Способ факельного сжигания топлива

Предлагаемое техническое решение относится к области энергетики. Способ факельного сжигания топлива заключается в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, при этом производят поддержание электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне. Технический результат - повышение устойчивости воспламенения и горения топлива при его факельном сжигании. 2 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области энергетики и может быть использовано для управления процессом факельного сжигания топлива, например, угольной пыли в энергетических котлах и топках для его оптимизации.

Аналогичные технические решения для факельного сжигания топлива известны см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1651041 и описание патента Российской Федерации №2514534, которые содержат нижеследующую совокупность существенных признаков: подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, воспламеняют топливовоздушную смесь, производят факельное сжигание топлива в камере сгорания.

Все вышеперечисленные признаки являются общими с предлагаемым техническим решением.

Применение известных способов воспламенения и факельного сжигания топлива затруднено при сжигании низко реакционных топлив, например, угольной пыли, вследствие сложности обеспечения процесса воспламенения и поддержания горения факела. Это связано, в первую очередь, с относительно большими затратами электрической энергии составляющей 2-3% от тепловой мощности зажигаемого факела. Ресурс непрерывной работы устройств, реализующих данные способы, при этом составляет десятки часов, что затрудняет их применение для целей непрерывного использования для управления режимом горения топлива при его факельном сжигании.

Известен способ сжигания пылеугольного топлива, взятый нами за прототип, описанный в патенте №2498159, заключающийся в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд и воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени факела горящего топлива и осуществляют факельное сжигание топлива.

Данные признаки являются общими с предлагаемым техническим решением.

Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованных аналогичных технических решений заключается в повышении эффективности стабилизации режима горения топлива при его факельном сжигании и обеспечении надежности воспламенения топлива с техническим составом, препятствующим формирование предпламенной ионизированной зоны факела, например, при повышенной влажности топлива.

Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что в известном техническом решении при факельном сжигании низко реакционного топлива, например, угольной пыли, при изменении ее технического состава (влажности, зольности и т.п.), может снижаться интенсивность хемоионизационных процессов и, как следствие, снижение электростатического потенциала предпламенной зоны факела, что приводит к неустойчивому горению топлива и погасанию факела.

Учитывая характеристику и анализ известных технических решений можно сделать вывод, что задача по обеспечению устойчивого воспламенения и стабилизации режима горения топлива при его факельном сжигании является актуальной на сегодняшний день.

Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в способе сжигания пылеугольного топлива, заключающемся в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, при этом устанавливают величину электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне, обеспечивающем требуемые параметры горения топлива при его факельном сжигании.

Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит, как всей совокупности существенных признаков, так и отличительных признаков предлагаемого нами технического решения, поэтому оно соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Техническая сущность предлагаемого способа сжигания пылеугольного топлива заключается в следующем: создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, при этом производят поддержание электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне.

Известно, [Лаутон Д., Вайнберг Ф. Электрические аспекты горения. / Пер. с англ. под ред. В.А. Попова. М.: Энергия, 1976. - 296 с], что от состояния предпламенной зоны зависит процесс образования пламени, устойчивость и интенсивность горения всего факела, что особенно важно при сжигании низко реакционного топлива (угольная пыль, водоугольное топливо) горение которого невозможно осуществить в обычных условиях, что требует применения дополнительных мер, например, предварительного нагревания топлива и окислителя.

Для инициирования начала горения в зоне воспламенения создают электрическую высокочастотную дугу с помощью электродов, изолированных относительно металлоконструкций горелочного устройства, размещенных в этой зоне и подключенных к источнику высокочастотного тока. Величину тока выбирают в диапазоне 0,1÷2А. Для обеспечения устойчивости горения электрической дуги напряжение холостого хода источника тока может варьироваться от сотен до десятков тысяч вольт. Частота переменного тока выбирается из условия обеспечения образования диффузного электрического разряда в зоне образования пламени при загорании факела, которую выбирают в диапазоне частот от 5÷50 кГц. В качестве источника высокочастотного тока могут быть использованы широко распространенные в промышленности преобразователи частоты. Для обеспечения заданного электростатического потенциала предпламенной зоны относительно металлоконструкций горелки один из электродов присоединяют к одному из полюсов источника постоянного напряжения регулируемой величины 0÷5 киловольт для поддержания потенциала этой области на заданном уровне, не зависящем от интенсивности хемоионизанионных процессов в зоне воспламенения факела, которые, в свою очередь, зависят от технического состава топлива, температуры и других факторов влияющих на интенсивность инжекции электронов и ионов в предпламенную зону, при этом другой полюс источника постоянного напряжения присоединяют к металлическому корпусу горелки. При зажигании пылеугольного топлива электрической дугой, ток дуги инициирует процессы хемоионизации и ионы и электроны перед зоной воспламенения формируют высоко ионизированную предпламенную зону, обеспечивая при этом формирование диффузного разряда, который обеспечивает устойчивость и интенсивность горения топливовоздушной смеси в виде факела. При помощи источника постоянного напряжения устанавливают необходимый потенциал пред пламенной зоны вне зависимости от уровня процессов хемоионизаии в горящем факеле, тем самым обеспечивают требуемые параметры горения топлива, например, температуру его горения.

Изменение электростатического потенциала предпламенной зоны происходит за счет подачи напряжения на один электродов от высоковольтного источника постоянного напряжения относительно корпуса горелки, при этом диффузный разряд, благодаря относительно высокой электропроводности, приобретает равный электростатический потенциал, который и обеспечивает требуемый электростатический потенциал предпламенной зоны. При изменении этого потенциала происходит изменение интенсивности ионного ветра, увлекающего продукты горения факела в зону воспламенения и поддерживающие процессы воспламенения топлива наряду с химическими процессами в высоко ионизированных областях диффузного разряда и предпламенной зоны факела. При снижении величины напряжения источника постоянного напряжения происходит снижение потенциала предпламенной зоны воспламенения, при этом снижается концентрация зарядов в предпламенной зоне факела, величина ионного ветра и, как следствие, интенсивность горения факела вплоть до его погасания. На рисунке (Фиг. 1) схематично показан механизм формирования потенциала предпламенной зоны при подаче отрицательного электростатического потенциала на диффузный электрический разряд, где 1 - корпус горелки; 2 - источник переменного высокочастотного тока; 3 - источник постоянного напряжения; 4 - электроды; 5 - зона диффузного разряда, 6 - предпламенная зона, 7 - высокотемпературные продукты горения топлива.

При подаче положительного потенциала в зону диффузного разряда (Фиг. 2) с ростом его величины потенциал предпламенной зоны снижается и соответственно интенсивность ионного «ветра», что снижает устойчивость воспламенения топлива. Увеличивая электростатический потенциал диффузного разряда можно обеспечить высокую скорость электронов, инжектируемых из зоны воспламенения, обладающих высокой ионизирующей способностью, и создать высоко ионизированную предпламенную зону, обеспечивающую высокую интенсивность химических процессов в обеспечивающих устойчивость горения факела.

Предпочтение знака электростатического потенциала, налагаемого на диффузный разряд, выбирается от вида сжигаемого топлива, условий его сжигания и из условия обеспечения требуемых параметров при факельном сжигании топлива.

Способ факельного сжигания топлива, заключающийся в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, отличающийся тем, что при этом производят поддержание электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для сжигания содержит топливную форсунку, через которую топливный газ, получаемый смешиванием топлива и воздуха друг с другом, вдувается в топку; и множество разделителей, выполненных с возможностью разделения потока топливного газа посредством расширенной части, при этом ширина расширенной части увеличивается по мере прохождения расширенной части в направлении потока топливного газа, при этом разделители расположены в топливной форсунке на дистальной концевой стороне топливной форсунки так, что продольные оси разделителей проходят от стороны одной стеновой части топливной форсунки к стороне другой стеновой части, которая расположена на стороне, противоположной по отношению к указанной одной стеновой части, при этом множество разделителей включают: разделители с пазами, выполненные с пазом, который частично уменьшает ширину расширенной части на выходном конце в направлении потока топливного газа, и разделители без пазов, выполненные рядом с разделителями с пазами, при этом разделители без пазов имеют расширенную часть, и расширенная часть на выходном конце в направлении потока топливного газа имеет фиксированную ширину в направлении продольной оси.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для сжигания содержит топливную форсунку, впрыскивающую топливный газ, представляющий собой смесь топлива и воздуха; форсунку воздуха для сжигания, впрыскивающую воздух из пространства c наружной стороны топливной форсунки; первый элемент, расположенный внутри топливной форсунки и содержащий наклоненную относительно потока топливного газа первую наклонную поверхность и первую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон первой наклонной поверхности; и вторые элементы, расположенные ниже по потоку от указанной первой концевой кромки наклона в направлении потока топливного газа, причем каждый из них содержит наклоненную к первому элементу относительно потока топливного газа вторую наклонную поверхность и вторую концевую кромку наклона, на которой заканчивается наклон второй наклонной поверхности; при этом вторые элементы расположены по обеим сторонам от первого элемента.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка для сжигания содержит топливную форсунку, способную впрыскивать топливный газ, в котором смешаны топливо и воздух; по меньшей мере один стабилизатор пламени, обеспеченный со стороны торцевого конца топливной форсунки вблизи центральной оси; и разделительный элемент, разделяющий внутренний проточный канал, в котором обеспечен стабилизатор пламени, и внешний проточный канал с внешней стороны внутреннего проточного канала внутри топливной форсунки; причем площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала, отделенная разделительным элементом, увеличивается в направлении потока топливного газа.

Изобретение относится к области энергетики и металлургии. Устройство подачи топлива содержит цилиндр, прикрепляемый к установочной части нагнетающей трубы доменной печи; полый поворотный элемент, установленный внутри цилиндра с возможностью вращения, содержащий основание, через которое топливо подается внутрь поворотного элемента; трубу, прикрепленную с возможностью отсоединения к примыкающему к доменной печи концу поворотного элемента, имеющую передний конец, через который топливо поступает в доменную печь; и фиксатор, прикрепленный к цилиндру с возможностью отсоединения, удерживающий поворотный элемент в цилиндре; причем цилиндр имеет внутреннюю периферию, содержащую первую уплотнительную поверхность, поворотный элемент содержит вторую уплотнительную поверхность, и, когда поворотный элемент размещен в цилиндре, вторая уплотнительная поверхность входит в плотный контакт с первой уплотнительной поверхностью, кроме того, устройство включает в себя упругий элемент, прижимающий вторую уплотнительную поверхность поворотного элемента к первой уплотнительной поверхности цилиндра.
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для факельного сжигания твердого топлива, содержащего компоненты различной реакционной способности (летучие).

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к топочной технике, и может быть использовано в системах сжигания угольной пыли. Горелочное устройство для сжигания пылевидного твердого топлива содержит канал подачи высококонцентрированной смеси пыли твердого топлива, который имеет прямоугольную форму и установлен внутри воздушного короба подачи вторичного воздуха, а выпускное отверстие канала перекрыто арочным элементом, выполненным в виде плоской пластины с габаритами, идентичными габаритам выходного отверстия канала, и установленной по потоку напротив выходного отверстия канала на расстоянии, равном ширине выходного отверстия.

Предлагаемое техническое решение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для электрохимического факельного сжигания угольной пыли с более высокой степенью стабилизации горения факела угольной пыли.
Изобретение относится к теплоэнергетике, а более конкретно к способу оптимизации процесса сжигания угольного топлива в вихревой топке энергетической установки. Способ включает использование в режиме запуска энергетической установки угля микропомола с размерами частиц не более 10 мкм, получаемого в трехкамерном дезинтеграторе, в стационарном режиме - угля обычного помола, получаемого в двухступенчатой мельнице с помольными шарами и активатором.

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для введения угля и рециркуляции газов при производстве синтез-газа. Способ заключается во введении в реактор газификации (2) порошкообразного материала (С) и подаче технологического газа.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания пылевидного топлива содержит устройство сжатия воздуха, устройство подготовки воздуха с камерой подготовки воздуха, устройство плазмохимической обработки пылевидного топлива, включающее плазмотрон, и камеру горения, а также трубопроводы, связывающие их.

Предлагаемое техническое решение относится к области энергетики. Способ факельного сжигания топлива заключается в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, при этом производят поддержание электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне. Технический результат - повышение устойчивости воспламенения и горения топлива при его факельном сжигании. 2 ил.

Наверх