CS199805B1 - Hořák pro spalováni plynných paliv - Google Patents

Description

Vynález ss týká hořáku pro spalováni plynných paliv, který má ekřín s přívodním kanálem pro hořlavý plyn a s přívodním kanálem pro vzduch a vířivou směšovací komoru.

Při spalování plynných paliv se mimo'jiného dnes používá i hořák se směšovací komorou so zákrutovou vložkou, obklopenou skříni hořáku, kterážto misloi komora je spojena jednak s kanály na topný plyn a s přívodem pro okysllěovadlo a jednak výstupní tryskou hořáku·

U takovýchto známých plynových hořáků so palivová směs pohybuje vo vířivém proudu·

Tim vznikající kvalita směsi je ale relativně nízká, čímž js spalováni nedokonalé, Známé plynová hořáky mají dálo relativně veliký požadavek na místo a jsou komplikovaně konstruovány· Při udržováni plamene jsou zde zapotřebí zvláštní stabilizační zařízeni· teoíem vynálezu jo odstranit uvedené nedostatky a zvýšit rychlost spalováni zlepšením zákrutové vložky·

Tento úkol je podle vynálezu vyřešen tsk, ie na vstupu do vířivé směšovací komory je uspořádán geneřátor kmitů, jehož výetup je spojen s výstupním kanálů trysky, jejíž výstupní ěást má průřez zaobleného tvaru·

199 8Ο5

199 BOS

Dalším znakem vynálezu je, še generátor je proveden jako dvě pevné křivočaré vodicí lopatky, ležící souměrně k středu vířivé směšovaoí komory a majíoi tvar úseku Arohimedovy spirály, přičemž konce těohto úseků se navzájem překrývají v rozmezí středového úhlu o hodnotě nanejvýše 90 °, a společně so směěovaol komorou vytvořenými kanály, uspořádanými kolmo k podélné oso vířivé směšovací komory jsou spojeny vstupními otvory s prstencovou komorou, pro rozdělováni hořlavého plynu, a výstupní otvory ss směěovaol komorou·

Podle dalšího znaku je vynález upraven tak, že vířivá směšovací komora je spojena se saoi tryskou, jejíž vstupní otvor je spojen s přívodem vzduohu.

Posledním znakem vynálezu je, že na výstupní části trysky je uspořádán děrovaný kotouč za účelem zamezení zpětného proudění spalin do kanálů přívodu vzduchu nebo do vstupního otvoru sací trysky·

Plynový hořák podle vynálezu poskytuje tedy proti známým zařízením tohoto druhu výhody v hospodárnějším využití spalovacího plynu v důsledku vyšší kvality směsi a vs vyšší pohltivosti a možnosti spalovat topné plyny vs velkém? tlakovém rozpětí od 0,2 až do 20 barů, jakož i topné plyny s kondenzujícími frakcemi, pro spotřebu topného plynu, které je od 50 % až do 200 % od hodnoty seřízeni a pro poměr vzduohu a plynu, který je možno měnit mezi 0,95 a 3,4·

Vynález js blíže objasněn v několika příkladech provedeni na připojených výkresech, kde na obr· 1 je plynový horák vytvořený podle vynálezu v podélném řezu, na obr. 2 je řez II-U z obr. 1, na obr. 3 je další plynový hořák, vytvořený podle vynálezu s pevnou nasávací tryskou s děrovaným kotoučem a s dělicím plamenem v podélném řezu, na obr. 4 je stejný hořák při pohledu shora a na obr. 5 js dalši obměna provedeni plynového hořáku podle vynálezu s posuvnou nasávací tryskou, se zákrutovou vložkou v nasávací trysce a a rozprašovačem na tekutá paliva·

Plynový hořák podle obr. 1 má skříň 1 hořáku s prstencovou komorou 3, která je spojena jednak s kanálem £ na přivádění plynného paliva a jednak s otvory £ rovnoměrně rozdělená na obvodě* Prstencová komora £ slouží k rovnoměrnému rozdělováni topného plynu do otvorů £, spojujících prstencovou komoru 3 s dalěí prstencovou komorou £, která rovnoměrně rozděluje proud topného plynu do kanálů £ zvukového zářiče tvořícího generátor 2 kmitů· Kanály £ jsou tvořeny zakřivenými vodicími lopatkami £ (obr· 2) umístěnými na dhě zvukového zářiče tvořícího generátor 2 kmitů· Vodioi lopatky £ představuji dva stejné úseky Arohimedovy spirály ss dvojím vedením, která probíhají kolem středu a vzájemně se překrývají o O až 90 °,

Uprostřed zvukového zářiče je nasávací kanál £ §obr. 1, 2) s kruhovým průřezem proměnlivým po déloe trysky· Tato tryska ústi svým menším otvorem do vířivé směšovaoí komory 12, která působí jako rezonátor a svým větším otvorem do saoi trysky (obr· 1).

Do sací trysky U ústi dále radiálně probíhající kanály 1¾ na přiváděni vzduchu· Hořák je opatřen tryskou l£ s válcovitým výstupním kanálem 1¾ pro směs vzduohu s plynem·

199 BOS

Výstupní tryska má na konoi prstencové zesíleni tvořící výstupní část 1£ ve tvaru polovič nibo prstence s kruhovým průřezem· Toto .zesíleni poskytuje plameni tvar routjiclbo kotouče.

Popsaný plynový hořák praouje následovnět

Plynné palivo vstupuje β přetlakem kanálem fa plynného paliva do prstencové komory fa a rovnoměrně ji vyplňuje· Otvory fa dále proudí do dalši prstencové komory fa vytvořené skříni X hořáku, výstupní tryskou fafa & generátorem 2 kmitů a rovnoměrně ji vyplňuje· Zde se proud plynu rozdvojuje do dvou proudů, které dále proudí do kanálů £, zvukového zářiče vytvořených zakřivenými vodicími lopatkami § generátoru 2 kmitů· Jak bylo uvedeno, vodici lopatky £ představují dvě stejné části Archimedovy apirály a probíhají symetricky kolem středu· Sousední čáeti vodicích lopatek £ se překrývají o 0 aš 90°· Oba dílčí proudy získávají průchodem kanály £ zvukového zářiče točivý pohyb a navzájem na sebe narážejí přičemž působením odstředivé sily dochází k jejich střídavému zabrzděni· Tim dochází k pravidelnému a nepravidelnému pulsováni dílčích proudů se zvukovou nebo podzvukovou frekvenci· Kmitající dílčí proudy plynu vstupují do vířivé směšovací komory 10. která působí jako rezonátor·

Protože nasávaol kanál £ při vstupu do směšovací komory lg má zúženi a průměr jeho vyústěni je menši než průměr směšovací komory IQ, nasává krouživé proudění plynu vzduch do směšovací komory 10. Krouživým pohybem plynu se tento intenzivně promíchává se vzduchem. Elastické kmitáni přitom přispívá ke zvýšení kvality směsi·

Kmitající směs plynu se vzduchem tvoři při výstupu z výstupního kanálu 1£ trysky účinkem odstředivé síly trychtýřovitý plamen· Prstencovým zesílením výstupní části 1£ na konci trysky vzniká Moandův efekt, který přispívá k dalšímu rozšířeni plamene·

Plamen vytvořený hořákem má tvar kotouče se silně rozvířenou spalovací směsí, který rozprostírá kolmo k ose hořáku· Dále při kroutivém pohybu vystupující směsi plynt| se vzduchem z trysky fafa vzniká za působeni odstředivých sil velký podtlak ve středu trysek, který způsobuje nasáváni produktů spalováni a vzduchu s vysokou teplotou do dolní oblasti plamene· Tim ee urychluje spalováni·

Hořák znázorněný na obr. 3 je určen pro spalováni topných plynů, které vznikají při zpracováni ropy a zemního plynu jako odpadni produkty. Hlavni části tohoto hořáku je skříň X£ a prstencovou komorou 1£, do které ústi s jedné strany přívodní kanály 12 na přívod plynu a na druhé straně dalši kanály 1£ generátoru kmitů· Kanály 12 spojují prstencovou komoru 1£ s hlavním přívodem 21 plynu hořáku·

Komora 1£ tedy rovnoměrně rozděluje proud plynu do dalších kanálů 1£. Zvukový zářič tvořící generátor SS2. kmitů je středově umístěn v prstencové komoře !£· Je stejně sestrojen, jako v obměně provedení podle obr. 1, 2· Válcová směšovací komora 22 (obr. 3) zvukového zářiče půaobl jako rezonátor. Na ni je pevně připevněna výstupní tryska gfa hořáku, kterou jsou vypouštěny pulsující proudy plynu· Výstupní tryska ££ je koaxiálně uložena

189 BOS k válcové vířivé směšovací komoře ££ a má aa konoi výstupní část g£. Vnitřní průměr výstupní trysky ££ je meněl, než průměr výstupní části jejímž úkolem je dát plameni tvar rotujloího toroidu.

V rovině výstupního průřezu výstupní trysky ££ je děrovaný kotouč ££, který je oválný a leží příčně k podélná ose hořáku. Zabraňuje zpětnému proudění produktů spalováni ke vstupnímu otvoru sací trysky gg a je upevněn na krytu hořáku můstky gZ· Na děrovaném kotouči je dále výstupní tryska gg a tryskový nástavec.

Sací tryska 26 je upevněna na dně krytu hořáku a je ve vířivé směšovací komoře gg a ve výstupní trysce gg, k nim koaxiálně upravena. Slouží k přiváděni vzduchu. Tato tryska je na vstupní straně směrem ven otervřená a ústi na výstupní straně do výstupního kanálu gg, kterým proudí topný plyn. Te výstupním kanálu gg nastává míšení pulsujících proudů plynu s nasávaným vzduchem. Na děrovaném kotouči gg jsou děliče plamene umístěné kolem výstupních části ££ trysky. Tvoří spolu s dalším kotoučem gg a otvorem gX pravoúhlé kanály, resp. částečné kanály gg (obr. 4), kterými vyoházi plamen rozdělený do více dllčíoh plamenů. Kanály 12 probíhají tangenciálně výstupní části ££ trysky (obr. j) a souhlasí svým směrem se smyslem otáčení Archimedovy spirály zvukového zářiče. Otvor gX kotouče gg umožňuje zpětné prouděni produktů spálování^vzduchu do dolní oblasti plamene. Kulatými a štěrbinovítými otvory gg kotouče gg ležícími symetricky kolem trubkového nástavce a pod nim (obr. 4) je nasáván přídavný vzduch.

Popsaný hořák má následující účinnosti

Palivový plyn proudí do hořáku a přetlakem hlavním přívodem gX, rovnoměrně se rozděluje do můstků 27. přichází do prstencová komory Xg tvořené generátorem 20 kmitů a skříní hořáku a rovnoměrně je vyplňuje. Zde se rozděluje proud plynu do kanálů generátorů gg kmitů (obr. j), který je stejně sestrojen, jako u obměny provedení podle obr. 1, 2. Z rezonátoru vířivé válcová směšovací komory gg vystupující proud kmitajícího plynu prochází válcovou výstupní tryskou 21 a vystupuje tryskovým nástavcem. Točivým pohybem proudícího plynu a náhlým rozšířením průchozího průřezu výstupního kanálu 28 při vetupu do výstupní části 24 trysky nastává podtlak ve středu výstupního otvoru výstupního kanálu gg, výstupnitrysky gg a tryskové výstupní části který způsobuje proudění vzduohu sací tryskou gg. Tento nasávaný vzduoh je promícháván s plynem na výstupu z výstupní trysky gg a uvnitř výstupní části g£ trysky. Kroutivý pohyb a pulzaoe proudění plynu přispívají ke zvýšení kvality směsi. Dále působí výskyt Koandova efektu, který dává plameni výstupujicimu z tryskové výstupní části g£ tvar toroidu postaveného příčně k podélné ose hořáku·' Plamen je tvořen silně rozvířenou topaeu směsí. Průchodem plamene kanály Jg tvořenými děliči plamene se zvětšuje jeho účinná plocha, zůstává však zaohován jeho kroutivý pohyb.

Protože ve středu výstupní části trysky je podtlak, proudí vzduoh s velmi rozpálenými produkty spalování do míst paty plamene, čímž se tento udržuje. Točení plamene způsobuje nasáváni přídavného vzduohu otvory děrovaného kotouče gg. Pro zapálení směsi plynu

199 809 se vzduchem je v jednom kanálu tvořeném děliči plamene zvláštní opalovací zařízeni (na vyobrazeni neznázorněno)·

Na obr· 5 znázorněný hořák je kombinovaný hořák·

Jeho hlavni části je skřiS hořáku (obr· 5) s přívodním hrdlem 32 vzduchu, přívodním hrdlem 3S plynu a s prstencovou komorou 32· Tato slouží k rovnoměrnému rozdělováni proudu plynu přicházejícího přívodním hrdlem 3g plynu do trysek zvukového zářiče 41·

Ten je uprostřed skříně 32 hořáku, je k němu koaxiální a má stejné provedeni jako u obměny provedeni podle obr· 1, 2· Hořák má dále válcovou mísicí komoru 42 (obr· 3), která působi jako rezonátor· Výstupní tryska hořáku má válcovou část 43 a kuželovou část 44 spojeně s výstupní směšovací komorou·

Ve skříni 32 hořáku je dále nasávacl tryska £2 umístěna posuvně ve směru osy a koaxiálně ležící misioí komoře 42» Její vstupní otvor je v přívodním hrdle 32 vzduchu, zatímco její výstupní otvor je v misioí komoře (£·

U Výstupu z nasávacl trysky jsou prvky 46 vírové vložky· Jejich směr js souhlasný se směrem točeni Arohimedovy spirály zvukového zářiče a slouží ke zvířeni nasávaného yzduchu.

Regulační zařízení 4? umožňuje přestaveni nasávacl trysky £2 v podélném směru·

Další, regulační zařízení 4S. které je v přívodním hrdle 12 vzduchu, slouží k ovlivňováni množství přiváděného vzduchu· Je řízeno i množství vzduchu přiváděného do místa k patě plamene· Za tim účelem je na skříni 32 hořáku vzduchové šoupátko 42« Rozprašovač na tekutá paliva je koaxiální s nasávacl tryskou £2, misioí komorou s válcovou části trysky 43« Poloha výstupu rozprašovače 22 fixována uzavíracím šroubem 21» který se naoházl v krytu hořáku·

Funkoe hořáku je následující»

Plynné palivo přichází v přetlaku přívodním hrdlem 3§ plynu do prstencové komory 33 a rovnoměrně ji vyplňuje· Odtud přichází do trysek zvukového zářiče 41* který byl dříve popeán a je znázorněn na obr. 1, 2·

Kmitající proud plynu přioházi do misioí komory 42, která působi jako rezonátor a pak do válcové části 43 trysky· Krouživým pohybem proudů plynu vzniká podtlak (vakuum) ve středu misioí komory 42 a ve válcové části 43 trysky, který způsobuje přívod vzduohu nasávaoi tryskou 45. V misioí komoře 4£ a ve válcové části 42 trysky se proudy plynu a vzduohu rozvířeného zatočeným tělesem účinné promísí. Směs plynu a vzduchu ss dostává kuželovou části 44 trysky ve tvaru trychtýřovitého plamene do spalovacího prostoru.

důsledku zešikmení vnější kuželové části 44 trysky a řízšiřeni skříně 3& hořáku js nasáván okolní vzduch okénky vzduchového ěoupátka 42 úo míst paty plamene· Při topeni předehřiváním je potřeba tepelného vzduohu ohraničena dalším regulačním zařízením 4§. Výstupní část nasávaoi trysky 42 se přestaví blíže válcové části 43 trysky, je-li žádáno silnější rozvířeni plamene a stáhne se zpět, když má být plemen klidnější·

9 Β O S

Při současném spalováni plynných i tekutých paliv je výstupní tryska rozprašovače 52 ve válcové části £g trysky nebo v mísioí komoře £2, zatímco potřebné množství vzduchu je přiváděno přívodním hrdlem gZ vzduchu & nasávaoí tryskou £5 pod tlakem· Tekuté palivo je přiváděno k rozprašovači rozprašovacím hrdlem 52 a rozprašovaoí prostředek (pára nebo vzduoh) dalším hrdlem, gg·' Elastické kmitáni proudů plynu přispívá ke zvýšeni kvality směsi topného plynu, spalovací vzduoh, pára nebo vzduoh tvořící směs tekuté části přispívá ve spalovacím prostoru k dokonalému spalovacímu poohodu·

Pří provozu hořáku s tekutým palivem je výstup nasávaoí trysky £g na nasávání vzduohu s prvky 4§ vírové vložky ve válcové části £g trysky, zatímco uvedený spalovací vzduoh je přiváděn v potřebném množství přívodním hrdlem gZ vzduchu· Spotřeba vzduchu je seřízena dalším regulačním zařízením £§· Přivádění dalšího vzduchu do míst paty plamene se provádí štěrbinovitýml okénky vzduchového šoupátka £2· Tekuté palivo je přiváděno do rozprašovače rozprašovacím hrdlem 53 a rozprašovací prostředek (pára nebo vzduoh) dalším hrdlem gg·

Uvedený hořák může nalézt uplatnění při otápěni vyvíječů péry a u plynových turbin, u průmyslových peci na zpracováni nafty a v chemií ropy, u pecí a reaktorů na získávání sazí, u reaktorů na pyrolýze plynů, u peci na využiti plynných odpadních produktů, u peci tavících a na tepelné zpracování v hutnickém průmyslu, jakož i ve všeoh podnicích, kde se jedná o hospodárné spalování plynných paliv·

Claims (3)

1· Hořák pro spalování plynných paliv, který má skříň s přívodním kanálem pro hořlavý plyn a s přívodním kanálem pro vzduch s vířivou směšovací komorou, vyznačený tím, že na vstupu do vířivé směšovací komory (10, 22) je uspořádán generátor (7, 20) kmitů, jeho výstup je spojen s výstupním kanálem (l4, 28) trysky (lg, 2g) jejíž výstupní část (lg, 24) má obloukový průřez·

2· Hořák podle bodu 1, význačný tim, že generátor (7, 20) tvoři dvě pevné křivočaré vodici lopaty (8), ležící souměrně k středu vířivé smgšovaoi komory (10, 22) a mající tvar úseků Arohlmedovy spirály, přičemž konoe tgohto úseků se navzájem překrývají v rozmezí středového úhlu o hodnotě nanejvýš 90°, a společně se směšovací komorou (10, 22) vytvořenými kanály (6, 19) uspořádanými kolmo k podélné ose vířivé směšovaoi komory (10, 22) jsou spojeny vstupními otvory s prstencovou komorou (g, 18) pro rozdělování hořlavého plynu, s výstupními otvory ss směšovací komorou (10, 22)· g· Hořák podle bodů 1 a 2, význačný tlm, že vířivá směšovaoi komora (10, 22) je spojena se sací tryskou (11, 26), jejíž vstupní otvor je spojen s přívodem vzduohu·

4· Hořák podle bodů 1 až g, vyznačený tim, že na výstupní části (24) výstupní trysky (2g) je uspořádán děrovaný kotouč (25) pro zamezeni zpětného proudění spalin do kanálů přívodů vzduohu nebo do vstupního otvoru saoi trysky (26)·