RU2269721C1 - Fuel combustion method and device - Google Patents
Fuel combustion method and device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269721C1 RU2269721C1 RU2004130013/06A RU2004130013A RU2269721C1 RU 2269721 C1 RU2269721 C1 RU 2269721C1 RU 2004130013/06 A RU2004130013/06 A RU 2004130013/06A RU 2004130013 A RU2004130013 A RU 2004130013A RU 2269721 C1 RU2269721 C1 RU 2269721C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ozonized
- ozone
- fuel
- agent
- flow
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способам и устройствам сжигания топлива, преимущественно жидкого, и может использоваться в теплотехнике, например в теплогенераторах для сельского хозяйства.The invention relates to methods and devices for burning fuel, mainly liquid, and can be used in heat engineering, for example, heat generators for agriculture.
Известен способ сжигания топлива, согласно которому воздух озонируют, смешивают с топливом, воздействуют на смесь высоковольтным электрическим полем, воспламеняют и сжигают. При воздействии озоно-воздушной смеси на топливо возрастают температура и скорость горения, что в итоге приводит к снижению расхода топлива и повышению эффективности его сжигания и технологических процессов, в которых используется данный способ.A known method of burning fuel, according to which air is ozonized, mixed with fuel, is applied to the mixture by a high-voltage electric field, ignited and burned. Under the influence of the ozone-air mixture on fuel, the temperature and burning rate increase, which ultimately leads to a decrease in fuel consumption and an increase in the efficiency of its combustion and technological processes in which this method is used.
Известно устройство для его осуществления, содержащее вентилятор, электроозонатор, горелку и высоковольтный трансформатор [1]. Известный способ предполагает предварительное озонирование воздуха перед распылом и сжиганием топлива, что нецелесообразно осуществлять в промышленных устройствах из-за негативного влияния озона на топливную арматуру, например на фотодатчик пламени.A device for its implementation, containing a fan, an electric shielding, a burner and a high-voltage transformer [1]. The known method involves preliminary ozonation of air before spraying and burning fuel, which is impractical in industrial devices due to the negative effect of ozone on fuel valves, for example, a flame photosensor.
Известен способ сжигания топлива, заключающийся в его распыливании потоком неозонированного воздуха, озонировании другого потока воздуха, смешении потоков и воспламенении смеси, причем подачу озонированного потока на смешение осуществляют спутно потоку неозонированного воздуха с внешней стороны потока. Подготовку озоно-воздушной смеси осуществляют в проточных каналах горелки посредством размещения в них электродов коронного разряда, подключенных к источникам высокого напряжения. Известный способ сжигания топлива по своей технической сущности наиболее близок к заявленному и принят за прототип [2]. Однако он не позволяет генерировать сколько-нибудь существенное количество озона, а спутная подача озоно-воздушной смеси с внешней стороны потока с распыленным топливом ограничивает поступление озона в реагирующий объем смеси, что снижает эффективность способа.There is a known method of burning fuel, which consists in spraying it with a stream of non-zoned air, ozonizing another air stream, mixing the flows and igniting the mixture, the ozonized stream being fed to the mixing in a stream of non-zoned air from the outside of the stream. The preparation of the ozone-air mixture is carried out in the flow channels of the burner by placing corona electrodes in them connected to high voltage sources. The known method of burning fuel in its technical essence is closest to the claimed and adopted as a prototype [2]. However, it does not allow any significant amount of ozone to be generated, and the feed of the ozone-air mixture from the outside of the stream with atomized fuel limits the flow of ozone into the reaction volume of the mixture, which reduces the efficiency of the method.
Известно устройство для сжигания топлива, содержащее короб, подвижное конфузорно-диффузорное сопло, топливное сопло, кольцевую расширительную камеру, завихритель и свечи. Это устройство по технической сущности наиболее близко к заявленному и принято за прототип [3]. Это устройство было испытано на озоно-воздушной смеси. Предварительно подготовленную озоно-воздушную смесь нагнетали вентиляторной установкой в подвижное конфузорно-диффузорное сопло, распыляли топливо, подаваемое через топливное сопло, и воспламеняли. При испытаниях установлены утечки озона из неплотностей канала транспортирования и негативное влияние на прокладки топливной арматуры.A device for burning fuel containing a box, a movable confuser-diffuser nozzle, a fuel nozzle, an annular expansion chamber, a swirl and candles is known. This device by technical nature is closest to the claimed and taken as a prototype [3]. This device has been tested with an ozone-air mixture. The pre-prepared ozone-air mixture was pumped by a fan unit into a movable diffuser nozzle, the fuel supplied through the fuel nozzle was sprayed, and ignited. During the tests, ozone leaks from leaks of the transportation channel and a negative effect on the gasket of the fuel valves were found.
Задачей изобретения является повышение эффективности и безопасности сжигания топлива в озоно-воздушной среде.The objective of the invention is to increase the efficiency and safety of fuel combustion in the ozone-air environment.
Поставленные задачи достигаются тем, что в способе сжигания топлива, заключающемся в распыливании топлива потоком неозонированного газообразного агента, озонировании и спутной подаче неозонированного агента, смешения и воспламенении смеси, согласно изобретению, подачу потока озонированного агента на смешение осуществляют нормально к потоку неозонированного в его вихревую полость, образующуюся при расширении потока, кроме того, подачу неозонированного газообразного агента рассчитывают по формуле The objectives are achieved in that in the method of burning fuel, which consists in spraying fuel with a stream of non-zoned gaseous agent, ozonizing and using a non-zoned agent, mixing and igniting the mixture, according to the invention, the ozonized agent is supplied to the mixture normally to a stream of non-zoned in its vortex cavity formed during expansion of the flow, in addition, the supply of non-zoned gaseous agent is calculated by the formula
q2=C2q1/C1,q 2 = C 2 q 1 / C 1 ,
где C1 - экономичная (оптимальная) концентрация озона после смешения потоков, мг/м3;where C 1 - economical (optimal) concentration of ozone after mixing the flows, mg / m 3 ;
C2 - концентрация озона в озонированном агенте, мг/м3;C 2 is the concentration of ozone in the ozonated agent, mg / m 3 ;
q1, q2 - подачи озонированного и неозонированного потоков соответственно, м3/ч.q 1 , q 2 - supply of ozonized and non-zoned flows, respectively, m 3 / h
Поставленные задачи достигаются также тем, что в устройстве для сжигания топлива, содержащем короб, подвижное конфузорно-диффузорное сопло, кольцевую расширительную камеру и свечи, согласно изобретению, в расширительной части корпуса конфузорно-диффузорного сопла в области максимального скоростного напора выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие, сообщаемое газоходом с источником озона.The tasks are also achieved by the fact that in the device for burning fuel containing a box, a movable confuser-diffuser nozzle, an annular expansion chamber and candles, according to the invention, in the expansion part of the casing of the confuser-diffuser nozzle at least one through the hole communicated by the duct to the ozone source.
Сравнительный анализ признаков прототипа с заявленным показывает, что новым в способе является то, что подачу потока озонированного агента на смешение осуществляют нормально к потоку неозонированного агента в его вихревую полость, кроме того, подачу потока неозонированного газообразного агента рассчитывают по формуле q2=С2q1/C1.A comparative analysis of the features of the prototype with the claimed one shows that the new method is that the flow of the ozonized agent flow to the mixing is carried out normally to the flow of the unzoned agent in its vortex cavity, in addition, the flow of the unzoned gaseous agent is calculated by the formula q 2 = C 2 q 1 / C 1 .
Новым в устройстве является то, что в расширительной части корпуса конфузорно-диффузорного сопла выполнено, по крайней мере, одно сквозное отверстие в области максимально скоростного напора, сообщенное газоходом с источником озона.New in the device is that in the expansion part of the casing of the diffuser-diffuser nozzle, at least one through hole is made in the region of the maximum velocity head, communicated by the gas duct to the ozone source.
Таким образом, изобретение соответствует критерию "новизна".Thus, the invention meets the criterion of "novelty."
Данный способ может быть осуществлен только при указанном конструктивном исполнении, что обеспечивает "единство" изобретения.This method can be implemented only with the specified design, which ensures the "unity" of the invention.
Изобретение является "промышленно применимым", так как может использоваться в сельском хозяйстве. Изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как может быть достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно повышение эффективности и безопасности сжигания топлива.The invention is "industrially applicable", as it can be used in agriculture. The invention meets the criterion of "inventive step", since a result can be achieved that satisfies an existing need, namely, increasing the efficiency and safety of fuel combustion.
Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.
Оно содержит короб 1, подвижное конфузорно-диффузорное сопло 2, топливное сопло 3, кольцевую расширительную камеру 4, электрозапальные свечи 5, вентилятор 6, патрубок 7, источник 8 озона (озонатор) с автономным вентилятором, заслонку 9 вентилятора 6, измерительное устройство 10, камеру 11 газификации.It contains a box 1, a movable diffuser nozzle 2, a fuel nozzle 3, an annular expansion chamber 4, electro-spark plugs 5, a fan 6, a pipe 7, an ozone source 8 (ozonizer) with an autonomous fan, a damper 9 of the fan 6, a measuring device 10, gasification chamber 11.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Потоком неозонированного воздуха распыляют жидкое топливо, озонируют другой поток воздуха, который подают нормально к неозонированному потоку в его вихревую полость, смесь воспламеняют, причем подача озонированного газообразного агента относительно суммарной подачи прямо пропорциональна отношению концентраций озона в этих потоках.Liquid fuel is sprayed with a stream of non-zoned air, another stream of air is ozonized, which is supplied normally to the non-zoned stream in its vortex cavity, the mixture is ignited, and the supply of the ozonated gaseous agent relative to the total supply is directly proportional to the ratio of ozone concentrations in these streams.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Топливо подводят к конфузорно-диффузорному соплу 2 через топливное сопло 3, на выходе из указанного сопла 2 его распыляют воздухом, подаваемым в короб 1 вентилятором 6, при этом топливо перемешивается с озонированным воздухом второго потока. Второй поток воздуха прокачивают через озонатор 8, озоно-воздушную смесь подают в патрубок 7, закрепленный на кольцевой расширительной камере 4, и далее через сквозное отверстие в конфузорно-диффузорного сопла 2 в зону смешения топлива с неозонированным воздухом. Далее горючая смесь поступает в кольцевую расширительную камеру 4, где ее кинетическая энергия частично преобразуется в энергию давления, а скорость снижается, что соответствует стабилизации воспламенения, производимого при помощи свечей 5. В камере 11 газификации происходит окончательное перемешивание горючей смеси с воздухом и ее подогрев до необходимой температуры, которую устанавливают изменением положения заслонки 9 на всасывающем патрубке вентилятора 6. Расход озонированного воздуха замеряют измерительным устройством 10, расход топлива регулируют вентилем 12. Озонатор 8 содержит переключатель режимов работы, в зависимости от настройки можно осуществлять непрерывный, циклический режим подачи озона, а также менять его производительность по озону, расход неозонированного потока замеряют на входе вентилятора 6.The fuel is supplied to the diffuser nozzle 2 through the fuel nozzle 3, at the outlet of the nozzle 2 it is sprayed with air supplied to the duct 1 by the fan 6, while the fuel is mixed with the ozonized air of the second stream. The second air stream is pumped through the ozonizer 8, the ozone-air mixture is fed into the pipe 7, mounted on an annular expansion chamber 4, and then through the through hole in the diffuser nozzle 2 into the mixing zone of the fuel with unzoned air. Next, the combustible mixture enters the annular expansion chamber 4, where its kinetic energy is partially converted to pressure energy, and the speed decreases, which corresponds to the stabilization of the ignition produced by the candles 5. In the gasification chamber 11, the final mixture is mixed with air and heated to the required temperature, which is set by changing the position of the shutter 9 on the suction pipe of the fan 6. The flow of ozonized air is measured by a measuring device 10, the flow rate the fuel is regulated by the valve 12. The ozonizer 8 contains a switch of operating modes, depending on the setting, it is possible to carry out a continuous, cyclic ozone supply mode, as well as change its ozone productivity, the flow of unzoned stream is measured at the inlet of the fan 6.
Спутная подача озоно-воздушного потока смеси распыленного топлива с потоком неозонированного воздуха имеет тот недостаток, что замедляется диффузия озона в ядро потока смеси и снижается эффективность сжигания топлива. На выходе потока из диффузорной части сопла 2 наблюдается отрыв потока от стенок сопла с образованием замкнутых и открытых вихревых полостей, которые распространяются вниз по течению струи. Спутный поток озонированного воздуха большей частью обтекает эти полости, в то время как поток озонированного воздуха, поступающего нормально к потоку, распространяется в эти полости и при эжектировании распределяется по всему сечению диффузора сопла 2 и кольцевой расширительной камеры 4.The satellite feed of an ozone-air stream of a mixture of atomized fuel with a stream of non-zoned air has the disadvantage that the diffusion of ozone into the core of the stream of the mixture slows down and the efficiency of fuel combustion decreases. At the outlet of the flow from the diffuser part of the nozzle 2, a separation of the flow from the walls of the nozzle is observed with the formation of closed and open vortex cavities that propagate downstream of the jet. The satellite stream of ozonized air flows around these cavities for the most part, while the stream of ozonized air flowing normally to the stream propagates into these cavities and, when ejected, is distributed over the entire cross section of the nozzle diffuser 2 and the annular expansion chamber 4.
Более полное смешение озона с распыленным топливом снижает практически до нуля химический недожог даже такого сравнительно низкореакционного жидкого топлива как печное бытовое, при этом возрастает его реакционность, повышается температура уходящих топливных газов и как следствие повышается термический кпд устройства.A more complete mixture of ozone with atomized fuel reduces to almost zero the chemical underburning of even such a relatively low-reaction liquid fuel as household fuel, while its reactivity increases, the temperature of the outgoing fuel gases increases, and as a result, the thermal efficiency of the device increases.
Кроме того, в результате повышения реакционности упрощается воспламенение смеси, даже в холодную погоду можно обойтись без подогрева топлива, что повышает безопасность работы. Как показали наши исследования (см. таблицу), экономичная концентрация озона в суммарном потоке составляет 32...48 мг/м3, что близко совпадает с литературными данными, например [1]. При подаче воздуха на сжигание двумя потоками концентрация озона в одном из них должна быть во столько раз выше заданной концентрации, во сколько раз подача этого потока ниже оптимальной концентрации. Концентрацию озона в потоке на выходе озонатора целесообразно поддерживать в пределах 160... 400 мг/м3 в зависимости от производительности устройства по топливу, что обеспечит устойчивое смешение потоков в конфузорно-диффузорном сопле 2 и кольцевой расширительной камере.In addition, as a result of increased reactivity, ignition of the mixture is simplified, even in cold weather you can do without heating the fuel, which increases the safety of work. As our studies have shown (see table), the economical concentration of ozone in the total flow is 32 ... 48 mg / m 3 , which is close to literature data, for example [1]. When supplying air for combustion with two streams, the ozone concentration in one of them should be so many times higher than the set concentration, how many times the flow of this stream is below the optimal concentration. The concentration of ozone in the stream at the output of the ozonizer is advisable to maintain within 160 ... 400 mg / m 3 depending on the performance of the device for fuel, which will provide a stable mixture of flows in the confuser-diffuser nozzle 2 and the annular expansion chamber.
При использовании озонатора мощностью 16 г озона в час и подаче 100 м3/ч озоно-воздушной смеси, принимая оптимальную концентрацию озона - 50 мг/м3 и записывая отношение концентраций озона и подач в видеWhen using an ozonizer with a capacity of 16 g of ozone per hour and supplying 100 m 3 / h of ozone-air mixture, taking the optimal concentration of ozone is 50 mg / m 3 and recording the ratio of ozone concentrations and flows in the form
C1/C2=q1/q2 и q2=C2q1/C1,C 1 / C 2 = q 1 / q 2 and q 2 = C 2 q 1 / C 1 ,
где C1 - экономичная (оптимальная) концентрация озона после смешения потоков, мг/м3, C1≈50 мг/м3;where C 1 - economical (optimal) concentration of ozone after mixing the flows, mg / m 3 , C 1 ≈50 mg / m 3 ;
С2 - концентрация озона в озонированном агенте, мг/м3, С2=16·103/100=160 мг/м3;C 2 - concentration of ozone in the ozonized agent mg / m 3, C 2 = 16 × 10 3/100 = 160 mg / m 3;
q1, q2 - подачи озонированного и неозонированного потоков соответственно, м3/ч.q 1 , q 2 - supply of ozonized and non-zoned flows, respectively, m 3 / h
В итоге определим подачу неозонированного потокаAs a result, we determine the flow of unzoned flow
q2=160×100/50=320 м3/ч.q 2 = 160 × 100/50 = 320 m 3 / h.
Пример. Были проведены производственные испытания топочного устройства ТАУМ-0,3 и лабораторные исследования по сжиганию жидкого (дизельного) топлива в озоно-воздушной среде и в неозонированной среде. Установлено существенное влияние озона на процессы сжигания топлива (см. таблицу).Example. Production tests of the TAUM-0.3 furnace device and laboratory studies on the burning of liquid (diesel) fuel in ozone-air and non-ozonized environments were carried out. A significant effect of ozone on fuel combustion processes has been established (see table).
заявленному способуOzonation by
the claimed method
Сжигание жидкого топлива по способу прототипа и заявленному способствует увеличению скорости сгорания, а также интенсификации процессов горения, что приводит к увеличению тепловыделения, подтвержденного повышением температуры уходящих газов и большей степенью подогрева теплоносителя. По способу прототипа по сравнению с подачей неонизированного воздуха степень интенсификации процесса составляет 7...8%, а по заявленному 10...12%, также на близкую величину возрастает кпд топки, что подтверждает эффективность способа. При этом отсутствует утечки из топливной арматуры озоно-воздушной смеси и обеспечивается полная безопасность сжигания топлива в озоно-воздушной среде.The combustion of liquid fuel by the prototype method and the claimed one helps to increase the combustion rate, as well as the intensification of combustion processes, which leads to an increase in heat generation, confirmed by an increase in the temperature of the exhaust gases and a greater degree of heating of the coolant. According to the prototype method, in comparison with the supply of neonized air, the degree of process intensification is 7 ... 8%, and according to the claimed 10 ... 12%, the efficiency of the furnace also increases by a close value, which confirms the effectiveness of the method. At the same time, there are no leaks from the fuel fittings of the ozone-air mixture and complete safety of fuel combustion in the ozone-air environment is ensured.
Источники информацииInformation sources
1. Толстоухова Т.Н. Совершенствование процесса тепловой обработки кормов в аппаратах периодического действия за счет использования озонированного воздуха, автор дис. на соискание ученой степени к.т.н., Зерноград, 2001, с.11 (прототип).1. Tolstoukhova T.N. Improving the process of heat treatment of feed in batch apparatuses through the use of ozonized air, author of the diss. for the degree of candidate of technical science, Zernograd, 2001, p.11 (prototype).
2. Патент РФ №2200903, кл. F 23 D 5/00, БИ №8, 2003 (прототип).2. RF patent No. 2200903, cl. F 23 D 5/00, BI No. 8, 2003 (prototype).
3. Описание к авт.св. СССР №567017, кл. F 23 D 11/40 (прототип).3. Description to ed. USSR No. 567017, cl. F 23 D 11/40 (prototype).
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004130013/06A RU2269721C1 (en) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | Fuel combustion method and device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004130013/06A RU2269721C1 (en) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | Fuel combustion method and device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2269721C1 true RU2269721C1 (en) | 2006-02-10 |
Family
ID=36050017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004130013/06A RU2269721C1 (en) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | Fuel combustion method and device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269721C1 (en) |
-
2004
- 2004-10-11 RU RU2004130013/06A patent/RU2269721C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS6021608Y2 (en) | fuel combustion equipment | |
GB673155A (en) | Process and apparatus for making carbon black | |
US6912977B2 (en) | Hydrogen assisted combustion | |
JPS6048407A (en) | Method and device for executing clean combustion particularly applied to combustion, etc. of heavy fuel | |
US4256721A (en) | Combustion method and apparatus | |
RU2306483C1 (en) | Method of burning liquid or gas fuel and air heater | |
KR100650277B1 (en) | Chamber structure of a burner assembly for an exhaused gas purifying device | |
RU2408417C1 (en) | Synthesis gas generator | |
RU2269721C1 (en) | Fuel combustion method and device | |
WO2019171067A1 (en) | Abatement by combustion | |
RU2079684C1 (en) | Steam generator | |
RU2652697C1 (en) | Method of preparation of gaseous fuel and air before their feeding into the combustion device | |
RU2683065C1 (en) | Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation | |
RU2683064C1 (en) | Gas generator-power plant | |
GB1602621A (en) | Thermal cracking of sulphuric acid | |
RU2499952C2 (en) | Steam generator and method to produce high-temperature water steam | |
RU2454605C1 (en) | Technological vortex ejection gas burner | |
RU2810591C1 (en) | Method for producing hydrogen-containing fuel gas with electrical plasma-chemical and high-temperature methane conversion and device for its implementation | |
RU2450856C1 (en) | Gas generator | |
RU2414649C2 (en) | Gas turbine engine combustion chamber | |
RU60676U1 (en) | STEAM GENERATOR | |
RU2520136C1 (en) | Flare facility for combustion of waste gas | |
RU2199698C2 (en) | Device for burning of fuel | |
SU859762A1 (en) | Method and apparatus for burning gaseous fuel | |
RU2044220C1 (en) | Gas multi-torch burner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061012 |