УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к устройствам для сжигания природного газа, может использоваться в газовой, химической, коксохимической, промышленности, в энергетике, других отраслях промышленности.
Известно устройство для получения нейтрального газа с помощью газовой турбины (патент РФ на изобретение №2138662, F02C 3/20, 1999). Устройство содержит камеру сгорания со смесительными элементами, сообщенную с одной стороны с компрессором и линией подачи топлива, а с другой - с турбиной, теплообменным аппаратом для охлаждения продуктов сгорания, системой поддержания стехиометрического соотношения расходов воздуха и топлива, агрегатами регулирования и дополнительной камерой сгорания, соединенной с потребителями нейтральных газов. Недостатком является сложность конструкции, связанная с использованием двух камер сгорания и системы охлаждения.
x
Система управления выделениями NO из котлов, сжигающих углеродные топлива, без использования внешнего реагента по патенту на изобретение РФ №2299758, B01D 53/86, 2006 содержит печь со средством для введения углеродного топлива и воздуха, канал дымового газа и секцию катализатора в канале дымового газа. Активные материалы катализатора выбраны из группы, состоящей из платины, палладия вместе с родием, оксидов основных переходных металлов, и их смесей. Невысокая производительность котлов и использование в катализаторе дорогостоящих материалов, является недостатком для применения данного устройства.
Ближайшим аналогом заявляемому техническому решению является газотурбинная установка с системой низкоэмиссионного сжигания топливного газа по патенту РФ на полезную модель №71384, F02C 9/26, 2008. Установка содержит входной направляющий аппарат, компрессор, камеру сгорания с горелками с предварительным смешением топлива с воздухом, турбину, свободную турбину, кольцевой выхлопной тракт. В выхлопном устройстве установлен каталитический нейтрализатор оксида углерода, выполненный в виде съемных сегментов. Недостатком является невысокий КПД газотурбинной установки.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы устройства для сжигания природного газа.
Технический результат заключается в повышении КПД устройства при обеспечении нормативного уровня очистки выходных газов.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для сжигания природного газа, включающее входной тракт, камеру горения, выхлопной тракт, содержит регулятор давления газа, фильтр улавливания твердых частиц и конденсатов из высокопористого ячеистого материала (ВПЯМ), систему поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа расположенные на входе в камеру горения, каталитический нейтрализатор из ВПЯМ с оксидными катализаторами, расположенный на выходе из камеры горения.
x
Повышение КПД устройства обеспечивается тем, что на входе в камеру сгорания установлены система поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа, регулятор давления газа, фильтр улавливания твердых частиц из ВПЯМ. За счет установки системы поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа происходит полное сгорание природного газа в камере горения, чем обеспечивается повышение температуры горения и КПД устройства на 6-9%. Использование регулятора давления газа позволяет компенсировать изменения давления газа на входе в систему поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа, вызванные перепадом температур в газовой магистрали в течение суток, сменой режимов работы газоперекачивающих агрегатов и т.д. Регулированием давления обеспечивается равномерная подача газа в камеру горения, снижаются потери в работе установки, повышается ее эффективность. В фильтре улавливания твердых частиц из ВПЯМ происходит очистка поступающего природного газа от твердых включений газовой среды, от частиц появившихся в результате движения газа по трубопроводу, от водного и газового конденсата, содержание которых в поступающем газе до 3%, что снижает теплоту реакции. Таким образом, установка фильтра улавливания твердых частиц и конденсатов из ВПЯМ способствует повышению КПД установки. Нормативный уровень очистки газов, образующихся в результате горения от СО и NO обеспечивается установкой на выходе из камеры горения каталитического нейтрализатора из ВПЯМ с оксидными катализаторами. За счет использования ВПЯМ в каталитическом нейтрализаторе повышается его газопроницаемость, происходит рассеивание и выравнивание газового потока, обеспечивается максимальное использование его активного объема. Оксидные катализаторы, нанесенные на каркас из ВПЯМ позволяют обеспечить эффективный каталитический дожиг газов, выходящих из камеры горения.
На фигуре 1 представлена схема устройства для сжигания природного газа.
Устройство для сжигания газа состоит из камеры горения 1, линии подвода природного газа 2, линии подвода воздуха 3, регулятора давления газа 4, фильтра улавливания твердых частиц 5, системы поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа 6, каталитического нейтрализатора из ВПЯМ 7, выходного тракта 8.
Устройство для сжигания газа работает следующим образом.
x
2
x
2
Природный газ, поступающий из трубопровода газовой магистрали, или емкости для хранения газа, по линии подвода природного газа 2 поступает в регулятор давления газа 4, где происходит выравнивание давления до необходимого заданного значения. Далее в фильтре улавливания твердых частиц из ВПЯМ 5 происходит осаждение твердых частиц и водяного конденсата, присутствие которого до 3% в природном газе допускается ГОСТом. В системе поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа 6 происходит смешение поступающего газа с воздухом и подача их в горелку в стехиометрическом соотношении. В камере горения 1 происходит стехиометрическое горение с максимальным тепловым КПД, что на 6-9% выше установленных технологических режимов, с образованием повышенного содержания оксида углерода СО и оксидов азота NO. Выходные газы далее поступают на каталитический нейтрализатор из ВПЯМ 7, где происходит их дожиг. ВПЯМ содержит пенополиуретановую основу и нанесенный на нее слой никеля. В качестве каталитического слоя может использоваться оксид меди. В результате каталитического дожига СО преобразуется в СО, NO - в N. Сетчато-ячеистая структура ВПЯМ обеспечивает равномерный массо- и теплообмен по всему объему фильтра.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить КПД устройства для сжигания природного газа при обеспечении высокого уровня очистки выходных газов.