Способ двухстадийного сжигания газообразного углеводородного топлива и устройство для его осуществления
Patents
| Language: |
Русский |
| Type: |
Invention |
| Number |
RU 2350839 C1 |
| Request number: |
2007119734/06 |
| Request date: |
May 25, 2007 |
| patent.field.start_date: |
May 25, 2007 |
| Registration date: |
Mar 27, 2009 |
| patent.field.request_publication_date: |
|
| Authors |
Бризицкий О.Ф.
,
Терентьев В.Я.
,
Христолюбов А.П.
,
Кириллов В.А.
,
Кузин Н.А.
,
Собянин В.А.
,
Кузьмин В.А.
,
Киреенков В.В.
,
Ермаков Ю.П.
|
| Affiliations |
| 1 |
Boreskov Institute of Catalysis SB RAS
|
| 2 |
Russian Federal Nuclear Center - The All-Russian Research Institute of Experimental Physics
|
|
Изобретение относится к области энергетики, а именно к технике генерирования тепловой энергии на принципе двухстадийного сжигания газообразного углеводородного топлива с получением синтез-газа и продуктов полного окисления углеводородного топлива и могут быть использованы в энергоустановках на топливных элементах, а также в отопительных водогрейных системах для генерации тепла. Способ двухстадийного сжигания газообразного углеводородного топлива заключается в том, что предварительно разогревают катализатор, после чего на первой стадии осуществляют частичное каталитическое окисление углеводородного топлива на разогретом катализаторе с получением синтез-газа, содержащего водород и монооксид углерода, который на второй стадии смешивают с дополнительным количеством воздуха. На второй стадии в зоне горения осуществляют пламенное сжигание полученной смеси синтез-газа с воздухом, при этом обеспечивают общий коэффициент избытка воздуха по отношению к стехиометрическому в диапазоне, равном α=0.6÷3. На первой стадии все газообразное углеводородное топливо подают в канал частичного каталитического окисления. Смесь газообразного углеводородного топлива с воздухом, проходящую по каналу частичного каталитического окисления, задают из соотношения топливо/воздух в диапазоне равном 1:2.8÷1:3. Синтез-газ, выходящий из канала частичного каталитического окисления, и дополнительный воздух для получения гомогенной горючей смеси подают в зону горения соответственно в виде встречных кольцевых коаксиальных струй. Катализатор разогревают до температуры 400÷650°С за счет тепла от продуктов сгорания, которое происходит за катализатором по ходу движения газов. Для осуществления процесса сгорания производят воспламенение смеси газообразного углеводородного топлива с воздухом, при этом отношение объема указанной смеси к стехиометрическому объему воздуха выбирают в диапазоне 1.05÷1.2. Воспламенение смеси газообразного углеводородного топлива с воздухом осуществляют электрической искровой или калильной свечой и контролируют с помощью датчика контроля пламени. Коэффициент избытка воздуха при воспламенении обеспечивают дополнительным количеством воздуха. Изменение величины генерируемой тепловой мощности обеспечивают изменением количеств газообразного углеводородного топлива и воздуха, подаваемых на первую и вторую стадии сжигания. В качестве катализатора используют пористый материал, содержащий в качестве активных компонентов родий, никель, платину, палладий, железо, кобальт, рений, рутений или их смеси. Изобретение позволяет снизить выброс вредных веществ в атмосферный воздух, обеспечивая в отходящих газах практически полное отсутствие оксида углерода и оксидов азота. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.
FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: two-stage combustion method of gaseous hydrocarbon fuel involves as follows: first of all, catalytic agent is heated, then at the first stage there performed is partial catalytic oxydation of hydrocarbon fuel using heated catalytic agent thus obtaining synthesis gas that containes hydrogen and carbon monoxide and that is mixed with additional air at the second stage. At the second stage in combustion zone, there performed is flame combustion of obtained synthesis gas mixed with air; at that overall excess air factor is provided in relation to stoichiometric one in the range equal to α=0.6÷3. At the first stage all the gaseous hydrocarbon fuel is supplied to partial catalytic oxydation channel. Gaseous hydrocarbon fuel mixed with air, which passes via partial catalytic oxydation channel, is defined from "fuel/air" ratio in the range equal to 1:2.8 ÷ 1:3. Synthesis gas leaving partial catalytic oxydation channel, and additional air for obtaining homogeneous combustible mixture, are supplied to combustion zone in the form of opposite annular coaxial jets respectively. Catalytic agent is heated up to temperature of 400°÷650°C owing to combustion product heat after catalytic agent in gas direction. In order to carry out combustion process, ignition of gaseous hydrocarbon fuel mixed with air is performed; at that ratio of volume of the above mixture to stoichiometric air volume is chosen within the following range: 1.05÷1.2. Gaseous hydrocarbon fuel mixed with air is ignited with electrical spark or glower plug, and controlled with flame scanner. At ignition, excess air factor is provided with additional air. Generated heat power value is varied by changing the quantity of gaseous hydrocarbon fuel and air, which are supplied to the first and second combustion stages. Porous material consisting of active components, such as rhodium, nickel, platinum, palladium, ferrum, cobalt, rhenium, ruthenium, or their mixtures, is used as catalytic agent.
EFFECT: invention allows reducing emission of hazardous substances to ambient air thus providing almost total absence of carbon oxide and nitrogen oxides in exit gases.
14 cl, 1 dwg