УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ВОДЫ В ТОПКЕ КОТЛА Российский патент 2020 года по МПК C01B13/00 C01B3/38 B01J7/00 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для частичного замещения углеводородного топлива водой в топках котлов и печей.

Известно устройство по способу получения водорода и кислорода из паров воды и кислорода из паров воды, патент RU 2142905 Ермакова В.Г., включающий в себя камеру нагрева воды и получения перегретого пара, камеру разложения перегретого пара на водород и кислород. Последняя представляет собой два электрода, выполненные в виде труб, причем одна труба внутренняя содержит отверстия для входа водорода, соединена с минусом источника высокого напряжения, крепится в другой трубе на изоляторах, а другая труба выполнена сплошной и соединена с плюсом источника высокого напряжения и заземлена, как и плюс источника напряжения.

Недостатком аналога является громоздкость, и разделение водяного пара только электрическим полем.

Известно устройство для получения водорода и кислорода из водяного пара с электрической гравитационной водяной ячейкой. Прототип патент RU 2546149 С01В 3/04 Павлова В.И. В указанном устройстве задействовано дополнительно для разложения пара гравитационное поле.

Устройство, ячейка имеют сложное устройство и низкую надежность из-за множества дисков-электродов, близко расположенных друг к другу, способных засоряться и иметь пробой друг на друга.

Оба устройства имеют низкий процент выхода водорода и кислорода из-за неполной диссоциации водяного пара.

Цель изобретения - упрощение устройства, увеличение производительности получения водорода и кислорода.

Это достигается тем, что в устройстве, содержащем камеру нагревания и испарения воды, камеру разложения перегретого пара, выполненными в виде парогенератора с камерой сгорания и виде электрической гравитационной водородной ячейки, парогенератор размещен в камере сгорания, снабжен массивным, металлическим катализатором, камера разложения выполнена в виде вихревой трубы с дополнительной трубой, размещенной по центру вихревой трубы, снабженной отверстиями для прохождения газа, а конец трубы выполнен в виде горелки, и устройство дополнительно снабжено реактором синтез-газа из природного газа и пара в виде лабиринтного канала, стенки которого снабжены катализатором, электрогидравлической камерой с гидроклапанами на входе и выходе камеры, при этом реактор размещен в топке котла.

Устройство поясняется:

ФИГ 1 - общий вид;

ФИГ 2 - структурная электросхема.

Устройство состоит из электрогидравлической камеры 1 с электродами 2, парогенератора 3 с клапаном-регулятором 4, с массивным металлическим катализатором 5. На входе и выходе камеры 1 размещены гидроклапаны 6. Выход парогенератора 3 соединен паропроводом 7 с вихревой трубой 8 и с реактивом 9. По центру вихревой трубы выполнена дополнительная труба 10 с отверстиями для прохода водорода, а конец ее 11 выполнен сплошным для направления в горелку 12. Реактор 9 выполнен в виде лабиринтного канала 13, стенки которого снабжены катализатором 14, соединен трубопроводом 15 с источником природного газа (не показан), паропроводом 16 с парогенератором 3, трубопроводом 17 с горелкой 18. Устройство содержит источник низкого напряжения 19, блок управления 20, соединенный с клапаном-регулятором 4 и с блоком высокого напряжения 21 и 22. Пламя горелок: 23, 24.

Устройство работает следующим образом.

Очищенная вода, например, после экономайзера или конденсат поступает через обратный гидроклапан 6 в электрогидравлическую камеру 1 с электродами 2, соединенными с источниками высокого напряжения 22 при 15-30 кв.

При подаче импульса тока с источника 22 в жидкости между электродами «проскакивает» искра, по следу искры образуется канал высокой температуры, вода в канале испаряется.

Возникает капитационная полость, электрогидравлический удар, повышение давления в камере 1. Через гидроклапан 6 вода, частично нагретая, тангенциально поступает в частично раскаленный парогенератор 3, закручивается и испаряется, частично диссоциируюсь. Нагрев предварительный парогенератора 3 от горелки 18 за счет основного топлива. Электрогидравлическая камера 1 работает как насос. При подаче импульса тока и напряжения на электроды 2 и образовании кавитационной полости и давления, порция воды попадает в парогенератор 3. При схлапывании кавитационной полости давление в камере 1 резко снижается и через входной гидроклапан 6 поступает новая порция воды. Далее процесс повторяется.

Пар в парогенераторе 3 нагревается. Вначале клапан-регулятор 4 закрыт. При достижении давления пара в парогенераторе 3, соответствующего температуре пара в 500°C, клапан регулятор 4 открывается и пар по паропроводу 7 поступает в тангенциально вихревую трубу 8, закручивается и движется по трубе 8 между электродами - трубами, дополнительно нагреваясь. Высокое напряжение 10-15 кв. между электродами «растаскивает» молекулы H₂O на H₂ и O₂. Этому способствуют и гравитационные силы, возникающие при закручивании пара. Кислород накапливается у положительного электрода трубы 8, а водород у отрицательного электрода у трубы и в трубе 10. Далее H₂ и O₂ направляются на горелку 12, поджигаются и пламя 23 попадает на пламя 24 горелки 18 на металлический массивный катализатор 5, где непосредственные молекулы H₂O дополнительно диссоциируются и увеличивают яркость и величину пламени 23, одновременно обогревают парогенератор 3, металлический катализатор 5, экраны котла. Предварительно, в начале растопки котла, подается топливо по трубопроводу 15 через реактор 9, трубопровод 17 на горелку 18, которая разогревает катализатор 5 и парогенератор 3. Позднее, при нагреве пара, последний подается в реактор 9, в канал 13 с катализаторами 14, где происходит конверсия пара и природного газа, в основном метана СН₄ в синтез газ (CH₄+H₂O=CO+3H₂), который направляется в горелку 18. Калорийность синтез-газа не менее чем в два раза выше калорийности природного газа. Имеется опыт сжигания воды, ее паров, в камерах сжигания двигателей внутреннего сгорания путем добавки к основному топливу воды до 20%. При этом теплота, полученная сжиганием смеси, не менее теплоты, полученной от сжигания основного топлива плюс 20%. В указанном случае сжигания воды имеются затруднения с необходимостью подачи воды или ее пара в точном соответствии с изменениями режима работы двигателя и возможен сбой его работы, возможна коррозия тракта двигателя.

Указанных недостатков нет в предлагаемом устройстве. При простоте устройства экономия топлива до 20%.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для частичного замещения углеводородного топлива. Устройство для сжигания воды в топке котла содержит камеру нагревания и испарения воды, камеру разложения перегретого пара. Камера испарения воды выполнена в виде парогенератора, размещенного в топке котла, снабженного массивным металлическим катализатором. Камера разложения выполнена в виде тангенциальной вихревой трубы-электрода с дополнительной трубой-электродом по ее центру с отверстиями по боковым стенкам. Конец дополнительной трубы выполнен сплошным. Конец вихревой трубы-электрода представляет собой горелку. Устройство снабжено электрогидравлической камерой с электродами и гидроклапанами на входе и выходе камеры, расположенной перед парогенератором. Технический результат: упрощение устройства, увеличение производительности получения водорода и кислорода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для сжигания воды в топке котла, содержащее камеру нагревания и испарения воды, камеру разложения перегретого пара, отличающееся тем, что камера испарения воды выполнена в виде парогенератора, размещенного в топке котла, снабженной массивным металлическим катализатором, камера разложения выполнена в виде тангенциальной вихревой трубы-электрода с дополнительной трубой-электродом по ее центру с отверстиями по боковым стенкам, при этом конец дополнительной трубы выполнен сплошным, а конец вихревой трубы-электрода представляет собой горелку, при этом устройство снабжено электрогидравлической камерой с электродами и гидроклапанами на входе и выходе камеры, расположенной перед парогенератором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено реактором синтез-газа по конверсии пара воды и природного газа, размещенным в топке и выполненным в виде лабиринтного канала, стенки которого снабжены катализатором.