ПЛАЗМЕННЫЙ ЗАПАЛЬНИК ДЛЯ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ПЫЛЕУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА
PLASMA IGNITER FOR IGNITION OF PULVERISED COAL FUEL

Изобретение относится к области энергетики и может использоваться для розжига и стабилизации горения различных топочных устройств.
Известен запальник, содержащий основные стержневые электроды, выполненные изогнутыми и установленные в канале подачи топливовоздушной смеси (патент SU №1636647, А1, МКИ F23Q 5/00, 1989). Запальник дополнительно содержит обтекатель и дополнительный электрод, расположенный в зоне изгиба основных стержневых электродов, выполненных расходящимися относительно друг друга в месте их изгиба.
Недостатком этого запальника является его ненадежность работы и быстрый износ стержневых электродов. Это является следствием колебаний напряжения на дуге при ее горении, из-за чего происходят повторные запуски запальника и ограничивается величина рабочего напряжения на дуге. Высокая частота повторных запусков создает паузы в работе запальника, а сложная форма стержневых электродов затрудняет их замену. На это тратится дополнительное время.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является плазменное устройство для воспламенения пылевидного топлива, включающее топливный канал, трубу-обтекатель, конусный электрод, изоляторы и основные электроды (книга «Плазменная безмазутная растопка котлов и стабилизация горения пылеугольного факела», авторы Жуков М.Ф., Карпенко Е.И., Перегудов B.C. и др. Новосибирск, Наука, Сибирская издательская фирма РАН, 1995, 304 с. - (Низкотемпературная плазма. Т.16) стр.174, рис.4.22). Конусный электрод установлен с возможностью перемещения вдоль оси для регулирования пробойного промежутка.
Недостатком этого плазменного устройства для воспламенения пылевидного топлива является ненадежность его работы вследствие высокой частоты повторных запусков и повышенного износа стержневых электродов. Колебания напряжения на дуге при ее горении не позволяют получать максимальное, определяемое границей динамической устойчивости, рабочее напряжение дуги, что приводит к необходимости увеличения рабочего тока и, как следствие, уменьшению ресурса его работы. Кроме того, в процессе запуска устройства образуются временные паузы, связанные с движением дуги в узкой части электродов, что также приводит к снижению надежности поджога топливовоздушной смеси. Сложная форма стержневых электродов затрудняет их замену.
Задачей изобретения является повышение надежности работы плазменного запальника для воспламенения пылеугольного топлива.
Технический результат достигается тем, что плазменный запальник для воспламенения пылеугольного топлива содержит канал подачи топлива, в котором установлены стержневые электроды и электропроводящий конус, направленный по ходу топлива. Новым согласно изобретению является выполнение стержневых электродов прямыми и параллельными относительно друг друга, электропроводящий конус расположен между стержневыми электродами и установлен с возможностью поворота относительно своей продольной оси, а на его боковой поверхности выполнены продольные пазы в соответствии с геометрическим расположением стержневых электродов.
Продольная ось поворота электропроводящего конуса совпадает с продольной осью канала подачи топлива.
Электропроводящий конус установлен в зоне стержневых электродов, не подверженных износу.
Из уровня техники не выявлено решений, имеющих признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения. Поэтому можно утверждать, что предложенное техническое решение соответствует условию изобретательского уровня.
На фиг.1 представлено продольное сечение плазменного запальника для воспламенения пылеугольного топлива (фаза запуска запальника), на фиг.2 - поперечное сечение плазменного запальника (рабочее положение запальника) по А-А фиг.1, на фиг.3 - поперечное сечение плазменного запальника (фаза запуска запальника) по А-А фиг.1.
Плазменный запальник воспламенения пылеугольного топлива содержит канал подачи топлива 1, внутри которого установлены прямые стержневые электроды 2, продольные оси которых параллельны друг другу и продольной оси канала 1. Со стороны движения топлива между этих электродов 2, т.е. в зоне электродов, не подверженной износу, установлен электропроводящий конус 3. Он установлен с возможностью поворота относительно своей продольной оси, совпадающей с продольной осью канала подачи топлива 1. Конус может быть выполнен полым или сплошным. На его боковой поверхности выполнены продольные пазы 4, совпадающие с геометрическим расположением стержневых электродов в канале 1. Продольные оси электродов 2 выполнены параллельными продольной оси конуса 3. Стержневые электроды 2 электрически соединены с источником тока 5.
Плазменный запальник работает следующим образом.
При подаче высокого напряжения от источника тока 5 между электродами 2 через электропроводящий конус 3 происходит искровой пробой, переходящий в дуговой разряд. Этот разряд под действием потока пылеугольного топлива и электродинамических сил перемещается на торцы электродов 2. После возникновения дугового разряда производят поворот конуса 3, при этом продольные пазы 4 устанавливают непосредственно под электродами 2. Этим самым увеличивают расстояние между электродами 2 и конусом 3, что увеличивает напряжение электрического пробоя в зоне первоначального инициирования дугового разряда и исключает электрический пробой в зоне инициирования при колебаниях напряжения, возникающих при горении дугового разряда на торцах электродов 2. Этим обеспечивают максимально возможное напряжение на электрической дуге, ограниченной лишь динамической характеристикой дугового разряда и величиной питающего напряжения. При случайном погасании электрической дуги известными способами (автоматически по сигналу отсутствия тока, ручным способом и др.) производят возврат конуса 3 в исходное положение. Это обеспечивает условия для пробоя межэлектродного пространства в зоне инициирования первоначального дугового разряда и перезапуску запальника.
Совмещение продольных осей канала 1 и конуса 3, выполнение электродов 2 прямыми и расположение их продольных осей параллельными друг другу уменьшает их сопротивление потоку пылеугольного топлива, снижает механический износ электродов 2 абразивными компонентами пылеугольного топлива и повышает надежность работы запальника. Выполнение электродов 2 прямыми по всей их длине уменьшает стоимость их изготовления, облегчает и ускоряет их замену.
Установка конуса 3 вначале электродов 2, т.е. в зоне электродов, не подверженных износу, позволяет максимально использовать ресурс электродов 2 и сократить время перемещения дугового разряда на их торцы. Это также повышает надежность работы запальника.
Выполнение конуса 3 полым позволяет уменьшить его вес и снизить требование к конструктивным элементам его консольного крепления. Это исключает его смещение в процессе работы запальника, снижает расход металла на его изготовление и его стоимость.
Предлагаемое изобретение повышает надежность работы плазменного запальника. За счет исключения периодического повторного режима запуска плазменного запальника и снижения эрозии электродов увеличивается ресурс его работы. Упрощается обслуживание плазменного запальника и снижаются его эксплуатационные издержки.