CS198156B2

CS198156B2 - Gas combusting device

Info

Publication number: CS198156B2
Application number: CS748728A
Authority: CS
Inventors: Bernot Staudinger
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1973-12-20
Filing date: 1974-12-18
Publication date: 1980-05-30
Also published as: CA1022450A; SE411586B; ES433040A1; RO80850A; BE823491A; GB1488918A; AU7658374A; NL171191C; JPS5819934B2; FR2255554A1; US3989444A; DE2459974A1; JPS5095824A; NL7317443A; SE7415954L; DD115529A5; NL171191B; FR2255554B1; IT1030921B; RO80850B

Description

Předmětem vynálezu je spalovač plynu, složený ze spalovacího hořáku, vzduchové komory -kolem hořáku a ze spalovací' komory, kterážto' vzduchová komora je spojena se spalovací komorou přes prstencové spalovací ústí, přičemž částí spalovacího hořáku je válcová trubice pro přivádění plynného- paliva uvedeným- spalovacím- ústím do ^j spalovací komory a prstencové spalovací f ústí je vytvořeno - jednak sbíhavou, jednak ' rozbíhavou vnitřní stěnou, jež jsou upraveny po- obou stranách zúžení umístěného vně . kolem čelního konce trubice spalovacího hořáku.

Ve spalovači plynu, jak byl výše popsán, plynné palivo obvykle vychází z trubice štěrbinou v trubici, kterážto štěrbina je - umístěna -radiálně. Trubice má obvykle dvojitou stěnu, takže uvnitř trubice může být popřípadě upraven zapalovací hořák.

Spalovače plynu tohoto- druhu se - může například -používat pro- částečné spalování plynného- paliva, při němž získaný spalný plyn obsahuje mimo· jiné vodík a kysličník uhelnatý. Takovéhoto -plynu je možno použít například pro syntézu methanolu nebočpavku, pro redukci sloučenin síry nebo pro zpracování ropných frakcí.

Pro· - výše uvedené použití se spalovač plynu pbvykle umísťuje na reaktor vyložený žárovzdornými cihlami, v kterémžto reaktoru získaný spalný plyn po- ' určitou dobu setrvá,'což přispívá k úplnější přeměně paliva a snižuje možnost tvorby sazí. Spalovací komora spalovače plynu je -přímo- spojena s reaktorem a slouží k prodloužení doby setrvání spalného plynu a kyslíku. - Dobré - promíšení těchto- dvou složek ve spalovací komoře spalovače - plynu přispívá - k - potlačení tvorby - sazí a umožňuje provoz při nízkém poměru kyslíku k palivu, -takže procentový podíl vodíku a- kysličníku uhelnatého- . ve spalném plynu- je vysoký a podíl vody -a kysličníku uhličitého ve spalném plynu je nízký.

/Bylo· již navrženo, zlepšit provoz - spalovače plynu tangenciálním dmýcháním - kyslíku nebo’ plynu obsahujícího· kyslík, - například vzduchu, do vzduchové komory, - takže kyslík nebo· vzduch se - na své dráze ke spalovacímu ústí pohybuje -ve šroubovlci kolem trubice spalovacího hořáku. Šroubovicový pohyb - pokračuje i ve spalovací komoře a přispívá k -dobrému promíšení - kyslíku - a plynného paliva.

Kombinovaným použitím spalovací -komory se spalovacím hořákem- výše uvedené konstrukce se dosáhne nejen výše popsaného- šro-ubovicového· víření ve - spalovací komoře, avšak -též smyčkovité recirkulace

198158 reagujících plynů a jejich spalných produktů od plamene ke spalovacímu ústí, což zvyšuje dobu setrvání a tím potlačuje tvorbu sazí. Ke vzniku této smyčkovité recirkulace přispívá zejména tvar spalovacího ústí a poloha trubice hořáku vzhledem ke zúžení spalovacího· ústí. Následkem tvaru spalovacího· ústí proudí vzduch nebo· kyslík a plynné palivo do. spalovací komory ve vějířovitém uspořádání.

Účelem vynálezu je poskytnout prostředky, kterými se ještě více zmenší ±ožnost tvorby sazí při částečném spalování plynného uhlíkatého paliva ve spalovací plynu výše uvedeného typu a tím se umožní při provozu spalovače plynu použít nižšího poměru· kyslíku к palivu a/nebo nižšího zatížení bez jakékoliv tvorby sazí.

Předmětem vynálezu je proto spalovač plynu, složený ze spalovacího hořáku, vzduchové komory kolem hořáku a ze spalovací komory, kterážto vzduchová komora je spojena se spalovací komorou prstencovým spalovacím ústím, přičemž částí spalovacího hořáku je válcová trubice s dvojitými stěnami pro přivádění plynného paliva spalovacím ústím do spalovací komory a prstencové spalovací ústí je vytvořeno jednak sbíhavou, jednak rozbíhavou vnitřní stěnou, které jsou upraveny po obou stranách zúžení, umístěného vně kolem vnitřního konce trubice spalovacího hořáku, vyznačující se tím, že poblíž spalovacího ústí 9 jsou ve vnější stěně 4 trubice 2 spalovacího hořáku 1 upraveny v sousedství uzavřeného čelního konce trubice 2 radiální výtokové trysky 3 různého průměru, kteréžto trysky 3 slouží к dávkování plynného paliva do· kyslíku nebo plynu obsahujícího kyslík, proudícího spalovacím.ústím 9, přičemž trysky 3, jsou pravidelně nebo v podstatě pravidelně rozloženy podle své velikosti po obvodě trubice 2.

Pravidelným rozložením podle velikosti se rozumí, že v trubici hořáku jsou pravidelně upraveny dvě nebo několik trysek téhož průměru. Při tomto rozložení jsou dovoleny odchylky až maximálně asi 10 °/o teoreticky dosažitelné geometrické pravidelnosti.

Bylo zjištěno, že upravení radiálních výtokových trysek různého průměru má za následek velmi dokonalé promíšení vzduchu nebo· kyslíku a plynného paliva, zejména následkem diskontinuálního charakteru zavádění příslušných plynů, uvažováno podél obvodu trubice spalovacího hořáku. Tímto opatřením se zabrání tomu, aby středově přiváděné palivo nebylo strháváno od stěny spalovacího ústí kolem proudícím vzduchem· nebo kyslíkem, a aby neproudilo jako oddělený nesmíšený proud do· spalovací komory.

Výborného promíšení vzduchu nebo, kyslíku s plynným palivem se dosáhne, když všechny výtokové trysky jsou upraveny v jediné rovině, která je kolmá к ose hořáku.

Poloha výtokových trysek na trubici· spalovacího hořáku vzhledem к zúžení prstencového spalovacího ústí má velký význam pro dosažení funkčně výhodného uspořádání proudění. Správná poloha těchto výtokových trysek proto přispívá к dobrému promíšení vzduchu nebo kyslíku s plynným palivem.

Podle výhodné obměny vynálezu je к dosažení tohoto ₄účelu poměr průměru uvedeného zúžení ke vzdálenosti od roviny proložené výtokovými tryskami к rovině, proložené zúžením v rozmezí 1,5 až 1,7.

Dále je důležité, aby čelní konec trubice ¹ hořáku nepřekážel příliš proudění, takže vzdálenost mezi rovinou proloženou výtokovými tryskami a rovinou proloženou čelním koncem spalovacího- hořáku by měla ¹ být malá.

Podle vynálezu je proto s výhodou zajištěno, že poměr mezi vzdáleností od roviny proložené čelním koncem trubice к rovině proložené výtokovými tryskami a průměrem zúžení je v rozmezí 0,097 až 0,117,

Dále, je s výhodou zajištěno, že poměr průměru trubice к průměru zúžení je v rozmezí 0,60 až 0,67. Poměr průměru výtokových trysek к průměru zúžení je s výhodou v rozmezí 0,030 až 0,060.

Při jednoduché, avšak účinné obměně vynálezu jsou upraveny dvě skupiny výtokových trysek, přičemž každá z těchto skupin má různý průměr trysek. Je například možné, rozložit tyto výtokové trysky střídavě a pravidelně po obvodu trubice spalovacího hořáku.

^!Je výhodné upravit skupinu nejméně šesti výtokových trysek o menším průměru a skupinu nejméně šesti výtokových trysek o· větším průměru. I když účinek opatření podle vynálezu se projeví již při menším celkovém počtu výtokových trysek, je vliv opatření obvykle nejvýraznější při celkovém počtu nejméně dvanácti výtokových trysek.

Při uspořádání dvou skupin výtokových trysek je výhodné, když poměr průměru větších výtokových trysek к průměru zúže- · ní je v rozmezí 0,045 až 0,050 a když poměr průměru menších výtokových trysek к průměru zúžení je v rozmezí 0,034 až 0,040.

Poměry průměru trysek к průměru zúže- g ní závisí ve značné míře na tlaku vzduchu nebo· kyslíku a plynného paliva a na rychlostech přiváděného· vzduchu nebo kyslíku a plynného paliva, jichž je třeba к dobrému promíšení v hořáku.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob přípravy plynné směsi, zahrnující vodík a kysličník uhelnatý, které neobsahují saze, částečným spalováním plynného uhlíkatého paliva kyslíkem nebo plynem obsahujícím kyslík ve výše popsaném opalovací plynu.

Při způsobu podle vynálezu se provoz spalovače plynu řídí tak, že poměr rychlosti proudění plynného paliva ve výtokových tryskách к rychlosti kyslíku nebo plynu ob198156

sáhujícího kyslík v zúžení je v rozmezí 3,5 C až 4,0 C, kde hustota kyslíku nebo· plynu obsahujícího· kyslík hustota plynného· . paliva, přičemž tyto- ' hustoty jsou ve vztahu k podmínkám v. části spalovače plynu před spalovací komorou.

Vynález bude blíže osvětlen s přihlédnutím k přiloženým výkresům.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn osový -řez spalovačem plynu podle vynálezu.

Na -obr. 2 je diagram rozložení koncentrace plynu ve spalovači plynu podél střední osy - zúžení . spalovacího ústí hořáku, jehož trubice má prstencovou štěrbinu.

Na obr. 3 je diagram rozložení koncentrace plynu ve - spalovači plynu podél střední osy zúžení spalovacího ústí hořáku, - když spalovač plynu má 15 trysek o- průměru mm.

Na obr. 4 je podobný diagram pro spalovně plynu mající 6 trysek o· průměru 5 milimetrů.

Na obr. 5 je podobný - diagram pro spalovně - plynu se 6 tryskami o průměru 5 mm a 12 tryskami o průměru - 3 mm.

Na -obr. 6 je podobný diagram pro- spalovač plynu se 6 tryskami o průměru 5 mm a 6 tryskami o průměru 3 mm.

Na- obr. 7 je podobný diagram pro spalovač plynu se -6 tryskami o- průměru 4,5 - mm a 6 tryskami -o průměru -3 mm.

Na obr. 8 je podobný diagram pro spalovně plynu se -6 tryskami o- průměru 4,5 mm a 6 tryskami o průměru 3,5 mm.

Na obr. 9 je schéma rozložení konce n.trace plynu pro- spalovač. plynu z obr. 8 ve vzdálenosti 2 mm. od vnitřní stěny - prsteúcového- spalovacího ústí po obvodu zúžení.

Na obr. 10 je diagram- rozložení koncentrace podobně jako- na obr. 3 u spalovače plynu se 4 tryskami o- průměru 3 - mm a 8 tryskami o průměru 4 mm.

Na obr. 11 je podobně jako- na -obr. 9 znázorněno- rozložení koncentrace plynu po obvodu - zúžení u spalovače plynu z -o.br. 10.

Na -obr. 12 je znázorněna závislost množství vzniklých sazí na procentu stechiometricky potřebného množství vzduchu u spalovače- plynu podle vynálezu s- přírodním plynem nebo propanem, jakožto plynným palivem: při 100-% zatížení. ,

Jak je patrno z obr. 1, spalovač plynu má spalovací hořák 1, spojený přívodem 22 tlakového plynného- paliva s neznázorněným kompresorem. Spalovací hořák 1 má trubici 2 s dvojitými- stěnami, - v jejíž vnější stěně jsou blízko uzavřeného· čelního· konce trubice 2 'trysky- 3. Plynné palivo· se přivádí mezi vnější stěnou 4 a vnitřní stěnou 5 trubice 2.

Spalovač plynu má dále zvukovou- komoru 6 se štěrbinovými otvory 7, jimiž se tan genciálně přivádí vzduch, vháněný do vzduchové komory 6 - směrem -šipek 8. . neznázorněným ' vzduchovým kompresorem. Uvnitř vzduchové komory 6 a . - kolem· trubice 2 spalovacího hořáku -1 vykonává vzduch šroubovicový pohyb, jehož postupná -složka směřuje kupředu ve směru osy trubice 2.

Vzduchová komora- 6 je spojena se spalovací komorou 10 spalovacím ústím 9. Spalovací - ústí 9 sestává ze -sbíhavé -stěny 11, z rozbíhavé stěny 12 a ze - zúžení- 13 mezinimi. Spalovací ústí 9 a spalovací komora 10 jsou vyloženy žárovzdorným materiálem 14. Spalovací komora 10 spalovače plynu je spojena -s neznázorněnou reakční komorou.

Provoz ve spalovači plynu, znázorněném na -obr. 1, probíhá takto: Plynné palivo· se čerpá přívodem· 22 mezi - stěny 4' a 5 trubice hořáku 1. Plynné palivo- opouští - spalovací hořák- 1 tryskami 3 jako- řada dílčích plynných proudů, jejichž dráha je schematicky znázorněna na obr. 1.

Plynné proudy paliva se setkávají a mísí s proudem vzduchu proudícím ve směru šipek 15 ze vzduchové komory 6 přes spalovací ústí 9 ' do - spalovací komory .. 10. Rychlost plynných proudů se -volí tak, že vnikají do- proudu vzduchu a dostatečně - se s- ním mísí. Tato rychlost plynu se může měnit pomocí tlakové ztráty napříč spalovacím hořákem 1. Rovněž je důležité, aby se plyn rozptýlil do značného- - počtu dílčích plynných proudů, aby se dosáhlo- co- nejrovnoměrnějšího- rozložení plynu určeného ke smíšení po- obvodu trubice 2. Toto rovněž závisí na volbě počtu trysek 3 v trubici - 2 spalovačího- - hořáku 1.

V dalším- popisu bude ukázán vliv trysek, - a -to- z výsledků řady - pokusů, provedených za- účelem optimalizace - spalovače -plynu.

Pro- katalytickou redukci kysličníku siřičitého, pro- níž je třeba - vyrobit redukční plyn prostý -sazí, obsahující- kysličník uhelnatý a vodík, částečným spálením přírodního- plynu - ve spalovači plynu podle vynálezu se provádějí měření na - modelu spalovače podíle obr. - 1, za použití vzduchu.

Účelem- těchto měření je zjistit, jaké uspořádání -spalovače poskytuje nejlepší -promíšení plynu a spalovacího vzduchu, poněvadž od dobrého promíšení se očekává- potlačení tvorby sazí.

Spalovač - plynu typu znázorněného- na obr. 1, avšak s prstencovou Štěrbinou jako

v.ýtokovým otvorem pro- plynné palivo· v trubce spalovacího hořáku není tak - vhodný pro částečné spalování, má-li se získat spalný - plyn prakticky prostý sazí. - U tohoto „spalovače -se štěrbinovým otvorem“ j-e pro1981 míšení plynu se spalovacím vzduchem velmi nedokonalé, což má za následek stabilní kouřový plamen. V plameni jsou obsaženy různé poměry plynu ke vzduchu, jak stechiometrický poměr se stabilizačním účinkem, tak vysoce podstechiometrický poměr, mající za následek tvorbu sazí.

Tvorbě sazí během částečného spalování je možno zabránit intenzívním promícháním plynu a vzduchu. V celé oblasti je pak přítomen týž poměr plynu ke vzduchu a pokud tento průměrný poměr neklesne pod mez tvorby sazí — což může být například asi 64 % množství kyslíku stechiometrický potřebného pro propan — nebudou se tvořit saze. Tento podstechiometrický plamen však bude velmi nestálý a snadno uhasne.

Zhasnutí plamene je možno· zabránit tím, že se zajistí, aby ve středu plamene byla nízká koncentrace pllynu. Žádoucí profil koncentrace plynu, měřené napříč zúžení 13 spalovacího ústí 9 spalovače plynu, tvoří přímou čáru s malým poklesem uprostřed. Toto· zúžení je místem, kde spalování obvykle počíná.

S modelem spalovače plynu používajícím vzduch je možno napodobovat míšení plynu sé spalovacím vzduchem a stanovit profil koncentrace plynu. S tímto modelem byly provedeny pokusy zá účelem optimalizace tvaru á polohy výťokovýčh trysek spalovacího hořáku takovým způsobem, aby bylo možno se co· nejtěsněji přiblížit к ideálnímu profilu koncentrace plynu. Při zkouškách byly měněný jednak počet a průměr trysek 3, jednak míra zatažení trubice, to jest vzdálenost mezi čelním koncem trubice spalovacího hořáku a rovinou proloženou zúžením 13 prstencového spalovacího ústí 9.

Příklad 1

Při zkoušce se spalovačem používajícím vzduch se použije_xspálovače typu znázorněného na obr. 1, u něhož čelní část trubice spalovacího· hořáku, obsahující výtokové trysky, je sejímatelně přišroubována a při každé zkoušce se nahradí jinou čelní částí s odlišně upravenými výtokovými tryskami.

Při všech těchto· zkouškách má spalovací hořák průměr 60 mm a průměr zúžení 13 prstencového· spalovacího ústí 9 je vždy 94 mm; kompresorem se do vzduchové komory 6 přivádí spalovací vzduch v množství 930 m³/h. Plynné „palivo“ je přiváděno stlačeným vzduchem (80 m³/h], к němuž je přidáno· 3,3 % hélia. Tato směs se přivádí do· spalovacího hořáku 1 přívodem 22. V dalším textu se výrazem „plyn“ vždy rozumí směs vzduchu a hélia, vycházející ze spalovacího· hořáku. Při zkouškách se předpokládá, že proudění v hořáku· až po zúžení 13 spalovacího ústí není ovlivněno okolností, zda vytékající plyny se spalují či nikoliv.

Koncentrace hélia, měřená v určitém místě zúžení spalovacího ústí, je proto měřít56 kem míšení plynu a spalovacího vzduchu. Tato koncentrace se měří katharometrem, jímž se stanoví vodivost plynu. Tato hodnota se mění s koncentrací hélia. Plyn, u něhož se má stanovit koncentrace hélia, se odvádí sondou a sacím potrubím pomocí membránového čerpadla. Rychlost plynu· še ve všech případech určuje pomocí válcové Pittovy trubice. .

Všechna měření koncentrace se-provádějí napříč ústím podél čáry procházející středem spalovače. Všechny zkoušky, s výjimkou šesté, se provádějí s průměrnou „koncentrací plynu“ [80/(930 + 80)] x 100 % = ’ = 7,9

Zkouška 1

Nejprve se určí profil koncentrace plynu běžného· spalovače plynu s prstencovou štěrbinou v trubici hořáku. Šířka štěrbiny je 2 mm a zatažení R rubíce 2 (to jest vzdálenost mezi čelním koncem trubice a rovinou proloženou zúžením 13) je 30 a 50 mm. Rychlost V „plynu“ je 5'9 m/s. Výsledky měření koncentrace plynu jsou vyneseny v grafu na obr. 2. V tomto a v dalších grafech je na jedné ose nanesena koncentrace plynu v %, na druhé ose vzdálenost od místa měření к určitému pevnému bodu zúžení 13 spalovacího· ústí. V tomto a v dalších grafech je rovněž znázorněna průměrná koncentrace plynu 7,9, %, které by se dosáhlo při intenzívním promíchání přímou čarou.

Z grafu na obr. 2 vyplývá, že u běžného spalovače je míšení plynu se spalovacím vzduchem velmi nedokonalé. U okraje zúžení není vůbec žádný plyn, avšak prochází tam největší množství vzduchu.

Zkouška 2

Při druhé zkoušce se použije trubice hořáku s 15 jednotlivými tryskami o průměru 3 mm ve vzdálenosti 10 mm od čelního· konce. Trubice je umístěna ve spalovači plynu * při zatažení R = 20, 30, 40, 50, 60 a 70 mm. Rychlost V plynu je ve všech případech 210 m/s. Výsledky jsou znázorněny v grafu na obr. 3. »

Ve srovnání s hořákem štěrbinového typu, při jehož použití byly získány výsledky ' zachycené v grafu, na obr. 2, je zlepšení jasně patrné. Nicméně proudy plynu nevnikají dostatečně daleko do vzduchu proudícího spalovacím ústím, takže koncentrace plynu zůstává příliš nízká v oblasti sousedící s vnitřní stěnou spalovacího ústí. Řešení tohoto problému je podle vynálezu ve větším průměru trysek. Z obr. 3 je rovněž patrný vliv velikosti zatažení R, která však není podstatná.

Zkouška 3

Při třetí zkoušce se použije trubice hořá198156 ku se 6 tryskami, majícími průměr 5 mm. Zatažení · R trubice je 40, 50 a 60 mm. Rychlost V . plynu je 189 m/s.

Výsledky měření koncentrace ' plynu jsou . vyneseny v grafu na obr. 4. Vyplývá z nich, že proudy plynu vnikají příliš daleko· do proudu vzduchu procházejícího spalovacím ústím. Toto' je možno · · odstranit · snížením rychlosti plynu, jak je patrno- z další ' zkoušky.

Zkouška 4

Při čtvrté zkoušce se použije .trubice se zvětšeným počtem vyvrtaných trýsek -o· průměru 3 mm, takže při množství plynu · 80 m-³/ ,/h je rychlost plynu proudícího· z trysek přibližně 100· m/s. · Tato čtvrtá .zkouška se tedy týká trubice, mající 6 trysek o průměru 5 mm a 12 trysek o· průměru 3· mm. · Zatažení R je 30, 40 a 50 mm; rychlost plynu je 110 metrů/s.

Koncentrace plynu, měřené ve spalovacím ústí, jsou vyneseny v grafu na obr. 5. Z tohoto· grafu vyplývá, že změna zatažení R má vliv na směs. Aby se zmenšily vrcholy koncentrace plynu ve vzdálenosti 15 mm od středu a rovněž nepravidelné rozložení kolem obvodu, sníží· se počet trysek o· průměru 3 mm.

Zkouška 5

Provede se táž zkouška, avšak za použití trubice hořáku opatřené šesti tryskami o· průměru 5· mm a · šesti tryskami o· průměru 3 mm. Zatažení R je 30, 40 a 50 mm a rychlost plynu · je 139 m/s.

Změřené koncentrace plynu jsou vyneseny v grafu na obr. 6; .jak je patrno, vrcholy ve vzdálenosti 15 mm· od středu opravdu zmizely. Kromě toho· se snížil vliv změny velikosti zatažení.

Následkem zvýšené · ' rychlosti· plynu vnikají proudy plynu, vycházející z trysek· o průměru 5 mm, příliš daleko, takže u stěn spalovacího· ústí dochází k příliš · vysoké koncentraci pilynu.

Zkouška 6

Při šesté zkoušce se proto 6 trysek o průměru· 5· mm· nahradí šesti tryskami o· průměru 4,5 mm, takže spalovač plynu má dvě skupiny šesti trysek· s různým- průměrem. Při zkoušce je rychlost V plynu 139 m/s při zatažení R jednak 50 mm, jednak 40 mm. Kromě toho. se provede zkouška při zatažení R = 50. mm- a rychlosti V plynu 161 m/s a při zatažení R · = 40 mm a rychlosti V plynu · 121 m/s. Ve výše uvedených třech · případech činí průměrná (vypočtená] koncentrace plynu při rychlosti V = 161 · m/s 7,9 ' · % · při rychlosti V · = 139 m/s 6,8 % a při rychlosti· V = 121 m/s 6,1 ·%.

Měřené koncentrace plynu jsou vyneseny v grafu¹ na obr. 7. Rovněž zde se naměří maximální hodnota u stěny spalovacího· ústí, · zatímco minimální koncentrace plynu je ve vzdálenosti 35 mm od středu..

Zkouška~7

Při sedmé zkoušce se trysky o· průměru 3. mm v hořáku z předcházející zkoušky zvětší na průměr 3,5 mm, poněvadž se očekává že vnitřní proudy proniknou hlouběji a zvýší výše uvedenou minimální hodnotu. Vzhledem ke snížené rychlosti se maxima na okrajích sníží. Sedmá zkouška se tedy týká· trubice hořáku se· 6. tryskami o· průměru 4,5 mm a 6 tryskami o· průměru 3,5 mm. Zatažení· R je 50 mm a rychlost plynu 145 m/s.

Koncentrace plynu se za těchto, podmínek měří dvakrát, přičemž poloha trubice hořáku je při obou těchto· měřeních odchylná, protože se trubice . mezi oběma měřeními otočí' kolem své' o'sy ó úhel 30°.

Výsledky uvedené v grafu na obr. 8 ukazují, že profil koncentrací takto uspořádaného hořáku je možno· označit jako· přijatelný. Z průběhu obou · křivek je však zřejmé, že rozložení koncentrace plynu · ve směru¹ obvodu spalovacího- ústí není rovnoměrné. K získání lepšího· obrazu · tohoto· rozložení podél' obvodu se· provede měření koncentrace · plynu · ve vzdálenosti 2 mm od vnitřní stěny spalovacího ústí, přičemž se trubice hořáku vždy pootočí o· 10°.

Z· výsledků těchto· měření, které jsou znázorněny v· grafu na· obr. 9, je zřejmé, že počet proudů, které mají zásobovat okrajové oblasti plynem, který přichází z uvedených 6 trysek o· průměru · 4,5 mm, je příliš malý.

Zkouška 8

K odstranění výše uvedeného- nedostatku se při další zkoušce zvýší· počet velkých trysek v trubici .hořáku. Proto se tato osmá zkouška týká trubice hořáku mající 4 trysky o průměru 3 mm· a 8 trysek . ' o průměru 4 mm. Zatažení · R je · ve všech případech 50 mm a · rychlost· plynu 174 m/s. První dvě řady měření, jejichž výsledky jsou· znázorněny na obr. · 10, se provedou tak, že· trubice hořáku· j-e- při · druhé řadě pootočena o 40° · vzhledem k poloze při první řadě měření. Třetí řada měření se týká měření koncentrace plynu ve vzdálenosti 2 mm od stěny spalovacího ústí, přičemž se trubice hořáku pokaždé pootočí kolem· své osy o. úhel 10°. Výsledky těchto· měření jsou shrnuty v grafu na· obr. 11.

Z obr. 10 je patrné, že při tomto uspořádání hořáku je rozložení koncentrace plynu uspokojivé. Z obr. 11 nadto vyplývá, že rozložení koncentrace plynu na obvodu · je lepší než v případě znázorněném na obr. 9, poněvadž vrcholy jsou· méně vysoké a obecně je koncentrace plynu příznivější ve vztahu k průměrné koncentraci.

P ř í к 1 a d 2

Spalovač plynu druhu znázorněného na obr. 1, mající spalovací hořák o· průměru 60 mm a dvě skupiny trysek 3 s různým průměrem, se použijí pro částečné spálení přírodního plynu vzduchem. Trysky jedné skupiny mají průměr 4,5 mm a trysky druhé __průměr zúžení_____________ vzdálenost roviny, proložené tryskami, od roviny, proložené zúžením vzdálenost trysek od čelního konce trubice průměr zúžení _________průměr trubice hořáku_________ průměr zúžení _____________průměr trysek__ průměr zúžení

V tomto spalovači se spaluje přírodní plyn na směs složenou z vodíku, kysličníku uhelnatého a vodní páry, jakožto spalných produktů. Změnou přítoku přírodního plynu a/nebo přítoku vzduchu se dosáhne různých poměrů přírodního plynu ke vzduchu. Množství přiváděného vzduchu se vyjádří v procentech stechiometrického množství, přičemž 100 % označuje množství vzduchu potřebné к úplnému spálení přírodního plynu. Při zkouškách se spalovačem· se použije různého zatížení, přičemž se při 100% zatížení spálí 100¹ kg/h přírodního plynu. Množství sazí vzniklých ve vlhkém spalném plynu se stanoví při různých poměrech zatížení a při různém procentovém obsahu stechiometricky potřebného vzduchu.

Získané výsledky jsou uvedeny v připojené tabulce. Na obr. 12 jsou graficky znázorněny obsahy sazí při 100% zatížení. Z výsledků vyplývá, že spalovač plynu podle vynálezu je velmi účinný při vysokých poměrech zatížení a nízkém procentu stechio skupiny průměr 3,5 mm. Trysky jsou upraveny ve vzdálenosti 10 mm od uzavřeného čelního konce trubice. Zatažení R trubice hořáku je 50 mm a průměr zúžení v kruhovém spalovacím ústí je 94 mm.

Charakteristické parametry spalovače plynu jsou tyto:

94 '60 '	= 1,57
10	= 0,106
94
60	= 0,64
93

větších = = 0,048 menších - = 0,037 metricky potřebného vzduchu, poněvadž za zjištěnou hranicí vzniku sazí jíž žádné saze nevznikají (přerušovaná čára; koncentrace sazí na svislé ose).

Příklad 3

U spalovače plynu z příkladu 2 se spalovací hořák nahradí jiným s trubicí o průměru 60 mm, která má 8 trysek o průměru 4,5 mm a 8 trysek o průměru 3,5 mm. Vzdálenost trysek od uzavřeného čelního konce hořákové trubice je 10 mm a zatažení R je 50 mm. Tohoto spalovače plynu se použije pro částečné spálení propanu vzduchem. Při 100'% zatížení se spálí 100 kg/h paliva. Obsah sazí ve spalných plynech se stanoví pro' různá procenta stechiometricky potřebného vzduchu. Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce a graficky znázorněny na obr. 12 (plná čára; koncentrace sazí na svislé ose).

TABULKA
Palivo·	zatížení, %	% množství vzduchu stechlo-	saze, mg/Nm³
		metricky potřebného·
		к úplnému spálení
Přírodní plyn	•100	64,5	0
	63,0	0
		61,0	2
		59,0	3
		58,0	5
		57,4	10,5
		57,0	19
		52,5	90
	70	67,0	0
		62,0	3
		57,5	13,5
	50	60,0	2,5
		53,5	110
	30	61,0	3,5
		57,5	44
	20	59,0	30
propan	100	68,5	0
		65,0	0
		60,0	40
		56,0	111

V. příkladech 2 a 3 se obsah sazí ve spalných plynech stanoví takto:

Spalné plyny se na výstupu z reakční komory spalovače plynu odsávají nechlazenou křemennou trubkou. Po průchodu chladičem přicházejí plyny do filtrační komory, naplněné křemennou vlnou, kde se popřípadě obsažené saze na ní zachytí. Po vysušení sé spalné plyny vedou vývěvou, plynoměrem a rotametrem. Před vložením čisté filtrační vložky z křemenné vlny se tato vysuší a zváží spolu s chladičem. P,o provedení zkoušky se filtrační vložka a chladič vysuší při teplotě 90 °C za sníženého' tlaku a znovu se společně zváží.

198158

1S

PR •1. Spalovač plynu, sestávající ze spalovacího hořáku, vzduchové komory kolem hořáku a ze spalovací komory, kterážto vzduchová komora je spojena se spalovací komorou prstencovým spalovacím ústím, přičemž částí spalovacího hořáku je váilcová trubice s dvojitými stěnami pro přivádění plynného paliva spalovacím ústím do spalovací komory a prstencové spalovací ústí je tvořeno jednak sbíhavou, jednak rozbíhavou stěnou, které jsou upraveny po obou stranách zúžení, umístěného vně kolem vnitřního konce trubice spalovacího hořáku, vyznačující se tím, že poblíž spalovacího ústí (9) jsou ve vnější stěně (4) trubice (2) spalovacího hořáku (1) upraveny v sousedství uzavřeného čelního· konce trubice (2) radiální výtokové trysky [3] různého průměru, kteréžto trysky (3) slouží к dávkování plynného paliva do kyslíku nebo plynu obsahujícího kyslík, proudícího spalovacím ústím (9), přičemž trysky (3) jsou pravidelně nebo v podstatě pravidelně rozloženy podle velikosti kolem trubice (2).

2. Spalovač plynu podle bodu 1 vyznačující se tím, že všechny výtokové trysky (3) jsou v jedné rovině, která je kolmá к ose spalovacího hořáku (1).

3. Spalovač plynu podle bodů 1 nebo 2 vyznačující se tím, že poměr průměru zúžení (13) ke vzdálenosti roviny proložené výtopovými tryskami (3) od roviny proložené zúžením (13) je v rozmezí 1,5 až 1,7.

Claims

EDMĚT VYNÁLEZU
4. Spalovač plynu podle bodů 1 až 3 vyznačující se tím, že poměr vzdálenosti roviny proložené čelním koncem trubice ;(2) od roviny proložené výtokovými tryskami (3) к průměru zúžení (13) je v rozmezí 0,097 až 0,117.
5. Spalovač plynu podle bodů 1 až 4 vyznačující se tím, že poměr průměru trubice (2) к průměru zúžení (13) je v rozmezí 0,60 až 0,67.
6. Spalovač plynu podle bodů 1 až 5 vyznačující se tím, že poměr průměru výtokových trysek (3) к průměru zúžení (13) je v rozmezí 0,030 až 0,060.
7. Spalovač plynu podle bodů 1 až 6 vyznačující se tím, že jsou upraveny dvě skupiny výtopových trysek (3) o různých průměrech, přičemž všechny trysky (3) jedné skupiny mají týž průměr.
8. Spalovač plýnu podle bodů 6 nebo 7 vyznačující se tím, že jedna skupina zahrnuje nejméně šest výtopových trysek (3) o menším průměru a druhá skupina zahrnuje nejméně šest výtokových trysek (3) s větším průměrem, než jaký má první skupina.
9. Spalovač plýnu podle bodu 8 vyznačující se tím, že poměr průměru větších výtokových trysek (3) к průměru zúžení (13) je v rozmezí 0,045 až 0,050 a poměr průměru menších výtokových trysek (3) к průměru zúžení (13) je v rozmezí 0,034 až 0,040.
12 listů výkresů severografia, n. p., závod 7, Most

198158

R = 30mm R= 50mm % v=59m/s

Okr. 2

R=20mm

----R=30mm

------Rs 40 mm — — R=50 mm

----R=60mm

------R=70 mm v = 210 m/s

12 22 32. 42 52 62 72 82

Obr. 3 mm

О — R = 30 mm — R =40 mm

.........R ~50mm ' ·/· ' v = 110 m/s

22 r ₀1___________í_________i_________i_________i____I____i_________i____j_________в______„j

0 12 22 32 42 52 62 72 82 94 mm obr. 5

198158

--R=30mm ——— R = 40 mm

- R a 50 mm v s139m/s

-----R=50 mm’, V=161m/s -----_R=50 mm; V=139m/s --------_R=40 mmj V=139m/s --R=40 mm; V=i21 m/s % 22 г •ol________________!_____________1_____________I____________I_____________1 1 1- > 1

412 22 32 42 52 62 72 82 94

Obr, 7

R= 50mm

Obr. 9

199159

R = 50mm iseise