CZ20021480A3 - Hořák na pevná paliva, spalovací zařízení, způsob spalování s pouľitím hořáku na pevná paliva a způsob provozu spalovacího zařízení - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká hořáku na pevná paliva a způsobu spalování s použitím tohoto hořáku na pevná paliva neseného proudem vzduchu a zejména hořáku na pevná paliva a způsobu spalování s použitím téhož hořáku, který lze uplatnit v Širokém rozsahu zavážení kotlů a proto vhodného pro spalování paliva obsahujícího velké množství vlhkosti a velkého množství těkavých látek jako je práškové uhlí, dřevo a dále umožňujícího spalování snížením koncentrace kysličníků dusíku (N0_x) ve výfukových plynech; spalovacího zařízení, jako je pec, kotel ústředního vytápění a* kotel teplovzdušného vytápění s použitím hořáku a způsobu jejich, provozu; ohřívače vody vytápěného uhlím a systémů, které je používají; a systémů pro výrobu energie vytápěných uhlím.

Dosavadní stav techniky

Předpisy, zabývající se kontrolou znečistění ovzduší byly v současné době pro ochranu životního prostředí velmi zpřísněny. Zejména u shora uvedených druhů kotlů na práškové uhlí pro spalování uhlí se vážné požaduje omezení vzniku N0_x ve výfukových plynech, (snížení N0_x). Dvoustupňové spalovací způsoby jsou známé jako dvoustupňové techniky (techniky snížení N0_x) pro snížení koncentrace N0_x vznikajícího ve výfukových plynech. Dvoustupňové způsoby jsou roztříděny podle následujících dvou přístupů. Jeden přístup je snížení vzniku N0_x kotle jako celku. Zatímco jiný přístup je snížení vzniku N0_x v samotném hořáku. V případě snížení vzniku N0_x v kotli jako celku, poměr vzduchu (poměr množství přiváděného vzduchu a množství potřebného vzduchu pro dokonalé spalování množství paliva; poměr vzduchu jednotky odpovídá jednomu ···· ·· ·· 9 99 99 ··· 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9999 999 9

9 9 9 9 9 · 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 stechiometrickému ekvivalentu) v oblasti hořáku kotle se udržuje pod redukčním činitelem. Za těchto podmínek bohatých na palivo, vznikající N0_x se chemicky redukuje a proto se dosáhne snížení NO_X. Nespálený uhlík vznikající při tomto postupu je dokonale spalován se vzduchem přidávaným vzduchovým přívodním otvorem, uspořádaným směrem po proudu od oblasti hořáku.

Při postupu snižování vzniku N0_x v samotném hořáku na pevná paliva (jednoduše zde hořáku) jako je hořák na práškové uhlí, proudy druhotného a terciálního vzduchu se nechají vířit, čímž se oddálí jejich směšování s proudem práškového uhlí hořícího s primárním vzduchem samostatně. Takto se vytvoří velká redukční oblast (takový hořák se zde nazývá redukční hořák N0_x) . Tento postup je zahrnut v N0_x redukčním hořáku na práškové uhlí (japonské patentové publikace č. Sho-60-17315 a Sho-62-172105 bez průzkumu).

Tyto techniky se dosáhnou redukcí koncentrace N0_x ve výfukových plynech až na 130 ppm (poměr paliva = vázaný uhlík/těkavá látka = 2, obsah dusíku v uhlí = 1,5 % a obsah nespáleného uhlíku v popílku = 5 % nebo méně). Nicméně regulovaná hodnota koncentrace NO_X ve výfukových plynech byly rok od roku zpřísňovány a požadovaná hodnota koncentrace NO_X ve výfukových plynech je pro blízkou budoucnost 100 ppm nebo méně.

Byly vyvinuty hořáky s redukovaným NO_X, které jsou schopny omezit vznik N0_x pod 100 ppm nebo méně. Takové hořáky obsahují: hořák, mající vnitřní prstenec stabilizující plamen pro zesílení redukce N0_x při spalování v části hořáku; a hořák, mající prstenec pro stabilizaci plamene, přemosťující vnitřní prstence pro stabilizaci plamene, popsaný shora, a vnější prstence pro stabilizaci plamene, vytvořený na vnějším obvodu spalovací trysky, kterou proudí směs práškového uhlí a nosného plynu.

·· · · ·* · ·····»

Kromě toho, v geologických oblastech, kde se očekává požadavek na zvýšení energie, většina v blízké budoucnosti nízko kvalitní uhlí, které je bohaté na vlhkost a popeloviny a má nízkou kalorickou hodnotu. Mezi různým nízko kvalitním uhlím, kterého je nadbytek patří uhlí s vysokou vlhkostí, jako je hnědé uhlí a uhlí s nízkým obsahem dehtu. Nicméně takové uhlí má problém s nízkou účinností, jako je nižší teplota a špatné spalování ve srovnání s dehtovitým uhlím. Hnědé uhlí se nachází zejména ve východní Evropě a je poměrně mladé uhlí obsahující 20 % a více popelovin a 30 % a více vlhkosti.

Dále, nízko prouhelněné uhlí (jako je hnědé uhlí a lignit), dřevo a rašelina jsou bohaté na těkavé látky, které se uvolňují v plynné formě při ohřívání a jsou také bohaté na vlhkost. Takovéto druhy paliva mají nízkou kalorickou hodnotu než uhlí s vysokým prouhelněním jako je dehtové uhlí a antracit a dále, obvykle se dají špatně zpráškovatět. Dále popeloviny tohoto druhu paliva mají nízký bod tavení. Bohatost na těkavé látky snadněji způsobí spontánní zážeh během skladovacího procesu na vzduchu a zpracování na prášek. To způsobuje potíže při manipulaci ve srovnání s případem dehtového uhlí apod. Aby se tyto potíže odstranily, když se hnědé uhlí a lignit zpracovává na prášek a spaluje, směs výfukového plynu a vzduchu se použije jako nosný plyn. Protože směs vzduchu nízkou koncentraci kyslíku, zabrání se spontánnímu zažehnutí paliva. Dále, zbytkové teplo ve výfukovém plynu napomáhá odpařování vlhkosti v palivu neseném směsným plynem.

Nicméně, protože palivo je neseno plynem s nízkou koncentrací kyslíku, spalovací reakce neprochází, dokud není palivo vstřikované z hořáku není smíšeno se vzduchem. Tj. spalovací reakce je omezena rychlostí směšování paliva se vzduchem. To způsobuje pomalejší spalovací rychlost než má dehtové uhlí, které může být neseno vzduchem. Proto čas potřebný pro vyhoření je delší než u dehtového uhlí. To způsobuje zvýšení nespáleného uhlíku ve výfuku z kotle.

Způsob pro urychlení zapálení paliva neseného plynem s nízkou koncentrací kyslíku je uspořádat trysku pro vstřikování vzduchu ve špičce palivové trysky tak, aby se zvýšila koncentrace kyslíku nosného plynu paliva. Např. japonská patentová publikace č. Hei10-72308 (bez průzkumu) popisuje hořák, mající vzduchovou trysku vně palivové trysky. Dále běžně používaný je hořák, mající vzduchovou trysku ve středu palivové trysky tak, aby se urychlilo směšování paliva se vzduchem na výstupu z palivové trysky.

Dále, japonská patentová publikace č. Hei-4-214102 (bez průzkumu) popisuje hořák obsahující: palivovou trysku pro vstřikování směsi práškového uhlí a nosného plynu; a trysku sekundárního vzduchu a terciální trysku uspořádané vně palivové trysky; přičemž prstenec stabilizující plamen pro udržování plamene získaného práškovým uhlím vstřikovaným z palivové trysky je uspořádán na špičce přepážky mezi palivovou tryskou a tryskou sekundárního vzduchu.

Jak bylo popsáno shora, hnědé uhlí není drahé uhlí. Nicméně, jeho vlastnosti s vysokým obsahem popelovin, vysokým obsahem vlhkosti a nízkou kalorickou hodnotou, způsobují problémy ve spalovatelnosti a přilnavosti popelovin. Pokud se týká spalovatelnosti, klíčová technologie k účinnému spalování závisí na tom, jak urychlit zážeh a vytvořit stabilní plamen. Přilnavost popelovin s konstrukcí hořáku a povrchem stěny kotle je způsobena nízkým bodem tavení popelovin. To je proto, že hnědé uhlí je bohaté na vápník, sodík apod. Dále, přilnavost popelovin se zvyšuje proto, že hnědé uhlí je nutno dodávat ve větším množství, aby se vyrovnala nižší kalorická hodnota ve srovnání s dehtovým uhlím, čímž vznikne větší množství popílku. Takové vypouštění • ·4 4 44 44 4

9 4 4 4 4

444 4 4444 444 4 • 444 44 4 444 4» ·· 44 4 444449 strusky znečistění je nevýhodou hnědého uhlí. Proto, aby se mohlo použít nízko kvalitní uhlí, jako je hnědé uhlí a lignit, pro spalování hořákem, musí se dosáhnout jak účinné spalování tak snížení přilnavosti popelovin.

Obvykle široce používané způsoby spalování hnědého uhlí jsou způsob tangenciálního zapalování a způsob rohového zapalování. U prvního způsobu je hořáková komora je složena z palivových kanálů a kanály pro spalovací vzduch jsou uspořádány v každé boční stěně kotle. U druhého způsobu je hořáková komora složena z palivových kanálů a kanály pro spalovací vzduch jsou uspořádány v každém rohu kotle.

Dále bude popsán rozdíl mezi těmito způsoby a tzv. protilehlým zapalováním, kde skupina hořáku je uspořádána na všech protilehlých plochách stěn kotle a běžně se používá v Japonsku pro spalování dehtového uhlí.

U způsobu protilehlého zapalování, každý hořák (několik trubek pro palivo a spalovací vzduch) pracuje se způsobem plamene s vlastní stabilizací. U způsobů pro spalování hnědého uhlí, místo vlastní stabilizace plamene, vložené do výstupu z hořáku, proud spalovacího vzduchu má moment a je směšován s palivem okolo středu kotle a tím nastane stabilní spalování.

Obr. 30 je nárys příkladu hořákové komory 37 podle způsobu rohového 'zapalování nebo způsobu tangenciálního zapalování, v pohledu ze strany kotle. Každý proud vzduchu má různou rychlost v závislosti na svém různém účelu. Střední vzduchová tryska 124 směšuje vzduch do paliva, přiváděného proudem výfukového plynu z palivové trysky 125. čímž Se zvyšuje koncentrace kyslíku a urychluje spalování. Vzduchová tryska 126. která je nejvíce vně, titi ti ti · » ti ti ti ti ti ti · ti ·* přivádí vysoce pronikající proud, mající rychlost 50 m/s nebo vyšší, čímž se stabilizuje spalování paliva okolo středu kotle.

Klíčovou technologií nutnou pro vytvoření dominance na světovém trhu na relativně novém poli v oblasti spalování nízko kvalitního uhlí jako je hnědé uhlí, je hořák pro práškové uhlí, který lze provozovat při proměnlivém zatížení v závislosti na změnách potřeby elektrické energie. Ve východní Evropě, ohřívače potřebují pracovat při částečném zatížení až pod asi 3 0 %. V takových případech, má známý stav techniky následující problémy.

Jak bylo uvedeno shora, důležitým momentem u známého spalování hnědého uhlí (způsob rohového a tangenciálního zapalování) je vytvořit vysoko pronikající proud směsi paliva a spalovacího vzduchu, aby se stabilizovalo spalování v topeništi. Snižováním zátěže kotle, se shora uvedený moment paprsku z hořákové komory 37 také snižuje, což způsobí nestabilitu plamene. Obr. 31 je řez půdorysem kotle 41 podle způsobu rohového zapalování, znázorňující příklad varianty tvaru plamene, když se zatížení kotle 41 sníží z vysoko zatíženého stavu na nízko zatížený stav. Při vysokém zatížení, znázorněném na obr. 31 (a), proud z hořákové komory 37 tvoří profukovací část 38 blízko výfuku z hořáku a dále tvoří stabilní spalovací oblast mezi okolím výfuku a středu kotle 41, čímž se dosáhne účinné spalování.

Naopak, při nízkém zatížení, se rychlost proudění a tím moment každého proudu z hořákové komory 37 sníží. Proto se oblast stabilního spalování, jak je znázorněn na obr. 31(a), nevytvoří a tím je spalování nestabilní (celá oblast kotle se stává tmavou jak je znázorněno na obr. 31(b)). Pro účely zabránění zhášení plamene hořáku při nízkém zatížení, je detektor 48 plamene pro kontrolu tvoření stabilní spalovací oblasti v topeništi 41 uspořádán blízko dovzdušňovacího otvoru 49 v horní části kotle 41, jak je

Ί

4 4.4 4 4 4 4 · 4 4 ··

4 4 4 4 4 ♦ 4 4 · • 4 4 » 4 4 ···· 4 4 4 4

4 4 4 44 4 444

44 44 4 44 4444 znázorněno v řezech na obr. 32. Tento deflektor plamene 48 stanoví, že nastalo zhasnutí plamene, jestliže se sníží jasnost kotle 41 jak je znázorněno na obr. 31(b).

Takže, protože se vytvoření oblasti stabilního spalování v topeništi 41 uskuteční momentem proudu každého hořáku, známé způsoby nejsou použitelné při nízkém zatížení. Zde na obr. 31(a) a 31 (b) jsou hořákové komory 37 uspořádány v dolní části kotle 41. přičemž proudy směsi paliva a nosného plynu z hořákových komor 37 jsou směšovány se spalovacím vzduchem, přiváděným z dovzdušňovacích otvorů 49. čímž se vytvoří plamen.

Dále, při vysoko zatíženém provozu známého spalovacího zařízení (kotle), t j . když je velké množství paliva přivedeno do hořáků, radiace tepla z plamene ohřívá konstrukci hořáku na vyšší teplotu. Protože popeloviny nízko prouhelněného uhlí jako je hnědé uhlí a lignit mají nízký bod tavení, popeloviny ležící na ohřívaných částech konstrukce hořáku se odtavuj í a tavení popelovin postupně roste. Narostlé roztavené popeloviny mohou narušit spalování paliva. Proto při vysoce zatíženém provozu, potřebuje být plamen vytvořen v poloze dále od hořáku.

Úkolem vynálezu je vytvořit: hořák na pevné palivo a způsob jeho spalování v širokém rozsahu zatížení kotle od podmínek při vysoce zatíženém provozu až k podmínkám při nízkém zatížení a proto vhodné pro spalování nízko prouhelněného uhlí jako je hnědé uhlí a lignit; spalovací zařízení s použitím tohoto hořáku a způsob jeho provozu; a parní kotel vytápěný uhlím s použitím tohoto hořáku.

Jiným předmětem vynálezu je vytvořit: hořák vhodný pro způsob protilehlého zapalování a schopná účinně spalovat práškové uhlí, jako je hnědé uhlí, mající špatné vlastnosti popelovin, blízko ňts fič ft t t ϊ é tj t · «t Γ : ΐ ί c c c t c t *;

< r r c čcDocrín ft

C t C C C C fefJt o c o C nf Č O fi O O o P výstupu z hořáku a tím zabrániťpřilnavosti popelovin v blízkosti hořáku; a spalovací zařízení s’použitím tohoto hořáku.

Dalším .úkolem vynálezu' j é'vytvořit:' i.hořák vhodný pro způsob rohového’, zapalování a* tangenciálního . zapalování i a schopný vytvořit stabilní spalovací oblast okolo · středu topeniště- i při nízkém spalovacím zatížení topeniště zabráněním přilnutí popelovin na boční stěny, topeniště;’ a spalovací· zařízení.s jeho použitím.

.. m υ' ' .·^{1 2} .·«' ? ' *

Jiným úkolem/vynálezu* jé’ vytvořit: více trubkový hořák vhodný pro' způsob / protilehlého zapalování' a rohového- zapalování a tangenciálního zapalování; a spalovací zařízení s použitím tohoto hořáku.

Dále hořák s redukovaným N0_x podle - známého· stavu techniky má konfiguraci vhodnou pro snižováni koncentrace- N0_x ve výfukových plynech při spalování běžného ·-dehtového uhlí. Nicméně u spalovacího zařízení, používajícího vysoce zápalné palivo jako je hnědé uhlí a-.rášeliná, nosný plyn použitý není* primární vzduch, ale’ výfukový .plyn s nízkou koncentrací kyslíku,· aby - sé zabránilo samovolnému- zapálení.· V'tomto případě¹1 je ·> zapálení blízko, hořáku obtížné, a .-.způsobuje:.následuj ící dva problémy.“-' - - r .

(1) Z důvodu obtížného vedení plamene poblíž hořáku, provoz bez napomáhání spalování olejem nebo plynem je omezen na podmínky vysokého zatížení, při kterých je spalovací teplota ve spalovacím topeništi dostatečně vysoká.

(2) Redukce N0_x se nedosáhne, protože rychlost spalování je nízká v .oblasti blízko hořáku, kde paliva je více než spalovacího vzduchu, tj. protože rychlost spalování je vysoká po smíšení se sekundárním a terciálním vzduchem.9 •tototo#· toto· toto · · • · · · · · · · · · • to · to · to · to · · • · * · · to ···· «toto 4 * · · · · · · tototo ·· to· toto · ·> ··«·

Shora uvedené problémy vyplývají z použití plynu s nízkou koncentrací kyslíku jako nosného plynu uhlí. Aby se tento problém vyřešil, může být vhodné přivádět spalovací vzduch přímo do palivové trysky blízko výstupu z hořáku tak, aby se zvýšila koncentrace kyslíku. Nicméně, tato konfigurace snižuje koncentraci práškového uhlí, a proto nezlepšuje účinnost zapalování.

Proto je úkolem vynálezu vytvořit hořák na pevné palivo schopný rychle a účinně spalovat práškové uhlí, jako je hnědé uhlí, mající špatné vlastnosti popelovin, blízko výstupu z hořáku a tím dosáhnout spalování s redukovaným N0_x ; a spalovací zařízení s použitím tohoto hořáku.

Hořák podle předloženého vynálezu je vhodný pro použití směsi tekutiny sestávající z: pevného paliva složeného z nízko prouhelněného uhlí jako je hnědé uhlí a lignit; a nosného plynu, majícího koncentraci kyslíku menší než 21 %.

(1)První hořák podle vynálezu je hořák na pevné palivo obsahující: střední vzduchovou trysku pro vstřikování vzduchu;

palivovou trysku, uspořádanou mimo středu vzduchové trysky a vstřikující směs tekutiny obsahující pevné palivo a nosný plyn; přídavné vzduchové otvory pro další vzduchové trysky, uspořádané ve vnitřní ploše stěn palivové trysky a vstřikující vzduch; a jednu nebo více vnějších vzduchových trysek, uspořádaných vně palivové trysky a vstřikující spalovací vzduch.

U shora zmíněného hořáku je možno zvýšit množství vzduchu, vstřikovaného z přídavných vzduchových otvorů nebo dalších vzduchových trysek pro vstřikování vzduchu podél vnitřní strany stěny palivové trysky. Vzduch vstřikovaný z přídavných vzduchových otvorů nebo dalších vzduchových trysek zvyšuje koncentraci kyslíku poblíž vnitřní strany stěny palivové trysky. To urychluje ···· ftft ·· ft ftft ftft • · ft ft ftft ft ftft ft • ftft ftftft· ftft · • · ftftft ft ftftft· · ft ft ft ftftft· ftft ft ftftft ·· ftft ·· ft ftft ftftftft spalování ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku. Proto rychlost zapálení paliva a tím i plamen se začíná tvořit v okolí palivové trysky.

U shora uvedeného hořáku dále obsahujícího vírník ve středu vzduchové trysky, lze zvolit způsob vstřikování vzduchu ze středu vzduchové trysky podle spalovacího zatížení, ze dvou možností: (1) proud přímo dopředu nebo mírně vířivý proud; a (2) silně vířící proud.

V tomto případě, (a) výstup ze středu vzduchové trysky a/nebo (b) výstup z přídavných vzduchových otvorů nebo dalších vzduchových trysek je umístěn směrem proti proudu od výstupu z palivové trysky uvnitř hořáku. Podle této konfigurace, směšování paliva se vzduchem vstřikovaným z (a) středu vzduchové trysky a/nebo (b) přídavných vzduchových otvorů nebo dalších vzduchových trysek se dosáhne uvnitř vzduchové trysky. To dovoluje částečné zvýšení koncentrace kyslíku nosného plynu paliva.

Jak vzdálenost mezi výstupem z palivové trysky a výstupem ze středu vzduchové trysky, tak vzdálenost mezi výstupem z palivové trysky a výstupem z přídavných vzduchových otvorů a/nebo dalších vzduchových trysek je nastavena s výhodou tak, aby doba prodlení paliva v palivové trysce nepřesáhla dobu zpoždění zapálení (asi 0,1 s) paliva. Důvodem je zabránit zpětnému šlehnutí plamene a poškození ohněm způsobeným vytvořením plamene uvnitř palivové trysky.

Protože nosný plyn paliva proudí palivovou tryskou rychlostí 10 až 20 m/s, shora uvedená vzdálenost je 1 až 2 m nebo méně.

Když je uspořádán člen pro zužování průtoku pro občasné zúžení průřezu palivové trysky počínaje od protiproudové strany hořáku a • 444 49 99 · 99 99

9 9 9 9 4 9 9' i 9

4 4· 9 4 9 9 4 4 *

9 41 9 9 9 9999 9 4 4 4

9 44 44 4 499

4 9 4 99 4 4 9 4 9 99 pro obnovení průřezu ve vnitřní straně stěny palivové trysky hořáku, proud palivových částic (práškového uhlí), mající větší setrvačnost než nosný plyn paliva (výfukový plyn a pod.) je zaměřen do oblasti střední osy. Dále, když je rozdělovač sestávající jak z kuželové části, mající postupně zvětšující se průřez od protiproudové strany hořáku tak z další kuželové části, mající postupně se zmenšující průřez, uspořádán na vnější straně stěny střední vzduchové trysky tak, aby byl umístěn po proudu od členu pro zužování průtoku, proud palivových částic (práškového uhlí), zaměřený na oblast středové osy se rozšíří rozdělovačem a potom po projití rozdělovačem proudí kanálem palivové trysky. V té době, proud palivových částic (práškového uhlí), mající větší setrvačnost než nosný plyn paliva (výfukový plyn) se soustředí v oblasti vnitřní strany stěny palivové trysky a proudí nasměrovaný směrem k výstupu. Tento koncentrovaný proud práškového uhlí v oblasti vnitřní strany stěny palivové trysky se dostane snadno do styku s vnějším vzduchem (spalovací vzduch) blízko výstupu palivové trysky, a dále se dostává do styku s plynem o vysoké teplotě z recirkulačních zón, vznikajících po proudu od prstence pro stabilizaci plamene, popsaného dále, čímž se snadněji zapálí.

Když shora zmíněný hořák podle předloženého vynálezu pracuje při vysokém zatížení, palivo vstřikované z palivové trysky se ohřeje silnou tepelnou radiací z hořáku. Tato situace umožňuje stabilní spalování i když palivo je vstřikováno z palivové trysky vysokou rychlostí. V tom okamžiku se vstřikuje vzduch jako přímo dopředu směřující proud nebo jako mírně vířivý proud (při počtu víření 0,3 nebo méně) ze střední vzduchové trysky, čímž je plamen odfouknut z blízkosti hořáku, takže je plamen vytvořen v poloze dále od hořáku. To zabraňuje, aby vysoká teplota ohřívala konstrukci hořáku tepelnou radiací plamene.

Φφφφ Φ· φφ φ ·· »· φ φ φ φφφ φ φ’φ · • φ φ φφφφ φ φ φ φ φ Φφφ φ ···· Φφφ φ φ φφφ φφφ φφφ • « φφ φφ φ φ φ φ φ φ φ

Naopak, když shora zmíněný hořák podle předloženého vynálezu pracuje při nízkém zatížení, vzduch se vstřikuje jako silně vířivý proud (s počtem víření 0,5 nebo vyšším) ze střední vzduchové trysky, čímž se směšování proudu paliva se vzduchem urychlí. Dále, protože rychlost vstřikování paliva u střední osy hořáku se sníží vířením vzduchového proudu ze středové vzduchové trysky, doba prodlení paliva blízko palivové trysky se stává delší. Proto se palivo ohřeje blízko palivové trysky při teplotě potřebné pro spalování, čímž se vytvoří plamen začínající v blízkosti palivové trysky.

U shora zmíněného hořáku podle předloženého vynálezu, poměr mezi množstvím vzduchu, vstřikovaným od středové vzduchové trysky a množstvím vzduchu vstřikovaným z přídavných vzduchových otvorů nebo dalších trysek je nastavitelný v závislosti na spalovacím zatížení. Například, při nízkém spalovacím zatížení, množství vzduchu vstřikované ze střední vzduchové trysky se zmenší, přičemž množství vzduchu vstřikované z přídavných vzduchových otvorů nebo dalších vzduchových trysek se zvětší. Naopak, při vysokém spalovacím zatížení, množství vzduchu vstřikované ze střední vzduchové trysky se zvětší, přičemž množství vzduchu vstřikované z přídavných vzduchových otvorů nebo dalších vzduchových trysek je zmenší.

U shora uvedeného hořáku podle předloženého vynálezu, množství vzduchu se nastaví během spalování s výhodou tak, aby poměr vzduchu k těkavým látkám (poměr celkového množství vzduchu přiváděného z palivové trysky, středové vzduchové trysky a přídavných vzduchových otvorů nebo dalších vzduchových trysek, k množství vzduchu potřebného pro dokonalé spalování těkavých látek obsažených v palivu) je 0,85 až 0,95.

• •toto ·· ·· to ·· toto to · to to » · totototo • to · toto·· toto · • · to< to to · tototo· tototo to totototo «· to toto· to· *· ·· -· ·· toto··

Dále, překážka (prstenec pro stabilizaci plamene) jak proti proudu plynu z palivové trysky tak proti proudu vzduchu z trysky vnějšího vzduchu je s výhodou uspořádána ve špičce přepážky mezi palivovou tryskou a tryskou vnějšího vzduchu.

Tlak po proudu od prstence pro stabilizaci plamene klesá, zatímco jsou vytvořeny recirkulační oblasti směřující z po proudové strany k protiproudové strany. Uvnitř recirkulačních oblastí, shořelý plyn o vysoké teplotě vzniklý po proudu prodlévá navíc k palivu a vzduchu vstřikovanému z vnějších trysek. Proto recirkulační oblasti mají vysokou teplotu, čímž slouží jako zdroj zážehu pro proud paliva, proudící v blízkosti. To umožňuje stabilní vytvoření plamene od výstupu z palivové trysky.

Dále může být prstenec pro stabilizaci plamene, mající výstupky ve tvaru žraločích zubů, uspořádán na povrchu vnitřní stěny výstupu z palivové trysky. Takový prstenec pro stabilizaci plamene podobně urychluje zapalování paliva.

U shora zmíněného hořáku podle předloženého vynálezu, průřez poproudového kanálu středové vzduchové trysky může být menší než průřez protiproudového kanálu může být menší než průřez protiproudového kanálu střední vzduchové trysky a potom poloha víru, uspořádaného uvnitř středové vzduchové trysky, může být pohyblivá ve směru střední osy hořáku uvnitř středové vzduchové trysky. Vzhledem k tomuto tvaru, nastavení polohy víru umožňuje nastavení intenzity víření vzduchového proudu v závislosti na spalovacím zatížení.

Při nízkém zatížení, víření se posune po proudu a má menší průřez ve střední vzduchové trysce, čímž se proud vzduchu ze střední vzduchové trysky silně rozvíří, tím se vytvoří plamen poblíž hořáku. Naopak, při vysokém zatížení, víření se pohybuje

4444 fr* 44 4 44 44

4 4 4 4 4 » 4 4 4

4 4444 44 4

4 4 4 4 4 4444 4 4 4 4

4 44 44 4 444

44 44 4 44 4444 proti proudu a má větší průřez ve střední vzduchové trysce, čímž proud vzduchu ze střední vzduchové trysky víří slabě, tím se vytvoří plamen v poloze daleko od hořáku uvnitř topeniště.

Když se teplota hořáku nebo plochy stěny hořáku příliš zvýší, spálené popeloviny přilnou na konstrukci hořáku a stěnu topeniště a přilnavost se postupně zvyšuje. Nastává úkaz zvaný zastruskování. Aby se potlačilo zastruskování, v odezvu na signál z teploměru nebo měřidla intenzity radiace uspořádaného v hořáku nebo na povrchu stěny topeniště, množství nebo intenzitu víření vzduchu vstřikovaného ze střední vzduchové trysky, lze nastavit nebo jiiidy, množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek lze nastavit. Nastavení množství nebo víření intenzity vzduchu způsobí změnu polohy vytvoření plamene uvnitř topeniště, čímž se umožní nastavení intenzity tepelné radiace k hořáku a povrchu stěny topeniště.

Při vysokém zatížení, pro vysoké tepelné zatížení topeniště, plamen je s výhodou vytvořen v poloze daleko od hořáku. Při nízkém zatížení, pro nízké tepelné zatížení topeniště, teplota hořáku a povrchu stěny topeniště nestoupá tak vysoko ve srovnání s případem vysokého zatížení i když je plamen vytvořen blízko hořáku.

Když se použije shora uvedený hořák podle předloženého vynálezu v takovém spalovacím zařízení, střední vzduchová tryska má válcový tvar. Pár vzduchových trubek pro přivádění vzduchu je spojen s částí proti proudu od střední vzduchové trysky. Každá ze vzduchových trubek je spojena tak, aby přiváděla vzduch z tangenciálního směru ve vzájemně protilehlé poloze kruhového průřezu střední vzduchové trysky. Když je spalovací zařízení v provozu při vysokém spalovacím zatížení (například 60 až 70 % nebo vyšším) každá vzduchová trubka přivádí stejné množství vzduchu do středové vzduchové trysky. Naopak, když spalovací zařízení pracuje • tititi titi ti ti titi ti titi titi ti ti ti ti ti ti· · titi til ti · ti tititi· tititi ti • tititi titi ti tititi ·· titi titi ti titi titititi při nízkém spalovacím zatížení (například, 60 až 70 % nebo nižším), každá vzduchová trubka přivádí různé množství vzduchu do středu vzduchové trysky. Takovouto operací, intenzita víření proudu ze střední vzduchové trysky se nastaví v závislosti na zatížení.

(2) Druhý hořák podle předloženého vynálezu je hořák na pevné palivo, obsahuje: palivovou trysku pro vstřikování směsi tekutiny, sestávající z pevného paliva a nosného plynu; další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky, uspořádané uvnitř povrchu palivové trysky stěny palivové trysky a vstřikující vzduch; a jednu nebo více vnějších vzduchových trysek uspořádaných vně povrchu stěny palivové trysky a vstřikující vzduch. Oproti prvnímu hořáku, druhý hořák neobsahuje střední vzduchovou trysku pro vstřikování vzduchu.

U druhého hořáku podle předloženého vynálezu, je možno zvýšit množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek podél vnitřního povrchu palivové trysky. Vzduch vstřikovaný z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek zvyšuje koncentraci kyslíku poblíž vnitřního povrchu stěny palivové trysky. To urychluje spalovací reakci paliva ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku. Proto zapálení paliva se urychlí a tak je plamen vytvořen už v blízkosti palivové trysky.

U shora zmíněného hořáku, výstup (špička) dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek je s výhodou umístěn proti proudu od výstupu (špičky) palivové trysky uvnitř hořáku. Vzhledem k této konstrukci, směšování paliva se vzduchem vstřikovaným z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek se dosáhne uvnitř palivové trysky. To dovoluje částečně zvýšit koncentraci kyslíku v nosném plynu paliva.

·· · ► »· » ·

Vzdálenost mezi výstupem z palivové trysky a výstupem z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek je nastavena tak, aby doba prodlení paliva v palivové trysce nepřesáhla dobu zpoždění zapálení (asi 0,1 s) paliva. Účelem toho je zabránit zpětnému plameni a poškození spálením, způsobeným plamenem vytvořeným uvnitř palivové trysky. Protože nosný plyn paliva obvykle proudí palivovou tryskou rychlostí 10 až 20 m/s, shora uvedená vzdálenost je 1 až 2 nebo menší.

Člen pro zužování průtoku pro občasné zúžení průřezu palivové trysky, který postupně začíná proti proudu od hořáku směrem po proudu a pro obnovení průřezu, je povrchu stěny palivové trysky hořáku s výhodou uspořádán uvnitř Toto zúžení průřezu průtoku nosného plynu paliva, když je plamen vytvořen zvyšuje v palivové trysce proudícího palivovou tryskou.

rychlost Proto, i uvnitř palivové trysky vlivem občasného zpomalení proudu paliva, zabrání se tomu, aby zpětný plamen nepostupoval proti proudu zúženou částí průtoku, vytvořenou členem pro zúžení průtoku. Dále, když rozdělovač sestávající jak z části mající postupně se zvyšující průřez, vycházející od proti proudu hořáku směrem po proudu a další části, mající postupně se snižující průřez, je uspořádán uvnitř palivové trysky tak, aby byl umístěn po proudu od členu pro zúžení průřezu, proud palivových částic (práškového uhlí), který byl zaměřen na oblast středních os je roztažen rozdělovačem a potom proudí kanálem palivové trysky. V tom okamžiku, proud částic paliva (práškového uhlí) mající větší setrvačnost než setrvačnost nosného plynu paliva, se soustřeďuje na vnitřní straně stěny palivové trysky, a proudí směrem k výstupu. Tento soustředěný proud práškového uhlí na vnitřní straně stěny palivové trysky se snadněji stýká s vnějším vzduchem vstřikovaným z trysky vnějšího vzduchu, v okolí výstupu z palivové trysky. Proud práškového uhlí se dále stýká s plynem o vysoké teplotě recirkulační zóny, vznikajícího směrem po proudu od

000000 0 · 0 0 0 0 0 0 0 » 00» 000» »00 »00000» 0 0 0 0 » » »0 0 0 0» »0 00 00 0 00 0000 ¹⁷ prstence pro stabilizaci plamene, popsaného dále, takže se snadněji zažehne.

Dále, prstenec stabilizující plamen, ležící jak proti proudu směsi pevného paliva z palivové trysky tak proudu vzduchu, je s výhodou uspořádán u špičky povrchu stěny mezi palivovou tryskou a tryskou vnějšího vzduchu.

Tlak v topeništi po proudu od prstence pro stabilizaci plamene se sníží, přičemž se vytvoří recirkulační oblasti směsi tekutiny, směřující z po proudové strany na proti proudovou stranu. Uvnitř recirkulačních oblastech, se zdržuje spalovaný plyn o vysoké teplotě vzniklý v oblasti směrem po proudu od hořáku v topeništi navíc ke vzduchu, palivu a nosnému plynu paliva vstřikovanému z palivové trysky a trysky vnějšího vzduchu. Proto recirkulační zóny mají vysokou teplotu, takže slouží jako zdroj zážehu pro proud paliva. To umožňuje stabilní vytvoření plamene, vycházejícího z výstupu z palivové trysky.

Prstenec stabilizující plamen, mající výstupky ve tvaru žraločích zubů, může být uspořádán uvnitř povrchu stěny špičky (výstup) palivové trysky. Takový prstenec pro stabilizaci plamene podobně urychluje zážeh paliva.

Když je použitý výfukový plyn jako nosný plyn paliva, výstup z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek je uspořádán mezi kuželovou částí, mající snižující se průřez v rozdělovači a prstenci stabilizujícím plamen. Tento tvar dovoluje, aby směs plynu měla množství kyslíku, které je nutné pro spalování. Tato směs plynu koliduje s prstencem pro stabilizaci plamene, čímž dovoluje účinné zapalování prstencem pro stabilizaci plamene. Dále, i při nízkém spalovacím zatížení a i když topeniště spaluje práškové uhlí jako je hnědé uhlí, mající špatnou • 4*4 44 • 4

4 4 4 •4444 4 4 ·

• 4 * • 4 4

4 4

4444 charakteristiku popelovin, rychlé a účinné spalování se dosáhne blízko výstupu z hořáku, tím je umožněno spalování s redukovaným N0_x a zabrání se přinutí popelovin na povrch stěny topeniště blízko hořáku.

U shora zmíněného hořáku podle předloženého vynálezu, množství vzduchu, vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek, lze nastavit v závislosti na spalovacím zatížení spalovacího zařízení (topeniště).

Obvykle u hořáků na pevné palivo neomezených na shora uvedené hořáky na pevné palivo podle předloženého vynálezu, při vysokém spalovacím zatížení spalovacího zařízení (kotel), plamen pevného paliva se s výhodou vytvoří v místě dále od hořáku na pevné palivo uvnitř topeniště. Naopak, při nízkém spalovacím zatížení spalovacího zařízení (topeniště), plamen pevného paliva je s výhodou vytvořen tak, že začíná v okolí povrchu stěny topeniště ihned směrem po proudu u výstupu z palivové trysky na pevné palivo.

Například, když další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky jsou uspořádány v hořáku na pevné palivo, při nízkém spalovacím zatížení spalovacího zařízení (topeniště), je možné zvýšit množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek. Vzduch vstřikovaný z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek zvyšuje koncentraci kyslíku blízko povrchu vnitřní stěny palivové trysky. To urychluje spalovací reakci paliva ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku. Tak se zapálení paliva zrychlí a proto je vytvořen plamen, vycházející z okolí výstupu (špičky) palivové trysky. Při vysokém spalovacím zatížení spalovacího zařízení (topeniště), se množství vstřikovaného vzduchu z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek sníží. Tato >99* ·* 94 9 ·9 ·'<

999 9 9 9 4999

499 9999 99 9

999 9 9999 999 9

9999 99 9 999

9 4 «9 « 499999 operace snižuje koncentraci kyslíku blízko vnitřní strany stěny palivové trysky, tím se zpomalí spalovací reakce paliva ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku. Tedy, zapálení paliva se stane pomalejší a proto se plamen vytvoří v poloze dále od hořáku uvnitř topeniště.

Při vysokém spalovacím zatížení spalovacího zařízení (topeniště), se teplota hořáku na pevná paliva a povrchu stěny topeniště zvýší. Proto spálený popílek přilne na konstrukci hořáku a přilnavost se postupně zvyšuje. Tak má sklon k tomu, aby nastal fenomén zvaný zastruskování. Aby se potlačilo zastruskování na konstrukci hořáku a povrchu stěny topeniště, při vysokém spalovacím zatížení spalovacího zařízení (topeniště), plamen se posune do polohy daleko od hořáku, tím se srovnatelně sníží teplota hořáku a povrchu stěny topeniště. Při nízkém spalovacím zatížení, množství vzduchu se řídí s výhodou tak, aby poměr vzduchu k těkavým látkám (poměr celkového množství přiváděného z palivové trysky a dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek (jsou-li nějaké), k množství vzduchu nezbytnému pro dokonalé spalování těkavých látek, obsažených v palivu) byl 0,85 až 0,95. Stabilní spalování je obvykle obtížné dosáhnout při nízkém spalovacím zatížení. Avšak, při poměru vzduchu k těkavým látkám 0,85 až 0,95 se zvyšuje teplota plamene, což dovoluje udržení stabilního spalování.

Dále, aby se potlačilo zastruskování na konstrukci hořáku a povrchu stěny topeniště, v odezvu na signál z teploměru nebo měřidla intenzity radiace, uspořádaného v hořáku nebo povrchu obvodové stěny topeniště, lze nastavit množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek. Nastavení množství vzduchu způsobí změnu polohy vytvoření plamene uvnitř topeniště, což dovoluje nastavení intenzity tepelné radiace k hořáku a povrchu stěny topeniště.

9999 99

9

9 • · · • · 9 » 9 9 9999 9 9 9 ·

9 9 9 9 9 9 9 9 9

9» 99 9 99 9999

Jak bylo popsáno shora, při vysokém zatížení spalovacího zařízení, vzhledem k vysokému tepelnému zatížení topeniště, plamen, je s výhodou vytvořen v místě daleko od hořáku uvnitř topeniště. Naopak, při nízkém zatížení spalovacího zařízení, vzhledem k nízkému tepelnému zatížení topeništěm teplota hořáku a povrchu obvodové stěny topeniště se nezvýší tak vysoko ve srovnání s případem vysokého zatížení. Proto může být plamen vytvořen blízko hořáku, uvnitř topeniště.

U způsobu spalování s použitím prvního hořáku nebo druhého hořáku, při vysokém zatížení spalovacího zařízení, palivo se zapálí v místě daleko od hořáku a tak je plamen vytvořen ve středu topeniště. Aby bylo možno sledovat plamen, vytvořený hořákem při vysokém zatížení, plamen se sleduje s výhodou ve středu topeniště, kde plamen hořáků splyne. Naopak, při nízkém zatížení spalovacího zařízení, palivo se zapálí blízko hořáku, a plamen se vytvoří blízko každého hořáku. Dále, v některých případech, nezávislý plamen se vytvoří každým hořákem uvnitř topeniště. Proto plamen vytvořený na výstupu každého hořáku je s výhodou sledován při nízkém zatížení.

V prvním hořáku a druhém hořáku podle předloženého vynálezu, lze použít další vzduchové otvory místo přídavných vzduchových trysek. Další vzduchové otvory jsou uspořádány v povrchu stěny palivové trysky a mají tvar kruhu, elipsy, pravoúhelníku nebo čtverce. Čtyři, osm nebo dvacet a pod, maximálně, dalších vzduchových otvorů může být uspořádáno ve stejné vzdálenosti v radiálním směru palivové trysky. Jeden další vzduchový otvor tvořený štěrbinou v radiálním směru palivové trysky nevýhodně způsobí nestejnoměrný proud dalšího vzduchu vstřikovaného štěrbinou, uvnitř palivové trysky.

··

S výhodou ohřátý vzduch se přivádí do dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek. Zdroj tepla pro tento účel může být tlakový vzduch přiváděný do ventilátorového mlýna pro vytváření práškového uhlí nebo jindy, vzduch vedený do vzduchové komory, vytápěné pro spalování v hořáku. Tlakový vzduch přiváděný do ventilátorového mlýnu je výhodnější, vzhledem k jeho vysokému tlaku.

Přiváděči část vzduchu pro další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky může být spojena se vzduchovou komorou pro přivádění spalovacího vzduchu (vnější vzduch jako sekundární a terciální vzduch) do trysky vnějšího vzduchu. Avšak je výhodnější, aby přiváděči část vzduchu byla spojena s 'jednoúčelovým zařízením pro přívod spalovacího vzduchu.

Když je část pro přivádění vzduchu do dalších vzduchových otvorů nebo přídavných trysek spojena s jednoúčelovým zařízením pro přívod spalovacího vzduchu, kyslíkem obohacený vzduch, mající zvýšenou koncentraci kyslíku nebo čistý kyslík lze snadno přivádět v závislosti na spalovatelnosti pevného paliva jako je práškové uhlí a v odezvu na snížení zatížení spalovacího zařízení. Dále, zařízení pro regulaci rychlosti spalovacího vzduchu, uspořádané pro jednoúčelové zařízení pro přivádění spalovacího vzduchu umožňuje snadné ovládání rychlosti přivádění.

Dále, když spalovací plyn (vzduch) účinný pro zapálení paliva se přivede dó hořáku jednoúčelovým zařízením pro přívod spalovacího vzduchu, tlak spalovacího plynu (vzduchu) může být jiný než tlak vzduchu získaný ve vzduchové komoře. To umožňuje neomezený výběr velikosti otvorů pro přívod spalovacího vzduchu pro zážeh. Dále, zařízení pro regulaci rychlosti proudění spalovacího vzduchu umožňuje snadné ovládání přívodní rychlosti.

• · · · · · · • · · · · · · · ·· ··· ······· ···· ·· · · • · · · · · ·

Vedení pro směrování proudu vně j šího vzduchu j e uspořádáno na výstupu z trysky vnějšího vzduchu shora uvedeného prvního hořáku a druhého hořáku podle předloženého vynálezu, přičemž proud vnějšího vzduchu (sekundární a terciální vzduch, zde v některých případech) je uspořádán s určitou rozbíhavostí tak, aby vytvořil rozbíhající se plamen. V tom okamžiku, sklon vedení je nastaven na 45 stupňů nebo méně vzhledem ke středové ose hořáku, přičemž proud spalovacího vzduchu vstřikovaného z trysky vnějšího vzduchu má takový moment, aby vytvořil směsnou tekutinu výfukového plynu a práškového uhlí. Plamen se zúží proudem vzduchu, majícím větší moment, přičemž se v topeništi vytvoří stabilní plamen (oblast spalování), čímž se umožní účinné spalování práškového uhlí.

Když je vedení pro vedení krajního proudu vzduchu z krajní trysky, uspořádá v takovém úhlu, aby se krajní proud vzduchu pohyboval podél hořáku a vnějšího povrchu stěny topeniště, krajní vzduchový proud ochlazuje hořák a vnější povrch stěny topeniště, čímž se zabrání zastruskování.

Spalovací zařízení vybavená několika shora uvedenými prvními hořáky a druhými hořáky podle předloženého vynálezu na povrchu stěny topeniště zahrnují kotel na uhlí, kotel na rašelinu a kotel na biomasu (dřevo) a ohřívací pec a ohřívač větru.

Teploměry nebo měřidla intenzity radiace jsou uspořádány ve shora uvedeném prvním a druhém hořáku podle vynálezu nebo stěně topeniště vně hořáku. V odezvu na signál takového přístroje, se nastavuje množství a intenzita víření vzduchu vstřikovaného ze střední vzduchové trysky hořáku a/nebo se nastavuje množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek. Touto operací se poloha vytvoření plamene v topeništi příslušně řídí v závislosti na změně zatížení.

·· · ·· ·· • · 4 4 · · · • 4 4 4 4 · · • 4444444 · · • 4 4 «44

4 444444

Příklad měření příslušné polohy vytvoření plamene je následující. Při nízkém spalovacím zatížení spalovacího zařízení, je špička plamene pevného paliva uvnitř topeniště je blízko stěny topeniště vně výstupu z palivové trysky. Při vysokém spalovacím zatížení spalovacího zařízení, je plamen vytvořen tak, že vychází z polohy vzdálené od výstupu z palivové trysky asi 0,5 m nebo více po středové ose palivové trysky.

Při -vysokém zatížení spalovacího zařízení, plamen se sleduje okolo středu topeniště, kde splynou plameny hořáků podle předloženého vynálezu, s použitím detektoru plamene nebo vizuálním

pozorováním. Naopak, při nízkém zatížení spalovacího zařízení, se
kontroluje plamen vzniklý předloženého vynálezu.	na výstupu	každého	hořáku	podle
Vynález obsahuje systém kotle na uhlí a spalující uhlí, popsaný dále.	systém na	výrobu	energie
(a) Systém kotle na uhlí	obsahuj ící:	kotel na	uhlí;	kouřový

kanál sloužící jako kanál pro výfuk plynu z kotle; zařízení pro čistění výfukového plynu uspořádané v kouřovém kanálu; zařízení pro unášení práškového uhlí pro unášení uhlí ve formě práškového uhlí do hořáku podle předloženého vynálezu uspořádaného v kotli; zařízení pro řízení přívodu práškového uhlí pro řízení množství práškového uhlí, přiváděného ze zařízení pro unášení práškového uhlí do hořáku; a zařízení pro řízení přiváděného vzduchu pro řízení množství vzduchu proudícího z hořáku.

(b) U systému pro výrobu energie spalující uhlí obsahuje: kotel mající stěnu topeniště vybavenou několika hořáky podle předloženého vynálezu; kotel pro ohřívání vody pro výrobu páry s použitím spalovacího tepla, získaného spalováním pevného paliva hořáky; parní turbinu poháněnou parou získanou z kotle; a parního • ·* ·· • · · · · * • » · · · · ······· φ · • · · · · • · · · · · · generátoru poháněného parní turbinou; systém na výrobu energie spalující uhlí používající hořáky na pevná paliva podle předloženého vynálezu jako hořáky.

U prvního a druhého hořáku podle předloženého vynálezu, hořák podle způsobu rohového zapalování nebo způsobu tangenciálního zapalování, které bylo obtížné provozovat při nízkém zatížení topeniště při známém stavu techniky, se provozuje schematicky tak, že se vytvoří oblast stabilního plamene okolo středu topeniště při vysokém zatížení a je provozován ve schématu samočinné stabilizace při nízkém zatížení.

Nyní je jednotka vytvořena hořáky na pevná paliva podle vynálezu a několik jednotek je uspořádáno v rozích nebo protilehlých stěnách topeniště tak, aby tvořily pár nebo páry jednotek.

Tento způsob spalovaní lze uplatnit u širokého rozsahu zatížení topeniště (zejména 3 0 až 100 %) , odpovídajícího různým požadavkům, na energii i v topeništi pro spalování nízko kvalitního uhlí jako, je hnědé uhlí a lignit.

Zvláště při vysokém zatížení, je odfukovací část vytvořena ve spodní části palivového proudu z hořáku. Při nízkém zatížení se použije schéma samočinné stabilizace plamene, tj . spalování se provádí tak, že vychází od spodní části palivového proudu z hořáku. Odfukování nebo zapálení ve spodní části palivového proudu z hořáku se řídí nastavením rozváděcího poměru spalovacího vzduchu (vnější vzduch a krajní vzduch) hořáku a/nebo nastavením intenzity víření spalovacího vzduchu s použitím víření, prováděného v trysce vnějšího vzduchu hořáku.

Když je hořák podle předloženého vynálezu použit u topeniště kotle, kotel lze provozovat v závislosti na požadavku na energii.

To zamezuje nadměrnou výrobu páry pro elektrickou energii v topeništi kotle, čímž je umožněna účinná činnost topeniště kotle a v podstatě snížení provozních nákladů topeniště kotle.

Přehled obrázků na výkrese

Příkladné provedení hořáků podle předloženého vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde obr. 1 je řez hořákem na práškové uhlí podle prvního provedení vynálezu při nízkém zatížení;

obr. 2 je řez hořákem na práškové uhlí z obr. 1 při vysokém zatížení;

obr. 3 je nárys hořáku na práškové uhlí z obr. 1, v pohledu ze strany topeniště;

obr.4 je nárys modifikace hořáku na práškové uhlí z obr. 1; obr. 5 je řez modifikací hořáku na práškové uhlí z obr. 1; obr. 6 je řez modifikací hořáku na práškové uhlí z obr. 1; obr. 7 je řez hořákem na práškové uhlí podle druhého provedení vynálezu, při vysokém zatížení;

obr. 8 je řez A-A hořákem na práškové uhlí z obr. 7;

obr. 9 je řez hořákem na práškové uhlí podle třetího provedení vynálezu;

obr. 10 je nárys hořáku na práškové uhlí z obr. 9, v pohledu ze strany topeniště;

obr. 11 je řez hořákem na pevné palivo podle čtvrtého provedení vynálezu.při nízkém zatížení;

obr. 12 je řez hořákem na pevné palivo z obr. 11 při vysokém zatížení;

obr. 13 je nárys hořákem na pevné palivo z obr. 11, v pohledu ze strany topeniště;

obr. 14 je řez modifikací hořáku na pevné palivo z obr. 11 při vysokém zatížení;

obr. 15 je nárys modifikace hořáku na pevné palivo z obr. 11, v pohledu ze strany topeniště;

obr.	16	je	řez modifikací hořáku na pevné	palivo	z obr. 11;
obr.	17	je	řez hořákem na	pevné	palivo	podle	pátého provedení
vynálezu,	při	nízkém zatížení;
obr.	18	je	řez hořákem na	pevné	palivo	z obr.	17 při vysokém

zatížení;

obr. 19 je řez hořákem na pevné palivo podle šestého provedení vynálezu;

obr. 20 je nárys hořáku na pevné palivo z obr. 19, v pohledu ze strany topeniště;

obr. 21 je řez (obr. 21 (a)) a nárys (obr. 21 (b)) hořáku podle sedmého provedení vynálezu;

obr. 22 je řez (obr. 22 (a) ) a nárys (obr. 22 (b) ) hořákem podle osmého provedení vynálezu; ^:? obr. 23 je řez topeništěm podle provedení vynálezu, znázorňující situaci tvoření plamene konfigurací hořáku při rohovém způsobu zapalování (obr. 23(a)) při vysokém zatížení, a obr. 23(b) při nízkém zatížení; ·-’ obr. 24 je řez půdorysem topeništěm podle provedení vynálezu, znázorňující situaci tvoření plamene konfigurací hořáku při tangenciálním způsobu zapalování (obr. 24(a)) při vysokém zatížení a obr. 24(b) při nízkém zatížení;

obr. 25 je řez půdorysem topeništěm podle provedení vynálezu, znázorňující situaci tvoření plamene konfigurací hořáku při tangenciálním způsobu zapalování (obr. 25(a) při vysokém zatížení a obr. 25(b) při nízkém zatížení);

obr. 26 je konstrukční schéma obvyklého kotle na hnědé uhlí (obr. 26 (a) znázorňuje nárys a obr. 26(b) znázorňuje řez půdorysem topeniště);

obr. 27 je schéma spalovacího zařízení podle provedení vynálezu; obr. 28 je řez půdorysem spalovacího zařízení z obr. 27;

0 0 0 0 0 0000 »00 0000 »· ·

000 0 ···· 000 0 000 00 · 000 • 00 00 0 000000 obr. 29 je schéma systému kotle s práškovým uhlím podle provedení vynálezu;

obr. 30 je nárys příkladu hořákové komory podle známého stavu techniky, v pohledu ze strany topeniště;

obr. 31 je řez půdorysem topeniště podle známého stavu techniky, znázorňující změny ve spalovací oblasti topeniště během snižování zatížené u konfigurace hořáku rohového způsobu spalování (obr. 31(a) při vysokém zatížení a obr. 31(b) při nízkém zatížení;

obr. 32 je řez nárysem topeniště podle známého stavu techniky, znázorňující polohu detektoru plamene, uspořádaného uvnitř topeniště pro kontrolu středu topeniště.

Příklad provedení vynálezu

Provedení předloženého vynálezu jsou popsána s odkazem na výkresy.

Obr. 26 znázorňuje uspořádání obvyklého topeniště 41 kotle na hnědé uhlí. Obr 26 (a) je nárys topeniště 41 kotle na hnědé uhlí s tangenciálním způsobem zapalování. Obr. 26(b) je řez půdorysem topeniště 41 znázorněného na obr. 26(a).

U běžného hnědouhelného kotle, výfukový plyn přibližně 1000 °C) je odtahován z horní části topeniště 41 potrubím 55 (obrázek) pro výfukový plyn. Ventilátorový mlýn 45 hnědé uhlí, dodávané z uhelného zásobníku Al, suší a drtí na prášek. Trubky 59 pro přenos tepla přehřívače 50 (obr. 28, 29) a pod. jsou uspořádány ve vnitřní horní části topeniště 41. U hořáku podle rohového způsobu zapalování a tangenciálního způsobu zapalování, je ventilátorový mlýn 45 uspořádán v každé hořákové komoře 37 (obr. 30).

I» v v W t tf o

c. t c o o o C C Č (jednoduše zde ’-Ι-'’ znázorňuie •oM»t ot

C t tj,

C C ¢/

C f €?

c c i C (» c o c (První provedení) - ..-.

Obr. 1 a 2 jsou řezy , hořákem, napevné palivo hořák) - podle prvního provedení vynálezu.· , Obr.

situaci, kdy palivo vstřikované, z hořáku 42 při nízkém zatížení je spalováno v topeništi . 41. Obr. 2 znázorňuje situaci,- ve -které palivo vstřikované z hořáku , při, vysokém zatížení je* spalováno v topeništi 41. Obr. 3* -je , schéma hořáku· 42 z obr.-Ί v -pohledu ze strany .topeniště 41. · ó.r. ~ . ;· ' _ · . .

Olejová stříkací pistole 24 pro napomáhání spalování je uspořádána ve středu hořáku 42.- Střední vzduchová tryska 10 pro vstřikování vzduchu je uspořádána--okolo, olejové stříkací pistole 24- Palivová tryska H, mající kanál’ souosý se;-střední vzduchovou tryskou 10 a, vstřikující tekutinovou ’ směs paliva, i ve které.· je souose vytvořen kanál, .a nosného , plynu, .je uspořádána okolo střední vzduchové trysky 10.. Další vzduchové otvory (neznázorněny) nebo přídavné vzduchové trysky 12 jsouuspořádány uvnitř vnější přepážky 22-· palivové trysky 11.; V .-tomto ^provedení, několik přídavných vzduchových trysek 12 je uspořádáno podél vnitřní stěny vnější přepážky 22 palivové - trysky 11-jak je znázorněno na obr. 3, nebo jindy, několik dalších vzduchových otvorů je uspořádáno na vnější přepážce 22. Sekundární vzduchová tryska 13 a terciální vzduchová, tryska i 14? (společně zde v, určitých jpřípadech nazvané vnější vzduchová tryska). . jsou souosé s palivovou tryskou 11 a obě sloužící pro vstřikování vzduchu, jsou uspořádány okolo palivové trysky 11.’ Překážka, nazvaná prstenec 23 pro stabilizaci plamene, je uspořádána na vnějším konci (výstupní straně do topeniště) palivové trysky H. Prstenec 23 pro stabilizaci plamene slouží jako překážka jak proti proudu 16 směsi paliva a nosného plynu (zde proud práškového uhlí) vstřikovaného z palivové.trysky 11 tak proti proudu 17 sekundárního vzduchu, proudícího . z trysky 13 sekundárního yzduchu.., Proto se -tlak na po- proudové , straně (strana’ • 4 4 · • 4 44

4 4 topeniště 41) prstence 22 pro stabilizaci plamene snižuje, čímž se indukuje v této oblasti proud směřující proti proudu 16 práškového uhlí a proudu 17 sekundárního vzduchu. Tento proud v obráceném směru je nazývá recirkulační zóny 19. Plyn o vysoké teplotě vznikající spalováním práškového uhlí, proudí do recirkulačních zón 19 z po proudové strany a prodlévá tam. tento plyn o vysoké teplotě je směšován s práškovým uhlím u proudu 16 paliva, u výstupu z hořáku uvnitř topeniště 11. Současně jsou částice práškového uhlí ohřívány tepelnou radiací z topeniště 41. a tím se zapálí.

Olejová stříkací pistole 24 napomáhající spalování uspořádaná podél střední osy střední vzduchové trysky 10 se používá pro zapálení paliva při nastartování hořáku 12. Vírník 25 pro víření vzduchu vstřikovaného ze střední vzduchové trysky 10 je uspořádán na konci střední vzduchové trysky 10. Vzduch se přivádí do vzduchové komory 26 pro přivádění vzduchu a potom se přivádí do topeniště 41 přes sekundární vzduchovou trysku 13 a trysku 14 terciálního vzduchu. Vírníky 27 a 28 pro víření vzduchových proudů vstřikovaných z trysky 13 sekundárního vzduchu a trysky 14 terciálního vzduchu, jsou uspořádány uvnitř trysek 13 a 14.

Tryska 13 sekundárního vzduchu a tryska 14 terciálního vzduchu jsou vzájemně odděleny přepážkou 29. Konec přepážky 29 tvoří vedení (objímku) způsobující, že proud 18 terciálního vzduchu bude vstřikován v určitém úhlu k proudu 16 práškového uhlí. Hrdlo 30 hořáku tvořící stěnu topeniště slouží také jako vnější stěna trysky 14 terciálního vzduchu. Vodní trubky 31 jsou uspořádány na stěnách topeniště.

Člen 32 pro zúžení průtoku v palivové trysce 11 je uspořádán uvnitř přepážky 22 na proti proudové straně palivové trysky 11. Dále rozdělovač 33 pro soustředění paliva ke stěně přepážky 22 ··· · · · φ φ φ * φ φ φφφ · φφφφ φφφ φ φφφφ φφφ φφφ φφ φφ φφ φ φφφφφφ palivové trysky 11 je uspořádán vně střední vzduchové trysky 10. Rozdělovač 33. je umístěn na po proudové straně (straně topeniště) od členu 32 pro zúžení průtoku.

Člen 32 pro zúžení průtoku má ten účinek, že proud palivových částic (práškového uhlí), mající větší setrvačnost než nosný plyn paliva (výfukový plyn) se soustředí do oblasti střední osy hořáku. Dále, rozdělovač 33 je uspořádán po proudu od členu 32 pro zúžení průtoku má ten účinek, že proud částic paliva (práškového uhlí), soustředěný na oblast střední osy členem 32 pro zúžení průtoku se roztáhne rozdělovačem 33 a potom proudí kanálem palivové trysky 11.

Nyní, protože proud palivových částic (práškového uhlí), který se rozšířil a potom proudí kanálem palivové trysky 11 má větší setrvačnost než nosný plyn paliva (výfukový plyn), proud palivových částic (práškového uhlí) se soustřeďuje na oblast vnitřní stěny palivové trysky 11 a proudí směrem k výfuku, tento soustředěný proud práškového uhlí v oblasti boční stěny palivové trysky 11 se snadněji stýká s vnějším vzduchem (spalovací vzduch) blízko výstupu z palivové trysky 11. a dále se stýká s plynem o vysoké teplotě recirkulačních zón 19 vytvořené po proudu od prstence 23 pro stabilizaci plamene, čímž se snadněji zapálí.

V tomto provedení jsou dále popsané tvary hořáku 42 a způsob spalování, při kterém je použit výfukový plyn jako nosný plyn paliva a při kterém je koncentrace kyslíku v proudu 16 práškového uhlí nízká. Takový způsob spalování lze uplatnit např. při spalování hnědého uhlí a lignitu.

Jak bylo popsáno shora, nízko prouhelněné uhlí, jako je hnědé uhlí a lignit, je bohaté na těkavé látky a vlhkost. Takové uhlí má nižší kalorickou hodnotu než vysoce prouhelněné uhlí a navíc má ·

• · · • · 0 · « · 0000 • ♦ * *

»0 ·· « 0 0 «

0 «

0» ·

0 0

0000 špatnou práškovatelnost. Dále jeho popílek má nízký bod tání. Bohatost těkavých látek snadno způsobí samovolné zapálení během skladování a při výrobě práškového uhlí na vzduchu. Aby se odstranila tato potíž, když se hnědé uhlí a lignit rozmělňuje na prášek a spaluje, používá se jako nosný plyn paliva směs výfukového plynu a vzduchu s nízkou koncentrací kyslíku. Současně zbytkové teplo ve výfukovém plynu pomáhá vypařování vlhkosti v práškovém uhlí.

Nicméně rychlost spalování hnědého uhlí a lignitu je nižší v atmosféře s nízkou koncentrací kyslíku než ve vzduchu. Proto, když se práškové uhlí jako je hnědé uhlí a lignit, provádí v nosném plynu s nízkou koncentrací kyslíku, rychlost spalování závisí na rychlosti míšení hnědého uhlí a lignitu se vzduchem. To způsobí pomalejší rychlost spalování než u dehtových uhlí, která se provádí se vzduchem. Proto při spalování hnědého uhlí a lignitu při nízkém zatížení hořáku 42 s nízkou rychlostí spalování paliva, odfukování a zhášení plamene nastává snadněj i ve srovnání se spalováním dehtového uhlí. Dále u hnědého uhlí a lignitu, čas potřebný k vyhoření je delší než u dehtového uhlí. To způsobuje zvýšení nespálených karbonů ve výstupu topeniště. Proto urychlení směšování paliva se vzduchem je nutné. Když se množství spalování zvýší, tj . když se spaluje hnědé uhlí a lignit při vysokém zatížení s dobrým směšováním se vzduchem, bohatost těkavých látek způsobí zvýšení množství spalování v okolí hořáku 42. Proto se tepelné zatížení poblíž hořáku 42 místně zvyšuje a tak se teplota konstrukce hořáku a stěny topeniště zvyšuje tepelnou radiací. To způsobuje možnost, že spálené popeloviny přilnou a nataví se na konstrukci hořáku a stěně topeniště, což způsobí jejich zastruskování. Nižší teplota tavení hnědého uhlí a lignitu urychluje zastruskování konstrukce hořáku a stěny topeniště.

·♦*· ·> to • to ·· • to • ·

• ···» · • · » to to · ··· • to · · ·· *

U ťóhoto provedení se shora zmíněný problém, způsobený rozdílem podmínek spalování paliva při vysokém zatížení a nízkém zatížení hořáku 42 při použití nízko prouhelněného uhlí, vyřeší nastavením polohy tvoření plamene v závislosti na zatížení hořáku. Tj . při vysokém zatížení se plamen tvoří v poloze daleko od hořáku uvnitř topeniště. Naopak, při nízkém zatížení, plamen se tvoří už u výstupu palivové trysky 11. Při nízkém zatížení, vzhledem k nízkému zatížení topeniště 41, teplota hořáku 42 a stěny topeniště 41 se nezvyšuje tak vysoko ve srovnání s případem vysokého zatížení, i když se plamen vytvoří blízko hořáku 42 a stěny topeniště 41- Tak zastruskování nenastane na konstrukci hořáku a stěně topeniště.

Aby se plamen vytvořil již u výstupu z palivové trysky 11 při nízkém zatížení, v tomto provedení, navíc k tomu, že plyn o vysoké teplotě se zdržuje v recirkulačních zónách 19 vytvořených po proudu od prstence 23 pro stabilizaci plamene, vzduch se přivádí do hořáku dalšími vzduchovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12., čímž se zvyšuje koncentrace kyslíku v proudu 16 práškového uhlí blízko prstence 23 pro stabilizaci plamene. Touto operací se zvýší rychlost spalování ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku, takže se urychlí zapálení částic paliva. Protože plamen vytvoří již v blízkosti palivové trysky 11.

Dále, přívod vzduchu střední vzduchovou tryskou 10 také zvyšuje koncentraci kyslíku v proudu 16 práškového uhlí, takže se urychlí zapálení práškového uhlí. Nyní je účinné, aby vírník 25 byl uspořádán ve střední vzduchové trysce 10 jak je znázorněno na obr.

tak, aby se rozvířil střední proud 15 vzduchu, takže se urychlí smísení s proudem 16 práškového uhlí. Když se střední proud 15 vzduchu rozvíří, proud 15 vzduchu ze střední vzduchové trysky 10. se rozšíří směrem ven odstředivou silou, přičemž rychlost proudění směřující směrem do středu topeniště se sníží. Proto doba prodlevy práškového uhlí blízko výstupu z hořáku se stává delší. Následkem toho spalování začíná blízko hořáku 42.

Střední vzduchová tryska 10 a další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky 12 jsou s výhodou umístěny proti proudu od výstupu z palivové trysky 11. Nyní, jak poloha střední vzduchové trysky XQ tak poloha dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 uvnitř palivové trysky 11 je ‘ nastavena s výhodou tak, aby doba prodlevy práškového vzduchu v palivové trysce 11 se stala kratší než doba zpoždění zapálení práškového uhlí. Účelem toho je zabránit zpětnému plameni a poškození palivové trysky 11 zapálením práškového uhlí uvnitř palivové trysky 11. Použité míry jsou: doba zpoždění zapálení (asi 0,1 s) plynového paliva jehož doba zpoždění zapálení je kratší než práškového uhlí; a rychlost proudění 10 až 20 m/s v palivové trysce 11. Následkem toho, jak vzdálenost mezi výstupem z palivové trysky 11 tak výstupem ze střední vzduchové trysky 10 a vzdálenost mezi výstupem z palivově trysky 11 a výstupem z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 je nastavena na 1 m nebo méně.

> Při vysokém zatížení, tepelné zatížení blízko hořáku se sníží vytvořením plamene v poloze daleko od hořáku. Z tohoto důvodu, v ’ tomto provedení, přívod vzduchu z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 se sníží ve srovnání s případem nízkého zatížení. Na druhé straně, přívod vzduchu ze střední vzduchové trysky 10 se zvýší, zatímco rychlost proudění vzduchu je nastavena tak, aby byla vyšší než rychlost proudu 16 práškového uhlí v palivové trysce 11. Snížení přívodu dalšího vzduchu sníží koncentraci kyslíku v proudu 16 práškového uhlí blízko prstence 23 pro stabilizaci plamene ve srovnání s případem nízkého zatížení, takže se zpomalí rychlost spalování. Proto teplota recirkulačních zón Xa, vytvořených po proudu od prstence 23 pro stabilizaci ···· ·· ·· · ·· ·· • · · · · · · · · · • · · · · ······· · · • · · · ·· · ··· ·· · 4 ·· · 444444 plamene se snižuje, takže potlačuje tepelnou radiaci na konstrukci hořáku. Dále zvýšení rychlosti vzduchu ze střední vzduchové trysky 10 zvyšuje rychlost proudu 16 práškového uhlí u výstupu z palivové trysky 11. Proto doba prodlevy palivových částic blízko hořáku se kratší. Následkem toho, většina paliva je zažehnuta v poloze daleko od hořáku 42.. Takto se sníží tepelná radiace z plamene a zastruskování konstrukce hořáku a stěny topeniště je potlačeno.

V tomto provedení, je vírník 25 uspořádán ve střední vzduchové trysce IQ tak, aby vířil střední vzduchový proud 15. Následkem odchýlení od hořáku 42, střední proud 15 vzduchu se rozšíří směrem ven, přičemž rychlost proudění se sníží. Proto se rychlost proudění vzduchu vyrovnává se zvyšováním rychlosti v poloze daleko od hořáku 42. přičemž práškové uhlí se spaluje stabilně. Dále j_;sou v tomto provedení recirkulační zóny 19 vytvořeny směrem po proudu od prstence 23 pro stabilizaci plamene a potom část paliva se zapálí uvnitř recirkulačních zón 12- Plamen v této oblasti slouží jako řídící plamen. Takto získaný řídící plamen může stabilně přivádět plyn o vysoké teplotě k plameni vytvořenému v poloze daleko od hořáku 42, takže stabilizuje plamen v poloze daleko od hořáku 42 a proto se snižuje možnost uhašení plamene.

Aby se snížila koncentrace N0_x ve výfukovém plynu vznikajícího při spalování práškového uhlí, množství vzduchu je nastaveno s výhodou tak, aby poměr vzduchu k těkavým látkám (poměr celkového množství vzduchu přiváděného z palivové trysky XI, střední vzduchovou tryskou 10 a dalšími vzduchovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12 k množství vzduchu potřebného pro dokonalé spálení těkavých látek obsažených v palivu) byl 0,85 až 0,95. Většina práškového uhlí se smísí se vzduchem palivovou tryskou XX a pak spálí (první stupeň). Potom (palivo) plyn se smíchá s proudem 17 sekundárního vzduchu a proudem 18 terciálního vzduchu (druhý stupeň). Když je dofukovací vzduchový otvor 49 (viz obr.

4. 4 • · · · 4 · ···· · · 4 » ····

27) pro přivádění vzduchu uspořádán směrem po proudu od hořáku uvnitř topeniště Al, (palivo) plyn je smíchán se vzduchem z dofukovacího otvoru 49 a potom dokonale spálen (třetí stupeň). Těkavé látky obsažené v palivu se spálí v prvním stupni vzhledem k tomu, že jejich rychlost spalování je vyšší než pevného uhlíku.

Nyní poměr vzduchu k těkavým látkám, který je 0,85 až 0,95, způsobuje nedostatečnou koncentraci kyslíku, ale urychluje spalování práškového uhlí. Spalování práškového uhlí se provádí při vysoké teplotě plamene. Chemickou redukcí spalování práškového uhlí při podmínkách nedostatečné koncentrace kyslíku v prvním stupni, N0_x vzniklý z dusíku obsaženého v práškovém uhlí a vzduchu je přeměněn na neškodný dusík, tak způsobí redukci koncentraci N0_x ve výfukovém plynu z topeniště Al- Dále, vysoká teplota urychluje reakci v druhém stupni, Čímž se redukuje nespálený uhlík. Tabulka 1 znázorňuje výsledky ve srovnání s koncentrací N0_x ve výfukovém plynu z výstupu z topeniště, když se mění množství vzduchu. Zde použité palivo bylo hnědé uhlí a poměr palivo a palivo (vázaný uhlík/těkavé látky) byl 0,82.

Tabulka 1

	Podmínky A	Podmínky B
Množství přiváděného paliva (jmenovité zatížení)	100 %	100 %
Koncentrace kyslíku v nosném plynu paliva (%)	10	10
Poměr vzduchu k těkavým látkám
nosný plyn paliva	0,26	0,26	A
Střední vzduch	0,48	0,53	B
Přídavný vzduch	0,05	0,05	C
Celkem (nosný plyn + střední vzduch + další vzduch)	0,79	0,84	D
Výstupní vzduch (sekundární vzduch + terciální vzduch)	0,67	0,67	E
Poměr vzduchu k palivu (tekavé látky + vázaný uhlík)
Celkem pro hořák (nosný plyn + střední vzduch + další vzduch a vnější vzduch)	0,80	0, 82
Dofukovaný vzduch	0,40	0,40
Koncentrace N0x na výstupu z topeniště (ppm:	165	150

ti ti • ti ti • ti ti ti ti ti

ekvivalent k 6% koncentraci kyslíku)

Při podmínkách B, poměr vzduchu k těkavým látkám (sloupec D v Tabulce 1) se stává 0,84 z hodnoty 0,79 při podmínkách A a koncentrace N0_x je redukována.

Hořák 42 podle předloženého provedení je válcový hořák, obsahující trysku 10 středního vzduchu, palivovou trysku 11. přídavnou vzduchovou trysku 12, trysku 13 sekundárního vzduchu a trysku 14 terciálního vzduchu, každá je válcová a uspořádána souose jak je znázorněno v čelním pohledu na obr. 3 s pohledu ze strany topeniště. Avšak palivová tryska 11 může být pravoúhlá. Dále, jak je znázorněno v čelním pohledu na hořák na obr. 4, v pohledu se strany topeniště, palivová tryska 11 může být obklopena alespoň částí trysky vnějšího vzduchu jako je tryska 13 sekundárního vzduchu a tryska 14 terciálního vzduchu. Dále, jak je znázorněno v řezu hořákem na obr. 5, vnější vzduch může být přiváděn jednou tryskou (tryskou 13 sekundárního vzduchu) a dále může být přiváděn třemi nebo více tryskami (neznázorněno). V tomto provedení, jak je znázorněno na obr. 1 a 2, v palivové trysce H jsou uspořádány jak člen 32 pro zúžení proudění tak rozdělovač 33 pro soustředění částic paliva ke stěně vnější přepážky 22 palivové trysky IX. Avšak stejný účinek se dosáhne i hořákem 42 (obr. 5) bez těchto konstrukcí.

Dále toto provedení, jak je znázorněno na obr. 1 a 2, prstenec 23 pro stabilizaci plamene je uspořádán na konci vnější přepážky 22 palivové trysky 11. Avšak hořák 42 bez prstence 23 pro stabilizaci plamene jak je znázorněn na obr. 5, může být opatřen členem 50 ve tvaru rozšířené trubky, pro zvýšení intenzity víření proudu vzduchového vzduchu (proud 17 sekundárního vzduchu), čímž se indukují recirkulační zóny 19 směrem po proudu od konce vnější přepážky 22.

·· · ·· ·· • · · ·' · ·

9 · · ♦ · ······· · 9

9 9 9 9 ·· · ·· 9 99 9

Modifikovaný hořák 42 provedení z obr. 1 je znázorněn na obr. 6. Část pro přivádění vzduchu pro přídavné vzduchové trysky 12 může být spojena s jednoúčelovým zařízením pro přivádění spalovacího vzduchu, ale není spojena se vzduchovou komorou 26 v tomto případě znázorněném na obr. 6. Když se část pro přivádění vzduchu pro přídavné vzduchové trysky 12 je spojena s jednoúčelovým zařízením pro přivádění spalovacího vzduchu, vzduch obohacený kyslíkem, mající zvýšenou koncentraci kyslíku nebo čistý kyslík lze snadno přivádět v závislosti na spalovatelnosti práškového uhlí a v odezvu na snížení zatížení spalovacího zařízení. Dále, zařízení pro ovládání rychlosti proudění spalovacího vzduchu obsažené v jednoúčelovém zařízení pro přivádění spalovacího vzduchu dovoluje snadné ovládání rychlosti přivádění.

Druhé provedení

Obr. 7 je řez hořákem 42 podle druhého provedení vynálezu. Obr. 7 znázorňuje situaci činnosti hořáku, kdy je topeniště provozováno při vysokém zatížení. Druhé provedení se liší od prvního provedení v tom, že polohu vírníku 25. uspořádaného v trysce 10 středního vzduchu, lze přesunout. Situace činnosti hořáku podle tohoto provedení při nízkém zatížení je stejná jako u prvního provedení při nízkém zatížení, znázorněného na obr. 1. Nyní se vírník 25 přesune ke konci trysky 10 středního vzduchu. Situace provozu hořáku podle tohoto provedení při vysokém zatížení se liší od situace prvního provedení při vysokém zatížení znázorněném na obr. 2 tím, že' vírník 25 je přesunut na proti proudovou stranu trysky 10 středního vzduchu. Další rozdíl mezi tímto provedením a prvním provedením je v tom, že když se vírník 25 přesune k proti proudové straně trysky 10 středního vzduchu, průřez trysky 10 středního vzduchu se stává větším. Tato konfigurace snižuje poměr plochy pokryté vírníkem 25 k ploše průřezu trysky, ve srovnání s

·· · • » · případem, kdy vírník 23 je umístěný na konci (po proudové straně) trysky 10 středního vzduchu.

Dále je popsán případ, kdy hořák 42 podle tohoto provedení mění rychlost víření proudu 15 středního vzduchu za podmínek, kdy je topeniště 41 při vysokém zatížení

Při vysokém zatížení, je rozdíl od prvního provedení v tom, že vírník 23 se přesune na proti proudovou stranu trysky 10 středního vzduchu. Proto se plamen vytvoří v poloze dále od hořáku, čímž se zmenší tepelné zatížení poblíž hořáku. K tomuto účelu je v tomto provedení přívod vzduchu z dalších vzduchových otvorů (neznázorněných) nebo přídavných vzduchových trysek 12 při vysokém zatížení zmenšen ve srovnání s případem nízkého zatížení.

Dále, při vysokém zatížení, plocha pokrytá vírníkem 25 v trysce IQ středního vzduchu se zvýší ve srovnání s plochou při nízkém zatížení, přičemž intenzita víření v proudu vzduchu s trysky 10 středního vzduchu se sníží. Proto se střední vzduchový proud 15 rozprostře do široka po vstříknutí tryskou 10 do topeniště 41 ve srovnání s případem vysoké intenzity víření. Tak doba prodlevy palivových částic blízko hořáku se zkrátí a proto se množství paliva spáleného blízko hořáku zmenší. Tím se zmenší tepelná radiace z plamene na konstrukci hořáku a stěnu topeniště a potlačí se zastruskování konstrukce hořáku stěně topeniště. Současně teplota recirkulačních zón 19 směrem po proudu od prstence 23 pro stabilizaci plamene se stává nižší vzhledem k poklesu tepelné radiace z plamene.

U tohoto provedení popsaného shora byl účinek v případě změny rychlosti víření proudu 15 středního vzduchu. Avšak navíc k této změně ,množství přiváděného vzduchu do každé vzduchové trysky 10 -

···· 44 » 4

14. může být měněn j ak bylo popsáno shora u prvního provedení.

Účinek je stejný jako u prvního provedení.

Toto provedení znázorňuje případ, kdy vzduchový proud vstřikovaný z trysky 10 středního vzduchu se víří vírníkem 25. v jehož lopatkách skloněných vzhledem k vzduchovému proudu indukuje intenzitu víření. Dále, u tohoto provedení se intenzita víření mění změnou polohy vírníku 25 uvnitř trysky 10 středního vzduchu a tím se změní poměr plochy pokryté vírníkem 25 k ploše průřezu části trysky. Avšak intenzita víření může být měněna změnou úhlu sklonu lopatek vírníku. Dále, intenzita víření může být změněna způsobem kdy, jak je znázorněno v řezu trysky 10 středního vzduchu z obr. 8, se trubka 22 směrem proti proudu trysky 10 středního vzduchu rozdělí do dvou trubek 52a a 52b a do nichž se vzduch přivádí tangenciálním směrem vzhledem k průřezu trysky 10 středního vzduchu. V tomto případě, se intenzita víření zruší při vysokém zatížení použitím obou dvou protilehlých trubek 52a a 52b. zatímco se intenzita víření zvýší při nízkém zatížení, použitím hlavně jedné ze dvou trubek 52a a 52b pro vstupující vzduch.

Třetí provedení

Obr. 9 je řez hořákem pro spalování pevného paliva jako je hnědé uhlí a lignit, podle třetího provedení vynálezu. Obr. 10 je nárys hořákem v pohledu ze strany pece.

Tekutinová směs práškového uhelného paliva a výfukového plynu se přivádí do topeniště 41 palivovou tryskou 11. Prstenec 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru L v pohledu ze strany (prstenec pro stabilizaci plamene ve tvaru L) mající výstupky ve tvaru žralocích zubů je uspořádán na konci palivové trysky H. Recirkulační zóny 19 jsou vytvořeny směrem po proudu od stabilizátoru, přičemž plamen začíná v blízkosti hořáku. Hořák znázorněný na obr. 9 je ft · ······ ft · charakterizován tím, že další vzduchové otvory (neznázorněný) nebo přídavné vzduchové trysky 12 jsou uspořádány tak, aby zapalovací vzduch se přiváděl mezi prstenec 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žralocích zubů (viz obr. 10). Tím se zapálení snadno zabrzdí okolo každého prstence 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žralocích zubů (zapálení nastane směrem po proudu od prstence 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žralocích zubů).

Čtvrté provedení

Obr. 11 a 12 jsou řezy hořákem 42 podle čtvrtého provedení vynálezu. Obr. 11 znázorňuje situaci, kdy je palivo vstřikované z hořáku 42 při nízkém zatížení spalováno v topeništi 41. Obr. 12 a obr. 14 znázorňují situaci, kdy je palivo vstřikované z hořáku 42 při vysokém zatížení spalováno v topeništi 41. Obr. 13 je schéma hořáku z obr. 11, v pohledu ze strany topeniště 41.

U hořáku 42 podle čtvrtého provedení je olejová stříkací pistole 24 pro napomáhání spalování uspořádána ve středu. Palivová tryska 11 pro vstřikování směsi paliva a nosného plynu je uspořádána okolo olejové stříkací pistole 24. Několik dalších vzduchových otvorů (neznázorněných) nebo přídavných vzduchových trysek 12 je uspořádáno podél vnitřku plochy vnější stěny 22 palivové trysky 11. Tryska 13 sekundárního vzduchu a tryska 14 terciálního vzduchu, obě souosé s palivovou tryskou 11 a každá sloužící pro vstřikování vzduchu, jsou uspořádány okolo palivové trysky 11. Prstenec 23 pro stabilizaci plamene je uspořádán na vnějším konci (výstupní konec na straně topeniště) povrchu stěny palivové trysky 11. Prstenec 23 pro stabilizaci plamene slouží jako překážka proti jak proudu 16 práškového uhlí vstřikovaného z palivové trysky H tak proudu 17 sekundárního vzduchu proudícího z trysky 13 sekundárního vzduchu. Proto se tlak na po proudové straně (strana topeniště 41) prstence 23 pro stabilizaci plamene snižuje, přičemž · ·· ··

0 · · · 0

0 · 0 · 0

0000 » 0 · 0 0 0 0 0 0

0 00 0000 recirkulační zóny 12 se indukují v této oblasti v opačném směru než je směr proudu 16 práškového uhlí a proud 17 sekundárního vzduchu. Uvnitř recirkulačních zón 12, částice paliva se ohřívají tepelnou radiací z topeniště 41 a tím se zapálí.

Jestliže je na výstupu z trysky vnějšího vzduchu (trysky 13 sekundárního vzduchu, trysky 14 terciálního vzduchu a pod.) uspořádáno vedení 25 pro vedení proudu vnějšího vzduchu tak, aby ho směrovalo ven od střední osy hořáku 42, recirkulační zóny 19 se vytvoří mnohem snadněji ve srovnání s prstencem 23 pro stabilizaci plamene.

Olejová stříkací pistole 24 pro napomáhání spalování uspořádaná podél střední osy palivové trysky 11 se používá pro zapálení paliva při nastartování hořáku 42.. Vírníky 27 a 28 pro rozvíření proudů vzduchu vstřikovaných z trysky 13 sekundárního vzduchu trysky 14 terciálního vzduchu jsou uspořádány uvnitř trysek 13 a resp. 14 .

Tryska 13 sekundárního vzduchu a tryska 14 terciálního vzduchu jsou vzájemně oddělené přepážkou 22. Konec přepážky 29 tvoří vedení 25 pro vedení proudu 18 terciálního vzduchu tak, aby směřoval ven od proudu 16 práškového uhlí. Hrdlo 30 hořáku 42. tvoří stěnu trysky 14 terciálního vzduchu. Vodní trubky 31 jsou uspořádány na stěnách topeniště 41.

Člen 32 ' pro zúžení proudu uspořádaný v palivové trysce 11 je vnitřní přepážka 22 proti proudu palivové trysky H. Dále rozdělovač 33 pro soustředění paliva ke straně přepážky 22 palivové trysky 11 je uspořádán vně olejové stříkací pistole 24. Rozdělovač 33 je umístěn na po proudové straně hořáku 42 (straně topeniště Al) od členu 32 pro zužování proudu.

• Φ · ·· φφ • φ φ φφφφ • · · · φ · ···· · · · φ •ΦΦΦ φ · · φφφ ·· ·· φφ · φφ ····

U tohoto provedení jsou dále popsány konfigurace hořáku 42 a způsob spalování hnědého uhlí a lignitu, kdy je výfukový plyn z topeniště 41 použit jako nosný plyn paliva a kdy koncentrace kyslíku v proudu 16 práškového uhlí je nízká.

U tohoto provedení, problém odfukování a zhášení plamene při nízkém zatížení a problém koheze popílku na konstrukci hořáku při vysokém zatížení, oba způsobené rozdílem podmínek spalování paliva při vysokém zatížení a nízkém zatížení hořáku 42., když se použije nízko zauhelněné uhlí, se vyřeší nastavením polohy vytvoření plamene v topeništi 41, v závislosti na zatížení hořáku 42 . Tj . při vysokém zatížení se plamen vytvoří v poloze dále od hořáku 42 uvnitř topeniště 41. Naopak, při nízkém zatížení se plamen vytvoří uvnitř topeniště 41 a začíná v okolí výstupu z palivové trysky 11. Při nízkém zatížení, vzhledem nízkému tepelnému zatížení topeniště 41, teplota hořáku 42 a stěny topeniště 41 okolo hořáku 42 se nezvýší tak vysoko ve srovnání s případem vysokého zatížení i když se plamen vytvoří blízko hořáku 42 a stěny topeniště 41. Proto nenastane zastruskování okolo konstrukce hořáku a stěny topeniště 41.

Aby se vytvořil plamen uvnitř topeniště 41, který začíná v okolí výstupu z palivové trysky 11 při nízkém zatížení u tohoto provedení, navíc k tomu, že plyn o vysoké teplotě prodlévá v recirkulačních zónách 19. vytvořených po proudu od prstence 23 a vedení 25. vzduch se přivádí dalšími vzduchovými otvory (neznázorňěnými) nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12, tím se zvýší koncentrace kyslíku v proudu 16 práškového uhlí poblíž prstence 23 pro stabilizaci plamene. Touto operací se rychlost spalování zvýší ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku, čímž se urychlí zapalování částic paliva. Proto se plamen vytvoří uvnitř topeniště 41, a začíná v okolí palivové trysky 11.

• Φ · · · · ·· φ φφ ΦΦΦ·

Další vzduchově otvory (neznázorněné) nebo přídavné vzduchové trysky 12 jsou s výhodou umístěny proti proudu od konce (výstup do topeniště 41) palivové trysky 11. Nyní je poloha dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 uvnitř palivové trysky 11 nastavena s výhodou tak, aby byla doba prodlevy paliva v palivové trysce 11 kratší, než je doba prodlevy zapálení paliva. Důvodem je zabránit zpětnému plameni do palivové trysky li a jejímu a poškození spálením, způsobenému zapálením paliva uvnitř palivové trysky 11. Použité míry jsou: doba prodlevy zapálení (asi 0,1 s) plynového paliva jehož doba prodlevy zapálení je kratší než doba prodlevy zapálení práškového uhlí; a rychlost proudění 10 až 20 m/s v palivové trysce H. Např. vzdálenost mezi výstupem z palivové trysky 11 a výstupem z dalších vzduchových otvorů (neznázorněných) nebo přídavných vzduchových trysek 12 je nastavena asi na 1 m nebo méně.

Při vysokém zatížení topeniště 41, tepelné zatížení blízko hořáku 42 se sníží vytvořením plamene uvnitř topeniště 41 v poloze dále od hořáku 42. K tomuto účelu je u tohoto provedení přívod vzduchu z dalších vzduchových otvorů (neznázorněných) nebo přídavných vzduchových trysek 12 se sníží ve srovnání s případem nízkého zatížení. Snížení přívodu dalšího vzduchu snižuje koncentraci kyslíku v proudu 16 práškového uhlí poblíž prstence 23 pro stabilizaci plamene ve srovnání s případem nízkého zatížení, čímž se urychlí rychlost spalování. Proto teplota recirkulačních zón 19 vytvořených po proudu od prstence 23 pro stabilizaci plamene Se snižuje, čímž se potlačuje tepelná radiace na konstrukci hořáku 42. Proto je potlačeno zastruskování.

U tohoto provedení, se recirkulační zóny 19 vytvoří po proudu od prstence 23 pro stabilizaci plamene a potom se část paliva spálí uvnitř recirkulačních zón 22. Plamen v této oblasti slouží jako řídící plamen. Získaný řídící plamen může stabilně přivádět plyn o ·*·« • · 9

9 9

9 · • 9 9 9

99 »

• * 9

9 9 9

9 9999

9 9 vysoké teplotě do plamene vytvořeného v poloze uvnitř topeniště 41 dále od hořáku 42, čímž se stabilizuje plamen v poloze dále od hořáku 42 a tím se snižuje možnost zhášení plamene.

Obr. 23(a) znázorňuje situaci, při které je plamen hořáku 42 vytvořen v poloze dále od recirkulačních zón 19 po proudu od prstence 22 pro stabilizaci plamene při zatížení topeniště 41. V tomto případě, aby se snížila možnost zhášení plamene, plameny jsou vzájemně s výhodou směšovány uvnitř topeniště 41 _f čímž je umožněno stabilní spalování v topeništi, jak je znázorněno v řezu půdorysem spalovacího zařízení (topeništěm 41) s použitím hořáků 42 podle vynálezu. Obr. 23 (a) znázorňuje případ, kdy je hořák 42 uspořádán v každém ze čtyř rohů topeniště 41· Avšak operace je stejná také u způsobu protilehlého zapalování, kdy je hořák 42 uspořádán v každé z protilehlých stran topeniště 41.

Aby se snížila koncentrace N0_x ve výfukovém plynu vzniklého ze spalování, množství vzduchu je nastaveno tak, aby poměr vzduchu k těkavým látkám (poměr celkového množství vzduchu přiváděného z palivové trysky 11 a dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 k množství vzduchu potřebného pro dokonalého spalování těkavých látek obsažených v palivu) je 0,85 až 0,95. Většina paliva je směšována se vzduchem, přiváděným dalšími vzduchovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12 v palivové trysce H, a potom spáleny (první stupeň). Potom se (palivo) plyn směšuje s proudem 17 sekundárního vzduchu a proudem 18 terciálního vzduchu, a potom se spálí (druhý stupeň). Když je dovzdušňovací otvor 49 (viz obr. 27) pro přivádění vzduchu uspořádán směrem po proudu od hořáku 42 uvnitř topeniště 41. (palivo) plyn se směšuje se vzduchem přiváděným z dovzdušňovacího otvoru 49 a potom se dokonale spálí (třetí stupeň). Těkavé látky obsažené v palivu se spálí v prvním stupni, protože jejich rychlost spalování je vyšší než rychlost vázaného uhlíku.

Λ 4 0 ·

9 4 4 4 • 0 0 4444 » 4

4 4 4 ··*· *0 • 0 ·

0 · • · · • 4 4 4

44

Nyní poměr vzduchu k těkavým látkám v hodnotě způsobuje nedostatečnost koncentrace kyslíku, spalování paliva. Spalování se provádí při vysoké teplotě plamene. Chemicky redukovaným spalováním paliva v podmínkách nedostatečné koncentrace kyslíku je první stupeň, N0_x vzniklý z dusíku obsaženého v palivu a vzduchu se přeměňuje na neškodný dusík, čímž se způsobí redukce koncentrace N0_x ve výfukovém plynu z topeniště 4JL. Dále, reakce v druhém stupni je urychlena, čímž se sníží nespálený uhlík. Tabulka 2 znázorňuje výsledky ve srovnání koncentrace N0_x ve výfukovém plynu z výstupu z topeniště 41 když se mění množství vzduchu. Zde, je použité palivo hnědé uhlí a poměr paliva (vázaný uhlík/těkavé látky) byl 0,82.

Při podmínkách B, poměr vzduchu k těkavým látkám (sloupec C v tabulce 2) se stává 0,85 z hodnoty 0,70 při podmínkách A a koncentrace NO_X v plameni se sníží.

Tabulka 2

0,85 až 0,95 ale urychluje

	Podmínky A	Podmínky B
Množství přiváděného paliva (při poměrném zatížení)	100 %	100 %
Koncentrace kyslíku v nosném plynu paliva (%)	10	10
Poměr vzduchu k těkavým látkám
nosný plyn paliva	0, 50	0,50	A
střední vzduch	0,20	0,35	B
další vzduch	0,70	0,85	C
Celkem (nosný plyn + střední vzduch + další vzduch)	0,76	0,76	D
Vnější vzduch (sekundární vzduch + terciální vzduch)
Poměr vzduchu k palivu (těkavé látky +vázaný uhlík)
celkově pro hořák (nosný plyn + střední vzduch + další vzduch + vnější vzduch)	0,80	0,84
Dovzdušňovací vzduch	0,40	0,40
Koncentrace NOX na výstupu z topeniště (pp, : ekvivalent k 6% koncentraci kyslíku)	170	155

Hořák 42 podle předloženého sestávající z palivové trysky 11. a trysky 14 terciálního vzduchu, vynálezu je válcový hořák, trysky 13 sekundárního vzduchu, každá je válcová a uspořádána ····»· · · · ·· · · • · 4 · · · ···· ·· ··· ······· · 4 • · · · · · · · · · • · · · ·· ♦. ······ souose jak je znázorněno v nárysu na obr. 13 v pohledu ze strany topeniště 41. Avšak palivová tryska 11 a rozdělovač 33 mohou být pravoúhlé. Dále, jak je znázorněno na obr. 15 (nárys hořáku 42 v pohledu ze strany topeniště 41) , palivová tryska 11 může být obklopena alespoň částí trysky vnějšího vzduchu jako např. trysky

13. sekundárního vzduchu nebo trysky 14 terciálního vzduchu. Dále, jak je znázorněno u hořáku 42 z obr. 15, další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky 12 mohou být umístěny jako jediná tryska podél vnitřní strany stěny 22 palivové trysky 11.

Dále, jak je znázorněno v řezu hořákem 42 na obr. 16, vnější vzduch se může přivádět jedinou tryskou (tryskou 13 sekundárního vzduchu) a může být dále přiváděn třemi nebo více tryskami (neznázorněno) . V tomto provedení, jak je znázorněno na obr. 11 a.. 12, oba členy 22 pro zúžení proudu jsou uspořádány v palivové! trysce H a překážka (rozdělovač) 33 pro soustředění částic paliva k vnitřní straně povrchu 22 stěny palivové trysky H. Avšak stejného účinku jako je účinek hořáku 42 znázorněného na obr. 11 až 15 se získá i bez těchto konstrukcí.

Dále, u tohoto provedení, jak je znázorněno na obr. 11 a 12, prstenec 22 pro stabilizaci plamene je uspořádán na konci povrchu stěny 22 palivové trysky 11. Avšak jak je znázorněno na obr. 16, může být vytvořeno vedení 35 pro vedení proudu vnějšího vzduchu (proud 17 sekundárního vzduchu) tak, aby směřoval ven od palivové trysky 11, čímž se vytvoří recirkulační zóny 19 poblíž zadní části (střední strana topeniště 41) vedení 35.

Páté provedení

Obr. 17 a 18 jsou řezy hořákem 42 podle pátého provedení předloženého vynálezu. Obr. 17 znázorňuje situaci, kdy je palivo vstřikované z hořáku 42 při nízkém zatížení spalováno v topeništi • · · 4 4 4

944 9 4999 449 4

4999 49 9 499

44 44 4 449444

41. Obr. 18 znázorňuje situaci, kdy je palivo vstřikované z hořáku 42 při vysokém zatížení spalováno v topeništi 41.

Největší rozdíl mezi tímto provedením a čtvrtým provedením je ten, že ani prstenec 23. pro stabilizaci plamene ani vedení 35 není uspořádáno na konci povrchu 22 stěny palivové trysky 11. Aby se nastavil profil plamene bez prstence 23 pro stabilizaci plamene a vedení 25, je v proudu sekundárního vzduchu uspořádán vírník 27.

Plamen se vytvoří tak, že začíná u výstupu z palivové trysky 11 při nízkém zatížení topeniště 41. Pro tento účel se vzduch přivádí dalšími vzduchovými otvory (neznázorněnými) nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12, čímž se zvýší koncentrace kyslíku v proudu 16 práškového uhlí blízko přepážky 22 palivové trysky 11. Touto operací se rychlost spalování zvýší ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku, takže se urychlí zapálení částic paliva. Proto se plamen vytvoří tak, že začíná v blízkosti palivové trysky 11.

V tomto provedení, se sekundární vzduch intenzivně víří (počtem víření 1 nebo vyšší) vírníkem 27, uspořádaným v trysce 13 sekundárního vzduchu. Působením odstředivé síly víru, proud 17 sekundárního vzduchu se po. vstříknutí rozšíří ve směru od proudu 16 práškového uhlí. Nyní poklesne tlak v oblasti mezi proudem 16 práškového uhlí a proudem 17 sekundárního vzduchu, takže se indukují recirkulační zóny v obráceném směru než je směr proudu 16 práškového' uhlí a proudu 17 sekundárního vzduchu. Dále, když hradítko (neznázorněné) pro snížení rychlosti proudění je uspořádáno v trysce 13 sekundárního vzduchu tak, aby se snížila rychlost proudu sekundárního vzduchu téměř na nulu, recirkulační zóny se vytvoří mezi proudem 18 terciálního vzduchu v trysce 14. terciálního vzduchu a proudem 16 práškového uhlí.

Při vysokém zatížení 41, tepelné zatížení blízko hořáku 42 se sníží vytvořením plamene uvnitř topeniště 41 v poloze daleko od hořáku 42. K tomu účelu, se přívod vzduchu z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 sníží ve srovnání s případem nízkého zatížení. Snížení přívodu dalšího vzduchu snižuje

A koncentraci kyslíku v proudu 16 práškového uhlí blízko povrchu 22 * stěny palivové trysky 11 ve srovnání s případem nízkého zatížení, čímž se zpomalí rychlost spalování. Dále se u tohoto provedení sníží intenzita víření sekundárního vzduchu udělená vírníkem 27 v trysce 13 sekundárního vzduchu. Potom proud 17 sekundárního vzduchu po vystříknutí z trysky 13 sekundárního vzduchu proudí rovnoběžně s proudem 16 práškového uhlí, přičemž se neindukují žádné recirkulační zóny 19 v obráceném směru v oblasti mezi proudem 16 práškového uhlí a proudem 17 sekundárního vzduchu. Dále, když se hradítko (neznázorněné) uspořádané v trysce 13 sekundárního vzduchu se otevře tak, aby se zvýšila rychlost proudu sekundárního vzduchu, nelze zabránit, aby žádné recirkulační zóny 19 v obráceném směru nebyly indukovány v oblasti mezi proudem 16 práškového uhlí a proudem 17 sekundárního vzduchu.

Šesté provedení

Obr. 19 je řez hořákem 42 na pevné palivo podle šestého * provedení vynálezu. Obr. 20 je nárys hořákem v pohledu ze strany topeniště 41.

I»

Směs paliva a výfukového plynu se přivádí do topeniště 41 palivovou tryskou 11. Prstenec 36 pro stabilizaci plamene s průřezem ve tvaru L je uspořádán na konci palivové trysky 11. Recirkulační zóny 19 jsou vytvořeny po proudu (uvnitř topeniště 41) od stabilizéru, přičemž plamen se vytvoří tak, že začíná v blízkosti hořáku 42 . Hořák znázorněný na obr, 19 je charakteristický tím, že další vzduchové otvory (neznázorněné) ···· to· toto to ·· ·· • to to ··· · · to to • to ··· · tototo· · · · · ···· ·· · ··· ·· toto ·· · ·· ···· nebo přídavné vzduchové trysky 12 (viz. obr. 20) jsou uspořádány tak, že zapálení vzduchu je provedeno mezi prstencem 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žraločího zubu. Tím se snadněji zapálení zastaví okolo každého prstence 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žraločího zubu ( zapálení nastává po proudu od prstence 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žraločího zubu).

Sedmé provedení

Sedmé provedení vynálezu je popsané dále. Obr. 21 je řez hořákem podle sedmého provedení. Obr. 21(a) je řez hořákem, zatímco obr. 21(b) je nárys hořáku v pohledu ze strany topeniště.

Tekutinová směs 1 práškového paliva a nosného vzduchu (primární vzduch) se přivádí do topeniště 41 palivovou tryskou 11. Prstenec 36 pro stabilizaci plamene, který má v řezu tvar L, je uspořádán na konci palivové trysky 11. Recirkulační zóny 19 jsou vytvořeny směrem po proudu stabilizéru, přičemž plamen se vytvoří tak, že začíná v blízkosti hořáku.

Rozdělovač 33 je uspořádán uvnitř palivové trysky 11. Rozdělovač 33 zvyšuje koncentraci práškového uhlí blízko prstence 36 pro stabilizaci plamene, tím se urychluje zapálení. Spalovací vzduch (proud 17 sekundárního vzduchu a proud 18 terciálního vzduchu) se přivádí okolo palivové trysky 11 ze vzduchové komory 26. Proud X8 terciálního vzduchu se správně rozvíří vírníkem 28, přičemž podmínky se optimalizují pro spalování s redukovaným N0_x. Dále proud 18 terciálního vzduchu se rozšíří směrem ven vodící deskou 29. čímž se způsobí tzv. podmínky bohatého paliva, kdy je vzduch nedostatečný ve středu plamene. Proto je spalování vhodné pro spalování práškového uhlí se sníženým NO_X.

······ ·» · · · ·· • · » · » · « · · · • · · · · · ···· · · · · • · · · · · · ··· ·· · · · · · ······

Hořák znázorněný na obr. 21 je charakterizován tím, že další vzduchové otvory (neznázorněné) nebo přídavné vzduchové trysky 12 pro zapálení jsou uspořádány mezi rozdělovačem 33 a vnitřní stěnou palivové trysky 11. Tak se další vzduch pro zapálení přivádí do proudu práškového uhlí soustředěného k vnitřní straně stěny palivové trysky 11 rozdělovačem 33. a proto koncentrace kyslíku se zvýší zatímco koncentrace práškového uhlí se udržuje na předem stanovené nebo vyšší koncentraci. To zlepšuje zapalovatelnost. Olejový hořák 24 používaný při startu hořáku 24 je uspořádán na středové ose hořáku 42. Směšovací oblast S pro směšování směsi tekutiny s dalším vzduchem pro zapálení je uspořádána mezi rozdělovačem 33 a prstencem 36 pro stabilizaci plamene na konci palivové trysky 21. Tímto způsobem se směs tekutiny v palivové trysce 11 dostatečně směšuje se zapalovacím dalším vzduchem 21. Výstup z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 pro zapalování je uspořádán mezi prstencem 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žraločích zubů (viz obr. 21(b)). Tímto způsobem se zapálení snadno zastaví okolo každého prstence 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žraločích zubů (zapálení nastane po proudu od prstence 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žraločích zubů).

Vedení 36 pro rozprostření směru vstřikování vnějšího vzduchu může být uspořádáno na výstupu proudu z trysky vnějšího vzduchu (proudu 17 sekundárního vzduchu, proudu 18 terciálního vzduchu a pod.), recirkulační zóny 19 se vytvoří mnohem snadněji ve spoluprácí s vedením 16 a prstenec 36 pro stabilizaci plamene.

Osmé provedení

Hořák 42 podle osmého provedení znázorněného na obr. 22 (obr. 22 (a) je řez hořákem 42 . zatímco obr. 22(b) je nárys hořáku v pohledu ze strany topeniště) je charakterizován tím, že zapálení

dalšího vzduchu £7 se provádí z přívodního potrubí 66 spojeného s dalšími vzduchovými otvory (neznázorněnými) nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12 pro zapalování, přes další vzduchové otvory (neznázorněné) nebo přídavné vzduchové trysky 12 pro zapalování a do směšovací oblasti £ pro směšování tekutinové směsi v palivové trysce 11 se zapalovacím dalším vzduchem 67.

U hořáku 42 znázorněném na obr. 22, zapalovací další vzduch 67 přiváděný z přiváděcího potrubí 66 může mít tlak odlišný od tlaku vzduchu, získaného ze vzduchové komory 26. čímž je umožněna volná volba velikosti dalších vzduchových otvorů (neznázorněných) nebo přídavných vzduchových trysek 12. Dále, zařízení pro nastavení rychlosti zapálení vzduchu (neznázorněno) může být uspořádáno v potrubí 66 zapalovacího dalšího vzduchu, čímž se umožní snadné řízení rychlosti přívodu. Použije-li se kyslíkem obohacený plyn jako zapalovací další vzduch 67 zlepší se zapalovatelnost.

Obr. 23 je řez topeništěm 41 s použitím hořáků podle některého ze shora popsaných provedení vynálezu u způsobu rohového zapalování.

Všeobecně pokud se týká hořáků u způsobu rohového zapalování, horizontální část hořákové komory 37 je uspořádána v každém rohu topeniště 41. Při vysokém zatížení topeniště 41 jak je znázorněno na obr. 23(a), proud z každého hořáku v hořákové komoře 37 tvoří odfukovací část 38 na spodní straně hořáku, čímž se vytvoří stabilní spalovací oblast v topeništi 41.

V příkladu činnosti hořáku při způsobu rohového zapalování znázorněném na obr. 23, rychlost proudu 18 terciálního vzduchu krajní trysky 14 terciálního vzduchu přispívajícího k vytvoření stabilní spalovací oblasti v topeništi je 50 m/s nebo vyšší, zatímco rychlost proudu 16 práškového uhlí přiváděného výfukovým t-e? c c c c e no o fcC) C C t t Č č o ě>

CO C C C C Óftftf: c c O· o c t. o c t c t c O fc

C C ec, β C · c G c ft ft ft Cf plynem je 5· až 30,-m/s a rychlost proudu vzduchu z trysky 10 středního vzduchu pro urychlení'zapálení,paliva je 5 až 20 m/s.

Při nízkém zatížení topeniště , 41- jak je znázorněno na obr. 23(b), poměr rozdělování ,a intenzity víření spalovacího vzduchu.je nastaven , tak, , aby každý hořák tvořil .plamen-, 36 samočinně : se stabilizujícího typu'. ‘Obr. 24 znázorňuje provedení, u kterého je palivo přiváděno do topeniště 41 ze čtyř hořákových komor 37. každá je uspořádána -„v_ř-boční stěně;, .topeniště 41. Obr..»25 · (obr. 25 (a) při vysokém zatížení a./obr; 25 (b) při, nízkém zatížení), znázorňuje provedení.u kterého, je palivo_upřiváděno do- topeniště 41 ze šesti hořákových komor 37; - každá’,\ uspořádána.· v boční , stěně topeniště 41.

U shora zmíněných osazení, na spodní straně .hořáku. 42 je koncentrace kyslíku nízká a není tam žádný-zdroj .tepla jako.např. cirkulace plynu o vysoké teplotě na vysoké úrovni. Proto se palivo nezapálí-, -přičemž se vytvoří odfukovací část 3 8. Ve středu topeniště 41, palivo se směšuje s proudy z ostatních hořáků 42 a se vzduchem z krajní vzduchové'trysky 14, čímž se vytvoří stabilní, spalovací oblast a proto stabilní spalování.: Funkce krajní vzduchové /trysky 14 při^.vysokémi zatížení je ..stabilizovat tvoření stabilní spalovací, oblasti.„podobně _; jako v předchozím případě. K tomutoúčelu je rychlost proudění.^:s výhodou 50 m/s nebo vyšší.

Krátce, u předloženého „ vynálezu, u topeniště 41 při způsobu rohového ’ zapalování a~.ií způsobu tangenciálního zapalování, odfukovací část 38 se vytvoří v., proudu paliva na spodní části hořáku 4 2 při vysokém zatížení, čímž'„se vytvoří stabilní spalovací oblast uvnitř topeniště 41- Naopak, při nízkém zatížení se plamen vytvoří v proudu paliva, _v. počínaje;..od spodní části hořáku 42. samočinně se stabilizujícím způsobem. ..Takovouto činnost lze uplatnit u širokého rozsahu-žatížení.,topeniště 4X. . .

' ' · · » 9 · · 9 >9 ·

999 9 9999 999 9

9999 99 9 999

99 99 9 99 9999

Zejména, vodou chlazená konstrukce povrchu stěn každého topeniště není upravena, ale část hořákové komory 37 je upraveno do konstrukce hořáku obsahující: kanál pro palivo; a několik kanálů pro spalovací vzduch. Potom jsou nastaveny: rozdělení spalovacího vzduchu; a intenzita víření proudu paliva a proudu spalovacího vzduchu. Tak je činnost řízena v závislosti na nízkém nebo vysokém zatížení topeniště.

Ve shora uvedeném popisu, vodou chlazená konstrukce stěny není upravena a část hořákové komory 37 samotné je upravena. Avšak vynález lze uplatnit na případ vodou chlazené konstrukce stěny uspořádané mezi dvěma sousedícími hořáky 42 v nově konstruovaném kotli.

Obr. 27 je schéma spalovacího zařízení, používajícího hořáky na uhlí jako je hnědé uhlí a lignit, podle vynálezu. Obr. 28 je řez půdorysem odpovídajícím obr. 27. Následující popis je proveden s odkazem na obr. 27 a 28.

Topeniště 41 spalovacího zařízení obsahuje dvě vertikální řady hořáků 42 v každém rohu. Každý hořák 42 je uspořádán tak, aby horizontálně směřoval do středu topeniště 41. Uhlí a pod. se přivádí z násypky paliva 43 přivaděčem 44 paliva a do ventilátorového mlýnu 45. Uhlí rozmělněné na prášek ve ventilátorovém mlýnu 45 se přivádí palivovým potrubím 54 do hořáku 42. Nyní, výfukový plyn odtahovaný z horní části topeniště 41 se směšuje s' uhlím ve vedení výfukového plynu 55., umístěného po proudu od přivaděče 44 uhlí a potom se zavádí do ventilátorového mlýnu 45. Když se uhlí smíchá s výfukovým plynem o vysoké teplotě, vlhkost v uhlí se vypaří. Dále protože se koncentrace kyslíku sníží, samovolné zapálení a výbuch uhlí se potlačí i když se uhlí ohřeje během rozmělňování na prášek ve ventilátorovém mlýnu 45. V případě hnědého uhlí, koncentrace kyslíku je obvykle 8 až 15 %.

'9 » · • · • · · > ··

Vzduch, který se má přivádět jak do hořáku 42 tak do dovzdušňovacího otvoru 49 směrem po proudu, se přivádí dmychadlem 46. Používá se dvoustupňová spalovací metoda, při které hořák 42. přivádí vzduch v množství menším než množství potřebném pro dokonalé spalování paliva a při kterém je dovzdušňovací otvor 49 přivádí vzduchový deficit. Avšak také je možný jednostupňový spalovací způsob, při kterém dovzdušňovací ventil 49 není použit a u kterého hořák 42 přivádí všechno potřebné množství vzduchu.

U hořáku 42., se způsob spalování mění v závislosti na zatížení spalovacího zařízení (topeniště 41). Tj . při vysokém zatížení, tepelné zatížení blízko hořáku 42 je sníženo vytvořením plamene v poloze daleko od hořáku 42.. Naopak, při nízkém zatížení, plamen se vytvoří tak, že začíná u výstupu palivové trysky 11. V tom okamžiku, pro bezpečnou činnost spalovacího zařízení, plamen potřebuje být kontrolován, U vynálezu, protože se způsob spalování mění v závislosti na zatížení, způsob kontrolování plamene se s výhodou mění v závislosti na zatížení. Tj . při nízkém zatížení, protože plamen je vytvořen nezávisle na každém hořáku 42, je nutno uspořádat detektor 47 plamene v každém hořáku 42. Naopak při vysokém zatížení, aby se mohl kontrolovat plamen, který se vytvoří v poloze daleko od hořáku 42., je potřeba detektor 48 plamene pro kontrolu středu topeniště 41. Příslušný signál z detektorů 47 a 48 plamene se zvolí v závislosti na zatížení a způsobu spalování, přičemž se kontroluje plamen.

Dále, aby se snížilo zastruskování konstrukce hořáku a stěny topeniště při vysokém zatížení, mohou být uspořádány teploměry nebo měřidla radiace (žádný není znázorněn) ve stěnách topeniště nebo hořácích 42 na práškové uhlí, přičemž rychlost proudění dalšího vzduchu a rychlost proudění středního vzduchu mohou být nastaveny podle odezvy na signál z takovýchto přístrojů.

9

9 9

9 99 9 • ·

9999

Obr. 29 znázorňuje konfiguraci, u které jsou uplatněny různé hořáky pro spalování uhlí, jako je hnědé uhlí a lignit, podle některého ze shora uvedených provedení vynálezu, u systému kotle na práškové uhlí.

Kotel na práškové uhlí na obr. 29 má konfiguraci hořáků 42 pro dvoustupňovou spalovací metodu a obsahuje dovzdušňovací otvor 49. Několik hořáků 42 je uspořádáno ve třech vertikálních řadách po pěti horizontálních řadách v topeništi 41. Horizontální uspořádání hořáků v topeništi 41 není znázorněno. Jak počet hořáků 42 tak jejich uspořádání je dáno jak kapacitou (maximální rychlostí spalování práškového uhlí, kapacitou kotle a pod.) jednoho hořáku tak konstrukcí kotle.

Hořáky 42 každého stupně jsou umístěny ve vzduchové komoře 26. Atomizér pro vstřikování oleje napomáhajícího spalování s nosným plynem vzduchu je uspořádán v hořáku 42. Olej pro napomáhání spalování se přivádí rozdělovačem 58 do olejové trysky 24 každého hořáku 42.· Spalovací vzduch 51 se ohřívá v tepelném výměníku 52. čímž se dostane vzduch horký asi 300 °C. Spalovací vzduch se zavádí do vzduchové komory 26 po nastavení rychlosti proudění hradítkem 56. Spalovací vzduch se pak vstřikuje každým hořákem 42

Al do topeniště 41. Spalovací vzduch se dále přivádí hradítkem 57 do I dovzdušňovacího otvoru 49.

Výfukový plyn se odtahuje odtahem 55 výfukového plynu, spojeným s okolím výstupu výfukového plynu ve výstupu z topeniště, čímž se přivádí do přivaděče 44 uhlí. Práškové uhlí se přivádí do ventilátorového mlýnu 45 spolu s nosným výfukovým plynem, a je zde rozmělněno na prášek. Potom se nastaví rozdělení velikosti zrn a potom se práškové uhlí přivádí do hořáku 42.· Jak velikost zrn práškového uhlí přiváděného do hořáku 42, tak jejich rozdělení se nastavuje v závislosti na zatížení kotle. Povrch stěny topeniště ft ft má obvykle vodou chlazenou konstrukci pro vytváření primární páry. Primární pára se přehřívá přehřívačem 22, tím se stane přehřátou parou a přivádí se na parní turbinu (neznázorněné). Parní turbina je spojena s generátorem energie a tak generátor energie vyrábí elektřinu.

V kouřovodu pro uvolňování výfukového plynu kotle na práškové uhlí přes komín 63 do ovzduší, je uspořádáno zařízení pro čištění výfukového plynu, obsahující zařízení 60 pro odstraňování NO_X, elektrický sběrač 61 prachu a zařízení 62 pro odstraňování SO_X.

Množství spalovacího vzduchu přiváděného do každého hořáku 42 je nastaveno na 89 až 90 % obj . teoretického množství vzduchu pro uhlí. Množství dovzdušňovacího vzduchu z dovzdušňovacího otvoru 42 je nastaveno asi na 4 0 až 3 0 % obj . teoretického množství vzduchu pro uhlí. Proto celkové množství vzduchu je asi 120 % obj. teoretického množství vzduchu pro uhlí. Spalování v plameni hořáku 42 na práškové uhlí se provádí vzduchem jehož množství je menší než teoretické množství vzduchu a potom, nespálený uhlík z paliva se redukuje dovzdušňovacím spalováním.

Výroba energie spalováním uhlí s použitím nízko zauhelněného uhlí jako je hnědé uhlí a lignit se realizuje systémem pro výrobu energie vytápěného uhlím, obsahujícím: Topeniště mající povrch stěn topeniště opatřený řadou hořáků 42 podle vynálezu; kotel na uhlí pro ohřívání vody pro výrobu páry používající spalovací teplo získané spalováním v hořácích na práškové uhlí; parní turbiny, poháněné párou získanou v kotli; a generátor energie (neznázorněný) poháněný parními turbinami.

0,0 0 0 0 ··_· ·· 0 0 • 0 0 · · ♦ 0 0 0 0

000 0000000 0 0 0000 0 · 0 000

00 00 0 000*0 0

Průmyslová využitelnost

Vynález poskytuje: hořák na pevné palivo a způsob spalování používající tento hořák, kterým lze provádět stabilní spalování v širokém rozsahu zatížení topeniště od podmínek operace s vysokým zatížením až k podmínkám operace s nízkým zatížením i v případě spalování pevného paliva s opravdu špatnou spalovatelností jako nízko zauhelněného uhlí jako je hnědé uhlí a lignit; spalovací zařízení, jako je kotel, ohřívací pec a kotel pro teplovzdušné vytápění, používající tento hořák, a způsob jejich provozu; kotel na uhlí a systém používající tento kotel; a systém na uhlí pro výrobu energie.

vynález umožňuje zapálení v okolí hořáku i když se použije plyn s nízkou koncentrací kyslíku jako nosný plyn. Proto i práškové uhlí jako hnědé uhlí, mající špatnou charakteristiku popelovin, lze rychle a účinně spalovat blízko výstupu z hořáku. To umožňuje redukce N0_x ve výfukovém plynu a zabraňuje kohezi popelovin okolo hořáku.

Claims (55)

1« »· 4 ·· 44

1. Hořák na pevné palivo vyznačený tím, že obsahuje: trysku středního vzduchu pro vstřikování vzduchu;

palivovou trysku, uspořádanou vně trysky středního vzduchu a pro vstřikování směsi tekutiny obsahující pevné palivo a nosný plyn;

další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky uspořádané v povrchu vnitřní stěny palivové trysky a vstřikující vzduch; a jednu nebo více trysek vnějšího vzduchu uspořádané vně palivové trysky a vstřikující spalovací vzduch.

2. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že výstup z některé nebo z obou trysek středního vzduchu a dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek je umístěn na proti proudové straně hořáku od výstupu z palivové trysky.

3. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že ohřátý a/nebo tlakový vzduch je přiváděn k dalším vzduchovým otvorům nebo přídavným vzduchovým tryskám.

4 4 4 44 444 4

4 4 4 4 4 4

4 4444444 4 4

4 4 4 4 4 4 4

4 » *

4. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že rozdělovač obsahující kuželovou část, mající postupně se rozšiřující průřez a kuželovou část, mající postupně se zužující průřez, začínající od protiproudové strany hořáku je uspořádán na povrchu vnější stěny trysky středního vzduchu.

5. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že člen pro zužování proudění pro občasné zúžení průřezu kanálu palivové trysky, začínající od protiproudové strany hořáku • titi· «· titi *» ·«; «« titi· tititi « · · >

··· titititi · « · titi tititi ti ···<· · « ti >

ti··· tititi · » « • · ·· · * ti ti····· a pro rozšiřování tohoto průřezu na původní hodnotu je uspořádán na vnitřní stěně palivové trysky.

6. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že vírník je uspořádán uvnitř trysky středního vzduchu.

7. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že vírník je uspořádán uvnitř trysky vnějšího vzduchu.

8. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že vedení pro určování směru vstřikování vnějšího vzduchu je uspořádán ve výstupu z trysky vnějšího vzduchu.

vyznačený z trysky vnějšího menším vzhledem ke z trysky vnějšího

9 9 9 9 · ·

99 999 9 9999 · 9 * 9 • 999 99 9 999

99 99 99 9 9 · 9 9 9 1

9 9 9

99 9999

9 9 9

9 9 9

9 9 9 9

9· »

99 ··

9 9 9

9 9 9999

9 9 9 9

9 9 9 · • · ·· podle nároku 12, vyznačený uvnitř trysky středního vzduchu je osy hořáku uvnitř trysky středního

9 9 9 9

9. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, tím, že vedení způsobující, že vnější vzduch vzduchu je vstřikován v šikmém úhlu 45° nebo střední ose hořáku, je uspořádáno na výstupu vzduchu.

10. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že prstenec pro stabilizaci plamene, sloužící jako překážka proti proudění směsi pevného paliva a vzduchu, vstřikovaných z trysek, je uspořádán mezi palivovou tryskou a tryskou vnějšího vzduchu.

11. Hořák na pevné palivo podle nároku 10, vyznačený tím, že je opatřen prstencem pro stabilizaci plamene, mající výstupky ve tvaru žraločích zubů, směřujících směrem dovnitř k výstupu palivové trysky.

12. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že průřez poproudového kanálu trysky středního vzduchu je menší než průřez proti proudového kanálu trysky středního vzduchu.

···· Λ<9 • 4 » • 9 ·

13. Hořák na pevné palivo tím, že umístění vírníku pohyblivé ve směru střední vzduchu.

14. Hořák na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že vírník pro nastavení intenzity víření proudu vzduchu v závislosti na spalovacím zatížení je uspořádán uvnitř trysky středního vzduchu,

15. Způsob spalování s použitím hořáku na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že používá vírník jehož způsob vstřikování vzduchu je volitelný v závislosti na spalovacím zatížení, ze skupiny obsahující: způsob vstřikování vzduchu, u kterého se proud vzduchu z trysky středního vzduchu vstřikuje jako přímý dopředný proud nebo slabě vířící proud; a způsob vstřikování vzduchu, při kterém se proud vzduchu z trysky středního vzduchu vstřikuje jako silně vířivý proud.

16. Způsob spalování s použitím hořáku na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že při nízkém spalovacím zatížení, silně vířivý proud se vstřikuje z trysky středního vzduchu, přičemž při vysokém spalovacím zatížení se vstřikuje z trysky středního vzduchu přímý dopředný proud nebo slabě vířivý proud.

17. Způsob spalování s použitím hořáku na pevné, palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že se poměr mezi množstvím vzduchu vstřikovaným z trysky středního vzduchu a množství vzduchu vstřikovaným z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek nastavuje v závislosti na spalovacím zatížení.

18. Způsob spalování s použitím hořáku na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že při nízkém spalovacím zatížení, vzduchu se vstřikovaného množství vzduchu vstřikovaného z íží a současně se příspěvek množství vzduchu z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných trysky středního vzduchových trysek zvyšuje; přičemž při vysokém zatížení, množství vzduchu vstřikovaného z trysky středního vzduchu se zvyšuje a současně se příspěvek množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek snižuje.

19. Způsob spalování s použitím hořáku na pevné palivo podle nároku 1, vyznačený tím, že se spalování provádí nastavením množství vzduchu tak, aby poměr celkového množství vzduchu přiváděného palivovou tryskou, tryskou středního vzduchu a dalšími vzduchovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami k množství vzduchu potřebnému pro dokonalé spalování těkavých látek palivem se udržoval na 0,85 až 0,95.

20. Spalovací zařízení, používající výfukový plyn jako nosný plyn pro pevné palivo, použité v hořáku na pevné palivo podle nároku 1 a obsahující topeniště, mající povrchovou stěnu vybavenou několika hořáky na pevné palivo.

í

21. Spalovací zařízení podle nároku 20, vyznačené tím, že jednotka je vytvořena hořáky na pevné palivo podle bodu 1, a * kde několik takových jednotek je uspořádáno v rozích nebo povrchu protilehlých stěn topeniště tak, aby tvořily pár nebo páry jednotek.

22. Spalovací zařízení podle nároku 20, vyznačené tím, že tryska pro střední vzduch hořáku na pevné palivo má válcovitá tvar, přičemž pár vzduchových trubek pro přivádění vzduchu je spojen s proti proudovou částí trysky středního vzduchu a kde pár vzduchových trubek je spojen tak, aby vzduch byl přiváděn v tangenciálním směru v každé protilehlé poloze na průřezovém kruhu trysky středního vzduchu.

23. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 20, vyznačený tím, že při vysokém zatížení spalovacího zařízení se množství vzduchu vstřikované z trysky středního (

vzduchu zvyšuje a současně se příspěvek množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek snižuje, přičemž plamen pevného paliva se vytvoří tak, že začíná z polohy daleko od hořáku na pevné palivo;

přičemž při nízkém spalovacím zatížení spalovacího zařízení se množství vzduchu vstřikované z trysky středního vzduchu snižuje a současně se příspěvek množství vzduchu z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek zvyšuje, zatímco plamen pevného se vytvoří tak, že začíná ihned po proudu u výstupu z palivové trysky hořáku na pevné palivo.

24. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 20, vyznačený tím, že teploměry nebo měřidla intenzity záření jsou uspořádány v hořáku na pevné palivo nebo na povrchu stěny topeniště blízko hořáku na pevné palivo, přičemž množství a intenzita víření vzduchu vstřikovaného z trysky středního vzduchu _§ hořáku na pevné palivo, nebo jindy množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek se nastavuje jako odezva na signál od těchto přístrojů.

25. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 20, přičemž při vysokém zatížení spalovacího zařízení, spalování se provádí v poloze ve vzdálenosti 0,5 m nebo dále od střední osy palivové trysky uvnitř topeniště;

• · · · ftft • · I ftft « přičemž při nízkém zatížení spalovacího zařízení, plamen pevného paliva se vytvoří tak, že začíná blízko povrchu stěny topeniště vně výstupu z palivové trysky uvnitř topeniště.

26. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 20, vyznačený tím, že při vysokém zatížení spalovacího zařízení, plamen se kontroluje ve středu topeniště, kde plamen pevného paliva splyne, použitím detektorů plamene nebo vizuálním sledování; přičemž při nízkém zatížení spalovacího zařízení, se kontroluje jednotlivý plamen vytvořený blízko výstupu z každého hořáku na pevné palivo.

27. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 22, vyznačený tím, že při vysokém zatížení spalovacího zařízení, každá vzduchová trubka přivádí stejné množství vzduchu do trysky středního vzduchu; přičemž při nízkém · zatížení spalovacího zařízení, každá trubka přivádí rozdílné množství vzduchu do trysky středního vzduchu; zatímco intenzita víření proudu středního vzduchu proudu středního vzduchu se nastavuje v závislosti na vysokém nebo nízkém zatížení.

28. Kotel na uhlí vyznačený tím, že obsahuje: topeniště mající povrch stěny vybavený několika hořáky na pevné palivo podle nároku 1; a výměník tepla uspořádaný uvnitř topeniště a pro ohřívání vody pro výrobu páry s použitím plamene získaného spalováním pevného paliva uvnitř topeniště.

29. Systém kotle na uhlí vyznačený tím, že obsahuje: kotel na uhlí podle nároku 28; kouřovod sloužící jako kanál pro výfukový plyn z kotle; zařízení pro čištění výfukového plynu uspořádané v kouřovodu; zařízení pro nesení práškového uhlí pro nesení uhlí ve formě práškového uhlí do hořáků tohoto kotle; zařízení pro nastavení přívodu práškového uhlí pro nastavení množství práškového uhlí přiváděného ze zařízení pro nesení práškového uhlí do hořáku; a zařízení pro nastavení přívodu vzduchu pro nastavení množství vzduchu vstřikovaného z hořáků.

30. Systém na uhlí pro výrobu energie vyznačený tím, že obsahující: topeniště mající povrchy stěn topeniště vybavené několika hořáky na pevné palivo podle nároku 1; kotel pro ohřívání vody na výrobu páry s použitím spalovacího tepla získaného spalováním pevného paliva těmito hořáky; parní turbinu poháněnou parou, získanou v tomto kotli; a generátor energie poháněného parní turbinou.

31. Hořák na pevné palivo, vyznačený tím, že obsahuje: palivovou trysku pro vstřikování tekutinové směsi, sestávající z pevného paliva a nosného plynu;

další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky uspořádané na povrchu vnitřní stěny palivové trysky a vstřikující vzduch; a jednu nebo více trysek pro vnější vzduch, uspořádaných vně povrchu stěny palivové trysky a vstřikující vzduch.

32. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že ohřátý a/nebo tlakový vzduch se přivádí do dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek.

33. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, v y tím, že výstupy z trysek dalších vzduchových přídavných vzduchových trysek jsou umístěny na palivové trysky na proti proudové straně hořáků.

značený otvorů nebo výstupech z

34. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že rozdělovač, obsahující část, mající postupně se zvětšující průřez a část, mající postupně se zužující průřez ve ·'· • · 4·· ······« · φ • · · · · · · ··· • · · · · · · ····« směru proti proudové strany hořáku k po proudové straně hořáku je uspořádán uvnitř palivové trysky.

35. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že člen pro zužování proudění pro občasné zúžení průřezu kanálu palivové trysky ve směru od proti proudové strany hořáku k po proudové straně hořáku a pro rozšiřování průřezu původní hodnoty je uspořádán na povrchu vnitřní stěny palivové trysky.

36. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že uvnitř vzduchové trysky je uspořádán vírník.

37. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že vedení pro určování směru proudu vnějšího vzduchu vstřikovaného z trysky vnějšího vzduchu je uspořádán na výstupu z této vnější vzduchové trysky.

38. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že prstenec pro stabilizaci plamene pro působení proti proudu směsi pevného paliva a vzduchu vstřikovaného z trysek je uspořádán na konci povrchu stěny mezi palivovou tryskou a tryskou vnějšího vzduchu.

39. Hořák na pevné palivo podle nároku 38, vyznačený tím, že je opatřen prstencem pro stabilizaci plamene má výstupky ve tvaru žraločího zubu, směřující dovnitř ke konci povrchu stěny palivové trysky.

40. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že jako nosný plyn pro pevné palivo je použit výfukový plyn a výstup z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek je umístěn mezi kuželovou částí rozdělovače, mající postupně zužující se průřez a prstencem pro stabilizaci plamene.

» ·

41. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že přívodní část vzduchu pro další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky je spojena se vzduchovými komorami pro přivádění spalovacího vzduchu do trysky vnějšího vzduchu.

42. Hořák na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že přívodní část vzduchu pro další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky je spojena se zařízením pro přívod spalovacího vzduchu určeného k účelu přivádění spalovacího vzduchu do přívodní části spalovacího vzduchu.

43. Hořák na pevné palivo podle nároku 42, vyznačený tím, že zařízení pro přivádění spalovacího vzduchu je spojeno s prostředky pro přivádění plynu obohaceného kyslíkem nebo čistého kyslíku.

44. Hořák na pevné palivo podle nároku 42, vyznačený tím, že v zařízení pro přivádění spalovacího vzduchu je uspořádáno zařízení pro nastavení rychlosti proudu spalovacího vzduchu.

přiváděného vzduchových

45. Způsob spalování s použitím hořáku podle nároku 31, vyznačený tím, že při nízkém spalovacím zatížení se množství vzduchu přiváděného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek zvyšuje a současně se množství vzduchu přiváděného z krajních vzduchových trysek, z trysek vnějšího vzduchu, které jsou nejblíže palivové trysce, snižuje nebo jindy se zvyšuje jeho intenzita víření;

přičemž při vysokém spalovacím zatížení, množství vzduchu z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných trysek snižuje a současně se množství vzduchu přiváděného z krajní trysky, z trysek vnějšího vzduchu, která je nejblíže palivové trysce snižuje.

vyznačené tím, že stěny vybavený několika hořáky •toto··· tototo ·· ·· • · « to to: to to to* to · • toto · · · * toto to to· to · · · ««toto «toto ·

46. Spalovací zařízení, topeniště, mající povrch palivo podle nároku 31.

obsahuje na pevné

47. Spalovací zařízení, vyznačené tím, že obsahuje topeniště, ve kterém je vytvořena jednotka z hořáků na pevné palivo podle nároku 31 a ve které je několik takových jednotek uspořádáno v rozích a na povrchu protilehlých bočních stěn topeniště tak, aby tvořily pár nebo páry jednotek.

48. Kotel na uhlí, vyznačený tím, že obsahuje: topeniště mající povrch stěny vybavený několika hořáky na pevné palivo podle nároku 31; a tepelné výměníky uspořádané uvnitř topeniště a pro ohřívání vody na výrobu páry s použitím spalovacího tepla získaného spalování pevného paliva uvnitř topeniště.

49. Způsob spalování s použití hořáku na pevné palivo podle nároku 31, vyznačený tím, že při nízkém spalovacím zatížení, množství vzduchu přiváděného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek se zvyšuje; přičemž při vysokém spalovacím zatížení, množství vzduchu přiváděného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek se snižuje.

50. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 46, vyznačený tím, že při vysokém spalovacím zatížení spalovacího zařízení, se plamen pevného paliva vytvoří tak, že začíná v poloze daleko od hořáku na pevné palivo;

přičemž při nízkém spalovacím zatížení spalovacího zařízení se plamen pevného paliva vytvoří tak, že začíná blízko povrchu stěny topeniště ihned po proudu u výstupu z palivové trysky hořáku na pevné palivo.

·«·· 99 ·

51. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 50, vyznačený tím, že teploměry nebo měřidla intenzity radiace jsou uspořádány v hořácích na pevné palivo nebo na povrchu stěny topeniště blízko hořáků na, pevné palivo, přičemž množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek, uspořádaných v hořácích na pevné palivo jsou nastaveny jako odezva na signál z těchto přístrojů.

52. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 50, vyznačený tím, že při vysokém zatížení spalovacího zařízení, spalování se provádí v poloze vzdálené 0,5 m nebo více od výstupu z palivové trysky po střední ose uvnitř topeniště;

přičemž při nízkém zatížení spalovacího zařízení, se plamen pevného paliva se spaluje tak, že začíná blízko povrchu stěny topeniště vně výstupu palivové trysky uvnitř topeniště.

53. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 50, vyzná c e n ý t í m, že při vysokém zatížení spalovacího zařízení, se plamen kontroluj e ve středu topeniště, kde plamen z hořáků na pevné palivo splyne , s použitím detektorů nebo

vizuálním sledováním; přičemž při nízkém spalovacím zatížení spalovacího zařízení, se kontroluje jednotlivý plamen vytvořený blízko výstupu z palivové trysky každého hořáku na pevné palivo uvnitř topeniště.

54. Způsob provozu spalovacího zařízení podle nároku 50, vyznačený tím, že se při nízkém zatížení spalovacího zařízení, množství vzduchu nastaví tak, aby poměr celkového množství vzduchu přiváděného hořákem na pevné palivo, k množství vzduchu potřebného k dokonalému spálení těkavých látek v palivu, se udržoval na 0,85 až 0,95.

55. Systém na výrobu elektrické energie na uhlí, vyznačený tím, že obsahuje: topeniště mající povrch stěny topeniště vybaven několika hořáky na pevné palivo podle nároku 31; kotel pro ohřívání vody pro výrobu páry s použitím spalovacího tepla získaného spalováním pevného paliva v hořácích; parní turbinu poháněnou párou získanou v kotli; a generátor energie poháněný parní turbinou.