RU2125682C1 - Method of intensification and control of flame - Google Patents
Method of intensification and control of flame Download PDFInfo
- Publication number
- RU2125682C1 RU2125682C1 RU95109318A RU95109318A RU2125682C1 RU 2125682 C1 RU2125682 C1 RU 2125682C1 RU 95109318 A RU95109318 A RU 95109318A RU 95109318 A RU95109318 A RU 95109318A RU 2125682 C1 RU2125682 C1 RU 2125682C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flame
- combustion
- electric field
- fuel
- field
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к огневым технологиям, применяемым в различных отраслях промышленности, а также в теплоэлектростанциях, в двигателях внутреннего сгорания. The invention relates to fire technologies used in various industries, as well as in thermal power plants, in internal combustion engines.
Известны способы управления горением пламени путем регулирования подачи топлива и окислителя [1]. Known methods of controlling the combustion of a flame by regulating the supply of fuel and an oxidizing agent [1].
Существующие способы управления горением не позволяют существенно интенсифицировать процесс горения при одновременном снижении расхода окислителя (воздуха) и топлива (горючих веществ). Existing combustion control methods do not allow to substantially intensify the combustion process while reducing the consumption of oxidizing agent (air) and fuel (combustible substances).
В результате увеличения объема подаваемого воздуха в зону горения соответственно возрастает и объем отходящих токсичных газов. As a result of the increase in the volume of air supplied to the combustion zone, the volume of toxic waste gases also increases accordingly.
Наиболее близким техническим решением является способ, содержащий операции регулирования подачи топлива, воздуха и других горючих веществ в зону горения пламени [2]. The closest technical solution is a method containing the operation of regulating the supply of fuel, air and other combustible substances to the combustion zone of the flame [2].
Недостаток состоит в увеличении объема отходящих токсичных газов с увеличением подачи окислителя. The disadvantage is an increase in the volume of toxic toxic gases with an increase in the supply of oxidizing agent.
Прототип - существующий способ не позволяет интенсифицировать горение пламени при одновременном улучшении экологической чистоты отходящих газов. Prototype - the existing method does not allow to intensify the combustion of the flame while improving the environmental cleanliness of the exhaust gases.
Целью изобретения является устранение данных недостатков. The aim of the invention is to remedy these disadvantages.
Способ управления и интенсификации горения пламени любых горючих веществ путем регулируемой подачи в зону горения окислителя, например воздуха, горючего вещества, например, жидкого топлива, и различных добавок, например воды, легкоионизируемых присадок, жидких или твердых отходов, причем вначале измеряют геометрические параметры пламени (высоту, диаметр), температуру и экологические параметры отходящих газов, например дымности окиси углерода, азота, углеводородов, затем обрабатывают пламя (от устья до вершины) сильным продольным электрополем с напряженностью не менее 1 кВ/см, например путем изменения напряженности и межэлектродного расстояния приложения поля, и вращают пламя с регулируемой частотой вращающимся поперечным электрическим (электромагнитным) полем, причем регулируют параметры электрополей (электрические - частоту, напряженность и пространственные - межэлектродное расстояние продольного поля и диаметр и высоту подъема системы пространственно сдвинутых на 120o поперечных электродов, например сегментных) в зависимости от геометрических, тепловых параметров пламени, тонкую регулировку электрополей осуществляют в функции экологических параметров отходящих газов (C, CO, CnHm, NO), причем осуществляют электростатический распыл топливовоздушной смеси в зону горения пламени, также регулируют геометрическую форму пламени, например конусность, наклон, высоту, объем, площадь, изменением геометрических параметров упомянутых электрополей, например изменением наклона их осей приложения к оси пламени, расстоянием приложения полей к пламени, регулируют температуру, светимость и форму пламени путем изменения тока эмиссии от источника продольного электрополя, например путем смены его полярности, изменением напряженности поля, регулированием площади эмиссионной поверхности электродов, размещенных под пламенем.A method for controlling and intensifying the combustion of a flame of any combustible substances by controlled supply of an oxidizing agent, for example, air, a combustible substance, for example liquid fuel, and various additives, for example water, easily ionized additives, liquid or solid wastes, and the geometric parameters of the flame are measured first ( height, diameter), temperature and environmental parameters of the exhaust gases, for example, smoke of carbon monoxide, nitrogen, hydrocarbons, then they process the flame (from the mouth to the top) with a strong longitudinal electron a field with a voltage of at least 1 kV / cm, for example, by changing the intensity and interelectrode distance of the field application, and rotate the flame with an adjustable frequency by a rotating transverse electric (electromagnetic) field, and adjust the parameters of the electric fields (electric - frequency, tension and spatial - interelectrode distance of the longitudinal fields and diameter and lift height of a system of transverse electrodes spatially shifted by 120 ° , for example segment ones) depending on geometric, thermal parameters in the flame, fine-tuning of electric fields is carried out as a function of the environmental parameters of the exhaust gases (C, CO, C n H m , NO), moreover, the electrostatic spray of the air-fuel mixture into the flame combustion zone is carried out, the geometric shape of the flame is also regulated, for example, taper, tilt, height, volume, area, by changing the geometrical parameters of the mentioned electric fields, for example, by changing the inclination of their application axes to the flame axis, by the distance of application of the fields to the flame, control the temperature, luminosity and shape of the flame by changing the variation of the emission current from the source of a longitudinal electric field, for example, by changing its polarity, changing the field strength, adjusting the area of the emission surface of the electrodes placed under the flame.
Способ пояснен на примере устройства (чертеж). The method is illustrated by the example of the device (drawing).
Устройство для реализации предложенного способа содержит источник пламени 1, например горелку либо чашу с горючими веществами, трехфазную систему электродов 2, сдвинутых под 120o, центральный и изолированный от горелки и от земли электрод 3 с игольчатым венцом 4, размещенным жестко на поперечной штанге 5 и подвижно на хотя бы одной вертикальной направляющей штанге 6, и устройством передвижения 7, например электродвигателем с реечно-винтовой парой, причем электрод 3 и горелка 1 электрически изолированы и присоединены к выходам высокого напряжения источника продольного электрополя 8, управляемого схемой управления 9, а выходы электродов 2 присоединены к трехфазному регулируемому по частоте и напряжению источнику поперечного поля 10 со схемой управления 11, причем входы схем управления 9 и 11 присоединены через управляющий логически функциональный блок 12 к датчикам 13 режима горения пламени и состава отходящих газов (ToC, C, CO, CnHm, NO) и датчику ионизации (высота пламени) и др., на вход горелки 1 через регулятор 14, присоединенный к блоку 12, подают в горелку 1 топливо (Т) и воздух (В), причем горелка 1, электрод 3, штанги 5 и 6 дополнены электроизоляторами 15.A device for implementing the proposed method contains a flame source 1, for example, a burner or a bowl with combustible substances, a three-phase system of electrodes 2, shifted at 120 o , a central and isolated from the burner and from the ground electrode 3 with a needle ring 4, placed rigidly on the transverse rod 5 and movably on at least one vertical guide rod 6, and a travel device 7, for example, an electric motor with a rack-and-pinion pair, the electrode 3 and the burner 1 being electrically isolated and connected to high voltage outputs the source of the longitudinal electric field 8 controlled by the control circuit 9, and the outputs of the electrodes 2 are connected to a three-phase frequency and voltage source of the transverse field 10 with the control circuit 11, and the inputs of the control circuits 9 and 11 are connected via the logical control function block 12 to the mode sensors 13 combustion of the flame and the composition of the exhaust gases (T o C, C, CO, C n H m , NO) and the ionization sensor (flame height), etc., to the inlet of the burner 1 through the regulator 14 connected to the block 12, is fed into the burner 1 fuel (T) and air (B), and g Relkom 1, an electrode 3, rods 5 and 6 are supplemented electric insulators 15.
Пламя обозначено на чертеже позицией 16, а отходящие газы - 17. The flame is indicated in the drawing by 16, and the exhaust gases - 17.
Способ реализуется следующим образом: после подачи окислителя (В) и топлива (Т) в горелку 1 и воспламенения смеси, например, электроискровым способом измеряют высоту и другие параметры горения датчиками 13, после чего поднимают электрод 3 посредством устройства 7 на высоту, при которой венец 4 находится на 1 - 5 см выше вершины пламени 16, после чего подают на пламя 16 продольное и поперечное вращающиеся электрополя от блоков 8 и 10, раскручивают пламя 16 поперечным полем и одновременно осуществляют интенсификацию горения пламени регулированием напряженности продольного электрополя от блока 8, причем дополнительно управляют параметрами упомянутых электрополей в функции температуры пламени и др. (блок датчиков - 13). The method is implemented as follows: after the oxidizing agent (B) and fuel (T) are fed into the burner 1 and the mixture is ignited, for example, the height and other parameters of combustion are measured by sensors 13 using an electric spark method, after which the electrode 3 is raised by means of the device 7 to a height at which the crown 4 is 1 to 5 cm above the top of the flame 16, after which longitudinal and transverse rotating electric fields from blocks 8 and 10 are fed to the flame 16, the flame 16 is unwound with a transverse field and at the same time the flame is intensified by regulation of yazhennosti longitudinal electric field of from unit 8, and further control the parameters of said electric fields in the flame temperature and other functions (sensor unit - 13)..
Благодаря введению в пламя потока внешних электронов и выведению из пламени ионов регулируемой интенсивностью через венец 4 и электрод 3 от блока 8 возрастает интенсивность горения пламени, а дополнительное регулируемое вращение пламени трехфазным вращающимся электрополем через электроды 2 от блока 10 позволяет дополнительно застабилизировать пламя 16, повысить степень смешивания и дробления горящей топливовоздушеной смеси, т.е. также повысить интенсивность горения. Due to the introduction of a stream of external electrons into the flame and the removal of ions of controlled intensity through the crown 4 and the electrode 3 from the block 8, the flame burning intensity increases, and an additional controlled rotation of the flame by a three-phase rotating electric field through the electrodes 2 from the block 10 makes it possible to further stabilize the flame 16, increase the degree mixing and crushing the burning air-fuel mixture, i.e. also increase the intensity of combustion.
В связи с тем, что интенсивность горения пламени достигается при минимальных расходах воздуха, то снижается объем и возрастает качество очистки отходящих газов, т.е. осуществлена экологически чистая огневая технология горения пламени. Due to the fact that the combustion rate of the flame is achieved with minimal air consumption, the volume decreases and the quality of the exhaust gas treatment increases, i.e. implemented environmentally friendly fire technology of flame burning.
Интенсификация горения пламени достигается также тем, что топливовоздушно-водяную смесь электростатически распыляют до молекулярного уровня в сильном продольном электрическом поле между горелкой 1 и венцом 4 электрода 3. The intensification of flame combustion is also achieved by the fact that the air-water mixture is electrostatically sprayed to a molecular level in a strong longitudinal electric field between burner 1 and crown 4 of electrode 3.
В результате молекулярного распыления смеси улучшаются условия сгорания топливовоздушной смеси даже при дефиците окислителя. Углеводороды топлива в сильном электрическом поле сильно ионизируются, дробятся с восстановительной реакцией получения водорода и углерода, причем водород становится дополнительным энергоемким топливом, при сгорании которого пламя увеличивает светимость и температуру, достаточную для дожигания углерода в пламени. As a result of molecular spraying of the mixture, the combustion conditions of the air-fuel mixture are improved even with an oxidizer deficiency. Fuel hydrocarbons in a strong electric field are strongly ionized, crushed with a reducing reaction to produce hydrogen and carbon, and hydrogen becomes an additional energy-intensive fuel, during the combustion of which the flame increases the luminosity and temperature sufficient to burn carbon in the flame.
Способ позволяет изменять, регулировать геометрические размеры пламени 16 путем изменения геометрических параметров электрополей от источников 8, 10, например изменением наклона осей приложения электроплей к пламени, например изменением наклона центрального электрода 3 относительно вертикали (первоначальной оси пламени), достигается загибание пламени 16 в эту же сторону, подъем электрода 3 приведет к увеличению конусности пламени, увеличение площади игольчатого венца 4 приведет к увеличению площади пламени 16, его температуры (ToC), неизменной напряженности продольного электрополя.The method allows you to change, adjust the geometric dimensions of the flame 16 by changing the geometric parameters of the electric fields from sources 8, 10, for example by changing the inclination of the axes of application of electric energy to the flame, for example, by changing the inclination of the central electrode 3 relative to the vertical (the original axis of the flame), bending of the flame 16 to the same side, raising the electrode 3 will increase the conicity of the flame, increasing the area of the needle ring 4 will increase the area of the flame 16, its temperature (T o C), unchanged no tension of the longitudinal electric field.
Аналогично изменение плоскости вращения поперечного электрополя относительно пламени, а также частоты вращения от источника 10 приведет к изменению направления и объема пламени 16, например к его фокусировке при увеличении частоты вращения поля, что практически применимо, например, в металлообработке (резка, местный нагрев),
Изменением тока эмиссии с венца 4 можно регулировать интенсивность горения и высоту пламени 16.Similarly, a change in the plane of rotation of the transverse electric field relative to the flame, as well as the frequency of rotation from the source 10, will lead to a change in the direction and volume of the flame 16, for example, to its focus with increasing frequency of rotation of the field, which is practically applicable, for example, in metal processing (cutting, local heating),
By changing the emission current from crown 4, it is possible to adjust the burning intensity and flame height 16.
При отрицательном потенциале на венце 4 пламя 16 "тянется" к венцу, увеличивая свою высоту, при смене полярности на венце 4 продольного электрополя от блока 8 пламя 16, напротив, "прижимается" к горелке 1. With a negative potential at crown 4, flame 16 "stretches" to the crown, increasing its height; when polarity changes at crown 4 of longitudinal electric field from block 8, flame 16, on the contrary, is "pressed" to burner 1.
Регулирование тока эмиссии венца 4 возможно также изменением площади венца, регулированием напряженности продольного электрополя. Regulation of the emission current of the crown 4 is also possible by changing the area of the crown, by regulating the longitudinal electric field.
Таким образом, способ позволяет существенно повысить управляемость процессом горения пламени, а также значительно (в 1,5 - 2 раза) повышает интенсивность горения. Thus, the method can significantly increase the controllability of the flame combustion process, and also significantly (1.5 - 2 times) increases the intensity of combustion.
Обозначения к чертежу. Designation for the drawing.
"Способ интенсификации и управления пламенем"
1 - горелка либо чаша
2 - трехфазная система электродов, сдвинутых под 120o
3 - электрод центральный
4 - венец
5 - поперечная штанга
6 - направляющая штанга
7 - устройство передвижения
8 - источник продольного электрополя
9 - схема управления
10 - источник поперечного поля
11 - схема управления
12 - логически функциональный блок
13 - датчики режима горения пламени
14 - регулятор подачи топливовоздушной смеси
15 - электроизоляторы
16 - пламя
17 - отходящие газы
ToC - температура пламени
C - углерод (сажа, дымность)
CO - окись углерода
CnHm - углеводороды
NO - окись азота
σ - электропроводность (высота) палмени
fпл - частота вращения пламени
fп - частота вращения поля (электрического, электромагнитного)
Т - топливо
В - воздух
H2O - вода
Д - добавки
f1, f2 - частота импульсов
α1,α2 - скважность импульсов
18 - втулка крепленияр"The method of intensification and flame control"
1 - burner or bowl
2 - three-phase system of electrodes shifted at 120 o
3 - central electrode
4 - crown
5 - transverse rod
6 - a directing bar
7 - movement device
8 - source of longitudinal electric field
9 - control circuit
10 - transverse field source
11 - control circuit
12 - logical function block
13 - flame combustion sensors
14 - the regulator of the air-fuel mixture
15 - electrical insulators
16 - flame
17 - exhaust gases
T o C - flame temperature
C - carbon (soot, smoke)
CO - carbon monoxide
C n H m - hydrocarbons
NO - nitric oxide
σ is the electrical conductivity (height) of the palmen
f PL - the frequency of rotation of the flame
f p - frequency of rotation of the field (electric, electromagnetic)
T - fuel
To the air
H 2 O - water
D - additives
f 1 , f 2 - pulse frequency
α 1 , α 2 - duty cycle of pulses
18 - mounting sleeve
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95109318A RU2125682C1 (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Method of intensification and control of flame |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95109318A RU2125682C1 (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Method of intensification and control of flame |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95109318A RU95109318A (en) | 1997-04-20 |
RU2125682C1 true RU2125682C1 (en) | 1999-01-27 |
Family
ID=20168570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95109318A RU2125682C1 (en) | 1995-06-06 | 1995-06-06 | Method of intensification and control of flame |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2125682C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2153C2 (en) * | 2001-05-15 | 2003-10-31 | Государственный Университет Молд0 | Method of flame control in the burning process (variants) |
MD2152C2 (en) * | 2001-05-08 | 2003-12-31 | Государственный Университет Молд0 | Process and device for fuel combustion |
MD2151C2 (en) * | 2001-04-25 | 2003-12-31 | Государственный Университет Молд0 | Process and device for fuel combustion |
MD2178C2 (en) * | 2001-06-21 | 2003-12-31 | Виктор КОВАЛЁВ | Process for burning of gaseous hydrocarbonic combustible and installation for realization thereof |
WO2012166079A1 (en) | 2011-06-03 | 2012-12-06 | Drachko Yevgeniy Federovich | Hybrid internal combustion engine (variants thereof) |
US20160161115A1 (en) * | 2012-10-23 | 2016-06-09 | Clearsign Combustion Corporation | Burner with electrodynamic flame position control system |
RU2694268C1 (en) * | 2018-02-06 | 2019-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" (ННГАСУ) | Method for intensification and control of flame |
-
1995
- 1995-06-06 RU RU95109318A patent/RU2125682C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Физический энциклопедический словарь. - М., 1984, с.134 - 135, раздел "Горение". Степанов Е.М. Ионизация в пламени и электрическое поле. - М., 1968, с.210, рис.115. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2151C2 (en) * | 2001-04-25 | 2003-12-31 | Государственный Университет Молд0 | Process and device for fuel combustion |
MD2152C2 (en) * | 2001-05-08 | 2003-12-31 | Государственный Университет Молд0 | Process and device for fuel combustion |
MD2153C2 (en) * | 2001-05-15 | 2003-10-31 | Государственный Университет Молд0 | Method of flame control in the burning process (variants) |
MD2178C2 (en) * | 2001-06-21 | 2003-12-31 | Виктор КОВАЛЁВ | Process for burning of gaseous hydrocarbonic combustible and installation for realization thereof |
WO2012166079A1 (en) | 2011-06-03 | 2012-12-06 | Drachko Yevgeniy Federovich | Hybrid internal combustion engine (variants thereof) |
US20160161115A1 (en) * | 2012-10-23 | 2016-06-09 | Clearsign Combustion Corporation | Burner with electrodynamic flame position control system |
RU2694268C1 (en) * | 2018-02-06 | 2019-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" (ННГАСУ) | Method for intensification and control of flame |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95109318A (en) | 1997-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10101024B2 (en) | Method for combustion of multiple fuels | |
US3004137A (en) | Method and apparatus for the production of high gas temperatures | |
GB1112612A (en) | Method and apparatus for producing an electrical discharge | |
US4808286A (en) | Apparatus and method for maximizing production of heat, gas, and electricity through the acceleration of hydrogen dissociation | |
US20050208442A1 (en) | Fuel combustion device | |
DZ1643A1 (en) | Torch device for chemical process. | |
RU2125682C1 (en) | Method of intensification and control of flame | |
CA2010008A1 (en) | Method and apparatus for increasing radiant heat production of hydrocarbon fuel combustion systems | |
US4089628A (en) | Pulverized coal arc heated igniter system | |
Bradley et al. | Electrical coronas and burner flame stability | |
RU2457395C2 (en) | Solid fuel combustion intensification method | |
USRE16149E (en) | Process and apparatus fob | |
SU918676A1 (en) | Method of preparing fuel for burning | |
Choi et al. | Stabilization of a combustion process near lean blow off by an electric discharge | |
SU1281817A1 (en) | Method of burning fuel | |
RU2059926C1 (en) | Method of and plasma pulverized-coal burner for low-grade coal combustion | |
RU2117870C1 (en) | Method and device for incineration of waste and refuse | |
RU2652697C1 (en) | Method of preparation of gaseous fuel and air before their feeding into the combustion device | |
RU2685462C1 (en) | Flame combustion of fuel | |
RU2210700C2 (en) | Method of plasma ignition of pulverized coal fuel | |
RU2079786C1 (en) | Method to intensify burning of flame torch in furnace of boiler installation | |
SU1048245A1 (en) | Method of preparing fuel for burning | |
RU2128408C1 (en) | Plant for no-oil starting of pulverized-fuel boiler and illumination of flame pattern | |
RU2448300C2 (en) | Method for efficient combustion of fuel and device for its realisation | |
GB1585943A (en) | Pulverised coal arc heated igniter system |