RU2557967C1 - Powdered fuel combustion method - Google Patents

Powdered fuel combustion method Download PDF

Info

Publication number
RU2557967C1
RU2557967C1 RU2014125470/06A RU2014125470A RU2557967C1 RU 2557967 C1 RU2557967 C1 RU 2557967C1 RU 2014125470/06 A RU2014125470/06 A RU 2014125470/06A RU 2014125470 A RU2014125470 A RU 2014125470A RU 2557967 C1 RU2557967 C1 RU 2557967C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
chamber
oxygen
stream
air flow
Prior art date
Application number
RU2014125470/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Саитянович Туктакиев
Лариса Леонидовна Лайко
Original Assignee
Геннадий Саитянович Туктакиев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Геннадий Саитянович Туктакиев filed Critical Геннадий Саитянович Туктакиев
Priority to RU2014125470/06A priority Critical patent/RU2557967C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2557967C1 publication Critical patent/RU2557967C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Abstract

FIELD: power industry.SUBSTANCE: air is separated using the method of nitrogen adsorption by zeolite, the first air flow enriched with oxygen and the second air flow enriched with nitrogen emitted from zeolite surface by its heating are formed, then the second air flow is separated into the main and additional flows, the additional flow is mixed with powdered fuel and the mix is supplied in the beginning of the ignition chamber. The part of mix of additional air flow and powdered fuel is supplied through the plasmatron to the ignition chamber where the flare of gasification of part of powdered fuel is formed in conditions of lack of oxygen, from the first air flow a part is separated and by means of the air tapping pipe supplied to the ignition chamber downstream the output cut of the plasmatron, downstream the plasmatron the flare of ignition of part of the powdered fuel formed in the plasmatron which ignites the mix of additional air flow and powdered fuel, the burning products from the ignition chamber are mixed with the main air flow and at lack of oxygen it is supplied into the combustion chamber, the rest of the first flow enriched with oxygen is supplied into the air preparation chamber where it is treated with the laser radiation of the solid-state laser with the wavelength 762±0.5 and/or 1268±0.5 nm, that induces the transition of oxygen molecules from the main electronic state into the excited singlet stateby supply of laser radiation into the cylindrical air treatment chamber with mirror surface, at least, in one place at the angle to its surface, smaller than the angle of full reflection from the mirror surface of the cylindrical air treatment chamber along the spiral polygonal curve with the step between the neighbouring turns of the spiral polygonal line, larger than the linear overall dimension measured along the axis of the cylindrical air treatment chamber, the treated part of the first air flow with singlet oxygen is supplied through the coaxial punched partition to the near-wall area of the combustion chamber, thus increasing the concentration of singlet oxygen towards the outlet from the combustion chamber.EFFECT: decrease of toxic emissions and improvement of process of combustion of powdered fuel.2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности к способам для подготовки и сжигания твердого топлива, преимущественно пылевидного топлива.The invention relates to the field of energy, in particular to methods for preparing and burning solid fuel, mainly pulverized fuel.

Известен способ подготовки воздуха путем адсорбционного разделения его на два потока, обогащенного кислородом и азотом (см. Обзор. информ. «Получение кислорода и азота адсорбционным разделением воздуха». Авторы В.Н. Глупанов, Ю.И. Шумяцкий, Ю.А. Серегин, С.А. Брехнер. - М.: [б.и.], 1991. - 47 с.: ил. - (Пром. и сан. очистка газов. Серия ХМ-14: Обзор. информ. ЦИНТИХИМнефтемаш). Недостатком известного способа является неполная информация о путях и средствах использования предложения в теплотехнических установках.A known method of preparing air by adsorbing it into two streams enriched with oxygen and nitrogen (see. Overview. Inform. "Obtaining oxygen and nitrogen by adsorption separation of air." Authors VN Glupanov, Yu.I. Shumyatsky, Yu.A. Seregin, S. A. Brekhner. - M .: [b.i.], 1991. - 47 pp., Ill. - (Industrial and San. Gas Treatment. XM-14 Series: Overview. Inform. TsINTIKHIMneftemash). The disadvantage of this method is the incomplete information on the ways and means of using the proposal in thermal installations.

Известен способ подготовки воздуха для работы камеры сгорания газотурбинного двигателя, заключающийся в том, что в камеру сгорания раздельно подают горючее и воздух, поток воздуха разделяют на две части, поток первичного воздуха смешивают с горючим и воспламеняют в полости жаровой трубы, потоком вторичного воздуха охлаждают стенки жаровой трубы, при этом воздействуют на поток вторичного воздуха и подают его через отверстия в стенке жаровой трубы камеры сгорания, причем воздействие на поток вторичного воздуха перед его подачей в камеру сгорания осуществляют лазерным излучением с возможностью обеспечения возбуждения молекулярного кислорода в синглетное состояние при многократном прохождении лазерного излучения между зеркалами (см. патент РФ № RU 2505749 С1, заявитель Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова", опубл. 27.01.2014). Основным недостатком известного способа обработки воздуха является наличие зеркал, от которых отражается луч лазера, и высокие потери при многократном отражении, что не позволяет создать надежное поле лазерного излучения, так как сами зеркала находятся в зоне воздействия высокой температуры и охлаждаются потоком воздуха, а места отражения лазерного луча еще нагреваются из-за поглощения части лазерного излучения, что разрушает поверхность зеркал.There is a method of preparing air for the operation of the combustion chamber of a gas turbine engine, namely, that fuel and air are separately supplied to the combustion chamber, the air flow is divided into two parts, the primary air flow is mixed with fuel and ignited in the cavity of the flame tube, the walls are cooled by the secondary air flow the flame tube, while acting on the flow of secondary air and feed it through the holes in the wall of the flame tube of the combustion chamber, and the impact on the flow of secondary air before it is fed into the chamber Gorania is carried out by laser radiation with the possibility of excitation of molecular oxygen in a singlet state with multiple passage of laser radiation between the mirrors (see RF patent No. RU 2505749 C1, applicant Federal State Unitary Enterprise "Central Institute of Aviation Motors named after P.I. Baranov", publ. 01/27/2014). The main disadvantage of the known method of processing air is the presence of mirrors from which the laser beam is reflected, and high losses during multiple reflection, which does not allow to create a reliable field of laser radiation, since the mirrors themselves are in the zone of high temperature exposure and are cooled by the air flow, and the reflection places The laser beam is still heated due to absorption of part of the laser radiation, which destroys the surface of the mirrors.

Известен способ сжигания пылевидного топлива (см. а.с. СССР №1774131, заявитель «Предприятие "УРАЛТЕХЭНЕРГО" производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "СОЮЗТЕХЭНЕРГО", опубл. 07.11.1992), в котором описан процесс с постадийной подачей несколькими потоками топливовоздушной смеси с различным относительным содержанием топлива в них. Основной недостаток известного способа состоит в том, что в потоки с малым содержанием пылеугольного топлива для повышения стабильности горения добавляют второй вид топлива - газ.A known method of burning pulverized fuel (see AS USSR No. 1774131, the applicant "Enterprise" URALTECHENERGO "production association for commissioning, improving the technology and operation of power plants and networks" SOYUZTECHENERGO, publ. 07.11.1992), which describes the process with stage-by-stage supply of several air-fuel mixture flows with different relative fuel contents in them. The main disadvantage of this method is that in the streams with a low content of pulverized coal to increase the stability of combustion add a second type of fuel - gas.

Известен способ сжигания пылевидного топлива (см. патент на изобретение РФ №2153633, заявитель Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт", опубл. 27.07.2000), в котором описан способ подготовки воздуха и твердого топлива и его сжигания, включающий разделение воздуха на два потока, формирование первого потока, формирование второго потока, в котором имеется избыток воздуха, отделяют от первого потока часть воздуха, формируют третий поток, обогащенный топливом, в который вводят пылевидное твердое топливо и транспортируют его в начало камеры зажигания, причем часть твердого подают через плазмотрон, где формируют факел газификации части твердого топлива в условиях недостатка окислителя, от второго потока отделяют часть и формируют четвертый поток, обогащенный кислородом воздуха, который подают в конец камеры и формируют факел зажигания горения части газифицированного топлива, продукты горения в котором подают в основную часть первого потока, несущую пылевидное твердое топливо, зажигают его и подают в камеру горения. Основным недостатком известного способа является обработка плазмотроном воздуха с относительно большим содержанием якобы нейтрального азота, который является балластом и не влияет на процесс поддержания горения в факеле стабилизации горения, однако, проходя через плазмотрон, активируется и превращается в атомарный азот и окисляется кислородом воздуха в окислы азота, которые потом гасятся в восстановительной среде. Известный способ имеет наибольшее число совпадающих признаков и по этой причине выбирается в качестве прототипа.A known method of burning pulverized fuel (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2153633, applicant Open Joint-Stock Company "All-Russian Thermotechnical Research Institute", published on 07.27.2000), which describes a method of preparing air and solid fuel and burning it, including the separation of air into two streams, the formation of the first stream, the formation of the second stream, in which there is an excess of air, part of the air is separated from the first stream, a third stream enriched in fuel is formed into which it is pulverized solid fuel and transport it to the beginning of the ignition chamber, and part of the solid is fed through a plasma torch, where a gasification torch of part of the solid fuel is formed under conditions of an oxidizer deficiency, part is separated from the second stream and a fourth stream enriched with oxygen from the air is fed, which is fed to the end of the chamber and formed the ignition torch of the combustion of a portion of gasified fuel, the combustion products of which are supplied to the main part of the first stream carrying the pulverized solid fuel, ignite it and feed into the combustion chamber. The main disadvantage of this method is that the plasma torch treats air with a relatively high content of supposedly neutral nitrogen, which is ballast and does not affect the process of maintaining combustion in the flame stabilization flame, however, passing through the plasma torch, it is activated and converted into atomic nitrogen and oxidized by atmospheric oxygen to nitrogen oxides which are then quenched in a reducing environment. The known method has the largest number of matching features and for this reason is selected as a prototype.

Технический результат - снижение токсических выбросов и повышение стабильности процесса сжигания твердого пылевидного топлива.EFFECT: reduced toxic emissions and increased stability of the process of burning solid pulverized fuel.

Технический результат достигается способом сжигания пылевидного топлива, включающим разделение воздуха методом адсорбирования азота на цеолите, формируют первый поток воздуха, обогащенный кислородом, и второй поток воздуха, обогащенный азотом, выделенным с поверхности цеолита методом его нагрева, затем второй поток воздуха разделяют на основной и дополнительный потоки, дополнительный поток смешивают с пылевидным топливом, и смесь подают в начало камеры зажигания, причем часть смеси дополнительного потока воздуха и пылевидного топлива подают через плазмотрон в камеру зажигания, где формируют факел газификации части пылевидного топлива в условиях недостатка кислорода, от первого потока воздуха отделяют часть и посредством трубы отбора воздуха подают в камеру зажигания за выходной срез плазмотрона, после плазмотрона формируют факел зажигания части газифицированного в плазмотроне пылевидного топлива, которым воспламеняют смесь дополнительного потока воздуха и пылевидного топлива, продукты горения из камеры зажигания смешивают с основным потоком воздуха и при недостатке кислорода подают в камеру горения, оставшуюся часть первого потока, обогащенную кислородом, подают в камеру подготовки воздуха, где обрабатывают лазерным излучением твердотельного лазера с длиной волны 762±0,5 и/или 1268±0,5 нм, которая вызывает переход молекул кислорода из основного электронного состояния в возбужденное синглетное состояние O 2 ( b 1 g + )

Figure 00000001
, путем подачи лазерного излучения в цилиндрическую камеру подготовки воздуха с зеркальной поверхностью, по меньшей мере, в одном месте под углом к ее поверхности, меньшим угла полного отражения от зеркальной поверхности цилиндрической камеры подготовки воздуха по винтообразной ломаной кривой с шагом между соседними витками винтообразной ломаной линии, большим линейного габаритного размера (l), измеренного вдоль оси цилиндрической камеры подготовки воздуха, обработанную часть первого потока воздуха с синглетным кислородом подают через коаксиальную перфорированную перегородку в пристеночную область камеры горения, при этом увеличивают концентрацию синглетного кислорода по направлению к выходу из камеры горения.The technical result is achieved by the method of burning pulverized fuel, including the separation of air by adsorption of nitrogen on the zeolite, form the first air stream enriched with oxygen, and the second air stream enriched with nitrogen, extracted from the surface of the zeolite by heating it, then the second air stream is divided into main and additional streams, an additional stream is mixed with pulverized fuel, and the mixture is fed to the beginning of the ignition chamber, and part of the mixture of an additional stream of air and pulverized fuel and it is fed through a plasma torch to the ignition chamber, where a gasification torch of a part of pulverized fuel is formed under conditions of oxygen deficiency, a part is separated from the first air stream and fed to the ignition chamber through an exit section of the plasmatron through an air exhaust pipe, an ignition torch is formed of a part of the dusty gasified in the plasmatron fuel, which ignites a mixture of an additional stream of air and pulverized fuel, the combustion products from the ignition chamber are mixed with the main stream of air and at the oxygen stream is fed into the combustion chamber, the remaining part of the first stream enriched with oxygen is fed into the air preparation chamber, where it is treated with laser radiation from a solid-state laser with a wavelength of 762 ± 0.5 and / or 1268 ± 0.5 nm, which causes the transition of oxygen molecules from the ground electronic state to an excited singlet state O 2 ( b one g + )
Figure 00000001
by supplying laser radiation into a cylindrical chamber for preparing air with a mirror surface at least in one place at an angle to its surface less than the angle of total reflection from the mirror surface of a cylindrical chamber for preparing air along a helical broken line with a step between adjacent turns of a helical broken line large linear dimension (l), measured along the axis of the cylindrical chamber of the air preparation, the treated part of the first air flow with singlet oxygen is fed through a coaxial perforated septum into the wall region of the combustion chamber, while increasing the concentration of singlet oxygen towards the exit of the combustion chamber.

В камере зажигания сразу после плазмотрона продукты газификации пылевидного топлива и отдельные атомы высокоактивного атомарного азота, смешиваясь с остальным потоком, несущим пылевидное топливо, остужают и из-за недостатка кислорода взаимодействуют с водородом, другими продуктами газификации пылевидного топлива и между собой, образуя, например, аммиак и молекулярный азот. В конце камеры зажигания продукты газификации и аммиак сгорают в факеле, обогащенном кислородом, что будет способствовать стабильному горению факела в камере зажигания. Основная часть второго потока воздуха и большая часть пылевидного топлива находятся в условиях недостатка кислорода, но под воздействием стабильного факела в камере зажигания воспламеняется, горит и частично газифицируется. На уступе камеры горения образуется вихрь, который возвращает продукты газификации в корневую зону факела горения пылевидного топлива, что повышает стабильность этого факела горения.In the ignition chamber, immediately after the plasma torch, the products of gasification of pulverized fuel and individual atoms of highly active atomic nitrogen, mix with the rest of the stream carrying pulverized fuel, cool and, due to lack of oxygen, interact with hydrogen and other products of gasification of pulverized fuel and among themselves, forming, for example, ammonia and molecular nitrogen. At the end of the ignition chamber, gasification products and ammonia are burned in a flare enriched with oxygen, which will contribute to the stable burning of the flare in the ignition chamber. The main part of the second air stream and most of the pulverized fuel are under conditions of oxygen deficiency, but under the influence of a stable flame in the ignition chamber it ignites, burns and partially gasifies. A vortex is formed on the ledge of the combustion chamber, which returns the gasification products to the root zone of the dust-like fuel flame, which increases the stability of this combustion flame.

В камере подготовки воздуха из-за малых потерь лазерного луча на отражение зеркальная поверхность камеры им почти не нагревается и не разрушается. Незначительные по амплитуде колебания зеркальных стенок немного изменяют траекторию движения и отражения лазерного луча по ломаной винтообразной кривой. Это приводит к увеличению облучаемого объема первого потока воздуха и изменяет положение пятен отражения лазерного луча на зеркальной поверхности камеры подготовки и соответственно снижает нагрев отдельных локальных ее участков. При этом при движении первого потока воздуха, обогащенного кислородом, по камере обработки воздуха доля синглетного кислорода возрастает, а следовательно, возрастает его поступление в камеру горения, что приводит к увеличению эффективности воздействия цепных реакций доокисления СО, окислов азота и серы, сажи и т.п.Due to the small losses of the laser beam due to reflection in the air preparation chamber, the mirror surface of the chamber almost does not heat up and does not collapse. Small in amplitude oscillations of the mirror walls slightly change the trajectory of movement and reflection of the laser beam along a broken helical curve. This leads to an increase in the irradiated volume of the first air stream and changes the position of the spots of reflection of the laser beam on the mirror surface of the preparation chamber and, accordingly, reduces the heating of its individual local sections. In this case, during the movement of the first stream of oxygen-enriched air through the air treatment chamber, the proportion of singlet oxygen increases, and therefore, its intake into the combustion chamber increases, which leads to an increase in the efficiency of the chain reactions of additional oxidation of CO, nitrogen and sulfur oxides, soot, etc. P.

На фиг. 1 схематично показано устройство подготовки воздуха и пылевидного топлива с камерой для его горения и с устройством ввода лазерного луча в камеру подготовки воздуха с предполагаемой проекцией винтообразной ломаной линии, получаемой при многократном его отражении, которое позволяет реализовать предложенный способ.In FIG. 1 schematically shows a device for the preparation of air and pulverized fuel with a chamber for burning it and with a device for introducing a laser beam into the chamber for preparing air with the proposed projection of a helical broken line obtained by its multiple reflection, which allows to implement the proposed method.

На фиг. 2 показан поперечный разрез камеры горения в месте расположения устройства ввода лазерного луча в камеру подготовки воздуха с проекцией винтообразной ломаной линии, получаемой при многократном его отражении.In FIG. Figure 2 shows a cross section of the combustion chamber at the location of the device for introducing a laser beam into the air preparation chamber with a projection of a helical broken line obtained by its multiple reflection.

Устройство для реализации способа сжигания пылевидного топлива содержит схематично показанное устройство 1 сжатия воздуха, устройство 2 подготовки воздуха с камерой 3 подготовки воздуха, устройство 4 плазмохимической обработки пылевидного топлива, включающее плазмотрон 5, и камеру 6 горения, а также трубопроводы, связывающие их. Устройство 2 подготовки воздуха снабжено устройством 7 разделения воздуха с возможностью разделения воздуха по основным компонентам на цеолитовом наполнителе, выполнено с возможностью периодического нагревания цеолита, с одним входным трубопроводом 8 и первым 9 и вторым 10 выходными трубопроводами, соответственно, 9 для первого потока воздуха с повышенным содержанием кислорода и 10 для второго потока воздуха с повышенным содержанием азота, второй выходной трубопровод 10 сообщен с трубопроводом 11 подачи пылевидного топлива и камерой 12 зажигания, в которой установлено устройство 4 плазмохимической обработки пылевидного топлива, выполненное кольцевым, и сообщено с первым выходным трубопроводом посредством трубы 13 отбора воздуха с повышенным содержанием кислорода, расположенной в камере зажигания во внутренней части кольцевого устройства 4 плазмохимической обработки пылевидного топлива, выходной срез трубы 13 отбора воздуха выступает за выходной срез плазмотрона 5, причем внутренняя поверхность 15 камеры 3 подготовки воздуха выполнена зеркальной, а устройство 2 подготовки воздуха выполнено в виде твердотельного лазера 16 с излучением длиной волны 762±0,5 и/или 1268±0,5 нм, выход 17 которого, например выполненный в виде полупрозрачного фокусирующего зеркала или световода и т.п., направлен под углом к зеркальной поверхности камеры подготовки воздуха, меньшим угла полного отражения от зеркальной поверхности 15 камеры 3 подготовки воздуха, с возможностью образования лучом лазера 16, по меньшей мере, однозаходной винтообразной ломаной линии 18, шаг 19 которой между соседними витками больше линейного габаритно размера (l) выходного окна 20 в зеркальной поверхности 15 для размещения выхода 17 твердотельного лазера 16, камера подготовки воздуха 3 сообщена с камерой горения 6 через перфорированную перегородку 21, расположенную коаксиально зеркальной поверхности 15 и имеющую переменное отношение перфорации, то есть отношение площади отверстий 22 перегородки (показаны условно) к общей площади перегородки 21, соответственно меньшее в зоне 23 дожигания смеси и большее в зоне 24 разбавления продуктов неполного сгорания смеси кислородом в его синглетном состоянии. Отверстия 22 перфорации могут иметь различную форму, например в виде выштамповок с полукруглым сечением, направленных открытой частью по направлению потока рабочего тела, что как козырек от дождя защищает камеру подготовки воздуха от попадания в нее твердых частиц шлака, аналогичные формы широко известны, используются в камерах сгорания и жаровых трубах и предотвращают попадание частиц шлака или других твердых частиц в камеру 3 подготовки воздуха. Нижняя часть камеры 6 горения имеет шлакосборник 25.A device for implementing the method of burning pulverized fuel contains a schematically shown air compression device 1, an air preparation device 2 with an air preparation chamber 3, a plasma-chemical processing device for pulverized fuel 4, including a plasmatron 5, and a combustion chamber 6, as well as pipelines connecting them. The air preparation device 2 is equipped with an air separation device 7 with the possibility of air separation according to the main components on the zeolite filler, made with the possibility of periodic heating of the zeolite, with one inlet pipe 8 and the first 9 and second 10 output pipes, respectively, 9 for the first air stream with increased the oxygen content and 10 for the second air stream with a high nitrogen content, the second output pipe 10 is in communication with the pipe 11 for supplying pulverized fuel and the camera 12 zazhi gania, in which the device 4 for plasma-chemical processing of pulverized fuel, made annular, and communicated with the first outlet pipe through the pipe 13 of the selection of air with a high oxygen content located in the ignition chamber in the inner part of the ring device 4 of the plasma-chemical processing of pulverized fuel, the output section of the pipe 13 the air intake protrudes beyond the exit section of the plasma torch 5, the inner surface 15 of the chamber 3 for air preparation is made mirror, and the device 2 The air is made in the form of a solid-state laser 16 with a wavelength of 762 ± 0.5 and / or 1268 ± 0.5 nm, the output 17 of which, for example, made in the form of a translucent focusing mirror or fiber, etc., is directed at an angle to the mirror the surface of the air preparation chamber, smaller than the angle of total reflection from the mirror surface 15 of the air preparation chamber 3, with the possibility of the laser beam 16 forming at least a single helical broken line 18, step 19 of which between adjacent turns is larger than the linear overall dimension (l) out one window 20 in the mirror surface 15 to accommodate the output 17 of the solid-state laser 16, the air preparation chamber 3 is in communication with the combustion chamber 6 through a perforated partition 21 located coaxially to the mirror surface 15 and having a variable perforation ratio, i.e. the ratio of the area of the holes 22 of the partition (shown conventionally ) to the total area of the partition 21, respectively, less in the afterburning area of the mixture 23 and more in the dilution zone 24 of the products of incomplete combustion of the mixture with oxygen in its singlet state. The perforation holes 22 can have various shapes, for example, in the form of punches with a semicircular cross section, directed by the open part in the direction of flow of the working fluid, which protects the air preparation chamber from the ingress of solid particles of slag as a visor from rain, similar forms are widely used in chambers combustion and flame tubes and prevent particles of slag or other solid particles from entering the air preparation chamber 3. The lower part of the combustion chamber 6 has a slag collector 25.

Работа устройства сжигания пылевидного топлива заключается в следующем.The operation of the device for burning pulverized fuel is as follows.

Воздух из атмосферы поступает в устройство 1 сжатия воздуха, например центробежный компрессор, и под давлением направляется в устройство 2 подготовки воздуха, где его разделяют методом адсорбирования на цеолите, формируют первый поток воздуха, обогащенный кислородом, и направляют его в первый трубопровод 9 для первого потока воздуха, а второй поток воздуха, обогащенный азотом, направляют во второй трубопровод 10 для второго потока воздуха. Второй поток воздуха разделяют на основной и дополнительный потоки. Дополнительный поток направляют в трубопровод 11 подачи пылевидного топлива, в котором дополнительный поток воздуха, обогащенного азотом, смешивается с пылевидным топливом, и направляют в устройство 4 плазмохимической обработки пылевидного топлива. Часть смеси из взвешенного в воздухе пылевидного топлива и дополнительного потока воздуха подают на вход плазмотрона 5, где смесь обрабатывается низкотемпературной плазмой, твердые частицы пылевидного топлива газифицируются, кислород и азот воздуха ионизируются. При движении по устройству 4 плазмохимической обработки топлива (при недостатке окислителя, т.е. кислорода) атомарный азот воздуха, сера, соединения азота и водород из газифицированного пылевидного топлива соединяются, образуя аммиак, соединения серы и другие продукты газификации и неполного сгорания пылевидного топлива. При дальнейшем движении по камере зажигания 12 указанные продукты смешиваются с третьим потоком воздуха, поступающим из трубы 13 отбора воздуха, выходной срез которой расположен за выходным срезом плазмотрона 5. После плазмотрона смесь зажигается в камере зажигания 12, и при этом стабильно горят все активированные ионизацией составляющие, такие как сажа, аммиак или монооксид углерода, которые формируют факел зажигания, воспламеняющий оставшуюся в трубопроводе 11 смесь дополнительного потока воздуха с пылевидным топливом, которая, смешиваясь с основным потоком, горит в условиях недостатка кислорода и поступает в камеру 6 горения. Температура горения при этом не может быть очень высокой, при которой повторно могут образовываться окислы азота. На уступе сразу на выходе второго потока в камеру 6 горения образуется устойчивый вихрь, и с его помощью происходит возврат и подсос горящих продуктов неполного сгорания в корень факела горения потока пылевидного топлива в смеси с воздухом, что должно стабилизировать ее горение.Air from the atmosphere enters the air compression device 1, for example, a centrifugal compressor, and under pressure is sent to the air preparation device 2, where it is separated by adsorption on the zeolite, the first oxygen-enriched air stream is formed, and it is sent to the first pipe 9 for the first stream air, and the second air stream enriched with nitrogen is sent to the second pipe 10 for the second air stream. The second air stream is divided into primary and secondary flows. The additional stream is sent to the pulverized fuel supply pipe 11, in which the additional stream of nitrogen enriched air is mixed with the pulverized fuel, and directed to the plasma chemical processing device 4 of the pulverized fuel. Part of the mixture of suspended in the air pulverized fuel and an additional stream of air is fed to the inlet of the plasma torch 5, where the mixture is processed by low-temperature plasma, solid particles of pulverized fuel are gasified, oxygen and nitrogen in the air are ionized. When moving along the plasma-chemical fuel treatment device 4 (with a lack of an oxidizing agent, i.e. oxygen), atomic nitrogen of air, sulfur, nitrogen compounds and hydrogen from gasified pulverized fuel combine to form ammonia, sulfur compounds and other products of gasification and incomplete combustion of pulverized fuel. With further movement along the ignition chamber 12, these products are mixed with the third air stream coming from the air sampling pipe 13, the output cut of which is located behind the output cut of the plasma torch 5. After the plasma torch, the mixture ignites in the ignition chamber 12, and all components activated by ionization are stably burning such as soot, ammonia or carbon monoxide, which form an ignition torch that ignites the mixture of additional air flow with pulverized fuel remaining in the pipe 11, which, by mixing s with the main stream, burning in the conditions of oxygen deficiency and enters the combustion chamber 6. The combustion temperature cannot be very high, at which nitrogen oxides can be re-formed. On the ledge immediately at the exit of the second stream to the combustion chamber 6, a stable vortex is formed, and with its help, the burning products of incomplete combustion are returned and sucked into the root of the combustion torch of the flow of pulverized fuel mixed with air, which should stabilize its combustion.

При этом оставшуюся часть первого потока воздуха, обогащенного кислородом, подают из трубопровода 9 в камеру 3 подготовки воздуха, где ее обрабатывают лазером для получения его синглетного состояния, так как внутренняя поверхность 15 камеры 3 подготовки воздуха выполнена зеркальной, а устройство 2 подготовки воздуха выполнено в виде твердотельного лазера 16 с излучением длиной волны 762±0,5 и/или 1268±0,5 нм, выход 17 которого, например выполненный в виде полупрозрачного фокусирующего зеркала или световода и т.п., направлен под углом к зеркальной поверхности камеры 3 подготовки воздуха, меньшим угла полного отражения от зеркальной поверхности 15 камеры 3 подготовки воздуха, с возможностью образования лучом лазера 16, по меньшей мере, однозаходной винтообразной ломаной линии 18, шаг 19 которой между соседними витками больше линейного габаритно размера l выходного окна 20, расположенного на зеркальной поверхности камеры 3, выхода 17 твердотельного лазера 16, т.е. линейного размера устройства для размещения выхода 17 твердотельного лазера 16 на зеркальной стенке, измеренного вдоль оси камеры 3 подготовки воздуха. Многократное отражение лазерного луча от зеркальной поверхности происходит без потерь и не может повредить зеркальную поверхность. При этом следует отметить, что лазерный луч имеет конечные размеры и при отражении от криволинейной поверхности будет происходить его расфокусировка и увеличение объема облученного воздуха и будет расти масса синглетного состояния кислорода в нем, этому будет способствовать увеличенное процентное содержание кислорода в потоке. Далее воздух, обогащенный синглетным кислородом, подают в пристеночную область камеры горения через перфорированную стенку, и он доокисляет продукты неполного сгорания, такие как сажа, монооксид углерода (угарный газ), оксиды азота и серы. Кислород в его синглетном состоянии инициирует по схеме цепной реакции окисление указанных продуктов неполного сгорания до углекислого газа или молекулярного азота. По длине камеры 3 подготовки воздуха концентрация синглетного кислорода возрастает, что способствует возрастанию интенсивности процесса доокисления указанных выше продуктов неполного сгорания пылевидного топлива. Минеральные негорючие вещества, составляющие основу шлака, выпадают из потока и поступают в шлакосборник.In this case, the remainder of the first oxygen-enriched air stream is supplied from the pipeline 9 to the air preparation chamber 3, where it is treated with a laser to obtain its singlet state, since the inner surface 15 of the air preparation chamber 3 is mirrored, and the air preparation device 2 is made in in the form of a solid-state laser 16 with a wavelength of 762 ± 0.5 and / or 1268 ± 0.5 nm, the output 17 of which, for example, made in the form of a translucent focusing mirror or fiber, etc., is directed at an angle to the mirror the surface of the chamber 3 of the air preparation, smaller than the angle of total reflection from the mirror surface 15 of the chamber 3 of the air preparation, with the possibility of the formation of the laser beam 16, at least a single-helical broken line 18, the step 19 of which between adjacent turns is larger than the linear overall dimension l of the exit window 20 located on the mirror surface of the camera 3, the output 17 of the solid-state laser 16, i.e. the linear size of the device to accommodate the output 17 of the solid-state laser 16 on the mirror wall, measured along the axis of the chamber 3 of the air preparation. Multiple reflection of the laser beam from the mirror surface occurs without loss and cannot damage the mirror surface. It should be noted that the laser beam has finite dimensions and when reflected from a curved surface, it will defocus and increase the volume of irradiated air and the mass of the singlet state of oxygen in it will increase, this will be facilitated by an increased percentage of oxygen in the stream. Further, the air enriched in singlet oxygen is supplied to the wall region of the combustion chamber through a perforated wall, and it oxidizes incomplete combustion products, such as soot, carbon monoxide (carbon monoxide), nitrogen and sulfur oxides. Oxygen in its singlet state initiates, according to the chain reaction scheme, the oxidation of these products of incomplete combustion to carbon dioxide or molecular nitrogen. Along the length of the chamber 3 air preparation, the concentration of singlet oxygen increases, which increases the intensity of the process of oxidation of the above products of incomplete combustion of pulverized fuel. Mineral non-combustible substances that form the basis of slag fall out of the stream and enter the slag collector.

Выделяющееся тепло можно использовать известными способами с помощью известных средств.The heat generated can be used by known methods using known means.

Claims (1)

Способ сжигания пылевидного топлива, включающий разделение воздуха методом адсорбирования азота на цеолите, при этом
формируют первый поток воздуха, обогащенный кислородом, и
второй поток воздуха, обогащенный азотом, выделенным с поверхности цеолита методом его нагрева,
затем второй поток воздуха разделяют на основной и дополнительный потоки,
дополнительный поток смешивают с пылевидным топливом и смесь подают в начало камеры зажигания,
причем часть смеси дополнительного потока воздуха и пылевидного топлива подают через плазмотрон в камеру зажигания, где формируют факел газификации части пылевидного топлива в условиях недостатка кислорода,
от первого потока воздуха отделяют часть и посредством трубы отбора воздуха подают в камеру зажигания за выходной срез плазмотрона,
после плазмотрона формируют факел зажигания части газифицированного в плазмотроне пылевидного топлива, которым воспламеняют смесь дополнительного потока воздуха и пылевидного топлива,
продукты горения из камеры зажигания смешивают с основным потоком воздуха и при недостатке кислорода подают в камеру горения,
оставшуюся часть первого потока, обогащенную кислородом, подают в камеру подготовки воздуха, где обрабатывают лазерным излучением твердотельного лазера с длиной волны 762±0,5 и/или 1268±0,5 нм, которая вызывает переход молекул кислорода из основного электронного состояния в возбужденное синглетное состояние O 2 ( b 1 g + )
Figure 00000002
, путем подачи лазерного излучения в цилиндрическую камеру подготовки воздуха с зеркальной поверхностью, по меньшей мере, в одном месте под углом к ее поверхности, меньшим угла полного отражения от зеркальной поверхности цилиндрической камеры подготовки воздуха по винтообразной ломаной кривой с шагом между соседними витками винтообразной ломаной линии, большим линейного габаритного размера l, измеренного вдоль оси цилиндрической камеры подготовки воздуха,
обработанную часть первого потока воздуха с синглетным кислородом подают через коаксиальную перфорированную перегородку в пристеночную область камеры горения, при этом увеличивают концентрацию синглетного кислорода по направлению к выходу из камеры горения.
A method of burning pulverized fuel, including the separation of air by adsorption of nitrogen on zeolite, while
form the first stream of air enriched with oxygen, and
a second air stream enriched with nitrogen released from the surface of the zeolite by its heating method,
then the second air stream is divided into primary and secondary flows,
the additional stream is mixed with pulverized fuel and the mixture is fed to the beginning of the ignition chamber,
moreover, part of the mixture of an additional stream of air and pulverized fuel is fed through a plasma torch to the ignition chamber, where a gasification torch is formed for part of the pulverized fuel in the absence of oxygen,
a part is separated from the first air stream, and by means of an air sampling pipe, it is supplied to the ignition chamber for the output section of the plasma torch,
after the plasma torch, an ignition torch is formed for a part of the gasified dust-like fuel in the plasma torch, which ignites a mixture of an additional stream of air and dust-like fuel,
combustion products from the ignition chamber are mixed with the main air stream and, with a lack of oxygen, are fed into the combustion chamber,
the remaining part of the first stream, enriched with oxygen, is fed into the air preparation chamber, where it is treated with laser radiation from a solid-state laser with a wavelength of 762 ± 0.5 and / or 1268 ± 0.5 nm, which causes the transition of oxygen molecules from the ground electronic state to the excited singlet state state O 2 ( b one g + )
Figure 00000002
by supplying laser radiation into a cylindrical chamber for preparing air with a mirror surface at least in one place at an angle to its surface less than the angle of total reflection from the mirror surface of a cylindrical chamber for preparing air along a helical broken line with a step between adjacent turns of a helical broken line large linear dimension l, measured along the axis of the cylindrical chamber of the air preparation,
the treated portion of the first air flow with singlet oxygen is fed through a coaxial perforated septum into the wall region of the combustion chamber, while the concentration of singlet oxygen is increased towards the exit of the combustion chamber.
RU2014125470/06A 2014-06-24 2014-06-24 Powdered fuel combustion method RU2557967C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014125470/06A RU2557967C1 (en) 2014-06-24 2014-06-24 Powdered fuel combustion method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014125470/06A RU2557967C1 (en) 2014-06-24 2014-06-24 Powdered fuel combustion method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2557967C1 true RU2557967C1 (en) 2015-07-27

Family

ID=53762609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014125470/06A RU2557967C1 (en) 2014-06-24 2014-06-24 Powdered fuel combustion method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2557967C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990008289A1 (en) * 1989-01-16 1990-07-26 Imatran Voima Oy Method and apparatus for starting the boiler of a solid-fuel fired power plant and ensuring the burning process of the fuel
RU2153633C1 (en) * 1999-07-07 2000-07-27 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт" Method of reduction of formation of nitric oxides at burning powdered fuel (versions); burner at low emission of nitric oxides and device for thermal preparation of powdered solid fuel for burning
EP2172706A1 (en) * 2007-07-19 2010-04-07 Yantai Longyuan Power Technology Co., Ltd. A burner ignited by plasma
RU2505749C1 (en) * 2012-07-27 2014-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Gas turbine engine combustion chamber and method of its operation
RU2012138779A (en) * 2012-09-10 2014-03-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский институт "Этап" (ООО НИИ "Этап") METHOD OF INTENSIFICATION OF LOW-REACTIVE COAL COMBUSTION IN BOILERS OF TES
RU2513527C1 (en) * 2012-12-20 2014-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Gas turbine engine combustion chamber and method of its operation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990008289A1 (en) * 1989-01-16 1990-07-26 Imatran Voima Oy Method and apparatus for starting the boiler of a solid-fuel fired power plant and ensuring the burning process of the fuel
RU2153633C1 (en) * 1999-07-07 2000-07-27 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский теплотехнический научно-исследовательский институт" Method of reduction of formation of nitric oxides at burning powdered fuel (versions); burner at low emission of nitric oxides and device for thermal preparation of powdered solid fuel for burning
EP2172706A1 (en) * 2007-07-19 2010-04-07 Yantai Longyuan Power Technology Co., Ltd. A burner ignited by plasma
RU2505749C1 (en) * 2012-07-27 2014-01-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Gas turbine engine combustion chamber and method of its operation
RU2012138779A (en) * 2012-09-10 2014-03-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский институт "Этап" (ООО НИИ "Этап") METHOD OF INTENSIFICATION OF LOW-REACTIVE COAL COMBUSTION IN BOILERS OF TES
RU2513527C1 (en) * 2012-12-20 2014-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Gas turbine engine combustion chamber and method of its operation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2020112280A (en) Boiler device and thermal power generation facility, capable of carrying out mixed combustion of ammonia
HUT61392A (en) Method and apparatus for starting the solid-fired power plant-boilers and ensuring the burning process of fuel
CN101968220A (en) Low nitrogen oxide burning process as well as burning device and application
US10551061B2 (en) Implosion reactor tube
RU2505749C1 (en) Gas turbine engine combustion chamber and method of its operation
RU2306483C1 (en) Method of burning liquid or gas fuel and air heater
RU2557967C1 (en) Powdered fuel combustion method
FI87949B (en) REFERENCE TO A REDUCERING AV QUANTITY EXTERNAL VIDEO BRAENSLEN AV OLIKA BRAENSLEN
RU2559658C1 (en) Device for combustion of powdered fuel
Magaril et al. Special torch heads.
EP3568636B1 (en) Post-combustion device and method
RU165358U1 (en) BURNER
RU2557969C1 (en) Powdered fuel combustion device
RU2339878C2 (en) Method of plasma-coal lighting up of boiler and associated plant
RU2520136C1 (en) Flare facility for combustion of waste gas
RU2366860C1 (en) Gas burning method reducing concentration of harmful emission of nox oxides and co carbon monoxide to minimum, and device for method implementation
SU703731A1 (en) Vortex burner
SU1726907A1 (en) Oil-gas burner
RU2293254C2 (en) Method of removing toxic agents from combustion products of gas fuel
SU566063A1 (en) Method of combusting gaseous fuel and burner for performing same
US20160195264A1 (en) Process utilizing synergistic mixture of fuels to produce energy and reduce emissions in boilers
RU2059928C1 (en) Gas-burner system
Ongar et al. Methodology and Results of the Experiment of The Formation of Nitrogen Oxides in a Powder Torch
Ishak et al. Noxious emission reduction from liquid fuel burner via air staging method
Jaafar Noxious emission reduction from liquid fuel burner via air staging method