RU2457395C2 - Способ интенсификации сжигания твердого топлива - Google Patents
Способ интенсификации сжигания твердого топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457395C2 RU2457395C2 RU2007131068/06A RU2007131068A RU2457395C2 RU 2457395 C2 RU2457395 C2 RU 2457395C2 RU 2007131068/06 A RU2007131068/06 A RU 2007131068/06A RU 2007131068 A RU2007131068 A RU 2007131068A RU 2457395 C2 RU2457395 C2 RU 2457395C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion
- fuel
- solid fuel
- zone
- intensification
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B7/00—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
- F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C13/00—Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
- F23C99/001—Applying electric means or magnetism to combustion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергетике, металлургической промышленности, а именно к сжиганию твердого топлива: угля, торфа, древесины, и обеспечивает при его использовании интенсификацию процесса горения со снижением расхода топлива. Указанный технический результат достигается в способе интенсификации сжигания твердого топлива, заключающемся в горении топливно-воздушной смеси в электрическом поле, при этом процесс сжигания осуществляют с помощью находящегося в зоне горения катализатора, нанесенного на высоковольтный электрод, на который подают высокое напряжение в пределах 5-10 кВ, а электрод выполняют из металлов переменной валентности или их окисей. 2 ил.
Description
Способ относится к энергетике, металлургической промышленности, а именно к сжиганию твердого топлива: угля, торфа, древесины.
Процесс сжигания твердого топлива общеизвестен. До этого времени известно значительное количество способов интенсификации сжигания твердого топлива. Одним из способов является интенсификация горения пламени с увеличением концентрации кислорода при дутье, которое приводит к увеличению концентрации атомов и кислородосодержащих радикалов в зоне горения.
Известен способ кислородно-конверторной выплавки стали [см. Казаков Н.Ф., Осокин A.M., Шишкова А.П. Технология металлов и вторых конструкционных материалов. - М.: Металлургия, 1975. - 688 с.]. Суть данного метода заключается в продувке жидкого чугуна кислородом через фурму. В процессе продувки высокотемпературной массы кислородом достигается окисление трудноокисляемых примесей. Наиболее интенсивное окисление примесей проходит на поверхности контакта кислородной струи с металлом.
Недостатки - применение дорогого окислителя; непроизводственные затраты окислителя в связи с большим проскоком кислорода; необходимость получения окислителя по дополнительной сложной и металлоемкой технологии.
Известен в литературе способ интенсификации химических каталитических гетерофазных процессов путем обработки зоны катализа электрическим разрядом [А.С. №1036347, кл. B01D 35/06 // B01D 51/00. Электрофильтр. 30.04.1982, Столяренко Г.С. "Механизм радикальных химических реакций в гетерофазных озонных системах Н2О-О3-О2-NOX-SO2" // Вестник Черкасского инженерно-технологического института - №3 -1999. - с.81-85]. Влияние электрического разряда на химические гетерофазные процессы приводит к возможности прохождения реакций при температурах на 300-500 градусов ниже, чем без действия, что объясняется электронной, волновой, световой активацией процесса дополнительно к температурной активации.
Недостатки - технология исследовалась при низких концентрациях реагирующих компонентов, что приводило к повышению удельных энергетических затрат на создание электрического разряда.
За прототип выбран «Способ интенсификации и управлением пламенем» [Пат. №2125682 Россия, МКИ F23 №005/00 F 236005/00].
Способ интенсификации горения происходит путем обработки пламени сильным продольным электрическим полем (2 кВ/см и выше) и сильным поперечным электрическим полем, которое вращается, например, с помощью трехфазной системы электродов и трехфазного высоковольтного источника. Способ содержит также операции измерения высоты пламени и других его параметров, изменения межэлектродного расстояния наложения продольного поля к пламени с одновременным регулированием напряженности поля. Способ предоставляет возможность также вращать пламя поперечным электрическим полем, что увеличивает степень перемешивания и измельчения топливно-воздушной смеси и дополнительно интенсифицирует горение. Предлагаемая новая операция электростатического введения топлива в зону горения продольным электрическим полем к молекулярному уровню дополнительно интенсифицирует процесс горения пламени и снижает расход топлива. Способ дает возможность регулировать также геометрию пламени, его температуру и теплопроводность изменением геометрии и электрических параметров вышеуказанных электрических полей, например фокусировать пламя, что является достаточным, например, при термической обработке металлов и сплавов.
Недостатки - высокие удельные энергозатраты, которые снижают энергоэффективность процесса, необходимость перемешивания и электростатического распыления топлива, сложность регулирования процесса горения.
В основу изобретения поставлена задача дополнить термическую составляющую активации процесса горения электронной, волновой, световой, электрокаталитической активацией, обеспечив максимальную степень выгорания углерода из твердого топлива.
Сущность изобретения заключается в горении топливно-воздушной смеси в электрическом поле с помощью катализатора, находящегося в зоне горения и на который подается высокое напряжение, что приводит к снижению энергий активации всех эндотермических стадий реакций горения за счет образования атомов кислорода, радикалов углерода и кислородосодержащих радикалов.
Поставленная задача решается при совмещении зоны разряда, зоны горения и электронно-каталитических процессов синтеза низкотемпературной плазмы, которая создается между двумя электродами путем подачи высокого напряжения на электроды, причем электроды выполняются или из металлов переменной валентности, или из их окисей, или из другого токопроводящего материала с нанесением катализатора. Напряжение на электродах подается в пределах 5-20 кВ.
Сравнительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение отличается от прототипа наличием создания низкотемпературной плазмы и электрокаталитических процессов в зоне горения. Это приводит к приближению скоростей термокаталитической и электрокаталитической деструкции углерода и углеводородов, которые десорбируются из угля, к увеличению скоростей окисления углеродосодержащих соединений к углекислому газу и воды за счет высокой концентрации кислородосодержащих радикалов, к повышению степени выгорания углерода из твердого топлива, к экономии твердого топлива. В связи с тем, что каталитические плазменные и окислительные процессы сведены в одну зону и по сравнению с прототипом затраты электроэнергии снижаются на 3 порядка, что дает возможность получить высокую удельную экономию топлива. Затраты топлива на создание низкотемпературной плазмы не превышают 2-5% от полученного энергетического эффекта по предлагаемому способу.
Способ сжигания заключается в следующем.
Способ по своей сущности состоит из физических и термохимических стадий. Проводится измельчение топлива, транспортирование топлива и воздуха в зону сгорания, перемешивание топлива и воздуха и сжигание в камере сгорания различных конструкций. Интенсификация процесса сгорания по прототипу с использованием электрического поля относится к зоне смешения и горения, в которой совмещены процессы горения, окислительные радикальные процессы, каталитические активации топлива.
Предложенное техническое решение объясняется чертежами: на Фиг.1 - схема установки; на Фиг.2 - сравнительная зависимость изменения температуры теплоносителя.
Технологическая схема на Фиг.1 содержит: 1 - камеру сгорания; 2 - зону сгорания топлива; 3 - электротермическую трубку зажигания топливно-воздушной смеси; 4 - емкость с водой, что нагревается; 5 - подовую сетку; 6 - термостатическую изоляцию; 7 - высоковольтный электрод; 8 - источник питания; 9 - заземление.
Пример конкретного выполнения способа.
Поток воздуха, который содержит пылевидное твердое топливо, поступает в камеру сгорания 1. Он проходит сквозь сетку 7, подовую сетку 5 и поступает в зону сгорания 2. Электрическим зажиганием 3 достигается температура зажигания топливно-воздушной смеси и после этого выключается. Установленный стационарный процесс горения, который определяется по скорости нагревания точно замеренного объема теплоносителя 4 (в данном случае воды). Подачей электрического напряжения 5-20 кВ от источника питания 8, 9 на сетку 7, покрытую катализатором, интенсифицирует процесс горения. Этот режим определяется по скорости нагревания равного объема теплоносителя.
На Фиг.2 показаны зависимости сравнительного изменения температуры воды от времени при проведении холостого опыта и эксперимента с разрядом. При сжигании угля с разрядом наблюдается ускорение нагрева воды, что свидетельствует о выделении большего количества тепла, чем при холостом опыте (На показаниях кривых видно три зоны: А - зона установления равномерного процесса горения (начало кривых от 0 до 2 минут); Б - зона равномерного горения угля: прямолинейный участок в середине кривой от 2 до 16 минут; и С - зона угасания процесса горения (после 16 минуты)). Для расчетов мощности сгорания угля и эффективности электроактивации использован участок равномерного горения.
Удельная мощность выделения тепла при холостом опыте достигает в среднем 73 Вт/г, тогда как при использовании разряда достигает в среднем 94,5 Вт/г, что больше на 18,6% и в свою очередь снижает удельный расход топлива на ту же величину.
Определена степень выгорания угля при проведении обоих опытов. Для этого была определена зольность угля и степень выгорания угля без разряда и с разрядом. Степень выгорания угля при холостом опыте составляет приблизительно 72% (что приближенно соответствует котлам, которые имеют топки с цельной решеткой); степень выгорания угля при использовании разряда достигает 89%. Степень увеличения выгорания составила в среднем 17,45%.
При выведении катализаторной сетки высоковольтного электрода из зоны сгорания скорости нагрева теплоносителя сближаются и эффект интенсификации горения топлива снижается, а содержание углерода в золе приближается к значению, полученному при холостом опыте.
Таким образом, предложенный способ интенсификации процесса горения приводит к экономии топлива, более полному выгоранию твердого топлива и увеличению коэффициента полезного действия процесса горения.
Заявляемое техническое решение позволяет создать установку интенсификации горения твердого топлива для действующих котлов любой мощности. Внедрение технического решения не требует изменений или перестройки топок котлов; электрическое оборудование для создания электрического разряда и низкотемпературной плазмы стандартное; катализаторы, напыленные на сетку высокого напряжения - общедоступны.
Опытный образец в виде стендовой установки изготовлен и испытан заявителями.
Claims (1)
- Способ интенсификации сжигания твердого топлива, заключающийся в горении топливно-воздушной смеси в электрическом поле, при этом процесс сжигания осуществляют с помощью находящегося в зоне горения катализатора, нанесенного на высоковольтный электрод, на который подают высокое напряжение в пределах 5-10 кВ, а электрод выполняют из металлов переменной валентности или их окисей.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAA200609123 | 2006-08-17 | ||
UAA200609123A UA78474C2 (en) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Method for intensification of solid fuel burning |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007131068A RU2007131068A (ru) | 2009-02-20 |
RU2457395C2 true RU2457395C2 (ru) | 2012-07-27 |
Family
ID=37952166
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007131068/06A RU2457395C2 (ru) | 2006-08-17 | 2007-08-15 | Способ интенсификации сжигания твердого топлива |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20080044781A1 (ru) |
CN (1) | CN101135439A (ru) |
DE (1) | DE102007038967A1 (ru) |
FR (1) | FR2905001A1 (ru) |
PL (1) | PL383156A1 (ru) |
RU (1) | RU2457395C2 (ru) |
UA (1) | UA78474C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2634344C1 (ru) * | 2016-08-01 | 2017-10-25 | Акционерное Общество "Сибтехэнерго" - инженерная фирма по наладке, совершенствованию технологий и эксплуатации электро-энергооборудования предприятий и систем | Способ сжигания топлива |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2382419B1 (en) * | 2008-12-26 | 2019-08-14 | GHT Global Heating Technologies GmbH | Jet cavity catalytic heater |
FR2951808B1 (fr) * | 2009-10-22 | 2011-11-18 | Gdf Suez | Bruleur radiant a rendement accru, et procede d'amelioration du rendement d'un bruleur radiant |
CN102517121A (zh) * | 2012-01-05 | 2012-06-27 | 江南大学 | 一种提高煤炭燃烧热值的催化装置 |
CN104285099A (zh) * | 2012-03-27 | 2015-01-14 | 克利尔赛恩燃烧公司 | 带电动均化的固体燃料燃烧器 |
US9289780B2 (en) * | 2012-03-27 | 2016-03-22 | Clearsign Combustion Corporation | Electrically-driven particulate agglomeration in a combustion system |
US9696034B2 (en) * | 2013-03-04 | 2017-07-04 | Clearsign Combustion Corporation | Combustion system including one or more flame anchoring electrodes and related methods |
PL416911A1 (pl) | 2016-04-20 | 2017-10-23 | Kmb Catalyst Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Sposób intensyfikacji procesu spalania paliw stałych |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU878774A1 (ru) * | 1979-04-10 | 1981-11-07 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Способ газификации твердого углеродсодержащего топлива |
FR2491490A1 (fr) * | 1980-10-02 | 1982-04-09 | G Energet In | Procede de transformation thermique des combustibles solides |
US5156100A (en) * | 1989-01-16 | 1992-10-20 | Imatran Voima Oy | Method and apparatus for starting the boiler of a solid-fuel fired power plant and ensuring the burning process of the fuel |
RU2190661C2 (ru) * | 2000-07-18 | 2002-10-10 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" | Способ переработки угля в синтез-газ |
RU2201554C1 (ru) * | 2002-04-10 | 2003-03-27 | Достовалов Виктор Александрович | Способ плазменного розжига пылеугольного топлива |
EA008269B1 (ru) * | 2005-07-29 | 2007-04-27 | Чавдар Ангелов Ангелов | Способ переработки угля в моторные топлива |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3416870A (en) * | 1965-11-01 | 1968-12-17 | Exxon Research Engineering Co | Apparatus for the application of an a.c. electrostatic field to combustion flames |
US3416780A (en) * | 1966-11-25 | 1968-12-17 | United States Steel Corp | Blast furnace stock line wall and method of constructing the same |
US4729821A (en) * | 1986-11-03 | 1988-03-08 | Board Of Regents, The University Of Texas System | In situ activation of catalysts by applied electrical potentials |
US5458748A (en) * | 1990-07-19 | 1995-10-17 | Thermo Power Corporation | Coronal-catalytic apparatus and method for NOx reduction |
-
2006
- 2006-08-17 UA UAA200609123A patent/UA78474C2/uk unknown
-
2007
- 2007-08-10 US US11/836,921 patent/US20080044781A1/en not_active Abandoned
- 2007-08-15 RU RU2007131068/06A patent/RU2457395C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2007-08-16 FR FR0757074A patent/FR2905001A1/fr not_active Withdrawn
- 2007-08-16 CN CNA2007101418927A patent/CN101135439A/zh active Pending
- 2007-08-16 PL PL383156A patent/PL383156A1/pl unknown
- 2007-08-17 DE DE102007038967A patent/DE102007038967A1/de not_active Ceased
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU878774A1 (ru) * | 1979-04-10 | 1981-11-07 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Им.Г.М.Кржижановского | Способ газификации твердого углеродсодержащего топлива |
FR2491490A1 (fr) * | 1980-10-02 | 1982-04-09 | G Energet In | Procede de transformation thermique des combustibles solides |
US5156100A (en) * | 1989-01-16 | 1992-10-20 | Imatran Voima Oy | Method and apparatus for starting the boiler of a solid-fuel fired power plant and ensuring the burning process of the fuel |
RU2190661C2 (ru) * | 2000-07-18 | 2002-10-10 | Государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение "Гидротрубопровод" | Способ переработки угля в синтез-газ |
RU2201554C1 (ru) * | 2002-04-10 | 2003-03-27 | Достовалов Виктор Александрович | Способ плазменного розжига пылеугольного топлива |
EA008269B1 (ru) * | 2005-07-29 | 2007-04-27 | Чавдар Ангелов Ангелов | Способ переработки угля в моторные топлива |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2634344C1 (ru) * | 2016-08-01 | 2017-10-25 | Акционерное Общество "Сибтехэнерго" - инженерная фирма по наладке, совершенствованию технологий и эксплуатации электро-энергооборудования предприятий и систем | Способ сжигания топлива |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20080044781A1 (en) | 2008-02-21 |
CN101135439A (zh) | 2008-03-05 |
FR2905001A1 (fr) | 2008-02-22 |
UA78474C2 (en) | 2007-03-15 |
PL383156A1 (pl) | 2008-02-18 |
DE102007038967A1 (de) | 2008-02-28 |
RU2007131068A (ru) | 2009-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2457395C2 (ru) | Способ интенсификации сжигания твердого топлива | |
US20050208442A1 (en) | Fuel combustion device | |
WO2001000310A2 (en) | Plasma reforming and partial oxidation of hydrocarbon fuel vapor to produce synthesis gas and/or hydrogen gas | |
US5370525A (en) | Microwave combustion enhancement device | |
US6395238B1 (en) | Method and apparatus utilizing ethanol in non-thermal plasma treatment of effluent gas | |
Wang et al. | Study on N2O reduction with synthetic coal char and high concentration CO during oxy-fuel combustion | |
US5046144A (en) | Method and furnace for the preparation of a melt for mineral wool production | |
KR20030065483A (ko) | 비열 무음 및 펄스 코로나 방전 반응기에서 메탄 및황화수소의 전환방법 | |
An’Shakov et al. | Investigation of plasma gasification of carbonaceous technogeneous wastes | |
US20120167464A1 (en) | Plasma-assisted catalytic reforming apparatus and method | |
RU2349545C2 (ru) | Установка для получения технического углерода и водорода | |
KR100522168B1 (ko) | 가열수단을 구비하는 플라즈마 반응장치 | |
TW201708527A (zh) | 加水燃料的製造方法及製造裝置 | |
RU2704178C1 (ru) | Устройство факельного сжигания топлива | |
RU2314996C1 (ru) | Способ получения активированного угля и установка для его осуществления | |
RU2201554C1 (ru) | Способ плазменного розжига пылеугольного топлива | |
RU2658450C1 (ru) | Способ факельного сжигания низкосортных углей в котельных установках | |
RU2480674C1 (ru) | Способ сжигания твердых бытовых отходов и мусора и устройство для его осуществления | |
KR102417963B1 (ko) | 에멀젼을 이용한 에너지 생산 시스템 및 그 운용방법 | |
CZ2007542A3 (cs) | Intenzifikacní zpusob spalování tuhých paliv | |
RU2811237C1 (ru) | Высокотемпературная факельная установка для обезвреживания свалочного газа | |
RU2079786C1 (ru) | Способ интенсификации горения факела пламени в топке котельной установки | |
WO2022224986A1 (ja) | 酸化第二鉄を用いる未燃炭素減少方法及び加熱方法 | |
EP3627047B1 (en) | Device and method for flame combustion of fuel | |
JPH05269341A (ja) | 超微粒子を用いた乾式脱硫法及び超微粒子の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA93 | Acknowledgement of application withdrawn (no request for examination) |
Effective date: 20100817 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20101223 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130816 |