Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2704178C1 - Flare combustion device - Google Patents

Flare combustion device Download PDF

Info

Publication number
RU2704178C1
RU2704178C1 RU2019104859A RU2019104859A RU2704178C1 RU 2704178 C1 RU2704178 C1 RU 2704178C1 RU 2019104859 A RU2019104859 A RU 2019104859A RU 2019104859 A RU2019104859 A RU 2019104859A RU 2704178 C1 RU2704178 C1 RU 2704178C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
fuel
ignition
rod electrodes
secondary air
Prior art date
Application number
RU2019104859A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Иванович Наумов
Павел Борисович Стерлигов
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
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "КОТЭС Инжиниринг" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "КОТЭС Инжиниринг"
Priority to RU2019104859A priority Critical patent/RU2704178C1/en
Priority to PCT/RU2019/050061 priority patent/WO2019221640A1/en
Priority to EP19802532.2A priority patent/EP3627047B1/en
Priority to RS20230966A priority patent/RS64712B1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2704178C1 publication Critical patent/RU2704178C1/en

Links

Images

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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: fuel flare combustion device includes an ignition chamber, an alternating current source, at least two rod electrodes connected to the alternating current source, a fuel air mixture supply channel, a secondary air channel, a cooling chamber, wherein between the ignition and cooling chamber there are passages for installation of rod electrodes. At least one constant-voltage source is connected to one of the rod-type electrodes relative to the chamber of the ignition chamber. A flame-forming chamber is installed at the outlet of the ignition chamber, to which the secondary air channel is connected. Rod electrodes are fixed on heat and current conducting racks, the other end of which is fixed on support plates arranged in cooling chamber in isolation relative to current-conducting surfaces of device.
EFFECT: invention allows ignition and combustion of whole volume of pulverized coal fuel supplied to boiler burners at reduced requirements to burnt fuel.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.д. для оптимизации процесса сжигания и обеспечения розжига котлов и стабилизации горения топлива, например, угольной пыли, при его факельном сжигании без применения дополнительного высокореакционного топлива.The invention relates to energy and can be used in thermal power plants, boiler houses, etc. to optimize 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.

Известно техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение RU 2377467 C2 (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.A technical solution is known, disclosed in the patent for invention RU 2377467 C2 (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 channel for supplying fuel mixture to 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.

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.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.

Известно техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение RU 2059926 C1 (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.A technical solution is known, disclosed in the patent for invention RU 2059926 C1 (IPC F23D 1/00, F23Q 13/00; published on 05/10/1996), which is a device for flaring fuel. 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.

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 RU 2410603 C1 (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.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 patent for invention RU 2410603 C1 (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.

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.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 waterlogged fuels, for example, coal-water fuel). 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.

Задачей заявляемого изобретения является создание устройства, которое позволяет обеспечить воспламенение и 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. Техническим результатом заявленного изобретения является возможность факельного сжигания топлива, в том числе и низко реакционного, и повышение эффективности его сжигания.The objective of the invention is the creation of a device that allows you to ignite and burn the entire amount of pulverized coal supplied to the burner of the boiler with reduced requirements for combustible fuel (ballasted, lean, waterlogged coals), and to the temperature of the supplied fuel and air to the burner, which allows the boiler to start from a cold state with cold components and with minimal energy consumption without the use of highly reactive fuels. 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.

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).The efficiency of fuel combustion is understood as the generation of thermal energy with its minimum losses (minimum excess air, that is, close to the stoichiometric value, as well as the minimum chemical and mechanical underburning of the fuel).

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 всего объема топливной аэросмеси, что позволяет эффективно сжигать низко реакционное топливо, то есть реакция окисления, которого имеет высокую энергию активации. 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.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 mixture supply channel, a secondary air channel and a cooling chamber, between the ignition and cooling chamber 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 outlet of the ignition chamber there is a torch forming chamber 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 entire volume of the fuel mixture, which allows efficient burning of low-reaction fuel, i.e., an oxidation reaction that has a high activation energy. 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 flame zone of the flame and 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.

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.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.

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.In addition, the cooling chamber is provided with a channel for supplying sealing air, and secondary air is supplied to the torch forming 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.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства факельного сжигания топлива, на фиг. 2 показано принципиальная схема ионизационного блока 2.In Fig.1 presents a schematic diagram of a device for flaring fuel, in Fig.1. 2 shows a schematic diagram of an ionization unit 2.

Предлагаемое устройство факельного сжигания топлива содержит (фиг. 1) канал подачи топливной аэросмеси 1, ионизационный блок 2, камеру формирования факела 3, источник переменного тока 4, источник постоянного напряжения 5.The proposed device for flaring fuel contains (Fig. 1) a feed channel for fuel mixture 1, an ionization unit 2, a chamber for forming a torch 3, an alternating current source 4, a constant voltage source 5.

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 превышать10 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. As the fuel mixture can be used any known fuel air mixture. 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.

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.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 IRBI943-5.5-0.4 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.

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.The feed channel of the fuel mixture 1 can 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, 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 from fireclay powder, refractory clay, etc., resistant to temperature in the temperature range, the upper limit which reaches 1500 ° C - 1700 ° C.

Работа устройства факельного сжигания топлива плазменного осуществляется следующим образом.The operation of the device flaring plasma fuel is as follows.

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. 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. 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. At the same time, 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. Ensuring the occurrence of heterogeneous chemical processes is the main condition for burning low-reactive fuels, including coal-water fuels. To ensure a highly 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 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 oxidizer enters the furnace of the boiler, in which the complete combustion of 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 combustion of the torch. The range of variation of the electric potential is in the range from 0.1 to 5 kV.

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.To ensure the formation and combustion of the torch in the furnace, secondary air is supplied through the secondary air channel to the chamber of formation of the torch 3. Excess air in the chamber forming the torch 3 is set taking into account the organization of fuel combustion in the furnace.

Тепло, выделяемое на стержневых электродах 8, отводится через электропроводящие стойки 9 на опорную пластину 11, 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.The heat generated on the rod electrodes 8 is removed through the conductive racks 9 to the support plate 11, which is cooled by the sealing air entering the shell of the ionization unit 2. After that, the heat is discharged into the ignition chamber of the torch 3 through the passages 15 for the conductive racks 9, made in torch ignition chamber 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.

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.At the exit from the chamber for forming the torch 3, a fuel mixture is obtained with a temperature above 700 ° C and a content of combustible substances 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 the purpose of firing up boilers without the use of highly reactive fuel, providing a high degree of fuel burnout.

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.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 technical implementation, is in the range of 3 - 50 kHz. To limit the erosion of the rod electrodes 8, the amplitude current should be in the range of 0.1 - 2 A, which ensures the durability of the rod electrodes 8 without replacing them.

Описанное в тексте данной заявки устройство может иметь множество конкретных вариантов исполнения, в настоящей заявке раскрыты лишь существенные признаки изобретения и наилучшее исполнение изобретения, которое не ограничивает возможности применения настоящего изобретения, для специалиста очевидно возможное множество вариантов исполнения изобретения согласно настоящего описания.The device described in the text of this application may have many specific options for implementation, in this application only the essential features of the invention and the best execution of the invention are disclosed, which does not limit the applicability of the present invention, it is obvious to the person skilled in the art many possible variants of the invention according to the present description.

Применение предлагаемого изобретения позволяет производить факельное сжигание топлива, в том числе и низко реакционного, и повысить эффективность его сжигания.The application of the invention allows the flare combustion of fuel, including low reaction, and increase the efficiency of its combustion.

Claims (3)

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, на выходе камеры воспламенения установлена камера формирования факела, к которой подведен канал вторичного воздуха.1. The device for flaring fuel containing, the 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, a cooling chamber, and passageways for installation are made between the ignition and cooling chamber rod 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, at the output of EASURES ignition flame formation chamber is set to a summed channel secondary air. 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 fuel flaring device according to claim 1, characterized in that the rod electrodes are mounted on heat and conductive racks, the other end of which is fixed 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.
RU2019104859A 2018-05-15 2019-02-21 Flare combustion device RU2704178C1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104859A RU2704178C1 (en) 2019-02-21 2019-02-21 Flare combustion device
PCT/RU2019/050061 WO2019221640A1 (en) 2018-05-15 2019-05-15 Device and method for flame combustion of fuel
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 (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104859A RU2704178C1 (en) 2019-02-21 2019-02-21 Flare combustion device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018118014A Division RU2685462C1 (en) 2018-05-15 2018-05-15 Flame combustion of fuel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2704178C1 true RU2704178C1 (en) 2019-10-24

Family

ID=68318602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104859A RU2704178C1 (en) 2018-05-15 2019-02-21 Flare combustion device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704178C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731139C1 (en) * 2019-12-03 2020-08-31 Общество с ограниченной ответственностью "КОТЭС Актив" Flare combustion method of fuel-air coal mixture and device for implementation of method
RU2779343C1 (en) * 2021-09-01 2022-09-06 Денис Сергеевич Синельников Apparatus for electric ignition and flare combustion of a fuel-air mixture

Citations (6)

* 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

Patent Citations (6)

* 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

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2731139C1 (en) * 2019-12-03 2020-08-31 Общество с ограниченной ответственностью "КОТЭС Актив" Flare combustion method of fuel-air coal mixture and device for implementation of method
RU2779343C1 (en) * 2021-09-01 2022-09-06 Денис Сергеевич Синельников Apparatus for electric ignition and flare combustion of a fuel-air mixture
RU2790745C1 (en) * 2022-02-09 2023-02-28 Общество с ограниченной ответственностью "Сибирские энергетические решения" Fuel combustion method
RU2812313C2 (en) * 2022-06-28 2024-01-29 Сергей Николаевич Кучанов Method of plasma ignition of hard-flammable fuel-air mixtures and burner device for its implementation when starting boiler
RU2813936C1 (en) * 2023-03-31 2024-02-19 Общество с ограниченной ответственностью "КОТЭС Инжиниринг" Coaxial stepped burner of flare combustion of fuel-air mixture

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
JP2015152302A (en) Igniter lance and method for operating burner having igniter lance
RU2704178C1 (en) Flare combustion device
RU2336465C2 (en) Method of plasma-coal kindling of boiler
RU2059926C1 (en) Method of and plasma pulverized-coal burner for low-grade coal combustion
EP3627047B1 (en) Device and method for flame combustion of fuel
RU65177U1 (en) BURNER
RU2731081C1 (en) Method for flare combustion of a fuel-air mixture and device for realizing a method using an electro-ionization igniter
CN103133144A (en) On-duty flame device
US11393660B2 (en) Gasification device and plasma shutter with a microwave plazma slowing system of the gasification device
RU2230991C2 (en) Method of lighting-up and/or stabilization of pulverized coal flame in boiler units
RU2812313C2 (en) Method of plasma ignition of hard-flammable fuel-air mixtures and burner device for its implementation when starting boiler
RU2731087C1 (en) Method for flare combustion of fuel-air mixture and device for implementation of method
CN108980922B (en) Microwave plasma stove device
RU2742854C1 (en) Method for ecologically clean kindling of boilers on generator gas with application of muffle furnace
RU2779675C1 (en) Method for flare combustion of an air-fuel mixture and apparatus for the implementation of the method
Yan Ignition characteristics of lean coal used a novel alternating-current plasma arc approach
RU2128408C1 (en) Plant for no-oil starting of pulverized-fuel boiler and illumination of flame pattern
RU2301375C1 (en) Device for igniting and stabilizing solid fuel combustion
RU2731139C1 (en) Flare combustion method of fuel-air coal mixture and device for implementation of method
RU2790745C1 (en) Fuel combustion method
RU2778593C1 (en) Method for the ignition and flare combustion of an air-fuel mixture and apparatus for the implementation of the method