RU2229058C1 - Method for igniting carbon-containing liquid fuel and stabilizing its burning in prechamber - Google Patents
Method for igniting carbon-containing liquid fuel and stabilizing its burning in prechamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2229058C1 RU2229058C1 RU2002133591/06A RU2002133591A RU2229058C1 RU 2229058 C1 RU2229058 C1 RU 2229058C1 RU 2002133591/06 A RU2002133591/06 A RU 2002133591/06A RU 2002133591 A RU2002133591 A RU 2002133591A RU 2229058 C1 RU2229058 C1 RU 2229058C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- prechamber
- ignition
- temperature
- carbon
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 10
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 title 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 43
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 7
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000004157 plasmatron Methods 0.000 description 3
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способам зажигания и стабилизации горения углеродосодержащего жидкого топлива, используемого в котельных установках, топочных устройствах и других теплогенерирующих установках.The invention relates to methods for ignition and stabilization of combustion of carbon-containing liquid fuels used in boiler plants, furnace devices and other heat generating installations.
Известен способ зажигания и стабилизации водоугольного топлива (ВУТ) с помощью горящего слоя твердого топлива. (Исаев В.В. Исследование процесса сжигания отходов углеобогащения над слоем топлива. В сб. "Новые методы сжигания топлива и вопросы горения". М.: Наука, 1969 г., 212 с.).A known method of ignition and stabilization of water-coal fuel (VUT) using a burning layer of solid fuel. (Isaev VV Investigation of the process of burning coal enrichment waste over a layer of fuel. In the collection "New methods of fuel combustion and combustion issues." M .: Nauka, 1969, 212 pp.).
Недостатком известного способа является наличие постоянно поддерживаемого слоевого сжигания твердого топлива, что усложняет технологическую схему и эксплуатацию топливных установок сжигающих ВУТ, снижает экономическую эффективность применения ВУТ.The disadvantage of this method is the presence of continuously supported layer-by-layer burning of solid fuel, which complicates the process flow diagram and operation of fuel plants burning fuel oil, reduces the economic efficiency of the use of fuel oil.
Известен способ зажигания и стабилизации горения жидкого топлива, включающий подачу и распыление топлива, розжиг и стабилизация его горения производится с использованием теплоты, получаемой при сжигании дополнительного высокореакционного топлива (мазута, котельно-печного топлива, солярового масла и т.п.) и подогревом дутьевого воздуха. (Некрасов В.Г. Исследование процессов распыливания водоугольных суспензий и форсунок для сжигания их. Автореф. диссертации... канд.техн.наук. Алма-Ата, 1972 г., 16 с.).A known method of ignition and stabilization of combustion of liquid fuel, including the supply and atomization of fuel, ignition and stabilization of its combustion is carried out using heat obtained by burning additional highly reactive fuel (fuel oil, boiler-furnace fuel, solar oil, etc.) and heated blast air. (VG Nekrasov. Investigation of the processes of spraying water-coal suspensions and nozzles for burning them. Abstract of the dissertation ... Candidate of Technical Science. Alma-Ata, 1972, 16 pp.).
Недостатком известного способа является необходимость наличия двух видов топлив основного ВУТ и розжигового (природного или другого горючего газа, или жидкого), сложность технологической схемы и ее эксплуатации, необходимость наличия системы зажигания высокореакционного топлива, повышенные требования к взрыво- и пожаробезопасности установки.The disadvantage of this method is the need for two types of fuels of the main fuel and ignition (natural or other combustible gas, or liquid), the complexity of the technological scheme and its operation, the need for an ignition system of highly reactive fuel, increased requirements for explosion and fire safety of the installation.
Известен способ сжигания жидкого, преимущественно ВУТ, включающий подачу и распыление топлива, розжиг и стабилизацию его горения с использованием потока термической плазмы, генерируемой электродуговым нагревателем газа, который формируется внутри струи распыленного жидкого топлива, соосно с ней, а с внешней стороны струи организуют поток горячего воздуха, либо смеси воздуха и горячих газов, преимущественно рециркулирующих из зоны горения (Патент РФ №2134841, кл. F 23 Q 5/00, 1997 г.).A known method of burning liquid, mainly HLW, including the supply and atomization of fuel, ignition and stabilization of its combustion using a thermal plasma stream generated by an electric arc gas heater, which is formed coaxially with the atomized liquid fuel jet, and a hot stream is organized from the outside of the jet air, or a mixture of air and hot gases, mainly recirculated from the combustion zone (RF Patent No. 2134841, CL F 23 Q 5/00, 1997).
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
- повышенные энергозатраты на розжиг и стабилизацию горения ВУТ, поскольку поток термической плазмы взаимодействует с распыленным топливом в приосевой зоне, наиболее бедной окислителем (воздухом), что задерживает процессы воспламенения и горения, а следовательно, для компенсации низкой концентрации окислителя необходимо повысить температуру смеси за счет подвода плазмотроном большего количества энергии;- increased energy consumption for ignition and stabilization of the combustion of fuel-and-chemical fuel, since the thermal plasma stream interacts with atomized fuel in the axial zone, the poorest oxidizer (air), which delays the ignition and combustion processes, and therefore, to compensate for the low concentration of the oxidizer, it is necessary to increase the temperature of the mixture due to supply of more energy to the plasma torch;
- низкая эффективность способа, поскольку при расположении топливных форсунок вокруг сопла плазмотрона, из которого истекает высокотемпературная струя (2500-4000°С), в форсунках при температурах выше 100°С будет происходить процесс коксования ВУТ, приводящий к частичному, а затем и полному перекрытию поперечного сечения форсунок прококсовавшимися частицами угля и прекращению топливоподачи;- low efficiency of the method, since when the fuel nozzles are located around the nozzle of the plasma torch from which a high-temperature jet flows (2500-4000 ° C), the nozzles at the temperatures above 100 ° C will coke VUT, leading to partial and then complete overlap the cross section of the nozzles proxied particles of coal and the cessation of fuel supply;
- отрицательное воздействие на окружающую природную среду, поскольку при взаимодействии высокотемпературной плазменной струи (2500-4000°С), с частицами угля, парами воды и азотом, входящим в состав воздуха, образуются вредные вещества CN, CHN (Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Крюков В.Г. и др. Математическое моделирование высокотемпературных процессов в энергосиловых установках. М.: Наука, 1989, с.204).- a negative impact on the environment, since the interaction of a high-temperature plasma jet (2500-4000 ° C) with coal particles, water vapor and nitrogen, which is part of the air, forms harmful substances CN, CHN (Alemasov V.E., Dregalin A.F., Kryukov V.G. et al. Mathematical Modeling of High-Temperature Processes in Energy-Power Plants (Moscow: Nauka, 1989, p. 204).
Наиболее близким к заявляемому способу, по своей технической сущности (прототипом), является способ зажигания (воспламенения) и стабилизации горения водоугольного топлива в форкамере, включающий подачу, распыливание топлива и тепловую обработку распыленной форсункой струи топлива у устья струи топлива потоком термической плазмы, генерируемой электродуговым нагревателем газа, в предварительно разогретой потоком плазмы до 500-750°С форкамере, при этом длину потока плазмы формируют, исходя из условия того, что поток плазмы полностью пронизывает струю распыленного ВУТ (Патент РФ №2145038, кл. F 23 Q 5/00, 1997 г.).Closest to the claimed method, in its technical essence (prototype), is a method of ignition (ignition) and stabilization of combustion of coal-water fuel in a prechamber, including the supply, atomization of fuel and heat treatment by a sprayed nozzle of a fuel jet at the mouth of a fuel jet by a thermal plasma stream generated by an electric arc a gas heater, in a prechamber preheated by a plasma stream to a temperature of 500-750 ° C, while the length of the plasma stream is formed based on the condition that the plasma stream is completely penetrated Vaeth atomized jet VUT (RF Patent №2145038, cl. F 23 Q 5/00, 1997 YG).
Следует отметить, что в патенте не определено, какой смысл имеет словосочетание "разогретой потоком плазмы до 500-750°С форкамере", как температуры стенки форкамеры или как температуры среды, находящейся внутри форкамеры. Из текста патента следует, что "прогрев форкамеры осуществляется до появления светимости внутренней поверхности участка форкамеры", откуда следует, что температурный интервал 500-750°С характеризует температуру стенки форкамеры.It should be noted that the patent does not determine the meaning of the phrase “heated by a plasma stream to 500-750 ° C prechamber”, as the temperature of the prechamber wall or as the temperature of the medium inside the prechamber. From the text of the patent it follows that "the pre-chamber is heated until the luminosity of the inner surface of the pre-chamber section appears", whence it follows that the temperature range of 500-750 ° C characterizes the temperature of the pre-chamber wall.
Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:
- температура воспламенения и стабилизации горения водоугольного топлива не может характеризоваться температурой стенки форкамеры 500-750°С, которая соответствует условиям воспламенения ВУТ в конкретной форкамере. В то же время, температурный диапазон 500-750°С примерно на 250° выше истинной температуры воспламенения ВУТ. Температуру воспламенения и стабилизации горения ВУТ характеризует температура, которая имеет место именно в зоне распыленного ВУТ. Значения температуры стенки форкамеры и в зоне распыливания ВУТ связаны друг с другом и зависят от конструкции форкамеры и организации способов теплообмена между струей плазмы и стенками форкамеры, и имеется качественное соответствие, а именно чем выше температура стенки форкамеры, тем выше температура внутри нее;- the ignition temperature and stabilization of combustion of coal-water fuel cannot be characterized by the temperature of the wall of the prechamber 500-750 ° C, which corresponds to the conditions of ignition of the fuel-injection chamber in a specific prechamber. At the same time, the temperature range of 500–750 ° C is approximately 250 ° higher than the true ignition temperature of the fuel-chemical compound. The ignition temperature and the stabilization of combustion of the fuel-and-fuel assembly are characterized by the temperature that occurs precisely in the zone of the atomized fuel-and-fuel assembly. The temperature values of the wall of the prechamber and in the spraying zone of the fuel-injection chamber are related to each other and depend on the design of the prechamber and the organization of heat exchange methods between the plasma jet and the walls of the prechamber, and there is a qualitative correspondence, namely, the higher the temperature of the prechamber wall, the higher the temperature inside it;
- повышенные энергозатраты, связанные с неэффективностью предварительного прогрева стенок форкамеры до температур стенки 500-750°С, только за счет плазмотрона, поскольку высокотемпературная струя плазмы (2500-4000°С), нагревая стенки форкамеры, в основном за счет лучистого теплового потока, покидает объем форкамеры, не передав ей большую часть своей тепловой энергии;- increased energy costs associated with the inefficiency of preheating the prechamber walls to wall temperatures of 500-750 ° C, only due to the plasma torch, because the high-temperature plasma jet (2500-4000 ° C), heating the prechamber walls, mainly due to the radiant heat flux, leaves the volume of the prechamber without transferring most of its thermal energy to it;
- повышенные энергозатраты на розжиг и стабилизацию горения ВУТ в форкамере, связанные с локальным воспламенением ВУТ вдоль направления струи плазматрона, воспламеняющего сравнительно небольшую часть от общего количества распыленного топлива, вследствие чего полное воспламенение струи топлива происходит после смешения струи плазматрона и воспламененной им части топлива, из-за чего плазмотрон должен работать в течение всего времени выхода форкамеры на установившийся температурный режим;- increased energy consumption for ignition and stabilization of the combustion of fuel-oil pipes in the prechamber associated with local ignition of the fuel-oil pipes along the direction of the plasmatron jet, igniting a relatively small part of the total amount of atomized fuel, as a result of which complete ignition of the fuel jet occurs after mixing the plasmatron jet and the part of the fuel ignited by it, from - why the plasmatron should work during the entire time the prechamber reaches the steady state temperature;
- отрицательное воздействие на окружающую среду газообразных продуктов реакций, образующихся под воздействием высокотемпературной плазменной струи;- the negative impact on the environment of gaseous reaction products formed under the influence of a high-temperature plasma jet;
- приведенная в патенте длина потока плазмы ошибочна, поскольку не учитывает искривление струи плазмы под воздействием струи распыленного ВУТ (Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960 г., с.581-596).- the plasma stream length cited in the patent is erroneous, since it does not take into account the curvature of the plasma jet under the influence of a spray of a sprayed HUT (Abramovich G.N. Theory of turbulent jets. M .: Fizmatgiz, 1960, p. 581-596).
Целью изобретения является повышение эффективности и экономичности процессов воспламенения (розжига) и стабилизации горения жидкого, преимущественного водоугольного топлива в форкамере.The aim of the invention is to increase the efficiency and economy of the processes of ignition (ignition) and stabilization of the combustion of liquid, predominantly coal water fuel in the prechamber.
Указанная цель достигается тем, что в способе воспламенения и стабилизации горения углеродосодержащего жидкого топлива в форкамере, включающем подачу, распыление топлива и тепловую обработку распыленной форсункой струи топлива в предварительно разогретой форкамере, предварительный разогрев форкамеры и тепловую обработку распыленной струи топлива осуществляют с помощью открытого реактора нагрева сверхвысокими частотами (СВЧ-реактора), при этом осуществляется контроль стабилизации горения топлива по температурам в зоне горения и стенке форкамеры при каждом уменьшении мощности СВЧ-реактора.This goal is achieved by the fact that in the method of ignition and stabilization of the combustion of carbon-containing liquid fuel in the prechamber, including the supply, atomization of the fuel and heat treatment by the sprayed nozzle of the fuel jet in the preheated prechamber, the preheater is preheated and the heat treatment of the sprayed fuel jet is carried out using an open heating reactor ultra-high frequencies (microwave reactor), while controlling the stabilization of fuel combustion by temperature in the combustion zone and At the same time, each chamber decreases with each decrease in the power of the microwave reactor.
Отличием является и то, что случае, если в качестве углеродосодержащего жидкого топлива используют водоугольное топливо, предварительный разогрев стенок форкамеры осуществляют до температуры, соответствующей температуре в зоне воспламенения топлива в диапазоне 200-450°С, а если используют водомазутное топливо, предварительный разогрев стенок форкамеры осуществляют до температуры, соответствующей температуре в зоне воспламенения топлива в диапазоне 150-250°С.The difference is also that if water-carbon fuel is used as carbon-containing liquid fuel, preheating of the chamber walls is carried out to a temperature corresponding to the temperature in the fuel ignition zone in the range of 200-450 ° C, and if water-oil fuel is used, preheating the chamber walls carried out to a temperature corresponding to the temperature in the fuel ignition zone in the range of 150-250 ° C.
Существенным отличием заявляемого способа от прототипа является то, что разогрев форкамеры и распыленного ВУТ производиться не с помощью локальной высокотемпературной струи газа, а с помощью открытого реактора нагрева сверхвысоких частот (СВЧ-реактора), позволяющего производить нагрев всей среды, находящейся в зоне воспламенения, до заданной температуры воспламенения, более низкой, чем температура плазменной струи, что предотвращает появление вредных выбросов в продуктах горения.A significant difference of the proposed method from the prototype is that the prechamber and atomized fuel-oil spray are heated not using a local high-temperature gas jet, but using an open microwave heating reactor (microwave reactor), which allows heating of the entire medium in the ignition zone to a predetermined ignition temperature lower than the temperature of the plasma jet, which prevents the appearance of harmful emissions in the combustion products.
В отличие от прототипа, тепловой обработке подвергается не часть распыленной струи топлива, а весь объем распыленного топлива в зоне воспламенения, что способствует зажиганию и горению топлива во всем объеме зоны воспламенения, не требует, как в прототипе, перемешивания плазменной струи и воспламененной им части топлива с остальной частью распыленного топлива для его последующего воспламенения и сжигания.In contrast to the prototype, not a part of the atomized jet of fuel is subjected to heat treatment, but the entire volume of atomized fuel in the ignition zone, which contributes to ignition and combustion of fuel in the entire volume of the ignition zone, does not require, as in the prototype, mixing the plasma jet and the ignited part of the fuel with the rest of the atomized fuel for its subsequent ignition and combustion.
Необходимо также отметить, что, в отличие от прототипа, тепловой обработке подвергается не только распыленное топливо, но и водяной пар, присутствующий в воздухе, подаваемом для сжигания в горелку. Этот нагрев воздуха также способствует лучшему воспламенению и стабилизации процесса горения топлива.It should also be noted that, unlike the prototype, not only atomized fuel is subjected to heat treatment, but also water vapor present in the air supplied for combustion in the burner. This heating of the air also contributes to better ignition and stabilization of the fuel combustion process.
В отличие от прототипа, разогрев стенок форкамеры производится не высокотемпературной плазменной струей, истекающей в общий топочный объем, а за счет нагрева среды, находящейся в объеме форкамеры, до высокой температуры (1000-1500°С) и поддержания ее на заданном уровне, что уменьшает энергозатраты на ее разогрев. Поскольку в обоих случаях теплообмен между средой, находящейся в объеме форкамеры, и ее стенкой происходит, в основном, путем лучистого теплообмена, сокращение энергозатрат на разогрев стенок форкамеры примерно равно отношению расхода плазменной струи (в прототипе) к количеству среды, находящейся в объеме форкамеры (по предлагаемому изобретению).Unlike the prototype, the prechamber walls are not heated by a high-temperature plasma jet flowing out into the total furnace volume, but by heating the medium in the prechamber volume to a high temperature (1000-1500 ° C) and maintaining it at a given level, which reduces energy consumption for its heating. Since in both cases the heat exchange between the medium located in the chamber volume and its wall occurs mainly by radiant heat transfer, the reduction of energy consumption for heating the chamber walls is approximately equal to the ratio of the plasma jet flow rate (in the prototype) to the amount of medium contained in the chamber volume ( according to the invention).
В отличие от прототипа, заданный интервал температур воспламенения и устойчивого горения 200-450°С для ВУТ и 150-250°С для водомазутного топлива характеризует именно те температуры, которые должны иметь место в зоне воспламенения и горения, а не ничего не определяющую температуру стенки форкамеры. Присутствие воды в ВУТ и водомазутном топливе, в которой поглощается СВЧ излучение, способствует более быстрому нагреву топлива в целом, что способствует его воспламенению и стабилизации процесса горения.In contrast to the prototype, the specified range of ignition and stable combustion temperatures of 200-450 ° C for HLW and 150-250 ° C for water-oil fuel characterizes precisely those temperatures that should take place in the ignition and combustion zone, and not determining anything the wall temperature prechambers. The presence of water in the VUT and water-oil fuel, in which microwave radiation is absorbed, contributes to faster heating of the fuel as a whole, which contributes to its ignition and stabilization of the combustion process.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема, характеризующая предлагаемый способ зажигания и стабилизации жидкого топлива в форкамере.The invention is illustrated by the drawing, which shows a diagram characterizing the proposed method of ignition and stabilization of liquid fuel in the prechamber.
На первом этапе производят тарировку форкамеры. Включают открытый СВЧ-реактор 1 и после прогрева стенок форкамеры до установившего температурного состояния (соответствующего подведенной мощности СВЧ-реактора), которое контролируют термопарой 2, через топливную форсунку горелки 3 в форкамеру подают расход воды, соответствующий расходу топлива, и соответствующий расход воздуха на распыливание. Величину температуры в ожидаемой зоне воспламенения 4 топлива в камере контролируют с помощью термопары 5. Зона воспламенения 4 расположена на некотором расстоянии от среза топливной форсунки, при перемещении через которое топливная смесь нагревается от температуры впрыска до температуры воспламенения. Приближено расстояние до зоны воспламенения может быть определено расчетным путем, которое затем уточняется экспериментально. Путем регулирования мощности развиваемой открытым СВЧ-реактором 1 добиваются достижения заданного уровня температуры в зоне воспламенения 4, и определяют момент времени, начиная с которого температура внутренней стенки форкамеры практически перестает изменяться, что соответствует установившемуся температурному состоянию форкамеры. В результате проведенной тарировки определяют режим выхода форкамеры на установившееся температурное состояние при наличии расхода воды и воздуха, то есть определяются временные интервалы и мощности СВЧ-реактора, которые обеспечивают выход форкамеры на заданный тепловой режим. Такая тарировка выполняется для всех заданных режимов расхода топлива.At the first stage, the prechamber is calibrated. The open microwave reactor 1 is turned on and after heating the prechamber walls to a steady state temperature (corresponding to the supplied power of the microwave reactor), which is controlled by a thermocouple 2, a flow rate corresponding to the fuel flow rate and a corresponding atomization air flow rate are supplied to the prechamber through the fuel nozzle of the burner 3 . The temperature in the expected ignition zone 4 of the fuel in the chamber is controlled using a thermocouple 5. The ignition zone 4 is located at a certain distance from the cut-off of the fuel nozzle, when moving through which the fuel mixture is heated from the injection temperature to the ignition temperature. The approximate distance to the ignition zone can be determined by calculation, which is then refined experimentally. By adjusting the power developed by the open microwave reactor 1, they achieve a predetermined temperature level in the ignition zone 4, and determine the point in time from which the temperature of the inner wall of the prechamber practically ceases to change, which corresponds to the steady state temperature of the prechamber. As a result of the calibration, the mode of the prechamber exit to the steady state temperature in the presence of water and air flow is determined, that is, the time intervals and power of the microwave reactor are determined, which ensure the prechamber exit to the specified thermal regime. This calibration is performed for all specified fuel consumption modes.
При проведении рабочих запусков последовательность действий следующая. В соответствии с данными тарировочных испытаний, с помощью открытого СВЧ-реактора 1, устанавливается стационарный тепловой режим форкамеры, соответствующий заданному массовому расходу топлива и воздуха, но без фактической подачи воды и воздуха, вследствие чего температуры в зоне воспламенения и стенок форкамеры будут выше, чем в тарировочных испытаниях. После прогрева стенок форкамеры до установившегося температурного состояния в нее впрыскивается топливо воздухом. С целью предотвращения срыва процесса розжига (воспламенения) расход топлива плавно изменяют от минимально возможного, по условиям топливоподачи, до заданного значения. Контрольным параметром, свидетельствующим о правильности заданного (подобранного) темпа роста топливоподачи, является рост температур в зоне воспламенения 4 и стенке форкамеры за счет тепловыделения от горения топлива, контролируемых термопарами 5 и 2. После выхода на установившийся режим по топливоподаче и установившийся температурный режим в зоне горения топлива и стенке форкамеры производят ступенчатое снижение мощности, развиваемой СВЧ-реактором 1. Контроль стабилизации процесса горения при каждом уменьшении мощности СВЧ-реактора осуществляют по температуре в зоне горения и стенке форкамеры. Если при снижении мощности, развиваемой СВЧ-реактором, температура в зоне воспламенения топлива 4 снижается ниже 200-450°С, это является свидетельством того, что для стабилизации процесса горения топлива необходим подвод сторонней энергии, который, в данном случае, обеспечивается открытым СВЧ-реактором 1. В этом случае СВЧ-реактор обеспечивает воспламенение и стабилизацию горения, выполняя в последнем случае функцию "дежурного факела", обеспечивающего непрерывность процесса горения. В отсутствие организации такой поддержки стабильность процесса горения может нарушиться, и процесс горения может прекратиться. Например, если водомазутная топливная смесь плохо перемешана, то, из-за наличия прослоек воды, которые в преимущественном виде поступают в данный промежуток времени в форкамеру, возможно прекращение процесса горения топливной смеси. В случае ВУТ, одной из причин прекращения стабильного горения может также быть недостаточная гомогенизация топлива или забор его из верхней части резервуаров, содержащих сравнительно большее количество водной фазы.When conducting working launches, the sequence of actions is as follows. In accordance with the calibration test data, using the open microwave reactor 1, the stationary thermal regime of the prechamber is established, which corresponds to the given mass flow of fuel and air, but without the actual supply of water and air, as a result of which the temperatures in the ignition zone and the prechamber walls will be higher than in calibration tests. After heating the walls of the prechamber to a steady state, fuel is injected with air into it. In order to prevent disruption of the ignition (ignition) process, fuel consumption is smoothly changed from the minimum possible, according to the conditions of fuel supply, to a predetermined value. A control parameter that indicates the correctness of the specified (selected) fuel supply growth rate is the temperature increase in the ignition zone 4 and the chamber wall due to heat generation from fuel combustion controlled by thermocouples 5 and 2. After reaching the steady-state fuel supply mode and the established temperature regime in the zone of fuel combustion and the chamber wall produce a stepwise decrease in the power developed by the microwave reactor 1. Monitoring the stabilization of the combustion process with each decrease in the power of the microwave reactor carried out by temperature in the combustion zone and the wall of the prechamber. If, when the power developed by the microwave reactor decreases, the temperature in the ignition zone of the fuel 4 decreases below 200-450 ° C, this is evidence that stabilization of the fuel combustion process requires the supply of external energy, which, in this case, is provided by an open microwave reactor 1. In this case, the microwave reactor provides ignition and stabilization of combustion, performing in the latter case the function of the “standby torch”, ensuring the continuity of the combustion process. In the absence of such support, the stability of the combustion process may be impaired, and the combustion process may cease. For example, if a water-oil-fuel mixture is poorly mixed, then, due to the presence of interlayers of water that predominantly enter the prechamber during a given period of time, it is possible to stop the combustion of the fuel mixture. In the case of HLF, one of the reasons for the termination of stable combustion may also be insufficient homogenization of the fuel or its withdrawal from the upper part of the tanks containing a relatively large amount of the aqueous phase.
Если при снижении мощности СВЧ-реактора, в том числе при его полном отключении, температура в зоне воспламенения топлива 4 выходит на установившееся значение, лежащее внутри диапазона 200-450°С или выше для ВУТ, а температура стенки форкамеры сохраняется примерно постоянной, это означает, что используемое ВУТ вышло на режим самостабилизации процесса горения в условиях данной форкамеры. В этом случае СВЧ-реактор обеспечивает только функции воспламенения топливной смеси, поскольку после воспламенения режим горения поддерживается автоматически, то есть нет необходимости поддерживать его стабильное горение за счет каких-либо дополнительных мероприятий.If, when the microwave reactor power is reduced, including when it is completely turned off, the temperature in the fuel ignition zone 4 reaches a steady-state value lying within the range of 200-450 ° C or higher for the VUT, and the chamber wall temperature remains approximately constant, this means that the VUT used has reached the self-stabilization mode of the combustion process under the conditions of this prechamber. In this case, the microwave reactor provides only the ignition function of the fuel mixture, since after ignition the combustion mode is maintained automatically, that is, there is no need to maintain its stable combustion due to any additional measures.
Конкретный выбор температурных режимов зажигания и стабилизации горения ВУТ зависит от реакционных свойств угля, выхода летучих, его зольности, массовой концентрации угля в ВУТ, конструктивных особенностей (размеров) форкамеры. При выборе основных технологических параметров необходимо руководствоваться следующими соображениями. Температура 200°С в зоне распыливания ВУТ рекомендуется для топлив на основе высокореакционных углей, с большим выходом летучих, большой массовой концентрацией угля в ВУТ, малой зольности угля и меньшей дисперсностью твердой фазы (факторы расположены по степени уменьшения влияния). Температуры 450°С в зоне распыливания ВУТ рекомендуются для низкореакционных углей, с малым выходом летучих, меньшей массовой концентрацией угля в ВУТ, большей зольностью и большей дисперсностью твердой фазы в ВУТ.The specific choice of the temperature regimes of ignition and stabilization of the combustion of the fuel-and-chemical compound depends on the reaction properties of the coal, the yield of volatiles, its ash content, the mass concentration of coal in the chemical-and-technical complex, and the design features (sizes) of the prechamber. When choosing the main technological parameters, the following considerations should be followed. A temperature of 200 ° C in the VUT spraying zone is recommended for fuels based on highly reactive coals, with a high yield of volatiles, a large mass concentration of coal in the VUT, a low ash content of coal and a lower dispersion of the solid phase (factors are located according to the degree of reduction of the effect). Temperatures of 450 ° C in the VUT spraying zone are recommended for low-reaction coals, with a low volatiles yield, a lower mass concentration of coal in the VUT, a higher ash content and a greater dispersion of the solid phase in the VUT.
Учитывая многообразие факторов, определяющих температуру воспламенения ВУТ, эта величина должна быть определена экспериментально в каждом случае отдельно.Taking into account the variety of factors determining the ignition temperature of the fuel-and-chemical assembly, this value should be determined experimentally in each case separately.
Для дисперсности "- 300 мкм", содержании твердой фазы от 48% (бурые угли) и до 62% (каменные угли) и зольности на уровне 15-25%, ориентировочные значения температур воспламенения составляют: бурые угли - 200°С, каменный марки Д - 250°С, марки СС (экибастузский) - 350°С, марки Г (донецкий) - 400°С, антрацит - 450°С.For the dispersion "- 300 microns", the solids content from 48% (brown coals) and up to 62% (hard coals) and ash content at the level of 15-25%, approximate values of ignition temperatures are: brown coals - 200 ° С, stone grades D - 250 ° C, grade SS (Ekibastuz) - 350 ° C, grade G (Donetsk) - 400 ° C, anthracite - 450 ° C.
Аналогичный подбор режима работы СВЧ-реактора проводится и для водомазутного топлива.A similar selection of the operating mode of the microwave reactor is carried out for water-oil fuel.
В настоящее время в ГУП НПО "Гидротрубопровод" по предлагаемому способу разработана конструкторская документация и ведется изготовление опытного образца.Currently, the State Unitary Enterprise NPO Gidrotruboprovod according to the proposed method has developed design documentation and a prototype is being manufactured.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002133591/06A RU2229058C1 (en) | 2002-12-16 | 2002-12-16 | Method for igniting carbon-containing liquid fuel and stabilizing its burning in prechamber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002133591/06A RU2229058C1 (en) | 2002-12-16 | 2002-12-16 | Method for igniting carbon-containing liquid fuel and stabilizing its burning in prechamber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2229058C1 true RU2229058C1 (en) | 2004-05-20 |
| RU2002133591A RU2002133591A (en) | 2004-08-20 |
Family
ID=32679338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002133591/06A RU2229058C1 (en) | 2002-12-16 | 2002-12-16 | Method for igniting carbon-containing liquid fuel and stabilizing its burning in prechamber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2229058C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522133C2 (en) * | 2012-04-16 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" | Combustion method of coal-water and rock mixture |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3807932A (en) * | 1973-04-17 | 1974-04-30 | J Dewald | Method and apparatus for combustion of oil |
| FR2438794A1 (en) * | 1978-10-13 | 1980-05-09 | Mat Klockner | Burner for liq. fuel - has atomiser to mix water with fuel, using constant pressure regulator |
| SU1732119A1 (en) * | 1988-07-25 | 1992-05-07 | Институт теплофизики СО АН СССР | Dust-coal fuel igniter |
| RU2134841C1 (en) * | 1997-12-03 | 1999-08-20 | Новокузнецкое государственное научно-производственное предприятие "Экотехника" | Method and device for burning liquid, mainly water-coal fuel |
| RU2145038C1 (en) * | 1997-12-03 | 2000-01-27 | Новокузнецкое государственное научно-производственное предприятие "Экотехника" | Method for ignition and stabilization of burning of water-carbon fuel in pre-combustion chamber |
-
2002
- 2002-12-16 RU RU2002133591/06A patent/RU2229058C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3807932A (en) * | 1973-04-17 | 1974-04-30 | J Dewald | Method and apparatus for combustion of oil |
| FR2438794A1 (en) * | 1978-10-13 | 1980-05-09 | Mat Klockner | Burner for liq. fuel - has atomiser to mix water with fuel, using constant pressure regulator |
| SU1732119A1 (en) * | 1988-07-25 | 1992-05-07 | Институт теплофизики СО АН СССР | Dust-coal fuel igniter |
| RU2134841C1 (en) * | 1997-12-03 | 1999-08-20 | Новокузнецкое государственное научно-производственное предприятие "Экотехника" | Method and device for burning liquid, mainly water-coal fuel |
| RU2145038C1 (en) * | 1997-12-03 | 2000-01-27 | Новокузнецкое государственное научно-производственное предприятие "Экотехника" | Method for ignition and stabilization of burning of water-carbon fuel in pre-combustion chamber |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522133C2 (en) * | 2012-04-16 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" | Combustion method of coal-water and rock mixture |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Anufriev et al. | Diesel fuel combustion in a direct-flow evaporative burner with superheated steam supply | |
| Jugjai et al. | The combustion of liquid fuels using a porous medium | |
| Anufriev et al. | New ecology safe waste-to-energy technology of liquid fuel combustion with superheated steam | |
| Tamura et al. | Combustion behaviour of pulverised coal in high temperature air condition for utility boilers | |
| Hu et al. | Experimental investigation on co-firing residual char and pulverized coal under MILD combustion using low-temperature preheating air | |
| Zhang et al. | CFD modeling and industry application of a self-preheating pulverized coal burner of high coal concentration and enhanced combustion stability under ultra-low load | |
| US3533717A (en) | Emulsifier burner for hydrocarbons and water with mechanical spraying a controlled flame and having an anti-atmospheric pollution effect | |
| Shen et al. | The effectiveness of a novel coal-igniting-fuel technology and application in a direct current burner | |
| JPH0579614A (en) | Burner contstruction for low calorific gas and burning method therefor | |
| Romanov et al. | Ignition and combustion of a group of waste-derived fuel slurry droplets: Mutual influence upon low-temperature convective heating | |
| RU2466331C1 (en) | Kindling coal burner | |
| RU114513U1 (en) | WATER-CARBON FUEL BURNER | |
| CA2439277A1 (en) | Fuel and waste fluid combustion system | |
| RU2054599C1 (en) | Method of kindling boiler unit | |
| RU2229058C1 (en) | Method for igniting carbon-containing liquid fuel and stabilizing its burning in prechamber | |
| CA2055028A1 (en) | Method of stabilizing a combustion process | |
| CN108679604B (en) | Mixed air/smoke light hydrocarbon gas preparation combustion device | |
| Baig et al. | Optimizing the effect of ignition and combustion on carbon oxidation using pulverized fuel burner | |
| RU2766193C1 (en) | Method for stepwise combustion of pulverised coal fuel and apparatus for implementing the method | |
| EP2863123B1 (en) | Method of low-emission incineration of low and mean calorific value gases containing NH3, HCN, C5H5N, and other nitrogen-containing compounds in combustion chambers of industrial power equipment, and the system for practicing the method | |
| RU2219435C2 (en) | Method of sootless burning of fuel | |
| A Adam et al. | Overall assessment of an innovative coaxial air-staged burner for cofiring of oil and gas | |
| RU2013690C1 (en) | Method of jointly burning liquid and gaseous fuels | |
| Aldabbas | The Energy Efficiency and Environmental Impact of Coutant Combustor Type. | |
| RU2180077C1 (en) | Method firing-up boiler unit provided with vortex burner and plant for realization of this method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071217 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100320 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151217 |