RU2215940C2

RU2215940C2 - Plasma-chemical device for fuel ignition and fuel burning stabilization

Info

Publication number: RU2215940C2
Application number: RU2002101509A
Authority: RU
Inventors: Ю.И. Димитриенко; А.А. Хоменко
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Группа компаний "Премиум"; Хоменко Александр Андреевич
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-11-10

Abstract

FIELD: thermal power engineering equipment. SUBSTANCE: device has plasma-chemical block which is made as plasmatron, ignition vapor fuel nozzle. Plasma-chemical block is located near mazut oil. Ignition vapor fuel nozzle is inclined towards plasmatron axis such that flame high-temperature area contacts spray cone coming from vapor fuel nozzle at a distance from spray cone root. Ignition vapor fuel nozzle comprises fuel channel made in vapor supplying channel which feeds vapor fuel for spraying thereof. Collector located at nozzle inlet into vapor supplying channel is used for providing of necessary fuel spraying parameters in nozzle igniting jet. EFFECT: enhanced functional performance and increased reliability by providing of stable fuel ignition and stable fuel burning during plasmatron service life. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для розжига и стабилизации горения топлива в котельных установках, топочных устройствах и других теплогенерирующих устройствах. The invention relates to the field of power engineering and can be used for ignition and stabilization of fuel combustion in boiler plants, furnace devices and other heat-generating devices.

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). The most traditional way to ignite the fuel is the method in which the plasma torch is placed in the immediate vicinity of the fuel oil nozzle of the burner so that the plasma torch nozzle touches the surface of the spray cone of the fuel oil torch (M.F. Zhukov, E.I. Karpenko, V.S. Peregudov, etc. Plasma-free oil-free kindling of boilers and stabilization of the combustion of a pulverized coal torch./ Edited by V.E. Messerle, V.S. Peregudov, Novosibirsk: Nauka, Sib.

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. The disadvantage of this method of ignition is the ingress of fuel due to the uneven distribution of it on the plasma torch, which leads to coking and shortening the life of the electrodes of the plasma torch. In addition, if it is necessary to reduce fuel consumption through the nozzle, the angle of opening of the torch changes, which leads to an increase in the distance between the plasma torch nozzle and the surface of the torch spray cone. On the other hand, during operation, as a result of natural wear and tear, the nozzle operating parameters change, which also leads to a change in the angle of opening of the torch and its instability.

Известно плазмохимическое устройство для розжига и стабилизации горения топлива, содержащее расположенный вблизи мазутной форсунки горелки плазмохимический блок, представляющий собой плазмотрон и розжиговую паротопливную форсунку (RU, полезная модель 19311, F 23 D 1/00, опубл. 20.08.2001). Known plasma chemical device for ignition and stabilization of fuel combustion, containing located near the fuel oil nozzle of the burner plasma chemical unit, which is a plasmatron and ignition steam fuel nozzle (RU, utility model 19311, F 23 D 1/00, publ. 08.20.2001).

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность запального устройства, поскольку вспомогательная топливная форсунка не обеспечивает надежного пересечения высокотемпературной зоны плазменного факела с поверхностью конуса распыла паротопливной форсунки. The disadvantage of this device is the lack of reliability of the ignition device, since the auxiliary fuel nozzle does not provide reliable intersection of the high-temperature zone of the plasma torch with the surface of the spray cone of the steam fuel nozzle.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по гарантированному обеспечению пересечения высокотемпературной зоны плазменного факела с поверхностью конуса распыла паротопливной форсунки на удалении от корня ее факела распыла при применении плазмотрона малой мощности. 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. The present invention is directed to solving the technical problem of guaranteed ensuring the intersection of the high-temperature zone of the plasma torch with the surface of the spray cone of the steam nozzle at a distance from the root of its spray torch when using a low power plasma torch. The technical result achieved in this case is to improve performance and reliability by ensuring stable ignition and stabilizing fuel combustion during the life of the plasma torch.

Указанный технический результат достигается тем, что в плазмохимическом устройстве для розжига и стабилизации горения топлива, содержащем расположенный вблизи мазутной форсунки горелки плазмохимический блок, представляющий собой плазмотрон и розжиговую паротопливную форсунку, последняя расположена под углом к оси плазмотрона с обеспечением касания высокотемпературной зоны плазменного факела поверхности конуса распыла паротопливной форсунки на удалении от корня ее факела распыла. The specified technical result is achieved in that in a plasma-chemical device for ignition and stabilization of fuel combustion, containing a plasma-chemical unit located near the fuel oil nozzle of the burner, which is a plasmatron and ignition steam-fuel nozzle, the latter is located at an angle to the axis of the plasma torch to ensure that the high-temperature zone of the plasma torch touches the surface of the cone spray steam fuel nozzle at a distance from the root of its spray torch.

А также возможно, что в розжиговой паротопливной форсунке топливный канал выполнен внутри канала для подачи пара на распыл топлива, при этом на входе в форсунку в канале для подачи пара установлен коллектор для обеспечения необходимых параметров распределения топлива в поджигном факеле этой форсунки. It is also possible that in the ignition steam fuel nozzle the fuel channel is made inside the channel for supplying steam to the fuel atomizer, while at the entrance to the nozzle in the channel for supplying steam, a collector is installed to provide the necessary parameters of the fuel distribution in the ignition torch of this nozzle.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. These features are significant and interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Настоящее изобретение поясняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата. The present invention is illustrated by a specific example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the above set of features of the required technical result.

На фиг.1 представлена конструктивная схема плазмохимического устройства для розжига и стабилизации горения топлива;
на фиг.2 - конструкция розжиговой паротопливной форсунки.Figure 1 presents a structural diagram of a plasma-chemical device for ignition and stabilization of fuel combustion;
figure 2 - design ignition steam fuel nozzle.

Плазмохимическое устройство (фиг.1) представляет собой плазмохимический блок 1, размещаемый в стандартной трубе 2 для запального устройства и состоящий из плазмотрона 3 малой мощности и розжиговой паротопливной форсунки 4, расположенной под углом к оси плазмотрона. Угол наклона паротопливной форсунки 4 выбирается в зависимости от необходимого угла наклона поджигного факела 5 плазмохимического блока к факелу 6 форсунки и расположения устройства относительно газомазутной форсунки 7. Расположение паротопливной форсунки 4 по расстоянию относительно плазмотрона 3 определяется, исходя из выбранного угла ее наклона и конфигурации ее выходного сопла, при этом высокотемпературная зона плазменного факела должна касаться поверхности конуса распыла паротопливной форсунки на удалении от корня ее факела распыла. The plasma-chemical device (Fig. 1) is a plasma-chemical unit 1 placed in a standard pipe 2 for the ignition device and consisting of a low-power plasma torch 3 and an ignition steam-fuel nozzle 4 located at an angle to the axis of the plasma torch. The angle of inclination of the steam-fuel nozzle 4 is selected depending on the required angle of inclination of the ignition torch 5 of the plasma chemical unit to the flame 6 of the nozzle and the location of the device relative to the gas-oil nozzle 7. The location of the steam-fuel nozzle 4 by distance relative to the plasma torch 3 is determined based on the selected angle of inclination and the configuration of its output nozzle, while the high-temperature zone of the plasma torch should touch the surface of the spray cone of the steam nozzle at a distance from the root of its torch yla.

С учетом того, что данное устройство располагается в глубине горелки и имеет малое сечение топливного канала, при розжиге холодного котла возможно быстрое остывание подаваемого к форсунке мазута, что может затруднять процесс розжига. В связи с этим в устройстве может использоваться паротопливная форсунка (фиг.2), в которой топливный канал 8 помещен внутри канала для подачи пара 9 на распыл топлива. На входе в форсунку пар подается в коллектор 10, что позволяет обеспечить необходимые параметры распределения топлива в поджигном факеле 5. Given the fact that this device is located deep in the burner and has a small cross-section of the fuel channel, when firing a cold boiler, it is possible to quickly cool the fuel oil supplied to the nozzle, which can complicate the ignition process. In this regard, the device can be used steam fuel nozzle (figure 2), in which the fuel channel 8 is placed inside the channel for supplying steam 9 to spray fuel. At the entrance to the nozzle, steam is supplied to the manifold 10, which allows to provide the necessary parameters of the distribution of fuel in the ignition torch 5.

Настоящее изобретение промышленно применимо. Проведенные испытания данного устройства показали, что надежное воспламенение факела газомазутной форсунки 7 горелки теплоэнергетической установки описанным устройством обеспечивается уже при 0,4 кВт мощности плазмотрона 3 и расходе топлива форсункой 4, равном 3 г/с. The present invention is industrially applicable. Tests of this device showed that reliable ignition of the flame of the gas-oil nozzle 7 of the burner of the heat power plant by the described device is already provided at 0.4 kW of the power of the plasma torch 3 and the fuel consumption of the nozzle 4, equal to 3 g / s.

Claims

1. Plasma-chemical device for ignition and stabilization of fuel combustion, containing a plasma-chemical unit located near the fuel oil nozzle of the burner, which is a plasmatron and ignition steam-fuel nozzle, characterized in that the ignition steam-fuel nozzle is located at an angle to the axis of the plasma torch to ensure that the high-temperature zone of the plasma torch is touched spray steam fuel nozzle at a distance from the root of its spray torch.

2. The device according to claim 1, characterized in that in the ignition steam fuel injector the fuel channel is made inside the channel for supplying steam to the fuel spray, while at the entrance to the nozzle in the channel for supplying steam, a collector is installed to provide the necessary parameters of the fuel distribution in the ignition torch this nozzle.