CZ280436B6

CZ280436B6 - Skupinový soustředný tengenciální spalovací systém

Info

Publication number: CZ280436B6
Application number: CS911162A
Authority: CZ
Inventors: Todd David Hellewell; Michael Scott Mccartney; John Grusha
Original assignee: Combustion Engineering, Inc.
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1996-01-17
Also published as: MX169331B; KR930702644A; US5020454A; EP0554250A1; WO1992008077A1; YU81491A; AR244868A1; CA2038917A1; JPH05507140A; HUT65230A; ZA913223B; JPH09527U; AU7560291A; DE69107857T2; AU650400B2; DE69107857D1; EP0554250B1; BG60359B2; ES2071305T3; FI931976A0

Abstract

Skupinový soustředný tangenciální spalovací systém (12) sestává ze skříně (20) upevněné v hořákové oblasti (14) pece (10) na fosilní paliva. Ve skříni (20) je umístěn první vzduchový oddíl (22), uvnitř kterého je umístěna vzduchová tryska (24), k níž je připojen přívod (26) vzduchu, který je napojen na ventilátor (28), ke kterému je připojeno vzduchové potrubí (30) připojené odbočkou (32) ke vzduchové trysce (24). Ve skříni (20) je uložen první pár palivových oddílů (34, 36) s první skupinou palivových trysek (38, 40), druhý pár palivových oddílů (64, 66) s druhou skupinou palivových trysek (68, 70) a pár těsně spojených oddílů (74, 76) nadbytečného spalovacího vzduchu s párem těsně spojených trysek (78, 80). K první skupině palivových tryskek (38, 40) je připojen přívod (42) paliva s rozprašovačem (44), který je připojen k výstupu ventilátoru (28). K přívodu (42) paliva jsou připojena palivová potrubí (46), ke kterým je přes odbočky (48) připojena první skupina paŕ

Description

Skupinový soustředný tangenciální spalovací systém

Oblast techniky

Vynález se týká skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému pro pece na fosilní paliva, zejména spalovacího systému pro omezení emisí ΝΟ_χ z pecí na práškové uhlí s tangenciálním spalováním.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že byly navrženy některé změny v běžné technice tangenciálního spalování. Tyto změny byly původně navrženy za účelem dosažení snížení emisí jejich využitím. Jedna taková změna vyplývala z uspořádání, které bylo předmětem patentové přihlášky US č. 786,437 stejného původce jako přítomná přihláška vynálezu. Podle zmíněné přihlášky vynálezu bylo navrženo zavádět práškové uhlí a vzduch tangenciálně do pece z množství hořáků nižších úrovní v jednom směru, a zavádět práškové uhlí a vzduch tangenciálně do pece z množství hořáků vyšších úrovní v opačném směru. Jako výsledek tohoto opatření bylo uvedeno, že bylo dosaženo lepšího smíchávání paliva a vzduchu, tudíž bylo možné používat menšího přebytku vzduchu než v normální peci s tangenciálním spalováním, ve které, jak je známo, se provádí spalování s přebytkem vzduchu rovným 20 až 30 %. Snížení přebytku vzduchu pomáhá snížit na minimum tvoření Ν0_χ, které, jak bylo uvedeno výše, je hlavním zdrojem znečištění ovzduší z pecí, spalujících uhlí. Snížení přebytku vzduchu má také za následek zvýšení účinnosti pece. Ačkoliv technika spalování podle výše uvedené přihlášky vynálezu snižuje obsah Ν0_χ, jsou s ní spojeny některé nevýhody. Jmenovitě, protože opačné otáčení plynů v peci se navzájem potlačuje, plyny proudí ve více nebo méně přímé dráze horní částí pece, čímž se zvyšuje možnost zvýšení množství nespálených částic uhlíku, opouštějících pec, vlivem snížené turbulence a smíchávání v horní části pece. Kromě toho může dojít k ukládání strusky a nespáleného uhlíku na stěnách pece. Tyto nánosy na stěnách snižují účinnost přestupu tepla do vodou chlazených trubek, kterými jsou stěny pece vyloženy, zvyšují potřebu odstraňování sazí a snižují životnost trubek.

Jiná taková změna vyplývala z uspořádání, které je předmětem patentového spisu US č. 4,715,301 téhož původce jako přítomná přihláška vynálezu. Podle zmíněného patentového spisu je vytvořena pec, ve které se spaluje práškové uhlí v suspenzi při dobrém smíchávání uhlí a kyslíku jako v případě výše uvedené přihlášky vynálezu č. 786,437. Zde se získávají všechny výhody dříve sdružené s pecemi s tangenciálním spalováním, neboť v peci je vytvořena vířivá otáčivá ohnivá koule. Stěny jsou chráněny vrstvou vzduchu, snižující jejich pokrytí struskou. Toho se dosahuje tangenciálním zaváděním uhlí a primárního vzduchu do pece na první úrovni, tangenciálním zaváděním pomocného vzduchu v množství nejméně dvojnásobném do pece na druhé úrovni bezprostředné nad první úrovní, avšak ve směru opačném ke směru zavádění primárního vzduchu, přičemž je vytvořeno množství takových prvních a druhých úrovní jedna nad druhou. Jako výsledek větší hmotnosti a rychlosti pomocného vzduchu má konečné víření v peci směr odpovídající směru zavádění pomocného vzduchu. Následkem těchto skutečností palivo, které je zaváděno ve směru opačném k víření v peci, je po

-1CZ 280436 B6 vstupu do pece nuceno změnit směr pohybu na směr všech plynů, proudících pecí. Při tomto procesu je tedy vytvořeno velmi silné turbulentní smíchávání paliva a vzduchu. Toto zvýšené smíchávání snižuje potřebu vysokých úrovní přebytku vzduchu v peci. Toto zvýšené smíchávání má také za následek zvýšenou přeměnu uhlíku, která zlepšuje celkovou rychlost uvolňování tepla pece při současném snížení zastruskování a znečištění horní části pece. Pomocný vzduch se směruje na kružnici většího průměru než má kružnice, na kterou se směruje palivo, tudíž vytváří vzduchovou vrstvu, přiléhající ke stěnám pece. Kromě toho nadměrný spalný vzduch, sestávající v podstatě z celého přebytku vzduchu, zaváděného do pece, se zavádí do pece na úrovni značně vyšší než všechny úrovně primárního vzduchu a pomocného vzduchu, přičemž nadbytečný spalný vzduch se směruje tangenciálně k pomyslné kružnici a ve směru opačném ke směru pomocného vzduchu.

Jiná taková změna vedla k vytvoření uspořádání pro spalování práškového uhlí jako paliva při nízkých emisích Ν0_χ, které je předmětem patentového spisu US č. 4,669,398. Na základě tohoto patentového spisu je vytvořeno zařízení, které má první oddíl pro vstřikování práškového paliva, ve kterém složené množství primárního vzduchu a sekundárního vzduchu, který má být spotřebován, je menší než teoretické množství vzduchu, potřebného pro spálení práškového paliva, přiváděného ve směsi s primárním vzduchem do pece, dále má druhý oddíl pro vstřikování práškového paliva, ve kterém složené množství primárního a sekundárního vzduchu je v podstatě rovné, nebo s výhodou o něco menší než teoretické množství vzduchu pro přiváděné palivo, smíchané s primárním vzduchem, a dále má přídavný oddíl pro vhánění přídavného vzduchu do pece, kde všechny tři zmíněné oddíly jsou uspořádány těsně u sebe. Plynné směsi primárního vzduchu a práškového paliva, vháněné prvním a druhým oddílem pro vstřikování práškového paliva zmíněného zařízení jsou smíchávány v takových podílech, aby se snížilo vyvíjení ΝΟ_χ. Kromě toho, směs primárního vzduchu a práškového paliva z druhého oddílu pro vstřikování práškového paliva, která samotná může těžko stabilně hořet, může současně existovat s plamenem snadno hořící směsi z prvního oddílu pro vstřikování práškového paliva k zajištění odpovídajícího zapálení a spalování. Údajně je tedy vytvořeno zařízení pro spalování práškového paliva se stabilním hořením a nízkým vytvářením ΝΟ_χ.

Zařízení podle zmíněného patentového spisu US č. 4,669,398 dále má přídavné oddíly pro vypouštění inertní tekutiny, jeden pro každý ze tří výše zmíněných oddílů, v mezerách mezi nimi. Plynné směsi primárního vzduchu a práškového paliva se tedy chrání před vzájemným smícháním vrstvou inertní tekutiny z jednoho z oddílů pro vstřikování inertní tekutiny a vyvíjení Ν0_χ z plynných směsí, vypouštěných z prvního a druhého oddílu pro vstřikování práškového paliva může být údajně sníženo na minimum. Také směs primárního vzduchu a práškového paliva z prvního oddílu pro vstřikování práškového paliva a přídavného vzduchu z oddílu pro vstřikování přídavného vzduchu jsou chráněny před vzájemným smícháním jinou vrstvou inertní tekutiny z jiného oddílu. To údajně umožňuje spalování směsi primárního vzduchu a práškového paliva bez změny poměrného složení směsi, takže se zamezí jakékoli zvýšení vyvíjení Ν0_χ.

-2CZ 280436 B6

Jiná změna vedla k vytvoření uspořádání pro spalování práškového uhlí jako paliva při současném snížení emisí ΝΟ_χ a SO_X, které je předmětem patentového spisu US č. 4,426,939 téhož původce jako přítomná přihláška vynálezu. Na základě tohoto patentového spisu se v peci spaluje práškové uhlí způsobem, který omezuje vrcholovou teplotu v peci při udržování dobré stability plamene a při úplném spalování paliva. Způsob, kterým se toho dosahuje, spočívá v následujícím opatření. Práškové uhlí se přivádí v proudu vzduchu k peci. Během tohoto přivádění se proud rozděluje na dvě části, z nichž jedna je část bohatá na palivo a druhá je chudá na palivo. Část bohatá na palivo se přivádí do pece v prvním pásmu. Do prvního pásma se také přivádí vzduch v množství, nedostatečném pro úplné spalování paliva v části bohaté na palivo. Část chudá na palivo se přivádí do pece v druhém pásmu. Také do druhého pásma se přivádí vzduch v takovém množství, že zde je přebytek vzduchu nad množstvím, potřebným pro úplné spálení paliva v peci. Dále se do pece přivádí vápno současně s palivem pro omezení vrcholové teploty v peci a tím omezení vyvíjení ΝΟ_χ a S0_xve spalinách na minimum.

Podstata vynálezu

Vynález řeší uvedené úkoly tím, že vytváří skupinový soustředný tangenciální spalovací systém pece na fosilní paliva, mající stěny, obklopující hořákovou oblast, jehož podstata spočívá v tom,že obsahuje první skříň, umístěnou uvnitř hořákové oblasti pece na fosilní paliva, první pár palivových oddílů, umístěných na první výškové úrovni v první skříni, pár palivových trysek, umístěný v prvním páru palivových oddílů, vzduchový oddíl, umístěný na druhé výškové úrovni v první skříni, spojený s jedním z prvního páru palivových oddílů, vzduchovou trysku, umístěnou uvnitř vzduchového oddílu, druhý pár palivových oddílů, umístěný na třetí výškové úrovni v první skříni, druhou skupinu palivových trysek, umístěnou uvnitř druhého páru palivových oddílů, oddíl nadbytečného spalovacího vzduchu, umístěný na čtvrté výškové úrovni v první skříni, spojený s jedním z druhého páru palivových oddílů, trysku nadbytečného spalovacího vzduchu, umístěnou uvnitř oddílu nadbytečného spalovacího vzduchu, druhou skříň, umístěnou uvnitř hořákové oblasti pece na fosilní paliva vzdáleně od první skříně a v jedné svislé rovině s první skříní, oddělený oddíl nadbytečného spalovacího vzduchu, umístěný ve druhé skříni, oddělenou trysku nadbytečného spalovacího vzduchu, umístěnou uvnitř odděleného oddílu nadbytečného spalovacího vzduchu, přívod paliva, připojený odbočkou k páru palivových trysek a odbočkou ke druhé skupině palivových trysek, a přívod vzduchu, připojený odbočkou ke vzduchové trysce a připojený odbočkou k trysce nadbytečného spalovacího vzduchu a odbočkou k oddělené trysce nadbytečného spalovacího vzduchu.

Podle výhodného provedení vynálezu jsou v první skříni na druhé výškové úrovni umístěny dva přídavné oddíly kompenzačního vzduchu a dvé přídavné trysky kompenzačního vzduchu umístěné ve dvou přídavných oddílech kompenzačního vzduchu, přičemž přívod vzduchu je připojen odbočkou ke dvěma tryskám kompenzačního vzduchu.

-3CZ 280436 B6

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je na páté výškové úrovni v první skříni umístěn vzduchový oddíl, spojený s jedním z párů palivových oddílů, a v druhém vzduchovém oddílu je umístěna druhá vzduchová tryska, přičemž přívod vzduchu je spojen odbočkou s druhou vzduchovou tryskou.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je na čtvrté výškové úrovni uvnitř první skříně umístěn přídavný oddíl nadbytečného spalovacího vzduchu, uvnitř kterého je umístěna přídavná tryska nadbytečného spalovacího vzduchu, přičemž přívod vzduchu je připojen odbočkou k přídavné trysce nadbytečného spalovacího vzduchu.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu jsou v druhé skříni umístěny dva přídavné oddělené oddíly nadbytečného spalovacího vzduchu, a dvě přídavné oddělené trysky nadbytečného spalovacího vzduchu, přívod vzduchu je připojen odbočkou ke dvěma přídavným odděleným tryskám nadbytečného spalovacího vzduchu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr. 1 je schematický svislý řez pecí na fosilní palivo, zahrnující skupinový soustředný tangenciální systém, obr. 2 je schematický svislý řez prvním provedením skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému, zvláště výhodného pro spalování uhlí, obr. 3 je půdorys jednoho vzduchového oddílu, použitého v skupinovém soustředném tangenciálním spalovacím systému, obr. 4 je půdorys jednoho oddílu kompenzačního vzduchu, použitého v skupinovém soustředném tangenciálním spalovacím systému, obr. 5 je půdorys spalovací kružnice, znázorňující princip kompenzačního spalování, obr. 6 je grafické znázornění celkové stechiometrie pece na fosilní paliva, obsahující skupinový soustředný tangenciální spalovací systém, obr. 7 je grafické znázornění ppm-úrovní Ν0_χ, dosažených v peci na fosilní paliva při použití dosavadního běžného spalovacího systému a skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna pec 10 na fosilní paliva. Protože konstrukce i způsob ovládání pece 10 na fosilní paliva jsou známé, není třeba zde uvádět podrobný popis pece 10 na fosilní paliva, znázorněné na obr. 1. Pro účel porozumění peci 10 na fosilní paliva, která je opatřena skupinovým soustředným tangenciálním spalovacím systémem 1.2, který podle přiloženého vynálezu je uzpůsoben k vestavění do ní, a když je do ní vestavěn, působí snížení emisí ΝΟ_χ z pece 10 na fosilní paliva, se spíše uvažuje, že postačí , když se zde uvede pouze popis vlastností součástí pece 10 na fosilní paliva, se kterou zmíněný skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12 spolupracuje. Podrobnější popis podstaty konstrukce a způsobu ovládání součástí pece 10 na fosilní paliva, který není zde uveden, je možno nalézt v patentovém spise US č. 4,719,587.

Pec 10 na fosilní paliva podle obr. 1 má hořákovou oblast 14. Jak bude podrobněji popsáno dále ve spojení s popisem podsta

-4CZ 280436 B6 ty konstrukce a způsobu ovládání skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12, spalování fosilního paliva a vzduchu začíná v hořákové oblasti 14 pece 10 na fosilní paliva. Horké plyny, které vznikají spalováním fosilního paliva a vzduchu, proudí vzhůru v peci 10 na fosilní paliva. Během jejich stoupání v peci 10 na fosilní paliva předávají horké plyny teplo tekutině, proudící trubkami, které nejsou znázorněny za účelem zachování jasnosti výkresu a které pokrývají obvyklým způsobem všechny čtyři stěny pece 10 na fosilní paliva. Horké plyny potom vystupují z pece 10 na fosilní paliva vodorovným průchodem 16, který vede dále do průchodu 18 zadního plynu. Vodorovný průchod 16 a průchod 18 zadního plynu spolu tvoří povrch dalšího neznázorněného výměníku tepla pro vyvíjení přehřáté páry. Potom pára obvykle proudí do neznázorněné turbíny, která tvoří jednu složku neznázorněné sestavy turbína/generátor, takže pára vyvíjí hnací energii pro turbínu a pro neznázorněný generátor, spojený známým způsobem s turbínou, a v neznázorněném generátoru se vyrábí elektřina.

Nyní bude s přihlédnutím k obr. 1 a 2 výkresů popsán skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12, který podle předloženého vynálezu je navržen pro spojení s pecí 10 na fosilní paliva, znázorněnou na obr. 1. Takto použitý skupinový soustředný tangenciální systém 12 pracuje za účelem snížení emisí ΝΟ_χ z pece 10 na fosilní paliva.

Skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12 podle obr. 1 a 2 zahrnuje první skříň 20, upevněnou obvyklými prostředky v hořákové oblasti 14 pece 10 na fosilní paliva, takže podélná osa první skříně 20 je rovnoběžná s podélnou osou pece 10 na fosilní paliva.

Nyní popíšeme první provedení skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12 podle předloženého vynálezu. U spodního konce první skříně 20 je umístěn druhý vzduchový oddíl 22. Uvnitř druhého vzduchového oddílu 22 je umístěna druhá vzduchová tryska 24,. K druhé vzduchové trysce 24 je dále popsaným způsobem připojen přívod 26 vzduchu, který přivádí vzduch do druhé vzduchové trysky 24 a jí do hořákové oblasti 14 pece 10 na fosilní paliva. Přívod 26 vzduchu je napojen na ventilátor 28., ke kterému je připojeno vzduchové potrubí 30., připojené odbočkou 32 k druhé vzduchové trysce 24 přes neznázorněné ventily a regulační orgány.

Ve spodní části první skříně 20 v podstatě vedle druhého vzduchového oddílu 22 je uložen první pár palivových oddílů 34, 36. Uvnitř prvního páru palivových oddílů 34, 36 je umístěn pár palivových trysek 28, 40 tak, že palivová tryska 38 je umístěna v palivovém oddílu 34 a palivová tryska 40 je umístěna v palivovém oddílu 36. K palivovým tryskám 28, 40 je dále popsaným způsobem připojen přívod 42 paliva, který přivádí palivo k palivovým tryskám 38 , 40 a jimi do hořákové oblasti 14 pece 10 na fosilní paliva. Přívod 42 paliva obsahuje rozprašovač 44., ve kterém se fosilní palivo, které má být spalováno v peci 10 na fosilní paliva, rozprašuje. K přívodu 42 paliva jsou připojena palivová potrubí 46, ke kterým jsou přes odbočky 48 a neznázorněné ventily a řídicí orgány připojeny palivové trysky 38, 40.. Rozprašovač 44 je připojen k výstupu ventilátoru 22, takže vzduch je dodáván

-5CZ 280436 B6 z ventilátoru 28 také do rozprašovače 44, takže palivo, dodávané z rozprašovače 44 páru palivových trysek 38., 40 je dopravováno v proudu vzduchu palivovými potrubími 46.

Přídavně k druhému vzduchovému oddílu 22 a prvnímu páru palivových oddílů 34, 36., které byly popsány výše, první skříň 20 obsahuje s výhodou tři oddíly 50, 52., 54, které jsou umístěny v podstatě vedle prvního páru palivových oddílů 34 , 36. V oddílech 50, 52., 54 jsou umístěny trysky 56., 58, 60., přičemž vzduchová tryska 56 je umístěna ve vzduchovém oddílu 50., přídavná tryska 58 kompenzačního vzduchu v přídavném oddílu 52 kompenzačního vzduchu a přídavná tryska 60 kompenzačního vzduchu v přídavném oddílu 54 kompenzačního vzduchu. Vzduch, který protéká každou z trysek 56 , 58, 60 je nasměrován od seskupeného paliva, které je vháněno do hořákové oblasti 14 pece 10, a ke stěnám pece 10. Trysky 56., 58, 60 jsou připojeny k přívodu 26 vzduchu, popsanému výše, vzduchovými potrubími 30, připojenými k ventilátoru 28, a ke vzduchovým potrubím 30 jsou přes odbočky 62 připojeny trysky 56, 58, 60 opatřené neznázorněnými ventily a regulačními orgány. Přívod 26 vzduchu dodává vzduch do každé z trysek 56., 58., 60. a jimi do hořákové oblasti 14 pece 10 na fosilní paliva způsobem popsaným výše.

V první skříni 20 je dále v podstatě vedle oddílů 50, 52, 54 umístěn druhý pár palivových oddílů 64., 66. Ve druhém páru palivových oddílů 64., 66 je umístěna druhá skupina palivových trysek 68 , 70 , takže palivová tryska 68 je umístěna v palivovém oddílu 64 a palivová tryska 70 v palivovém oddílu 66. Druhá skupina palivových trysek 68, 70 je připojena palivovým potrubím 46 k přívodu 42 paliva přes odbočky 72 a neznázornéné ventily a řídicí orgány. Palivo, dodávané rozprašovačem 44 je palivovými potrubím 46 přiváděno v proudu vzduchu do druhé skupiny palivových trysek 68 , 70.

V první skříni 20 je dále podle výhodného vytvoření vynálezu vedle druhého páru palivových oddílů 64, 66 v horní části první skříně 20 umístěn pár oddílů 74 , 76 nadbytečného spalovacího vzduchu. Uvnitř oddílů 74 , 76 nadbytečného spalovacího vzduchu je umístěn pár trysek 78 , 80 nadbytečného spalovacího vzduchu. Tryska 78 nadbytečného spalovacího vzduchu je umístěna v oddílu 74 nadbytečného spalovacího vzduchu a přídavná tryska 80 nadbytečného spalovacího vzduchu je umístěna v přídavném oddílu 76 nadbytečného spalovacího vzduchu. Trysky 78., 80 nadbytečného spalovacího vzduchu jsou spojeny vzduchovými potrubími 30 přes odbočky 82 a neznázornéné ventily a řídicí orgány s přívodem 26 vzduchu. Přívod 26 vzduchu dodává vzduch do každé trysky 7_8, 80 nadbytečného spalovacího vzduchu a jí do hořákové oblasti 14 pece 10 na fosilní paliva.

Ve druhé skříni 21 uvnitř hořákové oblasti 14 pece 10 na fosilní paliva jsou umístěny oddělené oddíly 84, 86, 88 nadbytečného spalovacího vzduchu vzdáleně od oddílů 74, 76 nadbytečného spalovacího vzduchu a v jedné svislé rovině s první skříní 20. Uvnitř oddělených oddílů 84., 86 , 88 nadbytečného spalovacího vzduchu jsou umístěny oddělené trysky 90, 92, 94 nadbytečného spalovacího vzduchu, takže oddělená tryska 90 nadbytečného spalovacího vzduchu je umístěna v odděleném oddílu 84 nadbytečného spalovacího vzduchu, přídavná oddělená tryska 92 je umístěna

-6CZ 280436 B6 v přídavném odděleném oddílu 86 nadbytečného spalovacího vzduchu a přídavná oddělená tryska 94 nadbytečného spalovacího vzduchu je umístěna v přídavném odděleném oddílu 88 nadbytečného spalovacího vzduchu. Oddělené trysky 90., 92., 94 nadbytečného spalovacího vzduchu jsou spojeny vzduchovými potrubími 30 přes odbočky 96 a neznázorněné ventily a řídicí orgány s přívodem 26 vzduchu, takže přívod 26 vzduchu dodává vzduch do každé z oddělených trysek 90 , 92., 94 nadbytečného spalovacího vzduchu a jimi do hořákové oblasti 14 pece 10 na fosilní paliva.

Nyní bude popsána činnost skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12., vytvořeného podle předloženého vynálezu, který je navržen pro použití v peci 10 s tangenciálním spalováním fosilního paliva za účelem snížení emisí ΝΟ_χ z takové pece 10. Pro tento účel se v souhlase se způsobem činnosti skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12 zavádí vzduch druhou vzduchovou tryskou 24 do hořákové oblasti 14 pece 10 na její první úrovni. Seskupené palivo se přivádí párem palivových trysek 38., 40 do hořákové oblasti 14 pece 10 na její druhé úrovni pro vytvoření prvního pásma bohatého na palivo v hořákové oblasti 14 pece 10. Vzduch se přivádí tryskami 56, 58, 60 do hořákové oblasti 14 pece 10 na její třetí úrovni, takže vzduch, přiváděný tryskami 56, 58, (50, je nasměrován od seskupeného paliva , vstřikovaného do hořákové oblasti 14 pece 10 a směrem ke stěnám pece 10. Přídavné seskupené palivo se přivádí druhou skupinou palivových trysek 68 , 70 do hořákové oblasti 14 pece 10 na její čtvrté úrovni pro vytvoření druhého pásma bohatého na palivo v hořákové oblasti 14 pece 10. Těsně spojený nadbytečný spalovací vzduch se přivádí těsně spojenými tryskami 78., 80 nadbytečného spalovacího vzduchu do hořákové oblasti 14 pece 10 na její páté úrovni. Nakonec se oddělený nadměrný spalovací vzduch přivádí oddělenými tryskami 90., 92., 94 nadměrného spalovacího vzduchu do hořákové oblasti 14 pece 10 na její šesté úrovni, která je oddálena od páté úrovně, avšak ve stejné poloze jako pátá úroveň hořákové oblasti 14 pece 10.

Souhrnně se předpokládá, že skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12, tvořící předmět předloženého vynálezu, předstihuje dosavadní stav techniky v řízení emisí Ν0_χ. Pro tento účel je skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12. podle předloženého vynálezu navržen k řízení volby přidávání kyslíku k palivu během spalovacího procesu. Jmenovitě, skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12 představuje významnou techniku spalování, která používá množství stupňů nadměrného spalovacího vzduchu pro minimalizaci volitelného 0₂ v primárním spalovacím pásmu. Nadměrný spalovací vzduch se přivádí na horním konci první skříně 20 pro přidávání paliva jako těsně spojený nadměrný spalovací vzduch v oddílech 74., 76 nadbytečného spalovacího vzduchu a na vyšší úrovni jako oddělený nadměrný spalovací vzduch v oddělených oddílech 84., 86., 88 nadbytečného spalovacího vzduchu. Dvě úrovně přivádění nadměrného spalovacího vzduchu, to je oddíly 74, 76 nadbytečného spalovacího vzduchu a oddělené oddíly 84., 86, 88 nadbytečného spalovacího vzduchu umožňují zachovat výšku první skříně 20 stejnou jako v zařízeních podle dosavadního stavu techniky, tudíž je lépe umožněno zpětné zavede

-7CZ 280436 B6 ní skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12 do existující pece.

Skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12, vytvořený podle předloženého vynálezu, se dále vyznačuje tím, že používá soustředný spalovací princip nasměrování pomocného vzduchu od paliva směrem k vodním stěnám pece ,10. To slouží k ochraně vodních stěn pece 10 před redukční atmosférou, vyskytující se při spalování ve velkých pecích s nadměrným spalovacím vzduchem. Soustředné spalování také slouží k řízení výstupní teploty pece, která by jinak stoupla následkem zvýšeného spalování. Konečně, skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12 zahrnuje nové uspořádání párů palivových trysek 38, 40, 68, 70, které maximalizuje oddělení paliva a vzduchu v prvních stupních spalování. Kombinace výše uvedených opatření umožňuje, že skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12 dosahuje velmi nízkých hodnot emisí Ν0_χ při maximálním vlivu na normální činnost pece 10.

Na závěr, koncepce na které je skupinový soustředný tangenciální spalovací systém 12 založen, spočívá na skutečnosti, že stupně nadměrného spalovacího vzduchu a konečný obsah O₂ v peci 10 převažují při řízení výsledných úrovní emisí Ν0_χ z pece 10. Zkušební data, vyvinutá přihlašovatelem vynálezu, ukazují, že mezi prvním stupněm stechiometrie vyvíjení Ν0_χ 0,5 a 0,85 je minimalizována, avšak že vyvíjení Ν0_χ poroste jak nad, tak pod tímto oknem stechiometrie. Tudíž úspěch zkušebního programu, který vyvrcholil ve vyvinutí skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12 podle předloženého vynálezu, spočíval ve vyvinutí hluboce stupňovaného tangenciálního spalovacího systému 12 v mezích skříně některé existující pece 10 na fosilní palivo s tangenciálním spalováním, tedy ve zvýšení schopnosti opětného zavedení spalovacího systému.

Dále, první skříň 20 skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12, vytvořeného podle předloženého vynálezu, se liší od obvyklé skříně pece na fosilní palivo s tangenciálním spalováním v několika směrech. Za prvé, palivové trysky 38 , 40, 68, 70 jsou uspořádány ve skupinách po dvou, viz. obr. 2. Mezi skupinami palivových trysek 38., £0, 68., 70 jsou velké oddíly 50, 52, 54, určené pro umístění trysek 56 , 58, 60. Za druhé, jsou zde dva systémy nadměrného spalovacího vzduchu místo jednoho. Těsně spojené trysky 78 , 80 nadbytečného spalovacího vzduchu jsou umístěny u horního konce první skříně 20 , avšak oddělené trysky 90, 92, 94 nadbytečného spalovacího vzduchu jsou odděleny od první skříně 20. Jsou však ve stejné osové poloze. Jak je nejlépe zřejmé z obr. 6, kombinovaná kapacita těsně spojených trysek 78., 80 nadbytečného spalovacího vzduchu a oddělených trysek 90 , 92., 94 nadbytečného spalovacího vzduchu je dostatečná k provozu první skříně 20 s těsně spojenými tryskami 78., 80 nadbytečného spalovacího vzduchu při stechiometrii kolem hodnoty 0,85. Na druhé straně, opět s přihlédnutím k obr. 6, stechiometrie nad těsně spojenými tryskami 78., 80 nadbytečného spalovacího vzduchu je přibližně rovna 1,0.

-8CZ 280436 B6

Nyní bude popsána druhá vzduchová tryska 24, zejména s přihlédnutím k obr. 3. Před provedením takového popisu druhé vzduchové trysky 24 se uvádí, že druhá vzduchová tryska 24 je umístěna u spodního konce první skříně 20 a je s ní vhodně umístěna v hořákové oblasti 14 pece 10,. Taková první skříň 20 je umístěna v každém ze čtyř rohů pece 10, takže je vytvořeno uspořádání se dvěma páry prvních skříní 20, ve kterém první skříně 20 každého páru jsou navzájem úhlopříčně protilehlé a pomyslná přímka, vedená mezi nimi, by procházela středem pece 10.

Druhá vzduchová tryska 24 z obr. 3 má konec 98, tlumič 100 pro změnu proudu vzduchu, proudícího druhou vzduchovou tryskou 24, pohon 102 sklonu, ovladatelný pro změnu úhlu sklonu konce 98. vzhledem k vodorovnému směru, to je k vodorovné rovině, ve které leží konec 98, zapalovač 104, ovladatelný pro vyvíjení stabilního plamene v blízkosti druhé vzduchové trysky 24 v hořákové oblasti 14 pece 10, a detektor 106 plamene, ovladatelný pro detekci nepřítomnosti plamene v blízkosti vzduchové trysky 24 v hořákové oblasti 14 pece 10. Protože další vlastnosti konstrukce a způsob činnosti kromě toho, co bylo uvedeno výše, jsou známé, nebude ve vysvětlení podrobností dále pokračováno.

Dále budou popsány trysky 56, 58, 60. Jelikož trysky 56, 58, 60 jsou identické, postačí popis jedné z nich, například vzduchové trysky 56 s přihlédnutím k obr. 4. Je záhodno uvést, že trysky 56 , 58., 60 jsou v první skříni 20 umístěny vedle páru palivových trysek 38., 40 a jsou s první skříní 20 vhodně umístěny v hořákové oblasti 14 pece 10. Jak bylo uvedeno výše, první skříň 20 je umístěna v každém ze čtyř rohů pece 10., takže je vytvořeno uspořádání, ve kterém jsou dva páry prvních skříní 20 a ve kterém první skříně 20 každého páru jsou umístěny navzájem úhlopříčně protilehle a pomyslná přímka, vedená mezi nimi by procházela středem pece 10.

Vzduchová tryska 56 podle obr. 4 má konec 108, který je pro dále vysvětlený účel opatřen množstvím odchylovacích lopatek 110, dále má tlumič 112, ovladatelný pro změnu množství vzduchu proudícího vzduchovou tryskou 56, pohon 114 sklonu, ovladatelný pro změnu úhlu sklonu konce 108 k vodorovnému směru, to je k vodorovné rovině, ve které leží konec 108, zapalovač 116, ovladatelný pro vyvíjení stabilního plamene v blízkosti vzduchové trysky 56 v hořákové oblasti 14 pece 10, a detektor 118 plamene, ovladatelný pro detekci nepřítomnosti plamene v blízkosti vzduchové trysky 56 v hořákové oblasti 14 pece 10. Nyní bude vysvětlena činnost odchylovacích lopatek 110, vytvořených na konci 108 s přihlédnutím k obr. 5. Palivo, které je vstřikováno do hořákové oblasti 14 pece 10 párem palivových trysek 3_8, 40 a párem palivových trysek 68., 70, je směrováno k pomyslné malé kružnici 120, umístěné ve středu hořákové oblasti 14 pece 10. Na rozdíl od paliva je vzduch vháněn do hořákové oblasti 14 pece 10 tryskami 56, 58, 60 působením odchylovacích lopatek 110 směrem k pomyslné větší kružnici 122 na obr. 5, která je soustředná s malou kružnicí 120 a je tedy také umístěna ve středu hořákové oblasti 14 pece 10. Z obr. 5 je tedy zřejmé, že působením odchylovacích lopatek 110, vytvořených na konci 108 trysek 56, 58 , 60 je vzduch, jimi vháněný do hořákové oblasti 14 pece 10 , směrován k pomyslné větší kružnici 122. to je oddálen od paliva, vstřikovaného do hořákové oblasti 14 pece 10 párem palivových trysek .38., 40 a druhou skupi

-9CZ 280436 B6 nou palivových trysek 68, 70, a směrován ke stěnám pece 10. Vzduch, přiváděný do hořákové oblasti 14 pece 10 tryskami 56, 58, 60, působí jako okrajový vzduch a chrání stěny pece 10 před redukční atmosférou, která je uvnitř pece 10 při její činnosti. Protože další vlastnosti konstrukce a způsob činnosti kromě toho, co bylo uvedeno výše, jsou známé, nebude ve vysvětlování podrobností dále pokračováno.

Nyní bude přihlédnuto k obr. 7, zmíněnému výše, který obsahuje grafické znázornění porovnání úrovní emisí ΝΟ_χ pece na fosilní paliva, například pece 10 při použití dosud běžného typu spalovacího systému a při použití skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12 podle předloženého vynálezu. Na obr. 7 čára 124 znázorňuje průběh úrovní ΝΟ_χ, získaných v peci na fosilní paliva, například peci 10, opatřené dosud běžným typem spalovacího systému, a čára 126 znázorňuje průběh úrovní Ν0_χ, získaných v peci na fosilní paliva, například peci 10, opatřené skupinovým soustředným tangenciálním systémem 12 podle předloženého vynálezu. Z obr. 7 je zřejmé, že použitím skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12, sestrojeného podle předloženého vynálezu, ve kterém palivové trysky 38, 40, 68, 70 jsou rozděleny do skupin, ve srovnání s použitím dosud běžných typů spalovacího systému, kde palivové trysky nejsou takto rozděleny do skupin, je možné snížit emise Ν0_χ o 10% až 15% při normálních úrovních přebytku vzduchu, to je 2,5% až 3,5% O₂, a kde byly použity přiměřené úrovně nadměrného spalovacího vzduchu, to je 20%. Ze zkoušek, které byly provedeny a ze kterých byly získány údaje, znázorněné na obr. 7, bylo dále zjištěno, že výše uvedené výsledky, dosažitelné uspořádáním skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému 12 podle předloženého vynálezu s palivovými tryskami 38 , £0, 68., 70./ je možno o

získat současně se směrnými úrovněmi emise ΝΟ_χ 400 mg/Nm při 6% O₂, to je 0,32 lb/MBtu, nebo 240 ppm při 3% O₂, získanými se 30% nadměrného spalovacího vzduchu, zatímco se pracuje při úrovni přebytečného vzduchu 3% až 4% O₂ a bez statistického zvýšení nespálených emisí uhlíku. To se srovnává s úrovní emise ΝΟ_χ typu spalovacího systému za za těchto podmínek více než použití dosud běžného Zde je dosaženo

475 ppm při stejných podmínek.

50% snížení úrovní emise ΝΟ_χ při použití skupinového soustředného tangenciálního spalovacího systému podle předloženého vynálezu, místo dosud běžného spalovacího systému.

Claims

1. Skupinový soustředný tangenciální spalovací systém pece na fosilní paliva, mající stěny obklopující hořákovou oblast, vyznačující se tím, že první skříň (20), umístěnou uvnitř hořákové oblasti (14) pece (10) na fosilní paliva, první pár palivových oddílů (34, 36), umístěných na první výškové úrovni v první skříni (20), pár palivových trysek (38, 40) umístěný v prvním páru palivových oddílů (34, 36), vzduchový oddíl (50), umístěný na druhé výškové úrovni v první skříni (20), spojený s jedním z prvního páru palivových oddílů (34, 36), vzduchovou trysku (56), umístěnou uvnitř vzduchového oddílu (50), druhý pár palivových oddílů (64, 66), umístěný na třetí výškové úrovni v první skříni (20), druhou skupinu palivových trysek (68, 70), umístěnou uvnitř druhého páru palivových oddílů (64, 66), oddíl (74) nadbytečného spalovacího vzduchu, umístěný na čtvrté výškové úrovni v první skříni (20), spojený s jedním ze druhého páru palivových oddílů (64, 66), trysku (78) nadbytečného spalovacího vzduchu, umístěnou uvnitř oddílu (74) nadbytečného spalovacího vzduchu, druhou skříň (21), umístěnou uvnitř hořákové oblasti (14) pece (10) na fosilní paliva vzdáleně od první skříně (20) a v jedné svislé rovině s první skříní (20), oddělený oddíl (84) nadbytečného spalovacího vzduchu, umístěný v druhé skříni (21), oddělenou trysku (90) nadbytečného spalovacího vzduchu, umístěnou uvnitř odděleného oddílu (84) nadbytečného spalovacího vzduchu, přívod (42) paliva, připojený odbočkou (48) k páru palivových trysek (38, 40) a odbočkou (72) ke druhé skupině palivových trysek (68, 70), a přívod (26) vzduchu, připojený odbočkou (62) k vzduchové trysce (56) a připojený odbočkou (82) k trysce (78) nadbytečného spalovacího vzduchu a odbočkou (96) k oddělené trysce (90) nadbytečného spalovacího vzduchu.

2. Skupinový soustředný tangenciální spalovací systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že v první skříni (20) na druhé výškové úrovni jsou umístěny dva přídavné oddíly (52, 54) kompenzačního vzduchu a dvě přídavné trysky (58, 60) kompenzačního vzduchu, umístěné ve dvou přídavných oddílech (52, 54) kompenzačního vzduchu, přičemž přívod (26) vzduchu je připojen odbočkou (62) k dvěma tryskám (58, 60) kompenzačního vzduchu.

3. Skupinový soustředný tangenciální spalovací systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že na páté výškové úrovni v první skříni (20) je umístěn druhý vzduchový oddíl (22), spojený s jedním z páru palivových oddílů (34, 36), a v druhém vzduchovém oddílu (22) je umístěna druhá vzduchová tryska (24), přičemž přívod (26) vzduchu je spojen odbočkou (32) s druhou vzduchovou tryskou (24).

4. Skupinový soustředný tangenciální spalovací systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že na čtvrté výškové úrovni uvnitř první skříně (20) je umístěn přídavný oddíl (76) nadbytečného spalovacího vzduchu, uvnitř kterého je umís

-11CZ 280436 B6 těna přídavná tryska (80) nadbytečného spalovacího vzduchu, přičemž přívod (26) vzduchu je připojen odbočkou (82) k přídavné trysce (80) nadbytečného spalovacího vzduchu.

5. Skupinový soustředný tangenciální spalovací systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že v druhé skříni (21) jsou umístěny dva přídavné oddělené oddíly (86, 88) nadbytečného spalovacího vzduchu a dvě přídavné oddělené trysky (92, 94) nadbytečného spalovacího vzduchu, umístěné ve dvou přídavných oddělených oddílech (86, 88) nadbytečného spalovacího vzduchu, a přívod (26) vzduchu je připojen odbočkou (96) k dvěma přídavným odděleným tryskám (92, 94) nadbytečného spalovacího vzduchu.