CS254641B1 - Zařízeni pro spalování exhalací - Google Patents

Abstract

Zařízení ke spalováni exhalací pomocí hořáku v plamencovém či plamencožárotrubném kotli je určeno pro likvidaci exhalací, obzvláště organického původu, například z kaliferních provozů. Celkové množství směsi vzduchu a exhalací může dostoupit výše 2,Snásobného přebytku vzduchu instalovaného hořáku. Kolem ústí hořáku do plamence jsou v bloku ohnivzdorného materiálu uspořádány rovné nebo tangenciálně skloněné podružné otvory, kterými se přivádí část směsi vzduchu a exhalací, překročí-li její celkové množství l,lnásobek vzduchu pro hořák. Alespoň v první čtvrtině délky plamence je jeho stěna opatřena žáruvzdornou vyzdívkou.

Description

Vynález se týká zařízení ke spalování exhalací, obzvláště aromatických uhlovodíků z kafilerních provozů v hořáku plamencového kotle, ke kterému je směs vzduchu a škodlivin přiváděna jako primární, případně i sekundární nebo terciární vzduch. Jeho účelem je ekonomie ky spálit množství směsi vzduchu a škodlivin, odpovídající přebytku vzduchu až 2,5 vztaženo na výkon jednoho nebo více hořáků otápějících kotel.

Z NSR patentového spisu č. 2 615 552 je znám plamencožárotrubný kotel ke kombinované výrobě tepla, páry a spalováni exhalací. Kotel má dva plamence. V jednom je instalován hlavni hořák, kryjící převážný díl potřeby tepla k výrobě tepla, páry a spalování exhalací, za níž jsou další tahy žárových trubek. V druhém plamenci je přídavný hořák, spalující pouze směs vzduchu a exhalací v tom případě, když celkové množství směsi vzduchu a exhalací nestačí spálit hlavní hořák. Za tímto plamencem nejsou již řazeny další výhřevné plochy. Spaliny přídavného hořáku o teplotě 700 až 800 °C potřebné ke spálení exhalací procházejí nejdříve výměníkem tepla, kde předávají část tepla vodě či páře, potom vstupují do mísící komory, kde se mísí s chladnějšími spalinami hlavního hořáku a potom společně vstupují do ohříváku vzduchu.

Mimoto je ještě zařazen do sání exhalací parní ohřívák vzduchu. V případě, že množství exhalací nepřekračuje množství spalovacího vzduchu pro hlavní hořák, pracuje jen tento hořák s výkonem potřebným pro výrobu tepla či páry. Zvýší-li se množství exhalaci, začne pracovat přídavný hořák v druhém plamenci, který pokryje jen nepodstatnou část tepla pro výrobu tepla či páry a zbylé teplo odevzdává ve výměníku tepla a ohříváku vzduchu.

Jak je z uvedeného popisu patrné, je celé zařízení náročné na regulaci provozu. Další jeho nevýhodou je to, že je třeba zvláště konstruovaný kotel, další výměník, směšovaě spalin a ohřívák vzduchu. To znamená, že celé zařízení nejde použít tam, kde je již instalován běžně vyráběný plamencový kotel. I když se jedná o kotel s dvěma plamenci, nelze ho rekonstru ovát na popsané zařízení, poněvadž by se snížil jeho výkon.

Uvedené nedostatky alespoň zčásti odstraňuje zařízení ke spalování exhalací, obzvláště aromatických uhlovodíků z kafilerních provozů, pomocí hořáku plamencového kotle s alespoň jedním plamencem, v jehož čele je umístěn hořák, ke kterému je směs vzduchu a exhalací přiváděna jako primární, případně sekundární či terciární vzduch a kolem jehož ústi je soustředně proveden další přívod směsi vzduchu a exhalací, jehož podstata spočívá v tom, že další přívod směsi vzduchu a exhalaci je proveden alespoň jednou soustřednou řadou podružných otvorů, uspořádaných v bloku ohnivzdorného materiálu, umístěného mezi ústím hořáku a stěnou plamence, přičemž stěna plamence je alespoň v první šestině její délky opatřena žáruvzdornou vyzdívkou.

Dalším význakem vynálezu je to, že čelo bloku ohnivzdorného materiálu přivrácené do plamence je vytvarováno do trychtýřovité plochy.

Posledním význakem je to, že podružné otvory pro další přívod směsi vzduchu a exhalací jsou vedeny v bloku v tangenciálním směru.

Hlavní výhodou zařízení ke spalování exhalací podle vynálezu je možnost spalovat dva a půl násobné množství směsi vzduchu a exhalací, než je stechiometrické množství vzduchu pro daný výkon hořáku, aniž by bylo třeba provést podstatnější úpravy na stávajícím kotli nebo na hořáku. Přitom při využití plné kapacity pro spalování exhalací poklesne teplota na konci kotle a účinnost kotle pouze nepatrně. Tento pokles lze vyrovnat zařazením dodatkového výměníku za kotel, žáruvzdorná vyzdívka v první šestině délky plamence zvyšuje sáláním teplotu exhalací přicházejících podružnými otvory a dále působí i kataliticky při spalování pevných částic, přicházejících s exhalacemi.

Provedením podružných otvorů v bloku ohnivzdorného materiálu se dociluje předehřátí směsi vzduchu a exhalací a to teplem, předaným do bloku jednak sáláním plamene horáku.

jednak vedením ze žáruvzdorné vyzdívky plamence. Rovnoměrné rozdělení podružných otvorů soustředně kolem ústí hořáku přispívá k rovnoměrnému ohřátí směsi vzduchu a exhalací.

Soustředné uspořádání podružných otvorů na trychtýřovité ploše kolem ústí hořáku ještě dále zvyšuje předehřátí směsi vzduchu a exhalací.

Tangenciální sklonění podružných otvorů vůči válcové ploše procházející středy soustředných otvorů má kromě lepšího promísení směsi vzduchu a exhalací se spalinami hořáku a tím jejich dokonalejšího vyhoření ještě další význam pro lepší vyhoření drobných pevných částic, které jsou příměsí směsi vzduchu a exhalací, odtahovaných z technologických provozů. Drobných částic může být až 100 g v 1 m^ směsi. Tangenciálním skloněním podružných otvorů se prodlouží dráha těchto částic v plameni a zlepší se promíchání se spalinami.

Dále budou popsána příkladná provedení zařízení ke spalování exhalací podle vynálezu, která budou zobrazena na obr. 1 až 4, kde obr. 1 představuje svislý podélný řez plamencem plamencožárotrubného kotle se zařízením ke spalování exhalací, obr. 2 pohled na plynový hořák s přívody plynu a směsi vzduchu a exhalací ve směru šipky P z obr, 1, obr. 3 znázorňuje detail řezu blokem ohnivzdorného materiálu s podružnými otvory uspořádanými na trychtýřovité ploše a obr. 4 částečný pohled na blok ohnivzdorného materiálu s podružnými otvory tangenciálně skloněnými ve směru šipky S z obr. 3.

V rovném plamenci 2 plamencožárotrubného kotle 2» ^z kterého je na obr. 1 znázorněna jenom spodní část, je na levé straně umístěn plynový hořák 2· Při pohledu P na plynový hořák, který je zobrazen na obr. 2, je z pravé strany shora vzduchovodem 2 přiváděna směs vzduchu a exhalací. Tato směs je odebírána z kafilerní provozovny a obsluhuje kromě vzduchu hlavně aromatické uhlovodíky a mimo plynné exhalace ještě drobné pevné částice.

Z levé strany je plynovodem 2 přiváděn zemní plyn, který se spaluje v plynovém hořáku 2· Ze vzduchovodu 4j^e odbočeno vzduchové potrubí 2» ve kterém je umístěna regulační klapka 7. Vzduchové potrubí 6 je napojeno na prstencovou rozdělovači komoru 8, která obklopuje část ústí 2 plynového hořáku 2· Kolem přední části ústí 2 plynového hořáku 2 3^{e a}% Ke snížené části 10 plamence 2 umístěn blok 11 ohnivzdorného materiálu, který má tvar prstence s lichoběžníkovým průřezem. V bloku 11 ohnivzdorného materiálu jsou soustředně ve třech řadách kolem ústí 2 plynového hořáku 2 provedeny podružné otvory 12 pro další přívod směsi vzduchu a exhalací. V první čtvrtině délky plamence 2 3^{e na} stěně plamence 2 provedena žáruvzdorná vyzdívka 12· Blíže konce plamence 2 3^e umístěna profilovaná prstencová vložka 22» zlepšující prohoření spalin.

Uspořádání podružných otvorů 12 na trychtýřovité ploše 15 je nakresleno na obr. 3. Podružné otvory 12 jsou rovnoběžné s osou plynového hořáku 2·

Naproti tomu na obr. 4 jsou znázorněny podružné otvory 120, které jsou tangenciálně skloněny na válcové ploše 12» procházející středy soustředné řady podružných otvorů 120.

Takto skloněné podružné otvory 120 mohou být uspořádány jak na rovné čelní ploše bloku 11 ohnivzdorného materiálu, tak na trychtýřovité ploše 15.

Za provozu zařízení ke spalování exhalací mohou nastat dva případy. Bud je množství směsi vzduchu a exhalací odtahované z technologických procesů rovné nebo menší než potřeba vzduchu pro plynový hořák 2» ^to znamená při přebytku vzduchu asi 1,1, nebo je větší, ne však více než 2,5násobný přebytek vzduchu pro plynový hořák 2· ^v prvém případě se zařízení provozuje s uzavřenou regulační klapkou 2» takže veškeré množství směsi vzduchu a exhalací se zúčastní spalovacího procesu plynového hořáku 2· V druhém případě, kdy množství směsi vzduchu a exhalaci je vyšší než l,lnásobný přebytek vzduchu, se zařízení provozuje s patřičně otevřenou regulační klapkou 2·

Tato přebývající směs je vedena vzduchovým potrubím 2 do prstencové rozdělovači komory a odtud dále podružnými otvory 12, případně otvory 120. k jádru plamene hořáku 2· Sáláním plamene je blok 11 ohnivzdorného materiálu, ve kterém jsou provedeny podružné otvory 12. či otvory 120 ohříván na teplotu 1 000 až 1 200 °C, takže teplota vstupující směsi vzduchu a exhalací podružnými otvory 12 či otvory 120 se podstatně zvýSÍ. Plamen plynového hořáku 2 ohřívá na 1 000 až 1 200 °C i žáruvzdornou vyzdívku 13, která sáláním, případně katalytickým účinkem se zúčastní na dokonalé stabilizaci hoření a spálení exhalací, které se mísí s plamenem a spalinami plynového hořáku 2· Nakonec prstencová vložka 14 urychlí promísení dosud nespálených částic u stěny plamence 2 ^e ostatními spalinami a dokonalé prohoření před opuštěním plamence 2· ^s rostoucím přebytkem směsi vzduchu a exhalací teplota spalin a vyzdívky klesá na dolní hranici 900 až 1 000 °C.

Použití zařízení ke spalování exhalací podle vynálezu není omezeno na kafilerní provozy, je ho možno použít všude tam, kde je třeba likvidovat exhalace, obzvláště organického původu, teplotou od 800 °C výše, pokud netvoří výbušnou směs. Rovněž není rozhodné, zda se použije plynového, olejového nebo mazutového hořáku.

Claims (3)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Zařízení ke spalování exhalací, obzvláště aromatických uhlovodíků z kafHerních provozů, pomocí hořáku plamencového kotle s alespoň jedním plamencem, v jehož čele je umístěn hořák, ke kterému je směs vzduchu a exhalací přiváděna jako primární, případně sekundární či terciární vzduch a kolem jehož ústi je soustředně proveden další přívod směsi vzduchu a exhalací, vyznačující se tím, že další přívod směsi vzduchu a exhalací je proveden alespoň jednou soustřednou řadou podružných otvorů (12), spořádaných v bloku (11) ohnivzdorného materiálu, umístěného mezi ústím (9) hořáku (3) a stěnou plamence (1), přičemž stěna plamence (I) je alespoň v první šestině její délky opatřena žáruvzdornou vyzdívkou (13).
2. 2. Zařízení ke spalováni exhalací podle bodu 1, vyznačující se tím, že čelo bloku (II) ohnivzdorného materiálu přivrácené do plamence (1) je vytvarováno do trychtýřovité plochy (15).
3. 3. Zařízení ke spalováni exhalací podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že podružné otvory (12) pro další přívod směsi vzduchu a exhalací jsou vedeny v bloku (11) v tangenciálním směru.