ПАРОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к парогенераторам с водотрубными змеевиками.
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).
2
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 СО и окислов серы и азота. Неполное сгорание топлива приводит к недостаточно высокому коэффициенту полезного действия.
Техническим результатом заявленной полезной модели является уменьшение продуктов неполного сгорания топлива и повышение коэффициента полезного действия (КПД) парогенератора.
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.
Система подачи воздуха может быть снабжена воздушным фильтром и воздуходувкой, а озонатор размещен между воздушным фильтром и воздуходувкой.
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.
Система отвода пара от змеевика может содержать сепаратор пара и конденсатоотводчик.
Система подачи воды в змеевик может включать емкость для питательной воды и насос.
Запальное устройство может быть выполнено в виде запальной горелки и запальной свечи.
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.
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.
Система подачи топлива может быть выполнена с возможностью подачи в камеру сгорания жидкого углеводородного топлива или газообразного углеводородного топлива.
На чертеже показана принципиальная схема парогенератора и вспомогательного оборудования.
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.
Система 5 подачи воздуха снабжена воздушным фильтром (на чертеже не показан) и воздуходувкой 10, а озонатор 9 размещен между воздушным фильтром и воздуходувкой 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.
Система 7 отвода пара от змеевика 3 может содержать сепаратор пара 11 и конденсатоотводчик 12.
Система 6 подачи воды в змеевик 3 может включать емкость 13 для питательной воды и насос 14.
Запальное устройство может быть выполнено в виде запальной горелки 15 и запальной свечи 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).
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).
Система подачи топлива с горелкой 4 может быть выполнена с возможностью подачи в камеру сгорания 2 жидкого углеводородного топлива или газообразного углеводородного топлива.
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.
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.
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.
Парогенератор оснащен озонатором 9 и нагнетателем воздуха для горения - воздуходувкой 10. Воздуходувка 10 приводится в действие электрическим двигателем.
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.
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.
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.
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.
Используемая технология при работе парогенератора обеспечивается промышленным озонатором "VAPORMID", производства Канада.
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.
Использование озонатора позволяет получить экономию топлива в пределах 2-3% и обеспечить эффективный процесс горения топлива по следующим причинам:
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.
2. Уменьшается саже образование и улучшается генерация тепла.
3. Повышается чистота поверхности нагрева и увеличивается межремонтный интервал парогенератора и комплектующих.
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.