УСТРОЙСТВО ПОВЫШЕНИЯ СУХОСТИ И СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ СТЕПЕНИ СУХОСТИ ПАРА КОТЛА ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ ПАРА Российский патент 2022 года по МПК F22B37/00 F23D11/36 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к приспособлению и способу увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, в частности к устройству повышения сухости и способу увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара.

Уровень техники

В настоящее время циклическое нагнетание пара является основным технологическим способом добычи тяжелой нефти термическими методами. Однако по мере увеличения циклов нагнетания пара все сильнее уменьшается периодическая производительность, усиливаются недостатки, такие как пустота в продуктивном пласте и высокое содержание воды и т.д., и все более ухудшается эффективность вспомогательных мероприятий по увеличению производительности, таких как закачка азота и углекислого газа в нефтеносный пласт.В публикации патента на изобретение № CN 102818250 B, на который была подана заявка настоящими изобретателями, раскрыты способ и устройство для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара. Данный технологический процесс обеспечивает большой прорыв в развитии циклического нагнетания пара. После реализации на практике этого процесса в среднем удвоилась производительность цикла добычи термическими методами, содержание воды снизилось в среднем на приблизительно 15%, период добычи удлинился в среднем на 2-3 месяца и резко снизилась стоимость разработки, так что этот технологический процесс становится преуспевающим технологическим процессом в периодах от средних до поздних при добыче тяжелой нефти циклическим нагнетанием пара. Описанное в этом патенте устройство повышения сухости представляет собой особое приспособление для сжигания под высоким давлением, используемое в условиях этого процесса, и при фактическом применения существуют следующие недостатки:

1. Топливо под высоким давлением распыляется плохо.

2. Из-за нерационального конструктивного исполнения топливной форсунки возникает обратный удар пламени с абляцией распылительной головки. Топливная форсунка и распылительная головка имеют интегральную конструкцию. При возникновении абляции возникает повреждение всей распылительной головки, что приводит к серьезным потерям.

3. В результате сжигания под высоким давлением возникает сверхвысокая температура, приводящая к абляции оборудования.

4. Из-за нерационального конструктивного исполнения камеры сгорания происходят колебания пламени с повреждением оборудования.

5. В указанном приспособлении высокотемпературный влажный насыщенный водяной пар применяется в качестве охлаждающей среды и общепринятая конструкция уплотнения не может удовлетворять требованиям к уплотнению в условиях высокой температуры.

6. Нерациональное конструктивное исполнение элементов рассеяния тепла распылительной головки и камеры сгорания и уменьшение срока службы приспособления.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ввиду описанных выше недостатков предшествующего уровня техники целью настоящего изобретения является представление устройства повышения сухости и способа увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара.

В соответствии с устройством повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, предоставленным в настоящем изобретении, техническое решение устройства повышения сухости состоит в следующем: устройство повышения сухости в основном содержит переднюю головку (1), обечайку (2) и заднюю головку (3), при этом передняя головка (1) соединена с обечайкой (2) фланцами и обечайка (2) соединена с задней головкой (3) фланцами; при этом на внешнем крае фланца передней головки (1) предусмотрено множество отверстий (1.8) для циркуляции сжатого воздуха, перпендикулярных передней головке (1), в средней части отверстия фланцевого болта передней головки (1) во впускном канале (1.3) для сжатого воздуха, и этот впускной канал (1.3) для сжатого воздуха соединен с каналом (1.4) топливной трубки через отверстия (1.8) для циркуляции сжатого воздуха; и множество отверстий (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом предусмотрено на передней торцевой поверхности (1.9) передней головки (1), эти отверстия (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом перпендикулярны отверстиям (1.8) для циркуляции сжатого воздуха и соединены с ними, форсунки (1.11) для рассеяния тепла воздухом расположены на задних концах отверстий (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом, и множество инжекционных отверстий (1.14) для рассеяния тепла воздухом, параллельных передней торцевой поверхности (1.9), равномерно распределены на периферии форсунок (1.11) для рассеяния тепла воздухом.

Предпочтительно между средней частью топливной трубки (1.5) и каналом (1.4) топливной трубки образовано кольцевое пространство, и это кольцевое пространство соединено с отверстиями (1.8) для циркуляции сжатого воздуха; топливная форсунка (1.12) с внутренним смешиванием расположена на переднем конце топливной трубки (1.5), эта топливная форсунка (1.12) с внутренним смешиванием и топливная трубка (1.5) представляют собой интегральную конструкцию, при этом топливная форсунка (1.12) с внутренним смешиванием и задний конец канала (1.4) топливной трубки уплотнены экструзией графита.

Предпочтительно входное отверстие (2.1) для охлаждающей среды, соединительная трубка (2.2) для охлаждающей среды и канал (2.3) для охлаждающей среды предусмотрены на переднем конце обечайки (2), при этом канал (2.3) для охлаждающей среды представляет собой кольцевой канал, предусмотренный на наружном крае фланца переднего конца обечайки (2), множество отверстий (2.4) для циркуляции охлаждающей среды, перпендикулярных обечайке (2), предусмотрено в средней части отверстия фланцевого болта в канале (2.3) для охлаждающей среды, и канал (2.3) для охлаждающей среды соединен с внутренним пространством обечайки (2) через отверстия (2.4) для циркуляции охлаждающей среды; и входное отверстие (2.1) для охлаждающей среды соединено с соединительной трубкой (2.2) для охлаждающей среды, при этом входное отверстие (2.1) для охлаждающей среды выполнено с фланцевым соединением, а соединительная трубка (2.2) для охлаждающей среды соединена с каналом (2.3) для охлаждающей среды по касательной двумя путями, причем две точки касательного соединения расположены на диаметре кольцевого канала противоположно друг другу с разнесением на 180°.

Предпочтительно внутри обечайки (2) расположен цилиндр (2.5) сгорания, и этот цилиндр (2.5) сгорания подвижно соединен с передним концом передней головки (1); при этом цилиндр (2.5) сгорания содержит секцию (2.5.1) сгорания, сужающуюся секцию (2.5.2) и секцию (2.5.3) смешивания, а на наружной стенке секции (2.5.1) сгорания предусмотрен многоступенчатый спиральный канал (2.5.4) для охлаждающей среды, на наружной стенке сужающейся секции (2.5.2) предусмотрен кольцевой конический канал (2.5.5) для охлаждающей среды, в заднем конце сужающейся секции предусмотрено множество инжекционных отверстий (2.5.6) для охлаждающей среды, эти инжекционные отверстия (2.5.6) для охлаждающей среды соединены с секцией (2.5.3) смешивания, множество инжекционных отверстий (2.5.7) для составного газа предусмотрено на коническом заднем конце секции (2.5.3) смешивания, и эти инжекционные отверстия (2.5.7) для составного газа соединены с внутренним пространством обечайки (2).

Предпочтительно входное отверстие (1.1) для сжатого воздуха соединено с соединительной трубкой (1.2) для сжатого воздуха, а соединительная трубка (1.2) для сжатого воздуха соединена с впускным каналом (1.3) для сжатого воздуха; и впускной канал (1.3) для сжатого воздуха представляет собой кольцевой канал, предусмотренный на наружном крае фланца передней головки (1).

Предпочтительно на задней головке (3) расположены интерфейс (3.1) для защитных устройств, интерфейс (3.2) для датчика давления и интерфейс (3.3) для датчика температуры, при этом выходы этих интерфейсов представлены структурами с уменьшением диаметра.

Предпочтительно в задней секции передней головки (1) расположен элемент (1.13) рассеяния тепла.

Предпочтительно впускной канал (1.3) для сжатого воздуха, канал (1.4) топливной трубки, канал (1.6) запального стержня и канал (1.7) детектора пламени по отдельности соединены с цилиндром (2.5) сгорания, а топливная трубка (1.5), запальный стержень, детектор пламени и соответствующие им каналы крепко закреплены на передней головке (1) с помощью резьбовых колпачков, при этом уплотнения выполнены экструзией графита.

В соответствии со способом применения устройства повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, предоставленным в настоящем изобретении, технические решения способа включают следующие процессы:

при включении, влажный насыщенный пар поступает в устройство через входное отверстие (2.1) для охлаждающей среды, сжатый воздух подают под контролем в устройство через входное отверстие (1.1) для сжатого воздуха и затем топливо подают под контролем в устройство через топливную трубку (1.5), при этом воспламенитель включают согласно установленным параметрам, топливо распыляется сжатым воздухом в топливной форсунке (1.12) с внутренним смешиванием и впрыскивается в секцию (2.5.1) сгорания цилиндра (2.5) сгорания, и смесь топлива с воздухом встречаются с открытым пламенем и сгорают;

в процессе работы, через входное отверстие (1.1) для сжатого воздуха, впускной канал (1.3) для сжатого воздуха и отверстия (1.8) для циркуляции сжатого воздуха одна часть сжатого воздуха поступает в кольцевое пространство, образованное топливной трубкой (1.5) и каналом (1.4) топливной трубки, и поступает в топливную форсунку (1.12) с внутренним смешиванием через это кольцевое пространство для полного распыления топлива; в то же время, при циркуляции, сжатый воздух осуществляет надлежащее рассеяние тепла передней головки (1), а повышение температуры сжатого воздуха также способствует распылению топлива; другая часть сжатого воздуха входит в отверстия (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом, выбрасывается с большой скоростью через инжекционные отверстия (1.14) для рассеяния тепла воздухом, которые параллельны передней торцевой поверхности (1.9) и равномерно распределены на периферии форсунок (1.11) для рассеяния тепла воздухом, и образует пленку воздушного охлаждения на поверхности передней торцевой поверхности передней головки, защищая переднюю торцевую поверхность (1.9) передней головки (1), головку запального стержня и головку топливной форсунки (1.12) с внутренним смешиванием от абляции в состоянии горения при высокой температуре; и благодаря интегральной конструкции топливную трубку (1.5) и топливную форсунку (1.12) с внутренним смешиванием удобно снимать и заменять в случае повреждения топливной форсунки (1.12) с внутренним смешиванием; и

в процессе работы, влажный насыщенный пар поступает в кольцевой канал (2.3) для охлаждающей среды в направлениях противоположных касательных и создает большую вращательную силу; под действием этой вращательной силы влажный насыщенный пар двухфазного потока полностью смешивается в кольцевом канале (2.3) для охлаждающей среды и через отверстия (2.4) для циркуляции охлаждающей среды равномерно поступает в многоступенчатый спиральный канал (2.5.4) для охлаждающей среды на наружной стенке цилиндра (2.5) сгорания; многоступенчатый спиральный канал (2.5.4) для охлаждающей среды обладает большой площадью поверхности рассеяния тепла, время циркуляции влажного насыщенного пара на наружной стенке секции (2.5.1) сгорания является долгим, и влажный насыщенный пар протекает равномерно, защищая цилиндр (2.5) сгорания от абляции при высокой температуре; при прохождении влажного насыщенного пара через кольцевой конический канал (2.5.5) для охлаждающей среды на наружной стенке сужающейся секции (2.5.2) цилиндра сгорания скорость потока влажного насыщенного пара значительно повышается, тем самым гарантируя, что внутренняя часть сужающейся секции (2.5.2) не подвергается абляции со стороны высокотемпературных дымовых газов; через инжекционные отверстия (2.5.6) для охлаждающей среды на заднем конце кольцевого конического канала (2.5.5) для охлаждающей среды влажный насыщенный пар выбрасывается с большой скоростью в секцию (2.5.3) смешивания цилиндра (2.5) сгорания и осуществляет быстрый обмен теплом с высокотемпературным дымовым газом после сгорания, смешивая влажный насыщенный пар и высокотемпературный дымовой газ с образованием составного газа, в результате чего значительно повышается степень сухости влажного насыщенного пара; согласно технологическим требованиям степень сухости под контролем можно довести до 100% или даже до определенной степени перегрева, при этом составной газ распыляется через инжекционные отверстия (2.5.7) для составного газа на заднем конце секции (2.5.3) смешивания цилиндра (2.5) сгорания, и коническая конструкция и конструкция инжекционных отверстий на заднем конце секции (2.5.3) смешивания позволяют обеспечить полное и равномерное смешивание влажного насыщенного пара с высокотемпературными дымовыми газами во время распыления через инжекционные отверстия; и конструктивное исполнение сужающейся секции (2.5.2) цилиндра (2.5) сгорания гарантирует, что, после того как сгоревший дымовой газ проходит через сужающуюся секцию (2.5.2), скорость потока дымового газа может приблизиться к скорости звука, тем самым устраняя явление колебаний пламени в секции (2.5.1) сгорания, обеспечивая стабильное сжигание под высоким давлением и предотвращая протекание влажного насыщенного пара в секции (2.5.3) смешивания обратно в секцию (2.5.1) сгорания цилиндра (2.5) сгорания, чтобы избегать нарушения стабильности пламени.

По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение обладает следующими преимуществами:

1. Благодаря впускному каналу и конструкции для циркуляции сжатого воздуха настоящего изобретения передняя головка охлаждается надлежащим образом и сжатый воздух также полностью предварительно нагревается во время охлаждения передней головки, тем самым улучшая распыление и сжигание топлива. Форсунки для рассеяния тепла воздухом, спроектированные на передней торцевой поверхности передней головки, создают пленку воздушного охлаждения на поверхностном слое передней торцевой поверхности передней головки, тем самым полностью защищая переднюю торцевую поверхность передней головки и различные вставные элементы от повреждений, вызванных высокой температурой.

2. Топливная форсунка с внутренним смешиванием согласно настоящему изобретению позволяет обеспечить эффект надлежащего распыления топлива под высоким давлением и избежать проблемы, связанной с обратным ударом пламени. Кроме того, благодаря интегральной конструкции топливной трубки и топливной форсунки с внутренним смешиванием очень удобно снимать и заменять форсунку в случае повреждения форсунки, тем самым значительно уменьшая затраты на эксплуатацию.

3. Канал и конструкции для циркуляции охлаждающей среды согласно настоящему изобретению применимы для устройства для сжигания под высоким давлением, в котором умягченная вода комнатной температуры используется в качестве охлаждающей среды, и в частности для устройства для сжигания под высоким давлением, в котором в качестве охлаждающей среды используется высокотемпературный влажный насыщенный пар. Влажный насыщенный пар поступает в канал для охлаждающей среды (кольцевой канал) в направлениях противоположных касательных. Под воздействием вращательной силы влажный насыщенный пар двухфазного потока осуществляет полное смешивание, тем самым облегчая охлаждение наружной стенки цилиндра сгорания влажным насыщенным водяным паром.

4. Многоступенчатый спиральный канал для охлаждающей среды на наружной стенке секции сгорания цилиндра сгорания согласно настоящему изобретению обладает большой площадью рассеяния тепла, время циркуляции охлаждающей среды на наружной стенке секции сгорания является долгим, и охлаждающая среда течет равномерно, защищая цилиндр сгорания от абляции при высокой температуре. Особая конструкция сужающейся секции цилиндра сгорания позволяет обеспечить скорость потока сгоревших дымовых газов, приближенную к скорости звука, тем самым устраняя явление колебаний пламени в секции сгорания, обеспечивая стабильное сжигание под высоким давлением и избегая нарушения стабильности пламени вследствие обратного потока охлаждающей среды.

5. Для оборудования для сжигания под высоким давлением, в котором высокотемпературный влажный насыщенный пар используется в качестве охлаждающей среды, уплотнительные структуры, которые соединяют топливную трубку, запальной стержень, детектор пламени и другие вставные элементы с передней головкой, отвечают требованиям к уплотнению оборудования при высокой температуре.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг.1 представлена конструктивная схема настоящего изобретения.

На фиг.2 представлен вид слева настоящего изобретения.

На фиг.3 представлен вид в разрезе по линии D-D передней головки, показанной на фиг.2, настоящего изобретения.

На фиг.4 представлен вид в направлении К задней головки настоящего изобретения.

На фиг.5 представлен увеличенный вид части А, показанной на фиг.1, настоящего изобретения; и

На фиг.6 представлен увеличенный вид части B, показанной на фиг.1, настоящего изобретения.

На указанных выше графических материалах: 1 - передняя головка, 2 - обечайка, 3 - задняя головка, 1.1 - входное отверстие для сжатого воздуха, 1.2 - соединительная труба для сжатого воздуха, 1.3 - впускной канал для сжатого воздуха, 1.4 - канал топливной трубки, 1.5 - топливная трубка, 1.6 - канал запального стержня, 1.7 - канал детектора пламени, 1.8 - отверстия для циркуляции сжатого воздуха, 1.9 - передняя торцевая поверхность передней головки 1, 1.10 - отверстия для рассеяния тепла сжатым воздухом, 1.11 - форсунки для рассеяния тепла воздухом, 1.12 - топливная форсунка с внутренним смешиванием, 1.13 - элемент рассеяния тепла передней головки, 1.14 - инжекционные отверстия для рассеяния тепла воздухом, 2.1 - входное отверстие для охлаждающей среды, 2.2 - соединительная трубка для охлаждающей среды, 2.3 - канал для охлаждающей среды, 2.4 - отверстия для циркуляции охлаждающей среды, 2.5 - цилиндр сгорания, 2.5.1 - секция сгорания, 2.5.2 - сужающаяся секция, 2.5.3 - секция смешивания, 2.5.4 - многоступенчатый спиральный канал для охлаждающей среды, 2.5.5 - кольцевой конический канал для охлаждающей среды, 2.5.6 - инжекционные отверстия для охлаждающей среды, 2.5.7 - инжекционные отверстия для составного газа, 3.1 - интерфейс для защитных устройств, 3.2 - интерфейс для датчика давления, 3.3 - интерфейс для датчика температуры.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее приведено подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые графические материалы. Следует понимать, что описываемые в данном документе варианты осуществления используются только для объяснения настоящего изобретения, но не предназначены для ограничения настоящего изобретения.

В варианте осуществления 1, со ссылкой на фиг.1-6, настоящее изобретение предоставляет устройство повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, в основном содержащее переднюю головку 1, обечайку 2 и заднюю головку 3. Передняя головка 1 соединена с обечайкой 2 фланцами, и обечайка 2 соединена с задней головкой 3 фланцами.

На передней головке 1 расположены входное отверстие 1.1 для сжатого воздуха, соединительная трубка 1.2 для сжатого воздуха, впускной канал 1.3 для сжатого воздуха, канал 1.4 топливной трубки, топливная трубка 1.5, канал 1.6 запального стержня и канал 1.7 детектора пламени. Впускной канал 1.3 для сжатого воздуха, канал 1.4 топливной трубки, канал 1.6 запального стержня и канал 1.7 детектора пламени по отдельности соединены с цилиндром 2.5 сгорания. Топливная трубка 1.5, запальный стержень, детектор пламени и соответствующие им каналы крепко закреплены на передней головке 1 с помощью резьбовых колпачков, при этом уплотнения выполнены экструзией графита.

Входное отверстие 1.1 для сжатого воздуха соединено с соединительной трубкой 1.2 для сжатого воздуха, а соединительная труба 1.2 для сжатого воздуха соединена с впускным каналом 1.3 для сжатого воздуха. Впускной канал 1.3 для сжатого воздуха представляет собой кольцевой канал, предусмотренный на наружном крае фланца передней головки 1. Множество отверстий 1.8 для циркуляции сжатого воздуха, перпендикулярных передней головке 1, предусмотрены в средней части отверстия фланцевого болта передней головки 1 во впускном канале 1.3 для сжатого воздуха, и впускной канал 1.3 для сжатого воздуха соединен с каналом 1.4 топливной трубки через отверстия 1.8 для циркуляции сжатого воздуха. Множество отверстий 1.10 для рассеяния тепла сжатым воздухом предусмотрены на передней торцевой поверхности 1.9 передней головки 1, эти отверстия 1.10 для рассеяния тепла сжатым воздухом перпендикулярны отверстиям 1.8 для циркуляции сжатого воздуха и соединены с ними; на задних концах отверстий 1.10 для рассеяния тепла сжатым воздухом расположены форсунки 1.11 для рассеяния тепла воздухом, эти форсунки 1.11 для рассеяния тепла воздухом прочно закреплены на передней торцевой поверхности 1.9 передней головки 1 резьбовым соединением, и множество инжекционных отверстий 1.14 для рассеяния тепла воздухом, параллельных передней торцевой поверхности 1.9, равномерно распределены на периферии форсунок 1.11 для рассеяния тепла воздухом.

Между средней частью топливной трубки 1.5 и каналом 1.4 топливной трубки образуется кольцевое пространство, и это кольцевое пространство соединено с отверстиями 1.8 для циркуляции сжатого воздуха. На переднем конце топливной трубки 1.5 расположена топливная форсунка 1.12 с внутренним смешиванием, эта топливная форсунка 1.12 с внутренним смешиванием и топливная трубка 1.5 выполнены как интегральная конструкция, при этом топливная форсунка 1.12 с внутренним смешиванием и задний конец канала 1.4 топливной трубки уплотнены экструзией графита.

В задней секции передней головки 1 предусмотрен элемент 1.13 рассеяния тепла.

На переднем конце обечайки 2 предусмотрены входное отверстие 2.1 для охлаждающей среды, соединительная трубка 2.2 для охлаждающей среды и канал 2.3 для охлаждающей среды.

Канал 2.3 для охлаждающей среды представляет собой кольцевой канал, предусмотренный на наружном крае фланца переднего конца обечайки 2. Множество отверстий 2.4 для циркуляции охлаждающей среды, перпендикулярных обечайке 2, предусмотрены в средней части отверстия фланцевого болта в канале 2.3 для охлаждающей среды, и канал 2.3 для охлаждающей среды соединен с внутренним пространством обечайки 2 через отверстия 2.4 для циркуляции охлаждающей среды.

Входное отверстие 2.1 для охлаждающей среды соединено с соединительной трубкой 2.2 для охлаждающей среды, при этом входное отверстие 2.1 для охлаждающей среды выполнено с фланцевым соединением, а соединительная трубка 2.2 для охлаждающей среды соединена с каналом 2.3 для охлаждающей среды по касательной двумя путями, причем две точки касательного соединения расположены на диаметре кольцевого канала противоположно друг другу с разнесением на 180°. На соединительной трубке 2.2 для охлаждающей среды расположены интерфейс для датчика температуры и интерфейс для датчика давления.

Цилиндр 2.5 сгорания расположен внутри обечайки 2, и этот цилиндр 2.5 сгорания резьбовым соединением соединен с передним концом передней головки 1. Цилиндр 2.5 сгорания содержит секцию 2.5.1 сгорания, сужающуюся секцию 2.5.2 и секцию 2.5.3 смешивания. Многоступенчатый спиральный канал 2.5.4 для охлаждающей среды предусмотрен на наружной стенке секции 2.5.1 сгорания. Кольцевой конусный канал 2.5.5 для охлаждающей среды предусмотрен на наружной стенке сужающейся секции 2.5.2. Множество инжекционных отверстий 2.5.6 для охлаждающей среды предусмотрено на заднем конце сужающейся секции, эти инжекционные отверстия 2.5.6 для охлаждающей среды соединены с секцией 2.5.3 смешивания, при этом множество инжекционных отверстий 2.5.7 для составного газа предусмотрено на коническом заднем конце секции 2.5.3 смешивания, и эти инжекционные отверстия 2.5.7 для составного газа соединены с внутренним пространством обечайки 2.

Интерфейс 3.1 для защитных устройств, интерфейс 3.2 для датчика давления, интерфейс 3.3 для датчика температуры расположены на задней головке 3, при этом выходы этих интерфейсов представлены структурами с уменьшением диаметра.

В соответствии с устройством повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, предоставленным в настоящем изобретении, применяются процессы устройства повышения сухости пара, которые являются следующими:

при включении, влажный насыщенный пар поступает в устройство через входное отверстие 2.1 для охлаждающей среды, сжатый воздух подают под контролем в устройство через входное отверстие 1.1 для сжатого воздуха и затем топливо подают под контролем в устройство через топливную трубку 1.5, при этом воспламенитель включают согласно установленным параметрам, топливо распыляется сжатым воздухом в топливной форсунке 1.12 с внутренним смешиванием и впрыскивается в секцию 2.5.1 сгорания цилиндра 2.5 сгорания, и смесь топлива с воздухом встречаются с открытым пламенем и сгорают;

в процессе работы, через входное отверстие 1.1 для сжатого воздуха, впускной канал 1.3 для сжатого воздуха и отверстия 1.8 для циркуляции сжатого воздуха одна часть сжатого воздуха поступает в кольцевое пространство, образованное топливной трубкой (1.5) и каналом 1.4 топливной трубки, и поступает в топливную форсунку 1.12 с внутренним смешиванием через это кольцевое пространство для полного распыления топлива; в то же время, при циркуляции, сжатый воздух осуществляет надлежащее рассеяние тепла передней головки 1, а повышение температуры сжатого воздуха также способствует распылению топлива; другая часть сжатого воздуха входит в отверстия 1.10 для рассеяния тепла сжатым воздухом, выбрасывается с большой скоростью через инжекционные отверстия 1.14 для рассеяния тепла воздухом, которые параллельны передней торцевой поверхности 1.9 и равномерно распределены на периферии форсунок 1.11 для рассеяния тепла воздухом, и образует пленку воздушного охлаждения на поверхности передней торцевой поверхности передней головки, защищая переднюю торцевую поверхность 1.9 передней головки 1, головку запального стержня и головку топливной форсунки 1.12 с внутренним смешиванием от абляции в состоянии горения при высокой температуре; и благодаря интегральной конструкции топливную трубку 1.5 и топливную форсунку 1.12 с внутренним смешиванием удобно снимать и заменять в случае повреждения топливной форсунки 1.12 с внутренним смешиванием; и

в процессе работы, влажный насыщенный пар поступает в кольцевой канал 2.3 для охлаждающей среды в направлениях противоположных касательных и создает большую вращательную силу; под действием этой вращательной силы влажный насыщенный пар двухфазного потока полностью смешивается в кольцевом канале 2.3 для охлаждающей среды и через отверстия 2.4 для циркуляции охлаждающей среды равномерно поступает в многоступенчатый спиральный канал 2.5.4 для охлаждающей среды на наружной стенке цилиндра 2.5 сгорания; многоступенчатый спиральный канал 2.5.4 для охлаждающей среды обладает большой площадью поверхности рассеяния тепла, время циркуляции влажного насыщенного пара на наружной стенке секции 2.5.1 сгорания является долгим, и влажный насыщенный пар протекает равномерно, защищая цилиндр 2.5 сгорания от абляции при высокой температуре; при прохождении влажного насыщенного пара через кольцевой конический канал 2.5.5 для охлаждающей среды на наружной стенке сужающейся секции 2.5.2 цилиндра сгорания скорость потока влажного насыщенного пара значительно повышается, тем самым гарантируя, что внутренняя часть сужающейся секции 2.5.2 не подвергается абляции со стороны высокотемпературных дымовых газов; через инжекционные отверстия 2.5.6 для охлаждающей среды на заднем конце кольцевого конического канала 2.5.5 для охлаждающей среды влажный насыщенный пар выбрасывается с большой скоростью в секцию 2.5.3 смешивания цилиндра 2.5 сгорания и осуществляет быстрый обмен теплом с высокотемпературным дымовым газом после сгорания, смешивая влажный насыщенный пар и высокотемпературный дымовой газ с образованием составного газа, в результате чего значительно повышается степень сухости влажного насыщенного пара; согласно технологическим требованиям степень сухости под контролем можно довести до 100% или даже до определенной степени перегрева, при этом составной газ распыляется через инжекционные отверстия 2.5.7 для составного газа на заднем конце секции 2.5.3 смешивания цилиндра 2.5 сгорания, и коническая конструкция и конструкция инжекционных отверстий на заднем конце секции 2.5.3 смешивания позволяют обеспечить полное и равномерное смешивание влажного насыщенного пара с высокотемпературными дымовыми газами во время распыления через инжекционные отверстия; и конструктивное исполнение сужающейся секции 2.5.2 цилиндра 2.5 сгорания гарантирует, что, после того как сгоревший дымовой газ проходит через сужающуюся секцию 2.5.2, скорость потока дымового газа может приблизиться к скорости звука, тем самым устраняя явление колебаний пламени в секции 2.5.1 сгорания, обеспечивая стабильное сжигание под высоким давлением и предотвращая протекание влажного насыщенного пара в секции 2.5.3 смешивания обратно в секцию 2.5.1 сгорания цилиндра 2.5 сгорания, чтобы избегать нарушения стабильности пламени. После установки соответствующих устройств на интерфейсе 3.1 для защитных устройств, интерфейсе 3.2 для датчика давления и интерфейсе 3.3 для датчика температуры, расположенных на заднем конце устройства для сжигания под высоким давлением, эти устройства могут осуществлять контроль состояния смешанного составного газа, тем самым обеспечивая безопасную эксплуатацию устройства для сжигания под высоким давлением.

Следует отметить, что согласно требованиям технологии изготовления устройства можно убрать соединительный фланец между обечайкой и задней головкой настоящего устройства и выполнить обечайку и заднюю головку как интегральную конструкцию.

Приведенные выше описания являются лишь предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, и специалист в данной области техники может использовать описанные выше технические решения, чтобы внести в них изменения или преобразовать их в эквивалентные технические решения. Поэтому любые простые изменения и эквивалентные замены, выполненные в соответствии с техническими решениями настоящего изобретения, должны попадать в рамки объема настоящего изобретения.

Настоящее изобретение относится к области энергетики. Устройство для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара содержит переднюю головку (1), обечайку (2) и заднюю головку (3), при этом передняя головка (1) соединена с обечайкой (2) фланцами и обечайка (2) соединена с задней головкой (3) фланцами. На внешнем крае фланца передней головки (1) предусмотрено множество отверстий (1.8) для циркуляции сжатого воздуха, перпендикулярных передней головке (1), в средней части отверстия фланцевого болта передней головки (1) во впускном канале (1.3) для сжатого воздуха, и этот впускной канал (1.3) для сжатого воздуха соединен с каналом топливной трубки через отверстия (1.8) для циркуляции сжатого воздуха. Множество отверстий (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом предусмотрено на передней торцевой поверхности передней головки (1), эти отверстия (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом перпендикулярны отверстиям (1.8) для циркуляции сжатого воздуха и соединены с ними. Форсунки для рассеяния тепла воздухом расположены на задних концах отверстий для рассеяния тепла сжатым воздухом, и множество инжекционных отверстий для рассеяния тепла воздухом, параллельных передней торцевой поверхности, равномерно распределены на периферии форсунок для рассеяния тепла воздухом. Изобретение позволяет улучшить распыление и сжигание топлива, полностью защитить переднюю торцевую поверхность передней головки и различные вставные элементы от повреждений, вызванных высокой температурой. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара, в основном содержащее переднюю головку (1), обечайку (2) и заднюю головку (3), при этом передняя головка (1) соединена с обечайкой (2) фланцами и обечайка (2) соединена с задней головкой (3) фланцами, при этом на внешнем крае фланца передней головки (1) предусмотрено множество отверстий (1.8) для циркуляции сжатого воздуха, перпендикулярных передней головке (1), в средней части отверстия фланцевого болта передней головки (1) во впускном канале (1.3) для сжатого воздуха, и этот впускной канал (1.3) для сжатого воздуха соединен с каналом (1.4) топливной трубки через отверстия (1.8) для циркуляции сжатого воздуха, множество отверстий (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом предусмотрено на передней торцевой поверхности (1.9) передней головки (1), эти отверстия (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом перпендикулярны отверстиям (1.8) для циркуляции сжатого воздуха и соединены с ними, форсунки (1.11) для рассеяния тепла воздухом расположены на задних концах отверстий (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом, и множество инжекционных отверстий (1.14) для рассеяния тепла воздухом, параллельных передней торцевой поверхности (1.9), равномерно распределены на периферии форсунок (1.11) для рассеяния тепла воздухом.

2. Устройство повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара по п. 1, отличающееся тем, что между средней частью топливной трубки (1.5) и каналом (1.4) топливной трубки образовано кольцевое пространство, и это кольцевое пространство соединено с отверстиями (1.8) для циркуляции сжатого воздуха, топливная форсунка (1.12) с внутренним смешиванием расположена на переднем конце топливной трубки (1.5), эта топливная форсунка (1.12) с внутренним смешиванием и топливная трубка (1.5) представляют собой интегральную конструкцию, при этом топливная форсунка (1.12) с внутренним смешиванием и задний конец канала (1.4) топливной трубки уплотнены экструзией графита.

3. Устройство повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара по п. 1, отличающееся тем, что входное отверстие (2.1) для охлаждающей среды, соединительная трубка (2.2) для охлаждающей среды и канал (2.3) для охлаждающей среды предусмотрены на переднем конце обечайки (2), при этом канал (2.3) для охлаждающей среды представляет собой кольцевой канал, предусмотренный на наружном крае фланца переднего конца обечайки (2), множество отверстий (2.4) для циркуляции охлаждающей среды, перпендикулярных обечайке (2), предусмотрено в средней части отверстия фланцевого болта в канале (2.3) для охлаждающей среды, и канал (2.3) для охлаждающей среды соединен с внутренним пространством обечайки (2) через отверстия (2.4) для циркуляции охлаждающей среды, и входное отверстие (2.1) для охлаждающей среды соединено с соединительной трубкой (2.2) для охлаждающей среды, при этом входное отверстие (2.1) для охлаждающей среды выполнено с фланцевым соединением, а соединительная трубка (2.2) для охлаждающей среды соединена с каналом (2.3) для охлаждающей среды по касательной двумя путями, причем две точки касательного соединения расположены на диаметре кольцевого канала противоположно друг другу с разнесением на 180°.

4. Устройство повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара по п. 1, отличающееся тем, что внутри обечайки (2) расположен цилиндр (2.5) сгорания, и этот цилиндр (2.5) сгорания подвижно соединен с передним концом передней головки (1), при этом цилиндр (2.5) сгорания содержит секцию (2.5.1) сгорания, сужающуюся секцию (2.5.2) и секцию (2.5.3) смешивания, а на наружной стенке секции (2.5.1) сгорания предусмотрен многоступенчатый спиральный канал (2.5.4) для охлаждающей среды, на наружной стенке сужающейся секции (2.5.2) предусмотрен кольцевой конический канал (2.5.5) для охлаждающей среды, в заднем конце сужающейся секции предусмотрено множество инжекционных отверстий (2.5.6) для охлаждающей среды, эти инжекционные отверстия (2.5.6) для охлаждающей среды соединены с секцией (2.5.3) смешивания, множество инжекционных отверстий (2.5.7) для составного газа предусмотрено на коническом заднем конце секции (2.5.3) смешивания, и эти инжекционные отверстия (2.5.7) для составного газа соединены с внутренним пространством обечайки (2).

5. Устройство повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара по п. 1, отличающееся тем, что входное отверстие (1.1) для сжатого воздуха соединено с соединительной трубкой (1.2) для сжатого воздуха, а соединительная трубка (1.2) для сжатого воздуха соединена с впускным каналом (1.3) для сжатого воздуха, и впускной канал (1.3) для сжатого воздуха представляет собой кольцевой канал, предусмотренный на наружном крае фланца передней головки (1).

6. Устройство повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара по п. 1, отличающееся тем, что на задней головке (3) расположены интерфейс (3.1) для защитных устройств, интерфейс (3.2) для датчика давления и интерфейс (3.3) для датчика температуры, при этом выходы этих интерфейсов представлены структурами с уменьшением диаметра.

7. Устройство повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара по п. 1, отличающееся тем, что в задней секции передней головки (1) расположен элемент (1.13) рассеяния тепла.

8. Устройство повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара по п. 1, отличающееся тем, что впускной канал (1.3) для сжатого воздуха, канал (1.4) топливной трубки, канал (1.6) запального стержня и канал (1.7) детектора пламени по отдельности соединены с цилиндром (2.5) сгорания, а топливная трубка (1.5), запальный стержень, детектор пламени и соответствующие им каналы крепко закреплены на передней головке (1) с помощью резьбовых колпачков, при этом уплотнения выполнены экструзией графита.

9. Способ применения устройства повышения сухости для увеличения степени сухости пара котла для нагнетания пара по любому из пп. 1-7, включающий следующие процессы:

при включении, влажный насыщенный пар поступает в устройство через входное отверстие (2.1) для охлаждающей среды, сжатый воздух подают под контролем в устройство через входное отверстие (1.1) для сжатого воздуха и затем топливо подают под контролем в устройство через топливную трубку (1.5), при этом воспламенитель включают согласно установленным параметрам, топливо распыляется сжатым воздухом в топливной форсунке (1.12) с внутренним смешиванием и впрыскивается в секцию (2.5.1) сгорания цилиндра (2.5) сгорания, и смесь топлива с воздухом встречаются с открытым пламенем и сгорают,

в процессе работы, через входное отверстие (1.1) для сжатого воздуха, впускной канал (1.3) для сжатого воздуха и отверстия (1.8) для циркуляции сжатого воздуха одна часть сжатого воздуха поступает в кольцевое пространство, образованное топливной трубкой (1.5) и каналом (1.4) топливной трубки, и поступает в топливную форсунку (1.12) с внутренним смешиванием через это кольцевое пространство для полного распыления топлива, в то же время, при циркуляции, сжатый воздух осуществляет надлежащее рассеяние тепла передней головки (1), а повышение температуры сжатого воздуха также способствует распылению топлива, другая часть сжатого воздуха входит в отверстия (1.10) для рассеяния тепла сжатым воздухом, выбрасывается с большой скоростью через инжекционные отверстия (1.14) для рассеяния тепла воздухом, которые параллельны передней торцевой поверхности (1.9) и равномерно распределены на периферии форсунок (1.11) для рассеяния тепла воздухом, и образует пленку воздушного охлаждения на поверхности передней торцевой поверхности передней головки, защищая переднюю торцевую поверхность (1.9) передней головки (1), головку запального стержня и головку топливной форсунки (1.12) с внутренним смешиванием от абляции в состоянии горения при высокой температуре, и благодаря интегральной конструкции топливную трубку (1.5) и топливную форсунку (1.12) с внутренним смешиванием удобно снимать и заменять в случае повреждения топливной форсунки (1.12) с внутренним смешиванием, и

в процессе работы, влажный насыщенный пар поступает в кольцевой канал (2.3) для охлаждающей среды в направлениях противоположных касательных и создает большую вращательную силу, под действием этой вращательной силы влажный насыщенный пар двухфазного потока полностью смешивается в кольцевом канале (2.3) для охлаждающей среды и через отверстия (2.4) для циркуляции охлаждающей среды равномерно поступает в многоступенчатый спиральный канал (2.5.4) для охлаждающей среды на наружной стенке цилиндра (2.5) сгорания, многоступенчатый спиральный канал (2.5.4) для охлаждающей среды обладает большой площадью поверхности рассеяния тепла, время циркуляции влажного насыщенного пара на наружной стенке секции (2.5.1) сгорания является долгим, и влажный насыщенный пар протекает равномерно, защищая цилиндр (2.5) сгорания от абляции при высокой температуре, при прохождении влажного насыщенного пара через кольцевой конический канал (2.5.5) для охлаждающей среды на наружной стенке сужающейся секции (2.5.2) цилиндра сгорания скорость потока влажного насыщенного пара значительно повышается, тем самым гарантируя, что внутренняя часть сужающейся секции (2.5.2) не подвергается абляции со стороны высокотемпературных дымовых газов, через инжекционные отверстия (2.5.6) для охлаждающей среды на заднем конце кольцевого конического канала (2.5.5) для охлаждающей среды влажный насыщенный пар выбрасывается с большой скоростью в секцию (2.5.3) смешивания цилиндра (2.5) сгорания и осуществляет быстрый обмен теплом с высокотемпературным дымовым газом после сгорания, смешивая влажный насыщенный пар и высокотемпературный дымовой газ с образованием составного газа, в результате чего значительно повышается степень сухости влажного насыщенного пара, согласно технологическим требованиям степень сухости под контролем можно довести до 100% или даже до определенной степени перегрева, при этом составной газ распыляется через инжекционные отверстия (2.5.7) для составного газа на заднем конце секции (2.5.3) смешивания цилиндра (2.5) сгорания, и коническая конструкция и конструкция инжекционных отверстий на заднем конце секции (2.5.3) смешивания позволяют обеспечить полное и равномерное смешивание влажного насыщенного пара с высокотемпературными дымовыми газами во время распыления через инжекционные отверстия, и конструктивное исполнение сужающейся секции (2.5.2) цилиндра (2.5) сгорания гарантирует, что, после того как сгоревший дымовой газ проходит через сужающуюся секцию (2.5.2), скорость потока дымового газа может приблизиться к скорости звука, тем самым устраняя явление колебаний пламени в секции (2.5.1) сгорания, обеспечивая стабильное сжигание под высоким давлением и предотвращая протекание влажного насыщенного пара в секции (2.5.3) смешивания обратно в секцию (2.5.1) сгорания цилиндра (2.5) сгорания, чтобы избегать нарушения стабильности пламени.