчик.The steam exhaust system from the coil may include a steam separator and a steam trap.

Система подачи воды в змеевик может включать емкость для питательной воды и насос.The coil water supply system may include a feed water tank and a pump.

Запальное устройство может быть выполнено в виде запальной горелки и запальной свечи.The ignition device can be made in the form of a pilot burner and a spark plug.

Парогенератор может быть дополнительно снабжен автоматизированной системой управления парогенератором и автономным источником электроэнергии для питания вспомогательного оборудования парогенератора, причем парогенератор и вспомогательное оборудование могут быть размещены на прицепе транспортного средства, или на самом транспортном средстве.The steam generator can be additionally equipped with an automated steam generator control system and an autonomous source of electricity to power the auxiliary equipment of the steam generator, and the steam generator and auxiliary equipment can be placed on the trailer of the vehicle, or on the vehicle itself.

Автоматизированная система управления может включать серворегулятор подачи топлива, приводимый в действие гидравлической системой, индикатор включения и выключения горелки, индикатор наличия или отсутствия пламени с аварийным звуковым сигналом, индикатор температуры и давления пара на выходе сепаратора пара, регулятор расхода воды и регулятор расхода воздуха выполненные, например, в виде клапанов.The automated control system may include a fuel feed servo controller driven by a hydraulic system, a burner on and off indicator, an indicator of the presence or absence of a flame with an alarm sound, an indicator of the temperature and pressure of the steam at the outlet of the steam separator, a water flow regulator and an air flow regulator, for example, in the form of valves.

Система подачи топлива может быть выполнена с возможностью подачи в камеру сгорания жидкого углеводородного топлива или газообразного углеводородного топлива.The fuel supply system may be configured to supply liquid hydrocarbon fuel or gaseous hydrocarbon fuel to the combustion chamber.

На чертеже показана принципиальная схема парогенератора и вспомогательного оборудования.The drawing shows a schematic diagram of a steam generator and auxiliary equipment.

Парогенератор содержит корпус 1 в котором расположена камера сгорания 2 и, по меньшей мере, один водотрубный змеевик 3. Вспомогательное оборудование включает систему подачи топлива с горелкой 4, систему 5 подачи воздуха в камеру сгорания 2, запальное устройство, систему 6 подачи воды в змеевик, систему 7 отвода пара от змеевика 3 к потребителю, и систему 8 отвода продуктов сгорания. Система 5 подачи воздуха снабжена озонатором 9.The steam generator includes a housing 1 in which the combustion chamber 2 and at least one water pipe coil 3 are located. The auxiliary equipment includes a fuel supply system with a burner 4, an air supply system 5 to the combustion chamber 2, an ignition device, a water supply system 6 to the coil, a system 7 for discharging steam from the coil 3 to the consumer, and a system 8 for discharging combustion products. The air supply system 5 is provided with an ozonizer 9.

Система 5 подачи воздуха снабжена воздушным фильтром (на чертеже не показан) и воздуходувкой 10, а озонатор 9 размещен между воздушным фильтром и воздуходувкой 10.The air supply system 5 is equipped with an air filter (not shown in the drawing) and a blower 10, and an ozonizer 9 is placed between the air filter and the blower 10.

Камера сгорания 2 может быть выполнена цилиндрической формы с рубашкой охлаждения, через которую проходит воздух, поступающий в камеру сгорания, камера сгорания 2 может быть установлена внутри корпуса 1, а на внутренней поверхности камеры сгорания размещена футеровка.The combustion chamber 2 can be made cylindrical in shape with a cooling jacket through which air enters the combustion chamber, the combustion chamber 2 can be installed inside the housing 1, and a lining is placed on the inner surface of the combustion chamber.

Система 7 отвода пара от змеевика 3 может содержать сепаратор пара 11 и конденсатоотводчик 12.The system 7 for removing steam from the coil 3 may include a steam separator 11 and a steam trap 12.

Система 6 подачи воды в змеевик 3 может включать емкость 13 для питательной воды и насос 14.The system 6 for supplying water to the coil 3 may include a tank 13 for feed water and a pump 14.

Запальное устройство может быть выполнено в виде запальной горелки 15 и запальной свечи 16.The ignition device can be made in the form of an ignition burner 15 and an ignition plug 16.

Парогенератор может быть дополнительно снабжен автоматизированной системой управления парогенератором и автономным источником электроэнергии для питания вспомогательного оборудования парогенератора, причем парогенератор и вспомогательное оборудование могут быть размещены на прицепе транспортного средства, или на самом транспортном средстве (на чертеже не показаны).The steam generator can be additionally equipped with an automated steam generator control system and an autonomous source of electricity to power the auxiliary equipment of the steam generator, and the steam generator and auxiliary equipment can be placed on the trailer of the vehicle, or on the vehicle (not shown).

Автоматизированная система управления может включать серворегулятор 17 подачи топлива, приводимый в действие гидравлической системой (например, системой 6 подачи воды), индикатор включения и выключения горелки, индикатор наличия или отсутствия пламени с аварийным звуковым сигналом, индикатор температуры и давления пара на выходе сепаратора пара (на чертеже не показано), регулятор расхода воды и регулятор расхода воздуха выполненные, например, в виде клапанов (на чертеже не показаны).The automated control system may include a fuel supply servo controller 17 driven by a hydraulic system (for example, a water supply system 6), a burner on and off indicator, an indicator of the presence or absence of a flame with an alarm sound, an indicator of the temperature and pressure of the steam at the output of the steam separator ( not shown), a water flow regulator and an air flow regulator made, for example, in the form of valves (not shown in the drawing).

Система подачи топлива с горелкой 4 может быть выполнена с возможностью подачи в камеру сгорания 2 жидкого углеводородного топлива или газообразного углеводородного топлива.The fuel supply system with a burner 4 may be configured to supply liquid hydrocarbon fuel or gaseous hydrocarbon fuel to the combustion chamber 2.

В парогенераторе вода под давлением циркулирует с большой скоростью по змеевику 3 (или нескольким змеевикам 3). Горячие газы из камеры сгорания 2 обтекают всю поверхность труб змеевика 3, обеспечивая нагрев воды, за счет как конвективного, так и излучательного механизмов теплообмена. Оси змеевика 3 и камеры сгорания 2 совпадают и вертикально расположены в пространстве. Такое расположение змеевика 3 по отношению к движущимся высокотемпературным продуктам сгорания обеспечивает вихревое турбулентное течение газов со сложной газодинамикой обтекания, что обуславливает высокое значение коэффициента теплопередачи от газов к нагреваемой воде.In a steam generator, pressurized water circulates at high speed through a coil 3 (or several coils 3). Hot gases from the combustion chamber 2 flow around the entire surface of the pipes of the coil 3, providing heating of the water, due to both convective and radiative heat transfer mechanisms. The axis of the coil 3 and the combustion chamber 2 coincide and are vertically located in space. This arrangement of the coil 3 with respect to the moving high-temperature combustion products provides a vortex turbulent flow of gases with complex gas flow dynamics, which leads to a high value of the coefficient of heat transfer from gases to heated water.

Вода закачивается из емкости 13 питательной роды насосом 14 в змеевик(и) 3, в которых 90% воды превращается в пар. Пароводяная смесь поступает из змеевика 3 в сепаратор 11, в котором неиспарившаяся вода отделяется от пара, и к потребителю поступает пар со степенью сухости более чем 99%. Вода из сепаратора 11 поступает в конденсатоотводчик 12. Механические примеси, содержащиеся в отделенной воде, накапливаются на дне сепаратора 11 и выбрасываются при автоматическом открывании продувочного клапана.Water is pumped from the container 13 of the nutrient birth by the pump 14 into the coil (s) 3, in which 90% of the water is converted into steam. The steam-water mixture enters from the coil 3 into a separator 11, in which unevaporated water is separated from the steam, and steam with a degree of dryness of more than 99% is supplied to the consumer. Water from the separator 11 enters the steam trap 12. The mechanical impurities contained in the separated water accumulate at the bottom of the separator 11 and are discharged when the purge valve is automatically opened.

Точное отслеживание изменений нагрузки возможно благодаря использованию байпасного регулятора (на чертеже не показан), который непрерывно определяет давление пара. Данный регулятор изменяет объем подаваемой питательной воды в змеевики 3 в соответствии с каждым изменением потребления пара. Такой модулированный поток питательной воды варьирует величину паропроизводительности не вызывая тепловую ударную нагрузку при включении-выключении насоса 4 подачи питательной воды, что происходит в традиционных парогенераторах.Accurate monitoring of load changes is possible thanks to the use of a bypass regulator (not shown in the drawing), which continuously determines the vapor pressure. This regulator changes the amount of feed water supplied to the coils 3 in accordance with each change in steam consumption. Such a modulated feedwater flow varies the steam output without causing a thermal shock when the feedwater pump 4 is turned on or off, which occurs in traditional steam generators.

Парогенератор оснащен озонатором 9 и нагнетателем воздуха для горения - воздуходувкой 10. Воздуходувка 10 приводится в действие электрическим двигателем.The steam generator is equipped with an ozonizer 9 and a combustion air blower - a blower 10. The blower 10 is driven by an electric motor.

Озонированный воздух проходит через рубашку охлаждения камеры сгорания 2, где происходит его нагрев до температур, обеспечивающих более высокоэффективное сгорание топлива. Парогенератор оснащен горелкой 4 для природного газа, жидкого топлива или смешанного горения. Для запуска имеются запальная горелка 15 и запальная свеча 16.Ozonated air passes through the cooling jacket of the combustion chamber 2, where it is heated to temperatures providing more highly efficient combustion of the fuel. The steam generator is equipped with a burner 4 for natural gas, liquid fuel or mixed combustion. To start, there is a pilot burner 15 and a spark plug 16.

Горелка 4 имеет десять градаций перехода от минимальной подачи топлива до максимальной подачи топлива. Для регулировки топлива при переходе на различные уровни горения на парогенераторе используется топливный регулятор "servo modulating control" (серворегулятор 17). Серворегулятор 17 работает совместно с регулятором перепуска питательной воды, который, в зависимости от давления пара, регулирует количество воды, подаваемое в змеевик(и) 3. Серворегулятор 17 реагирует на изменение потока воды, и регулирует уровень горения факела горелки 4.Burner 4 has ten gradations of transition from a minimum fuel supply to a maximum fuel supply. To adjust the fuel during the transition to different levels of combustion, a "servo modulating control" fuel regulator (servo regulator 17) is used on the steam generator. The servo controller 17 works in conjunction with the feed water bypass regulator, which, depending on the steam pressure, regulates the amount of water supplied to the coil (s) 3. The servo controller 17 responds to a change in the water flow, and regulates the burning level of the torch burner 4.

При работе парогенератора на жидком топливе, топливный насос подает жидкое топливо под давлением к горелке 4 и к серворегулятору 17 для регулировки потока топлива. В качестве распылителя жидкого топлива используются сжатый воздух в воздуходувке 10.When the steam generator is running on liquid fuel, the fuel pump delivers liquid fuel under pressure to the burner 4 and to the servo regulator 17 to adjust the fuel flow. As a spray of liquid fuel, compressed air in the blower 10 is used.

Парогенератор оборудован свечой запала 16 и предохраняющим устройством - детектором наличия пламени. Трансформатор зажигания, установленный на панели управления подает электрический импульс на свечу 16 запала, получая задание от контроллера управления. Детектором пламени является инфркрасный сканер, который через устройство электронного управления - контроллер слежения за пламенем отключает подачу топлива при исчезновении пламени.The steam generator is equipped with a spark plug 16 and a safety device - a flame detector. The ignition transformer installed on the control panel delivers an electrical impulse to the spark plug 16, receiving a task from the control controller. The flame detector is an infrared scanner, which, through the electronic control device - the flame tracking controller, turns off the fuel supply when the flame disappears.

Используемая технология при работе парогенератора обеспечивается промышленным озонатором "VAPORMID", производства Канада.The technology used during the operation of the steam generator is provided by the industrial ozonizer "VAPORMID", made in Canada.

Электрическое поле озонирует воздух, электризует и расщепляет углеводородные радикалы топлива, обеспечивает его более тонкое электростатическое распыление в потоке воздуха, а также обеспечивает лучшее перемешивание слоев горящего пламени с окислителем, благодаря устранению двойного электрического слоя на границе факела пламени, что и приводит к ускорению и интенсификации процесса горения.An electric field ozonizes air, electrifies and breaks down hydrocarbon radicals of the fuel, provides finer electrostatic atomization in the air stream, and also provides better mixing of the layers of the burning flame with the oxidizing agent, due to the elimination of the double electric layer at the boundary of the flame, which leads to acceleration and intensification combustion process.

Использование озонатора позволяет получить экономию топлива в пределах 2-3% и обеспечить эффективный процесс горения топлива по следующим причинам:The use of an ozonizer allows to obtain fuel savings in the range of 2-3% and to ensure an efficient fuel combustion process for the following reasons:

1. При введении в дутьевой воздух горелки 3 парогенератора отрицательных ионов определенной концентрации или озона улучшается процесс сгорания газа. При этом наблюдается существенное снижение содержания окиси углерода в уходящих газах, что подтверждает явление более полного окисления топлива при ионизации.1. When introducing into the blast air of the burner 3 of a steam generator of negative ions of a certain concentration or ozone, the gas combustion process improves. In this case, there is a significant decrease in the content of carbon monoxide in the exhaust gases, which confirms the phenomenon of more complete oxidation of the fuel during ionization.

2. Уменьшается саже образование и улучшается генерация тепла.2. Soot formation is reduced and heat generation is improved.

3. Повышается чистота поверхности нагрева и увеличивается межремонтный интервал парогенератора и комплектующих.3. The purity of the heating surface is increased and the overhaul interval of the steam generator and components is increased.

4. При введении в дутьевой воздух отрицательных ионов кислорода или озона увеличение коэффициента избытка воздуха дает возможность повысить КПД парогенератора не менее чем на 2%. Эта цифра определяет и процентное снижение потребляемого топлива при ионизации и озонировании воздуха. Использование озонной технологии обеспечивает повышение эффективности сжигания топлива в парогенераторе.4. When negative oxygen or ozone ions are introduced into the blast air, an increase in the excess air coefficient makes it possible to increase the efficiency of the steam generator by at least 2%. This figure also determines the percentage reduction in fuel consumption during ionization and ozonation of air. The use of ozone technology improves the efficiency of fuel combustion in a steam generator.

Claims

1. A steam generator comprising a housing in which the combustion chamber and at least one water pipe coil are located, auxiliary equipment including a fuel supply system with a burner, an air supply system to the combustion chamber, an ignition device, a water supply system to the coil, an exhaust system steam from the coil to the consumer, and the exhaust system of the combustion products, characterized in that the air supply system is equipped with an ozonizer.

2. The steam generator according to claim 1, characterized in that the air supply system is equipped with an air filter and a blower, and an ozonizer is placed between the air filter and the blower.

3. The steam generator according to claim 1, characterized in that the combustion chamber is cylindrical in shape with a cooling jacket through which air entering the combustion chamber passes, the combustion chamber is installed inside the housing, and a lining is placed on the inner surface of the combustion chamber.

4. The steam generator according to claim 1, characterized in that the system for removing steam from the coil contains a steam separator and a steam trap.

5. The steam generator according to claim 1, characterized in that the water supply system to the coil includes a feed tank and a pump.

6. The steam generator according to claim 1, characterized in that the ignition device is made in the form of a pilot burner and a spark plug.

7. The steam generator according to claim 1, characterized in that the steam generator is additionally equipped with an automated control system for the steam generator and an autonomous source of electricity to power the auxiliary equipment of the steam generator, the steam generator and auxiliary equipment being placed on the trailer of the vehicle, or on the vehicle itself.

8. The steam generator according to claim 1, characterized in that the automated control system includes a fuel supply servo-controller driven by a hydraulic system, an indicator for turning the burner on and off, an indicator of the presence or absence of a flame with an alarm sound, an indicator of the temperature and pressure of the steam at the separator outlet steam, a water flow regulator and an air flow regulator, made, for example, in the form of valves.

9. The steam generator according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the fuel supply system is configured to supply liquid hydrocarbon fuel to the combustion chamber.

10. The steam generator according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the fuel supply system is configured to supply gaseous hydrocarbon fuel to the combustion chamber.