RU2468292C2 - Solid fuel combustion method, and device for its implementation - Google Patents
Solid fuel combustion method, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2468292C2 RU2468292C2 RU2010100617/06A RU2010100617A RU2468292C2 RU 2468292 C2 RU2468292 C2 RU 2468292C2 RU 2010100617/06 A RU2010100617/06 A RU 2010100617/06A RU 2010100617 A RU2010100617 A RU 2010100617A RU 2468292 C2 RU2468292 C2 RU 2468292C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solid fuel
- combustion chamber
- combustion
- detonation
- oxidizing agent
- Prior art date
Links
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике, а именно к способам и устройствам для сжигания топлива. Оно может быть использовано в энергетике, на транспорте, химической промышленности и других отраслях.The invention relates to energy, and in particular to methods and devices for burning fuel. It can be used in energy, transport, chemical industry and other industries.
Известны различные способы сжигания твердых топлив, основанные на обычном послойном или турбулентном горении, в том числе в кипящем слое крупных частиц и мелкодисперсных частиц в потоках, например: Канторович Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива. М., Издательство АН СССР, 1958, 598 с. [1], Канторович Б.В., Миткалинный В.И., Делягин Г.Н., Иванов В.М. Гидродинамика и теория горения потока топлива. М., Издательство «Металлургия», 1971. 486 с.[2], Белоусов Е.В. Создание и совершенствование твердотопливных поршневых двигателей внутреннего сгорания. Херсон. Издательство ОАО «ХГТ», 2006, 452 с.[3], Егоров А.Г. Процессы горения порошкообразного алюминия в прямоточных камерах реактивных двигательных установок. Самара, Издательство Самарского научного центра РАН, 2005, 376 с.[4], патент РФ №2230981 (2004 г.) [5], патент РФ №2327889 (2008 г.) [6], патент SU №4146370 (1979 г.) [7], патент SU №4193773 (1980 г.) [8], патент SU №5042400 (1991 г.) [9], патент РФ №2294486 (2007 г.) [10]. Однако известные способы не обеспечивают большие расходы топлива, требуют больших габаритов камер сгорания, и с их помощью обеспечить высокую полноту сгорания весьма затруднительно.There are various methods of burning solid fuels based on conventional layered or turbulent combustion, including in a fluidized bed of large particles and fine particles in streams, for example: Kantorovich B.V. Fundamentals of the theory of combustion and gasification of solid fuels. M., Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1958, 598 pp. [1], Kantorovich B.V., Mitkalinny V.I., Delyagin G.N., Ivanov V.M. Hydrodynamics and theory of combustion of a fuel flow. M., Metallurgy Publishing House, 1971. 486 p. [2], Belousov EV Creation and improvement of solid fuel piston internal combustion engines. Kherson. Publishing house of OJSC “HGT”, 2006, 452 pp. [3], Egorov AG The processes of burning powdered aluminum in ramjet chambers of jet propulsion systems. Samara, Publishing House of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2005, 376 pp. [4], RF patent No. 2230981 (2004) [5], RF patent No. 2237889 (2008) [6], patent SU No. 4146370 (1979 .) [7], SU patent No. 4193773 (1980) [8], SU patent No. 5042400 (1991) [9], RF patent No. 2294486 (2007) [10]. However, the known methods do not provide large fuel consumption, require large dimensions of the combustion chambers, and with their help to ensure a high completeness of combustion is very difficult.
Известны различные устройства для сжигания твердых топлив, описанные, например, в некоторых монографиях [1-4], а также в патентах [5-10]. Однако они сложны и недостаточно технологичны.There are various devices for burning solid fuels, described, for example, in some monographs [1-4], as well as in patents [5-10]. However, they are complex and not technologically advanced.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ по патенту РФ №2339874 (2008 г.) [11], выбранный в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed method is the method according to the patent of the Russian Federation No. 2339874 (2008) [11], selected as a prototype.
Известный способ сжигания угля в вихревом потоке [11] включает тангенциальный ввод газа, подачу угля и удаление продуктов сгорания. Процесс сжигания угля ведут с использованием инертного материала в зоне взаимодействия двух вихревых потоков, располагаемых последовательно друг за другом по ходу движения горючего газа. При этом частицы несгоревшего угля и инертного материала улавливают после выхода из второго вихревого потока с помощью центробежного поля и вновь возвращают через узел подачи угля на повторный дожиг в первый вихревой поток. Оптимальное значение скорости витания частиц угля и инертного материала в вихревых потоках достигают за счет изменения проходного сечения каналов с тангенциальным вводом газа.A known method of burning coal in a vortex stream [11] includes the tangential introduction of gas, coal supply and removal of combustion products. The process of burning coal is carried out using an inert material in the zone of interaction of two vortex flows arranged sequentially one after another along the course of the movement of combustible gas. In this case, particles of unburned coal and inert material are captured after exiting the second vortex stream using a centrifugal field and again returned through the coal supply unit to re-burn into the first vortex stream. The optimum value of the rate of rotation of coal particles and inert material in vortex flows is achieved by changing the flow cross section of channels with a tangential gas inlet.
Для известного способа характерна низкая производительность, сложность и недостаточная технологичность. Это связано с использованием камеры сгорания, развитой по длине, двух вихревых зон, а также долгим временем (иногда многократно) пребывания частиц угля в камере, обусловленным ограничением скорости обычного турбулентного горения. Все это в значительной степени снижает возможности способа, главным образом его производительности.The known method is characterized by low productivity, complexity and lack of manufacturability. This is due to the use of a combustion chamber, developed along the length, of two vortex zones, as well as a long (sometimes multiple) stay of coal particles in the chamber, due to the limitation of the speed of conventional turbulent combustion. All this greatly reduces the capabilities of the method, mainly its performance.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство по патенту РФ №2132512 (1999 г.) [12], выбранное в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed is a device according to the patent of the Russian Federation No. 2132512 (1999) [12], selected as a prototype.
Известное устройство - вихревая камера сгорания, образованная экранами и/или обмуровкой, содержащая тангенциальные сопла дутья и газовыпускное окно в одной из торцевых стенок. Причем поперечные размеры камеры сгорания превышают расстояние между ее торцевыми стенками. При этом камера включена в контур циркуляции частиц с сепарационным устройством, накопительным бункером и питателем этих частиц. Контур циркуляции частиц снабжен поверхностями нагрева. Экраны в зоне вращения частиц закрыты износостойким материалом или обмуровкой. Тангенциальные сопла дутья расположены преимущественно внизу и на подъемном участке вихревого потока.A known device is a vortex combustion chamber formed by screens and / or lining, containing tangential blast nozzles and a gas outlet in one of the end walls. Moreover, the transverse dimensions of the combustion chamber exceed the distance between its end walls. In this case, the chamber is included in the particle circulation circuit with a separation device, a storage hopper and a feeder for these particles. The particle circulation circuit is provided with heating surfaces. The screens in the particle rotation zone are covered by wear-resistant material or lining. The tangential blast nozzles are located mainly at the bottom and on the lifting section of the vortex flow.
Известное устройство характеризуется низкой производительностью, имеет большие габариты и недостаточно технологично. В силу своего конструктивного исполнения и осуществляемого технологического процесса оно не обеспечивает высокой производительности. Известное устройство не может быть использовано для реализации детонационного горения твердого топлива. Овальная конструкция камеры сгорания, несимметрично расположенные относительно оси тангенциальные вводы воздуха и выходное отверстие, расположение места отвода инертных и несгоревших частиц, а также локализованная подача угля не могут создать равномерного по величине и степени перемешивания детонационно-способного слоя смеси угля и воздухаThe known device is characterized by low productivity, has large dimensions and not technologically advanced. Due to its design and the process, it does not provide high performance. The known device cannot be used to realize detonation combustion of solid fuel. The oval design of the combustion chamber, the tangential air inlets and the outlet opening asymmetrically relative to the axis, the location of the inert and unburned particles outlet, as well as the localized coal supply cannot create a uniform in magnitude and degree of mixing of the detonation-capable layer of the mixture of coal and air
Таким образом, недостатком известных способа и устройства являются низкая производительность, сложность и недостаточная технологичность.Thus, a disadvantage of the known method and device are low productivity, complexity and lack of manufacturability.
Задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является повышение производительности, а также упрощение способа сжигания твердого топлива и устройства для его осуществления и повышение их технологичности.The task to which the claimed invention is directed is to increase productivity, as well as simplify the method of burning solid fuel and a device for its implementation and increase their manufacturability.
Задача решается посредством способа сжигания твердого топлива, включающего тангенциальный ввод окислителя, подачу твердого топлива и удаление продуктов сгорания. Согласно изобретению сжигание производят в детонационной волне путем создания непрерывно обновляемого детонационно-способного слоя смеси твердого топлива и окислителя (по величине, не менее критической для детонации), для этого создают сильно турбулизованное течение, сконцентрированное в плоском вихре, а твердое топливо используют в мелкодисперсном состоянии, при этом перед подачей в камеру сгорания твердое топливо смешивают с горючим газом (непрерывно газифицируют) и подают эту горючую смесь через профилированные отверстия в камеру сгорания, таким образом потоком окислителя в камере сгорания создают вихревое течение, обеспечивающее интенсивное перемешивание горючей смеси и окислителя, например воздуха, с последующим сжиганием образующейся смеси в детонационной волне, при этом твердое топливо подают в камеру сгорания непрерывно, а также непрерывно его газифицируют, причем используют указанное топливо и окислитель в соотношении, близком к стехиометрическому.The problem is solved by a method of burning solid fuel, including tangential input of an oxidizing agent, supply of solid fuel and removal of combustion products. According to the invention, combustion is carried out in a detonation wave by creating a continuously updated detonation-capable layer of a mixture of solid fuel and an oxidizing agent (in magnitude no less critical for detonation), for this a highly turbulent flow is concentrated, concentrated in a flat vortex, and solid fuel is used in a finely dispersed state in this case, before being fed into the combustion chamber, solid fuel is mixed with combustible gas (continuously gasified) and this combustible mixture is fed through profiled openings into the chamber in this way, a vortex flow is created in the combustion chamber by means of an oxidizing stream in the combustion chamber, which provides intensive mixing of the combustible mixture and the oxidizing agent, for example air, followed by burning of the resulting mixture in a detonation wave, while solid fuel is fed continuously into the combustion chamber and is also continuously gasified, using the specified fuel and oxidizing agent in a ratio close to stoichiometric.
В качестве твердого топлива может быть использован, например, уголь, органические отходы, порошки металлов.As solid fuel, for example, coal, organic waste, metal powders can be used.
В качестве окислителя используют кислород, воздух, их смеси, углекислый газ для металлов.As an oxidizing agent, oxygen, air, mixtures thereof, carbon dioxide for metals are used.
Для осуществления транспортировки твердого топлива и подачи его в камеру сгорания, а также повышения детонационно-способности горючей смеси твердое топливо газифицируют горючим газом, например водородом, метаном, синтез-газом.In order to transport solid fuel and supply it to the combustion chamber, as well as to increase the detonation ability of the combustible mixture, the solid fuel is gasified with a combustible gas, for example hydrogen, methane, synthesis gas.
Твердое топливо подают в камеру сгорания непрерывно, например, с помощью попеременно работающей поршневой системы или шнековой системой.Solid fuel is fed into the combustion chamber continuously, for example, using an alternating piston system or a screw system.
Задача также решается посредством устройства сжигания твердого топлива, содержащего камеру сгорания, выполненную в виде полузамкнутого плоского кольцевого канала, ограниченного двумя плоскими стенками и цилиндрической поверхностью, с расположенными вдоль нее профилированными отверстиями (форсунками), системы подачи твердого топлива, окислителя и отвода продуктов, при этом профилированные отверстия для подачи окислителя направлены тангенциально или под углом к цилиндрической поверхности. Согласно изобретению диаметр упомянутого канала намного больше расстояния между плоскими стенками (для обеспечения необходимой структуры течения), по крайней мере, одна из плоских стенок имеет выходное отверстие для продуктов детонации, при этом устройство снабжено средством для непрерывной подачи твердого топлива в камеру сгорания, выходное отверстие для продуктов детонации расположено по оси камеры сгорания.The problem is also solved by means of a solid fuel combustion device containing a combustion chamber made in the form of a semi-closed flat annular channel bounded by two flat walls and a cylindrical surface, with profiled openings (nozzles) located along it, a solid fuel supply system, an oxidizer and a product outlet, with the profiled openings for supplying the oxidizing agent are directed tangentially or at an angle to the cylindrical surface. According to the invention, the diameter of the said channel is much greater than the distance between the flat walls (to provide the necessary flow structure), at least one of the flat walls has an outlet for detonation products, while the device is equipped with a means for continuously supplying solid fuel to the combustion chamber, an outlet for detonation products is located along the axis of the combustion chamber.
Профилированные отверстия для горючей смеси направлены под углом к профилированным отверстиям для окислителя.The profiled openings for the combustible mixture are directed at an angle to the profiled openings for the oxidizing agent.
Камера сгорания снабжена средством (например, вставкой), позволяющим частично или полностью перекрывать выходное отверстие для продуктов детонации.The combustion chamber is equipped with means (for example, an insert) that allows partially or completely blocking the outlet for detonation products.
В качестве средства для непрерывной подачи твердого топлива в камеру сгорания может быть использована, например, поршневая система или шнековая система.As a means for continuously supplying solid fuel to the combustion chamber, for example, a piston system or a screw system can be used.
Одна или обе плоские стенки камеры сгорания могут иметь в центре выходное отверстие для продуктов детонации, а также инертных примесей (например, породы, песка и т.п.), которые концентрируются в пограничных слоях плоских стенок.One or both of the flat walls of the combustion chamber may have in the center an outlet for detonation products, as well as inert impurities (for example, rock, sand, etc.), which are concentrated in the boundary layers of the flat walls.
На входе в камеру сгорания установлено устройство для насыщения твердого топлива горючим газом.At the entrance to the combustion chamber, a device is installed to saturate solid fuel with combustible gas.
На выходе из камеры сгорания может быть установлен бункер для сбора твердых остатков, разбрасываемых в стороны центробежными силами.At the outlet of the combustion chamber, a hopper can be installed to collect solid residues scattered to the sides by centrifugal forces.
Очищенные в ходе детонационного сжигания газообразные продукты подают на газовую турбину или используют для нагрева теплоносителя.Gaseous products purified during detonation combustion are fed to a gas turbine or used to heat the coolant.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретений, заключается в повышения производительности, упрощении способа и устройства и повышении их технологичности.The technical result that can be obtained using the inventions is to increase productivity, simplify the method and device and increase their manufacturability.
Изобретение поясняется фиг.1, где приведена схема устройства сжигания твердого топлива.The invention is illustrated in figure 1, which shows a diagram of a device for burning solid fuel.
Устройство содержит камеру сгорания 1, выполненную в виде полузамкнутого плоского кольцевого канала, образованного стенками (на фиг.1 не показаны): одной цилиндрической с диаметром dc1 и двумя плоскими радиальными, расположенными одна от другой на расстоянии Н. Диаметр dc1 упомянутого канала больше расстояния Н между плоскими стенками. При этом отношение dc1/H выбирается в зависимости от конкретных условий. Для выхлопа продуктов детонации одна из плоских стенок (возможно и обе) имеет выходное отверстие 2 с диаметром dc2, расположенное по оси камеры сгорания 1. Возможна установка в упомянутое отверстие 2 вставки или его полное перекрытие (не показано). В корпус камеры сгорания 1 вмонтированы кольцевые коллекторы окислителя 3 и горючей смеси 4. Коллекторы 3 и 4 соединены с полостью камеры сгорания 1 профилированными отверстиями (форсунками) 5 и 6, равномерно расположенными вдоль цилиндрической поверхности. При этом отверстия 5 подачи окислителя (кислород, воздух, их смеси, углекислый газ для металлов) направлены тангенциально или под углом к цилиндрической поверхности камеры сгорания 1, а отверстия 6 подачи горючей смеси направлены под углом к отверстиям 5 подачи окислителя. Имеется инициирующая свеча 7. Система для непрерывной подачи мелкодисперсного твердого топлива (уголь, органические отходы, порошки металлов) включает в себя поршневую систему 8 (или шнековую), датчик 9 перемещения поршня, байпасы 10 и 11, трубопровод 12. На входе в камеру сгорания 1 установлено устройство для насыщения твердого топлива горючим газом. На выходе из камеры сгорания 1 может быть установлен бункер 13 для сбора твердых остатков, разбрасываемых в стороны центробежными силами.The device comprises a combustion chamber 1, made in the form of a semi-closed flat annular channel formed by the walls (not shown in Fig. 1): one cylindrical with a diameter d c1 and two flat radial, located one from another at a distance N. The diameter d c1 of the said channel is larger the distance H between the flat walls. Moreover, the ratio d c1 / H is selected depending on the specific conditions. For the exhaust of detonation products, one of the flat walls (possibly both) has an outlet 2 with a diameter d c2 located along the axis of the combustion chamber 1. It is possible to install an insert in the aforementioned hole 2 or completely overlap it (not shown). The annular collectors of oxidizer 3 and combustible mixture 4 are mounted in the housing of the combustion chamber 1. The collectors 3 and 4 are connected to the cavity of the combustion chamber 1 by profiled openings (nozzles) 5 and 6, evenly spaced along a cylindrical surface. In this case, the holes 5 for supplying the oxidizing agent (oxygen, air, mixtures thereof, carbon dioxide for metals) are directed tangentially or at an angle to the cylindrical surface of the combustion chamber 1, and the holes 6 for supplying the combustible mixture are directed at an angle to the holes 5 for feeding the oxidizing agent. There is an initiating candle 7. A system for the continuous supply of finely divided solid fuels (coal, organic waste, metal powders) includes a piston system 8 (or screw), a piston displacement sensor 9, bypasses 10 and 11, pipe 12. At the entrance to the combustion chamber 1, a device is installed for saturation of solid fuel with combustible gas. At the outlet of the combustion chamber 1, a hopper 13 can be installed to collect solid residues scattered to the sides by centrifugal forces.
Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:
Мелкодисперсное твердое топливо под действием давления горючего газа на поршень вытесняется в трубопровод 12, где начинается его смешение с горючим газом через байпас 10 и продолжается в коллекторе 4. Затем образовавшаяся горючая смесь поступает через профилированные отверстия 6 в камеру сгорания 1, попадая в вихревой поток окислителя, поступающего в камеру сгорания 1 через профилированные отверстия 5 из коллектора 3. Окислитель в коллектор 3 подается либо из ресивера, либо компрессором (не показаны). Система измерения с помощью датчика 9 фиксирует расход твердого топлива. Расход воздуха также регистрируется. Удаление остатков угля из коллектора 4 после перемещения поршня в крайнее правое положение происходит через второй байпас 11. Образующуюся в камере сгорания 1 смесь поджигают тепловым импульсом от свечи 7, вырабатываемым источником для инициирования (не показан). В смеси за время нескольких десятков миллисекунд формируется самоподдерживающаяся вращающаяся (спиновая) или пульсирующая детонационная волна. Продукты детонации выбрасываются из выходного отверстия 2. Газовая компонента сосредотачивается в ядре потока, а тяжелые твердые компоненты собираются в пограничных слоях у плоских стенок камеры сгорания 1 и выбрасываются из выходного отверстия 2 по периферии потока, оседая в бункере 13 для сбора твердых остатков.Fine solid fuel under the influence of pressure of combustible gas on the piston is displaced into the pipeline 12, where it begins mixing with combustible gas through bypass 10 and continues in the manifold 4. Then, the resulting combustible mixture enters through the profiled openings 6 into the combustion chamber 1, falling into the eddy stream of the oxidizer entering the combustion chamber 1 through the profiled holes 5 from the manifold 3. The oxidizing agent in the manifold 3 is supplied either from the receiver or by a compressor (not shown). The measurement system using the sensor 9 detects the flow of solid fuel. Air flow is also recorded. Removing coal residues from the collector 4 after moving the piston to the rightmost position occurs through the second bypass 11. The mixture formed in the combustion chamber 1 is ignited by a heat pulse from a candle 7 generated by a source for initiation (not shown). In a mixture over a period of several tens of milliseconds, a self-sustaining rotating (spin) or pulsating detonation wave is formed. Detonation products are ejected from outlet 2. The gas component is concentrated in the core of the stream, and heavy solid components are collected in the boundary layers near the flat walls of the combustion chamber 1 and ejected from the outlet 2 at the periphery of the stream, settling in the hopper 13 to collect solid residues.
Для сохранения непрерывности процесса необходимо иметь, по крайней мере, две поршневые системы подачи, работающие по очереди - одна работает, другая загружается. Возможна также непрерывная подача твердого топлива с помощью шнека и т.д.To maintain the continuity of the process, it is necessary to have at least two piston feed systems that work in turn - one works, the other is loaded. It is also possible to continuously supply solid fuel using a screw, etc.
Очищенные в ходе детонационного сжигания газообразные продукты, имеющие высокие давления и скорости, могут быть непосредственно поданы на газовую турбину или использованы для нагрева теплоносителя. Кроме того, быстрые химические превращения во фронте детонационной волны при высокой температуре и давлении препятствуют образованию токсичных окислов азота в потоке продуктов горения.Gaseous products that have been cleaned during detonation combustion and have high pressures and speeds can be directly fed to a gas turbine or used to heat the coolant. In addition, rapid chemical transformations in the front of the detonation wave at high temperature and pressure prevent the formation of toxic nitrogen oxides in the flow of combustion products.
Изобретение иллюстрируется примерами:The invention is illustrated by examples:
Пример 1. dc1=204 мм, dc2=100 мм, Н=15 мм, топливо - древесный активированный уголь с размером частиц 5-20 мкм с расходом Gt=0.3 кг/с +5% водорода; окислитель - воздух с расходом GA=2.6 кг/с, коэффициент избытка горючего ϕ≈1.3. Реализован непрерывный детонационный режим с двумя волнами (n=2), вращающимися в одном направлении со скоростью D=1.6 км/с.Example 1. d c1 = 204 mm, d c2 = 100 mm, N = 15 mm, fuel - activated wood charcoal with a particle size of 5-20 μm with a flow rate of G t = 0.3 kg / s + 5% hydrogen; the oxidizing agent is air with a flow rate G A = 2.6 kg / s, the coefficient of excess fuel ϕ≈1.3. A continuous detonation regime with two waves (n = 2) rotating in the same direction with a speed of D = 1.6 km / s was implemented.
Пример 2. dc1=204 мм, dc2=70 мм, Н=15 мм, топливо и окислитель, а также их расходы такие же, как в примере 1. Реализован режим с одной вращающейся волной (n=1, D=1.83 км/с).Example 2. d c1 = 204 mm, d c2 = 70 mm, H = 15 mm, the fuel and oxidizing agent, as well as their costs, are the same as in example 1. A regime with one rotating wave is implemented (n = 1, D = 1.83 km / s).
Пример 3. dc1=204 мм, dc2=50 мм, Н=15 мм, топливо и окислитель, а также их расходы, близкие к указанным в примере 1. Реализован режим с пульсирующей радиальной детонационной волной, имеющей частоту f=4.8 кГц.Example 3. dc 1 = 204 mm, d c2 = 50 mm, H = 15 mm, fuel and oxidizer, as well as their costs close to those indicated in example 1. A regime with a pulsating radial detonation wave having a frequency f = 4.8 kHz .
Применение заявляемого способа, основанного на организации особого вида вихревого течения горючей смеси, позволит сжигать детонационным способом твердое топливо, при этом мощность установки при тех же габаритах камеры сгорания может быть значительно увеличена (до сотни раз). Сжигание угля приведет к значительному экономическому эффекту при минимальных вредных выбросах в атмосферу. Высокоэнтальпийный поток газообразных продуктов можно направлять непосредственно на лопатки турбины, минуя парогенераторный цикл. Детонация стабилизирует процесс сжигания, делает его более устойчивым и управляемым, тем самым повышается надежность и технологичность работы камеры сгорания, а также улучшаются условия труда и техники безопасности.The application of the proposed method, based on the organization of a special type of vortex flow of a combustible mixture, will allow solid fuel to be detonated, while the power of the installation with the same dimensions of the combustion chamber can be significantly increased (up to a hundred times). Coal burning will lead to a significant economic effect with minimal harmful emissions. The high-enthalpy gaseous product flow can be directed directly to the turbine blades, bypassing the steam generation cycle. Detonation stabilizes the combustion process, makes it more stable and manageable, thereby increasing the reliability and manufacturability of the combustion chamber, as well as improving working conditions and safety.
Изобретение применимо для камер сгорания различного назначения:The invention is applicable to combustion chambers for various purposes:
стационарных энергетических установок, МГД-генераторов, двигателей на транспорте, химических реакторов. При использовании в химической промышленности возможна инверсия - твердые окислители и газообразные горючие. Не исключена возможность работы двигателей на твердом топливе и на других планетах в отличной от Земли атмосфере (например, сжигание алюминия в среде углекислого газа на Венере).stationary power plants, MHD generators, engines in vehicles, chemical reactors. When used in the chemical industry, inversion is possible - solid oxidizing agents and gaseous fuels. It is possible that engines running on solid fuel and on other planets in an atmosphere different from Earth (for example, burning aluminum in a carbon dioxide atmosphere on Venus).
В настоящее время остро стоит проблема эффективного сжигания твердых топлив, поскольку реально нависла угроза истощения нефтяных запасов в недрах Земли и ведется поиск альтернативных топлив, одним из которых является уголь. В отличие от известного (низкоскоростного и низкотемпературного способа дефлаграционного горения, «размазанного» по всей камере) предлагаемый (быстрый и высокотемпературный) детонационный способ позволяет приблизить решение этой проблемы.At present, the problem of efficient burning of solid fuels is acute, since there is a real threat of depletion of oil reserves in the bowels of the Earth and a search is underway for alternative fuels, one of which is coal. In contrast to the well-known (low-speed and low-temperature method of deflagration combustion, "smeared" throughout the chamber), the proposed (fast and high-temperature) detonation method makes it possible to approximate the solution to this problem.
Источники информацииInformation sources
1. Канторович Б.В. Основы теории горения и газификации твердого топлива. М., Издательство АН СССР, 1958, 598 с.1. Kantorovich B.V. Fundamentals of the theory of combustion and gasification of solid fuels. M., Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1958, 598 pp.
2. Канторович Б.В., Миткалинный В.И., Делягин Г.Н., Иванов В.М. Гидродинамика и теория горения потока топлива. М., Издательство «Металлургия», 1971, 486 с.2. Kantorovich B.V., Mitkalinny V.I., Delyagin G.N., Ivanov V.M. Hydrodynamics and theory of combustion of a fuel flow. M., Publishing house "Metallurgy", 1971, 486 p.
3. Белоусов Е.В. Создание и совершенствование твердотопливных поршневых двигателей внутреннего сгорания. Херсон. Издательство ОАО «ХГТ», 2006, 452 с.3. Belousov EV Creation and improvement of solid fuel piston internal combustion engines. Kherson. Publishing house of OJSC "HGT", 2006, 452 p.
4. Егоров А.Г. Процессы горения порошкообразного алюминия в прямоточных камерах реактивных двигательных установок. Самара, Издательство Самарского научного центра РАН, 2005, 376 с.4. Egorov A.G. The processes of burning powdered aluminum in ramjet chambers of jet propulsion systems. Samara, Publishing House of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2005, 376 p.
5. Патент РФ №2230981 (2004 г.).5. RF patent No. 2230981 (2004).
6. Патент РФ №2327889 (2008 г.).6. RF patent No. 23237889 (2008).
7. Патент SU №4146370 (1979 г.).7. Patent SU No. 4146370 (1979).
8. Патент SU №4193773 (1980 г.).8. Patent SU No. 4193773 (1980).
9. Патент SU №5042400 (1991 г.).9. Patent SU No. 5042400 (1991).
10. Патент РФ №2294486 (2007 г.).10. RF patent No. 2294486 (2007).
11. Патент РФ №2339874 (2008 г.).11. RF patent №2339874 (2008).
12. Патент РФ №2132512 (1999 г.).12. RF patent No. 2132512 (1999).
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010100617/06A RU2468292C2 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Solid fuel combustion method, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010100617/06A RU2468292C2 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Solid fuel combustion method, and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010100617A RU2010100617A (en) | 2011-07-20 |
| RU2468292C2 true RU2468292C2 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=44752118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010100617/06A RU2468292C2 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Solid fuel combustion method, and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2468292C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2595005C2 (en) * | 2014-08-01 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук | Method of fuel combustion and detonation device for its implementation |
| US11149954B2 (en) | 2017-10-27 | 2021-10-19 | General Electric Company | Multi-can annular rotating detonation combustor |
| US11536456B2 (en) | 2017-10-24 | 2022-12-27 | General Electric Company | Fuel and air injection handling system for a combustor of a rotating detonation engine |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5366371A (en) * | 1991-11-18 | 1994-11-22 | Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. | Process and apparatus utilizing an improved pulse combustor for atomizing liquids and slurries |
| RU2132512C1 (en) * | 1997-04-15 | 1999-06-27 | Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" | Vortex combustion chamber |
| RU2333423C2 (en) * | 2006-08-04 | 2008-09-10 | ИНСТИТУТ ГИДРОДИНАМИКИ им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН) | Method of initiation of detonation in inflammable mixtures and device for its realisation |
| RU2339874C1 (en) * | 2007-03-29 | 2008-11-27 | Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук | Method and device for coal combustion in swirling flow |
-
2010
- 2010-01-11 RU RU2010100617/06A patent/RU2468292C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5366371A (en) * | 1991-11-18 | 1994-11-22 | Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. | Process and apparatus utilizing an improved pulse combustor for atomizing liquids and slurries |
| RU2132512C1 (en) * | 1997-04-15 | 1999-06-27 | Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" | Vortex combustion chamber |
| RU2333423C2 (en) * | 2006-08-04 | 2008-09-10 | ИНСТИТУТ ГИДРОДИНАМИКИ им. М.А. Лаврентьева СО РАН (ИГиЛ СО РАН) | Method of initiation of detonation in inflammable mixtures and device for its realisation |
| RU2339874C1 (en) * | 2007-03-29 | 2008-11-27 | Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук | Method and device for coal combustion in swirling flow |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2595005C2 (en) * | 2014-08-01 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук | Method of fuel combustion and detonation device for its implementation |
| RU2595005C9 (en) * | 2014-08-01 | 2017-03-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук | Method of fuel combustion and detonation device for its implementation |
| US11536456B2 (en) | 2017-10-24 | 2022-12-27 | General Electric Company | Fuel and air injection handling system for a combustor of a rotating detonation engine |
| US11149954B2 (en) | 2017-10-27 | 2021-10-19 | General Electric Company | Multi-can annular rotating detonation combustor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010100617A (en) | 2011-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2007338908B2 (en) | Methane gas recovery and usage system for coalmines, municipal land fills and oil refinery distillation tower vent stacks | |
| RU2520440C2 (en) | Methods and device for raw material mixing in reactor | |
| EP1798276B1 (en) | Methods and systems for partial moderator bypass | |
| US4499946A (en) | Enhanced oil recovery process and apparatus | |
| US4217132A (en) | Method for in-flight combustion of carbonaceous fuels | |
| EP0236334A1 (en) | Pressurized cyclonic combustion method and burner for particulate solid fuels. | |
| RU2468292C2 (en) | Solid fuel combustion method, and device for its implementation | |
| CN103328892A (en) | Fluidization device for solid fuel particles | |
| RU2476770C2 (en) | Method of processing and destruction of solid wastes and device for its realisation | |
| KR20110018868A (en) | Methods and systems for feed injector multi-cooling channel | |
| RU2620736C1 (en) | Method of organising working process in turbojet engine with continuously-detonating combustion chamber and device for its implementation | |
| US20090272034A1 (en) | Methods and systems for reducing piping vibration | |
| US8163047B2 (en) | Methods and apparatus for cooling syngas in a gasifier | |
| Dunn et al. | Multiphase rotating detonation engine | |
| RU2327889C1 (en) | Method of coal combustion and method to this effect | |
| CN105089783B (en) | The system and method generated electricity with gunpowder | |
| RU2137038C1 (en) | Device for generation of steam in burning carbon-containing material and gas generator with rotating fluidized bed | |
| RU2638500C1 (en) | Method for incineration of milled solid fuel and device for its implementation | |
| RU2714165C1 (en) | Ammunition reloading method | |
| Glushkov et al. | Evolution of temperature of a droplet of liquid composite fuel interacting with heated airflow | |
| RU2777170C1 (en) | Method and apparatus for thermal recycling of waste by highly superheated water vapour | |
| RU2485437C1 (en) | Method of disassembly of munitions | |
| CN1701200A (en) | Combustion method and apparatus | |
| RU2042083C1 (en) | Method of layer burning of fuel and combustion chamber | |
| RU2686240C1 (en) | Gas generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210112 |