RU2439434C2 - Burner with plasma ignition - Google Patents
Burner with plasma ignition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2439434C2 RU2439434C2 RU2008129851/06A RU2008129851A RU2439434C2 RU 2439434 C2 RU2439434 C2 RU 2439434C2 RU 2008129851/06 A RU2008129851/06 A RU 2008129851/06A RU 2008129851 A RU2008129851 A RU 2008129851A RU 2439434 C2 RU2439434 C2 RU 2439434C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flame
- stage
- tubes
- axis
- tube
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q13/00—Igniters not otherwise provided for
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/26—Plasma torches
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2201/00—Burners adapted for particulate solid or pulverulent fuels
- F23D2201/10—Nozzle tips
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2201/00—Burners adapted for particulate solid or pulverulent fuels
- F23D2201/20—Fuel flow guiding devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2207/00—Ignition devices associated with burner
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к сжиганию угольной пыли и, в частности, к горелке с плазменным розжигом.The present invention relates to the combustion of coal dust and, in particular, to a plasma-fired burner.
Уровень техникиState of the art
Сжигание угля является основным способом производства электроэнергии, используемым в настоящее время различными странами. Розжиг - главный аспект топочного процесса котла. С увеличением мощности котла предстоит решить важную проблему быстрого и экономичного процесса запуска котла.Coal burning is the main electricity production method currently used by various countries. Ignition is the main aspect of the boiler combustion process. With the increase in boiler power, an important problem to be solved is a quick and economical process of starting the boiler.
Для замены способа нефтяного розжига, связанного с потреблением большого количество мазута, недавно был разработан способ плазменного розжига.To replace the oil ignition method associated with the consumption of a large amount of fuel oil, a plasma ignition method has recently been developed.
Для розжига низкосортного угля в обычной системе плазменного розжига внедрена так называемая технология «камеры предварительного сгорания». Камера предварительного сгорания сконструирована таким образом, чтобы поддерживать температуру жаровой трубы, обычно с присоединением слоя огнестойкого материала изнутри камеры сгорания. Стенка камеры предварительного сгорания имеет очень высокую температуру благодаря предварительному нагреву, который способствует (хоть и независимо) розжигу топлива. Камера предварительного сгорания имеет большую длину (около 2 метров) и под действием плазмы газифицирует угольную пыль в потоке воздуха с угольной пылью (пылевоздушной смеси), поступающем в камеру, образуя при этом множество горючих газов (в основном СО). Тепловая энергия, выделяемая затем при сгорании горючего газа, затрачивается на розжиг следующей угольной пыли. Это также является способом иерархического розжига, но поскольку температура в камере предварительного сгорания слишком высока, угольная пыль в ней легко спекается и не может быть использована дальше.To ignite low-grade coal, the so-called “pre-combustion chamber” technology has been introduced in a conventional plasma ignition system. The pre-combustion chamber is designed to maintain the temperature of the flame tube, usually with the addition of a layer of flame-retardant material from the inside of the combustion chamber. The wall of the pre-combustion chamber has a very high temperature due to pre-heating, which contributes (albeit independently) to the ignition of the fuel. The pre-combustion chamber has a large length (about 2 meters) and, under the influence of plasma, gasifies coal dust in a stream of air with coal dust (dust-air mixture) entering the chamber, thus forming a lot of combustible gases (mainly CO). The thermal energy then released during the combustion of combustible gas is expended in igniting the next coal dust. This is also a method of hierarchical ignition, but since the temperature in the preliminary combustion chamber is too high, coal dust in it is easily sintered and cannot be used further.
Для решения вышеназванной проблемы была предложена другая конструкция жаровой трубы. Как показано на фиг.1, горелка с плазменным розжигом содержит множество ступеней жаровых труб, а именно жаровую трубу 104 первой ступени, жаровую трубу 106 второй ступени, жаровую трубу 108 третьей ступени, жаровую трубу 110 четвертой ступени и др. (количество ступеней может быть как больше, так и меньше четырех в зависимости от мощности и размеров пространства). Поток пылевоздушной смеси, проникая через вход 102 для потока пылевоздушной смеси (показано широкой стрелкой на фиг.1), делится на две части разделителем 116 и поступает соответственно в жаровую трубу 104 первой ступени и жаровую трубу 106 второй ступени. В жаровую трубу 104 первой ступени в осевом направлении многоступенчатых жаровых труб вводят плазмотрон, который разжигает поток пылевоздушной смеси, поступающий в жаровую трубу 104 первой ступени, создавая, таким образом, пылеугольный факел А первой ступени. Образованный факел воспламеняет затем поток пылевоздушной пыли в жаровой трубе второй ступени, создавая тем самым пылеугольный факел В второй ступени. Одновременно воздушный поток, проникая через вход 114 для воздуха (показано узкой стрелкой на фиг.1), поступает в жаровую трубу 108 третьей ступени через третий вход 120 и добавляет кислород к пылеугольному факелу второй ступени, который не достаточно выгорел, образуя тем самым пылеугольный факел С третьей ступени. Воздух может также поступать в жаровую трубу четвертой ступени через четвертый вход 122 для дальнейшей подачи кислорода. Одновременно воздушный поток перемещается в пространстве между внешней стенкой жаровой трубы предыдущей ступени и наружной трубой 118 горелки перед поступлением в жаровую трубу следующей ступени, охлаждая, таким образом, жаровые трубы для предотвращения шлакования.To solve the above problem, a different design of the heat pipe was proposed. As shown in FIG. 1, a plasma ignition torch contains a plurality of stages of flame tubes, namely, a
В вышеописанной технологии плазмотрон вводят в осевом направлении жаровых труб, а вход для потока пылевоздушной смеси и вход для воздушного потока размещают перпендикулярно оси жаровых труб. То есть направление плазменного факела перпендикулярно направлению воздушного потока, поступающего в жаровую трубу первой ступени. Поэтому для отклонения воздушного потока до параллельности с осью труб необходима направляющая пластина (не показана). Точно так же направление, в котором угольная пыль второй ступени поступает в жаровую трубу второй ступени, также перпендикулярно направлению факела, вводимого из жаровой трубы первой ступени, поэтому для обеспечения параллельности направлений также необходима направляющая пластина. Однако из-за ограниченности пространства направляющая пластина не может полностью отклонить воздушный поток. Поскольку эти два воздушных потока не могут быть абсолютно параллельны, входящий воздушный поток будет отклонять плазменный факел (или факел предыдущей ступени), что вызывает увеличение температуры стенки трубы и шлакование угольной пыли.In the above technology, the plasma torch is introduced in the axial direction of the flame tubes, and the inlet for the flow of the dust-air mixture and the inlet for the air stream are placed perpendicular to the axis of the flame tubes. That is, the direction of the plasma torch is perpendicular to the direction of the air flow entering the flame tube of the first stage. Therefore, a guide plate (not shown) is required to deflect the airflow parallel to the axis of the pipes. Similarly, the direction in which the coal dust of the second stage enters the flame tube of the second stage is also perpendicular to the direction of the torch introduced from the flame tube of the first stage, therefore, a guide plate is also needed to ensure parallel directions. However, due to space limitations, the guide plate cannot completely deflect the air flow. Since these two air flows cannot be absolutely parallel, the incoming air stream will deflect the plasma torch (or the torch of the previous stage), which causes an increase in the temperature of the pipe wall and slagging of coal dust.
Кроме того, поскольку в данной технологии поток пылевоздушной смеси и воздушный поток поступают в направлении, перпендикулярном жаровым трубам, концентрация угольной пыли, скорость воздушного потока и другие характеристики в плоскости сечения, перпендикулярном жаровым трубам, неравномерны, что влияет на качество сгорания.In addition, since in this technology the dust-air mixture flow and air flow flow in the direction perpendicular to the heat pipes, the concentration of coal dust, the air flow rate and other characteristics in the section plane perpendicular to the heat pipes are uneven, which affects the quality of combustion.
Впоследствии для решения вышеназванной проблемы стали использовать горелку с плазменным розжигом, изображенную на фиг.2. Для краткости на фигуре показаны только вход 102 для потока пылевоздушной смеси, жаровая труба 104 первой ступени и жаровая труба 106 второй ступени, а структуры, соответствующие входу 114 для воздуха, внешней трубе 118 горелки, жаровой трубе третьей ступени и жаровой трубе четвертой ступени, показаны на фиг.1. Поток пылевоздушной смеси, поступая через вход 102, делится стенкой трубы первой ступени на две части, из которых основная поступает в жаровую трубу 104 первой ступени, а периферическая - перемещается вдоль пространства между жаровой трубой первой ступени и внешней трубой 202 (для потока пылевоздушной смеси предусмотрен вход 102) и поступает в жаровую трубу второй ступени через второй вход 204 жаровой трубы второй ступени. Как видно из фигуры, плазмотрон вводят в радиальном направлении горелки, а поток пылевоздушной смеси подают в осевом направлении жаровых труб, при этом оба направления по-прежнему перпендикулярны. Под действием потока пылевоздушной смеси плазменный факел отклоняется, что вызывает особенное повышение температуры стенки, к которой отклоняется плазменный факел, и образование шлака.Subsequently, to solve the aforementioned problem, a plasma ignition burner, shown in FIG. 2, was used. For brevity, the figure shows only the
Таким образом, для дальнейшего предотвращения шлакования угольной пыли на стенке жаровых труб необходима новая технология.Thus, to further prevent the slagging of coal dust on the wall of the flame tubes, a new technology is needed.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача настоящего изобретения заключается в создании плазмотрона, который позволит уменьшить проблему спекания. Из вышеприведенного описания уровня техники очевиден факт существования угла между направлением ввода плазмотрона (т.е. направлением плазменного факела) и направлением потока пылевоздушной смеси, который является причиной проблемы спекания. Таким образом, принимая во внимание вышеприведенную задачу, сущность настоящего изобретения заключается в перекомпоновке входа для пылевоздушной смеси и плазмотрона для совмещения направления, в котором поток пылевоздушной смеси поступает в жаровую трубу первой ступени, с направлением плазменного факела.An object of the present invention is to provide a plasmatron that will reduce the sintering problem. From the above description of the prior art, the fact of the existence of an angle between the direction of entry of the plasma torch (i.e., the direction of the plasma torch) and the direction of flow of the dust-air mixture, which causes the sintering problem, is obvious. Thus, taking into account the above problem, the essence of the present invention is to rearrange the inlet for the dust-air mixture and the plasma torch to combine the direction in which the dust-air mixture flows into the flame tube of the first stage with the direction of the plasma torch.
Кроме того, для дополнительного решения проблемы спекания необходимо максимально совместить поток пылевоздушной смеси или воздушный поток следующей ступени с пылеугольным факелом предыдущей ступени. Поставленная задача решена посредством горелки с плазменным розжигом, содержащей, по меньшей мере, две ступени жаровых труб и плазмотрон для розжига угольной пыли в жаровой трубе первой ступени указанных, по меньшей мере, двух ступеней жаровых труб, в которой факел жаровой трубы предыдущей ступени предназначен для розжига угольной пыли в жаровой трубе следующей ступени или поддержания горения в подаваемом воздухе в жаровой трубе следующей ступени, причем осевое направление указанного плазмотрона параллельно направлению, вдоль которого поток пылевоздушной смеси поступает в жаровую трубу первой ступени, и параллельно оси жаровых труб, причем указанная горелка содержит отклоняющую трубу для направления потока пылевоздушной смеси в указанные, по меньшей мере, две ступени жаровых труб, в которой один конец отклоняющей трубы на стороне жаровых труб параллелен оси жаровых труб, при этом указанный плазмотрон выполнен с возможностью введения в жаровую трубу первой ступени через стенку указанной отклоняющей трубы вдоль осевого направления жаровых труб.In addition, to further solve the sintering problem, it is necessary to maximally combine the dust-air mixture flow or the air flow of the next stage with the pulverized-coal torch of the previous stage. The problem is solved by means of a torch with a plasma ignition containing at least two stages of flame tubes and a plasma torch for igniting coal dust in the flame tube of the first stage of said at least two stages of flame tubes, in which the torch of the flame tube of the previous stage is intended for igniting coal dust in the flame tube of the next stage or maintaining combustion in the feed air in the flame pipe of the next stage, the axial direction of the specified plasma torch parallel to the direction along which the dust-air mixture flow enters the flame tube of the first stage, and parallel to the axis of the flame tubes, said burner containing a deflecting pipe for directing the flow of dust-air mixture into the at least two stages of the flame tubes, in which one end of the deflecting pipe on the side of the flame tubes the axis of the flame tubes, wherein said plasmatron is configured to introduce a first stage into the flame tube through the wall of said deflecting tube along the axial direction of the flame tubes.
Предпочтительным является то, что горелка содержит направляющую пластину, установленную вдоль оси отклоняющей трубы, причем один конец направляющей пластины на стороне жаровых труб параллелен оси плазмотрона.It is preferable that the burner comprises a guide plate mounted along the axis of the deflection tube, with one end of the guide plate on the side of the flame tubes parallel to the axis of the plasma torch.
Направляющая пластина предпочтительно продолжается до зоны входа жаровой трубы первой ступени.The guide plate preferably extends to the entry zone of the first stage flame tube.
Концы плазмотрона и направляющей пластины расположены на оси жаровых труб или отклонены от оси жаровых труб на заданное расстояние.The ends of the plasma torch and the guide plate are located on the axis of the flame tubes or deviated from the axis of the flame tubes by a predetermined distance.
Направляющая пластина выполнена плоской или имеет изогнутую поверхность.The guide plate is flat or has a curved surface.
Предпочтительным является то, что горелка содержит износостойкий кожух, предназначенный для защиты плазмотрона.It is preferable that the burner contains a wear-resistant casing designed to protect the plasma torch.
Предпочтительно наветренная поверхность указанного износостойкого кожуха имеет V-образную форму.Preferably, the windward surface of said wear-resistant casing is V-shaped.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Настоящее изобретение будет детально описано со ссылкой на сопроводительные чертежи. Одинаковые ссылочные обозначения на чертежах использованы для одинаковых или подобных технических признаков. На чертежах представлено следующее:The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference signs in the drawings are used for the same or similar technical features. The drawings show the following:
фиг.1 - разрез горелки с плазменным розжигом, известной из уровня техники, схематично;figure 1 - section of a torch with plasma ignition, known from the prior art, schematically;
фиг.2 - частичный разрез другой горелки с плазменным розжигом, известной из уровня техники, схематично;figure 2 is a partial section of another burner with a plasma ignition, known from the prior art, schematically;
фиг.3 - частичный разрез горелки с плазменным розжигом, соответствующей первому варианту выполнения настоящего изобретения, схематично;FIG. 3 is a partial sectional view of a plasma ignition burner according to a first embodiment of the present invention, schematically;
фиг.4 - разрез вдоль линии А-А на фиг.3;figure 4 is a section along the line aa in figure 3;
фиг.5 - частичный разрез горелки с плазменным розжигом, соответствующей второму предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения;5 is a partial sectional view of a plasma ignition burner according to a second preferred embodiment of the present invention;
фиг.6 - разрез конструкции пылеугольной горелки с осевым завихрением, известной из уровня техники.6 is a sectional view of the construction of a pulverized coal burner with axial swirl, known from the prior art.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На фиг.3 изображен схематичный вид с частичным разрезом горелки с плазменным розжигом, иллюстрирующий первый вариант выполнения настоящего изобретения в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения. Для краткости на данной фигуре также изображены только вход 102 для пылевоздушной смеси, жаровая труба 104 первой ступени и жаровая труба 106 второй ступени в соответствии с аналогичными признаками фиг.2. Поскольку структура многоступенчатой системы жаровых труб описана выше, она здесь не повторяется. Следует отметить, что, как описано в разделе «уровень техники», количество ступеней жаровых труб, в которые поступает поток пылевоздушной смеси, количество ступеней жаровых труб, в которые непосредственно поступает воздух, и общее количество ступеней жаровых труб не ограничены и могут быть определены в зависимости от требований к мощности и размеров пространства. Общее количество ступеней может быть от двух до трех, четыре или более, а воздушный поток, изображенный на фиг.1, может также являться потоком пылевоздушной смеси в зависимости от случаев использования.FIG. 3 is a schematic partial sectional view of a plasma ignition burner illustrating a first embodiment of the present invention in accordance with a first aspect of the present invention. For brevity, this figure also shows only the
Основным принципом настоящего изобретения является обеспечение параллельности направления ввода плазмотрона 302 направлению, в котором поток пылевоздушной смеси поступает в жаровую трубу 104 первой ступени, и в то же время оси жаровых труб. Таким образом, поток пылевоздушной смеси поступает в жаровые трубы параллельно оси жаровых труб без асимметрии распределения угольной пыли в плоскости сечения жаровых труб из-за инертности потока пылевоздушной смеси. Кроме того, поскольку направление ввода плазменного факела плазмотрона соответствует направлению, в котором поток пылевоздушной смеси поступает в жаровые трубы, плазменный факел не будет отклоняться к стенке жаровых труб. Две вышеуказанные особенности эффективно уменьшают проблему шлакования на стенке жаровых труб.The basic principle of the present invention is to ensure that the direction of entry of the
В первом варианте выполнения, изображенном на фиг.3, вышеуказанное техническое решение реализовано посредством отклоняющей трубы 308 для направления потока пылевоздушной смеси и вводом плазмотрона 302 в жаровую трубу 104 первой ступени через стенку указанной отклоняющей трубы вдоль осевого направления жаровых труб. Для обеспечения максимальной равномерности распределения угольной пыли в плоскости сечения А-А без отклонения к одной стороне из-за центробежной силы при поступлении потока пылевоздушной смеси в прямую жаровую трубу кривизна отклоняющей трубы 308 должна быть минимальной. Однако поскольку существует кривизна, центробежная сила неизбежна и угольная пыль будет отклоняться к одной стороне жаровой трубы. Для решения данной проблемы в одном предпочтительном варианте выполнения вдоль оси отклоняющей трубы 308 размещают направляющую пластину 306, один конец которой на стороне жаровой трубы параллелен оси плазмотрона и продолжается вплоть до окрестности входа 310 жаровой трубы 104 первой ступени. В то же время плазмотрон 302 и конец направляющей пластины 306 размещают на оси жаровой трубы (конечно, положение конца направляющей пластины 306 может до некоторой степени отклоняться от оси жаровой трубы). Таким образом, направляющая пластина 306 не только изменяет направление потока пылевоздушной смеси до параллельности плазменному факелу, но и концентрирует часть угольной пыли в окрестности центральной оси трубы и плазменного факела за счет эффекта центрифуги для увеличения концентрации угольной пыли, поступающей в центральную трубу, что способствует розжигу. По сравнению со структурой, изображенной на фиг.1, для одновременного изменения направления потока пылевоздушной смеси, поступающей в жаровые трубы соответствующей ступени, используют только одну направляющую пластину, ее структура проста, а сопротивление относительно мало. Поскольку пространство внутри отклоняющего патрубка велико, пластина может иметь плоскую или различную изогнутую поверхность (пример изображен на фиг.4) для дополнительного увеличения концентрации угольной пыли, поступающей в центральную трубу.In the first embodiment shown in FIG. 3, the above technical solution is implemented by means of a deflecting
Как видно из фиг.3, большая часть плазмотрона 302 подвержена действию потока пылевоздушной смеси. Для предотвращения износа плазмотрона потоком пылевоздушной смеси можно использовать износостойкий кожух (к примеру, керамический). Кроме того, для уменьшения сопротивления наветренную поверхность кожуха можно выполнять V-образной.As can be seen from figure 3, most of the
По сравнению с горелкой, вводимой вдоль радиального направления на фиг.2, в дополнение к решению проблемы спекания, данная горелка тоже имеет большую мощность розжига. Причина заключается, в частности, в следующем. Плазменный факел располагают на осевой линии горелки, и так как центральная труба круговая, то мощность розжига плазменного факела в соответствующих направлениях одинакова, пламя однородно и передаваемая мощность высока. С другой стороны, если располагать плазменный факел около одной стороны центральной трубы, то температура пламени на одной стороне плазменного факела будет высокой, а на другой - низкой. В этом случае при сжигании низкосортного угля розжиг даже не удастся.Compared to the burner introduced along the radial direction in FIG. 2, in addition to solving the sintering problem, this burner also has a large ignition power. The reason is, in particular, in the following. The plasma torch is placed on the axial line of the burner, and since the central tube is circular, the ignition power of the plasma torch in the corresponding directions is the same, the flame is uniform and the transmitted power is high. On the other hand, if you place a plasma torch near one side of the central tube, the flame temperature will be high on one side of the plasma torch and low on the other. In this case, when burning low-grade coal, the ignition will not even succeed.
В описанном выше первом варианте выполнения концентрация угольной пыли в центральной трубе горелки зависит от концентрирующего действия направляющей пластины 306 в отклоняющей трубе 308. Однако из-за ограниченности пространства концентрацию в центральной трубе можно повышать до некоторого предела, что влияет на эффект розжига. Для этой цели предусмотрен второй вариант выполнения настоящего изобретения, изображенный на фиг.5, как второй аспект настоящего изобретения.In the first embodiment described above, the concentration of coal dust in the central tube of the burner depends on the concentration action of the
Для краткости на фиг.5 представлены только компоненты, соответствующие компонентам на фиг.2 и 3, то есть жаровая труба 104 первой ступени и внутренняя труба 202 горелки. Как описано в вышеуказанном варианте выполнения, во внутренней трубе 202 горелки после жаровой трубы 104 первой ступени можно разместить больше ступеней жаровых труб. А за пределами внутренней трубы 202 горелки могут располагаться компоненты, соответствующие внешней трубе 118 горелки и множество ступеней жаровых труб за внутренней трубой и внутри внешней трубы 118 горелки.For brevity, FIG. 5 shows only the components corresponding to the components in FIGS. 2 and 3, i.e., the first
В данном варианте выполнения трубу для подачи потока пылевоздушной смеси разветвляют на две трубы - главную трубу 508 и патрубок 502. Главную трубу 508 можно соединять с внутренней трубой 202 горелки обычным способом или с помощью отклоняющей трубы 308, как в первом варианте выполнения. Одновременно центральную трубу 510 направляют от жаровой трубы 104 первой ступени к патрубку 502. Точно так же патрубок 502 и центральную трубу 510 можно соединять обычным способом или с помощью второй отклоняющей трубы 512, аналогичной отклоняющей трубе 308, как в первом варианте выполнения, и в которой можно также использовать направляющую пластину 306 (на фиг.5 не показана), как в первом варианте выполнения. Способ размещения плазмотрона 302 может быть также аналогичен первому варианту выполнения настоящего изобретения.In this embodiment, the pipe for supplying the dust-air mixture stream is branched into two pipes - the
Таким образом, концентрацию угольной пыли, поступающей в центральную трубу, а затем в жаровую трубу первой ступени, можно относительно повысить, непосредственно направляя поток пылевоздушной смеси в центральную трубу с помощью патрубка, с тем чтобы способствовать розжигу. В качестве предпочтительного варианта выполнения необходимо регулировать количество поступающего потока пылевоздушной смеси и/или максимально повысить концентрацию угольной пыли в потоке пылевоздушной смеси, поступающем в горелку с плазменным розжигом. Для этой цели в месте разветвления главной трубы и патрубка можно установить приспособление для гибкой регулировки количества угольной пыли, поступающей в патрубок.Thus, the concentration of coal dust entering the central pipe, and then into the flame tube of the first stage, can be relatively increased by directly directing the flow of the dust-air mixture into the central pipe with a nozzle in order to facilitate ignition. As a preferred embodiment, it is necessary to adjust the amount of the incoming dust-air mixture stream and / or to maximize the concentration of coal dust in the dust-air mixture stream entering the plasma ignition burner. For this purpose, a device for flexible adjustment of the amount of coal dust entering the nozzle can be installed at the branching point of the main pipe and branch pipe.
В качестве варианта вышеописанного решения, при наличии трех или более ступеней жаровых труб, направляющих поток пылевоздушной смеси в горелку, соответствующие ступени жаровых труб можно разместить между центральной трубой и внутренней трубой горелки. К примеру, при наличии трех ступеней жаровых труб угольная пыль в жаровых трубах первой и второй ступеней горелки с плазменным розжигом может одновременно поступать из центральной трубы и патрубка (в этом случае центральная труба и ее внутренняя структура аналогичны изображенным на фиг.2 с той лишь разницей, что внутренняя труба горелки на фиг.2 преобразуется в центральную трубу на фиг.5), а в жаровой трубе третьей ступени - из главной трубы. И наоборот, угольная пыль в жаровой трубе первой ступени горелки с плазменным розжигом может поступать из центральной трубы и патрубка, а в жаровых трубах второй и третьей ступени - из главной трубы.As an option of the above solution, in the presence of three or more stages of the flame tubes directing the flow of the dust-air mixture into the burner, the corresponding stages of the flame tubes can be placed between the central tube and the inner tube of the burner. For example, in the presence of three stages of flame tubes, coal dust in the flame tubes of the first and second stages of a plasma-fired burner can simultaneously come from the central tube and nozzle (in this case, the central tube and its internal structure are similar to those shown in figure 2 with the only difference that the inner tube of the burner in figure 2 is converted into a central pipe in figure 5), and in the flame tube of the third stage from the main pipe. Conversely, coal dust in the flame tube of the first stage of a plasma-fired burner can come from the central pipe and nozzle, and in the flame tubes of the second and third stage from the main pipe.
В предпочтительном варианте выполнения в патрубке можно предусмотреть вентиль 504, который следует открывать на стадиях начала розжига и устойчивого маломощного горения горелки и закрывать после окончания розжига и установления устойчивого горения горелки. Этот вентиль 504 можно также объединить с регулятором 506, чтобы последний служил одновременно и регулятором, и вентилем патрубка.In a preferred embodiment, a
Как видно из вышеприведенного описания второго предпочтительного варианта выполнения, сущностью данного варианта выполнения является увеличение концентрации угольной пыли в жаровой трубе первой ступени с помощью патрубка. Данный вариант не ограничивается ни розжигом с помощью плазмотрона, ни оснащением плазмотрона вдоль осевого направления жаровых труб. Таким образом, особенность различных аспектов второго предпочтительного варианта выполнения можно как объединять, так и не объединять с особенностью различных аспектов первого варианта выполнения. В частности, средством розжига кроме плазмотрона может быть мазутная форсунка, а способом его размещения - ввод вдоль любого направления помимо осевого, включая радиальное и наклонное.As can be seen from the above description of the second preferred embodiment, the essence of this embodiment is to increase the concentration of coal dust in the flame tube of the first stage using a pipe. This option is not limited to ignition using a plasma torch, or equipping a plasma torch along the axial direction of the flame tubes. Thus, the feature of various aspects of the second preferred embodiment can be combined or not combined with the feature of various aspects of the first embodiment. In particular, the ignition device, in addition to the plasma torch, can be a fuel oil nozzle, and the method of its placement can be input along any direction other than axial, including radial and inclined.
В вышеописанных решениях, благодаря размещению патрубка и присоединению регулятора, можно независимо регулировать скорость потока пылевоздушной смеси и концентрацию угольной пыли в центральной трубе горелки, что позволяет достичь оптимальных условий розжига.In the above solutions, due to the location of the nozzle and the connection of the regulator, it is possible to independently control the flow rate of the dust-air mixture and the concentration of coal dust in the central tube of the burner, which allows to achieve optimal ignition conditions.
Кроме того, для смонтированных горелок старого типа можно предусмотреть удобные и дешевые способы реконструкции с помощью вышеописанного второго предпочтительного варианта выполнения, что позволяет использовать настоящее изобретение.In addition, for the mounted burners of the old type, convenient and cheap reconstruction methods can be provided using the second preferred embodiment described above, which allows the use of the present invention.
К примеру, вихревая пылеугольная горелка, внедренная на многих угольных электростанциях, имеет центральную трубу, и пылевоздушная смесь поступает в пламенное пространство снаружи центральной трубы. К примеру, подобная структура принята в пылеугольной горелке LNASB с осевым завихрением (см. фиг.6), разработанной в восьмидесятых годах 20 века Mitsui Babcock Energy Ltd. В этой структуре мазутную форсунку вводят в центральную трубу 602, а угольную пыль, поступающую в пламенное пространство снаружи центральной трубы, разжигают факелом мазутной форсунки. В горелке данного типа для непосредственной модернизации технологии плазменного розжига необходимо демонтировать структуру центральной трубы 602, что вызовет сильное изменение распределения концентрации угольной пыли и скорости воздуха внутри горелки и повлияет на исходные свойства горелки. Однако эту проблему можно решить с помощью второго предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения. При модернизации плазменной технологии необходимо только переоборудовать центральную трубу 602 в жаровую трубу 104 первой ступени, для этой цели центральную трубу 510, средство розжига (к примеру, плазмотрон 302) и патрубок 502 соединяют, как показано на фиг.5. Нет необходимости какой-либо реконструкции исходного механизма потока пылевоздушной смеси (то есть структуры от трубы первичного воздуха к трубе третичного воздуха, показанной на фиг.6), что обеспечивает максимальное соответствие свойств горелки исходным.For example, a vortex dust-coal burner, introduced at many coal-fired power plants, has a central pipe, and the dust-air mixture enters the flame space outside the central pipe. For example, a similar structure is adopted in the LNASB pulverized coal burner with axial swirl (see Fig.6), developed in the eighties of the 20th century by Mitsui Babcock Energy Ltd. In this structure, a fuel oil nozzle is introduced into the central pipe 602, and coal dust entering the flame space outside the central pipe is ignited with a torch of the fuel oil nozzle. In this type of burner, for direct modernization of plasma ignition technology, it is necessary to dismantle the structure of the central pipe 602, which will cause a strong change in the distribution of coal dust concentration and air velocity inside the burner and affect the initial properties of the burner. However, this problem can be solved with a second preferred embodiment of the present invention. When upgrading the plasma technology, it is only necessary to convert the central tube 602 into the
Вышеописанный способ реконструкции позволяет создать трехступенчатую горелку (то есть жаровую трубу первой ступени, центральную трубу и внешнюю трубу). Можно создать двухступенчатую горелку только с центральной трубой и внешней трубой без добавления жаровой трубы первой ступени. Кроме того, можно добавить дополнительные ступени жаровых труб в центральную трубу или внешнюю трубу.The above reconstruction method allows you to create a three-stage burner (that is, the first stage flame tube, the central pipe and the outer pipe). You can create a two-stage burner only with a central pipe and an external pipe without adding a first stage flame tube. In addition, you can add additional steps of the flame tubes in the Central tube or the outer tube.
Следует учесть, что средство розжига может быть любым как в исходной, так и реконструированной горелке, в том числе масляной форсункой, плазмотроном и др.It should be noted that the means of ignition can be any in the original or reconstructed burner, including an oil nozzle, a plasma torch, etc.
Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения описаны выше со ссылкой на прилагаемые чертежи. Очевидно, что настоящее изобретение не ограничено вышеописанными особенностями и возможны различные изменения или замены, что также входит в объем охраны настоящего изобретения.Preferred embodiments of the present invention are described above with reference to the accompanying drawings. Obviously, the present invention is not limited to the above features and various changes or replacements are possible, which is also included in the scope of protection of the present invention.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2007101370082A CN101349435B (en) | 2007-07-19 | 2007-07-19 | Plasma ignition combustor |
CNU2007201462446U CN201126192Y (en) | 2007-07-19 | 2007-07-19 | Plasma ignition combustor |
CN200710137008.2 | 2007-07-19 | ||
CN200720146244.6 | 2007-07-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008129851A RU2008129851A (en) | 2010-01-27 |
RU2439434C2 true RU2439434C2 (en) | 2012-01-10 |
Family
ID=40259296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008129851/06A RU2439434C2 (en) | 2007-07-19 | 2008-07-18 | Burner with plasma ignition |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090038518A1 (en) |
EP (1) | EP2172706A4 (en) |
JP (1) | JP2010533833A (en) |
KR (1) | KR101206354B1 (en) |
AU (1) | AU2008278159B2 (en) |
RU (1) | RU2439434C2 (en) |
WO (1) | WO2009009948A1 (en) |
Families Citing this family (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9151434B2 (en) * | 2008-12-18 | 2015-10-06 | Alstom Technology Ltd | Coal rope distributor with replaceable wear components |
US9857077B2 (en) | 2008-12-18 | 2018-01-02 | General Electric Technology Gmbh | Coal rope distributor with replaceable wear components |
CN101846315B (en) * | 2009-03-24 | 2012-07-04 | 烟台龙源电力技术股份有限公司 | Coal dust concentration device and coal dust burner with same |
US9593795B2 (en) | 2009-11-02 | 2017-03-14 | General Electric Technology Gmbh | Fuel head assembly with replaceable wear components |
CN101886816A (en) * | 2010-04-14 | 2010-11-17 | 中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司 | Improved plasma ignition nozzle of coal dust gasifier and mode |
CN101900330B (en) * | 2010-07-23 | 2012-03-28 | 西安交通大学 | Plasma ignition burner for anthracite |
CN102454985B (en) * | 2010-11-01 | 2015-04-08 | 烟台龙源电力技术股份有限公司 | Pulverized coal burner and pulverized coal boiler |
JP5678603B2 (en) * | 2010-11-22 | 2015-03-04 | 株式会社Ihi | Pulverized coal burner |
US20120178030A1 (en) * | 2010-12-23 | 2012-07-12 | Alstom Technology Ltd | System and method for reducing emissions from a boiler |
RU2460941C1 (en) * | 2011-02-11 | 2012-09-10 | Учреждение Российской Академии наук Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН (ИТ СО РАН) | Combustion method of fine pulverised coal and regular pulverised coal in pulverised coal burner, and device for its implementation |
KR101050511B1 (en) * | 2011-04-26 | 2011-07-20 | 한국기계연구원 | Multistep combustion apparatus using plasma |
CN102305415B (en) * | 2011-10-18 | 2013-10-09 | 上海锅炉厂有限公司 | Plasma oil-free ignition system in oxygen-enriched environments |
KR101284290B1 (en) | 2012-08-07 | 2013-07-08 | 한국기계연구원 | Combustion apparatus |
RU2543648C1 (en) * | 2014-01-10 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" | Plasma pulverised coal burner |
CN104879780B (en) * | 2014-02-28 | 2018-10-19 | 北京大学 | A kind of multichannel heating region ignition burning device |
RU2557969C1 (en) * | 2014-06-24 | 2015-07-27 | Геннадий Саитянович Туктакиев | Powdered fuel combustion device |
RU2557967C1 (en) * | 2014-06-24 | 2015-07-27 | Геннадий Саитянович Туктакиев | Powdered fuel combustion method |
RU2559658C1 (en) * | 2014-06-24 | 2015-08-10 | Геннадий Саитянович Туктакиев | Device for combustion of powdered fuel |
JP6188658B2 (en) * | 2014-09-24 | 2017-08-30 | 三菱重工業株式会社 | Combustion burner and boiler |
DE102015104406A1 (en) | 2015-03-24 | 2015-05-21 | Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh | Method for reducing NOx emissions during the combustion of pulverized fuel |
DE102015104401A1 (en) | 2015-03-24 | 2015-05-07 | Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh | Method for reducing NOx emissions during the combustion of pulverized fuel |
DE102015111587A1 (en) * | 2015-07-16 | 2017-01-19 | Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe Gmbh | Burner and method for igniting fires with pulverized fuel |
PL3130851T3 (en) | 2015-08-13 | 2021-08-02 | General Electric Technology Gmbh | System and method for providing combustion in a boiler |
CN105782965B (en) * | 2016-03-04 | 2018-09-21 | 烟台龙源电力技术股份有限公司 | A kind of heat-storage type burner |
US10473327B2 (en) | 2016-06-09 | 2019-11-12 | General Electric Technology Gmbh | System and method for increasing the concentration of pulverized fuel in a power plant |
KR101922933B1 (en) * | 2016-10-11 | 2018-11-28 | 한국에너지기술연구원 | Plasma ignition burner for coal power plant |
US10711994B2 (en) | 2017-01-19 | 2020-07-14 | General Electric Technology Gmbh | System, method and apparatus for solid fuel ignition |
CN114440257B (en) * | 2022-01-13 | 2023-03-21 | 徐兴国 | Plasma cooling air device for boiler |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60181543U (en) * | 1984-05-07 | 1985-12-02 | 三菱重工業株式会社 | pulverized coal burner |
JPS6391433A (en) * | 1986-10-03 | 1988-04-22 | Babcock Hitachi Kk | Ignition device for pulverized coal and carrier air mixture |
AU598147B2 (en) * | 1987-08-13 | 1990-06-14 | Connell Wagner Pty Ltd | Pulverised fuel burner |
FI85910C (en) * | 1989-01-16 | 1992-06-10 | Imatran Voima Oy | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER ATT STARTA PANNAN I ETT KRAFTVERK SOM UTNYTTJAR FAST BRAENSLE SAMT FOER ATT SAEKERSTAELLA FOERBRAENNINGEN AV BRAENSLET. |
FI87949C (en) * | 1990-07-13 | 1993-03-10 | Imatran Voima Oy | Process for reducing nitrogen oxides in combustion of various fuels |
CN1105874C (en) * | 1995-06-01 | 2003-04-16 | 哈萨克斯坦动力研究所 | Method of firing and stabilising combustion of low-grade coals and device for applying the method |
JP3468984B2 (en) * | 1996-05-02 | 2003-11-25 | 三菱重工業株式会社 | Round burner |
EP1371905B1 (en) * | 2001-02-27 | 2010-12-01 | Yantai Longyuan Power Technology Co. Ltd. | Plasma igniter with assembled cathode |
CN2526693Y (en) * | 2002-03-01 | 2002-12-18 | 洛阳泛华电力工程技术有限公司 | Plasma coal igniter |
CN2646575Y (en) * | 2003-08-25 | 2004-10-06 | 侯桂林 | DC burner ignition device of pulverized coal firing boiler |
WO2005103568A1 (en) * | 2004-04-26 | 2005-11-03 | Anatoly Timofeevich Neklesa | Device for plasma igniting and stabilising a coal-dust flame |
-
2008
- 2008-03-17 AU AU2008278159A patent/AU2008278159B2/en active Active
- 2008-03-17 EP EP08714974A patent/EP2172706A4/en not_active Ceased
- 2008-03-17 JP JP2010516350A patent/JP2010533833A/en active Pending
- 2008-03-17 WO PCT/CN2008/000521 patent/WO2009009948A1/en active Application Filing
- 2008-07-18 RU RU2008129851/06A patent/RU2439434C2/en active IP Right Revival
- 2008-07-18 US US12/175,963 patent/US20090038518A1/en not_active Abandoned
- 2008-07-21 KR KR1020080070411A patent/KR101206354B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010533833A (en) | 2010-10-28 |
KR101206354B1 (en) | 2012-11-29 |
AU2008278159A1 (en) | 2009-01-22 |
AU2008278159B2 (en) | 2011-10-27 |
RU2008129851A (en) | 2010-01-27 |
EP2172706A4 (en) | 2012-05-09 |
WO2009009948A1 (en) | 2009-01-22 |
US20090038518A1 (en) | 2009-02-12 |
KR20090009167A (en) | 2009-01-22 |
EP2172706A1 (en) | 2010-04-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2439434C2 (en) | Burner with plasma ignition | |
US8959922B2 (en) | Fuel nozzle with flower shaped nozzle tube | |
KR100709849B1 (en) | Nox-reduced combustion of concentrated coal streams | |
US6951454B2 (en) | Dual fuel burner for a shortened flame and reduced pollutant emissions | |
US9447969B2 (en) | Low NOx combustion process and burner therefor | |
CN201126192Y (en) | Plasma ignition combustor | |
CZ49393A3 (en) | DEVICE FOR GENERATING FLAME FROM AN OXYGEN-AND-FUEL MIXTURE WITH A LOW AMOUNT OF NOix, AND METHOD OF OPERATING SUCH DEVICE | |
CN106090907A (en) | The strong swirl flame diffusion burner of a kind of premix | |
CN102305415A (en) | Plasma oil-free ignition system in oxygen-enriched environments | |
TW201007094A (en) | Method and device for ignition and operation of burners in the gasification of a carbon-containing fuel | |
US5009174A (en) | Acid gas burner | |
RU2294486C1 (en) | Pulverized-coal burner | |
CN101349435B (en) | Plasma ignition combustor | |
RU2382943C1 (en) | Flame tip | |
CN111023084A (en) | W flame boiler of double-cyclone-cylinder thick and thin pulverized coal separating type burner | |
CN106568079B (en) | System and method for providing combustion in a boiler | |
CN101349422B (en) | Combustor and method for improving combustor | |
AU2008201688B2 (en) | Compact pulverized coal burner | |
RU2300053C1 (en) | Auxiliary burner device for plasma ignition and stabilization of burning of low reaction black dust fuel of main burners of heat apparatus | |
RU50280U1 (en) | AUXILIARY BURNER DEVICE FOR PLASMA IGNITION AND STABILIZATION OF BURNING OF LOW-REACTIVE DUST-COAL FUEL OF MAIN HEATER UNIT BURNERS | |
CN201133645Y (en) | Burner | |
RU2642997C2 (en) | Gas burner with low content of nitrogen oxides and method of fuel gas combustion | |
RU2339878C2 (en) | Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant | |
WO2017113162A1 (en) | Method for injecting fluid-propelled particulate solid fuel and oxidant and injector for same | |
US20240019118A1 (en) | Burner, System, and Method for Hydrogen-Enhanced Pulverized Coal Ignition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120719 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20140210 |