ЭЛЕКТРООГНЕВАЯ ГОРЕЛКА - Новейшие экологические и энергетические технологии

ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Полезная модель относится к горелкам, точнее к горелкам с комбинированным топливом.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является горелка, содержащая полый корпус, входной топливопровод и сопло - прототип (в кн. Политехнический словарь, М.,1976 г., с.121) .

Целью изобретения является повышение экономичности и экологической чистоты известной горелки.

При всех достоинствах прототипа, следует отметить то, что для получения конечного результата в прототипе для горения использовано только основное топливо и окислитель, поэтому данная горелка не экономична и не обеспечивает полноту сгорания топлива, а значит, она экологически не совершенна.

Технический результат, данной полезной модели состоит в усовершенствовании конструкции горелки, приводящей к экономии основного топлива за счет использования лополнительного топливного газа, энергетической эффективности, и экологичности благодаря более полному сгоранию всех компонентов топлива в зоне горения .

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, содержащим корпус горелки, входной топливопровод и сопло, введено многофункциональное устройство экономии топлива, включающее в себя интенсификаторы горения компонентов топливной смеси и факела пламени, генераторы дополнительного топливного газа, приготовляемого из разных отходов и их ввозных раствовров, активизаторы компонентов топливной смеси, вихревой смеситель, обеспечивающий вихревое смешивание и полное сжигание топливных смесей, включающих основное топливо, окислитель, пар, жидкость и топливный газ, и сжигание этой топливной смеси в наэлектризованном факеле вращающегося пламени.

На фиг. 1,2 показана усовершенствованная горелка.

Горелка, содержит корпус 1, входной топливопровод 2, сопло 3, интенсификатор горения, содержащий блоки высокого напряжения 4, включающим в себя регулируемый источник 5 знакопостоянного электрического поля, соединённый с электродом 6, выполненный в виде вихревого смесителя компонентов топливной смеси и электрод 7, выполненный в виде полого электропроводящего цилиндра, размещённого коаксиально к факелу пламени 8 и с зазором по отношению к нему, регулируемый источник 9, знакопеременного электрического поля, соединённый с электродами 10, и электрический воспламенитель – стабилизатор горения факела пламени 8, содержащий кольцевой электрод11, совмещённый с завихрителем пламени 8, центральный электрод 12, источник 13 электрического напряжения и соленоид 14, размещённый, например, на центральном электроде 12.

Горелка снабжена электроосмотическим генератором 15, который содержит ёмкость 16 с жидкостью 17, эмульгатор 18 и дозатор 19, ёмкость 16 присоединена патрубком 20 к смесителю 21 основного топлива и углеводородного раствора, поступающего через дозатор 19.

В состав этого генератора топливного газа 15 входит также электроосмотический насос – испаритель, содержащий капиллярный элемент 22, размещённый в корпусе 1 горелки и два сетчатых электрода 22 и 23, причём электрод 23 размещён в начале капиллярного элемента 22, электрод 24 размещён за пределами капиллярного элемента 22 и эти электроды 23, 24 электрически присоединены к выходам источника 25 знакопостоянного электрического поля.

Выход электроосматического насоса-испарителя присоединён к диссоциатору, содержащему совмещённый источник 26 знакопостоянного и знакопеременного электричких полей и электроды 27, размещённые на уровне среза капиллярного элемента в плоскости перпендикулярной оси вращения факела пламени 8 и электрически присоединённых к выходам источника 26. Горелка снабжена также электротепловым генератором топливного газа, получаемого из жидкости, например, из водных углеводородных растворов, содержащим ёмкость 28 с жидкостью 29, эмульгатор 30, которая через дозатор 31 и теплообменник 32 присоединена к паровой форсунке 33, направленной в факел пламени 8 Горелка снабжена третьим генератором топливного газа, в виде пиролизного газификатора твёрдых и жидких углеводородных отходов, например, содержащего ёмкость-накопитель 37 с отходами, которая через дозатор 38 присоединена к теплообменнику 39, размещённому на полом цилиндре – электроде 7, выход теплообменника 39 присоединён к форсунке 40, сопло которой направленно в ядро факела пламени 8.

Горелка снабжена также активизатором компонентов топливной смеси, содержащим источники 16, 17 электрического поля и сетчатый цилиндрический полый электрод 18, размещённый коаксиально и электроизолированно от корпуса в вихревом смесителе 6, а другой электрод совмещён с входным топливопроводом 2. теплообменнику 32, размещённому на полом цилиндре – электроде 7, причём выход теплообменника – парогенератора 32 присоединен к форсунке 33 с выходным соплом, направленным в ядро факела пламени 8. В частном случае, форсунки 32 и 40 могут быть совмещены в общей конструкции, причём сопло форсунки 32 является внешней коаксиальной по отношению к соплу форсунки 40. Все три генератора топливного газа имеют по два выходных патрубка, первые из которых введены через форсунки в зону горения, а вторые их выходы введены тангенциально в вихревой смеситель 6.

Горелка работает следующим образом:

Основное топливо, например, природный газ через топливопровод 2 подают с одной стороны через смеситель 21, где вместе с углеводородной эмульсией преобразуемой в капиллярном элементе 22 посредством источников электрических полей 25,26 и электродов 23. 24, 27 присоединённых к их выходам, в топливный газ, который подают в центр вихревого смесителя 6, а с другой стороны основное топливо подают тангенциально через патрубок 41 в вихревой смеситель 6, в который тангенциально одновременно вводят пар углеводородной жидкости из теплообменника 32 через патрубок 35, топливный газ с теплообменника 39 через патрубок 36, а также окислитель через патрубок 34.

Одновременно с завихрением компонентов топливной смеси осуществляют их активизацию по средством обработки их электрическими полями от источников полей 16, 17 через электроды, один из которых введён в центр рабочего зазора смесителя 6, а в качестве второго электрода использованы сами патрубки 34, 35, 36, 41. Интенсификация горения факела пламени 8 осуществляют посредством его завихрения через завихритель пламени 11, а также электрическими полями знакопостоянного и знакопеременного напряжения от источников 5, 9 , подаваемых через электроды 6, 7, 10 в факел пламени 8, как в продольном, так и поперечном направлении относительно оси вращения факела пламени 8, раздельно или одновременно.

Обоснование полезности горелки

Использование в усовершенствованной горелки устройства экономии основного топлива, содержащим интенсификаторы горения компонентов топливной смеси и факела пламени, генераторы топливного газа, активизаторы путём введения компонентов топливной смеси, с одной стороны через смеситель 21, где вместе с углеводородной эмульсией преобразуемой в капиллярном элементе 22 посредством источников электрических полей 25, 26 и электродов 23. 24, 27 присоединённых к их выходам, в топливный газ, который подают в центр вихревого смесителя 6, а с другой стороны основное топливо подают тангенциально через патрубок 41 в вихревой смеситель 6, в который тангенциально одновременно вводят пар углеводородной жидкости из теплообменника 32 через патрубок 35, топливный газ с теплообменника 39 через патрубок 36, а также окислитель(озонированный воздух) через патрубок 34.

Одновременно с завихрением компонентов топливной смеси в вихревом смесителе 6 осуществляют их активизацию посредством обработки их электрическими полями от источников полей 16, 17 через электроды, один из которых введён в центр рабочего зазора смесителя 6, а в качестве второго электрода использованы сами патрубки 34, 35, 36, 41. Интенсификация горения факела пламени 8 осуществляют посредством его завихрения через завихритель 11 факела пламени 8, а также электрическими полями знакопостоянного и знакопеременного напряжения от источников 5, 9, подаваемых через электроды 6, 7, 10 в факел пламени 8, как в продольном, так и поперечном направлении относительно оси вращения факела пламени 8, раздельно или одновременно.

Одновременно топливные компоненты через форсунки 33, 40 подают непосредственно в ядро наэлектризованного факела пламени 8, в котором они интенсивно сгорают благодаря интенсивному вихревому смешиванию и мощному интенсифицирующему воздействию электрических полей и завихрению, наложенных на факел пламени 8. Всё это обеспечивает экономию основного топлива, энергетической эффективности, более полному сгоранию всех компонентов топлива и экологической чистоты горения и, таким образом, предлагаемая полезная модель горелки обладает существенными отличиями и полезными свойствами по сравнению с известной горелкой в сравнении с выбранным прототипом.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Горелка, содержащая корпус, входной топливопровод и сопло, отличающийся тем, что она снабжена устройством экономии основного топлива, например, газа, содержащим интенсификаторы горения компонентов топливной смеси и факела пламени, генераторы топливного газа, активизаторы компонентов топливной смеси.
Горелка по п. 1, отличающаяся тем, что интенсификаторы горения факела пламени содержат источник электрического поля, вводимого в факел пламени с параметрами, например, напряжённостью поля, достаточными для более полного сгорания компонентов топлива, завихритель компонентов топливной смеси и факела пламени, и электрический воспламенитель – стабилизатор горения.
Горелка по п.п. 1, 2, отличающаяся тем, что в факел пламени введено постоянное электрическое поле с вектором поля, совпадающим с осью вращения факела пламени.
. Горелка по п. 1, 2, отличающаяся тем, что в факел пламени введено переменное электрическое поле, с вектором поля, перпендикулярным оси вращения факела пламени и с регулируемой частотой.
Горелка по п.п. 1 - 4, отличающаяся тем, что в факел пламени одновременно введены продольное и поперечное электрические поля.
Горелка по п.п. 1 – 5, отличающаяся тем, что источники, создающие электрические поля в факеле пламени горелки, выполнены в виде регулируемых блоков высокого напряжения электрически присоединенных к электродам, размещенным вокруг факела пламени.
Горелка по п.п. 1 – 6, отличающаяся тем, что электроды знакопостоянного источника высокого напряжения выполнены, например, кольцевыми, причем разного диаметра, один из которых размещён в основании (устье) факела пламени, а другие кольцевые электроды расположены коаксиально факелу пламени вдоль до его вершины и выше, а электроды знакопеременного источника высокого напряжения выполнены, например в виде пластин с длиной равной величине факела пламени и размещённых коаксиально к факелу пламени, причём диаметры знакопостоянный и знакопеременных электродов должны превышать диаметр факела пламени из условия недопустимости электрического пробоя между электродами по факелу пламени при всех режимах работы горелки.
Горелка по п. 1, 2, отличающаяся тем, что завихритель факела пламени конструктивно совмещён с вихревым смесителем компонентов топливной смеси.
Горелка по п. 1 – 8, отличающаяся тем, что завихритель компонентов топливной смеси и факела пламени конструктивно совмещён с кольцевым электродом, находящимся в основании пламени.
Горелка по п.л. 1 – 9, отличающаяся тем, что один электрод выполнен кольцевым с тангенциальными вводами компонентов топлива и размещен в основании пламени коаксиально с ним, а другой электрод выполнен, например, в виде полого цилиндра с трубчатым радиатором через который пропускают жидкость для приготовления одного из компонентов топливной смеси.
Горелка по п.п. 1 – 10, отличающаяся тем, что электрический воспламенитель топливной смеси содержит кольцевой и центральный электроды, источник электрического поля и соленоид, размещённый на центральном электроде, причём в качестве кольцевого электрода воспламенителя использован вихревой смеситель компонентов топливной смеси и факела пламени, а в качестве центрального электрода – сопло горелки.
Горелка по 1, отличающаяся тем, что она снабжена тремя генераторами топливного газа.
Горелка по п.п. 1, 12, отличающаяся тем, что первый генератор топливного газа состоит из ёмкости с жидкостью, например, с водой электроосмотического насоса – испарителя, электрического диссоциатора испарённой жидкости, форсунки и сопла горелки.
Горелка по п.п. 1, 12, 13, отличающаяся тем, что емкость с жидкостью снабжена эмульгатором, например, для смешивания воды и (или) углеводородных растворов, причём полученная смесь через дозатор и смеситель основного топлива, электроосмотический насос-испаритель, форсунку сопла горелки и завихритель поступает в факел пламени.
Горелка по п.п. 1, 12 – 14, отличающаяся тем, что электроосмотический насос-испаритель снабжён источником электрического знакопостоянного поля, два электрода, капиллярный элемент, размещенный в корпусе горелки, пропущенный через сопло наружу, причём один электрод размещён в нижней части капиллярного элемента, а другой электрод выше среза капиллярного элемента и электрически соединенной к выходам источника знакопостоянного электрического поля.
Горелка по п.п. 1, 12 – 15, отличающаяся тем, что диссоциатор содержит совмещённый источник знакопостоянного и знакопеременного электричких полей и электроды, размещённые на уровне среза капиллярного элемента в плоскости перпендикулярной оси вращения факела пламени и электрически присоединённые к выходам источника совмещённых полей.
Горелка по п.п. 1, 12, отличающаяся тем, что второй генератор топливного газа, получаемого их жидких углеводородных отходов, содержит ёмкость с жидкостью, инжектор – дозатор, трубчатый радиатор – электрод, находящийся в зоне горения и форсунку с соплом, направленную в факел пламени.
Горелка по п.п. 1, 12, отличающаяся тем, что третий генератор топливного газа, получаемого, из любых твёрдых углеводородных отходов, например, нефтешламов дополнен газификатором твёрдых углеводородных отходов, и содержит емкость с этими отходами, размещенную возле или в самой зоне горения и ёмкость с жидкостью соединенную трубопроводом с ней, смеситель, радиатор – испаритель, размещённый в зоне горения и форсунку с соплом, направленным в факел пламени.
Горелка по п.п. 1, 12 - 18, отличающаяся тем, что выходные трубопроводы генераторов топливного газа, пара, окислителя и основного топлива конструктивно объединены и , например, тангенциально направлены в вихревой смеситель
Горелка по п.п. 1, 12 - 18, отличающаяся тем, что выходные трубопроводы генераторов топливного газа, пара, окислителя и основного топлива конструктивно объединены и их сопло объединённой форсунки направлено непосредственно в факел пламени.
Горелка по п.п. 1 - 20 отличающаяся тем, что вихревой смеситель выполнен в виде вихревой трубы с тангенциальными вводами основного топлива, окислителя, пара и топливного газа который снабжён дозаторами и активизаторами, указанных компонентов топливной смеси.
Горелка по п. 1, отличающееся тем, что активизаторы компонентов топливной смеси содержит источник электрического поля с двумя электродами, один из которых выполнен сетчатого полого цилиндра, размещённого в вихревом смесителе, а в качестве второго электрода использован тангенциальный ввод в вихревой смеситель компоненнтов топливной смеси.
Горелка по п.п. 1 – 22, отличающаяся тем, что она дополнена устройством автоматического перевода работы с основного топлива на топливный газ.
Горелка по п. 1-23, отличающаяся тем, что она полностью или частично электроизолирована от всех внешних токопроводящих элементов подходящих к ней патрубков и (или) металлоконструкций.
Горелка по п. 1-24 , отличающаяся тем, что использована и размещена в корпусе любого теплового движителя, например, в выходном сопле реактивного движителя.