RU2685462C1 - Способ факельного сжигания топлива - Google Patents
Способ факельного сжигания топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685462C1 RU2685462C1 RU2018118014A RU2018118014A RU2685462C1 RU 2685462 C1 RU2685462 C1 RU 2685462C1 RU 2018118014 A RU2018118014 A RU 2018118014A RU 2018118014 A RU2018118014 A RU 2018118014A RU 2685462 C1 RU2685462 C1 RU 2685462C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- zone
- ignition
- combustion
- flame
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000005421 electrostatic potential Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 5
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000000752 ionisation method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Предлагаемое техническое решение относится к области энергетики. Способ факельного сжигания топлива заключается в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, при этом производят поддержание электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне. Технический результат - повышение устойчивости воспламенения и горения топлива при его факельном сжигании. 2 ил.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области энергетики и может быть использовано для управления процессом факельного сжигания топлива, например, угольной пыли в энергетических котлах и топках для его оптимизации.
Аналогичные технические решения для факельного сжигания топлива известны см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1651041 и описание патента Российской Федерации №2514534, которые содержат нижеследующую совокупность существенных признаков: подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, воспламеняют топливовоздушную смесь, производят факельное сжигание топлива в камере сгорания.
Все вышеперечисленные признаки являются общими с предлагаемым техническим решением.
Применение известных способов воспламенения и факельного сжигания топлива затруднено при сжигании низко реакционных топлив, например, угольной пыли, вследствие сложности обеспечения процесса воспламенения и поддержания горения факела. Это связано, в первую очередь, с относительно большими затратами электрической энергии составляющей 2-3% от тепловой мощности зажигаемого факела. Ресурс непрерывной работы устройств, реализующих данные способы, при этом составляет десятки часов, что затрудняет их применение для целей непрерывного использования для управления режимом горения топлива при его факельном сжигании.
Известен способ сжигания пылеугольного топлива, взятый нами за прототип, описанный в патенте №2498159, заключающийся в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд и воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени факела горящего топлива и осуществляют факельное сжигание топлива.
Данные признаки являются общими с предлагаемым техническим решением.
Технический результат, который невозможно достичь ни одним из выше охарактеризованных аналогичных технических решений заключается в повышении эффективности стабилизации режима горения топлива при его факельном сжигании и обеспечении надежности воспламенения топлива с техническим составом, препятствующим формирование предпламенной ионизированной зоны факела, например, при повышенной влажности топлива.
Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что в известном техническом решении при факельном сжигании низко реакционного топлива, например, угольной пыли, при изменении ее технического состава (влажности, зольности и т.п.), может снижаться интенсивность хемоионизационных процессов и, как следствие, снижение электростатического потенциала предпламенной зоны факела, что приводит к неустойчивому горению топлива и погасанию факела.
Учитывая характеристику и анализ известных технических решений можно сделать вывод, что задача по обеспечению устойчивого воспламенения и стабилизации режима горения топлива при его факельном сжигании является актуальной на сегодняшний день.
Технический результат, указанный выше, достигается тем, что в способе сжигания пылеугольного топлива, заключающемся в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, при этом устанавливают величину электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне, обеспечивающем требуемые параметры горения топлива при его факельном сжигании.
Проведенный анализ известных технических решений показал, что ни одно из них не содержит, как всей совокупности существенных признаков, так и отличительных признаков предлагаемого нами технического решения, поэтому оно соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Техническая сущность предлагаемого способа сжигания пылеугольного топлива заключается в следующем: создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, при этом производят поддержание электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне.
Известно, [Лаутон Д., Вайнберг Ф. Электрические аспекты горения. / Пер. с англ. под ред. В.А. Попова. М.: Энергия, 1976. - 296 с], что от состояния предпламенной зоны зависит процесс образования пламени, устойчивость и интенсивность горения всего факела, что особенно важно при сжигании низко реакционного топлива (угольная пыль, водоугольное топливо) горение которого невозможно осуществить в обычных условиях, что требует применения дополнительных мер, например, предварительного нагревания топлива и окислителя.
Для инициирования начала горения в зоне воспламенения создают электрическую высокочастотную дугу с помощью электродов, изолированных относительно металлоконструкций горелочного устройства, размещенных в этой зоне и подключенных к источнику высокочастотного тока. Величину тока выбирают в диапазоне 0,1÷2А. Для обеспечения устойчивости горения электрической дуги напряжение холостого хода источника тока может варьироваться от сотен до десятков тысяч вольт. Частота переменного тока выбирается из условия обеспечения образования диффузного электрического разряда в зоне образования пламени при загорании факела, которую выбирают в диапазоне частот от 5÷50 кГц. В качестве источника высокочастотного тока могут быть использованы широко распространенные в промышленности преобразователи частоты. Для обеспечения заданного электростатического потенциала предпламенной зоны относительно металлоконструкций горелки один из электродов присоединяют к одному из полюсов источника постоянного напряжения регулируемой величины 0÷5 киловольт для поддержания потенциала этой области на заданном уровне, не зависящем от интенсивности хемоионизанионных процессов в зоне воспламенения факела, которые, в свою очередь, зависят от технического состава топлива, температуры и других факторов влияющих на интенсивность инжекции электронов и ионов в предпламенную зону, при этом другой полюс источника постоянного напряжения присоединяют к металлическому корпусу горелки. При зажигании пылеугольного топлива электрической дугой, ток дуги инициирует процессы хемоионизации и ионы и электроны перед зоной воспламенения формируют высоко ионизированную предпламенную зону, обеспечивая при этом формирование диффузного разряда, который обеспечивает устойчивость и интенсивность горения топливовоздушной смеси в виде факела. При помощи источника постоянного напряжения устанавливают необходимый потенциал пред пламенной зоны вне зависимости от уровня процессов хемоионизаии в горящем факеле, тем самым обеспечивают требуемые параметры горения топлива, например, температуру его горения.
Изменение электростатического потенциала предпламенной зоны происходит за счет подачи напряжения на один электродов от высоковольтного источника постоянного напряжения относительно корпуса горелки, при этом диффузный разряд, благодаря относительно высокой электропроводности, приобретает равный электростатический потенциал, который и обеспечивает требуемый электростатический потенциал предпламенной зоны. При изменении этого потенциала происходит изменение интенсивности ионного ветра, увлекающего продукты горения факела в зону воспламенения и поддерживающие процессы воспламенения топлива наряду с химическими процессами в высоко ионизированных областях диффузного разряда и предпламенной зоны факела. При снижении величины напряжения источника постоянного напряжения происходит снижение потенциала предпламенной зоны воспламенения, при этом снижается концентрация зарядов в предпламенной зоне факела, величина ионного ветра и, как следствие, интенсивность горения факела вплоть до его погасания. На рисунке (Фиг. 1) схематично показан механизм формирования потенциала предпламенной зоны при подаче отрицательного электростатического потенциала на диффузный электрический разряд, где 1 - корпус горелки; 2 - источник переменного высокочастотного тока; 3 - источник постоянного напряжения; 4 - электроды; 5 - зона диффузного разряда, 6 - предпламенная зона, 7 - высокотемпературные продукты горения топлива.
При подаче положительного потенциала в зону диффузного разряда (Фиг. 2) с ростом его величины потенциал предпламенной зоны снижается и соответственно интенсивность ионного «ветра», что снижает устойчивость воспламенения топлива. Увеличивая электростатический потенциал диффузного разряда можно обеспечить высокую скорость электронов, инжектируемых из зоны воспламенения, обладающих высокой ионизирующей способностью, и создать высоко ионизированную предпламенную зону, обеспечивающую высокую интенсивность химических процессов в обеспечивающих устойчивость горения факела.
Предпочтение знака электростатического потенциала, налагаемого на диффузный разряд, выбирается от вида сжигаемого топлива, условий его сжигания и из условия обеспечения требуемых параметров при факельном сжигании топлива.
Claims (1)
- Способ факельного сжигания топлива, заключающийся в том, что создают электродуговой разряд в зоне воспламенения, подают топливовоздушную смесь в зону воспламенения, осуществляют воспламенение топливовоздушной смеси в зоне воспламенения, создают диффузный электрический разряд, воздействуют диффузным электрическим разрядом на приграничную зону образования пламени и осуществляют факельное сжигание топлива, отличающийся тем, что при этом производят поддержание электростатического потенциала приграничной зоны образования пламени на заданном уровне.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118014A RU2685462C1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Способ факельного сжигания топлива |
PCT/RU2019/050061 WO2019221640A1 (ru) | 2018-05-15 | 2019-05-15 | Устройство и способ факельного сжигания топлива |
RS20230966A RS64712B1 (sr) | 2018-05-15 | 2019-05-15 | Uređaj i postupak za plameno sagorevanje goriva |
EP19802532.2A EP3627047B1 (en) | 2018-05-15 | 2019-05-15 | Device and method for flame combustion of fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018118014A RU2685462C1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Способ факельного сжигания топлива |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019104859A Division RU2704178C1 (ru) | 2018-05-15 | 2019-02-21 | Устройство факельного сжигания топлива |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2685462C1 true RU2685462C1 (ru) | 2019-04-18 |
Family
ID=66168480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018118014A RU2685462C1 (ru) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Способ факельного сжигания топлива |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2685462C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113514737A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-10-19 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种输电线路间隙击穿电压计算方法、设备及介质 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2096945A (en) * | 1932-02-15 | 1937-10-26 | Powderco Inc | Burner |
SU421854A1 (ru) * | 1970-03-24 | 1974-03-30 | А. И. Раг лис , В. И. Ю. Лапенас | Запальник |
RU65177U1 (ru) * | 2007-01-24 | 2007-07-27 | Виктор Иванович Мазурин | Горелка |
RU2498159C1 (ru) * | 2012-05-17 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Сибтехэнерго" - инженерная фирма по наладке, совершенствованию технологий и эксплуатации электро-энергооборудования предприятий и систем | Способ сжигания пылеугольного топлива |
-
2018
- 2018-05-15 RU RU2018118014A patent/RU2685462C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2096945A (en) * | 1932-02-15 | 1937-10-26 | Powderco Inc | Burner |
SU421854A1 (ru) * | 1970-03-24 | 1974-03-30 | А. И. Раг лис , В. И. Ю. Лапенас | Запальник |
RU65177U1 (ru) * | 2007-01-24 | 2007-07-27 | Виктор Иванович Мазурин | Горелка |
RU2498159C1 (ru) * | 2012-05-17 | 2013-11-10 | Открытое акционерное общество "Сибтехэнерго" - инженерная фирма по наладке, совершенствованию технологий и эксплуатации электро-энергооборудования предприятий и систем | Способ сжигания пылеугольного топлива |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113514737A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-10-19 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种输电线路间隙击穿电压计算方法、设备及介质 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2856031B1 (en) | LOW NOx BURNER AND METHOD OF OPERATING A LOW NOx BURNER | |
US7243496B2 (en) | Electric flame control using corona discharge enhancement | |
US20150104748A1 (en) | Electrodynamic combustion control (ecc) technology for biomass and coal systems | |
US20140170576A1 (en) | Contained flame flare stack | |
RU2498159C1 (ru) | Способ сжигания пылеугольного топлива | |
Bradley et al. | Electrical coronas and burner flame stability | |
RU2685462C1 (ru) | Способ факельного сжигания топлива | |
US4228747A (en) | High energy arc ignition of pulverized coal | |
RU2704178C1 (ru) | Устройство факельного сжигания топлива | |
EP3627047B1 (en) | Device and method for flame combustion of fuel | |
RU2210700C2 (ru) | Способ плазменного воспламенения пылеугольного топлива | |
RU2059926C1 (ru) | Способ сжигания низкосортных углей и плазменная пылеугольная горелка для его осуществления | |
RU2694268C1 (ru) | Способ интенсификации и управления пламенем | |
RU2652697C1 (ru) | Способ подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройстве сжигания | |
RU2656341C1 (ru) | Способ возбуждения газового разряда | |
SU1245803A1 (ru) | Способ сжигани предварительно подготовленной топливовоздушной смеси | |
CN109162853A (zh) | 一种双放电模式等离子体点火器 | |
RU2812313C2 (ru) | Способ плазменного воспламенения трудновоспламеняемых топливовоздушных смесей и горелочное устройство для его реализации при растопке котла | |
SU1288448A2 (ru) | Устройство дл сжигани топлива | |
RU2726023C1 (ru) | Способ факельного сжигания топливовоздушной смеси и устройство для реализации способа | |
KR101634094B1 (ko) | 플라즈마 제트를 이용한 희박 연소 시스템 | |
Gelashvili et al. | Plasma arc burner for pulverized coal combustion | |
RU2610370C1 (ru) | Способ электрохимического факельного сжигания угольной пыли | |
Ermoshin et al. | Application of technology for combustion of depleted ionized gas fuel in an electric field | |
SU918676A1 (ru) | Способ подготовки топлива к сжиганию |