Плазменный запальник для воспламенения пылеугольного топлива

Авторы патента:


Плазменный запальник для воспламенения пылеугольного топлива
Плазменный запальник для воспламенения пылеугольного топлива
Плазменный запальник для воспламенения пылеугольного топлива

 


Владельцы патента RU 2400672:

Закрытое акционерное общество "КОТЭС-Наука" (RU)

Изобретение относится к области энергетики и может использоваться для розжига и стабилизации горения различных топочных устройств. Изобретение повышает надежность работы плазменного запальника и увеличивает ресурс его работы за счет исключения периодического повторного режима его запуска и снижения эрозии электродов. Указанный технический результат достигается в плазменном запальнике для воспламенения пылеугольного топлива, содержащем канал 1 подачи топлива, в котором установлены стержневые электроды 2, и электропроводящий конус 3, направленный по ходу движения топлива, причем стержневые электроды 2 выполнены прямыми и параллельными относительно друг друга, электропроводящий конус 3 расположен между стержневыми электродами 2 и установлен с возможностью поворота относительно своей продольной оси, а на его боковой поверхности выполнены продольные пазы 4 в соответствии с геометрическим расположением стержневых электродов 3. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики и может использоваться для розжига и стабилизации горения различных топочных устройств.

Известен запальник, содержащий основные стержневые электроды, выполненные изогнутыми и установленные в канале подачи топливовоздушной смеси (патент SU №1636647, А1, МКИ F23Q 5/00, 1989). Запальник дополнительно содержит обтекатель и дополнительный электрод, расположенный в зоне изгиба основных стержневых электродов, выполненных расходящимися относительно друг друга в месте их изгиба.

Недостатком этого запальника является его ненадежность работы и быстрый износ стержневых электродов. Это является следствием колебаний напряжения на дуге при ее горении, из-за чего происходят повторные запуски запальника и ограничивается величина рабочего напряжения на дуге. Высокая частота повторных запусков создает паузы в работе запальника, а сложная форма стержневых электродов затрудняет их замену. На это тратится дополнительное время.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является плазменное устройство для воспламенения пылевидного топлива, включающее топливный канал, трубу-обтекатель, конусный электрод, изоляторы и основные электроды (книга «Плазменная безмазутная растопка котлов и стабилизация горения пылеугольного факела», авторы Жуков М.Ф., Карпенко Е.И., Перегудов B.C. и др. Новосибирск, Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1995, 304 с. - (Низкотемпературная плазма. Т.16) стр.174, рис.4.22). Конусный электрод установлен с возможностью перемещения вдоль оси для регулирования пробойного промежутка.

Недостатком этого плазменного устройства для воспламенения пылевидного топлива является ненадежность его работы вследствие высокой частоты повторных запусков и повышенного износа стержневых электродов. Колебания напряжения на дуге при ее горении не позволяют получать максимальное, определяемое границей динамической устойчивости, рабочее напряжение дуги, что приводит к необходимости увеличения рабочего тока и, как следствие, уменьшению ресурса его работы. Кроме того, в процессе запуска устройства образуются временные паузы, связанные с движением дуги в узкой части электродов, что также приводит к снижению надежности поджога топливовоздушной смеси. Сложная форма стержневых электродов затрудняет их замену.

Задачей изобретения является повышение надежности работы плазменного запальника для воспламенения пылеугольного топлива.

Технический результат достигается тем, что плазменный запальник для воспламенения пылеугольного топлива содержит канал подачи топлива, в котором установлены стержневые электроды и электропроводящий конус, направленный по ходу топлива. Новым согласно изобретению является выполнение стержневых электродов прямыми и параллельными относительно друг друга, электропроводящий конус расположен между стержневыми электродами и установлен с возможностью поворота относительно своей продольной оси, а на его боковой поверхности выполнены продольные пазы в соответствии с геометрическим расположением стержневых электродов.

Продольная ось поворота электропроводящего конуса совпадает с продольной осью канала подачи топлива.

Электропроводящий конус установлен в зоне стержневых электродов, не подверженных износу.

Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Поэтому можно утверждать, что предложенное техническое решение соответствует условию изобретательского уровня.

На фиг.1 представлено продольное сечение плазменного запальника для воспламенения пылеугольного топлива (фаза запуска запальника), на фиг.2 - поперечное сечение плазменного запальника (рабочее положение запальника) по А-А фиг.1, на фиг.3 - поперечное сечение плазменного запальника (фаза запуска запальника) по А-А фиг.1.

Плазменный запальник воспламенения пылеугольного топлива содержит канал подачи топлива 1, внутри которого установлены прямые стержневые электроды 2, продольные оси которых параллельны друг другу и продольной оси канала 1. Со стороны движения топлива между этих электродов 2, т.е. в зоне электродов, не подверженной износу, установлен электропроводящий конус 3. Он установлен с возможностью поворота относительно своей продольной оси, совпадающей с продольной осью канала подачи топлива 1. Конус может быть выполнен полым или сплошным. На его боковой поверхности выполнены продольные пазы 4, совпадающие с геометрическим расположением стержневых электродов в канале 1. Продольные оси электродов 2 выполнены параллельными продольной оси конуса 3. Стержневые электроды 2 электрически соединены с источником тока 5.

Плазменный запальник работает следующим образом.

При подаче высокого напряжения от источника тока 5 между электродами 2 через электропроводящий конус 3 происходит искровой пробой, переходящий в дуговой разряд. Этот разряд под действием потока пылеугольного топлива и электродинамических сил перемещается на торцы электродов 2. После возникновения дугового разряда производят поворот конуса 3, при этом продольные пазы 4 устанавливают непосредственно под электродами 2. Этим самым увеличивают расстояние между электродами 2 и конусом 3, что увеличивает напряжение электрического пробоя в зоне первоначального инициирования дугового разряда и исключает электрический пробой в зоне инициирования при колебаниях напряжения, возникающих при горении дугового разряда на торцах электродов 2. Этим обеспечивают максимально возможное напряжение на электрической дуге, ограниченной лишь динамической характеристикой дугового разряда и величиной питающего напряжения. При случайном погасании электрической дуги известными способами (автоматически по сигналу отсутствия тока, ручным способом и др.) производят возврат конуса 3 в исходное положение. Это обеспечивает условия для пробоя межэлектродного пространства в зоне инициирования первоначального дугового разряда и перезапуску запальника.

Совмещение продольных осей канала 1 и конуса 3, выполнение электродов 2 прямыми и расположение их продольных осей параллельными друг другу уменьшает их сопротивление потоку пылеугольного топлива, снижает механический износ электродов 2 абразивными компонентами пылеугольного топлива и повышает надежность работы запальника. Выполнение электродов 2 прямыми по всей их длине уменьшает стоимость их изготовления, облегчает и ускоряет их замену.

Установка конуса 3 вначале электродов 2, т.е. в зоне электродов, не подверженных износу, позволяет максимально использовать ресурс электродов 2 и сократить время перемещения дугового разряда на их торцы. Это также повышает надежность работы запальника.

Выполнение конуса 3 полым позволяет уменьшить его вес и снизить требование к конструктивным элементам его консольного крепления. Это исключает его смещение в процессе работы запальника, снижает расход металла на его изготовление и его стоимость.

Предлагаемое изобретение повышает надежность работы плазменного запальника. За счет исключения периодического повторного режима запуска плазменного запальника и снижения эрозии электродов увеличивается ресурс его работы. Упрощается обслуживание плазменного запальника и снижаются его эксплуатационные издержки.

1. Плазменный запальник для воспламенения пылеугольного топлива, содержащий канал подачи топлива, в котором установлены стержневые электроды и электропроводящий конус, направленный по ходу движения топлива, отличающийся тем, что стержневые электроды выполнены прямыми и параллельными относительно друг друга, электропроводящий конус расположен между стержневыми электродами и установлен с возможностью поворота относительно своей продольной оси, а на его боковой поверхности выполнены продольные пазы в соответствии с геометрическим расположением стержневых электродов.

2. Плазменный запальник по п.1, отличающийся тем, что продольная ось поворота электропроводящего конуса совпадает с продольной осью канала подачи топлива.

3. Плазменный запальник по п.1, отличающийся тем, что электропроводящий конус установлен в зоне стержневых электродов, не подверженной износу.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для растопки пылеугольных котлов, а также в других процессах, связанных с воспламенением твердого мелкодисперсного топлива.

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к устройствам для поджига и стабилизации горения твердого топлива в теплоэнергетических установках, например в газификаторах или котельных агрегатах.

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к конструктивному выполнению свечей зажигания газотурбинных двигателей. .

Изобретение относится к технике импульсного розжига жидких и твердых горючих материалов. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для растопки пылеугольных котлов и стабилизации горения (подсветки) факела в них. .

Изобретение относится к плазменному поджигу пылевидного угля. .

Изобретение относится к искровым разрядникам, в частности к устройствам для воспламенения горючих смесей в двигателях внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на тепловых электростанциях, в котельных и т.д

Изобретение относится к газовой горелке
Предлагаемое техническое решение относится к области энергетики и может быть использовано для факельного сжигания низкореакционного вида топлива, например угольной пыли, с меньшими затратами электрической энергии. Способ сжигания пылеугольного топлива заключается в том, что его воспламенение производят электродуговым разрядом, стабилизируют и интенсифицируют горение факела, воздействуя на зону пламеобразования переменным электрическим током высокой частоты, образуя в зоне пламеобразования диффузный электрический разряд. Технический результат, достигаемый предлагаемым техническим решением, заключается в воспламенении, стабилизации и усилении процесса горения при малых затратах электрической энергии.

Изобретение относится к области авиационной техники. Сверхзвуковой плазмохимический стабилизатор горения для прямоточной камеры сгорания состоит из установленных в проточной части камеры сгорания двух последовательно расположенных по потоку электродов, выполненных в виде обтекаемых пилонов с симметричными аэродинамическими профилями, один из которых - анод, электрически изолирован от металлической стенки камеры сгорания и оборудован трубкой для подвода топлива и инжекторами для впрыска топлива в поток, при этом анод имеет излом так, что корневая часть анода имеет отрицательную стреловидность относительно направления потока, а концевая - нулевую стреловидность, а второй электрод - катод расположен в следе за первым и непосредственно закреплен на стенке камеры сгорания, в анод дополнительно встроены трубка и инжекторы для впрыска в поток одновременно с топливом химически активных добавок, торец концевой части анода со стороны набегающего потока имеет выступ в виде тонкой прямоугольной пластины, расположенной в плоскости симметрии пилона, задняя кромка пластины скошена и имеет скругления в угловых точках, при этом угол между торцевой поверхностью и задней кромкой анода также скруглен. Кроме того, на задней кромке концевой части анода в зоне формирования области пониженного давления может быть расположен зубец, например, треугольной или иной формы для обеспечения привязки к нему канала разряда. Изобретение позволяет обеспечить надежное воспламенение и стабилизацию горения углеводородных топлив в прямоточных сверхзвуковых камерах сгорания в условиях, когда традиционные газодинамические методы не позволяют этого сделать (низкие статические температуры и давления, бедные смеси). 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике. При использовании в топках котлоагрегатов водоугольного топлива (ВУТ) проблемой является падение температуры в модуле подготовки топливной смеси при подаче ВУТ, что отрицательно влияет на процесс газификации топлива, в результате чего образуется недостаточное количество газовой составляющей для надежного пуска котла из холодного состояния и поддержания стабильного горения на низких нагрузках. Для решения этой проблемы при розжиге котла или поддержании горения на низких нагрузках подачу водоугольного топлива производят в разные места модуля подготовки топливной смеси, а именно в зону возле факела, образуемого высокотемпературным источником тепла, и в зону соединения указанного модуля с топкой, при этом в зону возле факела подают от 10 до 50% пропускного объема топливной линии, а в зону соединения модуля с топкой - от 0 до 100% пропускного объема топливной линии. Благодаря подаче ВУТ в малом объеме в область факела плазмотрона обеспечивается надежная газификация подаваемого топлива, все подаваемое топливо переходит в газовое состояние и начинает легко воспламеняться. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для электродугового розжига паромазутной форсунки и стабилизации пламени горелок различных топочных устройств, сжигающих различные виды топлива. Способ электродугового розжига паромазутной форсунки заключается в подаче паромазутной смеси из форсунки в топку котла и подаче высоковольтного напряжения на стержневые электроды электродугового запальника, получение на них электродугового разряда и соприкосновение его со струей паромазутной смеси и ее воспламенение, форсунку продувают паром в топку котла и осуществляют перемещение стержневых электродов до точки, где происходит пересечение электродугового разряда со струей пара из форсунки и растягивание в длину электродугового разряда, увеличение напряжения и, соответственно, мощности, в этой точке устанавливают стержневые электроды, после чего из форсунки в топку котла подают паромазутную смесь, которая при соприкосновении с растянутым в длину электродуговым разрядом воспламеняется. Изобретение обеспечивает быстрый и надежный розжиг паромазутной форсунки в топке котла, что снижает расход мазута, а также исключает преждевременный износ и выгорание рабочих контактов стержневых электродов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх