Парогазогенератор

Полезная модель относится к энергомашиностроению, а именно к способам работы и конструирования систем охлаждения и распыла воды в парогазогенераторе.

Одной из задач, стоящих в настоящее время в данной области техники, является разработка высокоэффективных способов охлаждения теплонапряженных элементов, повышение КПД и надежности работы энергоустановок.

Целью предлагаемого технического решения является устранение указанных выше недостатков, а именно улучшение процесса парообразования и снижение тепловых нагрузок на элементы конструкции парогазогенератора за счет более эффективного охлаждения камеры сгорания и распыления воды в камере испарения.

Указанная цель достигается за счет установки в парогазогенератор между камерой сгорания и камерой испарения вставки, реализованной в виде сопла-распылителя, причем каналы охлаждения сопла-распылителя выполнены в виде осерадиальных каналов охлаждения постоянного сечения и содержат на входе и выходе кольцевые коллектора.

Предлагаемый способ достижения цели реализован в парогазогенераторе, содержащем камеру сгорания, запальное устройство, испарительную камеру, устройство подвода воды, в котором подвод воды расположен в верхней части камеры сгорания (возле головки) и выполнен в виде втулки с тангенциальными каналами для закручивания водяного потока и образования вихреобразной оболочки, а перед камерой испарения установлена вставка, выполненная в виде сопла-распылителя, расположенного в месте свертывания вихреобразной водяной оболочки, 1 н з п ф, 2 илл.

Полезная модель относится к энергомашиностроению, а именно к способам работы и конструирования систем охлаждения и распыла воды в парогазогенераторе.

Известно устройство для получения высокотемпературного пара (см. а.с. СССР 168962), содержащее корпус с выходными патрубками для парогазовой смеси и размещенным внутри горелочным устройством.

Известен парогазогенератор, содержащий корпус с выходным патрубком для парогазовой смеси, цилиндрическую камеру сгорания с горелочным устройством, камеру смешения, форсунки, завихрители потока (см. патент РФ 2283456 от 12.02.2004 г. кл. МПК F22B 1/22)

Общим недостатком известных технических устройств является их недостаточная эффективность работы и низкая надежность при высоких тепловых нагрузках на элементы конструкции.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели отмечен парогазогенератор, содержащий камеру сгорания, запальное устройство, камеру испарения, подвод воды, расположенный в верхней части камеры сгорания и выполненный в виде втулки с тангенциальными каналами для закручивания водяного потока и образования вихреобразной оболочки, а в камере испарения установлена диафрагма (см. патент РФ 2371594 от 11.02.2008, МПК F02C 6/18 - прототип.)

Недостатком известного решения является существенные тепловые нагрузки на элементы конструкции и низкая эффективность работы установки из-за способа реализации процесса парообразования.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение указанных выше недостатков, а именно обеспечить наилучшую степень смешения воды с потоком парогаза в камере испарения парогазогенератора, снизить тепловые нагрузки на элементы конструкции парогазогенератора за счет более эффективного охлаждения, осуществить более эффективную и надежную работу парогазогенератора.

Это достигается за счет того, что в известном парогенераторе, содержащем камеру сгорания, камеру испарения, запальное устройство, диафрагму, согласно полезной модели, между камерой сгорания и камерой испарения установлена вставка, выполненная в виде сопла-распылителя, расположенного в месте свертывания вихреобразной водяной оболочки, причем каналы охлаждения сопла-распылителя выполнены в виде осерадиальных каналов охлаждения постоянного сечения и содержат на входе и выходе кольцевые коллектора.

Иллюстрация предлагаемого сопла-распылителя представлена на фиг.1, где:

1. корпус камеры сгорания

3. камера сгорания

5. сопло-распылитель (с осерадиальными каналами охлаждения постоянного сечения и кольцевыми коллекторами)

6. камера испарения

15. входной кольцевой коллектор

16. выходной кольцевой коллектор

Схема парогазогенератора с соплом-распылителем представлена на фиг.2, где:

1. корпус камеры сгорания

2. смесительная головка

3. камера сгорания

4. втулка с тангенциальными отверстиями

5. сопло-распылитель (с осерадиальными каналами охлаждения постоянного сечения и кольцевыми коллекторами)

6. камера испарения

7. запальное устройство

8. свеча

9. магистраль подачи Окислителя

10. магистраль подачи Горючего

11. магистраль подачи воды

12. датчик давления

13. датчик температуры

14. выход высокотемпературного пара

К корпусу 1 с одной стороны подсоединена смесительная головка 2, а с другой - камера сгорания 3. В верхней части камеры сгорания 3 расположена втулка с тангенциальными отверстиями 4, а в нижней части - сопло-распылитель 5 (с осерадиальными каналами охлаждения постоянного сечения и кольцевыми коллекторами), камеру испарения 6, соединенной с нижней частью камеры сгорания 3. Кроме того, парогазогенератор снабжен запальным устройством 7 со свечой 8, магистралями подачи окислителя 9, горючего 10 и воды 11, а также датчиками давления 12 и температуры 13. Выход высокотемпературного пара 14 выполнен в виде конфузора.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы устройства открывается магистраль подачи воды 11. Вода, проходя по втулке с тангенциальными каналами 4, закручивается и образует в полости камеры сгорания вихреобразную оболочку с разрежением внутри ее центральной области.

Затем по магистралям окислителя 9 и горючего 10 подают компоненты в смесительную головку 2. Запальное устройство 7 воспламеняет их с помощью свечи 8. Компоненты сгорают внутри водяной вихреобразной оболочки, которая существенным образом снижает температурные нагрузки на стенки камеры сгорания. Далее водяной вихрь с помощью входного кольцевого коллектора 15 сопла-распылителя 5 распределяется по каналам охлаждения. Охлаждающая вода через выходной кольцевой коллектор 16 подается под углом в центральный поток парогаза, истекающего из камеры сгорания 3.

Наличие сопла-распылителя 5 с осерадиальными каналами охлаждения постоянного сечения, расположенными под углом к оси парогазогенератора, и кольцевыми коллекторами 15 и 16 позволяет обеспечить равномерный сбор и распределение воды из камеры сгорания 3, охлаждение стенки сопла-распылителя 5, а так же эффективное распыление воды в камере испарения 6.

После распыления воды в камере испарения 6 происходит интенсивный процесс парообразования за счет взаимодействия с высокотемпературным потоком парогаза. Полученный в камере испарения 6 высокотемпературный пар через выходное устройство 14 выходит наружу для дальнейшего потребления.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволит:

- обеспечить наилучшую степень смешения воды с потоком парогаза в камере испарения парогазогенератора;

- снизить тепловые нагрузки на элементы конструкции парогазогенератора за счет более эффективного охлаждения;

- осуществить более эффективную и надежную работу парогазогенератора.

Парогазогенератор, содержащий камеру сгорания, камеру испарения, запальное устройство, диафрагму, отличающийся тем, что между камерой сгорания и камерой испарения установлена вставка, выполненная в виде сопла-распылителя, расположенного в месте свертывания вихреобразной водяной оболочки, причем каналы охлаждения сопла-распылителя выполнены в виде осерадиальных каналов охлаждения постоянного сечения и содержат на входе и выходе кольцевые коллектора.