СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА И ВОЗДУХА ПЕРЕД ПОДАЧЕЙ В ТОПЛИВОСЖИГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
METHOD OF PREPARING GASEOUS FUEL AND AIR BEFORE FEEDING INTO FUEL-BURNING DEVICE

Изобретение относится к способам обработки углеводородного топлива, используемого в различного рода энергетических установках.
Известно устройство для магнито-акустической обработки жидкого углеводородного топлива по патенту РФ на изобретение №2546886, кл. F02M 27/04, опубл. 10.04.2015 г. Это устройство содержит индуктор переменного электрического тока, а также внутреннюю цилиндрическую камеру из неэлектропроводного материала для прохода топлива. Внутри камеры коаксиально с ней установлена тонкостенная металлическая трубка, а на расстояниях от концов металлической трубки расположены постоянные магниты. Недостатком этого устройства является высокое энергопотребление и низкая из-за этого эффективность.
Известно также устройство для обработки топлива по патенту РФ на полезную модель №88742, кл. F02M 27/04, опубл. 20.11.2009 г., содержащее электромагнитную катушку соленоида; блок последовательно установленных кольцеобразных магнитов; распылитель каплеотрыва с отверстиями; камеру расщепления топлива высоким пилообразным напряжением; камеру высоковольтного импульсного расщепления топлива; сетчатые разрядники; выравнивающую магнитную камеру; кольцеобразный магнит; источник пьезоизлучения; ультразвуковой генератор. В устройстве после электромагнитной и электростатической обработки (в момент каплеотрыва) под воздействием ультразвукового генератора происходит диспергирование топлива на молекулярном уровне.
К недостаткам следует отнести низкую эффективность образования ионов - инициаторов горения в камере сгорания, к которой это устройство подключено,
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в топливно-сжигающее устройство, заключающийся в том, что осуществляют активацию газообразного топлива в ионизаторе газообразного топлива, установленном на трубопроводе подачи газообразного топлива в топливно-сжигающее устройство, осуществляют активацию воздуха в ионизаторе воздуха, установленном на трубопроводе подачи воздуха в топливно-сжигающее устройство, причем активацию газообразного топлива и воздуха, соответственно в ионизаторе газообразного топлива и ионизаторе воздуха, осуществляют путем воздействия на топливо и воздух коронным электрическим разрядом, при этом коронный разряд создают разрядниками, а подачу напряжения на клеммы электродов разрядников ионизаторов газообразного топлива и коронный разряд создают между электродами разрядников, при этом подачу напряжения на клеммы электродов ионизаторов газообразного топлива и воздуха осуществляют от двух источников высокого напряжения, один из которых подключают к клеммам электродов разрядника ионизатора газообразного топлива, а другой - к клеммам электродов разрядника ионизатора воздуха, при этом на клеммы электродов разрядников ионизаторов газообразного топлива и воздуха подают различные напряжения, которое регулируют при формировании коронных разрядов, соответственно в ионизаторах газообразного топлива и воздуха, из условия получения максимальных токов ионизации пламени, причем величину напряжения, создаваемого источниками высокого напряжения на клеммах электродов разрядников в ионизаторах газообразного топлива и воздуха осуществляют с помощью процессора управления, подключенного к датчику ионизации пламени (патент RU 2652697, кл. F23N 5/12, опубликован 28.04.2018 г.).
Однако и данный способ подготовки газообразного топлива и воздуха не позволяет достигнуть наиболее эффективного интенсифицирования процесса горения при одновременном снижении расхода топлива и снижения вредных выбросов в атмосферу.
Технической проблемой является преодоление отмеченных выше недостатков.
Технический результат заключается в уменьшении расхода топлива при одновременном сокращении вредных выбросов продуктов горения из энергетических установок, за счет повышения эффективности топливоподготовки электромагнитной ионизацией.
Проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что способ подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в топливно-сжигающее устройство, заключающийся в том, что осуществляют активацию газообразного топлива в ионизаторе газообразного топлива, установленном на трубопроводе подачи газообразного топлива в топливно-сжигающее устройство, осуществляют активацию воздуха в ионизаторе воздуха, установленном на трубопроводе подачи воздуха в топливно-сжигающее устройство, причем активацию газообразного топлива и воздуха, соответственно в ионизаторе газообразного топлива и ионизаторе воздуха, осуществляют путем воздействия на топливо и воздух коронным электрическим разрядом, при этом коронный разряд создают разрядниками, а подачу напряжения на клеммы электродов разрядников ионизаторов газообразного топлива и коронный разряд создают между электродами разрядников, при этом подачу напряжения на клеммы электродов ионизаторов газообразного топлива и воздуха осуществляют от двух источников высокого напряжения, один из которых подключают к клеммам электродов разрядника ионизатора газообразного топлива, а другой - к клеммам электродов разрядника ионизатора воздуха, при этом на клеммы электродов разрядников ионизаторов газообразного топлива и воздуха подают различные напряжения, которое регулируют при формировании коронных разрядов, соответственно в ионизаторах газообразного топлива и воздуха, из условия получения максимальных токов ионизации пламени, причем величину напряжения, создаваемого источниками высокого напряжения на клеммах электродов разрядников в ионизаторах газообразного топлива и воздуха осуществляют с помощью процессора управления, подключенного к датчику ионизации пламени, при этом перед подачей в топливно-сжигающее устройство осуществляют активацию газообразного топлива и воздуха посредством создания магнитного поля в ионизаторах топлива и воздуха магнитными системами, которые выполняют в ионизаторах в виде последовательно установленных кольцеобразных магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами с возможностью осуществления поляризации молекул топлива и воздуха в рабочем пространстве, при этом кольцеобразные магниты располагают в ионизаторах в проточных цилиндрических камерах из диэлектрического материала с минимальным зазором между торцевыми поверхностями магнитов для создания максимально возможной индукции в зазоре между поверхностями магнитов.
На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации способа.
Устройство подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в топливно-сжигающее устройство содержит электромагнитный ионизатор газообразного топлива 1, выполненный в виде проточной цилиндрической камеры из диэлектрического материала, вход которой подсоединен к трубопроводу подачи газообразного топлива, а выход - к трубопроводу подачи топлива в горелку 2. Внутри проточной цилиндрической камеры из диэлектрического материала размещены разрядники для создания коронного электрического разряда и магнитная система для создания магнитного поля, а клеммы электродов разрядника подсоединены к высоковольтному источнику высокого напряжения 10; Электромагнитный ионизатор воздуха 4 выполнен в виде проточной цилиндрической камеры из диэлектрического материала, вход которой подсоединен к компрессору воздуха 5, а выход - к трубопроводу подачи воздуха в горелку 2. Внутри проточной цилиндрической камеры из диэлектрического материала, размещены разрядник для создания коронного электрического разряда и магнитная система, а клеммы электродов разрядника подсоединены к высоковольтному источнику высокого напряжения 3. Высоковольтные источники высокого напряжения 3 и 10 подсоединены к источнику питания, например к сети переменного тока или аккумуляторной батарее низковольтными проводами, а к клеммам электродов разрядников электромагнитного ионизатора газообразного топлива 1 и электромагнитного ионизатора воздуха 4 - высоковольтными проводами. На трубопроводе подачи газообразного топлива в горелку 2 установлен регулятор расхода газообразного топлива 6, выполненный с электрическим приводом и подключенный к процессору управления 7. На трубопроводе подачи воздуха в горелку 2 установлен регулятор расхода воздуха 8, выполненный с электрическим приводом и подключенный к процессору управления 7. На горелке 2 установлен датчик температуры пламени 9, который подключен к процессору управления 7.
Устройство подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в топливно-сжигающее устройство выполнено в виде блочно-модульной установки.
Монтаж устройства подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в топливно-сжигающее устройство осуществляется в следующей последовательности:
1. Осуществляют подсоединение входного канала электомагнитного ионизатора газообразного топлива 1 к трубопроводу подачи газообразного топлива и выходного канала к горелке 2 через регулятор расхода газообразного топлива 6.
2. Осуществляют подсоединение входного канала электромагнитного ионизатора воздуха 4 к воздушному компрессору 5 и выходного канала к горелке 2 через регулятор расхода воздуха 8.
3. Монтируют электрическую схему подключения источников высокого напряжения 3 и 10 низковольтными проводами к сети переменного тока или аккумуляторной батарее, а высоковольтными проводами к клеммам электродов ионизатора газообразного топлива 1 и ионизатора воздуха 4.
4. Монтируют датчик температуры пламени 9 в горелке 2.
5. Монтируют электрическую схему подключения процессора управления 7 к источникам высокого напряжения 3 и 10, регуляторам расхода топлива 6 и воздуха 8, а также к датчику температуры пламени 9.
Запуск устройства подготовки газообразного топлива и воздуха перед подачей в топливно-сжигающее устройство осуществляется в следующей последовательности:
1. Запускают воздушный компрессор 5.
После запуска в работу воздушного компрессора 5 создается избыточное давление воздуха в трубопроводе подачи воздуха и воздух начинает поступать в электромагнитный ионизатор воздуха 4 и далее к регулятору расхода воздуха 8.
2. Подключают датчик температуры пламени к процессору.
3. Подключают источники высокого напряжения к процессору.
3. Запускают процессор управления 7 для управления источниками высокого напряжения 3 и 10 и регуляторами расхода топлива и воздуха 6 и 8.
После запуска процессора управления 7 через регуляторы 6 и 8 газообразное топливо одновременно с воздухом начинает поступать в горелку 2.
4. Посредством процессора управления 7 устанавливают оптимальное для полного сгорания топлива соотношение подаваемого топлива и воздуха.
5. Запускают источники высокого напряжения (высоковольтные генераторы тока) 3, 10 и подают с их выхода по высоковольтным проводам высоковольтные электрические потенциалы к клеммам электродов разрядников ионизатора газообразного топлива 1 и ионизатора воздуха 4 соответственно.
В результате запуска высоковольтных генераторов тока достигается устойчивый коронный электрический разряд в зоне между электродами ионизатора газообразного топлива 1 и ионизатора воздуха 4 возникает ионизация газообразного топлива и воздуха.
Ионизация газообразного топлива и воздуха, подаваемых из ионизаторов газообразного топлива 1 и воздуха 4 в горелку 2, посредством разрядников и магнитных систем обеспечивает максимально полное сгорание топлива.
В результате взаимодействия магнитного поля с проходящим через магнитную систему топливом образуются радикалы молекул топлива благодаря разрыву химических связей молекулы и свободные электроны. При соединении процессов химического разрыва связей молекулы электрическим полем и магнитной обработки происходит активное перемещение радикалов и свободных электронов в объеме активатора и достигается высокая поляризация газообразного топлива и воздуха.
Параметры коронных разрядов, создаваемых в электромагнитных ионизаторах газообразного топлива и воздуха регулируют, изменением напряжения на клеммах электродов разрядников для получения максимального тока ионизации, а следовательно и температуры на горелках топливно-сжигающего устройства.
Величину индукции воздействия магнитного поля на газообразное топливо и воздух изменяют величиной зазора между плоскостями последовательно установленных кольцеобразных магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами. Время нахождения газообразного топлива и воздуха в магнитном поле и следовательно ионизации регулируют посредством изменения ступеней пар магнитов, выполненных в виде последовательно установленных кольцеобразных магнитов, обращенных друг к другу разноименными полюсами и путем изменения размеров магнитных систем для разных по пропускной способности ионизаторов газообразного топлива и воздуха.
В результате достигается изменение физико-химического свойств топливовоздушной смеси, что позволяет повысить эффективность топливоподготовки газообразного топлива и добиться экономии топлива при одновременном сокращении вредных выбросов продуктов горения газообразного топлива (продуктов неполного сгорания и окислов азота) из различного рода энергетических устройств в окружающее их пространство.