CS254354B1 - Rozprašovací tryska hořáku - Google Patents

Abstract

Rozprašovací tryska hořáku pro výrobu technických sazí zvláště měkkých typů technických sazí. Podstata řešení spočívá v tom, že čelo trysky hořáku je po obvodě uchyceno na válcovitém tělese trysky nejméně dvěma a nejvýše čtyřmi příchytkami, přičemž je toto čelo opatřeno vnitřní rozprašovací ploškou. Kolmá vzdálenost rozprašovací plošky od středu výstupního otvoru válcovitého tělesa trysky je 1,5 až 7,0 mm a celkový obsah rozprašovací plošky je deseti až šedesátinásobek průřezu výstupního otvoru. Součet částí obvodu rozprašovací plošky, zastíněných příchytkami, nepřevyšuje 15 % celkového obvodu rozprašovací plošky.

Description

Vynález se týká rozprašovací trysky hořáku pro výrobu technických sazí zvláště měkkých typů technických sazí.

Dosud používané rozprašovací trysky hořáků pro výrobu technických sazí jsou různé konstrukce od trysek s rotujícími komůrkami až po speciální hořáky ultrazvukové. Konkrétní typ trysky se volí podle tvaru reakčního prostoru sazárenského reaktoru i podle druhu vyráběných sazí.

Výkon na jednu trysku stávajícího sazárenského hořáku se obvykle pohybuje od 200 do 1 000 kg prosazené kapalné sazárenské suroviny za hodinu. Přestože je většinou u stávajících typů trysek technicky možné zvýšit ještě dále hodinový průtok, získaný tvar plamene je nevhodný pro používané typy sazárenských reaktorů, což se silně negativně promítá na kvalitě vyráběných technických sazí. Typickým příkladem dosud používaného sazárenského hořáku je hořák s rotačním tělískem, který je tvořen válcovitým přívodem suroviny do válcovité komůrky s kuželovitým vyústěním do výstupního otvoru trysky, která má zvenčí opačně obrácené kuželovité zkosení. Rotační tělísko je tvořeno válečkem, který má středový otvor a po jehož obvodě je veden čtyřchodý volný závit.

Rotační tělísko je uloženo ve válcovité komůrce. I když je možno změnou stoupání závitu na povrchu tělíska i změnou plochy výstupního otvoru měnit tvar plamene, například vypuštěním středového otvoru se změní plný rozprachový kužel na dutý, je funkční možnost trysky tohoto hořáku vyčerpána v případě sazárenské výroby v rozmezí 400 až 1 100 kg, prosazené suroviny za hodinu. Při přechodu na rozměrově větší trysku téhož typu lze sice technicky prosadit až 2 000 kg tekuté sazárenské suroviny za hodinu, není však možno zajistit úspěšně vedení sazotvorného procesu v reaktoru pro neúměrné zvýšení reakční doby vlivem nárůstu průměrné velikosti kapek suroviny v takto vytvořeném rozprachovém kuželu.

V tepelné technice je pro spalování lehkého paliva, jako je například nafta, známo použití i nárazových hořáků, tvořených nárazovou destičkou přivařenou držáky na tělese trubkového přívodu paliva. Uchycení držáků je provedeno přímo na těle trubkového přívodu rovnoběžně se směrem výstřiku paliva. Takové trysky se používají rovněž na výrobu sazí, opět však je s ohledem na kvalitu sazí limitováno jejich využití prosazením suroviny v množství 1 000 kg za hodinu. V těch případech, kdy je z ekonomických důvodů požadováno vyšší prosazení suroviny jedním reaktorem, je nutno tuto situaci řešit tak, že se reaktor osadí dvěma či více tryskami. Prosazování takto uspořádaného reaktoru je neobyčejně náročné na regulaci a celkovou obsluhu technologického procesu, vznikají komplikace konstrukční i provozní a narůstají náklady na pořízení výrobního zařízení i náklady na jeho udržování.

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje rozprašovací tryska hořáku pro výrobu technikých sazí podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že čelo trysky hořáku je po obvodě uchyceno na válcovitém tělese trysky nejméně dvěma a nejvýše čtyřmi příchytkami, přičemž je toto čelo opatřeno vnitřní rozprašovací ploškou. Kolmá vzdálenost rozprašovací plošky od středu výstupního otvoru válcovitého tělesa trysky je 1,5 až 7,0 mm a celkový obsah rozprašovací plošky je deseti až šedesátinásobek průřezu výstupního otvoru.

Součet částí obvodu rozprašovací plošky, zastíněných příchytkami, nepřevyšuje 15 % celkového obvodu rozprašovací plošky. Příchytky pro uchycení čela trysky na válcovitém tělese trysky mohou mít vytvořenu hranu ve směru k ose trysky. Rozprašovací ploška může mít tvar kruhu, kulového vrchlíku, paraboloidu či hyperboloidu. Celá tryska může být vyrobena z jednoho kusu nebo je možno ji z konstrukčních důvodů rozdělit na více částí, spojených například závitem. Tak lze třeba uchytit čelo trysky včetně příchytek na válcovitém tělese trysky.

Jediná tryska podle vynálezu, použitá v sazárenském reaktoru odpovídající konstrukce, umožňuje prosazeni suroviny až do množství 3 200 kg za hodinu. Tím se snižují nejen provozní náklady na výrobu sazí, ale rovněž náklady investiční. Odpadají totiž náklady na další hořáky, které by jinak bylo nutno používat, ale i na další přípojky profukovací páry, rozprašovacího vzduchu, měřicí přístroje a potřebné armatury. Provozování reaktoru s tryskou podle vynálezu je podstatně rovnoměrnější a s daleko menšími nároky na obsluhu než u reaktorů s více tryskami, doba odstavování a zejména najíždění reaktoru s tryskou podle vynálezu je rovněž nepoměrně kratší.

Vyráběné technické saze dosahují špičkové kvality, měrná spotřeba suroviny a energií pro výrobu ve srovnání s dosavadním stavem techniky je významně nižší. Zásadní význam má ta skutečnost, že trysku podle vynálezu lze použít univerzálně pro výrobu celé škály měkkých typů technických sazí ve stejném reaktoru, což dosud nebylo možné. Zatímco s využitím trysky podle vynálezu je možno zajistit výrobu všech druhů měkkých sazí pouhým použitím vhodného tvaru rozprašovací plošky a nastavením potřebného technologického režimu sazotvorného procesu, bylo dosud nutno k zajištění potřebné vnitřní struktury vyráběných sazí, kterou se jednotlivé typy sazí od sebe zejména liší, používat různé výrobní zařízení, zejména reaktory odlišného prostorového uspořádání a s odlišným přídavným zařízením.

Vhodnou volbou rozprašovací plosky je možno ovlivnit tvar rozprachového kužele a tím tvar plamene v reaktoru, což má význam nejenom při volbě výroby jednotlivých typů měkkých sazí, ale rovněž v případech, kdy je nutno používat sazárenskou surovinu s měnící se viskozitou v širších rozmezích, lze tak dosáhnout rovněž zúžení sazovacího plamene, což umožňuje lepší izolaci plamene v reakčním prostoru reaktoru a snížení tepelného namáhání vyzdívek reaktoru.

Příklady praktického provedení trysky podle vynálezu podávají přiložené výkresy, kde na obr. 1 je v horní části znázorněn osový řéz tryskou s rozprašovací ploškou ve tvaru kruhu a se dvěma příchytkami pro upevnění čela trysky, v dolní části je znázorněn řez A-B touto tryskou v pohledu ve směru proudění kapaliny. Obr. 2 předkládá v horní části osový řez tryskou s rozprašovací ploškou ve tvaru kulového vrchlíku a se čtyřmi příchytkami pro upevnění čela trysky, v dolní části řez AvB touto tryskou je pozicí _1 označeno čelo trysky, pozicí 2 rozprašovací ploška, pozicí J3 příchytky čela trysky, pozicí 4 válcovité těleso trysky, pozicí _5 výstupní otvor, pozicí 6_ hrana příchytky, pozicí 7 matice trysky a pozicí 8. závit trysky.

Rozprašovací trysky podle vynálezu byly použity pro výrobu měkkých typů techničkých sazí ve velkokapacitních reaktorech s prosazením suroviny jednou tryskou v rozmezí 1 500 až 3 200 kg za hodinu. Byly úspěšně využity trysky podle vynálezu vyrobené z jednoho kusu, trysky svařené z jednotlivých dílů i trysky, jejichž čelo JL včetně příchytek 3_ bylo upevněno závitem k válcovitému tělesu £ trysky.

Navzájem jsou obě hlavní části spojeny příchytkami 3, a to po obvodě čela 2 trysky válcovitého tělesa 4. trysky, používají se nejméně dvě příchytky 2 nejvýše čtyři příchytky 3.. Součástí čela 2 trysky, a to budto součástí pevnou nebo součástí vyměnitelnou, je na její vnitřní straně umístěná rozprašovací ploška 2_, tvaru kruhu, kulového vrchlíku, paraboloidu či hyperboloidu podle druhu vyráběných sazí a podle charakteru zpracovávané suroviny. Válcovité těleso £ trysky má v ose kanálek pro přívod suroviny, který končí výstupním otvorem,5, na opačné straně je válcovité těleso 4_ trysky opatřeno závitem _8 pro uchycení trysky do hořáku, přičemž zašroubování je ulehčeno maticí 2' tvořící pevnou součást válcovitého tělesa £ trysky. Napojení čela 2 trysky na válcovité těleso 4. trysky je provedeno tak, aby kolmá vzdálenost středu rozprašovací plošky 2_ od výstupního otvoru činila 1,5 až 7 mm, velikost rozprašovací plošky 2_ byla volena v rozmezí deseti až éedesátinásobku průřezu výstupního otvoru 5, přičemž oba tyto parametry byly opět voleny v závislosti na druhu vyráběných sazí, charakteru zpracovávané suroviny a na velikostí prosazení suroviny..

Příchytky _3 byly konstruovány tak, aby se minimalizovaly ty části obvodu rozprašovací plošky 2_, které příchytky 2 zastiňují ve vztahu k rozprašované kapalné surovině. Proto se často, zejména použíjí-li se příchytky 3. v počtu tří nebo čtyř, provádí jejich zkosení do hrany 6 ve směru k ose trysky. Funkce trysky podle vynálezu je jednoduchá. Přívodním kanálkem vstupuje kapalná sazárenská surovina pod tlakem do válcovitého tělesa £ trysky. Válcovité těleso 54. trysky opouští kapalná surovina výstupním otvorem _5 a naráží na rozprašovací plošku 2^. Dochází k dokonalé disperzi suroviny, proud kapiček opouští trysku prostorem mezi čelem 1. trysky, příchytkami 3^ a výstupovou částí válcovitého tělesa 4_ trysky, načež vytváří rozprachový kužel. Stupeň disperze suroviny a tvar rózprachového kužele ovlivňuje právě tvar rozprašovací plošky 2, její velikost i její vzdálenost od výstupního otvoru 5_.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Rozprašovací tryska hořáku pro výrobu technických sazí, zvláště měkkých typů technických sazí, vyznačená tím, že čelo (1) trysky s vnitřní rozprašovací ploškou (2) je po obvodě uchyceno nejméně dvěma a nejvýše čtyřmi příchytkami (3) na válcovitém tělese (4) trysky, přičemž kolmá vzdálenost rozprašovací plošky (2) od středu výstupního otvoru (5) válcovitého tělesa (4) trysky je 1,5 až 7,0 mm, celkový obsah rozprašovací plošky (2) je 10 až 60násobek průřezu výstupního otvoru (5) válcovitého tělesa (4) trysky a součet částí příchytkami (3) zastíněného obvodu rozprašovací plošky (2) nepřevyšuje 15 % celkového obvodu rozprašovací plošky (2).
2. 2. Rozprašovací tryska hořáku podle bodu 1, vyznačená tím, že příchytky (3) mají vytvořenu ve směru k ose trysky hranu (6).
3. 3. Rozprašovací tryska hořáku podle bodu 1, respektive podle bodu 2, vyznačená tím, že rozprašovací ploška (2) je rotačního tvaru, např. kruhu, kulového vrchlíku, paraboloidu či hyperboloidu.