RU2174652C1

RU2174652C1 - Pulverized-coal fuel igniter

Info

Publication number: RU2174652C1
Application number: RU2000106343A
Authority: RU
Inventors: В.А. Достовалов; В.В. Петросьянц
Original assignee: Достовалов Виктор Александрович; Петросьянц Виктор Владимирович
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-10-10

Abstract

FIELD: pulverized-coal burners; lighting up and stabilization of burning. SUBSTANCE: device has fuel-feed pipe coupled with pulverized-coal source and equipped with channel to supply compressed air, ignition chamber and plasma generator installed at angle relative to axis of fuel-feed pipe. Compressed air supply channels are made in form of slot cuts in wall of fuel-feed pipe over its perimeter. They are oriented at angle relative to axis of fuel-feed pipe and are arranged before plasma generator from side of pulverized-coal source. EFFECT: provision of control of lighting-up process, reduced overall dimensions of device. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для розжига и стабилизации горения пылеугольных горелок. The invention relates to energy and can be used to ignite and stabilize the combustion of pulverized coal burners.

Известно устройство для воспламенения пылеугольного топлива, содержащее топливоподающую трубу, камеру воспламенения и плазмотрон (см. пат. Великобритании N 1585943, кл. F 23 Q 5/00, 1981). A device for ignition of pulverized coal fuel containing a fuel supply pipe, an ignition chamber and a plasma torch (see US Pat. UK N 1585943, CL F 23 Q 5/00, 1981).

Недостаток этого решения - эффективность работы только при сжигании высокосортных углей с высоким выходом летучих. The disadvantage of this solution is its efficiency only when burning high-grade coal with a high yield of volatiles.

Известно также устройство для воспламенения пылеугольного топлива, содержащее топливоподающую трубу, связанную с источником угольной пыли и снабженную каналом для ввода сжатого воздуха, камеру воспламенения и плазмотрон, установленный под углом к оси топливоподающей трубы (см. пат. РФ N 1732119, кл. F 23 Q 5/00, 1992). A device for igniting pulverized coal fuel is also known, comprising a fuel supply pipe connected to a source of coal dust and provided with a channel for introducing compressed air, an ignition chamber and a plasma torch mounted at an angle to the axis of the fuel supply pipe (see US Pat. RF N 1732119, class F 23 Q 5/00, 1992).

Недостаток этого решения - необходимость повышения мощности плазмотрона и, соответственно, увеличение громоздкости всего устройства, что объясняется неэффективными условиями взаимодействия плазменного "шнура" и пылеугольного потока, который "размазывается" по стенкам топливоподающей трубы, в результате чего основной объем плазмы даже не контактирует с частицами угольной пыли, кроме того процесс розжига не поддается регулированию. The disadvantage of this solution is the need to increase the power of the plasma torch and, accordingly, increase the bulkiness of the entire device, which is explained by ineffective conditions for the interaction of the plasma “cord” and the dust-coal flow, which is “smeared” along the walls of the fuel supply pipe, as a result of which the main plasma volume does not even come into contact with particles coal dust, in addition, the ignition process is not regulated.

Задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является обеспечение управляемости процесса розжига и снижение габаритов устройства. The task to which the claimed solution is directed is to ensure the controllability of the ignition process and reduce the size of the device.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении максимально эффективных условий взаимодействия плазменного "шнура" и пылеугольного потока, снижении мощности, потребляемой плазмотроном, увеличении сроков безремонтной эксплуатации устройства. The technical result obtained when solving the problem is expressed in providing the most effective conditions for the interaction of the plasma “cord” and the pulverized-coal flow, reducing the power consumed by the plasma torch, and increasing the terms of non-repairable operation of the device.

Поставленная задача решается тем, что устройство для воспламенения пылеугольного топлива, содержащее топливоподающую трубу, связанную с источником угольной пыли и снабженную каналом для ввода сжатого воздуха, камеру воспламенения и плазмотрон, установленный под углом к оси топливоподающей трубы, отличается тем, что каналы ввода сжатого воздуха выполнены в виде щелевых прорезей в стенке топливоподающей трубы, по всему ее периметру, ориентированных под углом к оси топливоподающей трубы и расположенных перед плазмотроном со стороны источника угольной пыли. Кроме того, перед плазмотроном размещены две щелевые прорези, соответственно, на расстояниях от него, равных 0,2 и 0,33 от диаметра топливоподающей трубы. Кроме того, перед выпускным отверстием топливоподающей трубы размещено выпускное отверстие канала подвода вторичного воздуха, выполненное в виде щелевой прорези в стенке топливоподающей трубы, по всему ее периметру, ориентированное под углом к оси этой трубы, на расстоянии от выпускного отверстия топливоподающей трубы, соответствующем 1 - 2,5 ее диаметра. Кроме того, топливоподающая труба выполнена из двух прямолинейных отрезков, связанных друг с другом под углом, с образованием колена, при этом в колене выполнено отверстие, сориентированное вдоль оси участка трубы, снабженного плазмотроном, при этом, названное отверстие связано с источником сжатого воздуха, снабженного регулятором ввода воздуха. Кроме того, плазмотрон установлен под углом 60^o к оси топливоподающей трубы.The problem is solved in that the device for igniting pulverized coal containing a fuel supply pipe connected to a source of coal dust and provided with a channel for introducing compressed air, an ignition chamber and a plasma torch mounted at an angle to the axis of the fuel supply pipe, differs in that the channels for introducing compressed air made in the form of slotted slots in the wall of the fuel supply pipe, along its entire perimeter, oriented at an angle to the axis of the fuel supply pipe and located in front of the plasma torch from the source side coal dust. In addition, two slotted slots are placed in front of the plasmatron, respectively, at distances from it equal to 0.2 and 0.33 from the diameter of the fuel supply pipe. In addition, in front of the outlet of the fuel supply pipe there is an outlet of the secondary air supply channel, made in the form of a slot in the wall of the fuel supply pipe, along its entire perimeter, oriented at an angle to the axis of this pipe, at a distance from the outlet of the fuel supply pipe corresponding to 1 - 2.5 of its diameter. In addition, the fuel supply pipe is made of two straight sections, connected to each other at an angle, with the formation of a knee, while a hole is made in the knee oriented along the axis of the pipe section equipped with a plasma torch, while the said hole is connected to a source of compressed air provided air intake regulator. In addition, the plasma torch is installed at an angle of 60 ^o to the axis of the fuel supply pipe.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна". A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи:
Признаки первого пункта формулы обеспечивают возможность регулирования положения пылевоздушного потока в пространстве топливоподающей трубы и концентрирования этого потока в области воздействия плазменного шнура, при этом, дополнительно, обеспечивается обдув стенок камеры воспламенения и, тем самым, их охлаждение.The features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks:
The features of the first paragraph of the formula provide the ability to control the position of the dusty air flow in the space of the fuel supply pipe and concentrate this flow in the area of influence of the plasma cord, while additionally providing airflow to the walls of the ignition chamber and, thereby, their cooling.

Признаки второго пункта формулы конкретизируют условия, при которых эффективность процесса регулирования (концентрирования пылеугольного потока) максимальна, по результатам опытно- промышленных испытаний. The signs of the second paragraph of the formula specify the conditions under which the efficiency of the regulatory process (concentration of pulverized coal flow) is maximum, according to the results of pilot tests.

Признаки третьего пункта формулы способствуют повышению эффективности процесса сжигания в топке. При этом "отставание" каналов вторичного воздуха от выпускного отверстия топливоподводящей трубы определяется температурой вторичного воздуха, чем она больше, тем отставание меньше, например, при t порядка 20^oC это отставание составляет 2,5d, а при t порядка 90^oC, отставание соответствует d.The signs of the third paragraph of the formula increase the efficiency of the combustion process in the furnace. Moreover, the "lag" of the secondary air channels from the outlet of the fuel supply pipe is determined by the temperature of the secondary air, the larger it is, the lag is less, for example, at t of the order of 20 ^o C this lag is 2.5 d, and at t of the order of 90 ^o C, the lag corresponds to d.

Признаки четвертого пункта формулы обеспечивают возможность дополнительного регулирования процесса розжига. The signs of the fourth paragraph of the formula provide the possibility of additional regulation of the ignition process.

Признаки пятого пункта формулы обеспечивают наиболее оптимальные условия работы плазмотрона с учетом регулирования процесса розжига. The signs of the fifth paragraph of the formula provide the most optimal operating conditions of the plasma torch, taking into account the regulation of the ignition process.

Заявленное устройство иллюстрируется чертежом. The claimed device is illustrated in the drawing.

На чертеже показаны узел 1 подвода пылеугольной смеси от источника угольной пыли (бункера - на чертежах не показан), топливоподающая труба 2, с отверстием 3, в колене 4, плазмотрон 5, плазменный шнур 6, щелевые прорези 7, воздухоподводящий короб 8, камера воспламенения 9, каналы 10 вторичного воздуха, короб 11 подвода вторичного воздуха, ось 12 топливоподающей трубы 2, выпускное отверстие 13 топливоподающей трубы, канал 14 подвода регулировочного воздуха с регулятором 15. The drawing shows a node 1 for supplying a coal mixture from a source of coal dust (a hopper is not shown in the drawings), a fuel supply pipe 2, with an opening 3, in the elbow 4, a plasma torch 5, a plasma cord 6, slotted slots 7, an air supply duct 8, an ignition chamber 9, secondary air channels 10, secondary air supply box 11, fuel supply pipe axis 12, fuel supply pipe outlet 13, control air supply channel 14 with regulator 15.

Топливоподающая труба 2 выполнена из трубчатой заготовки внутренним диаметром 205 мм и длиной порядка 2 м. В качестве камеры воспламенения 9 используется участок топливоподающей трубы 1, снабженный плазмотроном 5 и начинающийся от щелевых прорезей 7 до расстояния, соответствующего 0,5-1,0 диаметра топливоподающей трубы 2, от точки пересечения плазменного шнура с осью 12 этой трубы. В качестве плазмотрона используют плазмотрон известной конструкции мощностью порядка 30-40 кВт, при этом плазмотрон установлен своей продольной осью под углом 60^o к оси топливоподающей трубы 2.The fuel supply pipe 2 is made of a tubular billet with an inner diameter of 205 mm and a length of about 2 m. As an ignition chamber 9, a portion of the fuel supply pipe 1 is used, equipped with a plasma torch 5 and starting from the slotted slots 7 to a distance corresponding to 0.5-1.0 of the diameter of the fuel supply pipe 2, from the point of intersection of the plasma cord with the axis 12 of this pipe. As a plasma torch, a plasmatron of known design with a power of the order of 30-40 kW is used, while the plasma torch is mounted with its longitudinal axis at an angle of 60 ^o to the axis of the fuel supply pipe 2.

Щелевые прорези 7 полностью "перерезают" трубу 2. Прорезь 7, ближе расположенная к плазмотрону 5, имеет ширину 1 мм, а расположенная дальше от него - ширину 2 мм. Стенки воздухоподводящих коробов 8 и 11 являются несущей конструкцией, обеспечивающей цельность конструкции (конструктивно они одинаковы и представляют из себя кольцевые желоба, охватывающие трубу 2 и снабженные отверстиями для подсоединения источников воздуха (на чертежах последние не показаны)). Отличие этих элементов только в размерах и в том, что короб 8 внутри себя имеет стержни, скрепленные с участком трубы 2, расположенным между прорезями 7. Slotted slots 7 completely "cut" the pipe 2. The slot 7, which is closer to the plasmatron 5, has a width of 1 mm, and located further from it - 2 mm wide. The walls of the air ducts 8 and 11 are a supporting structure that ensures the integrity of the structure (they are structurally the same and are ring grooves covering the pipe 2 and provided with holes for connecting air sources (the latter are not shown in the drawings)). The difference between these elements is only in size and in that the box 8 inside itself has rods fastened to a section of pipe 2 located between the slots 7.

В качестве регулятора 15 используется воздушный кран известного типа, предпочтительно дистанционно управляемый. As the regulator 15, an air valve of a known type is used, preferably remotely controlled.

Заявленное устройство работает следующим образом. The claimed device operates as follows.

Смесь воздуха и пыли подают в топливоподающую трубу 2, после чего плазмотрон 5 приводят в рабочее состояние - формируют плазменный шнур 6, таким образом, чтобы зона его воздействия была локализована по оси 12 трубы 2. Поток пыли движется слоем, примыкающим к стенкам трубы 2. Воздух, подаваемый в короба 8 и 11, выбрасывается в полость трубы 2 через прорези 7 и каналы 10. При этом, воздушные потоки, подаваемые через прорези 7, отрывают пылеугольный поток от стенок трубы 2 и обжимают его в виде шнура, локализованного по оси 12 трубы 2. A mixture of air and dust is fed into the fuel supply pipe 2, after which the plasma torch 5 is brought into operation - a plasma cord 6 is formed so that its impact zone is localized along the axis 12 of the pipe 2. The dust stream moves by a layer adjacent to the walls of the pipe 2. The air supplied to the ducts 8 and 11 is discharged into the cavity of the pipe 2 through the slots 7 and channels 10. Moreover, the air flows supplied through the slots 7 tear off the pulverized coal stream from the walls of the pipe 2 and compress it in the form of a cord localized along axis 12 pipes 2.

Таким образом топливный поток взаимодействует с плазменным шнуром 6 и воспламеняется. Далее раскаленные частицы топлива попадают в топку, воспламеняя объем топлива, находящийся там. Thus, the fuel flow interacts with the plasma cord 6 and ignites. Further, hot fuel particles fall into the furnace, igniting the amount of fuel located there.

Перед выходом из топливоподающей трубы 2, в перемещающийся по ней поток раскаленных угольных частиц, газа и воздуха подается (через каналы 10) заданный объем вторичного воздуха, что обеспечивает поддержание оптимального соотношения топлива и воздуха. Before exiting the fuel supply pipe 2, a predetermined volume of secondary air is supplied (through channels 10) to a stream of hot coal particles, gas and air moving through it, which ensures the maintenance of an optimal ratio of fuel and air.

При необходимости регулирования процесса розжига выполняют следующие операции:
- регулируют расход воздуха через прорези 7;
- через отверстие 3 (в колене 4 трубы 2) подают дополнительный объем воздуха, величину которого регулируют посредством регулятора 15.If necessary, regulate the ignition process, perform the following operations:
- regulate the air flow through the slots 7;
- through the hole 3 (in the elbow 4 of the pipe 2) serves an additional volume of air, the value of which is regulated by the regulator 15.

Claims

1. A device for igniting pulverized coal containing a fuel supply pipe connected to a source of coal dust and provided with a channel for introducing compressed air, an ignition chamber and a plasma torch installed at an angle to the axis of the fuel supply pipe, characterized in that the compressed air inlet channels are made in the form of slotted slots in the wall of the fuel supply pipe along its entire perimeter, oriented at an angle to the axis of the fuel supply pipe and located in front of the plasma torch from the side of the coal dust source.

2. The device for igniting pulverized coal according to claim 1, characterized in that two slotted slots are placed in front of the plasma torch, respectively, at distances from it equal to 0.2 and 0.33 of the diameter of the fuel supply pipe.

3. The device for ignition of pulverized coal according to claim 1, characterized in that in front of the outlet of the fuel supply pipe there is an outlet of the secondary air supply channel, made in the form of a slit in the wall of the fuel supply pipe along its entire perimeter, oriented at an angle to the axis of this pipe , at a distance from the outlet of the fuel supply pipe, corresponding to 1-2.5 of its diameters.

4. The device for igniting pulverized coal according to claim 1, characterized in that the fuel supply pipe is made of two straight sections, connected to each other at an angle, with the formation of a knee, while a hole is made in the knee oriented along the axis of the pipe section equipped with a plasma torch Moreover, the aforementioned hole is connected to a source of compressed air equipped with an air inlet regulator.

5. Devices for ignition of pulverized coal according to claim 1, characterized in that the plasma torch is installed at an angle of 60 ^o to the axis of the fuel supply pipe.