CS198091B1 - Zapojení tepelné zkušební stanice - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení tepelné zkušební stanice ke zkoušení spalovacích pochodů, zejména pro seřizování a provádění úprav u průmyslových hořáků a jiných spalovacích zařízení na plynná a/nebo kapalná paliva.

ÚSelem spalovacích zkoušek je získat obraz o funkci a o vhodnosti použití hořáků v příslušných spalovacích komorách kotlů, popřípadě jiných spalovacích zařízení. Při zkouškách je sledován spalovací pochod, zejména směšování paliva se vzduchem, délka a tvar plamene, jakost spalování a podobně. V současné době se však spalovací zkoušky hořáků provádějí za jiných podmínek, než za jakých hořáky ve skutečném provozu pracují. Největší rozdíl mezi zkušebními a provozními podmínkami vyplývá ze skutečnosti, že u současných zkušebních stanic není pro zkoušení hořáků k dispozici horký spalovací vzduch, který však ve skutečném provozu hořáky běžně mají. V současných zkušebních stanicích ee zkoušeni provádí ae studeným spalovacím vzduchem, odebíraným z okolní atmosféry. Rozdílné fyzické vlastnosti studeného a horkého spalovacího vzduchu prakticky znemožňují přímé přenášení výsledků zkoušek do provozu, protože směšování rozprášeného paliva v proudu přiváděného studeného spalovacího vzduchu je v rozhodující míře ovlivněno turbulencí, která v tomto případě silně převažuje nad molekulární difúzí. Vzhledem k tomu, že turbulentní proces směšování je přímo úměrný měrné hmotnosti přiváděného spalovacího vzduchu a vzhledem k rozdílné molekulární kinematické viskozitě studeného a horkého vzduchu tak dochází ke

198 091

198 091 změnám fyzikálních vlastností i u vířící vzduěinové směsi.

Z těchto důvodů se během zkoušení každého hořáku provádějí také úpravy na přívodním vzduchovém traktu zkušební stanice, zejména na jeho difuzoru. Během provádění úprav, které mají za účel eliminovat uvedené nepříznivé vlivy, je nutno spalovací zkoušku vždy nško likrát opakovat.

S ohledem na získání přesnějších informací o spalovacích pochodech a o vlastnostech hořáků, déle s ohledem na zmenšení poětu zkoušek a s ním spojeného snížení pracnosti úprav, sníženi spotřeby energie a zvýšení produktivity, se v současné době začíná výrazně ji projevovat snaha využít k tomuto účelu alespoň části odpadního tepla, které při každé zkoušce jinak bezúčelná uniká do ovzduší.

Podle jednoho známého řešení je k ohřevu přiváděného spalovacího vzduchu využito odpadního tepla, akumulovaného v teplosmšnné kapalině proudící cirkulačním okruhem, který propojuje zkušební komoru se vzduchovým předehřívákem. Vzhledem k poměrně malému zvýšení teploty předehřívaného spalovacího vzduchu je i toto řešení vhodné zejména pro spalovací zkoušky, které simulují provozní případy, v nichž je přiváděný spalovací vzduch předehříván na nižší teplotu.

O druhého známého řešení, u něhož se k předehřevu přiváděného spalovacího vzduchu využívá čáeti tepelné energie, obsažené v horkých zplodinách hoření, je zkušební komora se vzduchovým ohřívákem propojena odběrovým apalinovodem. Toto druhé řešení umožňuje upravit předehřlvací teplotu spalovacího vzduchu v podstatně větším rozmezí, má však v některých případech určitou nevýhodu v tom, že vstupující čerstvý spalovací vzduch vyvolává ve vzduchovém ohříváku značný pokles teploty jeho stěny a může tak za určitých okolností, zejména při spalování topného oleje s vyšším obsahem síry, způsobit nízkoteplotní korozi.

U třetího známého provedení tepelné zkušební stanice je k ohřevu spalovacího vzduchu využito obou výše uvedených řešení. Toto třetí známé provedení je v podstatě optimální kombinací zmíněných dvou předehřlvacích systémů, takže v provozně vyváženém stavu umožňuje regulovat ohřev, a tím upravit teplotu přiváděného spalovacího vzduchu v plném, praxí požadovaném rozmezí a současně zabraňuje i vzniku nízkoteplotní koroze vzduchového ohříváku. Zmíněná třetí známé provedení však neumožňuje dodávku horkého spalovacího vzduchu ihned po zapálení zkoušeného hořáku, což je nevýhodná vzhledem ke skutečnosti, že poměrně značná čáet spalovacích zkoušek hořáků probíhá v krátké době a za teplotně nevyváženého stavu.

Nevýhody dosud známých provedení tepelných zkušebních stanic odstraňuje zapojení tepelné zkušební stanice podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ve vzduchovém traktu pro přívod spalovacího vzduchu do spalovacího prostoru je na výstupní vzduchovod mezi vzduchovým ventilátorem a tímto spalovacím prostorem zapojen druhý teplosmšnný prostor vzduchového ohříváku a mezi uvedeným vzduchovým ventilátorem a uvedeným druhým teplosměnným prostorem vzduchového ohříváku je zapojen druhý teplosmšnný prostor vzduchového

198 081 předehříváku, kde první teplosměnný prostor vzduchového ohříváku je zapojen na odběrový spalinovod spalinováho traktu ae spalinovým ventilátorem pro odvod spalin ze spalovacího prostoru a zdvojenou čáet odběrového spalinovodu tvoří paralelně řazená ohříváková větev s upraveným kapalinovým ohřívákem a obchozí větev s instalovanou první uzavírací klapkou, zatímco první teplosměnný prostor vzduchového předehříváku je zapojen do kapalinového cirkulačního okruhu, tvořeného dále chladicím prostorem v alespoň jedné stěně zkušební komory a přiváděčím potrubím, zapojeným na výstup zmíněného prvního teplosměnného prostoru vzduchového předehříváku, á odváděcím potrubím, zapojeným na vstup prvního teplosměnného prostoru vzduchového předehříváku, přičemž zdvojená část odebíračího potrubí sestává ze dvou paralelních větví, z nichž v první větvi jsou sériově zapojeny první regulační ventil a zmíněný kapalinový ohřívák, v druhé větvi pak je zapojen druhý regulační ventil.

Ve vzduchovém traktu je a druhým teplosměnným prostorem vzduchového ohříváku paralelně zapojeno zkratovací potrubí s instalovanou druhou uzavírací klapkou.

Zapojení tepelné zkuěební stanice podle vynálezu umožňuje nastavit a udržovat vstupní teplotu dmýchaného spalovacího vzduchu na jakékoli výši z požadovaného teplotního rozmezí, a to prakticky ihned po zapálení zkušebního hořáku. Použití tepelné zkuěební stanice podle vynálezu dovoluje provádět spalovací zkouěky hořáků za podmínek skutečného provozního stavu a dále umožňuje snížit spotřebu paliva vzhledem ke zmeněení počtu prováděných zkoušek.

Příklad provedení zapojení tepelné zkušební stanice podle vynálezu je znázorněn na výkrese, na němž je schéma zkušební komory 8 kapalinovým cirkulačním okruhem, vzduchovým traktem a apalinovým traktem.

Zkušební komoru 35 tvoří uzavřená kvádrovité stavba, ohraničující spalovací prostor £, v němž se provádí vlastní zkoušení. Obvodové stěny a strop zkušební komory 35 jsou opatřeny dvojitým obvodovým pláštěm, jehož uzavřený vnitřní chladicí prostor £ je naplněn vodou. V přední čelní stěně zkušební komory 35 je upraven difuzorový otvor, ke kterému axiálně přiléhá vzduchová skříň 2 β centricky upevněným zkoušeným hořákem 1, z jehož listové části uvedeným difuzorovým otvorem vystupuje do spalovacího prostoru £ při spalování kužel 36 rozprášeného paliva. V zadní části stropu zkušební komory ££ postavený komín £ má ve své spodní části upraveno stavěči bradltko 6 k regulaci průtokového množství spalin, odcházejících ze spalovacího prostoru £ přímo do ovzduší.

Kapalinový cirkulační okruh sestává z uvedeného chladicího prostoru £, na nějž je odváděči armaturou 25 připojeno rozvětvené odebíracl potrubí 26. které je ve své společné části osazeno vodním čerpadlem 27 a které je oběma paralelními větvemi své zdvojené části nepojeno na vetup prvního teplosměnného prostoru vzduchového předehříváku 20. a dále sestává z vratného potrubí £1, které spojuje teplosměnný prostor vzduchového předehříváku 20 s přiváděči armaturou 32 chladicího prostoru £. První větev zdvojené části odebíraeiho potrubí 26 je osazena sériově řazenými prvním regulačním ventilem 28 a kapalinovým ohřívákem £, umístěným ve epalinovém traktu, druhá větev zdvojené čáeti odebíraeiho potrubí 26

198 091 pak je osazena druhým regulačním ventilem 22· Také potrubní část kapalinového cirkulačního okruhu včetně regulačních ventilů 28, 33 kapalinového ohříváku £ a prvního teplosmšnné ho prostoru vzduchového předehříváku 20 je naplněna vodou. Celý kapalinový cirkulační okruh je připojen na vodní zdroj, příslušné zásobovací potrubí, kontrolní, odvzduěňovací a připojovací armatury však znázorněny nejsou.

Vzduchový trakt sestává ze spojovacího vzduohovodu 21, na jehož vstupu je upraven druhý teploeměnný prostor vzduchového předehříváku 20 a přivéděcím vzduchovodem 19 od vzduchového ventilátoru 18 a jehož výstup je jednak druhým teploaměnným prostorem vzduoho vého ohříváku 10 a jednak zkratovaclm potrubím 23 napojen na výstupní vzduchovod 22. a dá le sestává ze spalovacího prostoru 2» jehož přední část je difuzorovým otvorem spojena aa vzduchovou skříní 2, připojenou na uvedený výstupní vzduchovod 22. Ve zkratovaeía potrubí 23 upravená uzavírací klapka 24 slouží k regulaci průtoku části spalovacího vzduchu, procházejícího tímto zkratovacím potrubím 23. a tím i teploty spalovacího vzduchu daýchaného do spalovacího prostoru 2·

Spalinový trakt sestává z částečně zdvojeného odběrového apalinovodu 8, spojujícího odběrovou skříň 37 spalin ze spalovacího prostoru 2 ³ prvním teploaměnným prostorem vzduchového ohříváku 10, a dále sestává ze spalinového ventilátoru 12, na jehož vstup je spojovacím spalinovodem 11 napojen uvedený první teplosměnný prostor vzduchového ohříváku 10 a jehož výstup je odváděcím spalinovodem 13 spojen s ovzduším. Střední zdvojená čáet odběrového spalinovodu 8 sestává z ohřívákové větve 34. ^v je upraven kapalinový ohřívák 2, a z obchozí větve 16 a instalovanou uzavírací klapkou 17. K zadní čelní stěně zkušební komory 3? z vnějšku upevněná odběrová skříň 37. která je odběrovým otvorem spojena ee apa* lovacím prostorem 2« j^e opatřena přiaávacími otvory 14 a regulačními žaluziemi 15 ke atavění průtočného množství vzduchu, přisávaného do spalinového traktu. Obdobně k regulaci spalin, vstupujících do spalinového traktu, je mezi odběrovým otvorem a odběrovou skříní 37 upraveno regulační hradítko 7.

Ve studeném pohotovostním stavu tepelné zkušební stanice, v němž jsou spuštěny spali* nový ventilátor 12 i vzduchový ventilátor 18, ae před zahájením každé první apaloVacl zkoušky uzavře jak první uzavírací klapka 17 v obchozí větvi 16 odběrového apalinovodu 8, tak druhá uzavírací klapka 24 ve zkratovacím potrubí 23 vzduchového traktu, dála aa regulačními žaluziemi 15 odběrové skříně 37 uzavřou přiaávael otvory 14. uzavře ae druhý regu· lační ventil 33 ve druhé větvi zdvojené čáeti odebíracího potrubí 26 a otevře ae první ragulační ventil 28 v první větvi zdvojené části odebíracího potrubí 26. Stavicí hradítko 6 ve spodní části komína χ a regulační hradítko X na zadní čelní stěně zkušební komory 35 jsou v uvedeném studeném pohotovostním stavu otevřené.

V přechodovém stavu po zapálení zkušebního hořáku χ ae při najíždění nejprve stavícím hradítkem 6 a regulačním hradítkem χ pro daný výkon seřídí průtokové množství apalin, vstupujících do spalinového traktu, a druhou uzavírací klapkou 24 ae postupně upraví směšovací poměry ve vzduchovém traktu. Tím se nastavuje i vstupní teplota spalovacího vadu5

198 091 chu, dmýchaného do spalovacího prostoru £. Další úpravy tepelného režimu se provádějí postupným otevíráním první uzavírací klapky 17 v obchozí větvi 16 odběrového spalinovodu 8. Při dalším nárůstu vstupní teploty spalovacího vzduchu, způsobeného zvyěujíeí se účinností jeho ohřevu ve vzduchovém předehříváku 20, se po plném otevření druhého regulačního ventilu uzavření prvního regulačního ventilu 28 vyřadí z funkce kapalinový ohřívák £.

V plném provozním stavu tepelné zkuěební stanice vzduchovým ventilátorem 18 dodávaný a přiváděčím vzduchovódem 19 proudící spalovací vzduch se při průchodu druhým teplosměnným prostorem vzduchového předehříváku 20 ohřívá a po průchodu spojovacím vzduchovodem 21 se rozdvojuje do dvou proudů, z nichž první proud prochází druhým teplosměnným prostorem vzduchového ohříváku 10, v němž se dále ohřívá, a druhý proud prochází zkratovacím potrubím 23. Průtokové množství spalovacího vzduchu ve druhém proudu je dáno úhlovým nastavením uzavírací klapky 24 v průřezu zkratovacího potrubí 23. Ve výstupním vzduehovodu 22 se oba vzduchové proudy opét spojují, takže difuzorovým otvorem ze vzduchové skříně 2 do spalovacího prostoru £ už vstupuje plné průtokové množství ohřátého spalovacího vzduchu. Při svém osovém průchodu kuželem 36 rozprášeného paliva se přiváděný vířící spalovací vzduch mísí s hořící palivovou směsí. Na konci spalovací zóny první proud horkých spalin ze spalovacího prostoru £ odchází komínem £ do ovzduší a druhý proud horkých spalin je spalinovým ventilátorem 12 nasáván do spalinového traktu. Ze spalovacího prostoru £ nasávaný druhý proud horkých spalin prochází odběrovým otvorem, odběrovou skříní 37 a odběrovým spalinovodem 8 do prvního teplosměnného prostoru vzduchového ohříváku 10, z něhož po odevzdání části svého tepelného obsahu proudí spojovacím spalinovodem 11. spalinovým ventilátorem 12 a odváděčím spalinovodem 13 do ovzduší.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zapojení tepelné zkušební stanice ke zkoušení spalovacích pochodů, zejména pro seřizování a provádění úprav u průmyslových hořáků a jiných spalovacích zařízeni na plynná a/nebo kapalná paliva, vyznačující se tím, že ve vzduchovém traktu pro přívod spalovacího vzduchu do spalovacího prostoru (3) je na výstupní vzduchovod (22) mezi vzduchovým ventilátorem (18) a tímto spalovacím prostorem (3) zapojen druhý teplosměnný prostor vzduchového ohříváku (10) a mezi vzduchovým ventilátorem (18) a uvedeným druhým teplosměnným prostorem vzduchového ohříváku (10) je zapojen druhý teplosměnný prostor vzduchového předehříváku (20), kde první teplosměnný prostor vzduchového ohříváku (10) je zapojen na odběrový spalinovod (8) spalinového traktu se spalinovým ventilátorem (12) pro odvod spalin ze spalovacího prostoru (3) a zdvojenou část odběrového spalinovodu (8) tvoří paralelně řazená ohříváková větev (34) s upraveným kapalinovým ohřívákem (9) a obchozí větev s instalovanou první uzavírací klapkou (17), zatímco první teplosměnný prostor vzduchového předehříváku (20) je zapojen do kapalinového cirkulačního okruhu, tvořeného déle chladicím prostorem (4) v alespoň jedné stěně zkušební komory (35) a přiváděclm potrubím (31), zapojeným na výstup zmíněného prvního teplosměn6

   198 091 ného prostoru vzduchového předehřívéku (20) a odváděč ím potrubím (26), zapojeným na vstup prvního teploaménného prostoru vzduchového předehřfváku (20), přičemž zdvojená část odebíráčího potrubí (26) sestává ze dvou paralelních větví, z nichž v první větvi jsou sériově zapojeny první regulační ventil (28) a zmíněný kapalinnvý ohřívák (9), v druhé větvi pak je zapojen druhý regulační ventil (33).
2. 2. Zapojení tepelné zkušební stanice podle bodu 1, vyznačující ee tím, že ve vzduchovém traktu je 8 druhým teploaměnným prostorem vzduchového ohříváku (10) paralelně zapojeno zkratovací potrubí (23) a instalovanou druhou uzavírací klapkou (24).