RU2694268C1 - Способ интенсификации и управления пламенем - Google Patents
Способ интенсификации и управления пламенем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2694268C1 RU2694268C1 RU2018104632A RU2018104632A RU2694268C1 RU 2694268 C1 RU2694268 C1 RU 2694268C1 RU 2018104632 A RU2018104632 A RU 2018104632A RU 2018104632 A RU2018104632 A RU 2018104632A RU 2694268 C1 RU2694268 C1 RU 2694268C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- flame
- electric field
- electrode
- constant negative
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000005461 Bremsstrahlung Effects 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
- F23C99/001—Applying electric means or magnetism to combustion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области энергетики. Способ интенсификации и управления пламенем путем подачи в зону горения топливно-окислительной смеси газообразных углеводородных топлив под действием внешнего электрического поля постоянной отрицательной напряженности заключается в том, что первый электрод устанавливают вокруг среза горелки, второй - на противоположной стенке котла и электроды имеют форму кольца из тугоплавких материалов, благодаря чему электрическое поле постоянной отрицательной напряженности до 150 кВ/м генерируется между кольцевыми электродами, расположенными по ходу движения топливно-воздушной смеси, и воздействует на частоту столкновения частиц, тем самым влияя на скорость прохождения реакции. Изобретение позволяет увеличить скорость горения, повысить жаропроизводительность, снизить избыток воздуха в топке, снизить вредные выбросы СО и NOx. 1 ил.
Description
Изобретение относится к технологиям сжигания газообразного углеводородного топлива в топке котлов, под действием внешнего электрического поля постоянной отрицательной напряженности. Способ интенсификации и управления пламенем при горении топлива в котлах включает увеличение скорости горения, повышение жаропроизводительности, снижение избытка воздуха в топке, увеличение скорости нарастания температуры смеси, снижение вредных выбросов СО и NOx и повышение мощности котла.
Способ заключается в воздействии внешнего электрического поля постоянной отрицательной напряженности на факел пламени в топке с внедрением в топку кольцевых электродов. Внедрение электродов возможно в уже существующие котельные установки, без существенной реконструкции котла. Способ основан на повышении частоты столкновений и сокращении длинны свободного пробега молекул.
Изобретение относится к способам сжигания для получения теплоты и может быть использовано в системах сжигания газообразного углеводородного топлива, применяемых в широком спектре отраслей промышленности (обжиг, плавка, пирометаллургия и т.п.), коммунальном хозяйстве (сжигание отходов, бойлерные и т.п.), энергетике (различные виды двигателей внутреннего сгорания, теплоэнергетические установки и т.п.) и т.д. для получения работы и/или получения энергии.
Из уровня техники известен способ улучшения сжигания в условиях внешнего электрического поля - патент RU №2663969 «Способ интенсификации процесса горения топлива» и, взятый за прототип, патент RU №2125682 «Способ интенсификации и управления пламенем».
Известные способы обладают универсальностью по топливу - твердое, жидкое и газообразное и по агрегатному состоянию каталитической добавки, но имеют свои недостатки. А именно - обладают сложным расположением электродов применительно к реальным топкам котлоагрегатов, так как воздействие идет высокой напряженности для пламени и вероятно происходит в пробойном состоянии. Так же данные способы не учитывают различия воздействия электрических полей различной напряженности. И воздействие идет при помощи поля напряженностью свыше 2 кВ/см, что сложно реализовать для высокоионизированных факелов углеводородных топлив.
Целью изобретения является устранение данных недостатков.
В предложенном способе горение топливно-воздушной смеси происходит в несколько этапов. На первом этапе происходит нагрев холодной смеси до температуры самовоспламенения. Проходя температуру самовоспламенения начинается экзотермическая реакция горения с переходом вещества из газообразного состояние в состояние высокоионизированной квазинейтральной плазмы с высокой концентрацией заряженных частиц. Достигая температуры жаропроизводительности смеси, вещество переходит в газообразное состояние дымовых газов.
Характеристики жаропроизводительности, скорости фронта факела и его длины зависят от скорости прохождения реакции. Скорость реакции между молекулами, соответствующими максвелловскому распределению зависит от частоты столкновения частиц:
Внешне электрическое поле будет воздействовать силой F на заряженные частицы плазмы (1) и молекулы имеющие дипольный момент в ходе реакции (2), изменяя вектор скорости движения частиц и снижая длину свободного пробега.
Технический результат данного способа - увеличение скорости окисления топлива, повышение жаропроизводительности, увеличение скорости нарастания температуры окисления, более полное сгорание топлива, снижение избытка воздуха в топке с сохранением полноты сгорания топлива, снижение вредных выбросов СО и NOx вплоть до нижнего порога обнаружения газоанализатора.
Способ пояснен на примере схемы - Фиг. 1. Предлагается следующая схема расположения электродов в топке котла, где 1 - электрод с зарядом, 2 - направление движения топливной смеси, 3 - корпус горелки, 4 - дальний заземленный электрод, 5 - факел пламени.
Способ реализуется следующим образом:
Воздействие на форму и скорость реакции производится подачей напряжения отрицательного потенциала на электрод 1 расположенный близ плоскости среза горелок и заземления электрода 4. Так же возможна подача отрицательного электрического потенциала на электрод 4 с заземлением электрода 1. Выбор электрода под напряжением выбирается опытным путем на разной нагрузке котла.
Воздействие на экологические характеристики котла, а именно на концентрацию СО и NOx в дымовых газах производится подачей отрицательного потенциала на дальний заземленный электрод 4, расположенный на дальней стенке топки котла, либо на расстоянии от этой стенки в сторону горелки, с подбором оптимального диаметра и расстояния между электродами опытным путем в зависимости от конфигурации факела пламени и геометрических характеристик топки котла.
Под действием силы на заряд, происходит увеличение скорости частицы в направлении совпадающим с вектором силовых линий электрического поля постоянной отрицательной напряженности, и ее снижение в направлении перпендикулярном линиям действия силы, тем самым ограничивая свободу движения частиц имеющих заряд в направлении перпендикулярном силовым линиям электрического поля постоянной отрицательной напряженности. Частота столкновения заряженных частиц повышается, ввиду снижения сечения столкновений, так как свободное перемещение частиц пламени факела горелки 6 происходит с ограничением в направлении перпендикулярном силовым линиям поля. Поле воздействуя торможением на заряженную частицу в плоскости перпендикулярной силовым линиям будет вызывать тормозное излучение, повышая светимость факела пламени 5, в том числе в ИК диапазоне, что приведет к повышению теплопередачи в топке.
Настройка системы ведется по анализу дымовых газов. Напряженность электрического поля для снижение вредных примесей в дымовых газах, напряжение на втором электроде подбирают опытным путем. Повышение температуры происходит при максимуме прикладываемого допробойного напряжения на электрод с зарядом 1. Сокращение длины факела пламени 5 контролировать по смотровым окнам.
Увеличение длины факела пламени горелки 5 возможно при подаче отрицательного потенциала на дальний заземленный электрод 4, что поднимет эффективность работы котлоагрегата в режимах работы ниже номинального, ввиду более равномерного заполнения факелом топочного объема.
Таким образом, предложенный способ интенсификации и управления пламенем позволяет существенно увеличить скорость окисления топлива, повысить жаропроизводительность, увеличить скорость нарастания температуры окисления, снизить избыток воздуха в топке с сохранением полноты сгорания топлива, снизить вредные выбросы СО и NOx вплоть до нижнего порога обнаружения газоанализатора.
Claims (1)
- Способ интенсификации и управления пламенем путем подачи в зону горения топливно-окислительной смеси газообразных углеводородных топлив под действием внешнего электрического поля постоянной отрицательной напряженности, отличающийся тем, что первый электрод устанавливают вокруг среза горелки, второй - на противоположной стенке котла и электроды имеют форму кольца из тугоплавких материалов, благодаря чему электрическое поле постоянной отрицательной напряженности до 150 кВ/м генерируется между кольцевыми электродами, расположенными по ходу движения топливно-воздушной смеси, и воздействует на частоту столкновения частиц, тем самым влияя на скорость прохождения реакции.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018104632A RU2694268C1 (ru) | 2018-02-06 | 2018-02-06 | Способ интенсификации и управления пламенем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018104632A RU2694268C1 (ru) | 2018-02-06 | 2018-02-06 | Способ интенсификации и управления пламенем |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2694268C1 true RU2694268C1 (ru) | 2019-07-11 |
Family
ID=67309056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018104632A RU2694268C1 (ru) | 2018-02-06 | 2018-02-06 | Способ интенсификации и управления пламенем |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2694268C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2752939C1 (ru) * | 2020-12-11 | 2021-08-11 | Артемий Геннадьевич Будин | Устройство для снижения выбросов угарного газа и оксида азота при утилизации ТБО методом сжигания |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94014514A (ru) * | 1994-04-19 | 1996-04-27 | В.Д. Дудышев | Способ управления горением пламени |
| RU2079786C1 (ru) * | 1995-06-14 | 1997-05-20 | Валерий Дмитриевич Дудышев | Способ интенсификации горения факела пламени в топке котельной установки |
| RU2096690C1 (ru) * | 1993-02-26 | 1997-11-20 | Тольяттинский политехнический институт | Способ контроля и управления сжиганием топлива и ионизационный датчик для его осуществления |
| RU2125682C1 (ru) * | 1995-06-06 | 1999-01-27 | Дудышев Валерий Дмитриевич | Способ интенсификации и управления пламенем |
| US8881535B2 (en) * | 2011-02-09 | 2014-11-11 | Clearsign Combustion Corporation | Electric field control of two or more responses in a combustion system |
| US9453640B2 (en) * | 2012-05-31 | 2016-09-27 | Clearsign Combustion Corporation | Burner system with anti-flashback electrode |
-
2018
- 2018-02-06 RU RU2018104632A patent/RU2694268C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2096690C1 (ru) * | 1993-02-26 | 1997-11-20 | Тольяттинский политехнический институт | Способ контроля и управления сжиганием топлива и ионизационный датчик для его осуществления |
| RU94014514A (ru) * | 1994-04-19 | 1996-04-27 | В.Д. Дудышев | Способ управления горением пламени |
| RU2125682C1 (ru) * | 1995-06-06 | 1999-01-27 | Дудышев Валерий Дмитриевич | Способ интенсификации и управления пламенем |
| RU2079786C1 (ru) * | 1995-06-14 | 1997-05-20 | Валерий Дмитриевич Дудышев | Способ интенсификации горения факела пламени в топке котельной установки |
| US8881535B2 (en) * | 2011-02-09 | 2014-11-11 | Clearsign Combustion Corporation | Electric field control of two or more responses in a combustion system |
| US9453640B2 (en) * | 2012-05-31 | 2016-09-27 | Clearsign Combustion Corporation | Burner system with anti-flashback electrode |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2752939C1 (ru) * | 2020-12-11 | 2021-08-11 | Артемий Геннадьевич Будин | Устройство для снижения выбросов угарного газа и оксида азота при утилизации ТБО методом сжигания |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2856031B1 (en) | LOW NOx BURNER AND METHOD OF OPERATING A LOW NOx BURNER | |
| US10101024B2 (en) | Method for combustion of multiple fuels | |
| US20160123576A1 (en) | Method and apparatus for enhancing flame radiation in a coal-burner retrofit | |
| CA2860054A1 (en) | Method and apparatus for enhancing flame radiation | |
| US20150226431A1 (en) | Igniter lance and method for operating a burner having said igniter lance | |
| Messerle et al. | 3D-modelling of Kazakhstan low-grade coal burning in power boilers of thermal power plant with application of plasma gasification and stabilization technologies | |
| RU2498159C1 (ru) | Способ сжигания пылеугольного топлива | |
| RU2694268C1 (ru) | Способ интенсификации и управления пламенем | |
| RU2683052C1 (ru) | Вихревая растопочная пылеугольная горелка | |
| CN204285464U (zh) | 一种辐射管烧嘴用点火枪 | |
| RU2294486C1 (ru) | Пылеугольная горелка | |
| RU2059926C1 (ru) | Способ сжигания низкосортных углей и плазменная пылеугольная горелка для его осуществления | |
| RU2448300C2 (ru) | Способ эффективного сжигания топлива и устройство для его осуществления | |
| RU2010152712A (ru) | Способ утилизации твердых бытовых отходов и устройство для его осуществления | |
| Barmina et al. | Electric field effect on biomass combustion characteristics | |
| RU2790745C1 (ru) | Способ сжигания топлива | |
| SU1017877A1 (ru) | Горелочное устройство | |
| RU2079786C1 (ru) | Способ интенсификации горения факела пламени в топке котельной установки | |
| RU2171429C1 (ru) | Вихревая горелка | |
| CN208859602U (zh) | 一种用于燃气锅炉的半预混式燃烧器 | |
| RU2655025C2 (ru) | Горелка для тепловых блоков полевых установок | |
| Chelnokov et al. | Improving the Environmental Safety of Combustion Products in the Development of Designs of Magnetic-Electric Activators for Industrial Gas Combustion | |
| RU2687544C1 (ru) | Способ сжигания углеводородов в потоке ионизированного воздуха | |
| RU2726023C1 (ru) | Способ факельного сжигания топливовоздушной смеси и устройство для реализации способа | |
| Liao et al. | Application of plasma discharges to the ignition of a jet diffusion flame |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210207 |