Spôsob na odparovanie tekutých palív v spaľovacích zariadeniach a spôsob jeho použitia

Číslo patentu: E 20957

Dátum: 10.10.2003

Autori: Schemel Christopher, Klassen Michael, Roby Richard

Je ešte 22 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

0001 Táto žiadosť si nárokuje prioritu z americkej provizórnej žiadosti so sériovým číslom 60/417, 184 podanej 10.10.2002,a 60/430, 653, podanej 4.12.2002.0002 Predkladaný vynález sa týka spôsobov a zariadení na vhodné odparovanie, miešanie a privádzanie tekutých palív alebokvapalných plynov na použitie V spaľovacích zariadeniach.0003 Spaľovacie zariadenia, ako napríklad plynové turbíny,používané na vytváranie elektrickej energie, sú štandardne plnené zemným plynom (napr. stlačený zemný plyn alebo CNG). Obvykle zemný plyn obsahuje asi 90-98 metánu (CH 4), aj keď aj niektoré plyny iba s 82 metánu boli charakterizované ako zemný plyn. Okrem metánu môže zemný plyn obsahovať CO 2, O 2, N 2 a vyššie uhľovodíkové plyny, ako napr. C 2 (etán, etylén, acetylén), C 30004 Moderné výhody v dizajne spaľovacích systémov pre motory plynových turbín mali za následok značné zlepšenia výfukových emisií počas prevádzky na zemný plyn pomocou chudobného a vopred zmiešaného spaľovania. Pri tomto spaľovacom režime je zemný plyn vopred zmiešaný so spaľovacím vzduchom predtým, než dosiahne čelo plameňa. Táto chudobná zmes zemného plynu a vzduchu horí pri nižšej teplote, než majú konvenčné difúzne plameňové spaľovacie komory, čím produkuje nižšie hladiny znečisťujúcichlátok vrátane oxidov dusíka (NOX) vo výfukových plynoch. Akopríklad sú maximálne povolené hladiny NOX pre difúzne plameňové spaľovacie komory štandardne 42 ppm 15 O 2, zatiaľ čo maximálne povolené hladiny NOX pre plynové turbíny s chudobným vopred zmiešaným spaľovaním je teraz štandardne 15 ppm 15 O 2. Hladinu NOx 42 ppm pre difúzne plameňové spaľovacie komory je možno dosiahnuť pomocou pridania veľkých množstiev pary alebo vody do spaľovacej komory s cieľom zníženia teploty plameňa.0005 Boli uskutočnené pokusy prevádzkovať zariadenia s chudobným vopred zmiešaným spaľovaním s alternatívou tekutými palivami s obsahonl vyšších uhľovodíkov, ako je napr. olejové a naftové palivo, a s palivovými plynmi s vyšším obsahom uhľovodíkov, ako je napr. propán (C 3) a bután (C 4). Za palivo s vyšším obsahom uhľovodíkov sa považuje palivo, pri ktorom minimálne 50 hmotnosti uhľovodíkových molekúl paliva má minimálne dva atómy uhlíka. Bohužiaľ, tieto spaľovacie zariadenia nemôžu len tak jednoducho pracovať v režime chudobného, vopred zmiešaného a odpareného spaľovania (LPP) pri použití alternatívnych palív. S cieľom vytvorenia chudobných,vopred zmiešaných a odparených tekutých palív alebo tekutých plynov používajúcich plameň (termín tekuté palivo, ktorý sa tu používa, by mal byť pochopený ako zahŕňajúci palivá, ktoré sú za normálnych okolností V tekutom stave pri izbovej teplote a atmosférickom tlaku, rovnako ako plyny, ktorý boli skvapalnené ochladením a/alebo stlačením), kvapaliny musia byť najprv odparené do nosného plynu (obvykle vzduchu), aby vytvorili palivový plyn (t.j. palivovú zmes výparov a vzduchu), ktorá následne môže byť zmiešaná s prídavným spaľovacím vzduchom predtým, než dosiahne čelo plameňa. Každopádne pri takomto odparenom tekutom palive/skvapalnenom plyne a zmesí vzduchu môže nastať fenomén známy ako samovznietenie. Samovznietenie je spontánne vznietenie paliva predtým, než palivo dosiahne plameň V spaľovacom zariadení. Toto predčasné vznietenie môže nastať napríklad ako dôsledok normálneho, predčasného alebo inéhoohrevu paliva, ktoré môže nastať pri privádzaní paliva dospaľovacieho zariadenia. Samovznietenie spôsobuje zníženú efektívnosť a poškodenie spaľovacieho zariadenia, skrátenie životnosti spaľovacieho zariadenia a/alebo nárast nežiaducich emisií.0006 Boli uskutočnené rôzne pokusy o obmedzenie samovznietenia tekutých palív s vyšším obsahom uhľovodíkov V takých zariadeniach chudobného, vopred zmiešaného spaľovania, ale žiaden z nich alebo uznaný ako úplne úspešný. Ako dôsledok dvojpalivových spaľovacích zariadení, ako sú napríklad plynové turbíny, schopné pracovať ako so zemným plynom, tak aj s tekutými palivami s vyšším obsahom uhľovodíkov štandardne pracujú v režime chudobného, vopred zmiešaného spaľovania pri použití so zemným plynom, a v difúznom režime pri použití tekutých palív s vyšším obsahom uhľovodíkov. Spaľovanie tekutých palív V difúznom režime je nežiaduce, pretože zvyšuje hladinu NOX a ďalších emisií V porovnaní so zemným plynom spaľovaným v chudobnom a vopred zmiešanom režime.0007 Ďalší problém, ktorý nedávno zaznamenal jeho zvýšenú dôležitosť, je problém spojený s použitím skvapalneného zemného plynu. Nedávny nedostatok dodávok zemného plynu pre domácnosti spôsobil, že sa dôležitosť skvapalneného zemného plynu stala bežnejšou. Pri dodaní skvapalneného zemného plynu, obvykle pomocou tankera, majú plyny s vyšším obsahom uhľovodíkov vyšší bod varu. Keď sa tekutý zemný plyn znovu odparí na použitie vo forme plynného paliva, posledný kontajner obsahuje vyššie percento palív s vyšším obsahom uhľovodíkov. V dôsledku vyššie uvedeného problému so samovznietením táto časť skvapalneného zemného plynu u mnohých existujúcich spaľovacích zariadení na zemný plyn s chudobným, vopred zmiešaným spaľovaním, nemôže byť použitá.0008 Spaľovacie zariadenia podobné tým, ktoré sa používajú pre zemný plyn, sú tiež používané pri bojleroch, spaľovacích peciach a turbínových motoroch, a ďalších spaľovacích motoroch vrátanepoužitia iného, než je výroba elektrickej energie, ako jenapríklad pohon námorných lodí. Problémy s použitím turbínových motorov pre pohon námorných lodí zahŕňajú veľký objemskladovacieho priestoru, ktorý sa štandardne požaduje pri bežnomstlačenom plynnom palive, a vysoké emisie, čo Vyplýva z používania alternatívneho paliva pri bežných turbínových motoroch. Emisie môžu jednak porušovať požiadavky ochrany životného prostredia a predstavovať bezpečnostné riziko, napríklad produkciou viditeľných emisií, ktoré prezradia polohu lode.0009 Spôsoby prevádzky zariadenia pre vopred zmiešané spaľovanie a princíp spaľovania, obsahujúce odparovač paliva, sú známe 2 patentu EP O 877 156 A 2.0010 Zostáva nám nesplnená požiadavka na spaľovacie zariadenia, ako napr. turbínové motory a iné spaľovacie zariadenia, ktoré môžu byť v prevádzke ako na zemný plyn, tak aj na tekuté palivá s vyšším obsahom uhľovodíkov V chudobnom,vopred zmiešanom a odparenom režime. Uspokojivá možnosť dvoch palív pre takého spaľovacie zariadenia by umožnila napríklad nákladovú a palivovú flexibilitu na použitie, akým je napríkladvýroba elektrickej energie a iné.0011 Vyššie uvedené problémy sú vyriešené pomocou spôsobu V súlade s patentovým nárokom 1 a spaľovacieho mechanizmu V súlade s patentovým nárokom 26.0012 Uskutočnenia predkladaného vynálezu sa do značnej miery venujú vyššie uvedeným problemom, rovnako ako aj iným, a toponúknutím mechanizmu na výrobu vopred odpareného palivovéhozo širokej škály tekutých palív alebo skvapalnených plynov,ktoré môžu byť privádzané do spaľovacieho zariadenia ako plynné palivo. V preferovaných uskutočneniach môže byť vopred odparenýpalivový plyn použitý s existujúcimi zariadeniami na chudobné,

MPK / Značky

MPK: F23K 5/20, F23D 11/24, F02B 43/08, F23C 9/08, F23D 11/44, F02G 3/00, F23D 11/36, F02C 1/00

Značky: palív, použitia, zariadeniach, spôsob, spalovacích, tekutých, odparovanie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/37-e20957-sposob-na-odparovanie-tekutych-paliv-v-spalovacich-zariadeniach-a-sposob-jeho-pouzitia.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob na odparovanie tekutých palív v spaľovacích zariadeniach a spôsob jeho použitia</a>

Podobne patenty