Плазмохимическое устройство подготовки топлива для розжига и стабилизации горения топлива

 

Изобретение относится к теплоэнергетике. Плазмохимическое устройство подготовки топлива для розжига и стабилизации горения топлива содержит камеру предварительной подготовки топлива, в которой размещен плазмотрон, топливная форсунка и сопло подачи воздуха, кроме того, устройство снабжено элементом вывода запального факела, при этом сопло подачи воздуха размещено в торцевой стенке камеры предварительной подготовки топлива, топливная форсунка смонтирована в боковой стенке камеры предварительной подготовки под углом к продольной оси камеры предварительной подготовки топлива и с направлением ее сопла вдоль продольной оси этой камеры встречно соплу подачи воздуха, а плазмотрон смонтирован в боковой стенке камеры предварительной подготовки топлива на расстоянии от сопла топливной форсунки в направлении вдоль продольной оси камеры предварительной подготовки топлива в сторону выходного отверстия элемента вывода запального факела, при этом перед плазмотроном на участке боковой стенки камеры предварительной подготовки топлива между соплами плазмотрона и топливной форсунки смонтирован завихритель. Элемент вывода запального факела выполнен в виде трубы или в виде сопла. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные качества и надежность за счет обеспечения устойчивого розжига и стабилизации горения топлива в течение срока службы плазмотрона. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для розжига и стабилизации горения топлива в котельных установках, топочных устройствах и других теплогенерирующих устройствах.

Наиболее традиционным способом воспламенения топлива является способ, при котором плазмотрон размещают в непосредственной близости от мазутной форсунки горелки так, что сопло плазмотрона касается поверхности конуса распыла мазутного факела (М.Ф. Жуков, Е.И. Карпенко, В.С. Перегудов и др. "Плазменная безмазутная растопка котлов и стабилизация горения пылеугольного факела", под ред. В.Е. Мессерле, В.С. Перегудова, Новосибирск, Наука, Сиб. изд. фирма РАН, 1995, стр. 98).

Недостатком данного способа воспламенения является попадание топлива из-за неравномерности его распыла на плазмотрон, что ведет к закоксовыванию и уменьшению срока эксплуатации электродов плазмотрона. Кроме того, при необходимости снижения расхода топлива через форсунку изменяется угол раскрытия факела, что ведет к увеличению расстояния между соплом плазмотрона и поверхностью конуса распыла факела. С другой стороны, в процессе эксплуатации в результате естественного износа изменяются параметры работы форсунки, что также ведет к изменению угла раскрытия факела и его нестабильности.

Известно плазмохимическое устройство подготовки топлива для розжига и стабилизации горения топлива, содержащее камеру подготовки топлива, в торцевой части которой размещены плазмотрон и паротопливная форсунка, при этом паротопливная форсунка смонтирована под углом к оси плазмотрона для обеспечения пересечения факела распыла указанной форсунки с плазменным факелом плазмотрона, причем указанная камера выполнена с охлаждающей рубашкой, полость которой сообщена с полостью камеры подготовки топлива (RU, полезная модель 19312, Р230 1/00, опубл. 20.08.2001).

Недостатками данного устройства являются низкие эксплутационные качества, невозможность в данном устройстве обеспечить мелкодисперсионного распыла топлива, а также недостаточная надежность запального устройства.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по гарантированному обеспечению мелкодисперсионного распыла топлива в камере предварительной подготовки топлива.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационных качеств и надежности за счет обеспечения устойчивого розжига и стабилизации горения топлива в течение срока службы плазмотрона.

Указанный технический результат достигается тем, что плазмохимическое устройство подготовки топлива для розжига и стабилизации горения топлива содержит камеру предварительной подготовки топлива, сообщенную с элементом вывода запального факела, в которой размещены плазмотрон, топливная форсунка и сопло подачи воздуха, сопло подачи воздуха размещено в торцевой стенке камеры предварительной подготовки, при этом имеется элемент вывода запального факела, а топливная форсунка смонтирована в боковой стенке камеры предварительной подготовки под углом к продольной оси камеры предварительной подготовки топлива и с направлением ее сопла вдоль продольной оси этой камеры встречно соплу подачи воздуха, а плазмотрон смонтирован в боковой стенке камеры предварительной подготовки топлива на расстоянии от сопла топливной форсунки в направлении вдоль продольной оси камеры предварительной подготовки топлива в сторону выходного отверстия элемента вывода запального факела, при этом перед плазмотроном на участке боковой стенки камеры предварительной подготовки топлива между соплами плазмотрона и топливной форсунки смонтирован завихритель.

При этом возможно выполнение элемента вывода факела в виде трубы или сопла.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.

На чертеже представлена конструктивная схема плазмохимического устройства для подготовки топлива для розжига и стабилизации горения топлива.

Согласно изобретению плазмохимическое устройство для подготовки топлива для розжига и стабилизации горения топлива представляет собой камеру предварительной подготовки топлива, в которой размещены плазмотрон, топливная форсунка и сопло подачи воздуха.

При этом имеется элемент вывода запального факела (возможно выполнение элемента вывода факела в виде трубы или сопла), а сопло подачи воздуха размещено в торцевой стенке камеры предварительной подготовки топлива, топливная форсунка смонтирована в боковой стенке камеры предварительной подготовки топлива под углом к продольной оси камеры предварительной подготовки топлива и с направлением ее сопла вдоль продольной оси этой камеры встречно соплу подачи воздуха, а плазмотрон смонтирован в боковой стенке камеры предварительной подготовки топлива на расстоянии от сопла топливной форсунки в направлении вдоль продольной оси камеры в сторону выходного отверстия элемента вывода факела. А перед плазмотроном на участке боковой стенке камеры предварительной подготовки топлива между соплами плазмотрона и топливной форсунки смонтирован завихритель, представляющий собой небольшую стенку, обеспечивающую срыв потока воздуха и топлива для образования топливного тумана в области расположения сопла плазмотрона.

Ниже приводится пример конкретного исполнения изобретения.

В устройстве (см. чертеж) используется камера предварительной подготовки топлива 1, которая может присоединяться к элементу вывода запального факела в виде стандартной трубы 2 под запальное устройство, установленной в горелке. В торцевой стенке камеры предварительной подготовки топлива устанавливается сопло 3 для подачи воздуха. В боковой стенке камеры предварительной подготовки топлива встречно соплу 3 устанавливается топливная форсунка 4, за которой размещается плазмотрон 5. Перед плазмотроном устанавливается завихритель 6. Воздух и топливо подаются в устройство с таким расчетом, чтобы разложение и горение топлива происходило при недостатке окислителя. На выходе из стандартной трубы 2 под запальное устройство продукты термического разложения и неполного сгорания топлива, имеющие высокое содержание активных радикалов, соединяются с окислителем, содержащимся в дутьевом воздухе, и образуют устойчивый высокотемпературный факел, обеспечивающий надежное воспламенение газомазутной форсунки. Данное устройство может использоваться для плазмохимической подготовки пылеугольной смеси.

Настоящее изобретение промышленно применимо. Испытания устройства показали, что насыщенный запальный факел образуется уже при мощности плазмотрона от 0,8 кВт и расходе топлива от 3 г/с, при обеспечении стехиометрического соотношения окислителя и топлива 0,25<α<0,5.

Формула изобретения

1. Плазмохимическое устройство подготовки топлива для розжига и стабилизации горения топлива, содержащее камеру предварительной подготовки топлива, в которой размещен плазмотрон, топливная форсунка и сопло подачи воздуха, отличающееся тем, что оно снабжено элементом вывода запального факела, при этом сопло подачи воздуха размещено в торцевой стенке камеры предварительной подготовки топлива, топливная форсунка смонтирована в боковой стенке камеры предварительной подготовки под углом к продольной оси камеры предварительной подготовки топлива и с направлением ее сопла вдоль продольной оси этой камеры встречно соплу подачи воздуха, а плазмотрон смонтирован в боковой стенке камеры предварительной подготовки топлива на расстоянии от сопла топливной форсунки в направлении вдоль продольной оси камеры предварительной подготовки топлива в сторону выходного отверстия элемента вывода запального факела, при этом перед плазмотроном на участке боковой стенки камеры предварительной подготовки топлива между соплами плазмотрона и топливной форсунки смонтирован завихритель.

2. Плазмохимическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент вывода запального факела выполнен в виде трубы.

3. Плазмохимическое устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент вывода запального факела выполнен в виде сопла.

РИСУНКИ

Рисунок 1