Пристрій підготовки окислювача для спалення палива

1 Пристрій підготовки окислювача для спалювання палива, що містить решітку-електрод Запропонований винахід стосується теплоенергетики і може бути використаний при спаленні палива Винахід спрямований на енергозбереження та на захист навколишнього середовища(довкілля) Відомий пристрій, що містить в собі електрод у вигляді стержня, з'єднаного з джерелом змінного струму та з джерелом високовольтної імпульсної напруги [1] Така конструкція підготовки окислювача дозволяє збільшити електронну емісію і одержати газовий розряд при електричній напрузі в декілька десятків кіловат замість сотен та тисяч Недоліком цієї конструкції є и складність та енергоємність Відомий також пристрій, що містить в собі електроди у вигляді стержнів, з'єднаних з джерелом електричної напруги і розташованих в стінах вихідного патрубка пальника[2] Однак треба відзначити, що при такій конструкції іонізація окислювача здійснюється в газовому розряді, що потребує більш високої напруги, до того ж в умовах запиленості середовища газовий розряд нестійкий і може привести до ускладненням при експлуатації Найбільш близьким до технічної суті заявляемого винаходу є пристрій, що містить електрод у вигляді решітки, що установлена в трубопроводі окислювача і електричне ізольована від стін трубопровода окислювача [3, прототип] Однак використання цього пристрою не дає можливості досягти бажаної глибини іонізації повітря (окислювача) і равномерного розподілу іонізо електрично ізольовану від стін трубопроводу окислювача, який відрізняється тим, що решітка споряджена стікачами електричних зарядів довжиною 60-120 мм, тупий кінець яких жорстко закріплений у вузлових перетинаннях повздовжніх та поперечних струмопровідників решітки, а загострені КІНЦІ направленні по ходу прямування потоку окислювача 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що кожний стікач електричних зарядів установлений перпендикулярно полотну решітки ваних часток по перерізу потоку окислювача, а також максимальної інтенсифікації горіння палива В основу винаходу покладена задача розробки такого пристрою підготовки окислювача для спалення палива, який міг би максимально інтенсифікувати процес горіння палива, знизити КІЛЬКІСТЬ подаваемого повітря і КІЛЬКІСТЬ ВІДХІДНИХ газів, шляхом установки стікачів електричних зарядів на решітці електрода, загострені КІНЦІ ЯКИХ направлені по ходу прямування потоку окислювача, що дасть МОЖЛИВОСТІ ЗНИЗИТИ КІЛЬКІСТЬ ВИКИДІВ ШКІДЛИВИХ речовин до навколишнього середовища та підвищити коефіцієнт корисної дії теплових агрегатів Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої підготовки окислювача для спалення палива, що містить електрод у вигляді решітки, установленої в трубопроводі окислювача і електричне ізольованої від стін трубопровода окислювача, передбачені наступні відзнаки - решітка електрода обладнана стікачами електричних зарядів, установлених перпендикулярно полотну решітки, - довжина стікачів електричних зарядів становить 60 - 120мм, - стікачі електричних зарядів жорстко закріплені тупими кінцями у вузлах перетинання повздовжнихта поперечних струмопровідників решітки, - загострені КІНЦІ стікачів електричних зарядів направлені походу прямування потоку повітря На електрод у вигляді решітки зі стікачами електричних зарядів подається постійна електрична напруга величиною 20-ь25кВ Заряджена решіт О ю ^00 ю 52845 ка створює у повітроводі неоднорідне елеісгричне поле, через яке проходить повітря від нагнітального дуттєвого вентилятора до спалювачів палива теплового агрегату Внаслідок проходження повітря через електричне поле відбувається його іонізація При цьому кисень, що міститься у повітрі, і використовується як окислювач при горінні, активізується Активізовані заряджені частки кисню стікають з гостряка стікачів електричних зарядів рівномірно розподіляються по всьому перерізу рухомого потоку окислювача, забираються ним і відносяться до паливного пристрою Ступінь іонізації окислювача відзначається величиною втрати струму(І вс) і залежить від висоти стікачів електричних зарядів h = 50мм І вс = 1,8ма h = 60мм І вс = 2,Ома h = 80мм І вс = 2,5ма h = 120мм І вс = 3,5ма h = 130мм І вс = 3,5ма h = 140мм І вс = 3,5ма Ці заміри показують, що найбільш ефективно процес іонізації проходить при довжині стікачів електричних зарядів 6-Й 20мм При довжині стікачів електричних зарядів меньших 60мм величина втрати струму зменшується і ступінь іонізації окислювача виявляється недостатньою для інтенсифікації процесу окислення палива Збільшення довжини стікачів електричних зарядів більше ніж 120мм недоцільно, тому що при всіх постійних параметрах ведення процесу спалення палива і з урахуванням часу життя заряджених часток, величина втрати струму залишається приблизно постійною Активізований кисень, що міститься у повітрі і використовується як окислювач при горінні, інтенсифікує реакції горіння, сприяє більш повному вигорянню горючих складових палива, зменшує об'єм окислювача (повітря), необхідного для спалювання однакової КІЛЬКОСТІ палива у порівнянні зі звичайними умовами, збільшує температуру горіння і скорочує довжину факелу, що сприяє інтенсифікації промшистої тепловіддачі Це позитивно виявляється на підвищенні коефіцієнту корисної дії теплових агрегатів Зменшення ж КІЛЬКОСТІ окислювача (повітря) сприяє зменшенню втрати тепла з ВІДХІДНИМИ газами А в зв'язку з тим , що зменшується КІЛЬКІСТЬ повітря, яке подається на горіння, ВІДПОВІДНО зменшується і КІЛЬКІСТЬ ВІД ХІДНИХ димарних газів до атмосфери і, як слідство, скорочується втрата тепла Отож, при незмінному ВМІСТІ (у відсотковому відношенні) у ВІДХІДНИХ газах шкідливих речовин, їх валовий викид до атмосфери скорочується Крім того, в промислових печах, що потребу ють спрямованого теплообміну від факела до теплоспрймаючої поверхні, у разі накладання електричного поля факел буде "щільніше притискатися" до поверхні нагріву Електризовані частки палива будуть наближатися до заземленої поверхні нагріву і створювати біля неї високотемпературну зону , що дає деяке прирощення кінетичної енергії факелу В результаті, для вироблення одиниці тепла необхідно спалити палива менше ніж його потреба в звичайних умовах Все це приводить до підвищення коефіцієнту корисної дії теплових агрегатів і разом до економії палива Ефект буде тим вищий, якщо решітка-електрод буде установлена безпосередньо перед спалювачем палива На кресленні показаний заявляємий пристрій, установлений у повітроводі Пристрій підготовки окислювача для спалювання палива включає металеву решітку 1, установлену усередину повітроводу 2, яка відділену від стінок повітроводу 2 керамічними прохідними ізоляторами З В точках перетину повздовжних 4 та поперечних 5 струмопровідників електричного заряду установлені стікачі 6 електричних зарядів Електрична напруга на електрод 1 подається від джерела живлення 7 через прохідний керамічний ізолятор З Повітря, що містить в собі окислювач, подається по повітроводу 2 в опалювач палива (на кресленні не показано) У повітроводі 2 окислювач проходить через електрод, виконаний у вигляді металевої решітки 1, виготовленої з повздовжних 4 і поперечних 5 струмопровідників електричних зарядів і жорстко закріплених в точках перетинання струмопровідників стікачів електричних зарядів 6 На електрод 1 подається через прохідний керамічний ізолятор 3 електрична напруга величиною 20 - 25кв Решітка заряджається і створює у повітроводі неоднорідне електричне поле під впливом якого прямуючий через електрод окислювач активізується до створення атомарного кисню і стає більш сильним окислювачем, ніж молекулярний При цьому потужність випрямляча, що використовується для одержання необхідної напруги, не перевищує 20вт Робота пристрою підготовки окислювача для спалювання палива перевірялась на котельних установках різних підприємств України "Черкаський приладобудівельний завод", ВАТ "Донецький металургійний завод" та ш В таблиці 1 наведені порівняльні дані, що підтверджують ефективність електрофізичного впливу заявляемого пристрою і прототипу на горіння палива 52845 Таблиця 1 № пп 1 2 Показники Черкаський приладобудівель- ВАТ "Донецький металурний завод (Водогрійний котел гійний завод (Котел БКЗ-75КВ-ГМ-30) 39 ФБ) Робота котла з включеним пристроєм іонізації повітря за прототипом Коефіцієнт корисної дії котла, % Питома витрата природного газу, м3/Гкал Питома витрата електричної енергії на тягу і дуття, квт ч /Гкал Робота котла з включеним пристроєм іонізації повітря по заявленному винаходу Коефіцієнт корисної дії, % Питома витрата природного газу, м3/Гкал Питома витрата електричної енергії на тягу і дуття, квт ч/Гкал Економія природного газу на вироблення 1 Гкал тепла, м3/Гкал Економія електроенергії відносно 1 Гкал тепла 92,63 136,72 85,87 166,36(кгу п/Гкал) 13,12 93,78 132,80 88,58 161,28 кгу п/Гкал 11,95 1,17 квт ч/Гкал Річна економія природного газу, м^/рік 184885* х 3,92 = 724741 мЗ/рік Річна економія умовного палива, 708097* х 5,08 = 3597133 кг у ч/рік В перерахунку на природний газ, м3/рік 3597133 х (7000** 8000***) = 3147491 5 Річна економія електроенергії, квт ч/рік 708097x1,17 = 828474 Де - 708097 - вироблення тепла котлами БКЗ (Гкал/рік) - 7000 калорійність умовного палива, ккал/кг - 8000 -калорійність природного газу, ккал/м 3 4 Наведет експериментальні дані наочно демонструють перевагу заявляемого винаходу у порівнянні з прототипом підвищується коефіцієнт корисної дії теплового агрегату, економиться природний газ, електрична енергія В таблиці 2 наведені дані випробувань і розрахунків по зниженню температури ВІДХІДНИХ газів і коефіцієнта надлишку повітря за котлом при включеному пристрою іонізації повітря за прототипом і по заявляемому винаходу Таблиця 2 № пп 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Найменування показників Вироблення пари, т/ч Тиск перегрітої пари, кгс/см^ Температура перегрітої пари, °С Температура живильної води, °С Витрати природного газу, м^/ч Тиск повітря після вентилятора, кгс/м^ Перепад тиску на повітрянагрівачі, кгс/м^ Склад продуктів спалення за повітрянагрівачем, % R02 02 СО NOx Навантаження димосмоктувача, А Навантаження дуттєвого вентилятора, А Результати експериментальних досліджень (табл 2) теж показують перевагу заявляемого пристрою знижується навантаження на димосмокту Значення величин Включений пристрій Включений пристрій юіонізації (прототип) нізацм (за винаходом) 43,0 43,8 36,0 36,0 440 107 435 107 4020 4020 140 25 80 15 51 13,7 0,003 40 5,9 11,9 0,0003 37 35 145 32 135 вач, дуттєвии вентилятор, скорочуються викиди шкідливих речових до атмосфери, збільшується виробляння пари та ін 52845 Таким чином, за даними таблиць 1 і 2 можна зробити висновок, що сукупність "суттєвих ознак заявляемого пристрою цілком здатна вирішити поставлену задачу і, крім того, заявлений пристрій простий у виготовленні, відзначається стабільністю і надійністю у роботі Заявляємий пристрій спроможний більш інтенсивно вести процес горіння палива за рахунок більш глибокої іонізації окислювача, що дає можливість скоротити витрати палива в котельних установках ТЕС в середньому на 0,5-1,5%, в котельних установках ТЕЦ промислових підприємств на 2,5 - 3%, підвищити коефіцієнт корисної дії теплових агрегатів ТЕС на 0,5 - 1,0%, теплових агре 8 гатів ТЕЦ промислових підприємств і промислових котельних - на 2,0 - 3,0%, знизити валовий викид шкідливих речовин до атмосфери в середньому на 8-12% Ці дані показують, що заявляема сукупність "суттєвих ознак", дозволяє одержати новий, біль високий позитивний ефект БІБЛІОГРАФІЧНІ ДАНІ ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ 1 Патент Роси №2058510, кп F24F3/16, опублік 20 04 96р 2 Авторське свідоцтво СРСР №1048245, кл F23fl13/44, опублік 15 10 83р 3 Патент України №24193А, кл 6F23C11/00, опубл 07 07 98 (прототип) ФІГ. ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24