RU82816U1

RU82816U1 - NATURAL GAS BURNING DEVICE

Info

Publication number: RU82816U1
Application number: RU2008137494/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Борисович Голубчиков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "НОРД"
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2009-05-10

Abstract

Устройство для сжигания природного газа, включающее входной тракт, камеру горения, выхлопной тракт, отличающееся тем, что содержит регулятор давления газа, фильтр улавливания твердых частиц конденсатов из высокопористого материала (ВПЯМ), систему поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа, расположенные на входе в камеру горения, каталитический нейтрализатор из ВПЯМ с оксидным катализатором, расположенный на выходе из камеры горения.A device for burning natural gas, comprising an inlet path, a combustion chamber, an exhaust path, characterized in that it contains a gas pressure regulator, a filter for capturing solid particles of condensates from highly porous material (HPMP), a system for maintaining a stoichiometric ratio of air to gas flow, located at the inlet the combustion chamber, a catalytic converter from HPMP with an oxide catalyst, located at the outlet of the combustion chamber.

Description

Полезная модель относится к устройствам для сжигания природного газа, может использоваться в газовой, химической, коксохимической, промышленности, в энергетике, других отраслях промышленности.The utility model relates to devices for burning natural gas, can be used in gas, chemical, coke, industry, energy, and other industries.

Известно устройство для получения нейтрального газа с помощью газовой турбины (патент РФ на изобретение №2138662, F02C 3/20, 1999). Устройство содержит камеру сгорания со смесительными элементами, сообщенную с одной стороны с компрессором и линией подачи топлива, а с другой - с турбиной, теплообменным аппаратом для охлаждения продуктов сгорания, системой поддержания стехиометрического соотношения расходов воздуха и топлива, агрегатами регулирования и дополнительной камерой сгорания, соединенной с потребителями нейтральных газов. Недостатком является сложность конструкции, связанная с использованием двух камер сгорания и системы охлаждения.A device for producing neutral gas using a gas turbine is known (RF patent for the invention No. 2138662, F02C 3/20, 1999). The device comprises a combustion chamber with mixing elements, communicated on the one hand with a compressor and a fuel supply line, and on the other with a turbine, heat exchanger for cooling the combustion products, a system for maintaining the stoichiometric ratio of air to fuel consumption, control units and an additional combustion chamber connected with consumers of neutral gases. The disadvantage is the design complexity associated with the use of two combustion chambers and a cooling system.

Система управления выделениями NO_x из котлов, сжигающих углеродные топлива, без использования внешнего реагента по патенту на изобретение РФ №2299758, B01D 53/86, 2006 содержит печь со средством для введения углеродного топлива и воздуха, канал дымового газа и секцию катализатора в канале дымового газа. Активные материалы катализатора выбраны из группы, состоящей из платины, палладия вместе с родием, оксидов основных переходных металлов, и их смесей. Невысокая производительность котлов и использование в катализаторе дорогостоящих материалов, является недостатком для применения данного устройства.The control system for NO _x emissions from boilers burning carbon fuels without the use of an external reagent according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2299758, B01D 53/86, 2006 contains a furnace with means for introducing carbon fuel and air, a flue gas channel and a catalyst section in the flue channel gas. The active catalyst materials are selected from the group consisting of platinum, palladium together with rhodium, basic transition metal oxides, and mixtures thereof. The low productivity of boilers and the use of expensive materials in the catalyst is a disadvantage for the use of this device.

Ближайшим аналогом заявляемому техническому решению является газотурбинная установка с системой низкоэмиссионного сжигания топливного газа по патенту РФ на полезную модель №71384, F02C 9/26, 2008. Установка содержит входной направляющий аппарат, компрессор, камеру сгорания с горелками с предварительным смешением топлива с воздухом, турбину, свободную турбину, кольцевой выхлопной тракт. В выхлопном устройстве установлен каталитический нейтрализатор оксида углерода, выполненный в виде съемных сегментов. Недостатком является невысокий КПД газотурбинной установки.The closest analogue to the claimed technical solution is a gas turbine installation with a low-emission fuel gas burning system according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 71384, F02C 9/26, 2008. The installation contains an input guide apparatus, a compressor, a combustion chamber with burners with preliminary mixing of fuel and air, a turbine , free turbine, annular exhaust tract. A catalytic converter of carbon monoxide, made in the form of removable segments, is installed in the exhaust device. The disadvantage is the low efficiency of the gas turbine unit.

Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности работы устройства для сжигания природного газа.The technical task of the claimed utility model is to increase the efficiency of the device for burning natural gas.

Технический результат заключается в повышении КПД устройства при обеспечении нормативного уровня очистки выходных газов.The technical result consists in increasing the efficiency of the device while ensuring a standard level of purification of exhaust gases.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для сжигания природного газа, включающее входной тракт, камеру горения, выхлопной тракт, содержит регулятор давления газа, фильтр улавливания твердых частиц и конденсатов из высокопористого ячеистого материала (ВПЯМ), систему поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа расположенные на входе в камеру горения, каталитический нейтрализатор из ВПЯМ с оксидными катализаторами, расположенный на выходе из камеры горения.The technical result is achieved due to the fact that the device for burning natural gas, including the inlet path, the combustion chamber, the exhaust path, contains a gas pressure regulator, a filter for trapping solid particles and condensates from highly porous cellular material (HPMP), a system for maintaining the stoichiometric ratio of air flow and gas located at the inlet to the combustion chamber, a catalytic converter from HPMP with oxide catalysts located at the outlet of the combustion chamber.

Повышение КПД устройства обеспечивается тем, что на входе в камеру сгорания установлены система поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа, регулятор давления газа, фильтр улавливания твердых частиц из ВПЯМ. За счет установки системы поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа происходит полное сгорание природного газа в камере горения, чем обеспечивается повышение температуры горения и КПД устройства на 6-9%. Использование регулятора давления газа позволяет компенсировать изменения давления газа на входе в систему поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа, вызванные перепадом температур в газовой магистрали в течение суток, сменой режимов работы газоперекачивающих агрегатов и т.д. Регулированием давления обеспечивается равномерная подача газа в камеру горения, снижаются потери в работе установки, повышается ее эффективность. В фильтре улавливания твердых частиц из ВПЯМ происходит очистка поступающего природного газа от твердых включений газовой среды, от частиц появившихся в результате движения газа по трубопроводу, от водного и газового конденсата, содержание которых в поступающем газе до 3%, что снижает теплоту реакции. Таким образом, установка фильтра улавливания твердых частиц и конденсатов из ВПЯМ способствует повышению КПД установки. Нормативный уровень очистки газов, образующихся в результате горения от СО и NO_x обеспечивается установкой на выходе из камеры горения каталитического нейтрализатора из ВПЯМ с оксидными катализаторами. За счет использования ВПЯМ в каталитическом нейтрализаторе повышается его газопроницаемость, происходит рассеивание и выравнивание газового потока, обеспечивается максимальное использование его активного объема. Оксидные катализаторы, нанесенные на каркас из ВПЯМ позволяют обеспечить эффективный каталитический дожиг газов, выходящих из камеры горения.Improving the efficiency of the device is ensured by the fact that at the entrance to the combustion chamber a system is installed to maintain a stoichiometric ratio of air to gas flow, a gas pressure regulator, a filter for collecting particulate matter from HPMP. Due to the installation of a system for maintaining a stoichiometric ratio of air to gas consumption, natural gas is completely burned in the combustion chamber, thereby increasing the combustion temperature and the efficiency of the device by 6-9%. Using a gas pressure regulator allows you to compensate for changes in gas pressure at the inlet to the system for maintaining a stoichiometric ratio of air to gas flow caused by temperature differences in the gas main during the day, changing operating modes of gas pumping units, etc. Pressure regulation ensures a uniform gas supply to the combustion chamber, losses in the operation of the installation are reduced, and its efficiency is increased. In the filter for collecting particulate matter from HPMP, the incoming natural gas is purified from solid inclusions of the gas medium, from particles resulting from gas movement through the pipeline, from water and gas condensate, the content of which in the incoming gas is up to 3%, which reduces the heat of reaction. Thus, the installation of a filter for collecting particulate matter and condensates from HPM contributes to an increase in the efficiency of the installation. The standard level of purification of gases resulting from combustion from CO and NO _{x is} ensured by the installation of a catalytic converter from HPMP with oxide catalysts at the outlet of the combustion chamber. Due to the use of HPLM in the catalytic converter, its gas permeability increases, gas flow is dispersed and equalized, and maximum use of its active volume is ensured. Oxide catalysts deposited on the HPMP framework allow efficient catalytic afterburning of gases leaving the combustion chamber.

На фигуре 1 представлена схема устройства для сжигания природного газа.The figure 1 presents a diagram of a device for burning natural gas.

Устройство для сжигания газа состоит из камеры горения 1, линии подвода природного газа 2, линии подвода воздуха 3, регулятора давления газа 4, фильтра улавливания твердых частиц 5, системы поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа 6, каталитического нейтрализатора из ВПЯМ 7, выходного тракта 8.A device for burning gas consists of a combustion chamber 1, a natural gas supply line 2, an air supply line 3, a gas pressure regulator 4, a particulate filter 5, a system for maintaining a stoichiometric ratio of air to gas 6, a catalytic converter from HPMP 7, an output path 8.

Устройство для сжигания газа работает следующим образом.A device for burning gas works as follows.

Природный газ, поступающий из трубопровода газовой магистрали, или емкости для хранения газа, по линии подвода природного газа 2 поступает в регулятор давления газа 4, где происходит выравнивание давления до необходимого заданного значения. Далее в фильтре улавливания твердых частиц из ВПЯМ 5 происходит осаждение твердых частиц и водяного конденсата, присутствие которого до 3% в природном газе допускается ГОСТом. В системе поддержания стехиометрического соотношения расхода воздуха и газа 6 происходит смешение поступающего газа с воздухом и подача их в горелку в стехиометрическом соотношении. В камере горения 1 происходит стехиометрическое горение с максимальным тепловым КПД, что на 6-9% выше установленных технологических режимов, с образованием повышенного содержания оксида углерода СО и оксидов азота NO_x. Выходные газы далее поступают на каталитический нейтрализатор из ВПЯМ 7, где происходит их дожиг. ВПЯМ содержит пенополиуретановую основу и нанесенный на нее слой никеля. В качестве каталитического слоя может использоваться оксид меди. В результате каталитического дожига СО преобразуется в СО₂, NO_x - в N₂. Сетчато-ячеистая структура ВПЯМ обеспечивает равномерный массо- и теплообмен по всему объему фильтра.Natural gas coming from the gas pipeline, or gas storage tanks, through the supply line of natural gas 2 enters the gas pressure regulator 4, where the pressure is equalized to the required set value. Further, in the filter for collecting particulate matter from HPMP 5, precipitation of particulate matter and water condensate takes place, the presence of which up to 3% in natural gas is allowed by GOST. In the system for maintaining the stoichiometric ratio of air to gas flow 6, the incoming gas is mixed with air and fed to the burner in a stoichiometric ratio. In the combustion chamber 1, stoichiometric combustion occurs with a maximum thermal efficiency, which is 6–9% higher than the established technological conditions, with the formation of an increased content of carbon monoxide CO and nitrogen oxides NO _x . The exhaust gases then go to the catalytic converter from HPMP 7, where they are burned. HPLC contains a polyurethane foam base and a nickel layer deposited on it. As the catalytic layer, copper oxide can be used. As a result of catalytic afterburning, CO is converted to CO ₂ , NO _x to N ₂ . The mesh-cellular structure of HPLM ensures uniform mass and heat transfer throughout the filter volume.

Таким образом, полезная модель позволяет повысить КПД устройства для сжигания природного газа при обеспечении высокого уровня очистки выходных газов.Thus, the utility model allows to increase the efficiency of the device for burning natural gas while ensuring a high level of purification of the exhaust gases.

Claims

A device for burning natural gas, comprising an inlet path, a combustion chamber, an exhaust path, characterized in that it contains a gas pressure regulator, a filter for capturing solid particles of condensates from highly porous material (HPMP), a system for maintaining a stoichiometric ratio of air to gas flow, located at the inlet the combustion chamber, a catalytic converter from HPMP with an oxide catalyst, located at the outlet of the combustion chamber.