WO2019221640A1 - Device and method for flame combustion of fuel - Google Patents

Device and method for flame combustion of fuel Download PDF

Info

Publication number
WO2019221640A1
WO2019221640A1 PCT/RU2019/050061 RU2019050061W WO2019221640A1 WO 2019221640 A1 WO2019221640 A1 WO 2019221640A1 RU 2019050061 W RU2019050061 W RU 2019050061W WO 2019221640 A1 WO2019221640 A1 WO 2019221640A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
ignition
chamber
flaring
zone
Prior art date
Application number
PCT/RU2019/050061
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Павел Борисович СТЕРЛИГОВ
Юрий Иванович НАУМОВ
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "КОТЭС Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2018118014A external-priority patent/RU2685462C1/en
Priority claimed from RU2019104859A external-priority patent/RU2704178C1/en
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "КОТЭС Инжиниринг" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "КОТЭС Инжиниринг"
Priority to EP19802532.2A priority Critical patent/EP3627047B1/en
Priority to RS20230966A priority patent/RS64712B1/en
Publication of WO2019221640A1 publication Critical patent/WO2019221640A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • F23C99/001Applying electric means or magnetism to combustion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q5/00Make-and-break ignition, i.e. with spark generated between electrodes by breaking contact therebetween
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2700/00Special arrangements for combustion apparatus using fluent fuel
    • F23C2700/06Combustion apparatus using pulverized fuel
    • F23C2700/063Arrangements for igniting, flame-guiding, air supply in
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99005Combustion techniques using plasma gas

Definitions

  • the invention relates to energy and can be used in thermal power plants, boiler houses, etc. to optimize and control the combustion process and ensure the ignition of boilers and stabilize the combustion of fuel, for example, coal dust, during its flaring without the use of additional highly reactive fuel.
  • N ° RU2059926Cl (IPC F23D 1/00, F23Q 13/00; published on 05/10/1996), which is a fuel flaring device, is known.
  • This device contains a channel for supplying fuel mixture, a secondary air channel with a swirl installed in it, a plasma torch igniter with rod electrodes.
  • This device is characterized in that the plasmatron-igniter with rod electrodes is installed in the feed mixture, the electrodes are made of graphite and placed along the entire length of the feed mixture, and the plasmatron-igniter is equipped with double-flow nozzles and installed with the possibility of longitudinal movement between the rod electrodes, the plasma torch nozzles are oriented at the ends of the electrodes.
  • This device comprises a housing, rod electrodes connected to a source of high-frequency alternating current, for generating an electric arc, a channel for supplying fuel mixture and a secondary air channel, according to the invention, the housing is divided into an ignition chamber and a cooling chamber, wherein the secondary air passage is installed in the cooling chamber with installed in it with rod electrodes.
  • the disadvantage of this device is the limited thermal power of the initiated flare and the impossibility of organizing the optimal process of burning the entire volume of fuel, since the design of the known device is focused only on the creation of the initiating flare.
  • the supply of secondary air to the ignition chamber also limits the volume of flammable pulverized coal due to the need to increase air volumes and, as a consequence, the values of the flow rate of the mixture are unacceptable, in terms of flame separation.
  • the disadvantages of this device include the low reliability of ignition of low-reactive fuels (lean, ballasted and watered fuels, such as coal water). This is primarily due to the subsequent ignition of the main torch from the received torch. When burning fuel with a high degree of slag formation, slagging of the surfaces of the ignition chamber can occur, which requires constant maintenance. This leads to a decrease in the reliability of the ignition system.
  • the objective of the claimed invention is to provide a device and method that would be able to provide stable ignition and efficient combustion of the entire amount of pulverized coal supplied to the burners of the boiler, with reduced requirements for combustible fuel (ballasted, lean, waterlogged coal), and temperature fuel and air supplied to the burner, which ensures that the boiler starts up from a cold state with cold components and with minimal electrical energy consumption without the use of a high reaction nnogo fuel. That ensures the reliability of the boilers and the safety of the processes of kindling and fuel combustion.
  • the technical result of the claimed invention is the possibility of flaring fuel, including low reaction, and increasing the efficiency of its combustion.
  • the efficiency of fuel combustion is understood to mean the generation of thermal energy with its minimum losses (minimum excess air, that is, close to the stoichiometric value, as well as minimal chemical and mechanical underburning of the fuel).
  • the fuel flaring device comprises an ignition chamber, an alternating current source, at least two rod electrodes connected to an alternating current source, a fuel mixture supply channel, a secondary air channel and a cooling chamber, between the chamber Ignition and cooling made passages for the installation of rod electrodes.
  • the inventive device for flaring fuel is characterized in that at least one of the rod electrodes is connected, relative to the shell of the ignition chamber, a constant voltage source, and at the output of the ignition chamber a torch forming chamber is installed, to which a secondary air channel is connected. This device design allows the excitation of a diffuse electric discharge between the electrodes, which produces ionization and ignition of the fuel mixture.
  • a highly ionized pre-flame zone of the torch is formed, which is the main condition for ensuring heterogeneous chemical reactions of oxidation of the fuel mixture, which makes it possible to efficiently burn low-reaction fuel, i.e., the oxidation reaction, which has a high chemical reaction rate.
  • the presence of at least one rod electrode, connected to it, relative to the shell of the ignition chamber, with a constant voltage source, allows you to maintain a highly ionized state of the pre-flame zone of the torch and to ensure that the necessary conditions for the complete combustion of the fuel mixture during its flaring are fulfilled.
  • the presence of a secondary air channel connected to the torch forming chamber ensures the formation and burning of the torch in the furnace by supplying secondary air to the torch forming chamber through the secondary air channel.
  • the rod electrodes are mounted on heat and conductive racks, the other end of which is mounted on support plates placed in the cooling chamber in isolation relative to the conductive surfaces of the device. This allows, on the one hand, to reliably fix the rod electrodes, and on the other hand, to remove excess heat from the rod electrodes and base plates. This leads to an increase in the life of the rod electrodes, increasing the reliability of the device for efficient combustion of low-reaction fuel.
  • the cooling chamber is provided with a channel for supplying sealing air, and the secondary air is supplied to the flare chamber.
  • This allows you to remove heat from the rod electrodes by supplying sealing air to the cooling chamber, which leads to efficient heat removal from the electrodes of the device, which increases the reliability of the device for efficient burning of low reaction fuel.
  • the supply of secondary air to the chamber of the formation of the torch ensures optimal formation of the torch and, as a result, the efficiency of burning low-reactive fuel using the inventive device for flaring fuel.
  • the technical result is achieved using the method of burning pulverized coal, which consists in creating an electric arc discharge in the ignition zone, supplying the air-fuel mixture to the ignition zone, igniting the air-fuel mixture in the ignition zone, creating a diffuse electric discharge, acting on the diffuse electric discharge on the border zone of flame formation and carry out flaring of fuel, while setting the value of the electrostatic potential border zone of flame formation at a given level, providing the required parameters of fuel combustion during its flaring.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a device for flaring fuel
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an ionization block
  • the present invention is directed to a device and method that would be able to provide stable ignition and efficient burning of the entire amount of pulverized coal supplied to the burners of the boiler, with reduced requirements for combustible fuel (ballasted, lean, watered coals), and temperature the supplied fuel and air to the burner, which ensures the start-up of the boiler from a cold state with cold components and with minimal energy consumption without the use of highly reactive fuel.
  • a fuel mixture is a mixture of air or an oxidizing gas, for example, oxygen, and fuel.
  • the fuel used can be in any aggregate state (solid, liquid or gaseous), however, the necessary condition is the size of the particles or drops of fuel, if solid or liquid fuel is used as a component of the fuel mixture, respectively.
  • the particle size for solid fuels should not exceed 60 microns.
  • the droplet size should not exceed 10 microns.
  • solid fuels that can be used as a component of air mixtures are coal, peat, wood waste, etc.
  • liquid fuels that can be used as a component of air mixtures are petroleum products, coal-water fuels, etc.
  • an alternating current source of any known design can be used, for example, a commercially available converter of the power source of a plasma generator IRBI943-5.4 UHL3.1V.
  • a constant voltage source 5 a constant voltage source of any known design can be used, for example, a commercially available high voltage source, built according to the voltage multiplication scheme, IVNR-5/50.
  • the ionization unit 2 contains an ignition chamber 6, a cooling chamber 7, rod electrodes 8 mounted on current and heat-conducting racks 9, supporting insulators 10 mounted outside the ignition chamber 6, which serve as a support for the plate 11 connected by fasteners 12 to insulators 10 and stand 9.
  • the cooling chamber 7, which is hermetically sealed passages are made for the electric cable 13, passage 14 for introducing cooling air and passage 15 for racks 9.
  • the feed channel of the fuel mixture 1 may be made of any known structural material, for example, steel.
  • the ionization unit 2 can be made of any known conductive structural material, for example, steel.
  • the rod electrodes 8, the racks 9 and the support plate 11, in turn, can be made of any known current-conducting and heat-conducting material, for example, copper or bronze.
  • the chamber forming the torch 3 can be made of any known heat-resistant material. As an example, the torch forming chamber 3 can be made of heat-resistant alloy steel, for example, steel grade X20H35.
  • the torch forming chamber 3 may have an internal high temperature thermal insulation coating made using any known refractory material, for example, material made on the basis of chamotte powder, refractory clay, etc., resistant to temperature in the temperature range, the upper limit of which reaches 1500 ° C - 1700 ° C.
  • the ignition chamber 6 through the channel 1 for supplying the fuel mixture serves prepared aerosol mixture of fuel.
  • AC voltage is applied to the rod electrodes 8 in the frequency range 1-30 kHz, the breakdown of the interelectrode space occurs, as a result of which the electrical circuit is closed.
  • a diffuse electric discharge is excited, which produces ionization and ignition of the fuel mixture.
  • a highly ionized pre-flame zone of the torch is formed, which is the main condition for ensuring heterogeneous chemical reactions of oxidation of the entire volume of the fuel mixture.
  • the diffusion discharge acquires an equal electrostatic potential, which provides the required electrostatic potential of the pre-flame zone.
  • a change in this potential a change in the intensity of the ionic wind takes the flame products of combustion into the ignition zone and supports the processes of fuel ignition along with chemical processes in the highly ionized regions of the diffuse discharge and the flame zone of the flame.
  • the potential of the pre-flame zone of ignition decreases, while the concentration of charges in the pre-flame zone of the torch, the amount of ionic wind and, as a result, the intensity of the torch burning up to its extinction decrease.
  • Ensuring the occurrence of heterogeneous chemical processes is the main condition for burning low-reactive fuels, including coal-water fuels.
  • at least one rod electrode 8 is supplied with an electrostatic potential from a constant voltage source 5 relative to the conductive surface of the ignition chamber 6.
  • the ignition chamber 6 can be made as part of the channel 1 for supplying the fuel mixture.
  • the ignited aerosol mixture enters the torch formation chamber 3, where the main chemical processes take place.
  • the formed torch containing highly activated components of the fuel and the oxidizing agent enters the furnace of the boiler, in which the complete combustion of the fuel is carried out.
  • the range of variation of the electric potential is in the range from 0, 1 to 5 kV.
  • the frequency of operation of the AC source 4 is selected from the conditions for ensuring a stable diffuse discharge and technical limitations associated with the technical implementation, is in the range of 3-50 kHz.
  • the amplitude value of the current should be in the range of 0, 1 - 2 A, which ensures the durability of the rod electrodes 8 without replacing them.
  • the claimed invention is technologically advanced and easy to use and manufacture.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

The invention "Device and method for flame combustion of fuel" relates to the field of power generation and can be used in thermal power stations, in boiler houses, etc., for optimizing and controlling the combustion process and for allowing firing of boilers and for stabilizing the burning of fuel, for example pulverized coal, during the flame combustion thereof, without the use of an additional highly reactive fuel. The claimed invention allows stable ignition, burning and effective combustion of fuel, including even low-reactive fuel, by the connection of a constant voltage source to at least one of the rod electrodes, relative to the shell of the ignition chamber, and the mounting of a flame-generating chamber, to which a secondary air duct leads, at the outlet of the ignition chamber.

Description

Устройство и способ факельного сжигания топлива  Device and method for flaring fuel
[0001] Область техники [0001] Technical Field
[0002] Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.д. для оптимизации и управления процессом сжигания и обеспечения розжига котлов и стабилизации горения топлива, например, угольной пыли, при его факельном сжигании без применения дополнительного высокореакционного топлива.  [0002] The invention relates to energy and can be used in thermal power plants, boiler houses, etc. to optimize and control the combustion process and ensure the ignition of boilers and stabilize the combustion of fuel, for example, coal dust, during its flaring without the use of additional highly reactive fuel.
[0003] Уровень техники  [0003] Background
[0004] Известно техническое решение, раскрытое в патенте N° RU2514534 (F23Q 5/00; опубликован 27.04.2014), которое содержит нижеследующую совокупность существенных признаков: подает топливовоздушную смесь в зону воспламенения, создает электродуговой разряд в зоне воспламенения, воспламеняет топливовоздушную смесь, производит факельное сжигание топлива в камере сгорания.  [0004] A technical solution is known, disclosed in patent N ° RU2514534 (F23Q 5/00; published on 04/27/2014), which contains the following set of essential features: feeds the air-fuel mixture into the ignition zone, creates an electric arc discharge in the ignition zone, ignites the air-fuel mixture, flares fuel in the combustion chamber.
[0005] Все вышеперечисленные признаки являются общими с предлагаемым техническим решением.  [0005] All of the above features are common with the proposed technical solution.
[0006] Применение известного способа 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.  [0006] The application of the known method of ignition and flaring of fuel is difficult when burning low-reactive fuels, such as coal dust, due to the difficulty of providing the process of ignition and maintaining the burning of the torch. This is due, first of all, to the relatively high cost of electric energy, which is 2-3% of the thermal power of the ignited torch. The resource of continuous operation of devices that implement these methods, at the same time, is tens of hours, which makes it difficult to use them for continuous use to control the combustion mode of fuel during its flaring.
[0007] Известен способ сжигания пылеугольного топлива, взятый нами за прототип, описанный в патенте N°RU2498159 (F23Q 5/00; опубликован 10.1 1.2013 г.), 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.  [0007] There is a known method of burning pulverized coal, taken for the prototype described in patent N ° RU2498159 (F23Q 5/00; published 10.1 01.2013), which consists in creating an electric arc discharge in the ignition zone, the air-fuel mixture is fed into the zone ignitions, ignite the air-fuel mixture in the ignition zone, create a diffuse electric discharge and act by diffuse electric discharge on the border zone of the formation of the flame of the burning fuel and carry out the flaring of the fuel.
[0008] Известно техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение N°RU2377467C2 (МПК F23D 1/00; опубликован 27.12.2009), которое представляет собой устройство факельного сжигания топлива. Данное устройство содержит воспламенительную камеру, внутренняя поверхность которой имеет цилиндрическую форму, канал подачи топливной аэросмеси в эту камеру, плазмотрон, снабженный стержневыми электродами. Плазмотрон установлен на боковой поверхности воспламенительной камеры, у ее входной части. Устройство также содержит патрубок воспламенительной камеры, в который установлен плазмотрон, и канал вторичного воздуха. [0009] В конструкции данного устройства отсутствует разделение на камеру воспламенения и камеру охлаждения, вторичный воздух подается непосредственно в камеру воспламенения. В связи с этим возрастает риск быстрого отрыва факела и его погасания в ходе эксплуатации данного устройства, что является существенным недостатком известного устройства. [0008] A technical solution is known, disclosed in patent for invention N ° RU2377467C2 (IPC F23D 1/00; published December 27, 2009), which is a device for flaring fuel. This device contains an ignition chamber, the inner surface of which has a cylindrical shape, a feed channel for the fuel mixture in this chamber, a plasma torch equipped with rod electrodes. The plasma torch is mounted on the side surface of the ignition chamber, at its entrance. The device also contains a nozzle of the ignition chamber, in which the plasmatron is installed, and a secondary air channel. [0009] In the design of this device, there is no separation into the ignition chamber and the cooling chamber, secondary air is supplied directly to the ignition chamber. In this regard, the risk of rapid separation of the torch and its extinction during operation of this device increases, which is a significant disadvantage of the known device.
[0010] Известно техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение N°RU2059926Cl (МПК F23D 1/00, F23Q 13/00; опубликован 10.05.1996), которое представляет собой устройство факельного сжигания топлива. Данное устройство содержит канал подачи топливной аэросмеси, канал вторичного воздуха с установленным в нем завихрителем, плазмотрон-запальник со стержневыми электродами. Данное устройство отличается тем, что плазмотрон-запальник со стержневыми электродами установлен в канале подачи аэросмеси, электроды выполнены графитовыми и размещены по всей длине канала подачи аэросмеси, а плазмотрон-запальник снабжен соплами двустороннего истечения и установлен с возможностью продольного перемещения между стержневыми электродами, при этом сопла плазмотрона сориентированы на концы электродов.  [0010] The technical solution disclosed in the patent for invention N ° RU2059926Cl (IPC F23D 1/00, F23Q 13/00; published on 05/10/1996), which is a fuel flaring device, is known. This device contains a channel for supplying fuel mixture, a secondary air channel with a swirl installed in it, a plasma torch igniter with rod electrodes. This device is characterized in that the plasmatron-igniter with rod electrodes is installed in the feed mixture, the electrodes are made of graphite and placed along the entire length of the feed mixture, and the plasmatron-igniter is equipped with double-flow nozzles and installed with the possibility of longitudinal movement between the rod electrodes, the plasma torch nozzles are oriented at the ends of the electrodes.
[ООП] С точки зрения эксплуатации данное устройство характеризуется низкой надежностью воспламенения пылеугольного топлива, а также большой удельной электрической мощностью горелки и большими ее размерами. Это, в свою очередь, приводит к высоким удельным затратам электроэнергии в ходе эксплуатации известного устройства, что является существенным его недостатком. Кроме того, из-за быстрой изнашиваемости стержневых электродов возникает необходимость их замены, что приводит к усложнению процесса обслуживания известного устройства факельного сжигания топлива. В качестве прототипа выбрано известное техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение N°RU24l0603Cl (МПК F23Q 5/00, F23Q 13/00; опубликован 27.01.2011), которое представляет собой устройство факельного сжигания топлива. Данное устройство содержит корпус, стержневые электроды, присоединенные к источнику высокочастотного переменного тока, для генерирования электрической дуги, канал подачи топливной аэросмеси и канал вторичного воздуха, согласно изобретению корпус разделен на камеру воспламенения и камеру охлаждения, причем в камере охлаждения выполнен проход вторичного воздуха с установленными в нем стержневыми электродами. Указанные признаки являются общими с предлагаемым техническим решением.  [OOP] From the point of view of operation, this device is characterized by low reliability of ignition of pulverized coal fuel, as well as a large specific electric power of the burner and its large size. This, in turn, leads to high specific energy costs during operation of the known device, which is a significant drawback. In addition, due to the rapid wear of the rod electrodes, it becomes necessary to replace them, which complicates the process of servicing the known device for flaring fuel. As a prototype, the well-known technical solution is disclosed in the invention patent N ° RU24l0603Cl (IPC F23Q 5/00, F23Q 13/00; published on January 27, 2011), which is a device for flaring fuel. This device comprises a housing, rod electrodes connected to a source of high-frequency alternating current, for generating an electric arc, a channel for supplying fuel mixture and a secondary air channel, according to the invention, the housing is divided into an ignition chamber and a cooling chamber, wherein the secondary air passage is installed in the cooling chamber with installed in it with rod electrodes. The indicated features are common with the proposed technical solution.
[0012] Недостатком этого устройства является ограниченная тепловая мощность инициируемого факела и невозможность организации оптимального процесса сжигания всего объёма топлива, так как конструкция известного устройства ориентирована лишь на создание инициирующего факела. Подача вторичного воздуха в камеру воспламенения также ограничивает объём воспламеняемого пылеугольного топлива вследствие необходимости увеличения объёмов воздуха и как следствие недопустимых, с точки зрения отрыва факела, значения скорости потока аэросмеси. К недостаткам данного устройства следует отнести низкую надежность воспламенения низко реакционных топлив (тощие, забалластированные и обводненные топлива, например, водоугольное топливо). Это связано в первую очередь с последующим воспламенением основного факела от полученного факела. При сжигании топлива с высокой степенью шлакообразования может происходить ошлаковывание поверхностей камеры воспламенения, что требует их постоянного обслуживания. Это ведет к снижению надежности работы системы розжига. [0012] The disadvantage of this device is the limited thermal power of the initiated flare and the impossibility of organizing the optimal process of burning the entire volume of fuel, since the design of the known device is focused only on the creation of the initiating flare. The supply of secondary air to the ignition chamber also limits the volume of flammable pulverized coal due to the need to increase air volumes and, as a consequence, the values of the flow rate of the mixture are unacceptable, in terms of flame separation. The disadvantages of this device include the low reliability of ignition of low-reactive fuels (lean, ballasted and watered fuels, such as coal water). This is primarily due to the subsequent ignition of the main torch from the received torch. When burning fuel with a high degree of slag formation, slagging of the surfaces of the ignition chamber can occur, which requires constant maintenance. This leads to a decrease in the reliability of the ignition system.
[0013] Сущность изобретения  [0013] Summary of the invention
[0014] Задачей заявляемого изобретения является создание устройства и способа, которые бы смогли позволить обеспечить устойчивое воспламенение и эффективное сжигание всего объема пылеугольного топлива, подаваемого в горелки котла, при пониженных требованиях к сжигаемому топливу (забалластированные, тощие, обводненные угли), и к температуре подаваемого топлива и воздуха на горелку, что обеспечивает пуск котла из холодного состояния с холодными компонентами и с минимальными затратами электрической энергии без использования высокореакционного топлива. Что обеспечивает надежность работы котлов и безопасность процессов растопки и сжигания топлива.  [0014] The objective of the claimed invention is to provide a device and method that would be able to provide stable ignition and efficient combustion of the entire amount of pulverized coal supplied to the burners of the boiler, with reduced requirements for combustible fuel (ballasted, lean, waterlogged coal), and temperature fuel and air supplied to the burner, which ensures that the boiler starts up from a cold state with cold components and with minimal electrical energy consumption without the use of a high reaction nnogo fuel. That ensures the reliability of the boilers and the safety of the processes of kindling and fuel combustion.
[0015] Техническим результатом заявленного изобретения является возможность факельного сжигания топлива, в том числе и низко реакционного, и повышение эффективности его сжигания.  [0015] The technical result of the claimed invention is the possibility of flaring fuel, including low reaction, and increasing the efficiency of its combustion.
[0016] Под эффективностью сжигания топлива понимается получение тепловой энергии с минимальными её потерями (минимальные избытки воздуха, то есть близкие к стехиометрическому значению, а также минимальный химический и механический недожог топлива).  [0016] The efficiency of fuel combustion is understood to mean the generation of thermal energy with its minimum losses (minimum excess air, that is, close to the stoichiometric value, as well as minimal chemical and mechanical underburning of the fuel).
[0017] Причиной невозможности достижения вышеуказанного технического результата является то, что в известных технических решениях 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.  [0017] The reason for the impossibility of achieving the above technical result is that in known technical solutions when flaring low-reaction fuel, for example, coal dust, when changing its technical composition (humidity, ash, etc.), the intensity of chemoionization processes can decrease and, as a consequence, a decrease in the electrostatic potential of the flame zone of the flame, which leads to unstable combustion of the fuel and the extinction of the flame.
[0018] 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.  [0018] Given the characterization and analysis of known technical solutions, we can conclude that the task of ensuring sustainable ignition and stabilizing the combustion mode of fuel during its flaring is relevant today.
[0019] Обеспечиваемый изобретением технический результат достигается тем, что устройство факельного сжигания топлива содержит камеру воспламенения, источник переменного тока, не менее двух стержневых электродов, соединенных с источником переменного тока, канал подачи топливной аэросмеси, канал вторичного воздуха и камеру охлаждения, причем между камерой воспламенения и охлаждения выполнены проходы для установки стержневых электродов. Заявляемое устройство факельного сжигания топлива отличается тем, что, по крайней мере к одному из стержневых электродов, подключен, относительно оболочки камеры воспламенения, источник постоянного напряжения, а на выходе камеры воспламенения установлена камера формирования факела, к которой подведен канал вторичного воздуха. Такая конструкция устройства позволяет осуществлять возбуждение диффузного электрического разряда между электродами, который производит ионизацию и воспламенение топливной аэросмеси. При этом за счет хемоионизационных процессов формируется высоко ионизированная предпламенная зона факела, которая является основным условием для обеспечения гетерогенных химических реакций окисления топливной аэросмеси, что позволяет эффективно сжигать низко реакционное топливо, то есть реакция окисления, которого имеет высокую скорость протекания химических реакций. Наличие, по крайней мере, одного стержневого электрода, с подключенным к нему, относительно оболочки камеры воспламенения, источником постоянного напряжения, позволяет поддерживать высоко ионизированное состояние предпламенной зоны факела и обеспечить выполнение необходимого условия для полного сгорания топливной аэросмеси при его факельном сжигании. Кроме того, наличие канала вторичного воздуха, подведенного к камере формирования факела, обеспечивает формирование и горения факела в топке путем подачи в камеру формирования факела вторичного воздуха через канал вторичного воздуха. Таким образом, достигается создание возможности факельного сжигания топлива, а также повышение эффективности сжигания низко реакционного топлива. [0019] The technical result provided by the invention is achieved in that the fuel flaring device comprises an ignition chamber, an alternating current source, at least two rod electrodes connected to an alternating current source, a fuel mixture supply channel, a secondary air channel and a cooling chamber, between the chamber Ignition and cooling made passages for the installation of rod electrodes. The inventive device for flaring fuel is characterized in that at least one of the rod electrodes is connected, relative to the shell of the ignition chamber, a constant voltage source, and at the output of the ignition chamber a torch forming chamber is installed, to which a secondary air channel is connected. This device design allows the excitation of a diffuse electric discharge between the electrodes, which produces ionization and ignition of the fuel mixture. In this case, due to chemoionization processes, a highly ionized pre-flame zone of the torch is formed, which is the main condition for ensuring heterogeneous chemical reactions of oxidation of the fuel mixture, which makes it possible to efficiently burn low-reaction fuel, i.e., the oxidation reaction, which has a high chemical reaction rate. The presence of at least one rod electrode, connected to it, relative to the shell of the ignition chamber, with a constant voltage source, allows you to maintain a highly ionized state of the pre-flame zone of the torch and to ensure that the necessary conditions for the complete combustion of the fuel mixture during its flaring are fulfilled. In addition, the presence of a secondary air channel connected to the torch forming chamber ensures the formation and burning of the torch in the furnace by supplying secondary air to the torch forming chamber through the secondary air channel. Thus, the creation of the possibility of flaring fuel is achieved, as well as increasing the efficiency of burning low reactive fuel.
[0020] Стержневые электроды закреплены на тепло- и токопроводящих стойках, другой конец которых закреплен на опорных пластинах, размещенных в камере охлаждения изолированно относительно токопроводящих поверхностей устройства. Это позволяет с одной стороны, надежно зафиксировать стержневые электроды, а с другой - осуществлять отвод излишков тепла со стержневых электродов и опорных пластин. Это приводит к увеличению срока эксплуатации стержневых электродов, повышая надежность работы устройства для эффективного сжигания низко реакционного топлива.  [0020] The rod electrodes are mounted on heat and conductive racks, the other end of which is mounted on support plates placed in the cooling chamber in isolation relative to the conductive surfaces of the device. This allows, on the one hand, to reliably fix the rod electrodes, and on the other hand, to remove excess heat from the rod electrodes and base plates. This leads to an increase in the life of the rod electrodes, increasing the reliability of the device for efficient combustion of low-reaction fuel.
[0021] Кроме того, камера охлаждения снабжена каналом для подвода уплотняющего воздуха, а вторичный воздух подведен к камере формирования факела. Это позволяет отводить тепло от стержневых электродов за счет подачи уплотняющего воздуха в камеру охлаждения, что приводит к эффективному отводу тепла с электродов устройства, что повышает надежность работы устройства для эффективного сжигания низко реакционного топлива. Также подача вторичного воздуха в камеру формирования факела обеспечивает оптимальное формирование факела и, как следствие, эффективность сжигания низко реакционного топлива с помощью заявляемого устройства факельного сжигания топлива.  [0021] In addition, the cooling chamber is provided with a channel for supplying sealing air, and the secondary air is supplied to the flare chamber. This allows you to remove heat from the rod electrodes by supplying sealing air to the cooling chamber, which leads to efficient heat removal from the electrodes of the device, which increases the reliability of the device for efficient burning of low reaction fuel. Also, the supply of secondary air to the chamber of the formation of the torch ensures optimal formation of the torch and, as a result, the efficiency of burning low-reactive fuel using the inventive device for flaring fuel.
[0022] Технический результат достигается с помощью способа сжигания пылеугольного топлива, заключающегося 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. [0022] The technical result is achieved using the method of burning pulverized coal, which consists in creating an electric arc discharge in the ignition zone, supplying the air-fuel mixture to the ignition zone, igniting the air-fuel mixture in the ignition zone, creating a diffuse electric discharge, acting on the diffuse electric discharge on the border zone of flame formation and carry out flaring of fuel, while setting the value of the electrostatic potential border zone of flame formation at a given level, providing the required parameters of fuel combustion during its flaring.
[0023] Описание чертежей  [0023] Description of the Drawings
[0024] Реализация изобретения описана в дальнейшем в соответствии с прилагаемыми чертежами, которые представлены для пояснения сути изобретения и никоим образом не ограничивают область изобретения.  [0024] The implementation of the invention is described hereinafter in accordance with the accompanying drawings, which are presented to illustrate the essence of the invention and in no way limit the scope of the invention.
[0025] К заявке прилагаются следующие чертежи:  [0025] The following drawings are attached to the application:
[0026] Фиг. 1 - принципиальная схема устройства факельного сжигания топлива;  [0026] FIG. 1 is a schematic diagram of a device for flaring fuel;
[0027] Фиг. 2 - принципиальная схема ионизационного блока;  [0027] FIG. 2 is a schematic diagram of an ionization block;
[0028] Данные фигуры имеют следующие позиции:  [0028] These figures have the following positions:
[0029] 1 : канал подачи топливной аэросмеси;  [0029] 1: the feed channel of the fuel mixture;
[0030] 2: ионизационный блок;  [0030] 2: an ionization unit;
[0031] 3: камеру формирования факела,  [0031] 3: a torch forming chamber,
[0032] 4: источник переменного тока;  [0032] 4: an alternating current source;
[0033] 5: источник постоянного напряжения;  [0033] 5: a constant voltage source;
[0034] 6: камеры воспламенения;  [0034] 6: ignition chambers;
[0035] 7: камеры охлаждения;  [0035] 7: cooling chambers;
[0036] 8: стержневые электроды;  [0036] 8: rod electrodes;
[0037] 9: токо- и теплопроводящие стойки;  [0037] 9: current and heat conductive racks;
[0038] 10: изоляторы;  [0038] 10: insulators;
[0039] 1 1 : опорные пластины;  [0039] 1 1: support plates;
[0040] 12: крепежные элементы;  [0040] 12: fasteners;
[0041] 13 : проходы для электрического кабеля;  [0041] 13: passages for electric cable;
[0042] 14: проход для ввода охлаждающего воздуха;  [0042] 14: passage for introducing cooling air;
[0043] 15 : проход для стоек.  [0043] 15: aisle for racks.
[0044] Подробное описание изобретения  [0044] Detailed Description of the Invention
[0045] В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.  [0045] Numerous implementation details are set forth in the following detailed description of an embodiment of the invention to provide a clear understanding of the present invention. However, it is obvious to a person skilled in the art how to use the present invention, both with and without implementation details. In other instances, well-known methods, procedures, and components have not been described in detail so as not to obscure the understanding of the features of the present invention.
[0046] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, являются очевидными для квалифицированных в предметной области специалистов. [0047] Настоящее изобретение направлено на создание устройства и способа, которые бы смогли позволить обеспечить устойчивое воспламенение и эффективное сжигание всего объема пылеугольного топлива, подаваемого в горелки котла, при пониженных требованиях к сжигаемому топливу (забалластированные, тощие, обводненные угли), и к температуре подаваемого топлива и воздуха на горелку, что обеспечивает пуск котла из холодного состояния с холодными компонентами и с минимальными затратами электрической энергии без использования высокореакционного топлива. [0046] Furthermore, it is clear from the foregoing that the invention is not limited to the foregoing implementation. Numerous possible modifications, changes, variations and substitutions, preserving the essence and form of the present invention, are obvious to those skilled in the field of specialists. [0047] The present invention is directed to a device and method that would be able to provide stable ignition and efficient burning of the entire amount of pulverized coal supplied to the burners of the boiler, with reduced requirements for combustible fuel (ballasted, lean, watered coals), and temperature the supplied fuel and air to the burner, which ensures the start-up of the boiler from a cold state with cold components and with minimal energy consumption without the use of highly reactive fuel.
[0048] В качестве топливной смеси может быть использована любая известная топливная аэросмесь. Топливная смесь является смесью воздуха или газа-окислителя, например, кислорода, и топлива. Используемое топливо может находится в любом агрегатном состоянии (твердом, жидком или газообразном), однако, необходимым условием является размер частиц или капель топлива, в случае использования в качестве компонента топливной смеси твердого или жидкого топлива, соответственно. Размер частиц для твердого топлива не должен превышать 60 мкм. В тоже время для жидкого топлива размер капель не должен превышать 10 мкм. Примерами твердого топлива, которое может быть использовано как компонент аэросмеси, являются уголь, торф, отходы деревообработки, и т. д. Примерами жидкого топлива, которое может быть использовано как компонент аэросмеси, являются нефтепродукты, водоугольное топливо и т. д.  [0048] As a fuel mixture, any known fuel air mixture can be used. A fuel mixture is a mixture of air or an oxidizing gas, for example, oxygen, and fuel. The fuel used can be in any aggregate state (solid, liquid or gaseous), however, the necessary condition is the size of the particles or drops of fuel, if solid or liquid fuel is used as a component of the fuel mixture, respectively. The particle size for solid fuels should not exceed 60 microns. At the same time, for liquid fuel, the droplet size should not exceed 10 microns. Examples of solid fuels that can be used as a component of air mixtures are coal, peat, wood waste, etc. Examples of liquid fuels that can be used as a component of air mixtures are petroleum products, coal-water fuels, etc.
[0049] В качестве источника переменного тока 4 может быть использован источник переменного тока любой известной конструкции, например, серийно выпускаемый преобразователь источника электропитания генератора плазмы ИРБИ943 - 5- 0,4 УХЛ3.1В. В качестве источника постоянного напряжения 5 может быть использован источник постоянного напряжения любой известной конструкции, например, серийно выпускаемый источник высокого напряжения, построенный по схеме умножения напряжения, ИВНР-5/50. Ионизационный блок 2 содержит камеру воспламенения 6, камеру охлаждения 7, стержневые электроды 8, закрепленные на токо- и теплопроводящих стойках 9, опорных изоляторов 10, установленных снаружи камеры воспламенения 6, служащими опорой для пластины 11, соединенной с помощью крепежных элементов 12 с изоляторами 10 и стойкой 9. В камере охлаждения 7, выполненной герметично, выполнены проходы для электрического кабеля 13, проход 14 для ввода охлаждающего воздуха и проход 15 для стоек 9. [0049] As an alternating current source 4, an alternating current source of any known design can be used, for example, a commercially available converter of the power source of a plasma generator IRBI943-5.4 UHL3.1V. As a constant voltage source 5, a constant voltage source of any known design can be used, for example, a commercially available high voltage source, built according to the voltage multiplication scheme, IVNR-5/50. The ionization unit 2 contains an ignition chamber 6, a cooling chamber 7, rod electrodes 8 mounted on current and heat-conducting racks 9, supporting insulators 10 mounted outside the ignition chamber 6, which serve as a support for the plate 11 connected by fasteners 12 to insulators 10 and stand 9. In the cooling chamber 7, which is hermetically sealed, passages are made for the electric cable 13, passage 14 for introducing cooling air and passage 15 for racks 9.
[0050] Канал подачи топливной аэросмеси 1 может быть выполнен из любого известного конструкционного материала, например, из стали. Ионизационный блок 2 может быть выполнен из любого известного токопроводящего конструкционного материала, например, стали. Стержневые электроды 8, стойки 9 и опорная пластина 11, в свою очередь, могут быть выполнены из любого известного токо- и теплопроводного материала, например, меди или бронзы. Камера формирования факела 3 может быть выполнена из любого известного термостойкого материала. В качестве примера камера формирования факела 3 может быть выполнена из жаропрочной легированной стали, например, стали марки Х20Н35. Кроме того, камера формирования факела 3 может иметь внутреннее высокотемпературное термоизоляционное покрытие, выполненное с использованием любого известного огнеупорного материала, например, материала, изготовленного на основе шамотного порошка, огнеупорной глины и т. д., устойчивыми к воздействию температуры в температурном диапазоне, верхний предел которого достигает 1500°С - 1700°С. [0050] The feed channel of the fuel mixture 1 may be made of any known structural material, for example, steel. The ionization unit 2 can be made of any known conductive structural material, for example, steel. The rod electrodes 8, the racks 9 and the support plate 11, in turn, can be made of any known current-conducting and heat-conducting material, for example, copper or bronze. The chamber forming the torch 3 can be made of any known heat-resistant material. As an example, the torch forming chamber 3 can be made of heat-resistant alloy steel, for example, steel grade X20H35. In addition, the torch forming chamber 3 may have an internal high temperature thermal insulation coating made using any known refractory material, for example, material made on the basis of chamotte powder, refractory clay, etc., resistant to temperature in the temperature range, the upper limit of which reaches 1500 ° C - 1700 ° C.
[0051] Работа устройства и реализация способа факельного сжигания топлива плазменного осуществляется следующим образом:  [0051] The operation of the device and the implementation of the method of flaring plasma fuel is as follows:
[0052] 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.  [0052] create an electric arc discharge in the ignition zone, supply the air-fuel mixture to the ignition zone, ignite the air-fuel mixture in the ignition zone, create a diffuse electric discharge, apply a diffuse electric discharge to the boundary zone of flame formation and carry out flaring of the fuel, while maintaining the electrostatic the potential of the border zone of flame formation at a given level.
[0053] 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.  [0053] It is known, [Lauton D., Weinberg F. Electrical aspects of combustion. / Per. with English, ed. V.A. Popova. M .: Energia, 1976. - 296 s], that the process of flame formation, the stability and intensity of the combustion of the entire torch depend on the state of the pre-flame zone, which is especially important when burning low-reaction fuel (coal dust, carbon-coal fuel) which cannot be burned in conventional conditions that require the use of additional measures, for example, pre-heating of the fuel and oxidizer.
[0054] В камеру воспламенения 6 по каналу 1 подачи топливной аэросмеси подают подготовленную аэросмесь топлива. От источника переменного тока 4 подают на стержневые электроды 8 напряжение переменного тока в диапазоне частот 1 -30 кГц, происходит пробой межэлектродного пространства, в результате чего происходит замыкание электрической цепи. Вследствие этого, происходит возбуждение диффузного электрического разряда, который производит ионизацию и воспламенение топливной аэросмеси. При этом за счет хемоионизационных процессов формируется высоко ионизированная предпламенная зона факела, которая является основным условием для обеспечения гетерогенных химических реакций окисления всего объема топливной аэросмеси. Благодаря относительно высокой электропроводности, диффузионный разряд 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. Обеспечение протекания гетерогенных химических процессов является основным условием сжигания низко реакционных топлив, включая водоугольное топливо. Для обеспечения высоко ионизированного состояния предпламенной зоны факела, по крайней мере, на один стержневой электрод 8 подают электростатический потенциал от источника постоянного напряжения 5 относительно токопроводящей поверхности камеры воспламенения 6. Камера воспламенения 6 может быть выполнена как часть канала 1 подачи топливной аэросмеси. Воспламененная аэросмесь поступает в камеру формирования факела 3, где происходят основные химические процессы. Далее, сформированный факел, содержащий высоко активированные компоненты топлива и окислителя, поступает в топку котла, в котором осуществляется полное сжигание топлива. При изменении характеристик топлива, его объема и т.д. регулируют величину потенциала предпламенной зоны, обеспечивая требуемые параметры горения факела. Диапазон изменения электрического потенциала находится в диапазоне от 0, 1 до 5 кВ. [0054] In the ignition chamber 6 through the channel 1 for supplying the fuel mixture serves prepared aerosol mixture of fuel. From the AC source 4, AC voltage is applied to the rod electrodes 8 in the frequency range 1-30 kHz, the breakdown of the interelectrode space occurs, as a result of which the electrical circuit is closed. As a result of this, a diffuse electric discharge is excited, which produces ionization and ignition of the fuel mixture. In this case, due to chemoionization processes, a highly ionized pre-flame zone of the torch is formed, which is the main condition for ensuring heterogeneous chemical reactions of oxidation of the entire volume of the fuel mixture. Due to the relatively high electrical conductivity, the diffusion discharge acquires an equal electrostatic potential, which provides the required electrostatic potential of the pre-flame zone. With a change in this potential, a change in the intensity of the ionic wind takes the flame products of combustion into the ignition zone and supports the processes of fuel ignition along with chemical processes in the highly ionized regions of the diffuse discharge and the flame zone of the flame. With a decrease in the voltage of a constant-voltage source, the potential of the pre-flame zone of ignition decreases, while the concentration of charges in the pre-flame zone of the torch, the amount of ionic wind and, as a result, the intensity of the torch burning up to its extinction decrease. Ensuring the occurrence of heterogeneous chemical processes is the main condition for burning low-reactive fuels, including coal-water fuels. To ensure high the ionized state of the flame zone of the flame, at least one rod electrode 8 is supplied with an electrostatic potential from a constant voltage source 5 relative to the conductive surface of the ignition chamber 6. The ignition chamber 6 can be made as part of the channel 1 for supplying the fuel mixture. The ignited aerosol mixture enters the torch formation chamber 3, where the main chemical processes take place. Further, the formed torch containing highly activated components of the fuel and the oxidizing agent enters the furnace of the boiler, in which the complete combustion of the fuel is carried out. When changing the characteristics of the fuel, its volume, etc. regulate the value of the potential of the pre-flame zone, providing the required parameters of the flame burning. The range of variation of the electric potential is in the range from 0, 1 to 5 kV.
[0055] Для обеспечения формирования и горения факела в топке в камеру формирования факела 3 подают вторичный воздух через канал вторичного воздуха. Избытки воздуха в камере формирования факела 3 устанавливают с учетом организации горения топлива в топке.  [0055] To ensure the formation and combustion of the torch in the furnace, secondary air is supplied through the secondary air channel to the torch forming chamber 3. Excess air in the chamber forming the torch 3 is set taking into account the organization of fuel combustion in the furnace.
[0056] Тепло, выделяемое на стержневых электродах 8, отводится через электропроводящие стойки 9 на опорную пластину 1 1, которую охлаждают воздухом уплотнения, поступающим под оболочку ионизационного блока 2. После чего, тепло сбрасывается в камеру воспламенения факела 3 через проходы 15 для электропроводящих стоек 9, выполненные в камере воспламенения факела 3. Часть тепловой энергии со стержневых электродов 8 и стоек 9 отводится потоком топливной аэросмеси, что обеспечивает долговечность работы стержневых электродов 8.  [0056] The heat generated on the rod electrodes 8 is removed through the conductive racks 9 to the support plate 1 1, which is cooled by the seal air entering under the shell of the ionization unit 2. After that, the heat is discharged into the ignition chamber of the torch 3 through passages 15 for the conductive racks 9, made in the ignition chamber of the torch 3. Part of the thermal energy from the rod electrodes 8 and racks 9 is removed by the flow of fuel mixture, which ensures the durability of the rod electrodes 8.
[0057] На выходе из камеры формирования факела 3 получают топливную смесь с температурой свыше 700°С и содержанием горючих веществ в газовой фазе до 50%. Такая смесь устойчиво горит, что позволяет повысить надежность горения факела даже в холодной топке, что позволяет использовать данное устройство для целей розжига котлов без применения высокореакционного топлива, обеспечивая высокую степень выгорания топлива.  [0057] At the exit from the flame forming chamber 3, a fuel mixture is obtained with a temperature in excess of 700 ° C. and a combustible content in the gas phase of up to 50%. Such a mixture burns steadily, which makes it possible to increase the reliability of the torch burning even in a cold furnace, which makes it possible to use this device for firing up boilers without the use of highly reactive fuel, providing a high degree of fuel burnout.
[0058] Частота работы источника переменного тока 4 выбирается из условий обеспечения устойчивого диффузного разряда и технических ограничений, связанных с технической реализацией, находится в диапазоне 3 - 50 кГц. Для ограничения величины эрозии стержневых электродов 8 амплитудная величина тока должна находится в диапазоне 0, 1 - 2 А, что обеспечивает долговечность работы стержневых электродов 8 без их замены. [0058] The frequency of operation of the AC source 4 is selected from the conditions for ensuring a stable diffuse discharge and technical limitations associated with the technical implementation, is in the range of 3-50 kHz. To limit the erosion of the rod electrodes 8, the amplitude value of the current should be in the range of 0, 1 - 2 A, which ensures the durability of the rod electrodes 8 without replacing them.
[0059] Описанные в тексте данной заявки варианты реализации последовательности действий в способе и устройстве подтверждены испытаниями, но не являются единственно возможными и приведены с целью наиболее наглядного раскрытия сути изобретения.  [0059] The options for implementing the sequence of actions in the method and device described in the text of this application are confirmed by tests, but are not the only ones possible and are presented with the aim of most clearly disclosing the essence of the invention.
[0060] Заявляемое изобретение является технологичным и простым в применении и изготовлении.  [0060] The claimed invention is technologically advanced and easy to use and manufacture.

Claims

Формула Formula
1. Устройство факельного сжигания топлива, содержащее камеру воспламенения, источник переменного тока, не менее двух стержневых электродов, соединенных с источником переменного тока, канал подачи топливной аэросмеси, канал вторичного воздуха, камеру охлаждения, причем между камерой воспламенения и охлаждения выполнены проходы для установки стержневых электродов, отличающееся тем, что, по крайней мере, к одному из стержневых электродов, относительно оболочки камеры воспламенения, подключен источник постоянного напряжения, а на выходе камеры воспламенения установлена камера формирования факела, к которой подведен канал вторичного воздуха.  1. A device for flaring fuel containing an ignition chamber, an alternating current source, at least two rod electrodes connected to an alternating current source, a fuel mixture mixture supply channel, a secondary air channel, a cooling chamber, and passageways for installing rod ends are made between the ignition and cooling chamber electrodes, characterized in that, at least to one of the rod electrodes, relative to the shell of the ignition chamber, a constant voltage source is connected, and at the output to ignition chamber forming measures set torch to which secondary air passage is brought.
2. Устройство факельного сжигания топлива по п.1, отличающееся тем, что стержневые электроды закреплены на тепло- и токопроводящих стойках, другой конец которых закреплен на опорных пластинах, размещенных в камере охлаждения изолированно относительно токопроводящих поверхностей устройства.  2. The device for flaring fuel according to claim 1, characterized in that the rod electrodes are mounted on heat and conductive racks, the other end of which is mounted on support plates placed in the cooling chamber in isolation relative to the conductive surfaces of the device.
3. Устройство факельного сжигания топлива по п.1, отличающееся тем, что камера охлаждения снабжена каналом для подвода уплотняющего воздуха, а вторичный воздух подведен к камере формирования факела.  3. The fuel flaring device according to claim 1, characterized in that the cooling chamber is provided with a channel for supplying sealing air, and the secondary air is supplied to the flare chamber.
4. 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.  4. The method of flaring fuel, which consists in creating an electric arc discharge in the ignition zone, feeding the air-fuel mixture into the ignition zone, igniting the air-fuel mixture in the ignition zone, creating a diffuse electric discharge, applying a diffuse electric discharge to the border zone of flame formation, and flaring fuel, characterized in that while maintaining the electrostatic potential of the border zone of flame formation on given level.
PCT/RU2019/050061 2018-05-15 2019-05-15 Device and method for flame combustion of fuel WO2019221640A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19802532.2A EP3627047B1 (en) 2018-05-15 2019-05-15 Device and method for flame combustion of fuel
RS20230966A RS64712B1 (en) 2018-05-15 2019-05-15 Device and method for flame combustion of fuel

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018118014A RU2685462C1 (en) 2018-05-15 2018-05-15 Flame combustion of fuel
RU2018118014 2018-05-15
RU2019104859A RU2704178C1 (en) 2019-02-21 2019-02-21 Flare combustion device
RU2019104859 2019-02-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019221640A1 true WO2019221640A1 (en) 2019-11-21

Family

ID=68540933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2019/050061 WO2019221640A1 (en) 2018-05-15 2019-05-15 Device and method for flame combustion of fuel

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3627047B1 (en)
RS (1) RS64712B1 (en)
WO (1) WO2019221640A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2028548C1 (en) * 1989-04-11 1995-02-09 Государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза Burner
RU2059926C1 (en) 1992-06-05 1996-05-10 Восточно-Сибирский технологический институт Method of and plasma pulverized-coal burner for low-grade coal combustion
RU65177U1 (en) * 2007-01-24 2007-07-27 Виктор Иванович Мазурин BURNER
RU2377467C2 (en) 2007-12-26 2009-12-27 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук Method of reducing nitrogen oxide emissions based on plasma flame stabilisation of pulverised coal flow and device intended for realisation thereof
RU2410603C1 (en) 2009-11-17 2011-01-27 Закрытое акционерное общество "КОТЭС-Наука" Device of plasma ignition of dust-coal fuel
RU2498159C1 (en) 2012-05-17 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Сибтехэнерго" - инженерная фирма по наладке, совершенствованию технологий и эксплуатации электро-энергооборудования предприятий и систем Method to burn pulverised fuel
RU2514534C2 (en) 2012-05-15 2014-04-27 Закрытое акционерное общество "СибЭнергоГруп" Method for electric arc ignition of steam-oil nozzle and device for its realisation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2096945A (en) * 1932-02-15 1937-10-26 Powderco Inc Burner
US20050019714A1 (en) * 2003-07-24 2005-01-27 David Platts Plasma catalytic fuel injector for enhanced combustion

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2028548C1 (en) * 1989-04-11 1995-02-09 Государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза Burner
RU2059926C1 (en) 1992-06-05 1996-05-10 Восточно-Сибирский технологический институт Method of and plasma pulverized-coal burner for low-grade coal combustion
RU65177U1 (en) * 2007-01-24 2007-07-27 Виктор Иванович Мазурин BURNER
RU2377467C2 (en) 2007-12-26 2009-12-27 Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской Академии наук Method of reducing nitrogen oxide emissions based on plasma flame stabilisation of pulverised coal flow and device intended for realisation thereof
RU2410603C1 (en) 2009-11-17 2011-01-27 Закрытое акционерное общество "КОТЭС-Наука" Device of plasma ignition of dust-coal fuel
RU2514534C2 (en) 2012-05-15 2014-04-27 Закрытое акционерное общество "СибЭнергоГруп" Method for electric arc ignition of steam-oil nozzle and device for its realisation
RU2498159C1 (en) 2012-05-17 2013-11-10 Открытое акционерное общество "Сибтехэнерго" - инженерная фирма по наладке, совершенствованию технологий и эксплуатации электро-энергооборудования предприятий и систем Method to burn pulverised fuel

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LAUTON D.WEINBERG F.: "Energy", 1976, article "Electrical aspects of burning", pages: 296
See also references of EP3627047A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP3627047A4 (en) 2021-06-02
EP3627047A1 (en) 2020-03-25
EP3627047B1 (en) 2023-08-02
RS64712B1 (en) 2023-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2410603C1 (en) Device of plasma ignition of dust-coal fuel
EP1371905B1 (en) Plasma igniter with assembled cathode
US20050208442A1 (en) Fuel combustion device
CN101886816A (en) Improved plasma ignition nozzle of coal dust gasifier and mode
CN109751626A (en) A kind of high-efficiency and low-pollution plasma gas-cooker
US20080044781A1 (en) Method of solid fuel combustion intensification
RU2683052C1 (en) Vortex kindling pulverized coal burner
RU2704178C1 (en) Flare combustion device
RU2336465C2 (en) Method of plasma-coal kindling of boiler
EP3627047B1 (en) Device and method for flame combustion of fuel
RU65177U1 (en) BURNER
KR101099133B1 (en) Combustible gas scrubber using gliding plasma
RU2059926C1 (en) Method of and plasma pulverized-coal burner for low-grade coal combustion
RU2731081C1 (en) Method for flare combustion of a fuel-air mixture and device for realizing a method using an electro-ionization igniter
RU2685462C1 (en) Flame combustion of fuel
RU2731087C1 (en) Method for flare combustion of fuel-air mixture and device for implementation of method
RU2742854C1 (en) Method for ecologically clean kindling of boilers on generator gas with application of muffle furnace
RU2230991C2 (en) Method of lighting-up and/or stabilization of pulverized coal flame in boiler units
RU2201554C1 (en) Method for plasma ignition of pulverized coal
RU2812313C2 (en) Method of plasma ignition of hard-flammable fuel-air mixtures and burner device for its implementation when starting boiler
RU2779675C1 (en) Method for flare combustion of an air-fuel mixture and apparatus for the implementation of the method
CN1804467A (en) Cracking ignition device for pulverized coal fired boiler
RU2778593C1 (en) Method for the ignition and flare combustion of an air-fuel mixture and apparatus for the implementation of the method
RU2128408C1 (en) Plant for no-oil starting of pulverized-fuel boiler and illumination of flame pattern
KR20170004047A (en) Emulsion Fuel Plasma Combustor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19802532

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019802532

Country of ref document: EP

Effective date: 20191220

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: P-2023/0966

Country of ref document: RS