RU117145U1 - HEAT AND GAS-GENERATOR INSTALLATION (INSTALLATION OF ARAKELYAN G.G.) - Google Patents
HEAT AND GAS-GENERATOR INSTALLATION (INSTALLATION OF ARAKELYAN G.G.) Download PDFInfo
- Publication number
- RU117145U1 RU117145U1 RU2011152413/05U RU2011152413U RU117145U1 RU 117145 U1 RU117145 U1 RU 117145U1 RU 2011152413/05 U RU2011152413/05 U RU 2011152413/05U RU 2011152413 U RU2011152413 U RU 2011152413U RU 117145 U1 RU117145 U1 RU 117145U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- cylinder
- heating
- fire chamber
- fuel
- Prior art date
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 41
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 34
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 34
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 18
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 6
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 6
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 15
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000010410 Nogo Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010077641 Nogo Proteins Proteins 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к турбогенераторным установкам - устройствам для получения водородосодержащего газообразного топлива. Туброгенераторная установка выполнена в виде двух вложенных друг в друга цилиндрических труб с зазором, образующим технологический цилиндр, разделенный на изолированные ступени, первая ступень выполнена с дополнительным независимым индукционным источником тепла для запуска системы, вторая ступень технологического цилиндра выполнена со смесителем инжекторного типа, емкость внутренней трубы образует огневую камеру формирования огневого факела для нагрева технологического цилиндра, в котором осуществляется многоступенчатый нагрев компонентов и смеси, и разогрев смеси в последующих ступенях до образования водородосодержащего газообразного топлива, на входе огневой камеры установлены горелочная система с запальным устройством с искровым импульсным источником зажигания, рабочая горелка, горелка запуска, на выходе огневой камеры установлен элемент формирования рабочего факела в виде сужающего устройства. Устройство обеспечивает стабильность и безопасность процессов получения водородосодержащего газообразного топлива, направлено на снижение энергоемкости и расхода углеводороного компонента в топливе. 5 п.ф., 1 н.п., 6 ил., 1 табл. The utility model relates to turbogenerator units - devices for producing hydrogen-containing gaseous fuels. The turbine generator set is made in the form of two cylindrical pipes inserted into each other with a gap forming a technological cylinder divided into insulated stages, the first stage is made with an additional independent induction heat source to start the system, the second stage of the technological cylinder is made with an injection-type mixer, the capacity of the inner pipe forms a fire chamber for forming a fire torch for heating a process cylinder in which multi-stage heating is carried out components and mixtures, and heating the mixture in subsequent stages until a hydrogen-containing gaseous fuel is formed, a burner system with an ignition device with a spark pulsed ignition source is installed at the input of the fire chamber, a working burner, a start-up burner, an element of forming the working torch in the form of a constricting flame is installed at the output of the fire chamber devices. The device provides stability and safety of processes for producing hydrogen-containing gaseous fuel, aimed at reducing the energy intensity and consumption of the hydrocarbon component in the fuel. 5 p.p., 1 n.p., 6 ill., 1 tab.
Description
1. Область техники1. The technical field
Полезная модель относится к энергосберегающим технологиям, в основном, к способам и установкам для преобразования воды Н20 в водородсодержащий газ в сочетании среды катализатора из ряда СпНгп+2 (дизельное топливо, мазут) в непрерывной тепловой огневой среде при температуре горения свыше 500°С. Такие установки относятся к системам, в которых получение газообразного топлива и его реализация сжиганием совмещены в единый цикл, но может быть использовано и для накопления водородосодержащего газового топлива.The utility model relates to energy-saving technologies, mainly to methods and installations for converting H20 water to a hydrogen-containing gas in a combination of a catalyst medium from the SpNgp + 2 series (diesel fuel, fuel oil) in a continuous thermal fire medium at a combustion temperature above 500 ° C. Such installations relate to systems in which the production of gaseous fuel and its sale by combustion are combined in a single cycle, but can also be used for the accumulation of hydrogen-containing gas fuel.
2. Уровень техники.2. The prior art.
Известен газогенератор для производства энергоносителей, содержащий корпус с внешней и внутренней конструкцией, пространство между которыми используется на технологические потребности, газогенератор имеет камеру горения, камеру подогрева генераторного газа, камеру парогенерации. (RU Пат №2303203, МПК C10J 3/86, 2006)Known gas generator for the production of energy, comprising a housing with an external and internal structure, the space between which is used for technological needs, the gas generator has a combustion chamber, a heating chamber for generating gas, a steam generation chamber. (RU Pat No. 23033203, IPC C10J 3/86, 2006)
Известена установка для конверсии углеводородного сырья, включающая линии подвода углеводородного сырья, теплообменник для нагрева парогазовой смеси (RU Пат №2124928, МПК С01В 3/86,1998)A known installation for the conversion of hydrocarbons, including the supply line of hydrocarbons, a heat exchanger for heating the vapor-gas mixture (RU Pat No. 21244928, IPC С01В 3 / 86,1998)
Недостатком указанных устройств является невозможность в устройствах реализовать специальную технологию многостадийного получения водородосодержащего газообразного топлива по способу Аракеляна Г.Г.The disadvantage of these devices is the inability in devices to implement a special technology for multistage production of hydrogen-containing gaseous fuels according to the method of G. Arakelyan
Известена также, принятая заявителем за наиболее близкий аналог «турбогенераторная установка» (RU Пат. №2269486, 2006). Известное устройство имеют тоже назначение, что и заявленное техническое решение, при этом в известном устройстве реализуется: последовательное выполнение операций, совмещенных в единый замкнутый цикл, включающий запуск процесса в режиме принудительного разогрева и осуществление процесса саморазогрева в штатном режиме саморазогрева включающим перемешивание углеводородного компонента и воды, их ввод нагнетанием под давлением, нагревание, возврат топлива и поджиг.Also known, accepted by the applicant for the closest analogue "turbogenerator" (RU Pat. No. 2269486, 2006). The known device has the same purpose as the claimed technical solution, while the known device implements: sequential execution of operations combined in a single closed cycle, including starting the process in forced heating mode and performing the self-heating process in the normal self-heating mode, including mixing the hydrocarbon component and water , their introduction by injection under pressure, heating, fuel return and ignition.
Известная установка выполнена в виде единого устройства, имеющего сложный многозвенный корпус, включает горелочную систему, огневую камеру, устройство для перемешивания компонентов, запальное импульсное устройство, трубопроводы и систему запуска, включающую горелку запуска с подводом горючего топлива.The known installation is made in the form of a single device having a complex multi-link housing, includes a burner system, a fire chamber, a device for mixing components, an ignition pulse device, pipelines and a start-up system including a start-up burner with a supply of combustible fuel.
Недостаток известного решения в том, что первичное перемешивание в жидкой фазе воды и углеводородного компонента осуществляется при нормальной (20 градусов) температуре компонентов, что не обеспечивает стабильности дисперсного состава смеси, направляемой в дальнейшем на нагрев для получения топлива. С момента прекращения воздействия по перемешиванию (т.е. с момента подачи смеси на нагревание) начинается обратный процесс - происходит расслоение смеси, обусловленное разными плотностями воды и углеводородного компонента. Последнее приводит к неоднородности смеси по дисперсному составу. При последующем нагреве смеси наблюдается также неоднородность ее по температуре. Эти неоднородности сохраняются в конечном продукте - топливной смеси, направляемой на поджиг факела, вызывают нестабильность горения факела, обусловленное с одной стороны образованием в составе смеси локальных очагов (по составу) не возгараемой смеси, что вызывает срывы поджига и угасание факела (что характерно для тяжелых углеводородных компонентов), с другой стороны обазование в составе смеси локальных очагов (по составу) быстрого горения, что вызывает несанкционированные вспышки быстрого горения в пламени факела, возникновение детонационных явлений, что характерно для легких углеводородных компонентов.A disadvantage of the known solution is that the primary mixing in the liquid phase of water and the hydrocarbon component is carried out at normal (20 degrees) temperature of the components, which does not ensure the stability of the dispersed composition of the mixture, which is subsequently sent to heat to obtain fuel. From the moment the mixing effect ceases (i.e., from the moment the mixture is supplied to heating), the reverse process begins - the mixture is stratified due to different densities of water and the hydrocarbon component. The latter leads to heterogeneity of the mixture in disperse composition. Upon subsequent heating of the mixture, its inhomogeneity in temperature is also observed. These inhomogeneities are retained in the final product — the fuel mixture sent for ignition of the torch — they cause instability of the torch burning, which is caused, on the one hand, by the formation of local foci (in composition) of the non-combustible mixture in the mixture, which causes the ignition to fail and the torch to die out (which is typical for heavy hydrocarbon components), on the other hand, the composition of the mixture of local foci (in composition) of rapid burning, which causes unauthorized outbreaks of rapid burning in the flame of the torch, the occurrence of detonation phenomena, which is characteristic of light hydrocarbon components.
3. Сущность полезной модели3. The essence of the utility model
3.1. Результат решения технической задачи3.1. The result of solving a technical problem
Техническая задача - устранение недостатвов, присущих известному техническому решению, обеспечение стабильности процессов для получения водородо-содержащего газообразного топлива, снижение энергоемкости и расхода углеводороного компонента.The technical task is to eliminate the disadvantages inherent in the known technical solution, ensuring the stability of the processes for producing hydrogen-containing gaseous fuel, reducing the energy intensity and consumption of the hydrocarbon component.
Технический результат - получение однородного фазового состояния смеси в процессе получения топлива для обеспечения стабильности и постоянства огневого технологического факела горения и горения рабочего факела, интенсификация режима нагрева, а также повышенный уровень безопасности получения водородосодержащего топлива, в том числе за счет снижения расхода углеводородного компонента.EFFECT: obtaining a homogeneous phase state of the mixture in the process of producing fuel to ensure stability and constancy of the fire process flame of burning and burning of the working torch, intensification of the heating mode, as well as an increased level of safety in the production of hydrogen-containing fuel, including by reducing the consumption of the hydrocarbon component.
Решение поставленной технической задачи обеспечивается устройством которым предусмотрена многостадийностью процесса получения топлива, каждой стадии которого соответствует наиболее безопасное, стабильное и однородное фазовое состояние компонентов и смеси путем изменения направлений технологических потоков с разделением ввода углеводородного компонента и воды и перемешивания углеводородного компоненент с водой в измененном фазовом состоянии последней.The solution of this technical problem is provided by a device that provides for a multi-stage process for producing fuel, each stage of which corresponds to the safest, most stable and uniform phase state of components and mixtures by changing the directions of technological flows with separation of the input of the hydrocarbon component and water and mixing the hydrocarbon component with water in the changed phase state last one.
3.2. Перечень фигур чертежей3.2. List of drawings
На фиг. 1 представлена - схема теплогазогенераторной трехступенчатой установки; на фиг. 2 - сечение I-I на фиг. 1; на фиг.3 - сечение II-II на фиг. 1; на фиг.4 - Схема смесителя инжекторного типа; на фиг. 5 - Тепловой температурный режим в технологическом цилиндре, на фиг. 6 - блок-схема алгоритма реализации устройством специального способа: а) - обобщенная блок-схема алгоритма, b) - детализация блок-схемы с основными элементами;In FIG. 1 presents a diagram of a three-stage heat and gas generator; in FIG. 2 is a section I-I in FIG. one; FIG. 3 is a section II-II in FIG. one; figure 4 - Scheme of the mixer injector type; in FIG. 5 - Thermal temperature conditions in the process cylinder, in FIG. 6 is a block diagram of an algorithm for implementing a special method by a device: a) a generalized block diagram of an algorithm, b) a detail of a block diagram with basic elements;
где 1 - расходная емкость для воды; 2 - расходная емкость для углеводородного компонента СnН2n+2; 3 - рабочая горелка; 4 - горелка запуска; 5 - внешний независимый источник-генератор с искровм импульсным устройством зажигания; 6 - устройство турбонаддува; 7 - индукционный (контактный) нагреватель запуска турбогенератора; 8 - смеситель инжекторного типа; 9 - огневая камера; 10 - первая ступень технологического цилиндра; 11 - вторая ступень технологического цилиндра, 12 - третья ступень технологического цилиндра; 13 - зона поджига, воспламенения и образования огневого факела; 14 - зона технологического горения огневого факела; 15 - устройство формирования рабочего факела; 16 - зона рабочего факела; 17 - технологический трубопровод подачи воды нагнетанием из расходной емкости (I) в первую ступень (10) технологического цилиндра; 18 - технологический трубопровод подачи углеводородного компонента СnН2n+2 нагнетанием из расходной емкости (2) в смеситель (8) инжекторного типа; 19 - технологический трубопровод подачи пара из первой ступени (10) технологического цилиндра в смеситель (8) инжекторного типа; 20 - технологический трубопровод подачи пароуглеводородной смеси из смесителя (8) во вторую ступень (11) технологического цилиндра; 21 - технологический трубопровод подачи пароуглеводородной смеси из второй ступени (II) технологического цилиндра в третью ступень (12) технологического цилиндра; 22 - технологический трубопровод подачи пароуглеводородной смеси смеси из второй ступени (11) технологического цилиндра в горелку запуска (4) (возврат топлива в режиме принудительного разогрева), 23 - технологический трубопровод подачи топлива их третьей ступени (12) технологического трубопровода в рабочую горелку (3) (возврат топлива в штатном режиме саморазогрева; 24 - трубопровод отбора топлива внешнему потребителю; 25 - регулировочный клапан; 26 - место загрузки воды в расходную емкость (1); 27 - место загрузки углеводородного топлива в расходную емкость (2); 28 - приборы, контролирующие напор и давление на технологических трубопроводах, 29 - парообразование, 30 - формирование огневого факела, 31 - перемешивание и нагревание пароуглеводородной смеси, 32 - осуществление процесса разогрева пароуглеводородной смеси для получения топлива, 33 - внутренний цилиндр теплогазогенератора; 34 - наружный цилиндр теплогазогенератора; 35 - нагрев технологического цилиндра; 36 - зависимость температуры по ступеням для прямоточной огневой камера, 37 - зависимость температуры по ступеням для огневой камеры с сужающим устройством, 38 - сужающее устройство огневой камеры, а - подвод для запуска пароуглеводородной смеси от второй ступени (II) технологического цилиндра; b - подвод для запуска горючей смеси от внешнего источника; с - подвод для запуска углеводородного компонента;where 1 is the supply tank for water; 2 - flow rate for the hydrocarbon component With n H 2n + 2 ; 3 - working burner; 4 - start-up burner; 5 - an external independent source-generator with a spark pulsed ignition device; 6 - turbocharging device; 7 - induction (contact) heater for starting a turbogenerator; 8 - injector type mixer; 9 - fire chamber; 10 - the first stage of the technological cylinder; 11 - the second stage of the technological cylinder, 12 - the third stage of the technological cylinder; 13 - zone of ignition, ignition and formation of a fire torch; 14 - zone of technological combustion of a fire torch; 15 - a device for forming a working torch; 16 - zone of the working torch; 17 - technological pipeline for supplying water by injection from a supply tank (I) into the first stage (10) of the technological cylinder; 18 is a process pipe for supplying a hydrocarbon component With n H 2n + 2 by injection from a supply tank (2) into an injector type mixer (8); 19 is a process pipe for supplying steam from the first stage (10) of the process cylinder to the injector type mixer (8); 20 - a process pipeline for supplying a steam-hydrocarbon mixture from a mixer (8) to the second stage (11) of the process cylinder; 21 is a process pipe for supplying a steam-hydrocarbon mixture from a second stage (II) of a technological cylinder to a third stage (12) of a technological cylinder; 22 - technological pipeline for supplying a steam-hydrocarbon mixture of a mixture from the second stage (11) of the technological cylinder to the start-up burner (4) (returning fuel in forced heating mode), 23 - technological pipeline for supplying fuel of their third stage (12) of the technological pipeline to the working burner (3 ) (return of fuel in the normal mode of self-heating; 24 - the fuel intake pipe to the external consumer; 25 - the control valve; 26 - the place of loading water into the supply tank (1); 27 - the place of loading of hydrocarbon fuel into the supply tank e bone (2); 28 - devices that control the pressure and pressure on technological pipelines, 29 - steam formation, 30 - formation of a fire torch, 31 - mixing and heating of the steam-hydrocarbon mixture, 32 - the process of heating the steam-hydrocarbon mixture to obtain fuel, 33 - the inner cylinder a gas and gas generator; 34 - the outer cylinder of a gas and gas generator; 35 - heating of the process cylinder; 36 - temperature dependence of the steps for a direct-fire chamber, 37 - temperature dependence of the steps for a fire chamber with guide means, 38 - narrowing device firing chamber, and - inlet for starting parouglevodorodnoy mixture from the second stage (II) the process cylinder; b - supply for starting the combustible mixture from an external source; c - supply for starting the hydrocarbon component;
3.3. Отличительные признаки3.3. Features
Теплогазогенераторная установка, выполненная в виде единого устройства, имеющего сложный многозвенный корпус в отличие от известного устройства имеет сложный корпус, выполненный в виде двух вложенных друг в друга цилиндрических труб с зазором, образующим технологический цилиндр, разделенный на изолированные ступени технологического цилиндра по числу стадий процесса приготовления топливной смеси, огневую камеру образует емкость внутренней трубы с сужающим устройством, устройство для перемешивания выполнено в виде инжектора с раздельным вводом воды в виде пара и ввода углеводородного компонента, выход последней ступени технологического цилиндра соединен трубопроводом со входом огневой камеры, где установлена горелочная система с запальным устройством с искровым импульсным источником зажигания, рабочей горелкой, горелкой запуска, на выходе огневой камеры установлен элемент формирования рабочего факела в виде сужающего устройства, устройство снабжено топливными емкостями, выполнеными в виде герметичных раздельных расходных емкостей для воды и углеводородного компонента.The heat and gas generator set, made in the form of a single device having a complex multi-link case, unlike the known device, has a complex case made in the form of two cylindrical pipes inserted into each other with a gap forming a process cylinder, divided into isolated stages of the process cylinder according to the number of stages of the preparation process fuel mixture, the fire chamber forms the capacity of the inner pipe with a constricting device, the mixing device is made in the form of an injector with by introducing water in the form of steam and introducing a hydrocarbon component, the output of the last stage of the process cylinder is connected by a pipeline to the input of the fire chamber, where a burner system is installed with an ignition device with a spark pulsed ignition source, a working burner, a launch burner, and a working formation element is installed at the output of the fire chamber torch in the form of a constricting device, the device is equipped with fuel tanks made in the form of sealed separate consumable containers for water and hydrocarbon Components.
В одном из вариантов устройство может быть выполнено в виде трехступенчатого технологического цилиндра, в котором 1-я ступень реализует стадию парообразования, выполнена с независимымм индукционным источником тепла, 2-я ступень реализует стадии перемешивания компонентов и нагревания парогазовой смеси, 3-я ступень обеспечивает стадию разогревания для получения топливной смеси, при этом в устройстве расходная емкость для воды соединена трубопроводом с входом 1-й ступени технологического цилиндра, выход которой соединен трубопроводом с первым входом инжектора, второй вход инжектора соединен трубопроводом с расходной емкостью углеводородного компонента, выход инжектора соединен трубопроводом со 2-й ступенью технологического цилиндра, соединенной трубопроводом с третьей ступенью технологического цилиндра.In one embodiment, the device can be made in the form of a three-stage technological cylinder, in which the 1st stage implements the vaporization stage, is made with an independent induction heat source, the 2nd stage implements the stages of mixing the components and heating the vapor-gas mixture, the 3rd stage provides the stage heating to obtain a fuel mixture, while in the device a water supply tank is connected by a pipeline to the input of the 1st stage of the process cylinder, the output of which is connected by a pipe to the first input of the injector, the second input of the injector is connected by a pipeline to the flow rate of the hydrocarbon component, the output of the injector is connected by a pipe to the 2nd stage of the process cylinder, connected by a pipeline to the third stage of the technological cylinder.
Соотношении радиусов труб, образующих технологический цилиндр для приготовления топливной смеси может составлять:The ratio of the radii of the pipes forming the process cylinder for preparing the fuel mixture can be:
0,3>(r2/R1)>0,1;0.3> (r2 / R1)> 0.1;
где R1 - наружный диаметр внутренней трубы,where R1 is the outer diameter of the inner pipe,
r2 - внутренний диаметр наружной трубы,r2 is the inner diameter of the outer pipe,
соотношение минимального радиуса сужающего устройства, установленного в средине огневой камеры к радиусу прямоточного участка цилиндра огневой камеры составляет r3/r1=(0,9-0,8),the ratio of the minimum radius of the constriction device installed in the middle of the fire chamber to the radius of the direct-flow section of the cylinder of the fire chamber is r3 / r1 = (0.9-0.8),
где r1 - минимальный радиус сужающего устройства,where r1 is the minimum radius of the constricting device,
r3 - радиус прямоточного участка цилиндра огневой камеры,r3 is the radius of the direct-flow section of the cylinder of the fire chamber,
на входе турбинной горелочной системы может быть установлено устройство турбонаддува, в расходных емкостях целесообразно поддерживать постоянное избыточное давление 0,3-0,5 Мпа.At the inlet of the turbine burner system, a turbocharging device can be installed; it is advisable to maintain a constant overpressure of 0.3-0.5 MPa in the supply tanks.
3.4. Описание установки3.4. Installation Description
Установка выполнена в виде единого устройства, имеющего сложный многозвенный корпус, включает горелочную систему (30), огневую камеру (9), устройство инжекторного типа для перемешивания компонентов (8), запальное импульсное устройство (5), трубопроводы и систему запуска, включающую горелку запуска (4) с подводом горючего топлива (a, b или с).The installation is made in the form of a single device having a complex multi-link housing, includes a burner system (30), a fire chamber (9), an injector type device for mixing components (8), an ignition pulse device (5), pipelines and a start-up system including a start-up burner (4) with the supply of combustible fuel (a, b or c).
Корпус выполнен единым в виде двух вложенных друг в друга цилиндрических труб (33, 34) с зазором, образующим технологический цилиндр. Технологический цилиндр разогревается огневым факелом и разделен на герметично изолированные ступени (10, 11, 12) - по числу стадий процесса приготовления топливной смеси, первая ступень (10) устройства соответствует стадии парообразования и снабжена независимымм индукционным источником тепла (7) для осуществления процесса запуска, вторая ступень - соответствующая стадии перемешивания компонентов и нагревания парогазовой смеси включает ступень 11 технологического цилиндра и смеситель инжекторного типа (8) и 3-я ступень (12) служит для окончательного разогревания смеси и получения топлива. Емкость внутренней трубы (9) с внутренним диаметром r1 образует огневую камеру формирования огневого факела (13, 14) для нагрева технологического цилиндра. Устройство для перемешивания (8) 2-й ступени выполнено в виде инжектора с раздельным вводом (19) воды в виде пара и ввода (18) углеводородного компонента, устройство снабжено топливными емкостями, выполнеными в виде герметичных раздельных расходных емкостей для воды (1) и углеводородного компонента (2), расходная емкость (1) для воды соединена трубопроводом (17) со входом первой ступени технологического цилиндра камеры (10) парообазования, выход камеры парообразования соединен трубопроводом с первым входом инжектора, со вторым входом которого соединена расходная емкость для углеводородного компонента, выход инжектора соединен трубопроводом с камерой (11) нагрева парогазовой смеси, камера нагрева парогазовой смеси (11) соединена трубопроводом (21) с камерой разогрева (12) для образования топливной смеси, которая своим выходом соединена трубопроводом (23) со входом огневой камеры (9), где установлена турбинная горелочная система с запальным устройством с искровым импульсным источником зажигания(5), рабочей горелкой (3), горелкой запуска (4), на выходе огневой камеры установлен элемент формирования рабочего факела (16) в виде сужающего устройства (15).The casing is made unified in the form of two cylindrical pipes inserted into each other (33, 34) with a gap forming a process cylinder. The technological cylinder is heated by a fire torch and divided into hermetically isolated stages (10, 11, 12) - according to the number of stages of the fuel mixture preparation process, the first stage (10) of the device corresponds to the vaporization stage and is equipped with an independent induction heat source (7) for the start-up process, the second stage - corresponding to the stage of mixing the components and heating the vapor-gas mixture includes a stage 11 of the process cylinder and an injector type mixer (8) and the third stage (12) serves to finish nogo reheating the mixture and obtain fuel. The capacity of the inner pipe (9) with an inner diameter r1 forms a fire chamber for the formation of a fire torch (13, 14) for heating the process cylinder. The device for mixing (8) the 2nd stage is made in the form of an injector with a separate input (19) of water in the form of steam and an input (18) of a hydrocarbon component, the device is equipped with fuel tanks made in the form of sealed separate consumable containers for water (1) and hydrocarbon component (2), the supply tank (1) for water is connected by a pipe (17) to the inlet of the first stage of the process cylinder of the steam chamber (10), the output of the steam chamber is connected by a pipe to the first inlet of the injector, with the second input of which inena the supply capacity for the hydrocarbon component, the outlet of the injector is connected by a pipeline to the chamber (11) for heating the vapor-gas mixture, the chamber for heating the vapor-gas mixture (11) is connected by the pipeline (21) to the heating chamber (12) to form the fuel mixture, which is connected by the outlet to the pipeline (23) ) with the input of the fire chamber (9), where a turbine burner system with an ignition device with a spark pulse ignition source (5), a working burner (3), a start burner (4) is installed, an element element is installed at the output of the fire chamber Bani working torch (16) as a primary device (15).
Для обеспечения достаточного теплообмена в процессе нагревания соотношении радиусов труб, образующих технологический цилиндр для приготовления топливной смеси составляет:To ensure sufficient heat transfer during heating, the ratio of the radii of the pipes forming the process cylinder for preparing the fuel mixture is:
0,3<(r2/R1)>0,1;0.3 <(r2 / R1)> 0.1;
где R1 - наружный диаметр внутренней трубы,where R1 is the outer diameter of the inner pipe,
r2 - внутренний диаметр наружной трубы,r2 is the inner diameter of the outer pipe,
На входе турбинной горелочной системы может быть установлено устройство турбонаддува (6), а в расходных емкостях (1, 2) поддерживается постоянное избыточное давление 0,3-0,5 Мпа.At the inlet of the turbine burner system, a turbocharger device (6) can be installed, and a constant overpressure of 0.3-0.5 MPa is maintained in the supply tanks (1, 2).
Для стабилизации процессов горения в огневой камере соотношение минимального радиуса сужающего устройства, установленного в средине огневой камеры к радиусу прямоточного участка цилиндра огневой камеры составляет r3/r1=(0,9-0,8),To stabilize the combustion processes in the fire chamber, the ratio of the minimum radius of the constricting device installed in the middle of the fire chamber to the radius of the direct-flow section of the cylinder of the fire chamber is r3 / r1 = (0.9-0.8),
где r1 - минимальный радиус сужающего устройства,where r1 is the minimum radius of the constricting device,
r3 - радиус прямоточного участка цилиндра огневой камеры,r3 is the radius of the direct-flow section of the cylinder of the fire chamber,
В расходных емкостях целесообразно поддерживать постоянное избыточное давление 0,3-0,5 Мпа.In consumable containers it is advisable to maintain a constant overpressure of 0.3-0.5 MPa.
На графике фиг. 5 представлена зависимость температуры в технологическом цилиндре по его ступеням характеризующая возвожность более активного теплового обмена на третьей ступени за счет устанорвленного в огневой камере стабилизирующего процесс горения сужающего устройства, что можно объяснить перераспределением давления в огневой камере.In the graph of FIG. Figure 5 shows the temperature dependence in the technological cylinder by its stages, which characterizes the probability of more active heat exchange at the third stage due to the constricting device stabilizing the combustion process installed in the fire chamber, which can be explained by pressure redistribution in the fire chamber.
Устройство работает следующим образомThe device operates as follows
В устройстве, многостадийность способа получения водородосодержащего газообразного топлива с замкнутым циклом реализуется раздельным вводом углеводородного компонента и воды, воду нагревают до образования водяного пара, на последующих стадиях водяной пар перемешивают с углеводородным компонентом, затем пароуглеводородную смесь дополнительно нагревают и разогревают до температуры образования водородосодержащего газообразного топлива, которое направляют на возврат для поджига и образования огневого факела.In the device, the multi-stage method for producing a hydrogen-containing gaseous fuel with a closed cycle is realized by separately introducing a hydrocarbon component and water, the water is heated to form water vapor, at the next stages the water vapor is mixed with a hydrocarbon component, then the steam-hydrocarbon mixture is additionally heated and heated to the temperature of formation of a hydrogen-containing gaseous fuel , which is sent to return for ignition and the formation of a fire torch.
Процесс образования водяного газа представляет собой сложный минимально двухстадийный процесс - при 500°С происходит полное разложение на водород и углекислоту (С+2Н2O=2Н2+СO2), при 1000-1200°С разложение на водород и окись углерода (СO2+С=2СО). Если вода взята в состоянии пара, то разложение водяного пара (С+Н2O=СО+Н2) сопровождается тепловыми потерями, а потому ведет к охлаждению, в связи с чем для компенсации тепловых потерь температура первой стадии нагрева должна быть выше, окончательной стадии - не меее чем 1300°С. Наличие турбоподдува (воздухом, кислородом или иным дополнительным окислителем) позволяет получать так называемый генераторный газ с температурой горения смеси 1935°С при практическом отсутствии на выходе экологически вредных компонентов.The process of formation of water gas is a complex minimally two-stage process - at 500 ° C there is a complete decomposition into hydrogen and carbon dioxide (С + 2Н2O = 2Н2 + СО2), at 1000-1200 ° С decomposition into hydrogen and carbon monoxide (СО2 + С = 2СО ) If water is taken in a state of steam, then the decomposition of water vapor (C + H2O = CO + H2) is accompanied by heat loss, and therefore leads to cooling, and therefore, to compensate for heat loss, the temperature of the first heating stage should be higher, the final stage should not be less than 1300 ° C. The presence of a turbo-boost (by air, oxygen, or another additional oxidizing agent) makes it possible to obtain the so-called generator gas with a combustion temperature of the mixture of 1935 ° С with practically no ecologically harmful components at the outlet.
На фиг. 6 представлена на блок-схеме алгоритма способа, реализуемого устройством, который включает формирование огневого факела и обеспечение технологического горения (30) для нагревания компонентов и смеси (35).In FIG. 6 is presented in a flowchart of a method implemented by a device that includes forming a flame torch and providing process combustion (30) for heating the components and mixture (35).
Для обеспечения процесса и поставленной технической задачи предусматривается разделение технологических потоков с раздельной подачей (17-18) компонентов (воды (1) и углеводородного компонента (2)). Вода подается для нагревания и парообразования (29) для последующей подачи пара (19) на перемешивание с углеводородным компонентом и последующего нагрева пароуглеводородной смеси (31), которая уже на этом этапе может представлять возгораемую смесь. Эту смесь используют на этапе запуска системы (22). Затем смесь направляют на последующие стадии (32) на доразогрев (20-21). Полученное топливо направляют на вход системы на поджиг (23), а также используется для создания рабочего факела на выходе установки. Нагрев компонентов и смеси (35) в штатном режиме осуществляют с помощью технологического цилиндра, имеющего несколько ступеней по числу стадий для реализации способа.To ensure the process and the technical task posed, separation of technological flows with a separate supply (17-18) of components (water (1) and hydrocarbon component (2)) is provided. Water is supplied for heating and vaporization (29) for the subsequent supply of steam (19) for mixing with the hydrocarbon component and the subsequent heating of the steam-hydrocarbon mixture (31), which already at this stage can be a combustible mixture. This mixture is used at the system startup stage (22). Then the mixture is sent to the subsequent stages (32) for additional heating (20-21). The resulting fuel is sent to the input of the system for ignition (23), and is also used to create a working torch at the outlet of the installation. The heating of the components and mixture (35) in the normal mode is carried out using a technological cylinder having several stages in the number of stages for implementing the method.
Устройство реализует зависимость Н2О+СnН2n+2=Н2+СО2 в высокотемпературном многостадийном режиме. Тепловая способность углерода утилизируется наилучшим образом при водяном газе. На парообразование водяного газа углерода требуется 8% его собственных ресурсов, при этом водяной газ состоит главным образом из СО(40-60%) и Н2(30-50%).The device implements the dependence of H 2 O + C n H 2n + 2 = N 2 + CO 2 in high-temperature multi-stage mode. The thermal capacity of carbon is best utilized in water gas. The vaporization of carbon water gas requires 8% of its own resources, while water gas consists mainly of CO (40-60%) and H2 (30-50%).
Компоненты - вода и углеводородный компонент загружают в герметичные сосуды (1, 2) под постоянным давлением 0,3-0,5 Мпа для обеспечения их бесперебойной подачи в систему нагнетанием через регулировочные клапаны (25). Загрузка может осуществляться как периодически по мере расходования компонентов, так и непрерывно.Components - water and a hydrocarbon component are loaded into sealed vessels (1, 2) at a constant pressure of 0.3-0.5 MPa to ensure their uninterrupted supply to the system by injection through control valves (25). Download can be carried out both periodically as components are consumed, and continuously.
При принятом за основу трехстадийном процессе на первой стадии в штатном режиме саморазогрева воду нагревают до образования перегретого пара с температурой 500-550°С, в режиме запуска с принудительным разогревом - до температуры 450-500°С. Образующийся перегретый пар направляют на перемешивание с углеводородным компонентов. Перемешивание обеспечивается инжектированием (8) паром (фиг. 4). Затем пароуглево дородную смесь дополнительно нагревают во второй ступени технологического цилиндра (11) и в третьей ступени (12) разогревают до температуры образования газового топлива, которое в штатном режиме саморазогрева направляют на возврат (23) для поджига и образования огневого факела. В режиме запуска с принудительным разогревом (7) пароуглеводородную смесь направляют (22) на поджиг со второй ступени (11).In the three-stage process adopted as the basis, at the first stage in the normal mode of self-heating, the water is heated to form superheated steam with a temperature of 500-550 ° C, in the start-up mode with forced heating - to a temperature of 450-500 ° C. The resulting superheated steam is sent for mixing with the hydrocarbon components. Mixing is provided by injection (8) of steam (Fig. 4). Then the carbon-vapor-hydrogen mixture is additionally heated in the second stage of the process cylinder (11) and in the third stage (12) it is heated to the temperature of gas fuel formation, which in the normal mode of self-heating is sent to return (23) for ignition and formation of a fire torch. In the start mode with forced heating (7), the steam-hydrocarbon mixture is sent (22) to ignition from the second stage (11).
В штатном режиме саморазогрева процессы образования водородосодержащего газообразного топлива могут осуществляться с нагревом по ступеням, соответствующим процессу парообразования в первой стадии, где вводят воду нагнетанием под давлением 0,3-0,5 Мпа и нагревают ее до образования водяного пара с температурой 500-550°С, соответствующие процессу перемешивания и дальнейшего нагрева во второй стадии, где вводят нагнетанием в смеситель под давлением 0,3-0,5 Мпа углеводородный компонент, его перемешивают с водой инжектированием водяным паром давлением 0,06-0,25 Мпа при соотношении воды к углеводородному компоненту от 10,5:1 до 8:1 и смесь нагревают до температуры 1000-1100°С, на третьей и последующих стадиях, соответствующих процессу получения водородосо-держащего газообразного топлива, смесь разогревают до температуры 1300-2000°С.In the normal mode of self-heating, the processes of formation of hydrogen-containing gaseous fuel can be carried out with heating in stages corresponding to the process of vaporization in the first stage, where water is injected by injection at a pressure of 0.3-0.5 MPa and it is heated to form water vapor with a temperature of 500-550 ° C, corresponding to the process of mixing and further heating in the second stage, where the hydrocarbon component is introduced by injection into the mixer under pressure of 0.3-0.5 MPa, it is mixed with water by injection of steam 0.06-0.25 MPa at a ratio of water to hydrocarbon component from 10.5: 1 to 8: 1 and the mixture is heated to a temperature of 1000-1100 ° C, in the third and subsequent stages, corresponding to the process of obtaining a hydrogen-containing gaseous fuel , the mixture is heated to a temperature of 1300-2000 ° C.
В штатном режиме саморазогрева поджиг может осуществляться от огневого факела и/или запальным импульсным устройством с внешним источником-генератором искрообразования, работающим с частотой 1-2 Гц, поток топлива на возврат для поджига и образования огневого факела может частично направляться на хранение или/и внешнее потребление, а процесс образования и поддержания огневого факела для повышения качества и эффективности горения может осуществляться с турбонаддувом.In the normal mode of self-heating, the ignition can be carried out from a fire torch and / or an ignition pulse device with an external source-generator of spark formation, operating with a frequency of 1-2 Hz, the fuel flow to return for ignition and formation of a fire torch can be partially directed to storage or / and external consumption, and the process of formation and maintenance of a fire torch to improve the quality and efficiency of combustion can be carried out with turbocharging.
При запуске процесса в режиме принудительного разогрева предварительное нагнетание воды целесообразно выполнять в количестве 40-50% от максимально допустимого штатного рабочего объема под давлением 0,3-0,5 Мпа, изменение фазового состояния воды осуществлять нагреванием до образования водяного пара с температурой 450-500°С от независимого источника тепла, например, индуктивным нагревателем, а поджиг пароуглеводородной смеси или иного топливного компонента осуществлять от независимого источника запальным искровым импульсным устройством с независимым источником искрообразования, работающим с частотой 40-50 Гц.When starting the process in the forced heating mode, it is advisable to pre-inject water in an amount of 40-50% of the maximum permissible nominal working volume under a pressure of 0.3-0.5 MPa, change the phase state of water by heating to form water vapor with a temperature of 450-500 ° C from an independent heat source, for example, an inductive heater, and ignition of a steam-hydrocarbon mixture or other fuel component is carried out from an independent source by an ignition spark pulse device with an independent source of sparking, operating at a frequency of 40-50 Hz.
4. Возможность осуществления полезной модели4. The possibility of implementing a utility model
В таблице представлены сопоставительные характеристики известного технического решения и рассматривемого устройства, подтверждающие, что реализация устройства решает поставленные технические задачи - имеет место повышение стабильности процессов получения водородосодержащего газообразного топлива (существенное снижение числа отказов), снижение энергоемкости и расхода углеводороного компонента, (повышение показателя отношения вода/дизельное топливо). The table shows the comparative characteristics of the known technical solution and the considered device, confirming that the implementation of the device solves the technical problems - there is an increase in the stability of the processes for producing hydrogen-containing gaseous fuel (a significant decrease in the number of failures), a decrease in the energy consumption and consumption of the hydrocarbon component, (increase in the water ratio /diesel fuel).
Среднее (9,5:1) (90,5:9,5)%(8.0: 1) - (10.4: 1)
Average (9.5: 1) (90.5: 9.5)%
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011152413/05U RU117145U1 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | HEAT AND GAS-GENERATOR INSTALLATION (INSTALLATION OF ARAKELYAN G.G.) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011152413/05U RU117145U1 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | HEAT AND GAS-GENERATOR INSTALLATION (INSTALLATION OF ARAKELYAN G.G.) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU117145U1 true RU117145U1 (en) | 2012-06-20 |
Family
ID=46681327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011152413/05U RU117145U1 (en) | 2011-12-22 | 2011-12-22 | HEAT AND GAS-GENERATOR INSTALLATION (INSTALLATION OF ARAKELYAN G.G.) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU117145U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2701821C1 (en) * | 2019-02-21 | 2019-10-01 | Амельченко Леонид Владимирович | Heat and gas plant for production and use of hydrogen-containing gaseous fuel |
| WO2024191314A1 (en) * | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Эмиль Робертович ХУСНИЯРОВ | Process and apparatus for producing hydrogen-containing fuel |
| RU2829817C2 (en) * | 2023-03-13 | 2024-11-06 | Эмиль Робертович Хуснияров | Method of producing hydrogen-containing gaseous fuel and installation for its implementation |
-
2011
- 2011-12-22 RU RU2011152413/05U patent/RU117145U1/en active IP Right Revival
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2701821C1 (en) * | 2019-02-21 | 2019-10-01 | Амельченко Леонид Владимирович | Heat and gas plant for production and use of hydrogen-containing gaseous fuel |
| WO2024191314A1 (en) * | 2023-03-13 | 2024-09-19 | Эмиль Робертович ХУСНИЯРОВ | Process and apparatus for producing hydrogen-containing fuel |
| RU2829817C2 (en) * | 2023-03-13 | 2024-11-06 | Эмиль Робертович Хуснияров | Method of producing hydrogen-containing gaseous fuel and installation for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2478688C2 (en) | Multistage method for obtaining hydrogen-bearing gaseous fuel, and heat gas generator plant for its implementation (arakelyan method) | |
| JP6866570B2 (en) | Combustion equipment and gas turbine | |
| CN115614778B (en) | Ammonia-hydrogen mixed combustion chamber and ammonia-hydrogen mixed combustion method | |
| RU2427048C2 (en) | Hydrogen combustion system for steam-hydrogen live steam superheating in cycle of nuclear power plant | |
| CN114370647A (en) | Multi-fuel supply system and control method thereof | |
| CN105781789A (en) | Critical low-entropy co-firing cyclic thermal power system | |
| RU2488903C1 (en) | Combustion system of hydrogen in nuclear power plant cycle with temperature control of hydrogen-oxygen steam | |
| CN116792779A (en) | Combustion organization system of gas turbine with coupled plasma, liquid ammonia direct injection and staged combustion | |
| RU117145U1 (en) | HEAT AND GAS-GENERATOR INSTALLATION (INSTALLATION OF ARAKELYAN G.G.) | |
| CN109630245B (en) | A light hydrocarbon/diesel fuel reforming system and reforming method | |
| RU2624690C1 (en) | Gaz turbine installation and method of functioning of gas turbine installation | |
| WO2015041555A1 (en) | Process and installation for production of synthesis gas | |
| CN216512854U (en) | Combustible gas thermal plasma improvement system containing high alkane organic matter | |
| US20100257839A1 (en) | Hydrocarbon-fueled rocket engine with endothermic fuel cooling | |
| RU2701821C1 (en) | Heat and gas plant for production and use of hydrogen-containing gaseous fuel | |
| CN114718771A (en) | Waste heat treatment system of ammonia fuel hybrid power engine and ship | |
| US9914642B2 (en) | Method for producing hydrogen-containing gaseous fuel and thermal gas-generator plant | |
| CN116066246B (en) | On-board ammonia-hydrogen conversion device and online conversion system | |
| CN202402166U (en) | Low-entropy multifuel fired cycle thermal power system | |
| KR20110030236A (en) | Water Gasification Nozzles and Pressure Resistant Combustion Burners | |
| CN111086973B (en) | Hydrogen production process and application thereof | |
| CN203501169U (en) | Fuel oil supply-vaporization-pressure regulation-full premixing combustion system and temperature-difference power generation device comprising same | |
| NZ627734B2 (en) | Multistage method for producing a hydrogen-containing gaseous fuel and thermal gas-generator plant | |
| CN222879783U (en) | A marine pure ammonia fuel supply system | |
| CN102121426A (en) | Low-fuel consumption efficient engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20121223 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20150710 |
|
| PD9K | Change of name of utility model owner | ||
| PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20210825 |