RU2687544C1

RU2687544C1 - Способ сжигания углеводородов в потоке ионизированного воздуха

Info

Publication number: RU2687544C1
Application number: RU2017146555A
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Богатырев; Борис Яковлевич Целлермаер; Валентин Витаутасович Сенкус
Original assignee: Алексей Александрович Богатырев; Борис Яковлевич Целлермаер; Валентин Витаутасович Сенкус
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-05-14

Abstract

Изобретение относится к области энергетики. Способ сжигания углеводородов в потоке ионизированного воздуха заключается в том, что осуществляют сжигание топлива, дутье воздуха и его ионизацию, сгорание жидкого и твердого топлива классом 0,01-1,5 мм, влажностью и зольностью до 50% осуществляют в камере сгорания с принудительным дутьем в зону горения проточным вентилятором, при этом перед подачей воздуха в камеру сгорания его ионизируют высокочастотным электромагнитным полем, переводя кислород воздушной смеси из триплетного состояния в синглетное. Технический результат - повышение эффективности сжигания углеводородного топлива с выделением большего количества тепла и уменьшение выбросов продуктов неполного окисления в атмосферу. 1 ил.

Description

Изобретение относится к способам получения энергии из углеводородов и может быть использован в энергетической промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Известен способ создания тяги гиперзвукового летательного аппарата в крейсерском атмосферном режиме полета (см. патент РФ № 2042577, 27.08.1995). Способ создания тяги гиперзвукового летательного аппарата в крейсерском атмосферном режиме полета», который заключается в том, что смешении части углеводородного топлива (УВТ) с водой, нагреве полученной смеси до температуры t=300-400°C и разложении ее на катализаторе с образованием метаносодержащих продуктов, которые затем нагревают до t>400°C и разлагают на катализаторе с образованием водородсодержащей смеси, в которую перед сжиганием в камере сгорания добавляют оставшееся УВТ, при этом воздушный поток перед сжиганием в камере сгорания ионизируют и воздействуют на него магнитным полем

Недостатком способа создания тяги гиперзвукового летательного аппарата в крейсерском атмосферном режиме полета является сложность реализации.

Известен способ сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания и система зажигания для его осуществления (см. патент РФ №2100643, 27.12.1997). Способ сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания и система зажигания для его осуществления», которые заключается в том, что ионизацию и воспламенение топливовоздушной смеси производят свечой зажигания, при этом ионизацию осуществляют на уровне ион-радикалов, а энергию, выделяемую в процессе рекомбинации, используют для совершения полезной работы двигателем. Для образования ион-радикалов используют энергию конденсированной электрической искры, которая составляет не менее 10 мДж и не более 3% от энергии, выделяемой двигателем. Система зажигания содержит генератор 1 переменного тока низкого напряжения, соединенный через выпрямитель 2 с аккумуляторной батареей 3, к которой подключен электронный преобразователь 4, соединенный с третьим накопительным конденсатором 12, блок 19 бесконтактного управления и блок 16 управления свечами. Система дополнительно снабжена генератором 5 переменного тока. В одну из шин генератора 5 включен конденсатор 6, соединенный с колебательным контуром 8, который содержит накопительный конденсатор 10, катушку 9 индуктивности и электронный ключ 11, трансформатор 13 зажигания. Высокая энергия искры обеспечивает более полное выгорание топлива, обеспечивая высокий КПД и снижение выбросов в окружающую среду.

Недостатком способа сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания и система зажигания для его осуществления является сложность реализации и ограниченность условий применения.

Известен способ получения энергии из минеральных веществ природного происхождения (см. патент РФ №2237216, 27.09.2004). Способ получения энергии из минеральных веществ природного происхождения», которые заключается в том, что в смеси органическое топливо - минеральное вещество минеральное вещество дисперсностью менее 50 мкм вводится в смесь равномерно по объему топлива в количестве, позволяющем обеспечить ионизацию минерального вещества и процесс горения органического топлива, при этом оптимальные концентрации минеральных веществ составляют 0,09-0,03% по массе органического топлива. Ионизация минерального вещества производится тепловым потоком от сгорания органического топлива непосредственного без контакта с факелом органического топлива. В качестве минеральных веществ используют вещества, у которых величина объемной удельной энергии атомизации не ниже 60 кДж/см³. Изобретение позволяет снизить расход топлив и затраты на их транспортировку.

Недостатком способа способ получения энергии из минеральных веществ природного происхождения является сложность реализации и ограниченность условий применения.

Известна электростанция, например, для бурых углей (способ и устройство) (см. патент РФ №2427755, 27.08.2011). Электростанция, например, для бурых у углей», которые заключается в том, что в устройстве для сжигания малоценных углей, содержащем систему обеспечения пылевидным топливом, топку, теплообменники, топка выполнена с внутренним охлаждаемым и размещенным внутри эмитирующей спирали обтекателем, направляющим топочные газы в зоны высокой ионизации с целью использования получаемой плазмы в МГД генераторе; причем устройство выполнено с возможностью подачи перегретого пара из обтекателя в паровые турбины и использования их для выработки электроэнергии; помимо этого теплообменники, принимающие раскаленные топочные газы, выполнены с возможностью осуществления функции циклонов, при этом корпус теплообменников изолирован от выходной трубы, что позволяет использовать высокие электрические потенциалы, создаваемые на разных частях аппаратуры. Изобретение позволяет получить электроэнергию и тепловою энергии при почти абсолютном выгорании углерода в топливной смеси.

Недостатком способа способ получения энергии из минеральных веществ природного происхождения является сложность реализации.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ сжигания углеводородного топлива и устройство для его реализации (см. патент РФ №2265158, 27.11.2005). Способ сжигания углеводородного топлива и устройство для его реализации», который включает предварительную обработку топлива. Изобретение применимо для сжигания топлива как в периодическом режиме, характерном для поршневых двигателей внутреннего сгорания, так и для осуществления непрерывных режимов сжигания топлива, например, в реактивных, турбореактивных, газотурбинных двигателях и энергетических установках. Способ реализует стимулированное разрушение молекул метастабильных промежуточных продуктов неполного окисления углеводородов, накопленных в газовом объеме топливно-воздушной смеси, путем энергетического воздействия, приводящего к взрывному объемному самовоспламенению горючей смеси. Особенность способа заключается в том, что топливно-воздушную смесь обогащают свободными электронами, а энергетическое воздействие на молекулы смеси для возбуждения колебательных степеней свободы молекул осуществляют посредством их неупругих соударений со свободными электронами, ускоренными электрическим полем, напряженность Е которого меньше напряженности перехода к самостоятельному газовому разряду. Обогащение топливно-воздушной смеси свободными электронами осуществляют путем ее ионизации или путем инжекции электронов. Устройство для реализации способа содержит камеру сгорания с источником энергетического воздействия. Источник энергетического воздействия состоит из устройства обогащения топливно-воздушной смеси свободными электронами и источника ускоряющего электрического поля, включающего систему электродов с управляемыми коммутаторами, подключенными к источникам высоковольтного напряжения. Изобретение позволяет осуществить в нужный момент времени практически мгновенное развитие объемного радикально-цепного взрыва в топливно-воздушной смеси за счет одновременного разрушения большинства накопленных метастабильных молекул промежуточных продуктов. Разрушение молекул промежуточных продуктов порождает большое число активных радикалов и частиц, разветвляющих и создающих новые цепи реакции окисления углеводородного топлива, что и приводит к развитию радикально-цепного взрыва.

Недостатком способа сжигания углеводородного топлива и устройство для его реализации является сложность реализации.

Задачей изобретения является повышение эффективности сжигания топлива и уменьшение экологического ущерба.

Решение поставленной задачи достигается тем, что осуществляют сжигание топлива, дутье воздуха и его ионизацию, сгорание жидкого и твердого топлива классом 0,01-1,5 мм, влажностью и зольностью до 50% осуществляют в камере сгорания с принудительным дутьем в зону горения проточным вентилятором, при этом перед подачей воздуха в камеру сгорания его ионизируют высокочастотным электромагнитным полем, переводя кислорода воздушной смеси из триплетного состояния в синглетное.

Сущность способа сжигания углеводородного топлива поясняется чертежом.

На чертеже представлен общий вид способа сжигания углеводородного топлива и приняты следующие условные обозначения: 1 - камера сгорания, 2 - углеводородное топливо, 3 - зона горения, 4 - вентилятор, 5 - ионизатор.

Углеводородное топливо 2 помещают в камеру сгорания 1 и поджигают.

В процессе окисления углеводородного топлива (жидкого - мазута, отработанного масла, и твердого - отходы углеобогащения, низкосортные угли, торф и др. классом 0-1,5 мм, влажностью и зольностью до 50%) образуется зона горения 3, в которую с помощью вентилятора 4 подается воздушная смесь, предварительно обогащенная активным (триплетным) кислородом за счет прохождения через ионизатор 5 с высокочастотным электромагнитным полем.

Техническим результатом является повышение эффективности сжигания углеводородного топлива с выделением большего количества тепла и уменьшение выбросов продуктов неполного окисления в атмосферу.

Claims

Способ сжигания углеводородов в потоке ионизированного воздуха, заключающийся в том, что осуществляют сжигание топлива, дутье воздуха и его ионизацию, сгорание жидкого и твердого топлива классом 0,01-1,5 мм, влажностью и зольностью до 50% осуществляют в камере сгорания с принудительным дутьем в зону горения проточным вентилятором, при этом перед подачей воздуха в камеру сгорания его ионизируют высокочастотным электромагнитным полем, переводя кислород воздушной смеси из триплетного состояния в синглетное.