Способ подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройстве сжигания

Авторы патента:

F23D14/68 - обработка воздуха или газа, например путем фильтрования, увлажнения (вообще B01)

F23C99/00 - Устройства для сжигания жидкого, газообразного и пылевидного топлива (устройства для сжигания твердого топлива F23B; горелки, форсунки F23D, конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; камеры сгорания для получения продуктов сгорания высокого давления или высокой скорости F23R)

Владельцы патента RU 2652697:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Магнитные материалы" (RU)

Изобретение относится к области энергетики. Способ подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройстве сжигания заключается в том, что осуществляют обработку газообразного топлива в электрическом ионизаторе газообразного топлива, установленном на трубопроводе подачи газообразного топлива в камеру сгорания, осуществляют обработку воздуха в электрическом озонаторе воздуха, установленном на трубопроводе подачи воздуха в устройство сжигания, причем обработку газообразного топлива и воздуха, соответственно в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха, осуществляют путем воздействия на топливо и воздух коронным электрическим разрядом, создаваемым между электродами, расположенными в камерах обработки указанных ионизатора газообразного топлива и озонатора воздуха, подачу напряжения на клеммы электродов ионизатора газообразного топлива и озонатора воздуха осуществляют от двух источников высокого напряжения, один из которых подключен к клеммам электродов ионизатора газообразного топлива, а другой - к клеммам электродов озонатора воздуха, при этом на клеммы электродов ионизатора газообразного топлива и озонатора воздуха подают различное напряжение, которое регулируют при формировании коронных разрядов, соответственно в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха, из условия получения максимальной температуры в устройстве сжигания. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс горения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам подготовки топлива и воздуха с использованием электрических разрядов путем, соответственно, ионизации и озонирования топлива, в частности углеводородного топлива или газообразного топлива, используемых в различного рода энергетических установках, преимущественно в двигателях внутреннего сгорания, и может быть использовано в энергетическом комплексе, нефтеперерабатывающей промышленности, жилищно-коммунальном хозяйстве и других областях народного хозяйства.

Известен способ сжигания газообразного топлива путем подачи газообразного топливовоздушной смеси в топливную форсунку и ее воспламенение электроискровым разрядом, причем в горелке установлено устройство ионизации, подключенное к устройству контроля для поддерживания максимальной пламенной ионизации и подачи в устройство сжигания дополнительного воздуха для увеличения полноты сгорания топлива (см., патент US №4588372, кл. F24N 5/12, опубл. 13.05.1986).

Однако данный способ сжигания газообразного топлива не позволяет существенно интенсифицировать процесс горения при одновременном снижении расхода окислителя, а именно воздуха и топлива, что приводит к увеличению объема подаваемого воздуха в зону горения, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема отходящих токсичных газов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройство сжигания, заключающийся в том, что осуществляют взаимосвязанную подачу топлива и окислителя, их перемешивание и воспламенение смеси электроискровым способом, причем производят интенсификацию горения факела пламени электрическим полем путем подачи потенциала этого поля, регулируют напряженность электрического поля в устройстве сжигания, в данном случае камере сгорания по минимуму тока, потребляемого источником поля, а также пространственные и электрические параметры электрического поля в камере сгорания топливной смеси при изменении режима горения и вида топлива путем введения дополнительного ускоряющего потенциала посредством управляющего электрода, размещенного между форсункой и рабочим электродом, а также путём взаимосвязанного изменения положения управляющего и рабочего электродов относительно факела пламени и величины электрических потенциалов поля на электродах и форсунке (см. патент RU №2160414, кл. F23D 14/24, F23N 5/12, опубл. 10.12.2000).

Однако и данный способ подготовки газообразного топлива и воздуха не позволяют интенсифицировать процесс горения при одновременном снижении расхода окислителя, в частности воздуха и топлива.

Решаемая техническая проблема заключается в преодолении отмеченных выше недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность уменьшить расход топлива при одновременном сокращении вредных выбросов продуктов горения из энергетических установок, в частности двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок, за счет повышения эффективности топливоподготовки электрической ионизацией углеводородных и других, в частности смесевых, альтернативных топлив и озонированием окислителя, в данном случае воздуха.

Указанная проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что способ подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в камеру сгорания заключается в том, что осуществляют обработку газообразного топлива в электрическом ионизаторе газообразного топлива, установленном на трубопроводе подачи газообразного топлива в устройстве сжигания, осуществляют обработку воздуха в электрическом озонаторе воздуха, установленном на трубопроводе подачи воздуха в устройство сжигания, причем обработку газообразного топлива и воздуха, соответственно в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха, осуществляют путем воздействия на топливо и воздух коронным электрическим разрядом, создаваемым между электродами, расположенными в камерах обработки указанных ионизатора газообразного топлива и озонатора воздуха, подачу напряжения на клеммы электродов ионизатора газообразного топлива и озонатора воздуха осуществляют от двух источников высокого напряжения, один из которых подключен к клеммам электродов ионизатора газообразного топлива, а другой - к клеммам электродов озонатора воздуха, при этом на клеммы электродов ионизатора газообразного топлива и озонатора воздуха подают различное напряжение, которое регулируют при формировании коронных разрядов, соответственно в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха, из условия получения максимальной температуры в устройстве сжигания.

Величину напряжения создаваемого источниками высокого напряжения на клеммах электродов в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха осуществляют с помощью процессора управления, подключенного к датчику температуры пламени.

Параметры коронных разрядов, создаваемых в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха, регулируют, причём напряжение на клеммах электродов для получения максимальной температуры в устройстве сжигания изменяют пропорционально уменьшению или увеличению расхода топлива и воздуха при изменении мощности устройства сжигания.

На трубопроводе подачи газообразного топлива после ионизатора газообразного топлива и на трубопроводе подачи воздуха после озонатора воздуха по ходу подачи, соответственно, топлива и воздуха установлены регуляторы расхода, соответственно, топлива и воздуха.

Подачу ионизированного топлива и озонированного воздуха в устройство сжигания осуществляют посредством регуляторов расхода, соответственно, топлива и воздуха с целью изменения мощности устройства сжигания.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации способа подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройство сжигания.

Устройство подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройстве сжигания содержит:

- ионизатор газообразного топлива 1, выполненный в виде проточного цилиндрического корпуса, вход которого подсоединён к трубопроводу подачи газообразного топлива, а выход - к трубопроводу подачи топлива к горелке 2. Ионизатор газообразного топлива 1 выполнен с камерой обработки газообразного топлива, в которой размещены электроды для создания коронного электрического разряда, а клеммы электродов подсоединены к источникам высокого напряжения - высоковольтному генератору тока 10, создающему напряжения (не менее 20 киловольт) переменной частоты;

- озонатор воздуха 4 выполнен в виде проточного цилиндрического корпуса, вход которого подсоединён к компрессору воздуха 5, а выход - к трубопроводу подачи воздуха к горелкам 2. Озонатор воздуха 4 выполнен с камерой обработки, в которой размещены электроды для создания коронного электрического разряда, а клеммы электродов подсоединены источнику высокого напряжения - высоковольтному генератору тока 3;

- высоковольтные генераторы тока 3 и 10, подсоединены к источнику питания, например к сети переменного тока или аккумуляторной батарее низковольтными проводами, а к клеммам электродов ионизатора газообразного топлива 1 и озонатора воздуха 4 - высоковольтными проводами;

- на трубопроводе подачи газообразного топлива к горелке 2 установлен регулятор расхода газообразного топлива 6, выполненный с электрическим приводом и подключенный к процессору управления 7;

- на трубопроводе подачи воздуха к горелке 2 установлен регулятор расхода воздуха 8, выполненный с электрическим приводом и подключенный к процессору управления 7;

- на горелке 2 установлен датчик температуры пламени 9, который подключен к процессору управления 7 напряжением на высоковольтных генераторах тока 10 и 3, соответственно газообразного топлива и воздуха.

Устройство подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройстве сжигания выполнено в виде блочно-модульной установки топливоподготовки.

Монтаж устройства подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройство сжигания осуществляется в следующей последовательности.

1. Осуществляют подсоединение входного канала ионизатора газообразного топлива 1 к трубопроводу подачи газообразного топлива и выходного канала - к горелке 2 через регулятор расхода газообразного топлива 6.

2. Осуществляют подсоединение входного канала озонатора воздуха 4 к воздушному компрессору 5 и выходного канала - к горелке 2 через регулятор расхода воздуха 8.

3. Монтируют электрическую схему подключения высоковольтных генераторов тока 3 и 10 низковольтными проводами к сети переменного тока или аккумуляторной батарее, а высоковольтными проводами к клеммам электродов ионизатора газообразного топлива 1 и озонатора воздуха 4.

4. Монтируют датчик температуры пламени 9 на горелке 2.

5. Монтируют электрическую схему подключения процессора управления 7 к высоковольтным генераторам тока 3 и 10, регуляторам расхода топлива 6 и воздуха 8, а также к датчику температуры пламени 9.

Запуск устройства подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройство сжигания осуществляется в следующей последовательности:

1. Запускают воздушный компрессор 5.

После запуска в работу воздушного компрессора 5 создается избыточное давление воздуха в его воздушном тракте и атмосферный воздух начинает поступать в озонатор воздуха 4 и далее к регулятору расхода воздуха 8.

2. Запускают процессор управления 7 для управления высоковольтными генераторам тока 3 и 10 и регуляторами расхода топлива и воздуха 6 и 8.

После запуска процессора управления 7 через регуляторы 6 и 8 газообразное топливо одновременно с воздухом начинает поступать к горелке 2 устройства сжигания.

3. Посредством процессора управления 7 устанавливают оптимальное для полного сгорания топлива соотношение подаваемого топлива и воздуха.

4. Запускают источники высокого напряжения - высоковольтные генераторы тока 3, 10 и подают с его выхода по высоковольтным проводам высоковольтные электрические потенциалы к клеммам электродов ионизатора газообразного топлива 1 и озонатора воздуха 4 соответственно.

В результате запуска высоковольтных генераторов тока 3, 10 достигается устойчивый коронный электрический разряд в зоне между электродами ионизатора газообразного топлива 1 и озонатора воздуха 4, возникает ионизация газообразного топлива и озонирование воздуха.

Наличие ионизированного газообразного топлива и озонированного воздуха, подаваемых из камер ионизации газообразного топлива 1 и озонатора воздуха 4 к горелке 2, способствует увеличению полноты сгорания топлива.

В результате достигается изменение физико-химического состава топливовоздушной смеси коронным электрическим разрядом, что позволило повысить эффективность топливоподготовки газообразного топлива и добиться экономии топлива при одновременном сокращении вредных выбросов продуктов горения газообразного топлива (продуктов неполного сгорания и окислов азота) из различного рода энергетических устройств, в частности двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных двигателей, в окружающее их пространство.

1. Способ подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в устройстве сжигания, заключающийся в том, что осуществляют обработку газообразного топлива в электрическом ионизаторе газообразного топлива, установленном на трубопроводе подачи газообразного топлива в камеру сгорания, осуществляют обработку воздуха в электрическом озонаторе воздуха, установленном на трубопроводе подачи воздуха в устройство сжигания, причем обработку газообразного топлива и воздуха, соответственно в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха, осуществляют путем воздействия на топливо и воздух коронным электрическим разрядом, создаваемым между электродами, расположенными в камерах обработки указанных ионизатора газообразного топлива и озонатора воздуха, подачу напряжения на клеммы электродов ионизатора газообразного топлива и озонатора воздуха осуществляют от двух источников высокого напряжения, один из которых подключен к клеммам электродов ионизатора газообразного топлива, а другой - к клеммам электродов озонатора воздуха, при этом на клеммы электродов ионизатора газообразного топлива и озонатора воздуха подают различное напряжение, которое регулируют при формировании коронных разрядов, соответственно в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха, из условия получения максимальной температуры в устройстве сжигания.

2. Способ по 1, отличающийся тем, что величину напряжения создаваемого источниками высокого напряжения на клеммах электродов в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха осуществляют с помощью процессора управления, подключенного к датчику температуры пламени.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что параметры коронных разрядов, создаваемых в ионизаторе газообразного топлива и озонаторе воздуха регулируют, причем напряжение на клеммах электродов для получения максимальной температуры в устройстве сжигания изменяют пропорционально уменьшению или увеличению расхода топлива и воздуха при изменении мощности устройства сжигания.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на трубопроводе подачи газообразного топлива после ионизатора газообразного топлива и на трубопроводе подачи воздуха после озонатора воздуха по ходу подачи, соответственно, топлива и воздуха установлены регуляторы расхода, соответственно, топлива и воздуха.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу ионизированного топлива и озонированного воздуха в устройство сжигания осуществляют посредством регуляторов расхода подачи газообразного топлива и воздуха, соответственно для изменения мощности устройства сжигания.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сжигание ионизированного топлива и озонированного воздуха в устройстве сжигания осуществляют посредством горелки.

Изобретение относится к технике, предназначенной для получения тепловой энергии, и может быть использовано в энергоустановках и водогрейных системах для получения тепла.

Установка для обработки воздуха, подаваемого в камеру сгорания // 2003927

Горелка бытовой газовой плиты // 1673790

Изобретение относится к области энергетики и м.б. .

Газовая горелка с электрическим зажиганием // 318785

Горелка для термической обработки стекла // 171337

Безнасосное распыление и сжигание металла посредством создания пониженного давления и соответствующий контроль потока материала // 2651010

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания электроположительного металла, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка и/или их сплавов и/или смесей, с горючим газом содержит первое сопло (1), сначала сужающееся в поперечном сечении, к которому подается газ-носитель и которое выполнено с возможностью распыления электроположительного металла с газом-носителем, первое устройство (1') подачи для газа-носителя к первому соплу (1), которое выполнено с возможностью подачи газа-носителя к первому соплу (1), контейнер (3), который выполнен с возможностью подготовки электроположительного металла в виде жидкости или в виде порошка с частицами, имеющими размер частиц менее 100 мкм, второе устройство (2') подачи для электроположительного металла к первому соплу (1), которое выполнено с возможностью направления электроположительного металла из контейнера (3) к первому соплу (1), и горелку (4), которая выполнена с возможностью сжигания электроположительного металла с горючим газом.

Способ уменьшения выброса вредных продуктов горения в окружающую среду при сжигании обезвоженного осадка сточных вод // 2650936

Изобретение относится к области экологии и защиты окружающей среды, а точнее к способам обработки осадка сточных вод. Для уменьшения выброса вредных продуктов горения в окружающую среду при сжигании обезвоженного осадка сточных вод перед подачей обезвоженного осадка в камеру сгорания его смешивают с наночастицами гидроксида магния - Mg(OH)2, после чего подают в камеру сгорания и нагревают до температуры сгорания осадка.

Способ автоматической оптимизации процесса сжигания топлива переменного состава // 2647940

Изобретение относится к способам и устройствам для сжигания топлива переменного состава. Изобретение предназначено преимущественно для сжигания топлива (смесей углеводородов) неопределенного состава, таких как попутный газ, отходы нефтегазопереработки, и может найти применение для оптимизации процесса сжигания или дожигания топлив неопределенного состава на предприятиях для выработки тепловой или электрической энергии.

Сжигание лития при различных температурах, давлениях и избытках газа с использованием пористых труб в качестве горелок // 2647187

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания металла M, который выбран из щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и цинка, а также их сплавов и/или смесей, с использованием горючего газа, при этом сжигание осуществляется посредством пористой горелки, которая включает в себя пористую трубу в качестве горелки.

Горелочное устройство // 2647172

Изобретение относится к области энергетики, в частности к жидкотопливным горелочным устройствам, использующим для горения перегретый водяной пар. Горелочное устройство содержит цилиндрический корпус, пароперегреватель, установленный на корпусе, распылительную паровую форсунку, топливопровод, камеру газогенерации, дополнительные паровые форсунки, сопло для выхода продуктов горения.

Способ и устройство для проведения эндотермических реакций // 2643734

Изобретение относится к печи для проведения эндотермического процесса. Печь содержит трубы (2) для подачи газообразного сырья сверху вниз, заполненные катализатором для преобразования газообразного сырья в конечный продукт в виде синтез-газа с отведением его и топочных газов.

Способ получения термически стабильного носителя для катализатора сжигания монотоплива // 2642966

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения носителей для катализаторов, обладающих высокой площадью поверхности и термостабильностью в условиях сверхвысоких температур, например, в процессах сжигания монотоплива, в том числе "зеленого топлива" на основе водометанолового раствора нитрата гидраксиламмония.

Устройство для сжигания топлив и нагрева технологических сред // 2639434

Изобретение относится к устройствам для нагрева воздуха путем смешения с продуктами полного окисления углеводородного газа и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Способ отопления шахтных агрегатов // 2636596

Изобретение относится к области энергетики и металлургии. Способ отопления шахтных агрегатов включает подачу газообразного топлива и воздуха в разогретый продуваемый слой кусковых материалов, их перемешивание в межкусковом пространстве с образованием исходной холодной газовоздушной смеси и ее воспламенение в межкусковом пространстве, при этом в разогретый продуваемый слой кусковых материалов подают отдельными струями с параметрами крутки от 0,1 до 5,0 смесь газа и воздуха при отношении количества кислорода к количеству горючих газов от 0,1 до 7,0, а воспламенение газовоздушной смеси осуществляют ее подогревом до температуры 800-1050°C.

Котел и способ его работы // 2635947

Изобретение относится к котлу и способу его работы. Котел содержит вертикальную призматическую топку для комбинированного сжигания в факеле пыли твердого топлива и приготавливаемой на ее основе и распыливаемой форсунками водоугольной суспензии с вертикальной осью в центре, ограждающими фронтовой, задней и боковыми стенами, потолочным и подовым перекрытиями, экранирующими стены и перекрытия трубами с циркулирующей пароводяной средой, размещенными на стенах вдоль потолочного перекрытия горелками, по крайней мере, в один горизонтальный ряд, имеющими вертикально-щелевые конфузорные сопловые насадки для раздельного вывода воздушных потоков вдоль стен и топливных пылеугольных потоков вдоль вертикальной оси топки и форсунки для распыливания и вывода топливных распыленных водоуглесуспензионных потоков также вдоль вертикальной оси топки, установленными на стенах в несколько горизонтальных рядов дополнительными соплами с двумя каналами для вывода в топку вдоль ограждающих стен и вертикальной оси топки охлаждающих факел газообразных потоков продуктов сгорания и топливодожигающих и защищающих от шлакового загрязнения дополнительных воздушных потоков, окном в подовом перекрытии для вывода образующихся кусков шлака и сепарирующих крупных золотопливных частиц, примыкающим к подовому перекрытию окном в задней стене для вывода зологазовых продуктов, а также горизонтальный газоход с ограждающими боковыми и задней стенами, потолочным и подовым перекрытиями, последовательно установленными пучками труб пароперегревателя, экономайзера и размещенными в шахматном порядке в несколько рядов швеллерковыми вертикальными золоотделительными ловушками, окном для ввода зологазового потока, совмещенным с зологазовыводящим окном топки, окнами в подовом перекрытии для отвода золы из трубных пучков и ловушек, окном в задней стене, примыкающим к потолочному перекрытию для вывода очищенного от золы газового потока в газоход с воздухоподогревателем, дымовую трубу и сброса в атмосферу, подключенный к дополнительным соплам и горизонтальному газоходу перекачивающий охлажденные продукты сгорания газоход с вентилятором.

Горелка для тепловых блоков полевых установок // 2655025

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для сжигания жидкого топлива преимущественно испарительными форсунками, и может быть использовано на полевых средствах приготовления и транспортирования пищи и на других тепловых аппаратах. Горелка для тепловых блоков полевых установок содержит распылитель топлива - сопло с электродом, маломощный источник высокого электрического напряжения и диэлектрическую трубку. Электрод с диэлектрической трубкой выполнен в виде навесного устройства, закрепленного на горелке через изолятор с высоковольтным электродом Г-образного типа, причем размеры и расстояние острия высоковольтного электрода от заземленной горелки могут меняться в зависимости от ее конструкции и мощности, при этом неизолированный конец высоковольтного электрода находится в зоне начала воспламенения пламени горелки на расстоянии меньшем, чем остальная часть электрода, чтобы тихий разряд возникал только в районе острия. Технический результат - повышение эффективности процессов горения. 4 ил.