CS196083B1 - Způsob a zařízení ke směšování nízkovýhřevného plynu se vzduchem - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu spalování plynných paliv s nízkou výhřevností a se zvýšeným obsahem mechanických nečistot, v rozevřeném plamenu, zejména v plamenu radiálně se rozšiřujícím, jakož i zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní způsoby spalování s rozevřeným, zejména radiálně se šířícím plamenem neumožňují efektivní využití nízkokalorických plynů. Při spalování nízkovýhřevných plynů ve známých hořácích se nedosahuje dokonalého směšování a tvorby spalovací směsi, jakož i požadovaného tvaru plamene. Při směšování jsou totiž jen okrajové vrstvy plynového proudu strhávány vzduchovým, vírem a směšují se se vzduchem ve velmi chudou směs, zatímco větší množství plynu vzduchový vítr proráží a volně vyhořívá před hořákovým ústím. V důsledku obsahu mechanických nečistot v nízkokalorických plynech dochází k usazování těchto nečistot v plynové trysce a až k úplnému vyřazení hořáku z provozu. Zvlášt výrazně se negativní vliv zanášení trysky projevuje při použití principu postupného směšování. Při použití jiného způsobu, založeného na snižování výtokové rychlosti plynového proudu, dochází k podstatným zvětšením výtokového průřezu a tím i nežádoucím zvětšením celého hořákového tělesa. Současně se zvětšováním rozměru při daném příkonu se deformují i podmínky vnějšího přenosu tepla od hořáku na ohřívaný předmět.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob směšování nízkovýhřevného plynu se vzduchem před spalováním v rozevřeném plamenu, při němž se do směšovacího prostoru samostatně přivádí plyn po šroubovité dráze a samostatně vnější proud vzduchu s příčným výtokem na směr proudu plynu, přičemž směšování probíhá ve dvou stupních, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že plyn se přivádí v prvním stupni směšování β axiální složkou rychlosti nejvýše rovnou axiální složce rychlosti směsi na začátku druhého stupně směšování a vzduch se v prvním stupni směšování přivádí rychlostí nejméně jedenapůlnásobně vetší než axiální složka rychlosti směsi na začátku druhého stupně směšování, přičemž smysl otáčení proudů plynu a vzduchu je souhlasný. Vynález řeší i zařízení k provádění tohoto způsobu, sestávající z dvojice soustředných trysek, z nichž vnitřní tryska je napojena na přívod plynu, vnější na přívod vzduchu, přičemž je vyústěna do hrdla rozšiřujícího se výtokového kanálu, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vnitřní tryska je opatřena rozevírajícím se ústím a úhlem rozevření 25 až 60° a její průměr v první směšovací rovině v místě styku s menší základnou pláste komolého kužele vnější trysky, opatřeného výtokovými, otvory, je nejméně O,55násobek průměru větší základny pláště komolého kužele vnější trysky ve druhé směšovací rovině.

Způsobem a zařízením podle vynálezu se dosahuje dokonalé směšování obou médií, proud spalovacího vzduchu snadno proniká do plynového proudu. Plynový proud obtéká povrch rozevírajícího se ústí vnitřní trysky ve slabé vrstvě malou rychlostí a současně do této slabé vrstvy vytéká spalovací vzduch ve velkém počtu proudových paprsků se značně vyšší rychlostí. Zařízení podle vynálezu umožňuje přilnavé obtékání povrchu vnitřní trysky pro plyn bez tvorby odtržených vírů. Určité rozevřeni vnitřní trysky, podle vynálezu, zajištuje na krátké dráze výrazné snížení axiální složky rychlosti plynového proudu, což vytváří optimální podmínky pro smísení obou médií.

Další výhodou způsobu a zařízení podle vynálezu je, že souhlasným Šroubovitým pohybem plynového i vzduchového proudu, při dodržení uvedených rychlostních poměrů, je zajištěna při použití nízkovýhřevných plynů dostatečná intenzita zkrutu proudu plynů vytékajících z hořáků. Dosahuje se takových podmínek při výtoku proudu směsi z hořáku, kdy výslednice sil působících na raikroobjemy proudu ve všech rovinách kolmých na osu hořáku, v rozevírajícím se ústí spalovacího kanálu, protíná povrch výtokového kanálu alespoň v jednom bodě. Je tak zaručena přilnavost vytékajícího proudu k povrchu výtokového kanálu. Vzhledem k tomu, že průtočné průřezy, zejména plynu v rovinách výtoku do směšovací oblasti jsou dostatečně velké, tyto průtočné průřezy se při použití nízkokalorických plynů, silně znečištěných, jen minimálně zanášejí a dají se snadno čistit. Oddělení funkce roztáčecího ústrojí od funkce výtokové trysky tuto výhodu zvýrazňuje.

Zařízení podle vynálezu je znázorněno na připojeném výkresu v řezu.

Znázorněný hořák pro spalování nízkovýhřevných plynů, který je určen k použití u ohřívacích pecí, zejména ve válcovnách pro ohřev sochorů, sestává z vnější trysky 2^ s přívodem 8. vzduchu, z vnitřní trysky s přívodem plynu a z výtokového kanálu 5_. Vnitřní tryska je soustředně uložena ve vnější trysce 2. Na vstupní straně vnitřní trysky £ je umístěno roztáčecí ústrojí 7_, s výhodou lopatkové. Výstupní stranu této vnitřní trysky j_ tvoří rozšiřující se ústí s vrcholovým úhlem rovným 35 v první směšovací rovině (á, vedené menší základnou komolého kužele vnější trysky 2.. Za touto první směšovací rovinou v prodloužení trysky jsou na povrchu vnější trysky _2 na plášti komolého kužele umístěny

Claims (2)

předmEt v

1. Způsob směšování nizkovýhřevného plynu se vzduchem před spalováním v rozevřeném plamenu, při němž se do směšovacího prostoru samostatně přivádí plyn po šroubovité dráze a samostatně vnější proud vzduchu s příčným výtokem na směr proudu plynu, přičemž směšování 'probíhá ve dvou stupních, vyznačený tím, že plyn se přivádí v prvním stupni směšování s axiální složkou rychlostí nejvýše rovnou axiálně složce rychlosti směsi na začátku druhého stupně směšování a vzduch se v prvním stupni směšování přivádí rychlostí nejméně jedenapůlnásobně větší než axiální složka rychlosti směsi na začátku druhého stupně směšování, přičemž smysl otáčení proudů plynu a vzduchu je souhlasný.

tangenciální výtokové otvory 3_. Ve druhé směšovací rovině 6' navazuje na vnější trysku 2, hrdlo 4. výtokového kanálu 5_.

První směšovací rovina b_ tedy leží ve . styku vnější trysky 2 s vnitřní tryskou J_ a vymezuje průřez této vnitřní trysky na hodnotu 0,7násobek průřezu hrdla 4_ ve druhé směšovací rovině 6 . Tato druhá směšovací rovina 6 je vedena větší základnou pláště komolého kužele vnější trysky 2.

Přívodem 9_ plynu přes roztáčecí ústrojí 7_ vtéká plyn do vnitřní trysky 1_. Šroubovitým pohybem získaným v roztáčecím ústrojí 2 protéká plyn vnitřní tryskou _1_ a sleduje její tvar a rozevírá se pod stejným úhl-^m jako vnitřní tryska Tím se vytváří podél jejího vnitřního povrchu vrstva proudícího plynu, neustále se zeslabujícího, se snižující axiální složkou výtokové rychlosti.

V první směšovací rovině 6^, kdy axiální složka rychlosti plynu dosáhne hodnoty O,84ná sobku axiální složky rychlosti směsi plynu se vzduchem ve druhé směšovací rovině 6, se začíná do plynu, příčně tangenciálními výtokovými otvory 3_. ve vnější trysce 2., zavádět vzduch. Do rozevírajícího se proudu plynu se vzduch přivádí v celém prvním směšovacím stupni, vymezeným první směšovací rovinou já a druhou směšovací rovinou 6 ‘, a to výtokovou rychlostí rovnou dvojnásobku axiální složky rychlosti směsi ve druhé směšovací rovině 6 *. Smysl otáčení proudu plynu a vzduchu je shodný. První směšovací stupeň se vyznačuje přívodem 9_ plynu a přívodem 8^ vzduchu do společného prostoru, křižujícími se proudy a prvním stupněm smíšení. Druhý směšovací stupeň začíná od druhé směšovací roviny 6* a probíhá v něm, v hrdle £, vyrovnávání koncentrace plynu a vzduchu po průřezu ve směru k oblasti vznícení, jež se nachází za hrdlem v rozevírajícím se ústí výtokového kanálu 5. Po vznícení se směs dokonale spaluje v rozevřeném plamenu.

Kromě uvedeného lze způsobu i zařízení podle vynálezu využít ve všech pecích otápěných nízkovýhřevnými plyny, jako jsou např. pece tavící, ohřívací, pece pro tepelné zpracování apod.

Y N Á L E Z U

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, sestávající z dvojice soustředných trysek, z nichž vnitřní tryska je napojena na přívod plynu, vnější na přívod vzduchu a je vyústěna do hrdla rozšiřujícího se výtokového kanálu, vyznačené tím, že vnitřní tryska /1/ je opatřena rozevírajícím se ústím s úhlem rozšíření 25 až 60° a její průměr v první směšovací rovině /6/ v místě styku s menší základnou pláště komolého kužele vnější trysky /2/ opatřeného výtokovými otvory /3/ je nejméně O,55ná sobek průměru větší základny pláště komolého kužele vnější trysky /2/ ve druhé směšovací rovině /6“/.