Плазмохимическое устройство для розжига и стабилизации горения топлива

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Плазмохимическое устройство для розжига и стабилизации горения топлива содержит расположенный вблизи мазутной форсунки горелки плазмохимический блок, представляющий собой плазмотрон и розжиговую паротопливную форсунку, розжиговая паротопливная форсунка расположена под углом к оси плазмотрона с обеспечением касания высокотемпературной зоны плазменного факела поверхности конуса распыла паротопливной форсунки на удалении от корня ее факела распыла. В розжиговой паротопливной форсунке топливный канал выполнен внутри канала для подачи пара на распыл топлива, при этом на входе в форсунку в канале для подачи пара установлен коллектор для обеспечения необходимых параметров распределения топлива в поджигном факеле этой форсунки. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные качества и надежность за счет обеспечения устойчивого розжига и стабилизации горения топлива в течение срока службы плазмотрона. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для розжига и стабилизации горения топлива в котельных установках, топочных устройствах и других теплогенерирующих устройствах.

Наиболее традиционным способом воспламенения топлива является способ, при котором плазмотрон размещают в непосредственной близости от мазутной форсунки горелки так, что сопло плазмотрона касается поверхности конуса распыла мазутного факела (М.Ф. Жуков, Е.И. Карпенко, В.С. Перегудов и др. Плазменная безмазутная растопка котлов и стабилизация горения пылеугольного факела. /Под ред. В.Е. Мессерле, В.С. Перегудова. Новосибирск: Наука, Сиб. изд. фирма РАН, 1995, стр.98).

Недостатком данного способа воспламенения является попадание топлива из-за неравномерности его распыла на плазмотрон, что ведет к закоксовыванию и уменьшению срока эксплуатации электродов плазмотрона. Кроме того, при необходимости снижения расхода топлива через форсунку изменяется угол раскрытия факела, что ведет к увеличению расстояния между соплом плазмотрона и поверхностью конуса распыла факела. С другой стороны, в процессе эксплуатации в результате естественного износа изменяются параметры работы форсунки, что также ведет к изменению угла раскрытия факела и его нестабильности.

Известно плазмохимическое устройство для розжига и стабилизации горения топлива, содержащее расположенный вблизи мазутной форсунки горелки плазмохимический блок, представляющий собой плазмотрон и розжиговую паротопливную форсунку (RU, полезная модель 19311, F 23 D 1/00, опубл. 20.08.2001).

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность запального устройства, поскольку вспомогательная топливная форсунка не обеспечивает надежного пересечения высокотемпературной зоны плазменного факела с поверхностью конуса распыла паротопливной форсунки.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по гарантированному обеспечению пересечения высокотемпературной зоны плазменного факела с поверхностью конуса распыла паротопливной форсунки на удалении от корня ее факела распыла при применении плазмотрона малой мощности. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационных качеств и надежности за счет обеспечения устойчивого розжига и стабилизации горения топлива в течение срока службы плазмотрона.

Указанный технический результат достигается тем, что в плазмохимическом устройстве для розжига и стабилизации горения топлива, содержащем расположенный вблизи мазутной форсунки горелки плазмохимический блок, представляющий собой плазмотрон и розжиговую паротопливную форсунку, последняя расположена под углом к оси плазмотрона с обеспечением касания высокотемпературной зоны плазменного факела поверхности конуса распыла паротопливной форсунки на удалении от корня ее факела распыла.

А также возможно, что в розжиговой паротопливной форсунке топливный канал выполнен внутри канала для подачи пара на распыл топлива, при этом на входе в форсунку в канале для подачи пара установлен коллектор для обеспечения необходимых параметров распределения топлива в поджигном факеле этой форсунки.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.

На фиг.1 представлена конструктивная схема плазмохимического устройства для розжига и стабилизации горения топлива; на фиг.2 - конструкция розжиговой паротопливной форсунки.

Плазмохимическое устройство (фиг.1) представляет собой плазмохимический блок 1, размещаемый в стандартной трубе 2 для запального устройства и состоящий из плазмотрона 3 малой мощности и розжиговой паротопливной форсунки 4, расположенной под углом к оси плазмотрона. Угол наклона паротопливной форсунки 4 выбирается в зависимости от необходимого угла наклона поджигного факела 5 плазмохимического блока к факелу 6 форсунки и расположения устройства относительно газомазутной форсунки 7. Расположение паротопливной форсунки 4 по расстоянию относительно плазмотрона 3 определяется, исходя из выбранного угла ее наклона и конфигурации ее выходного сопла, при этом высокотемпературная зона плазменного факела должна касаться поверхности конуса распыла паротопливной форсунки на удалении от корня ее факела распыла.

С учетом того, что данное устройство располагается в глубине горелки и имеет малое сечение топливного канала, при розжиге холодного котла возможно быстрое остывание подаваемого к форсунке мазута, что может затруднять процесс розжига. В связи с этим в устройстве может использоваться паротопливная форсунка (фиг.2), в которой топливный канал 8 помещен внутри канала для подачи пара 9 на распыл топлива. На входе в форсунку пар подается в коллектор 10, что позволяет обеспечить необходимые параметры распределения топлива в поджигном факеле 5.

Настоящее изобретение промышленно применимо. Проведенные испытания данного устройства показали, что надежное воспламенение факела газомазутной форсунки 7 горелки теплоэнергетической установки описанным устройством обеспечивается уже при 0,4 кВт мощности плазмотрона 3 и расходе топлива форсункой 4, равном 3 г/с.

Формула изобретения

1. Плазмохимическое устройство для розжига и стабилизации горения топлива, содержащее расположенный вблизи мазутной форсунки горелки плазмохимический блок, представляющий собой плазмотрон и розжиговую паротопливную форсунку, отличающееся тем, что розжиговая паротопливная форсунка расположена под углом к оси плазмотрона с обеспечением касания высокотемпературной зоны плазменного факела поверхности конуса распыла паротопливной форсунки на удалении от корня ее факела распыла.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в розжиговой паротопливной форсунке топливный канал выполнен внутри канала для подачи пара на распыл топлива, при этом на входе в форсунку в канале для подачи пара установлен коллектор для обеспечения необходимых параметров распределения топлива в поджигном факеле этой форсунки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2