КОТЕЛ-ПАРОГЕНЕРАТОР Российский патент 2003 года по МПК F22B33/18 

Описание патента на изобретение RU2206820C1

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в тепло-, электро- энергетических установках на газообразном топливе с осуществлением полного улавливания продуктов сгорания, например углекислого газа в сжиженном состоянии.

Известен парогенератор, содержащий вертикальный корпус с трубным пучком из вертикальных труб, скомпонованных в основные и дополнительные ширмы, подключенные к коллектору греющего теплоносителя, при этом дополнительные ширмы расположены между основными и подключены к указанному коллектору на разной высоте с последними. Основные ширмы установлены параллельно одна другой и объединены в группы, между которыми расположены дополнительные ширмы (патент РФ 2036373, F 22 В 1/02, 1995).

Недостатком указанного парогенератора является отсутствие котла в едином комплексе, а также пониженная технологичность изготовления основных составляющих элементов парогенератора - трубных пучков из вертикальных труб.

Из патентной литературы известна технология изготовления изделий - теплообменных панелей с капиллярными каналами путем намораживания расплава материала панели. По этой технологии оправку вводят в термическую камеру намораживания, находящуюся при уменьшенном давлении и/или под защитной атмосферой, и вначале теплоизолируют с противоположных торцов теплоизоляционными вставками, а затем продвигают через зону контакта с расплавом (см. опубликованную заявку ВОИС WO 95/09709, В 22 D 19/00, 1995).

Сущность изобретения.

Предлагаемый котел-парогенератор с полным улавливанием продуктов сгорания топлива содержит корпус с входным коллектором подачи воды, теплообменники и выходной паровой патрубок.

Котел-парогенератор отличается тем, что он снабжен теплообменными панелями с выполненными в них смежными капиллярными каналами для газового топлива и окислителя, а также воды и выходного пара. При этом теплообменные панели и разделяющие их зоны горения газообразного топлива размещены в герметичном корпусе котла-парогенератора, находящегося под давлением, обеспечивающим сжижение продуктов сгорания топлива, и снабженного патрубками для вывода сжиженных продуктов сгорания.

Теплообменные панели выполнены сплошными по длине или секционными с возможностью стыковки секций с соединением выходных каналов предшествующей секции панели с соответствующими входными каналами последующей секции теплообменных панелей.

Достигаемый изобретением технический результат заключается в повышении технико-экономических показателей за счет снижения на несколько порядков габаритных размеров котла-парогенератора с соответствующим повышением его удельной мощности, а также в получении сжиженного углекислого газа как товарного продукта, исключая его выброс в атмосферу как фактора возникновения парникового эффекта.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг.1 изображен общий вид котла-парогенератора;
на фиг.2 - увеличенное изображение сечения А-А на фиг.1;
на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1;
на фиг. 4 - увеличенное изображение поперечного сечения локальной зоны теплообменных панелей с сечения Б-Б на фиг.3;
на фиг.5 - увеличенное изображение продольного сечения теплообменной панели по В-В на фиг.4;
на фиг.6 - поперечное сечение нижней зоны котла-парогенератора по С-С на фиг.1;
на фиг.7 - вид Д на фиг.6.

Котел-парогенератор содержит следующие основные конструктивные элементы: паровой патрубок 1, выводящий пар на турбину; верхнюю паровую плиту 2; уровень 3 окончания газовых каналов; узел 4 компенсации термического удлинения теплообменных панелей; верхние радиальные ребра 5; верхние заглушки 6, закрывающие выход газообразного топлива в паровую зону; теплообменные панели 7; верхнюю внутреннюю обечайку 8; теплоизолирующий слой 9; верхнюю наружную обечайку 10; наружный цилиндрический корпус 11 и внутренний цилиндрический корпус 12 котла парогенератора; условно показанная зона 13 увеличенного изображения поперечного сечения; газовые каналы 14 в поперечном сечении; условно показанные газовые струи 15; дистанционирующие продольные ребра 16; водопаровые каналы 17 в продольном сечении; условно показанные отверстия 18 выхода газов в зону горения; нижние радиальные ребра 19; патрубки 20 для вывода сжиженного углекислого газа (CO2); условно показанная радиальная разводка газа 21; сечение вертикального канала 22 подачи окиси углерода (СО) в верхний пояс; коробчатый газовый коллектор-распределитель 23 верхнего пояса; вертикальный канал 24 подачи окислителя (кислорода) в нижний пояс; пакет 25 теплообменных панелей; нижний уровень 26 начала радиальной разводки газообразного топлива (окиси углерода) из коллекторов верхнего пояса; вертикальный канал 27 подачи окиси углерода в верхний газовый пояс; нижний уровень 28 начала радиальной разводки из коллекторного пояса; условно показанная зона 29 сближения внутренних каналов; радиальные окна 30 для выхода сжиженного углекислого газа и/или других продуктов сгорания; условно показанная зона 31 размещения радиальных газовых каналов левой стороны теплообменной панели и то же самое для правой стороны 32 теплообменной панели; силовая фундаментная плита 33; патрубок 34 тангенциальной подачи воды и условно показанный вход воды 35 в каналы теплообменных панелей.

Работа котла-парогенератора с полным улавливанием продуктов сгорания топлива осуществляется следующим образом.

Газообразное топливо (предпочтительно окись углерода) поступает во входную часть котла-парогенератора, которая разделена на две зоны. В первой зоне производится радиальная подача газообразного топлива, которое поступает через вертикальные каналы 27 в коробчатые газовые коллекторы-распределители 23, из которых топливо далее следует в газовые каналы 14 (указанные в их поперечном сечении) и поднимается в верхнюю зону теплообменных панелей 7, поступая через отверстия 18 струйного выхода в зону его сгорания.

Вторая входная зона предназначена для радиального распределения газообразного окислителя (предпочтительно чистого кислорода). Через вертикальные каналы 24 окислитель поступает в коллекторы-распределители, аналогичные коллекторам-распределителям газообразного топлива, и далее окислитель поступает также в верхнюю зону теплообменных панелей 7 с последующим струйным выходом из соответствующих отверстий 18 навстречу с газообразным топливом.

В зоне соединения 15 разнородных газовых струй происходит процесс сгорания топлива с образованием, в частности, углекислого газа, который движется в пространстве между теплообменными панелями 7 противоточно движению воды в соответствующих водопаровых каналах 17. На определенном уровне противоточного теплообмена происходит охлаждение и последующее сжижение углекислого газа за счет давления, создаваемого внутри котла-парогенератора.

Сжиженный углекислый газ и/или другие продукты сгорания через радиальные окна 30 выводятся из корпуса 11 котла-парогенератора через выходные патрубки 20.

Вода в котел-парогенератор поступает через патрубки 34 ее тангенциальной подачи с последующим входом (по условно показанному входу воды 35) в водопаровые каналы 17 теплообменных панелей 7. Образующийся на выходе каналов 17 пар поступает в паровой патрубок 1 и далее на паровую турбину (не показана).

Похожие патенты RU2206820C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВНЫХ ГАЗОВ 2002
  • Максимов Л.Н.
RU2206494C1
ПАРОГЕНЕРАТОР 2001
  • Максимов Л.Н.
RU2197682C1
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 1994
  • Максимов Л.Н.
RU2250380C2
Парогазовая энергетическая установка 2019
  • Костюков Владимир Николаевич
RU2811729C2
Энергетическая установка 2020
  • Сизов Владимир Петрович
  • Жуйкова Светлана Константиновна
  • Алиев Юрий Викторович
RU2744743C1
ЖАРОТРУБНЫЙ ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВОДОГРЕЙНЫЙ ЖИДКОТОПЛИВНЫЙ КОТЁЛ 2020
  • Вигриянов Михаил Степанович
  • Алексеенко Сергей Владимирович
  • Ануфриев Игорь Сергеевич
  • Копьев Евгений Павлович
  • Шадрин Евгений Юрьевич
  • Садкин Иван Сергеевич
RU2754619C1
СИЛЬФОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ 2008
  • Максимов Лев Николаевич
RU2491438C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ ЭНЕРГИИ В КОМБИНИРОВАННОМ ЦИКЛЕ (ЕГО ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
  • Морев В.Г.
RU2237815C2
КОМБИНИРОВАННАЯ ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА С ПЛАЗМОТЕРМИЧЕСКОЙ ГАЗИФИКАЦИЕЙ УГЛЯ 1995
  • Кореньков В.И.
  • Кустов Б.А.
  • Попов Ю.С.
RU2105040C1
ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА С ПИРОЛИЗОМ УГЛЯ 2009
  • Шульман Владимир Львович
  • Зайцев Александр Валерьевич
  • Богатова Татьяна Феоктистовна
  • Рыжков Александр Филиппович
RU2387847C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 206 820 C1

Реферат патента 2003 года КОТЕЛ-ПАРОГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в тепло-, электроэнергетических установках, работающих на газообразном топливе с осуществлением полного улавливания продуктов сгорания, например углекислого газа в сжиженном состоянии. Сущность изобретения в том, что в котле-парогенераторе, содержащем корпус с входным коллектором подачи воды, теплообменники и выходной паровой патрубок, теплообменники выполнены в виде теплообменных панелей со смежными капиллярными каналами для газового топлива и окислителя, а также воды и выходного пара. При этом теплообменные панели и разделяющие их зоны горения газообразного топлива размещены в герметичном корпусе котла-парогенератора, находящегося под давлением, обеспечивающим сжижение продуктов сгорания топлива. Достигаемый технический результат заключается в повышении технико-экономических показателей за счет снижения на несколько порядков габаритных размеров котла-парогенератора с соответствующим повышением его удельной мощности, а также в получении сжиженного углекислого газа как товарного продукта, исключая его выброс в атмосферу как фактора возникновения парникового эффекта. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула изобретения RU 2 206 820 C1

1. Котел-парогенератор с полным улавливанием продуктов сгорания топлива, содержащий корпус с входным коллектором подачи воды, теплообменники и выходной паровой патрубок, отличающийся тем, что теплообменники выполнены в виде теплообменных панелей с выполненными в них смежными капиллярными каналами для газового топлива и окислителя, а также воды и выходного пара, при этом теплообменные панели и разделяющие их зоны горения газообразного топлива размещены в герметичном корпусе котла-парогенератора, находящегося под давлением, обеспечивающим сжижение продуктов сгорания топлива, и снабженного патрубками для вывода сжиженных продуктов сгорания. 2. Котел-парогенератор по п.1, отличающийся тем, что теплообменные панели выполнены сплошными по длине или секционными с возможностью стыковки секций с соединением выходных каналов предшествующей секции панели с соответствующими входными каналами последующей секции теплообменных панелей.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2206820C1

ПАРОГЕНЕРАТОР 1992
  • Никишин А.Ф.
  • Трунов Н.Б.
  • Таранков Г.А.
  • Давиденко С.Е.
RU2036373C1
Прямоточный котел 1980
  • Зернов Владимир Васильевич
SU916885A1
RU 2056073 С1, 10.03.1996
КОТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ 1998
  • Ерошенко В.М.
  • Салехов Д.Л.
  • Салехов Л.Л.
  • Салехов Л.Т.
RU2135889C1

RU 2 206 820 C1

Авторы

Максимов Л.Н.

Даты

2003-06-20Публикация

2001-10-04Подача