Устройство электрического воспламенения и факельного сжигания топливовоздушной смеси

Авторы патента:

F23Q5/00 - Импульсное зажигание, т.е. зажигание искрой, образуемой между электродами (при разрыве контактов в цепи, предназначенное для двигателей внутреннего сгорания F02P 15/00)

Владельцы патента RU 2779343:

Синельников Денис Сергеевич (RU)

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.д. для воспламенения и факельного сжигания топливовоздушной смеси. Устройство электрического воспламенения и факельного сжигания топливовоздушной смеси содержит стержневые электроды для генерирования электрической дуги, тракты подачи топлива и вторичного воздуха. Стержневые электроды установлены в зоне горения и воспламенения турбулентной топливовоздушной смеси, на выходе из тракта подачи топлива и в тракте подачи вторичного воздуха установлены завихрители, при этом завихритель, установленный в тракте подачи вторичного воздуха, является лопаточным завихрителем и снабжен устройством изменения положения лопаток, выполненным с возможностью направления потока вторичного воздуха как сонаправлено потоку топлива, так и противоположно. Изобретение позволяет повысить устойчивость воспламенения топливовоздушной смеси и обеспечить надежное горение с минимальным уносом невоспламенившегося топлива в топку. 1 ил.

Известен способ сжигания низкосортных углей и плазменная горелка для его осуществления (патент RU № 2059926, С 1, МКИ F23D1/00, F23Q13/00, 1992), заключающийся в генерировании электрической плазменной дуги в плазмотроне-запальнике со стержневыми электродами, нагреве аэросмеси в дуговой плазме, розжиге и стабилизации горения аэросмеси. Генерирование электрической плазменной дуги осуществляют в канале подачи аэросмеси, выполненном в горелке. Для чего в указанном канале первоначально генерируют электрическую плазменную дугу и её плазменными потоками возбуждают основную дугу, при этом плазмотрон-запальник перемещают вдоль стержневых элементов по мере их эрозионного разрушения.

Недостатком указанного способа является высокая энергоемкость плазмотрона запальника, а также малый объемный контакт дугового разряда плазмотрона и пылеугольной смеси. Также к недостаткам данного способа можно отнести высокие температуры (до 6000°C) при которых работает оборудование плазмотрона, что влияет на надежность и долговечность частей плазмотрона.

Известная плазменная пылеугольная горелка, содержит канал подачи аэросмеси, канал подачи вторичного воздуха с установленным в нем завихрителем, плазмотрон-запальник со стержневыми электродами (патент RU № 2059926 С1, МКИ F23D1/00, F23Q13/00, 1992). Плазмотрон-запальник с электродами установлен в канале подачи аэросмеси. Графитовые электроды размещены по всей длине канала подачи аэросмеси. Плазмотрон-запальник снабжен соплами двустороннего истечения и установлен с возможностью продольного перемещения между стержневыми электродами, при этом сопла плазмотрона сориентированы на концы электродов.

Недостатком плазменной пылеугольной горелки представленной в этом изобретении является низкая надежность воспламенения пылеугольного топлива разного химического состава и низкой реакционностью, а также большая удельная электрическая мощность устройства и большие его размеры.

Известно устройство плазменного воспламенения пылеугольного топлива, содержащее корпус, стержневые электроды для генерирования электрической дуги, топливопровод и трубопровод вторичного воздуха, (патент RU № 2410603 С1, МКИ F23 Q 5/00, F23Q13/00, 2009). Корпус разделен поперечной перегородкой на резонансную и охлаждающую камеры. В центре перегородки выполнен проход вторичного воздуха и в нем установлены с возможностью продольного перемещения стержневые электроды, причем их рабочая часть направлена внутрь резонансной камеры, а электрическую дугу создают переменным током высокой частоты в резонансной камере с образованием акустического поля.

Недостатком этого устройства является ограниченная тепловая и электрическая мощность инициируемого факела и как следствие, невозможность организации сжигания низкореакционного топлива, так как конструкция известного устройства не позволяет осуществить как дополнительного подвода энергии, так и локализации имеющейся мощности.

Известно устройство, принятое в качестве прототипа, содержащее корпус, стержневые электроды для генерирования электрической дуги, топливопровод и трубопровод вторичного воздуха, (патент RU № 2731081 С1, МКИ F23 Q 5/00, F23D1/00, 2020). Высоковольтный запальник пылеугольного топлива содержит канал пылеугольного топлива, внутри которого установлены стержневые электроды и конический обтекатель, обращенный малым основанием встречно потоку пылеугольного топлива. Конический обтекатель размещен перед стержневыми электродами, к его малому основанию присоединен дополнительный трубопровод пылеугольного топлива.

Недостатком данного устройства неустойчивость воспламенения и горения пылеугольного топлива. Данный недостаток объясняется тем, что в устройстве обеспечивается недостаточное перемешивание воздуха и топлива, что ведет к химическому недожогу и повышенному уносу топлива в пространство топки.

Задачей решаемой предлагаемым изобретением является создание устройства, которое позволяет с повышенной устойчивостью воспламенять топливовоздушную смесь и обеспечивать надежное горение с минимальным уносом невоспламенившегося топлива в топку.

Достижение обеспечиваемого изобретением технического результата становится возможным благодаря тому, что производится электрическое воспламенение турбулентной топливовоздушной смеси. Турбулизация потока производится за счет завихрителей, установленных на выходе из тракта подачи топлива и в тракте подачи вторичного воздуха. Причем завихритель установленный в тракте подачи вторичного воздуха оборудован поворотными лопатками, которые имеют возможность изменения направления крутки воздушного потока. Максимальная турбулизация потока топливовоздушной смеси производится благодаря противоположно направленному вращению потоков топлива и воздуха. За счет этого эффекта количество невоспламенившегося топлива вследствие недостаточного подвода кислорода воздуха к частицам топлива снижается. Следствием турбулизации потока топливовоздушной смеси является его торможение. За счет торможения потока время нахождения частиц топлива в области электрического воздействия увеличивается, что положительно влияет на надежность воспламенения. При достижении устойчивого воспламенения топливовоздушной смеси возможно изменение направления вращения лопаток завихрителя, установленного в тракте подачи вторичного воздуха до положения, в котором крутка воздушного и топливного потока будет сонаправленной. Данный процесс позволяет увеличивать скорость истечения факела и как следствие, его положение в зоне воспламенения и горения топливовоздушной смеси, что влияет на температуру стенок зоны воспламенения и горения топливовоздушной смеси.

Существо изобретения поясняется прилагаемыми чертежами.

На чертеже представлено продольное сечение устройства электрического воспламенения топливовоздушной смеси.

Предлагаемое устройство электрического воспламенения топливовоздушной смеси содержит тракт подачи вторичного воздуха (1), оборудованный лопаточным завихрителем (2) с устройством изменения положения лопаток (3), тракт подачи топлива (4) оборудованный завихрителем (5), стержневые электроды (6), подключенные к источнику питания (7), зону воспламенения и горения топливовоздушной смеси (8).

Предлагаемое устройство электрического воспламенения топливовоздушной смеси реализуется следующим образом.

На стержневые электроды (6) расположенные в зоне воспламенения и горения топлива (8) от источника питания (7) подается электрический ток и электродами (6) формируется электрический разряд (9). По трактам (1,4) в зону горения и воспламенения топлива (8) подается топливо и воздух. При этом при помощи завихрителей (2,5) данные потоки закручиваются противоположно направленно, и поток топливовоздушной смеси становится турбулизированным. При прохождении через пространство между электродами (6) поток топливовоздушной смеси воспламеняется за счет воздействия электрического разряда (9), после чего образуется топливный факел (10). Следствием турбулизации потока топливовоздушной смеси является его торможение. За счет торможения потока время нахождения частиц топлива в области электрического воздействия (9) увеличивается, что положительно влияет на надежность воспламенения. При достижении устойчивого воспламенения топливовоздушной смеси возможно изменение направления вращения лопаток завихрителя (2), установленного в тракт подачи вторичного воздуха (1), при помощи устройства изменения положения лопаток (3) до положения в котором крутка воздушного и топливного потока будет сонаправленной. Данный процесс позволяет увеличивать скорость истечения факела (10) и как следствие, его положение в зоне воспламенения и горения топливовоздушной смеси (8) и длину его выхода в топку (11), что также влияет на температуру стенок зоны воспламенения и горения топливовоздушной смеси (8).

Предлагаемое изобретение позволяет с повышенной устойчивостью воспламенять топливовоздушную смесь и обеспечивать надежное горение с минимальным уносом невоспламенившегося топлива в топку.

Устройство электрического воспламенения и факельного сжигания топливовоздушной смеси, содержащее стержневые электроды для генерирования электрической дуги, тракты подачи топлива и вторичного воздуха, отличающееся тем, что стержневые электроды установлены в зоне горения и воспламенения турбулентной топливовоздушной смеси, на выходе из тракта подачи топлива и в тракте подачи вторичного воздуха установлены завихрители, при этом завихритель, установленный в тракте подачи вторичного воздуха, является лопаточным завихрителем и снабжен устройством изменения положения лопаток, выполненным с возможностью направления потока вторичного воздуха как сонаправлено потоку топлива, так и противоположно.

Изобретение описывает способ СВЧ-розжига древесного вида топлива с высоким влагосодержанием, характеризующийся тем, что перед СВЧ-воздействием твердое древесное топливо измельчают до 3-10 см, удаляют из него металлические включения и увлажняют до влагосодержания от 15 до 70%. Технический результат заключается в быстром и эффективном нагреве с последующим розжигом топлива до температуры 250-300°С, сокращении продолжительности розжига, разогреве внутренних слоев топлива до температуры 300-350°С, снижении вредных выбросов СО и NOx на 5-12%, повышении мощности котла, разложении сложных углеводородов, возможности регулирования режимов наладки мощностей котлоагрегатов при разных состояниях влажного топлива без обработки.

Способ факельного сжигания топливовоздушной смеси и устройство для реализации способа // 2731087

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.п. для обеспечения самостоятельного розжига и стабилизации горения пылеугольных и водоугольных топливных смесей без использования дополнительных топлив розжига, электрического разряда.

Способ факельного сжигания топливовоздушной смеси и устройство для реализации способа с использованием электроионизационного воспламенителя // 2731081

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.п. для обеспечения самостоятельного розжига котла из холодного состояния.

Устройство факельного сжигания топлива // 2704178

Изобретение относится к энергетике. Устройство факельного сжигания топлива содержит камеру воспламенения, источник переменного тока, не менее двух стержневых электродов, соединенных с источником переменного тока, канал подачи топливной аэросмеси, канал вторичного воздуха, камеру охлаждения, причем между камерой воспламенения и охлаждения выполнены проходы для установки стержневых электродов.

Вихревая растопочная пылеугольная горелка // 2683052

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.д. для обеспечения безмазутного розжига и стабилизации горения пылеугольного топлива.

Высоковольтный запальник пылеугольного топлива // 2674114

Способ электродугового розжига паромазутной форсунки и устройство для его осуществления // 2514534

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для электродугового розжига паромазутной форсунки и стабилизации пламени горелок различных топочных устройств, сжигающих различные виды топлива. Способ электродугового розжига паромазутной форсунки заключается в подаче паромазутной смеси из форсунки в топку котла и подаче высоковольтного напряжения на стержневые электроды электродугового запальника, получение на них электродугового разряда и соприкосновение его со струей паромазутной смеси и ее воспламенение, форсунку продувают паром в топку котла и осуществляют перемещение стержневых электродов до точки, где происходит пересечение электродугового разряда со струей пара из форсунки и растягивание в длину электродугового разряда, увеличение напряжения и, соответственно, мощности, в этой точке устанавливают стержневые электроды, после чего из форсунки в топку котла подают паромазутную смесь, которая при соприкосновении с растянутым в длину электродуговым разрядом воспламеняется.

Способ растопки и поддержания стабильного горения в котлоагрегатах с применением водоугольного топлива // 2505748

Изобретение относится к теплоэнергетике. При использовании в топках котлоагрегатов водоугольного топлива (ВУТ) проблемой является падение температуры в модуле подготовки топливной смеси при подаче ВУТ, что отрицательно влияет на процесс газификации топлива, в результате чего образуется недостаточное количество газовой составляющей для надежного пуска котла из холодного состояния и поддержания стабильного горения на низких нагрузках.

Сверхзвуковой плазмохимический стабилизатор горения // 2499193

Изобретение относится к области авиационной техники. Сверхзвуковой плазмохимический стабилизатор горения для прямоточной камеры сгорания состоит из установленных в проточной части камеры сгорания двух последовательно расположенных по потоку электродов, выполненных в виде обтекаемых пилонов с симметричными аэродинамическими профилями, один из которых - анод, электрически изолирован от металлической стенки камеры сгорания и оборудован трубкой для подвода топлива и инжекторами для впрыска топлива в поток, при этом анод имеет излом так, что корневая часть анода имеет отрицательную стреловидность относительно направления потока, а концевая - нулевую стреловидность, а второй электрод - катод расположен в следе за первым и непосредственно закреплен на стенке камеры сгорания, в анод дополнительно встроены трубка и инжекторы для впрыска в поток одновременно с топливом химически активных добавок, торец концевой части анода со стороны набегающего потока имеет выступ в виде тонкой прямоугольной пластины, расположенной в плоскости симметрии пилона, задняя кромка пластины скошена и имеет скругления в угловых точках, при этом угол между торцевой поверхностью и задней кромкой анода также скруглен.

Способ сжигания пылеугольного топлива // 2498159

Предлагаемое техническое решение относится к области энергетики и может быть использовано для факельного сжигания низкореакционного вида топлива, например угольной пыли, с меньшими затратами электрической энергии. Способ сжигания пылеугольного топлива заключается в том, что его воспламенение производят электродуговым разрядом, стабилизируют и интенсифицируют горение факела, воздействуя на зону пламеобразования переменным электрическим током высокой частоты, образуя в зоне пламеобразования диффузный электрический разряд.

Устройство электрического воспламенения топливовоздушной смеси // 2779345

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для воспламенения топлива в энергетических установках. Устройство электрического воспламенения топливовоздушной смеси содержит корпус, стержневые электроды для генерирования электрической дуги, установленные в трубопроводе подачи топливовоздушной смеси. На концах стержневых электродов, обращенных к топливовоздушному потоку, перпендикулярно вмонтированы токопроводящие сонаправленные стержни для образования устойчивого электрического разряда, выполненные с возможностью продольного перемещения для регулирования пробойного расстояния. Изобретение позволяет повысить надежность воспламенения топливовоздушной смеси путем обеспечения необходимого пробойного расстояния и максимального ионизирующего пространства. 1 ил.