CS256439B1 - Kompaktní křížový rekuperační hořák pro plynná nebo kapalná paliva - Google Patents

Abstract

Řeší se uspořádání rekuperačního hořáku a jeho napojení na pec s cílem zvětšit teplosměnnou plochu rekuperační .části a zvýšit tepelnou účinnost hořáku. Ústí spalin je umístěno ve stěně pece. Na ně navazuje spalinový kanál. V něm je kolmo na tok spalin uložen trubkový rekuperátor. Spalinový kanál s trubkovým rekuperátorem je opatřen vlastním hořákovým krytem. Hořákový kryt je jedním koncem připevněn o ocelové konstrukci pece. Jeho druhý konec je opatřen vývodem spalin s uzavxratelnou klapkou. Vnitřní strana hořákového krytu je opatřena izolací z keramických vláken. Ve spalinovém kanálu před trubkovým rekuperátorem je umístěna tryska pro přívod chladicího média. Využije se u nových i rekonstruovaných průmyslových pecí

Description

Vynález se týká uspořádání kompaktního křížového rekuperačního hořáku pro spalování plynných nebo kapalných paliv a k získávání části citelného tepla spalin k ohřevu spalovacího vzduchuo

Při využívání odpadního tepla spalin z průmyslových pecí má ohřev spalovacího vzduchu přednost před jinými druhy zpětného získávání tohoto tepla, jeko jsou například výroba páiy nebo horké vody ve spalinových kotlích® To proto, že část citelného tepla spálily odcházejícího z pece, se v podobě tepla ohřátého vzduchu znova do pece vrací® Tato část se tedy využívá k účelu, pro který bylo teplo uvolňované spalováním plynu původně určenoo Protože v poslední době jde u průmyslových pecí ve většině případů o spalování ušlechtilých plynů, to je zemního plynu nebo svítiplynu, jejichž cena je vysoká, je rekuperace tepla spalin do spalovacího vzduchu metoda ekonomizace provozu velmi efektivní® Ohřevem spalovacího vzduchu spalinami se zvyšuje tepelná účinnost pecí, a to tím více, čím větší je poměr teploty vzduchu k teplotě spalin® Ohřev se obvykle děje v rekuperátorech, a to nepřímým způsobem přes teplosměnné plochy, jejichž velikost a uspořádání určují výši předehřevuo Tyto rekuperátory se umísťují do pecních odtahových kanálů a předehřátý vzduch se z nich k jednotlivým hořákům rozvádí tepelně izolovaným potrubím. Kromě výhod, má toto uspořádání také nedostatky® Moderní pece mají vždy zařízení pro automatickou regulaci teploty, která je u větších pecí zónová® Protože však je rekuperátor pro celou pec vždy jen jeden, je obtížné upravovat správné poměry spalování pro každou zónu samostatně. A to tím spíše, že regulace množství se z technických důvodů musí provádět na studeném vzduchu® Někdy je také pro umístění rekuperátoru nedostatek místa a jeho uložení působí potížeo Je totiž nutno provést kanálový obtok a soustavu hradítek, aby se umožnily opravy a čištění rekuperátoru, případně aby se pec mohla provozovat i v případě poruchy rekuperátoru®

S ohledem na uvedené potíže se v poslední době začaly prosazovat zvláštní hořáky, které mají vlastní rekuperátor®

256 439

Tento rekuperátor je spolu s hořákem, jehož je částí, zabudován částečně nebo zcela ve vyzdívce pece. Je určen právě jen pro průchod spalin a vzduchu, které hořák produkuje a spotřebuje. To je výhodné, protože vzduch ohřátý teplem spalin přichází ihned do spalovacího hořáku, takže odpadají ztráty tepla v potrubí. Vzduch přivedený k hořáku je ve studeném stavu, takže na hořáku je možno přesně nastavovat poměr plynu a vzduchu. Každý hořák má proto své vlastní automatické zařízení, které ovládá tepelný příkon, takže pece mohou mít citlivou regulaci teploty v pracovním prostoru. Známé rekuperační hořáky mají společnou osu rekuperátoru a spalinového kanálu. Spaliny, které projdou rekuperátorem se v něm ochladí. Potom se spaliny obvykle odsávají ejekčním účinkem tlakového vzduchu přes přerušovač tahu přímo, nejčastěji neizolovaným potrubím, mimo pecní halu. Toto uspořádání je velmi jednoduché, ale má dvě základní nevýhody. První nevýhoda je v tom, že v zájmu dobrého využití citelného tepla spalin začíná vlastní rekuperátor téměř na úrovni vnitřní strany vyzdívky pece. To omezuje použití tohoto hořáku při teplotách v peci jen do 1 1OO°C, protože by se ozářené části rekuperátoru mohly snadno spálit. Druhá nevýhoda je přerušovač tahu. Je to zařízení sice jednoduché, ale dochází v něm k podstatnému snížení teploty spalin za rekuperátorem, takže již nelze dále využít zbytek tepla ve spalinách například k ohřevu vody.

Jsou známé rekuperační hořáky křížové, jejichž rekuperační část má osu kolmou na spalinový kanál a spaliny procházejí kolmo na proud vzduchu a plynu. Proto je možné použít hořák i pro teploty nad 1 1OO°C, protože při vypnutí hořáku z provozu spaliny rekuperátorem neprocházejí a žádná jeho část neni ozářena sálajícími složkami pecní atmosféry nebo vyzdívky. Určitou nevýhodou tohoto uspořádání je jeho délka. Délka je sice vhodná pro použití u pecí s klasickou vyzdívkou šamotovou, ale málo vhodná pro použití u pecí a tenkými vyzdívkami z keramických vláken.

Uvedené nedostatky souosých i křížových rekuperačních .7

256 439 hořáků odstraňuje kompaktní křížový rekuperační hořák pro plynná nebo kapalná paliva podle vynálezu. Ústí spalin je umístěno ve vyzdívce pece a ne ně navazuje spalinový kanál, v němž je kolmo na tok spalin uložen trubkový rekuperátor. Podstata vynálezu spočívá v tom, že spalinový kanál s trubkovým rekuperátorem je opatřen vlastním hořákovým krytem. Hořákový kryt je jedním svým koncem připevněn k ocelové konstrukci pece. Jeho druhý konec je opatřen vývodem spalin s uzavíratelnou klapkou.

Hořák je možno použít v jakékoliv peci, a to jak u pecí rekonstruovaných, tak u pecí nových. Použití je nezávislé na vyzdívce pece. Vyzdívka může být ze šamotu i z keramických vláken. Hořák lze využívat i při teplotách nad 1 100°C. Vývod spalin z hořáku může mít libovolný směr , buá do pecního spalinového kanálu, nebo do odsávacího potrubí© Výhodná je rovněž jeho přizpůsobivost různým pracovním podmínkám, protože jeho jednotlivé díly lze upravovat jak rozměrově, tak materiálově. Další významnou předností je, že umožňuje i využívání tepla spalin, které prošly rekuperátorem a které se využívají například k získávání horké vody ve spalinovém kotli. Hořák tak šetří primární energii, a dovoluje navíc využíváni druhotných energetických zdrojů odpadního tepla spalin.

Izolace z keramických vláken, která je na vnitřní straně hořákového kryti} působí příznivě při vypnutí hořákuo Tato izolace na rozdíl od šamotových izolací nevydává sálavé teplo. Při vypnutí hořáku tedy nemůže dojít k přehřátí nechlazených trubek rekuperátoru a k jejich poškození přehřátím.

Tryske pro přívod chladicího média, umístěná ve spalinovém kanálu před trubkovým rekuperátorem, umožňuje používat hořáku i v pecích s teplotami vyššími než 1 100°C. Při těchto teplotách se chrání trubky rekuperátoru chladicím vzduchem, nebo vodou, které se přivádějí do spalinového kanálů. Podle teploty ve spalinovém kanálu lze přívod chladicího média řídit automaticky.

256 439

Příklad uspořádání kompaktního křížového rekuperačního hořáku pro plynná paliva podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu.

Na obr.1 je podélný řez hořákem v nárysu a na obr_o 2 je řez ústím spalin v půdorysu·

Na ocelové konstrukci 20 pece je hořákovou deskou 14 připevněn hořákový kryt 1. Uvnitř hořákového krytu i je epalinový kanál 2. Spalinový kanál 2 je na jedné straně napojen na ústí 11 spalin. Ústí 11 spalin je vytvořeno v hořákovém kamenu 12. Hořákový kámen 12 je uložen ve vyzdívce 19 pece. Součástí hořákového kamene 12 je i hořákový kanál, který není na výkresu označen vztahovou značkouo Do hořákového kanálu ústí hořáková špička ,6ο Na druhé straně je spalinový kanálwapojen na vývod J spalin. Vývod J spalin je opatřen uzavíratelnou klapkou 4. Ve spalinovém kanálu 2 je uložen trubkový rekuperátor £, Trubkovým rekuperátorem £ prochází neoznačená plynová trubka, která se s trubkovým rekuperátorem £ spojuje v hořákové špičce ,6ο Hořákový kryt 1 je ne vnitřní straně opatřen izolací 2· Izolace 2 j® P^r®’ vedena s výhodou z keramických vláken₀ Keramická izolační vlákna nepřijímají teplo sáláním, ani je nevyzařují. Ve spalinovém kanálu 2 před trubkovým rekuperátorem £ je umístěna tryska 8 pro přívod chladicího média· Chladicí médium může být vzduch nebo vodao Chladicí médium se přivádí k trysce 8 přívodním potrubím 13. Přívodní potrubí 13 je opatřeno magnetickým ventilem 21. Magnetický ventil 21 elouží k uzavírání přívodu chladicího média. Hořák je dále opatřen přívodem 2 Plynu s uzavíracím kohoutem 16. Středem neoznačené plynové trubky prochází zapalovací a hlídací souprava

18. Zapalovací a hlídací souprava 18 slouží jednak k zapalování směsi plynu a vzduchu a jednak ke kontrole hoření. Hořák je dále opatřen přívodem 10 vzduchu se vzduchovou klapkou 17« které slouží k regulaci množství přiváděného vzduchu. Vývod J spalin je možno napojit připojovací pří- [ rubou 15 na nevyznačený spalinový kanál nebo na odsávací ’ potrubí.

256 439

Kompaktní křížový rekuperační hořák pro plynná paliva pracuje takto. Nejprve se uvede v činnost zapalovací a hlídací souprava 18, u které se zapálí malý zapalovací hořák, který není na výkresu znázorněn. Potom se otevře plynový kohout 16 a vzduchová klapka 17. Směs plynu a vzduchu vytvořená v hořákové špičce 6 ee zapálí malým zapalovacím hořákem. Hořící směs prochází neoznačeným hořákovým kanálem do pracovního prostoru peceo V peci předají čerstvé spalipy část svého tepla ohřívanému materiálu a odcházejí ústím 11 spalin do spalinového kanálu 2. Zde procházejí trubkovým rekupeřátorem V trubkovém rekuperátoru 2 předávají část svého citelného tepla stěnám rekuperačních trubekoZ vnitřního povrchu rekuperačních trubek odebírá toto teplo spalovací vzduch, který přichází do hořáku z přívodu 10 vzduchu. Vzduch se při průchodu rekuperátorem 2 ohřívá, a tím zvyšuje tepelnou účinnost hořáku.

Podle uspořádání rekuperačních trubek lze zajistit postupné proudění spalovacího vzduchu v protiproudu, a tak docílit vysoký předehřev.

Jakmile se uzavře přívod plynu kohoutem 16 a přívod spalovacího vzduchu vzduchovou klapkou 17, uzavře se současně uzavíratelná klapka £. Tím se přeruší tok spalin okolo trubkového rekuperátoru

Vynálezu se využije u průmyslových pecí v hutnictví e ve strojírenství.

256 439

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Kompaktní křížový rekuperační hořák pro plynná nebo kapalná paliva, sestávající z ústí spalin umístěného ve vyzdívce pece, na něž navazuje spalinový kanál, v němž je kolmo na tok spalin umístěn trubkový rekuperátor, vyznačující se tím, že spalinový kanál (2) s trubkovým rekuperétorem (5) je opatřen vlastním hořákovým krytem (1), který je jedním svým koncem připevněn k ocelové konstrukci (20) pece a jeho druhý konec je opatřen vývodem (3) spalin s uzavíratelnou klapkou (4).
2. 2. Kompaktní křížový rekuperační hořák pro plynná nebo kapalná paliva podle bodu 1_F vyznačující se tím, že hořákový kryt (1) má na vnitřní straně izolaci (7) z keramických vlákeno
3. 3. Kompaktní křížový rekuperační hořák podle bodu 1 a 2, vyznačující se tím, že ve spalinovém kanálu (2) před trubkovým rekuperátorem (5) je v hořákovém krytu (1) umístěna tryska (8) s přívodem chladicího média·

   1 výkres