ПАРОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к парогенераторам, в которых пар образуется путем подачи воды непосредственно в область высокотемпературных продуктов сгорания, выходящих из камеры сгорания, а образовавшаяся высокотемпературная парогазовая смесь подается потребителю.
Известен парогенератор, содержащий корпус в котором расположена камера сгорания, систему для подачи топлива с горелкой, систему подачи воздуха в камеру сгорания, запальное устройство, систему подачи воды с форсункой, и патрубок для выхода парогазовой смеси, соединенный с в корпусом (см. патент Российской Федерации №2251640 МПК F 22 В 1/26, опубликованный 10.05.2005).
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. Большое количество продуктов неполного сгорания топлива в образовавшейся парогазовой смеси, приводит к ограничению применения парогазовой смеси, а неполное сгорание топлива - к недостаточно высокому коэффициенту полезного действия.
Техническим результатом заявленной полезной модели является уменьшение продуктов неполного сгорания топлива и улучшение состава парогазовой смеси, направляемой потребителю, а также повышение коэффициента полезного действия (КПД) парогенератора.
Заявленный технический результат достигается тем, что парогенератор, содержащий корпус в котором расположена камера сгорания, вспомогательное оборудование, включающее в себя систему для подачи топлива с горелкой, систему подачи воздуха в камеру сгорания, запальное устройство, систему подачи воды с форсункой, и патрубок для
выхода парогазовой смеси соединенный с корпусом, согласно полезной модели система подачи воздуха парогенератора снабжена озонатором.
Система подачи воздуха может быть снабжена воздушным фильтром и воздуходувкой, а озонатор может быть размещен между воздушным фильтром и воздуходувкой.
Вход в камеру сгорания может быть снабжен лопатками для закручивания воздушного потока.
Камера сгорания может быть выполнена цилиндрической формы и установлена внутри корпуса соосно последнему, а на внутренней поверхности камеры сгорания может быть размещена футеровка.
Патрубок для выхода парогазовой смеси может быть соединен с днищем корпуса, имеющим водяную рубашку для охлаждения.
Форсунка системы подачи воды может быть расположена в патрубке для выхода парогазовой смеси.
Патрубок для выхода парогазовой смеси может иметь колено с выходным отверстием, повернутое на 90° относительно оси входного отверстия патрубка.
Запальное устройство может быть выполнено в виде запальной горелки и запальной свечи.
Форсунка системы подачи воды и водяная рубашка днища корпуса могут быть сообщены через питательный насос с емкостью питательной воды.
Вспомогательное оборудование может включать систему управления парогенератором и автономный источник электроэнергии для питания вспомогательного оборудования парогенератора, причем парогенератор и вспомогательное оборудование размещены на прицепе транспортного средства, или на самом транспортном средстве.
Система управления может включать в себя регулятор подачи топлива, индикатор включения и выключения горелки, индикатор наличия
или отсутствия пламени с аварийным звуковым сигналом, 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.
Система подачи топлива может быть выполнена с возможностью подачи в камеру сгорания газообразного углеводородного топлива.
На чертеже показана принципиальная схема парогенератора и вспомогательного оборудования.
Парогенератор содержит корпус 1 в котором расположена камера сгорания 2, вспомогательное оборудование, включающее в себя систему для подачи топлива с рабочей горелкой 3, систему подачи воздуха в камеру сгорания, запальное устройство, систему подачи воды с форсункой 4, и патрубок 5 для выхода парогазовой смеси соединенный с корпусом 1. Система подачи воздуха снабжена озонатором 6.
Система подачи воздуха снабжена воздушным фильтром 7 и воздуходувкой 8, а озонатор 6 размещен между воздушным фильтром 7 и воздуходувкой 8.
Вход в камеру сгорания 2 снабжен лопатками 9 для закручивания воздушного потока.
Камера сгорания 2 выполнена цилиндрической формы и установлена внутри корпуса 1 соосно последнему. На внутренней поверхности камеры сгорания 2 размещена футеровка.
Патрубок 5 для выхода парогазовой смеси соединен с днищем корпуса 1, имеющим водяную рубашку 10 для охлаждения.
Форсунка 4 системы подачи воды расположена в патрубке 5 для выхода парогазовой смеси.
Патрубок 5 для выхода парогазовой смеси имеет колено 11 с выходным отверстием, повернутое на 90° относительно оси входного отверстия патрубка.
Запальное устройство выполнено в виде запальной горелки 12 и запальной свечи 13.
Форсунка 4 системы подачи воды и водяная рубашка 10 днища корпуса 1 сообщены через питательный насос с емкостью питательной воды (на чертеже не показаны) или подключены к водопроводу.
Вспомогательное оборудование включает систему управления парогенератором и автономный источник электроэнергии для питания озонатора 6 и вспомогательного оборудования парогенератора.
Парогенератор и вспомогательное оборудование могут быть размещены на прицепе транспортного средства, или на самом транспортном средстве.
Система управления включает в себя регулятор подачи топлива (например топливный клапан 14), индикатор включения и выключения горелки, индикатор наличия или отсутствия пламени с аварийным звуковым сигналом (на чертеже не показаны), регулятор расхода воды (например клапан 15 расхода воды) и регулятор расхода воздуха (например клапан 16 сброса воздуха).
Система подачи топлива может быть выполнена с возможностью подачи в камеру сгорания 2 через рабочую горелку 3 жидкого углеводородного топлива или газообразного углеводородного топлива.
В процессе работы электродвигатель через ременную передачу приводит в действие воздуходувку 8 совмещенную с озонатором 6 дутьевого воздуха, которая нагнетает озонированный воздух в камеру сгорания 2, где происходит его смешение с топливом с последующим зажиганием топливной смеси. Процесс сгорания топливовоздушной смеси происходит в камере сгорания 2. Устройство сжигания топлива - это
высокоэффективный агрегат, который гарантирует практически 100% сгорание топливной смеси вследствие подачи в камеру сгорания 2 озонированного воздуха. При этом образуется ничтожно малое количество побочных (экологически вредных) продуктов сгорания.
Под управлением электронного контроллера осуществляется подача и распыление воды через форсунку 4 непосредственно в среду высокотемпературных газообразных продуктов сгорания. Продукты сгорания смешиваются с водой (а не выбрасываются в атмосферу, как это принято в котловой технологии) и образуют парогазовую смесь.
Основным агрегатом парогенератора является цилиндрическая камера сгорания 2, внутренняя поверхность которой защищена футеровкой, собранной из кольцевых секций. Посекционная сборка обмуровки камеры сгорания обеспечивает быстрый ремонт и замену испорченных участков футеровки. Камера сгорания 2 имеет горизонтальную ось симметрии.
Образование горючей смеси происходит на входе в камеру сгорания 2, куда озонированный воздух подается через систему периферийных закручивающих лопаток 9. Топливо подается через рабочую горелку 3, в непосредственной близости от которой расположены горелка(и) 12 запала и свеча(и) 13 запала.
Закрутка горючей смеси обеспечивает хорошее смесеобразование и, как следствие, полноту сгорания.
Факел горящей смеси распространяется в камеру сгорания 2. Причем на стадии запуска, часть теплоты расходуется на разогрев футеровки, поэтому после кратковременной остановки парогенератора и последующем его запуске установление штатного температурного режима требует малого времени. Однако при запуске из холодного состояния прогрев футеровки может занять длительное время.
Подача воздуха в камеру сгорания организована так, что воздух сначала проходит через кольцевой зазор между корпусом 1 и камерой
сгорания 2, где он подогревается, а затем поступает непосредственно в камеру сгорания 2. Тем самым обеспечиваются два важных фактора: во-первых, корпус камеры сгорания 2 не подвергается сильному нагреву, что обуславливает низкую температуру корпуса и, тем самым, позволяет удовлетворить правилам техники безопасности, а также дает возможность использовать более дешевые конструкционные материалы; во-вторых, подача подогретого воздуха обеспечивает более эффективное смешение окислителя и топлива, высокую температуру сгорания, а также более высокую полноту сгорания топлива и, тем самым, дает возможность существенно снизить токсичность продуктов сгорания.
Выход продуктов сгорания осуществляется через патрубок 5, соединенный с днищем корпуса 1, охлаждаемым водой через водяную рубашку 10. Патрубок 5 выполнен с коленом 11 повернутом на 90°, за которым размещается форсунка 4 для впрыскивания воды.
Водяная форсунка 4 представляет собой устройство для механического распыливания жидкости. Вода вводится в форсунку 4 в аксиальном направлении. Далее поток закручивается с помощью специального устройства - шнека, при этом происходит перераспределение импульса водяной струн на поступательную и вращательную составляющую. Выходное отверстие выполнено в виде щели между центральным телом форсунки 4 и торцевым диском. Распыливание воды, таким образом, происходит в радиальном направлении. Непосредственно на срезе щели вода движется в виде сплошной дискообразной пленки. За счет динамического взаимодействия с потоком продуктов сгорания на поверхности сплошной пленки возникают волны, что приводит к последующему развалу пленки и образованию капель.
К потребителю высокотемпературный теплоноситель (парогазовая смесь) подается по трубопроводу, рекомендуемая длина которого не должна превышать 250 м. Диаметр трубопровода потребитель должен
выбирать, руководствуясь своими возможностями. Существующие в России рекомендации относятся к эксплутационным ограничениям, накладываемым на скорость движения пара в трубах с различными величинами шероховатости внутренней поверхности. Для долговременной эксплуатации паропроводов рекомендуемое значение скорости составляет 10÷20 м/с.
Парогенератор оснащен системой автоматического и ручного регулирования и позволяет менять расход парогазовой смеси и ее температуру. Парогенератор может работать в двух режимах, различающихся величинами расходов топлива и воздуха.
Расход парогазовой смеси регулируется ступенчато за счет изменения подачи топлива в камеру сгорания 2 при соответствующем изменении расхода воздуха. Линия нагнетания воздуходувки 8 связана с регулятором подачи топлива, как на запальную горелок 12, так и на рабочую горелку 3. Поддержание расхода воздуха проводится путем сброса части расхода в атмосферу через клапан 16. Регулирование температуры парогазовой смеси в диапазоне 115÷200°С осуществляется за счет изменения расхода воды. Расход воды может регулироваться вручную. Поддержание заданного расхода осуществляется с помощью клапана 15. В настоящее время проблема внедрения в промышленность энергосберегающих технологий считается важнейшей задачей. Одним из направлений подобной деятельности, примененной в технологии парогенератора, работающего на газообразном и жидком углеводородном топливе, явилось повышение его эффективности за счет озонирования дутьевого воздуха перед воздуходувкой.
Используемая технология при работе парогенератора обеспечивается промышленным озонатором "VAPORMID", производства Канады.
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 определенно концентраций 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.