НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАШИНОСТРОЕНИЯ им. А. Н. Подгорного

Отдел оптимизации процессов и конструкций турбомашин

СВЧ-плазменная пылеугольная горелка

    Под воздействием СВЧ-энергии в потоке пылевоздушной смеси на выходе из сопла плазмотрона зажигается электрический разряд с температурой плазмы ~5000 К, в котором частицы угля нагреваются со скоростью более 106 К/с, дробятся на мельчайшие фрагменты (~1 – 5 мкм), интенсивно газифицируются и воспламеняются (см. схему горелки на рисунке). Горящий факел поджигает основной поток пылевоздушной смеси, поступающий в горелку через канал вторичного воздуха.

    Плазма СВЧ-разряда не контактирует с соплом плазмотрона, вследствие чего эрозия металла отсутствует. Плазмотрон изготавливается из обыкновенной нержавеющей стали и не требует принудительного охлаждения. Воздух для продувки прямоугольного волновода может подаваться от любой магистрали сжатого воздуха.

    Горелка комплектуется выпускаемыми промышленностью стандартными СВЧ-генераторами и волноводами. Плазмотрон и горелка разрабатываются и изготавливаются исходя из требований непосредственного заказчика. Высокий КПД преобразования СВЧ-волны в тепловую энергию плазмы, уровень плотности потока СВЧ-излучения в окружающую среду соответствует допустимому по санитарным нормам. В горелке без переделки конструкции возможно сжигание бурых и каменных углей, антрацита, а также отходов угледобычи с зольностью до 70 % и влажностью до 20 %. Цена и ресурс горелки определяется в основном стоимостью и ресурсом СВЧ-генератора и волновода.

  Технические характеристики горелки:

Скорость пылевоздушной смеси в плазмотроне, м/с 14 - 16
Расход угля через плазмотрон, кг/ч  до 750
Общий расход угля на горелку, кг/ч  до 2500
Тепловая мощность горелки, кВт  до 15000
Частота СВЧ-волны, МГц  915
Электрическая мощность СВЧ-генератора, кВт  до 100
Ресурс СВЧ-генератора, ч  7000
Цена СВЧ-генератора, дол.  до 100000


    Применяется при замене газовых и мазутных горелок при розжиге пылеугольных котлов, переводе газовых котлов на более дешевое угольное топливо, стабилизации горения угольной пыли в основных горелках.

    Проведены научно-исследовательские работы по оптимизации схемы и параметров горелки. Разработан, изготовлен и испытан на стенде в ИПМаш НАН Украины (см. фото) опытно-промышленный вариант СВЧ-плазменной горелки для сжигания Донецкого антрацита марки АШ.