CZ290627B6 - Způsob a zařízení pro spalování práškového paliva - Google Patents
Způsob a zařízení pro spalování práškového paliva Download PDFInfo
- Publication number
- CZ290627B6 CZ290627B6 CZ19961302A CZ130296A CZ290627B6 CZ 290627 B6 CZ290627 B6 CZ 290627B6 CZ 19961302 A CZ19961302 A CZ 19961302A CZ 130296 A CZ130296 A CZ 130296A CZ 290627 B6 CZ290627 B6 CZ 290627B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- combustion air
- pulverized fuel
- stream
- air
- primary air
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 125
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 220
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 44
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 23
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 23
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 19
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 18
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 10
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 10
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 4
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 3
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- 235000017899 Spathodea campanulata Nutrition 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
Způsob spalování práškového paliva v tangenciálně vytápěném kotli a omezení emise oxidů dusíku NO.sub.x.n., při kterém se směs práškového paliva a primárního vzduchu, která má nedostatek vzduchu, dodává trubkou (1) tangenciálně do pece kotle, aby se vytvořil redukční plamen (II), a do pece se přivádí alespoň jeden proud spalovacího vzduchu. Proud směsi práškového paliva a primárního vzduchu prochází u otevřeného zakončení trubky (1) držákem (9) plamene, který zasahuje do trubky (1), čímž se vytvoří recirkulace a turbulence proudu práškového paliva s primárním vzduchem, a axiálně s osou proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu se do pece vhání proud spalovacího vzduchu, přičemž je od něj odkloněn, aby se zabránilo vmíšení spalovacího vzduchu do redukčního plamene (II). Zařízení pro provádění způsobu spalování práškových paliv v tangenciálně vytápěném kotli obsahuje trubku (1) pro dodávání směsi proudu práškového paliva a primárního vzduchu do pece kotle a alespoň jeden kanál (7, 11, 13) pro přívod spalovacího vzduchu do pece, uspořádaný v blízkosti trubky (1), držák plamene (9), který je uspořádaný u otevřeného zakončení trubky (1) a dále prostředky směrování spalovacího vzduchu v axiálním směru proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, které jsou uspořádány u otevřeného zakončení kanálu (7, 11, 13) spalovacího vzduchu.ŕ
Description
Způsob a zařízení pro spalování práškového paliva
Oblast techniky
Tento vy nález se týká způsobu spalování práškového paliva v tangenciálně vytápěném kotli a vytváření redukčních podmínek k omezení oxidů dusíku NOX. Vynález se rovněž týká zařízení k realizaci tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Jedním z hlavních cílů se dnes při vývoji moderních spalovacích technologií a zařízení stává omezování škodlivých emisí z elektrárenských spalinových plynů. Emise, například, kysličníků síry a pevných těles, může být, do značné míry, řízena pomocí moderních technologií, ale emise oxidů dusíku NOX zůstávají stále ještě problémem, který nebyl zcela vyřešen. Je dobře známo, že NOX tvořené při procesu spalování jsou jednou z hlavních příčin znečišťování vzduchu, tudíž byla prováděna jistá základní zdokonalení hořáků anebo celého systému spalování. Obzvláštní problém nastalý při spalování práškového paliva je, že organicky vázaný dusík (obsah dusíku v uhlí a rašelině je například v rozmezí 1 až 2 % váhy) je během spalovacího procesu uvolňován do plynové fáze, vytvářeje mnoho emisí NOX.
Během první fáze spalování uhlí, tepelného rozkladu (dále jen „pyrolýza“), se většina dusíku paliva uvolňuje do plynové fáze a vytvářejí se plynné sloučeniny jako je HCN a NH3. Po této pyrolýze jsou menší objemy dusíku z paliva v dodatečné pyrolýze zadržovány ve zbývajících tuhých částicích, nazývaných „uhlí-N“. Pokud existuje během tohoto procesu mnoho kyslíku, většina z NH3 a HCN je oxidována na NOX. Pokud je koncentrace kyslíku dostatečně nízká, tyto sloučeniny mají tendenci redukovat se na molekulární N2. Je rovněž známo, že HCN a NH3 mohou za podmínek nízkého obsahu kyslíku a vysoké teploty redukovat již vytvořené NOX na molekulární N2.
Ještě další skutečností je, že některé chemické radikály, obzvláště radikály CHj, jež jsou meziprodukty spalování, mohou redukovat NOX a jako důsledek jsou znova vytvořeny NH3 a HCN, jež mohou dále redukovat NOx.Čím vyšší je teplota a nižší obsah kyslíku, tím spolehlivěji probíhají ty redukční reakce. Podle toho, aby se potlačila generace NOX během spalování uhlí anebo jiného práškového paliva, je technickým problémem vytvoření takového prostředí, jež bude mít nízkou koncentraci kyslíku a vysokou teplotu.
Obecně se v této atmosféře s nízkým obsahem kyslíku pro redukci emisí NOX používá spalovacího postupu nazývaného dvoufázové (dvoustupňové) spalování. V tomto procesu je v zóně hořáku spalovací pícky zformována zóna s nedostatkem vzduchu, a množství vzduchu odpovídající tomuto deficitnímu množství je dodáváno tzv. dodatečným vzduchovým portem, zajištěným po proudu hořáků k provádění kompletního spalování, pomocí čehož je v celé spalovací peci zdokonaleno spalování, čímž se redukuje množství vylučovaných NOX. Avšak v případě dvoufázového spalování jako je toto, se v zóně hořáku s nedostatkem vzduchu formují polospálené uhelné částice (výpalové uhlí) a v peci je potřeba velkého prostoru ke kompletnímu spálení tohoto uhlí pomocí dodatečného vzduchu. Tudíž, ač je tento proces spalování (dvoufázové spalování) dosti účinným při snižování emisí NOX spalování, má stále ještě jistá omezení, jako například nespálený uhlík a nestabilní podmínky plamene.
Byl tudíž zkonstruován nový hořák s nízkým obsahem NOX tak, že blízko zakončení špičky (hrotu) hořáku je vytvořena zóna s nedostatkem vzduchu, a dvoufázové spalování je prováděno pomocí jediného hořáku. Tato technika uspořádání jediného hořáku ve spojení s uspořádáním v celé pícce (OFA, Over Fire Technique, „technika vzduchu nad, či za ohněm“) je při snižování emisí NOX velmi účinná. Patent US 4 545 307 popisuje tento druh hořáku s nízkým obsahem
-1 CZ 290627 B6
NOX. Hořák popsaný v patentu US 4 545 307 je navržen k namontování kolmo ve stěně topeniště (dále „pece“). Tento hořák je opatřen držákem (resp. stabilizátorem) plamene u otevřeného zakončení trubky dodávací palivo, jenž podporuje rychlé vznícení práškového paliva, tudíž je možné umožnit vytvoření redukční zóny s vysokou teplotou blízko hořáku. Navíc k omezování emisí NOX je držák hořáku účinný rovněž při redukování množství nespáleného uhlíku. V tomto hořáku je práškové palivo dodáváno s unašecím vzduchem, činícím v rozmezí 20 až 30% ze vzduchu úplného spalování prošlého trubkou uhlí a injektováno vstřikovacím otvorem do spalovací pece. Na vnější, obvodové části hořáku prochází šoupátkem k regulaci vzduchu proud sekundárního - dodatečného - spalovacího vzduchu mající vířivý pohyb udělený lopatkami ventilátoru. Dále ve vnější obvodové části prochází šoupátkem k regulaci vzduchu proud terciárního spalovacího vzduchu mající vířivý pohyb udělený radiálním vířidlem. Aby se dosáhlo nízké koncentrace NOX, je potřeba, aby byla zóna primárního spalování oddělena od proudů sekundárního a terciárního vzduchu blízko hrdla hořáku, aby se vytvořilo dobré redukční prostředí a na druhé straně, zvýšilo za plamenem míchání mezi nespáleným uhlíkem a terciálním vzduchem.
U těchto moderních hořáků s nízkým obsahem NOX se počítá s namontováním kolmo ve stěně pece (kotle vytápěné stěnou) a plameny jsou směrovány kolmo směrem k centru dané pece. Ve stěnami vytápěných kotlích je namontováno několik hořáků vedle sebe, a všechny hořáky mají své vlastní samostatné plameny. Všechny tyto plameny jsou stabilizovány a uspořádány odděleně použitím hořáků s vysoce vířivým pohybem pro vzduch spalování. V hořácích předchozí techniky (např. těch z patentu US 4 545 307), stupňovité spalování v zónách s nedostatkem vzduchu nastává v každém plamenu odděleně, a blízko hořáku je vytvořena redukční zóna, a množství oxidů dusíku NOX a nespáleného uhlíku jsou omezena.
V tangenciálně vytápěných kotlích jsou hořáky umístěny v každém rohu, a plameny a vzduch spalování jsou nasměrovány do protilehlých rohů, aby se vytvořil vír ve středu pece. V případě tangenciálně vytápěných kotlů, jsou palivo a vzduch spalování injektovány do kotle axiálně, a konečné smíchání nastává v centrálním viru (ohnivé kouli). Centrální vír kompenzuje nedostatek víření vzduchu spalování a stará se o stabilizaci plamene. Tangenciální tryskový hořák předchozí techniky typicky zahrnuje trubku paliva, kanál sekundárního vzduchu a někdy mezilehlý vzduchový kanál pro chlazení materiál mezi palivovým potrubím a kanálem sekundárního vzduchu. Normálně, použitím tryskových hořáků, je vzdálenost mezi teplotou vznícení a hrdlem hořáku v rozmezí 2 až 3 metry, a ke spalování paliva dochází hlavně v centrálním víru. Před teplotou vznícení jsou paralelní proudy paliva a vzduchu spalování smíchány dohromady působíce spalování a oxidující atmosféře a vytváření emisí NOX. V případě dvoufázového spalování se redukční zóna s nedostatkem vzduchu nevytváří až do centrálního víru, a nedochází k žádnému oddělování (rozdělování) v proudu paliva mezi hrdlem hořáku a centrálním vírem. To se týká pouze centrálního víru a tak hlubokého oddělení jako v moderních stěnových hořácích s nízkým obsahem NOX, čehož nemůže být dosaženo použitím tryskových hořáků.
Emise NOX existujících tangenciálně vytápěných kotů mohou být redukovány prostřednictvím úpravy kotle a hořáků a nainstalováním systému OFA (viz výše), namísto instalace zcela nových hořáků s nízkým obsahem NOX.
Normálně to znamená, že spalování je zpomaleno, a jako důsledek se zvyšuje množství nespáleného uhlíku a může být dosaženo jen mírného snížení NOX. Patent US 5 020 454 popisuje topný systém pro tangenciálně vytápěné kotle. Tento systém obsahuje větrovod a první skupiny trysek paliva, umístěných ve větrovodu a použitelných ke vstřikování shluklého paliva do pece tak, aby se tím vytvořila první zóna bohatá na palivo, a druhou skupinu trysek paliva, umístěných ve větrovodu a použitelných ke vstřikování shluklého paliva do pece tak, aby se tím vytvořila druhá zóna bohatá na palivo, a odsazenou trysku vzduchu, namontovanou ve větrovodu a použitelnou ke vstřikování odsazeného vzduchu do pece a směrem ke stěnám pece. Tento systém rovněž obsahuje dva soubory trysek vzduchu nad ohněm. Pomocí tohoto systému jsou
-2CZ 290627 B6 v peci zformovány zóny bohaté na palivo a oddělené (stupňovité) spalování nastává přes celou pec. Emise oxidů dusíku NOX jsou tímto redukovány, ale systém má několik nedostatků. Je velmi komplikovaný a pec vyžaduje velmi rozsáhlé úpravy. Žádného hlubokého oddělení není možno docílit, protože vzduch spalování se rychle míchá s palivem a v zóně plamene je tudíž obtížné udržovat redukční podmínky. V těchto upravených kotlích dochází k oddělení v hlavním víru namísto v zóně primárního spalování, protože spalování je zpomaleno.
Protože požadavky na řízení emisí oxidů dusíku NOX v tangenciálně vytápěných kotlích rovněž rostou, je zde potřeba více zdokonalit způsoby spalování a hořáky, jež mohou být rovněž namontovány v existujících tangenciálně vytápěných kotlích.
Cílem tohoto vynálezu je zajistit zcela nový typ hořáku a způsob spalování pro redukci emisí oxidů dusíku NOX v tangenciálně vytápěných kotlích.
Dalším cílem tohoto vynálezu je zavést nový způsob pro redukci problémů spékání tangenciálně vytápěných kotů ke snížení množství nespáleného uhlíku a ke zvýšení stability plamene.
Podstata vynálezu
Vynález je založen na řízení toků vzduchu a práškového paliva v hořácích v tangenciálně vytápěných kotlích, pomocí něhož se do spalovací komory dodává skrze držák (stabilizátor) plamene směs s nedostatkem vzduchu z primárního vzduchu a práškového paliva a alespoň jeden proud spalovacího vzduchu odkloněn okolo proudu směsi primárního vzduchu a práškového paliva do centrálního víru tak, že spalovací vzduch se v podstatě nemíchá se směsí primárního vzduchu a práškového paliva až do centrálního víru, a v blízkosti výstupu hořáku je zformována redukční zóna s nedostatkem vzduchu.
Vynález poskytuje způsob spalování práškových paliv v tangenciálně vytápěném kotli a omezení emise oxidů dusíku NOX, při kterém se směsi práškového paliva a primárního vzduchu, která má nedostatek vzduchu, dodává trubkou tangenciálně do pece kotle, aby se vytvořil redukční plamen, a do pece se přivádí alespoň jeden proud spalovacího vzduchu. Podstatou tohoto způsobu potom je, že proud směsi práškového paliva a primárního vzduchu prochází u otevřeného zakončení trubky držákem plamene, který zasahuje do této trubky, čímž se vytvoří recirkulace a turbulence proudu práškového paliva s primárním vzduchem, a axiálně s osou proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu se do pece vhání proud dodatečného spalovacího vzduchu, přičemž je od něj odkloněn, aby se zabránilo míšení spalovacího vzduchu do redukčního plamene.
U výhodného provedení způsobu se proud spalovacího vzduchu vhání do pece po obvodu proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu tak, že jej obklopuje, přičemž se od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu odkloní, čímž se vytvoří oddělený obal spalovacího vzduchu okolo redukčního plamene.
U dalšího výhodného provedení způsobu podle tohoto vynálezu se proud spalovacího vzduchu přivádí do pece rychlostí v rozmezí 30 až 80 m/s, proud směsi práškového paliva a primárního vzduchu se přivádí rychlostí v rozmezí 15 až 25 m/s.
Podle dalšího výhodného provedení způsobu se spalovací vzduch do pece přivádí jako alespoň jeden proud horního spalovacího vzduchu nad středovou osou trubky a alespoň jeden proud dolního spalovacího vzduchu pod středovou osou trubky v odstupu od místa výstupu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, přičemž proudy spalovacího vzduchu jsou odkloněny příslušně směrem nahoru a dolů od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
-3CZ 290627 B6
Podle dalšího výhodného provedení způsobu podle tohoto vynálezu se proud spalovacího vzduchu přivádí do pece jako proud sekundárního spalovacího vzduchu, který se do pece přivádí po obvodu proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, přičemž se od něj odkloní, čímž se vytvoří oddělený obal spalovacího vzduchu okolo redukčního plamene, a jako proud horního terciárního spalovacího vzduchu nad osou trubky a proud spodního terciárního spalovacího vzduchu pod osou trubky v místech vzdálených od místa výstupu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, přičemž proud horního terciárního spalovacího vzduchu a proud spodního terciárního spalovacího vzduchu se odkloní příslušně směrem nahoru a dolů od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
Výhodné také je, když se horní a dolní proud terciárního spalovacího vzduchu odkloní do stran od proudu sekundárního spalovacího vzduchu.
Výhodně proud sekundárního vzduchu cirkuluje okolo proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu. Číslo vířivosti proudu sekundárního vzduchu je zvláště výhodně mezi 0,5 až 1,0.
Vynález dále poskytuje zařízení pro provádění způsobu spalování práškových paliv v tangenciálně vytápěném kotli a omezení emisí oxidů dusíku NOX, při kterém se směsi práškového paliva a primárního vzduchu, která má nedostatek vzduchu, přivádí tangenciálně do pece kotle, aby se vytvořil redukční plamen, a do pece se přivádí alespoň jeden proud spalovacího vzduchu. Toto zařízení obsahuje trubku pro dodávání proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu do pece kotle a alespoň jeden kanál pro přívod spalovacího vzduchu do pece, uspořádaný v blízkosti trubky práškového paliva a primárního vzduchu. Podstatou vynálezu je. že toto zařízení obsahuje držák plamene, který je uspořádaný u otevřeného zakončení trubky, který je do trubky protažený a je opatřen otvorem pro dodávání směsi práškového paliva a primárního vzduchu do pece, a dále prostředky směrování spalovacího vzduchu v axiálním směru proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, které jsou uspořádány u otevřeného zakončení kanálu spalovacího vzduchu pro zabránění vmíšení spalovacího vzduchu do redukčního plamene.
Podle dalšího výhodného provedení má zařízení kanál spalovacího vzduchu uspořádaný po obvodu trubky a obklopující ji pro vytvoření odděleného obalu spalovacího vzduchu od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
Podle dalšího výhodného provedení obsahuje zařízení alespoň jeden horní kanál pro přivádění proudu horního spalovacího vzduchu, který je uspořádán nad středovou osou trubky, a alespoň jeden spodní kanál pro přivádění proudu spodního spalovacího vzduchu, který je uspořádán pod středovou osou trubky, kde otevřená zakončení horního kanálu a spodního kanálu jsou vytvořena odděleně od místa výstupu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, přičemž horní kanál a spodní kanál jsou opatřeny u svých příslušných otevřených zakončení prostředky pro směrování spalovacího vzduchu příslušně směrem nahoru a dolů od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu. Podle tohoto ztvárnění vynálezu je proud sekundárního spalovacího vzduchu veden okolo plamene k zajištění odděleného obalu vzduchu okolo plamene a proud terciárního spalovacího vzduchu je namířen směrem k vodním stěnám a horizontálně pryč od plamene.
Podle jiného výhodného provedení má zařízení kanál spalovacího vzduchu uspořádaný po obvodu trubky směsi práškového paliva a primárního vzduchu pro obalení proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu spalovacím vzduchem a pro zformování odděleného obalu okolo redukčního plamene, dále že obsahuje alespoň jeden horní kanál pro přivádění proudu horního spalovacího vzduchu, který je uspořádán nad středovou osou trubky, a alespoň jeden spodní kanál pro přivádění proudu spodního spalovacího vzduchu, který je uspořádán pod středovou osou trubky, kde mezi alespoň místem výstupu směsi práškového paliva a primárního vzduchu z trubky a horním kanálem a spodním kanálem a jsou uspořádány příslušné rozpěrky,
-4CZ 290627 B6 přičemž horní kanál a spodní kanál jsou opatřeny u svých příslušných otevřených zakončení prostředky pro směrování spalovacího vzduchu příslušně směrem nahoru a dolů od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu. Zvláště výhodně má zařízení jako prostředky pro směrování proudů spalovacího vzduchu, uspořádané u otevřených zakončení horního a spodního kanálu spalovacího vzduchu, směrovací rukávy, které jsou vzhledem ke středové ose trubky odkloněny o úhel v rozmezí 5 až 40°. Podle zvláště výhodného provedení je podíl délky směrovacího rukávu a výšky kanálu spalovacího vzduchu roven nebo větší než 2. Podle jiného zvláště výhodného provedení jsou uvnitř kanálů spalovacího vzduchu uspořádány směrovací rukávy, přičemž podíl délky směrovacího rukávu a výšky prostoru mezi směrovacím rukávem a stěnou kanálu spalovacího vzduchuje roven nebo větší než 2.
Podle dalšího výhodného provedení má zařízení držák plamene obsahující úhlový směrovací rukáv, uspořádaný na konci kanálu spalovacího vzduchu a skloněný ve vztahu ke středové ose trubky a úhlu v rozmezí 15 až 25°.
Podle jiného výhodného provedení má zařízení držák plamene obsahující zubovitý prstenec, který zasahuje do trubky směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
Zařízení má výhodně uvnitř trubky směsi práškového paliva a primárního vzduchu Venturiho hrdlo.
Výhodně má zařízení na středové ose trubky směsi práškového paliva a primárního vzduchu uspořádán koncentrátor práškového paliva, opatřený vystupující částí s náběžnou hranou s úhlem v rozmezí 5 až 60° na výstupní straně mající úhel v rozmezí 5 až 30°.
Hořák podle tohoto vynálezu bude dále nazýván hořák NR-JET.
Tento vynález poskytuje podstatné výhody. Hlavním cílem a předností tohoto vynálezu je podstatná redukce oxidů dusíku NOX v kouřových plynech. Pomocí vynálezu mohou být emise NOX z tangenciálně vytápěných kotlů sníženy nejméně na stejnou úroveň, jako emise v moderních stěnou vytápěných kotlích. K oddělování dochází jak v oddělené zóně primárního spalování před hořákem, tak dále v hlavním víru pomocí vzduchu nad ohněm. Pomocí tohoto nového způsobu spalování může být dosaženo daleko hlubšího uspořádání (odstupňování) spalování, než je tak u tradičně tangenciálně vytápěných kotlů.
Problému spékání u tangenciálně vytápěných kotlů se předchází nasměrováním vzduchu k vodním stěnám a tím zajištěním oxidačního prostředí blízko stěn. Množství nespáleného uhlíku je sníženo důsledkem rychlého vznícení paliva a ve stejném momentě, je zvýšena stabilita plamene. Konstrukce hořáku NR-JET je poměrně jednoduchá. Podle tohoto vynálezu je hlavní aplikací hořáku NR-JET převybavení starých tangenciálně vytápěných kotů. Když je starý kotel převybaven těmito hořáky, emise NOX jsou značně sníženy a také je zvýšena účinnost spalování.
Tento vynález poskytuje zcela nový typ hořáku s nízkým obsahem NOX pro tangenciálně vytápěné kotle, hořák NR-JET, aplikující některé zvýše uvedených principů, použitých ve stěnami vytápěných hořácích s nízkým obsahem NOX. V kotli, jenž byl vybaven hořákem NR-JET, dochází k oddělení jak v zóně primárního spalování před hořákem, tak v hlavním víru pomocí OFA (viz, výše). V hořáku NR-JET je práškové palivo injektováno unášecím vzduchem do množství asi okolo 20 až 30% z celkového vzduchu spalování do spalovací pece. Tam je okolo trubky s práškovým palivem a primárním vzduchem koncentricky kanál sekundárního spalovacího vzduchu pro vstřikování sekundárního vzduchu do pece. V nejhomější a nejdolnější části hořáku jsou kanály terciárního spalovacího vzduchu a příslušné vstřikovací otvory. Proud práškového paliva a primárního vzduchu je oddělen od proudů terciárního vzduchu rozpěrkami, aby se vytvořila dobrá redukční atmosféra v zóně primárního spalování. Navíc k rozpěrkám, oba vstřikovací otvory terciárního spalovacího vzduchu jsou opatřeny směrem ven namířenými směrovacími rukávy, jež směrují proudy terciárního spalovacího vzduchu vertikálně pryč od zóny
-5CZ 290627 B6 primárního spalování. Dále navíc, terciární spalovací vzduch může být směrován horizontálně pryž od středu pece a směrem k vodním stěnám. Takto se kyslík udržuje na vodních stěnách, a je zvýšena absorpce dolního žáru pece. Toto rovněž zabraňuje tendenci velkých objemů vzduchu za ohněm spékat spodek pece a zvyšuje teplotu výstupu pece.
Jak je zřejmé, termínem „spalovací vzduch“ je v tomto popisu míněn sekundární spalovací vzduch nebo i terciární spalovací vzduch, který je používán jako doplňující k primárnímu vzduchu, který je vstřikován práškovým palivem. Vynález bude dále podrobně vysvětlen s odkazy na přiložené výkresy.
Přehled obrázků na výkresu
Obr. 1 - znázorňuje schematický pohled půdorysem a řezem tradičním try skovým hořákem pro tangenciálně vytápěné kotle.
Obr. 2 - znázorňuje schematický pohled půdorysem a řezem na první ztvárnění tohoto vynálezu.
Obr. 3 - znázorňuje schematický pohled půdorysem a řezem na druhé ztvárnění tohoto vynálezu.
Obr. 4 - znázorňuje schematický pohled půdorysem a řezem na třetí ztvárnění tohoto vynálezu.
Obr. 5 - znázorňuje schematický pohled na čtvrté ztvárnění tohoto vynálezu.
Obr. 6 - znázorňuje schematický pohled na princip směrování proudu terciárního vzduchu do směru vodní stěny. Uhly na obrázku jsou jen ilustračním příkladem.
Příklady provedeni vynálezu
V zásadě existují tři verze tohoto hořáku, jmenovitě NR-JET 1, NR-JET 2, a NR-JET 3. Všechny tyto hořáky NR-JET mají v zásadě stejnou funkční myšlenku, ale potřeba rozdílné konstrukce je založena na nedostatku prostoru v existujících hrdlech kotlů/horáků. Hořák NR-JET 3 má nejlepší spalovací výkon a nejméně emisí NOX, ale průměr hrdla hořáku je největší, což omezuje jeho použitelnost.
Přednostní sestavení hořáku užitého k realizaci tohoto vynálezu je zobrazeno na obr. 2-5. Obr. 1-4 rovněž znázorňují tvar plamene a různé zóny spalování, ilustrující tento spalovací proces.
Na těchto obrázcích, Io je zóna těkavosti, I je zóna primárně recirkulace, II je redukční zóna, III je zóna mocného turbulentního spalování, IV je zóna terciární recirkulace, V je zóna stagnace, Vije zóna sekundární recirkulace a Vlije hlavní vír 24.
Tradiční tryskový hořák se skládá z obdélníkové trubky 1 práškového paliva a primárního vzduchu a vstřikovacího otvoru 2 trubky L Okolo trubky 1 jer upraven horní kanál 3 sekundárního spalovacího vzduchu s horním vstřikovacím otvorem 4 sekundárního spalovacího vzduchu a dolní kanál 5 sekundárního spalovacího vzduchu s dolním otvorem 6 vstřikování sekundárního spalovacího vzduchu. Jak je vidět z Obr. 1, redukční zóna lije velmi malá.
Obr. 2 znázorňuje hořák NR-JET 1 podle tohoto vynálezu. NR-JET obsahuje obdélníkovou trubku 1 pro práškové palivo a primární vzduch a vstřikovací otvor 2 ve vnějším zakončení trubky L Okolo trubky 1 jer koncentricky uspořádán obdélníkový kanál 7 sekundárního spalovacího vzduchu, formující průchod sekundárního spalovacího vzduchu okolo vnějšího obvodu trubky 1 práškového paliva a primárního vzduchu, a vstřikovací otvor 8 pro kanál 7.
-6CZ 290627 B6
Hořák NR-JET 1 je rovněž vybaven držákem 9 plamene, jenž obsahuje prstenec 9a uvnitř trubky 1 a směrovací rukáv 9b v kanálu 7 sekundárního spalovacího vzduchu. Prstenec 9a má stejnou obdélníkovou formu jako řez vstřikovacím otvorem 2 trubky 1, aje protažen kolmo směrem ke středové ose trubky L V řezu může být prstenec 9a nepřerušeným prstencem 9a, ale v tomto sestavení je prstenec 9a opatřen zuby, jimiž je protažen do trubky 1- Kanál 7 sekundárního spalovacího vzduchu obklopuje koncovou část trubky 1 a vnější směrovací rukáv 9b, spalovacího vzduchu držáku 9 plamene je protažen do kanálu 7. Navíc, vnější část kanálu 7 spalovacího vzduchu hořák NR-JET 1 je opařena úhlovým směrovacím rukávem 10. Vertikální vnější úhel úhlového směrovacího rukávu θ2 je ve vztahu k centrální ose hořáku typicky mezi 5 až 40°.
Držák 9 plemene je prstenec 9a, jenž obklopuje vnitřní stěnu trubky laje vyroben, či pokryt, opotřebení a žáru odolávajícím materiálem jako je keramika nebo žáruvzdorné oceli. V tomto sestavení je držák 9 plamene obdélníkový či válcovité oblé těleso s otvorem uvnitř, jímž v jeho centrální části prochází práškové palivo a primární vzduch a je uspořádán v zakončení otvoru trubky 1. Vnitřní strana držáku 9 plamene, prstenec 9a, je protažen téměř kolmo k osovému směru trubky 1, a jeho směrovací rukáv 9b sekundárního spalovacího vzduchuje zformován buď paralelně k osovému směru trubky 1 směrem ke spalovací peci, anebo v takovém úhlu, že průměr směrovacího rukávu 9b je rozšířen do radiálního směru kanálu 7 sekundárního spalovacího vzduchu. Navíc, aby se zvýšila vznítitelnost na výstupu ze vstřikovacího otvoru 2 z trubky 1, as jistotou generování redukčního plamene vysoké teploty na tomto výstupním konci, prstenec 9a formuje zubovitou clonu (spadiště), vyčnívající ve vnitřním obvodovém povrch trubky 1 při výstupu vstřikovacího otvoru 2 z této trubky 1 směrem ke středu trubky 1, k zajištění účinnosti tohoto vynálezu. Tato zubovitá clona může být spojitým prstencem 9a, ale v tomto ztvárnění je ozubeným prstencem 9a, tj. s odříznutými částmi. Vnitřní průměr nebo rozměr d2 prstence 9a držáku 9 plamene a vnitřní průměr d2 trubky 1 jsou přednostně stanoveny, aby vyhovovaly průměru 0,7 < (di/d2) < 0,98, a nej přednostněji stanoveny tak, aby poměr d |/d2 dával 0,9. Poměr d]/d2 není omezen na výše uvedené rozpětí, ale je-li poměr d]/d2 příliš malý, držák 9 plamene ční do trubky 1 příliš, zvyšujíce míru toku proudu práškového paliva a primárního vzduchu procházejícího vstřikovacím otvorem 2, a tudíž zvyšuje pokles tlaku uvnitř trubky 1.
Uhel θ|, zformovaný mezi úhlovým směrovacím rukávem 9b sekundárního spalovacího vzduchu a středovou osou trubky 1 a typicky mezi 15 až 25°, aby se poskytl dostatečný efekt udržování plamene a k dobrému oddělení centrálního redukčního plamene II od oxidačního hlavního plamene I a spalovacího vzduchu.
Hořák NR-JET 2 obsahuje obdélníkovou trubku 1 se vstřikovacím otvorem 2. Okolo trubky 1 je koncentricky uspořádán obdélníkový kanál 7 sekundárního spalovacího vzduchu, formující průchod sekundárního spalovacího vzduchu okolo vnějšího obvodu trubky 1, a vstřikovací otvor 8 kanálu 7. V nejhornější a nejdolnější části hořáku je horní kanál 11 terciárního spalovacího vzduchu a dolní kanál 13 terciárního spalovacího vzduchu, a odpovídající vstřikovací otvory 12 a j4. Mezi horním kanálem 11 a kanálem 7 sekundárního spalovacího vzduchuje horní rozpěma 16 a mezi dolním kanálem 13 terciárního spalovacího vzduchu a kanálem 7 sekundárního spalovacího vzduchu je dolní rozpěrka 15. Primární funkcí rozpěrek 15, 16 je oddělovat proudy sekundárního a terciárního spalovacího vzduchu, aby se zabránilo zformování redukční zóny II před hořákem. Výška dj rozpěrek 15, 16 je normálně mezi 30 až 350 mm. Držák 9 plemene je stejný jako v hořáku NR-JET 1.
Jak horní, tak dolní kanál 11 a 13, jsou též opatřeny směrovacími rukávy 17 a 18, jež mají vertikální úhel Θ3. Normálně je úhel Θ3 mezi 5 až 40°. Aby se docílilo dostatečně dobrého nálevkovitého efektu pro terciární spalovací vzduch ve vstřikovacích otvorech 12, 14 terciárního spalovacího vzduchu, délka 1 těchto rukávů 17 a 18 by měla být navržena tak, aby vztah mezi délkou 1 rukávu 17 a 18 a výškou průchodu h2 terciárního vzduchu byl l/hi>2, obr. 3. je možné zkrátit délku 1 rukávů 17 a 18 použitím mezilehlých směrovacích rukávů 17a a 18a, bez ztráty nálevkovitého efektu, ale pak by směrovací rukávy 17a a 18a měly být navrženy tak, aby vztah mezi délkou 1 směrovacích rukávů 17a a 18a a výškou h2 prostoru zformovaného mezi
-7CZ 290627 B6 mezilehlým směrovacím rukávem 17a a 18a a stěnou kanálu 11, 13 terciárního spalovacího vzduchu byl l/h2>2.
Tangenciální hořák NR-JET 3 je v podstatě stejný jako hořák NR-JET 2, s výjimkou lopatek 5 ventilátoru 19, zajištěných v průchodu kanálu 7 sekundárního spalovacího vzduchu. Lopatky ventilátoru 19 dodávají proudu sekundárního spalovacího vzduchu komponent tangenciální rychlosti zlepšující turbulentní spalování blízko hrdla hořáku. Obvykle je počet lopatek ventilátoru 19 v rozmezí 8 až 15, a lopatky jsou nastaveny do osového směru v úhlu v rozmezí 40 až 50°, takže číslo víření je mezi 0,5 až 1,0· Další rozdíl mezi NR-JET 2 a NR-JET 3 je tvar 10 trubky 1 a vzduchových kanálů 7, H, 13. Trubka L, vstřikovací otvor 2, kanál 2 a vstřikovací otvor 8 sekundárního spalovacího vzduchu mají válcovitý tvar a, jako dříve, jsou opařeny držákem 9 plamene, jenž obsahuje úhlový směrovací rukáv 9b sekundárního spalovacího vzduchu a zubovitý prstenec 9a. Držák 9 plamene, rozpěrky 15, 16, kanály H, 13, a vstřikovací otvory 12, 14 terciárního spalovacího vzduchu, jsou válcovitě tvarovány.
Množství primárního vzduchu v zásadě závisí na podmínkách daného zařízení, a je typicky mezi 20 až 30%. Přednostní rychlost primárního vzduchu je v rozmezí 15 až 25 m/s. Dle tohoto \y nálezu je jedním z cílů sekundárního spalovacího vzduchu zabránit rozšíření proudu práškového paliva, uhlí a primárního vzduchu. Sekundární spalovací vzduch je veden okolo 20 redukčního plamene II velkou rychlostí a formuje oddělující obal, redukující množství uhelných částic, je jsou hnány ke stěnám 23 pece, a je omezena tendence spékání kotle. Navíc, množství primárního vzduchu a sekundárního spalovacího vzduchu by mělo umožnit pálení prchavého materiálu z práškového paliva. Tudíž, procento prchavin v uhlí anebo jiných práškových palivech určuje množství sekundárního spalovacího vzduchu, jehož je normálně méně než 30 %. Aby se 25 docílilo dostatečného zapouzdřujícího efektu a patřičného smíchání sekundárního spalovacího vzduchu a směsi práškového paliva a primárního vzduchu, rychlost sekundárního spalovacího vzduchu musí být dostatečně vysoká, v rozmezí 30 až 80 m/s. Zbytek spalovacího vzduchu je vstřikován vstřikovacími otvory 12, 14 terciárního spalovacího vzduchu, a míry toku hmoty mezi sekundárním a terciárním spalovacím vzduchem je v poměru 1:2 až 1:5. Rychlost terciárního 30 spalovacího vzduchu ve vstřikovacím otvoru 12, 14 tohoto vzduchu je v rozmezí 30 až 80 m/s.
Pokud bude obsah prchavých látek v práškovém palivu nízký, množství primárního vzduchu může postačovat pro jejich spálení v redukčním plameni Π. V takových případech musí být zabráněno smíchání sekundárního spalovacího vzduchu s redukčním plamenem Π. V tomto ztvárnění je proud sekundárního spalovacího vzduchu stenný jako proud terciárního spalovacího 35 vzduchu, a žádné oddělené proudy sekundárního vzduchu neexistují, na rozdíl od hořáků
NR-JET 2 a 3. V takovém případě může kanál 7, 11, 13 spalovacího vzduchu obklopovat trubku 1 práškového paliva a primárního vzduchu či může být uspořádán ve dvou oddělených kanálech 11,13 nad a pod trubkou 1.
Další velmi důležitý fakt se týká stabilizace plamene a míchání. V případě vířivých hořáků má terciární spalovací vzduch vysoké číslo víření, což poskytuje dobré poplamenové míchání a stabilizaci. V případě tangenciálního hořáku NR-JET má terciární spalovací vzduch pouze osový moment, ale v tomto případě centrální vír 24 kompenzuje nedostatek víření a stará se o míchání a stabilizaci plamene.
V případě tradičního tryskového hořáku, axiální toky, žádné víření, obr. 1, je bod vznícení daleko od trubky 1 zóna Io prchavosti je velká, plamen je nestabilní a není zde žádná redukční zóna II, čije velmi malá, což vede k velkým emisím NOX. Skutečná stabilizace plamene v tangenciálně vytápěných kotlích používajících tradičních tryskových hořáků nastává v zóně VII hlavního víru 50 24. Zóna III turbulentního/oxidačního spalování se vyskytuje na vnější hraniční vrstvě toku primárního vzduchu a v hlavním víru 24.
Hořák NR-JET 1 je opatřen držákem 9 plamene, který zlepšuje formaci zóny I primární recirkulace, zdokonalující vznícení a stabilizaci plamene. Sekundární spalovací vzduch je veden 55 okolo směsi primárního vzduchu a práškového paliva velkou rychlostí, a toto zabraňuje rozšíření
-8CZ 290627 B6 proudu práškového paliva. Vstřikovací otvor 8 pro sekundární spalovací vzduch je tvarován, aby směroval část sekundárního spalovacího vzduchu pryč, tj. prstenec 9a a rukáv 9b, úhel Oj, od primárního vzduchu a práškového paliva. Výsledkem je, že redukční zóna II je větší a blíže hrdlu hořáku, než v tradičních tryskových hořácích.
Stejným způsobem jako hořák NR-JET 1 je hořák NR-JET 2 opatřen držákem 9_ plamene, který zlepšuje formaci zóny I primární recirkulace, zdokonalující vznícení a stabilizaci plamene. Vznícení a stabilizace plamene hořáku NR-JET 2 je zdokonalená v porovnání s hořákem NR-JET 1, díky zóně VI terciární recirkulace. Toto je následkem zóny podtlaku zformované mezi proudy sekundárního a terciárního spalovacího vzduchu, pomocí čehož jsou horné spaliny z hlavního víru 24 recirkulovány zpátky do zóny spalování. Navíc, méně sekundárního spalovacího vzduchu je vmícháno do zóny prchavosti, čímž se předchází ředicímu efektu a zlepšuje vznícení a stabilizaci plamene v porovnání s hořákem NR-JET 1. Důsledkem těchto efektů dochází k prchavosti rychleji s zóna prchavosti je menší. Před oběma rozpěrkami 15, 16 je zformována zóna V stagnace, jež brání účinně vmíchání terciárního spalovacího vzduchu do redukční zóny II, takže to neruší formování redukčních podmínek. Délka rozpěrek 15, 16 dj určuje horizontální délku zóny V stagnace, takže čím je delší délka dj, tím je lepší zóna
V stagnace a lepší redukce NOX. Vedle rozpěrek 15, 16 směrovací rukávy 17, 18 terciárního spalovacího vzduchu, brání vmíchání terciárního spalovacího vzduchu do redukční zóny II, protože rukávy 17, 18 přímo směruje terciární spalovací vzduch pryč ven od zóny I primárního spalování. Horní vstřikovací otvor 12 terciárního spalovacího vzduchu je namířen směrem nahoru, a dolní vstřikovací otvor 14 v souladu s ním směrem dolů od zóny I primárního spalování k zabránění vmíchávání do plamene až teprve do centrálního víru 24 (ohnivé koule) ve kterém nastává konečná oxidace daného práškového paliva.
Navíc ke směrování vstřikovacích otvorů 12, 14 terciárního spalovacího vzduchu směrem nahoru a dolů, tyto jsou tvarovány, aby směrovaly terciární spalovací vzduch pryč od středu pece a směrem k vodním stěnám 23 pece, obr. 6. Pomocí toho je kyslík udržován pryč od středu pece a blízko vodních stěn 23 tak, aby se tam bránilo formování redukčního prostředí. Spékání spodku pece je rovněž redukováno, a absorpce žáru spodku pece je zvýšena. Uhel Θ3 mezi tokem terciárního spalovacího vzduchu a stěnou 23 je přednostně v rozmezí 5 až 45°, a směrovací rukávy 17, 18 v průchodech terciárního spalovacího vzduchu jsou uspořádány podle toho. Obr. 6 rovněž znázorňuje tok 25 paliva z roku pece do centrálního víru 24, kde palivo konečně hoří.
Následkem rozpěrek 15, 16 a odděleného sekundárního a terciárního spalovacího vzduchu, je redukční zóna v hořáku NR-JET 2 větší, než v tradičním tryskovém hořáku a hořáku NR-JET 1.
Hořák NR-JET 3 je v podstatě stejný jako hořák NR-JET 2, ale trubka 1, kanál 7 sekundárního spalovacího vzduchu a vstřikovací otvor 8 sekundárního spalovacího vzduchu jsou oblého tvaru. Kvůli tomuto tvaruje možno opatři kanál 2 sekundárního spalovacího vzduchu axiálním vířidlem s číslem víření mezi 0,5 až 1,0. Důsledkem víření sekundárního spalovacího vzduchu se formuje zóna VI recirkulace sekundárního spalovacího vzduchu mezi tryskami primárního a terciárního spalovacího vzduchu, vytvářející horký bod, a tepelný přenos do zóny primárního spalování je zvýšen. Toto zvyšuje stabilizaci plamene a k těkání dochází rychleji a formuje se větší redukční zóna II. Pomocí této konfigurace je možné docílit jak nejmenšího množství nespáleného uhlíku (rychlé vznícení), tak nejnižších emisí NOx (velká redukční zóna).
V případě hořáku NR-JET 1, 2 a 3, je možné aplikovat uvnitř trubky 1 Venturiho hrdlo 20 a část koncentrátoru 22 práškového paliva (koncentrátor PL). Tento druh trubky 1 práškového paliva je zobrazen na obr. 5. Venturiho hrdlo 20 je umístěno v určité vzdálenosti od výstupního zakončení trubky 1, a daný koncentrátor 22 je protažen Venturiho hrdlem 20. Dimenze tohoto koncentrátoru 22 se začínají rozšiřovat ve stejném momentě, když se vnitřní průměr trubky 1 začíná rozšiřovat za Venturiho hrdlem 20. Rozměry koncentrátoru 22 se začínají zmenšovat blízko výstupního vstřikovacího otvoru 2 trubky 1 a koncentrátor 22 končí v blízkosti držáku 9 plamene. S Venturiho hrdlem 20 je možné docílit stejnoměrnější distribuci částic práškového paliva před
-9CZ 290627 B6 koncentrátorem 22 práškového paliva. Aby se zlepšilo vznícení, stabilizace plamene je nejefektivnější zvyšováním koncentrace práškového paliva okolo držáku plamene. Ve dvoufázovém toku plynu a částic, pokud bude dráha rozšířena, bude se vytvářet nehomogenní koncentrace v důsledku rozdílu momentu mezi plynem a částicemi, takže se používá koncentrátor 22 práškového paliva. Tento koncentrátor 22 práškového paliva je uspořádán na středové ose trubky 1 a má vystouplou část, formující úhel v rozmezí 5 až 60° θ> na náběžné straně proudu práškového paliva, a úhel v rozmezí 5 až 30° 9é na výstupní straně proudu práškového paliva.
Claims (20)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob spalování práškového paliva a tangenciálně vytápěném kotli a omezení emise oxidů dusíku NOX, při kterém se směs práškového paliva a primárního vzduchu, která má nedostatek vzduchu, dodává trubkou (1) tangenciálně do pece kotle, aby se vytvořil redukční plamen (II), a do pece se přivádí alespoň jeden proud spalovacího vzduchu, vyznačující se tím, že proud směsi práškového paliva a primárního vzduchu prochází u otevřeného zakončení trubky (1) držákem (9) plamene, který zasahuje do trubky (1), čímž se vytvoří recirkulace a turbulence proudu práškového paliva s primárním vzduchem, a axiálně s osou proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu se do pece vhání proud spalovacího vzduchu, přičemž je od něj odkloněn, aby se zabránilo vmíšení spalovacího vzduchu do redukčního plamene (II).
- 2. Způsob podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se tím, že proud spalovacího vzduchu se vhání do pece po obvodu proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu tak, že jej obklopuje, přičemž se od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu odkloní, čímž se vytvoří oddělený obal spalovacího vzduchu okolo redukčního plamene (II).
- 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, v y z n a č u j í c í se tím, že se proud spalovacího vzduchu přivádí do pece rychlosti v rozmezí 30 až 80 m/s.
- 4. Způsob podle alespoň jednoho z nároků 1 až 3, vy z n a č u j í c í se tím, že se proud směsi práškového paliva a primárního vzduchu přivádí rychlostí v rozmezí 15 až 25 m/s.
- 5. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že spalovací vzduch se do pece přivádí jako alespoň jeden proud horního spalovacího vzduchu nad středovou osou trubky (1) a alespoň jeden proud dolního spalovacího vzduchu pod středovou osou trubky (1) v odstupu od místa výstupu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, přičemž proudy spalovacího vzduchu jsou odkloněny příslušně směrem nahoru a dolů od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
- 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že proud spalovacího vzduchu se do pece přivádí jako proud sekundárního spalovacího vzduchu, který se do pece přivádí po obvodu proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, přičemž se od něj odkloní, čímž se vytvoří oddělený obal spalovacího vzduchu okolo redukčního plamene (II), a jako proud horního terciárního spalovacího vzduchu nad osou trubky (1) a proud spodního terciárního spalovacího vzduchu pod osou trubky (1) v místech vzdálených od místa výstupu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, přičemž proud horního terciárního spalovacího vzduchu a proud spodního terciárního spalovacího vzduchu se odkloní příslušně směrem nahoru a dolů od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
- 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že horní a dolní proud terciárního spalovacího vzduchu se odkloní od stran od proudu sekundárního spalovacího vzduchu.-10CZ 290627 Β6
- 8. Způsob podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že proud sekundárního vzduchu cirkuluje okolo proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
- 9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že číslo vířivosti proudu sekundárního vzduchuje mezi 0,5 až 1,0.
- 10. Zařízení pro provádění způsobu spalování práškových paliv v tangenciálně vytápěném kotli a omezení emisí oxidů dusíku NOX, při kterém se směs práškového paliva a primárního vzduchu, která má nedostatek vzduchu, přivádí tangenciálně do pece kotle, aby se vytvořil redukční plamen (II), a do pece se přivádí alespoň jeden proud spalovacího vzduchu, které obsahuje trubku (1) pro dodávání proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu do pece kotle a alespoň jeden kanál (7, 11, 13), pro přívod spalovacího vzduchu do pece, uspořádaný v blízkosti trubky (1) práškového paliva a primárního vzduchu, vyznačující se tím, že obsahuje držák plamene (9), který je uspořádaný u otevřeného zakončení trubky (1), který je do trubky (1) protažený a je opatřen vstřikovacím otvorem (2) pro dodávání směsi práškového paliva a primárního vzduchu do pece, a dále prostředky směrování spalovacího vzduchu v axiálním směru proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, které jsou uspořádány u otevřeného zakončení kanálu (7, 11, 13) spalovacího vzduchu pro zabránění vmíšení spalovacího vzduchu do redukčního plamene (II).
- 11. Zařízení podle nároku 10, v y z n a č uj í c í se tím, že kanál (7) spalovacího vzduchu je uspořádán po obvodu trubky (1) a obklopuje ji pro vytvoření odděleného obalu spalovacího vzduchu od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
- 12. Zařízení podle nároku 10 nebo 11, vy z n a č uj í c í se tím, že obsahuje alespoň jeden horní kanál (11) pro přivádění proudu horního spalovacího vzduchu, který je uspořádán nad středovou osou trubky (1), a alespoň jeden spodní kanál (13) pro přivádění proudu spodního spalovacího vzduchu, který je uspořádán pod středovou osou trubky (1), kde otevřená zakončení horního kanálu (11) a spodního kanálu (13) jsou vytvořena odděleně od místa výstupu směsi práškového paliva a primárního vzduchu, přičemž horní kanál (11) a spodní kanál (13) jsou opatřeny u svých příslušných otevřených zakončení prostředky pro směrování spalovacího vzduchu příslušně směrem nahoru a dolů od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
- 13. Zařízení podle nároku 10, vy z n a č u j í c í se tím, že kanál (7) spalovacího vzduchu je uspořádán po obvodu trubky (1) směsi práškového paliva a primárního vzduchu pro obalení proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu spalovacím vzduchem a pro zformování odděleného obalu okolo redukčního plamene (II), dále že obsahuje alespoň jeden horní kanál (11) pro přivádění proudu horního spalovacího vzduchu, který je uspořádán nad středovou osou trubky (1), a alespoň jeden spodní kanál (13) pro přivádění proudu spodního spalovacího vzduchu, který je uspořádán pod středovou osou trubky (1), kde mezi alespoň místem výstupu směsi práškového paliva a primárního vzduchu z trubky (1) a horním kanálem (11) a spodním kanálem (13) jsou uspořádány příslušné rozpěrky (15, 16), přičemž horní kanál (11) a spodní kanál (13) jsou opatřeny u svých příslušných otevřených zakončení prostředky pro směrování spalovacího vzduchu příslušně směrem nahoru a dolů od proudu směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
- 14. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že prostředky pro směrování proudů spalovacího vzduchu, uspořádané u otevřených zakončení horního a spodního kanálu (11, 13) spalovacího vzduchu jsou směrovací rukávy (17, 17a, 18, 18a), která jsou vzhledem ke středové ose trubky (1) odkloněny o úhel (θ3) v rozmezí 5 až 40°.
- 15. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že podíl délky (1) směrovacího rukávu (17, 18) a výšky (h() kanálu (11, 13) spalovacího vzduchuje roven nebo větší než 2.- 11 CZ 290627 B6
- 16. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že uvnitř kanálů (11, 13) spalovacího vzduchu jsou uspořádány směrovací rukávy (17a, 18a) přičemž podíl délky (1) směrovacího rukávu (17a, 18a) a výšky (h2) prostoru mezi směrovacím rukávem (17a, 18a) a stěnou kanálu (11, 13) spalovacího vzduchuje roven nebo větší než 2.
- 17. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 10 až 16, vyznačující se tím, že držák (9) plamene obsahuje úhlový směrovací rukáv (9b), uspořádaný na konci kanálu (7) spalovacího vzduchu a skloněný ve vztahu ke středové ose trubky (1) v úhlu (θι) v rozmezí 15 až 25°.
- 18. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 10 až 17, vy z n a č uj í c í se tím, že držák (9) plemene obsahuje zubovitý prstenec (9a), zasahující do trubky (1) směsi práškového paliva a primárního vzduchu.
- 19. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 10 až 18, vyznačující se tím, že uvnitř trubky (1) směsi práškového paliva a primárního vzduchuje Venturiho hrdlo (20).
- 20. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 10 až 19, vyznačující se tím, že na středové ose trubky (1) směsi práškového paliva a primárního vzduchuje uspořádán koncentrátor (22) práškového paliva, opatřený vystupující částí s náběžnou hranou s úhlem (05) v rozmezí 5 až 60° a na výstupní straně mající úhel (06) v rozmezí 5 až 30°.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/FI1993/000461 WO1995013502A1 (en) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | Method and apparatus for burning pulverized fuel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ130296A3 CZ130296A3 (en) | 1996-10-16 |
| CZ290627B6 true CZ290627B6 (cs) | 2002-09-11 |
Family
ID=8556568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19961302A CZ290627B6 (cs) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | Způsob a zařízení pro spalování práškového paliva |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5799594A (cs) |
| CN (1) | CN1095970C (cs) |
| AU (1) | AU5422594A (cs) |
| CZ (1) | CZ290627B6 (cs) |
| DE (1) | DE4395243T1 (cs) |
| HU (1) | HU220143B (cs) |
| PL (1) | PL185958B1 (cs) |
| RU (1) | RU2104443C1 (cs) |
| WO (1) | WO1995013502A1 (cs) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3099109B2 (ja) * | 1996-05-24 | 2000-10-16 | 株式会社日立製作所 | 微粉炭バーナ |
| DE19721937B4 (de) * | 1997-05-26 | 2008-12-11 | Alstom | Vormischbrenner zum Betrieb eines Aggregates zur Erzeugung eines Heissgases |
| JP3344694B2 (ja) * | 1997-07-24 | 2002-11-11 | 株式会社日立製作所 | 微粉炭燃焼バーナ |
| JP3343855B2 (ja) * | 1998-01-30 | 2002-11-11 | 株式会社日立製作所 | 微粉炭燃焼バーナ及び微粉炭燃焼バーナの燃焼方法 |
| DE19858120A1 (de) * | 1998-12-16 | 2000-06-21 | Basf Ag | Verfahren zur thermischen Behandlung von nicht brennbaren Flüssigkeiten |
| JP2000257811A (ja) * | 1999-03-03 | 2000-09-22 | Hitachi Ltd | 微粉炭燃焼方法及び微粉炭燃焼装置並びに微粉炭燃焼バーナ |
| WO2001036873A1 (en) * | 1999-11-18 | 2001-05-25 | Fortum Engineering Oy | Method and apparatus for burning brown coal |
| US6244200B1 (en) | 2000-06-12 | 2001-06-12 | Institute Of Gas Technology | Low NOx pulverized solid fuel combustion process and apparatus |
| AUPQ993400A0 (en) * | 2000-09-06 | 2000-09-28 | Dh3 Pty Ltd | Tornadic fuel processor |
| US6790031B2 (en) | 2003-01-16 | 2004-09-14 | Rjm Corporation | Fuel staging methods for low NOx tangential fired boiler operation |
| JP2004333073A (ja) * | 2003-05-12 | 2004-11-25 | Chugai Ro Co Ltd | 燃焼装置 |
| US6928745B2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-08-16 | Maytag Corporation | Clothes dryer with control panel seal |
| JP4309853B2 (ja) * | 2005-01-05 | 2009-08-05 | バブコック日立株式会社 | 固体燃料バーナおよび燃焼方法 |
| US8100064B2 (en) * | 2005-01-31 | 2012-01-24 | Diesel & Combustion Technologies, Llc | Fuel staging methods for low NOx tangential fired boiler operation |
| DE102005032109B4 (de) * | 2005-07-07 | 2009-08-06 | Hitachi Power Europe Gmbh | Kohlenstaubbrenner für niedrige NOx-Emissionen |
| US20070095259A1 (en) * | 2005-11-02 | 2007-05-03 | Velke William H | Method for oxygen enriched low NOx, low CO2 and low CO combustion of pulverized solid fuel suspended in a preheated secondary fluid hydrocarbon fuel |
| EP2080952A1 (en) * | 2008-01-17 | 2009-07-22 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Burner and method for alternately implementing an oxycombustion and an air combustion |
| US7775791B2 (en) * | 2008-02-25 | 2010-08-17 | General Electric Company | Method and apparatus for staged combustion of air and fuel |
| US20100021853A1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-01-28 | John Zink Company, Llc | Burner Apparatus And Methods |
| US9587823B2 (en) * | 2009-03-25 | 2017-03-07 | Wallace Horn | Laminar flow jets |
| CN102235666B (zh) * | 2010-04-27 | 2014-11-26 | 烟台龙源电力技术股份有限公司 | 一种煤粉燃烧器及包括该煤粉燃烧器的煤粉锅炉 |
| CN102261651B (zh) * | 2011-07-28 | 2013-07-24 | 王立臣 | 多氧燃烧系统及其燃烧方法 |
| US20180038589A1 (en) * | 2014-12-24 | 2018-02-08 | Clearsign Combustion Corporation | Flame holders with fuel and oxidant recirculation, combustion systems including such flame holders, and related methods |
| JP6382733B2 (ja) * | 2015-01-15 | 2018-08-29 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 固体燃料バーナ |
| EP3228935B1 (de) * | 2016-04-08 | 2019-10-16 | Steinmüller Engineering GmbH | Verfahren zur stickoxid-armen verbrennung von festen, flüssigen oder gasförmigen brennstoffen, insbesondere kohlenstaub, ein brenner und eine feuerungsanlage zur durchführung des verfahrens |
| WO2017212108A1 (en) * | 2016-06-08 | 2017-12-14 | Fortum Oyj | Method of burning fuel and a boiler |
| DE102017101670A1 (de) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | Babcock Borsig Steinmüller Gmbh | Brenner, insbesondere Braunkohle-Strahlbrenner |
| FI3636996T3 (fi) * | 2017-05-11 | 2023-03-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Kiinteän polttoaineen poltin ja polttolaite |
| WO2019022059A1 (ja) * | 2017-07-25 | 2019-01-31 | 株式会社Ihi | 粉体燃料バーナ |
| US10920979B2 (en) * | 2018-04-06 | 2021-02-16 | Zeeco, Inc. | Low NOx burner and flow momentum enhancing device |
| JP6813533B2 (ja) * | 2018-05-22 | 2021-01-13 | 三菱パワー株式会社 | バーナおよび燃焼装置 |
| US11353212B2 (en) | 2019-09-12 | 2022-06-07 | Zeeco, Inc. | Low NOxburner apparatus and method |
| CN110763008A (zh) * | 2019-09-20 | 2020-02-07 | 沈忠东 | 一种在燃烧器的一次风混合贫氧空气助燃的低氮燃烧方法 |
| JP7161639B1 (ja) * | 2022-04-28 | 2022-10-26 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | ガスバーナ、及び燃焼設備 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4089637A (en) * | 1977-05-20 | 1978-05-16 | Combustion Engineering, Inc. | Control of air flow in a burner for a tangentially fired boiler |
| US4422391A (en) * | 1981-03-12 | 1983-12-27 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method of combustion of pulverized coal by pulverized coal burner |
| US4570551A (en) * | 1984-03-09 | 1986-02-18 | International Coal Refining Company | Firing of pulverized solvent refined coal |
| JPS60226609A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-11 | Babcock Hitachi Kk | 燃焼装置 |
| SU1250775A1 (ru) * | 1985-03-07 | 1986-08-15 | Предприятие П/Я А-3513 | Пылеугольна горелка |
| FR2581444B1 (fr) * | 1985-05-03 | 1988-11-10 | Charbonnages De France | Procede pour la combustion de combustibles fluides et bruleur a turbulence adapte a sa mise en oeuvre |
| JPH0754162B2 (ja) * | 1986-05-26 | 1995-06-07 | 株式会社日立製作所 | 低ＮＯｘ燃焼用バ−ナ |
| US4915619A (en) * | 1988-05-05 | 1990-04-10 | The Babcock & Wilcox Company | Burner for coal, oil or gas firing |
| SU1605088A2 (ru) * | 1988-12-12 | 1990-11-07 | Казахский научно-исследовательский институт энергетики | Вихрева пылеугольна горелка |
| DE3920798A1 (de) * | 1989-06-24 | 1991-01-10 | Balcke Duerr Ag | Vorrichtung zur verbrennung von brennstoffen in einer brennkammer |
| CA2149510C (en) * | 1990-06-29 | 1996-11-12 | Shigeki Morita | Combustion apparatus |
| US5020454A (en) * | 1990-10-31 | 1991-06-04 | Combustion Engineering, Inc. | Clustered concentric tangential firing system |
-
1993
- 1993-11-08 AU AU54225/94A patent/AU5422594A/en not_active Abandoned
- 1993-11-08 HU HU9601208A patent/HU220143B/hu not_active IP Right Cessation
- 1993-11-08 RU RU94045853A patent/RU2104443C1/ru active
- 1993-11-08 DE DE4395243T patent/DE4395243T1/de not_active Withdrawn
- 1993-11-08 WO PCT/FI1993/000461 patent/WO1995013502A1/en active IP Right Grant
- 1993-11-08 CZ CZ19961302A patent/CZ290627B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1993-11-08 US US08/637,777 patent/US5799594A/en not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-11-08 PL PL94305749A patent/PL185958B1/pl unknown
- 1994-11-08 CN CN94120063.9A patent/CN1095970C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4395243T1 (de) | 1996-11-21 |
| US5799594A (en) | 1998-09-01 |
| HUT75328A (en) | 1997-05-28 |
| WO1995013502A1 (en) | 1995-05-18 |
| PL305749A1 (en) | 1995-05-15 |
| PL185958B1 (pl) | 2003-09-30 |
| RU94045853A (ru) | 1996-12-27 |
| CN1095970C (zh) | 2002-12-11 |
| CZ130296A3 (en) | 1996-10-16 |
| HU220143B (hu) | 2001-11-28 |
| RU2104443C1 (ru) | 1998-02-10 |
| CN1106909A (zh) | 1995-08-16 |
| HU9601208D0 (en) | 1996-07-29 |
| AU5422594A (en) | 1995-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ290627B6 (cs) | Způsob a zařízení pro spalování práškového paliva | |
| US6699031B2 (en) | NOx reduction in combustion with concentrated coal streams and oxygen injection | |
| AU2003237815B2 (en) | Low nox combustion | |
| CA1267601A (en) | Fluid fuel fired burner | |
| US6978726B2 (en) | Combustion with reduced carbon in the ash | |
| CZ293962B6 (cs) | Spalovací hořák pro prachové uhlí | |
| CZ160695A3 (en) | Burner for burning powdered fuel | |
| CZ20021480A3 (cs) | Hořák na pevná paliva, spalovací zařízení, způsob spalování s pouľitím hořáku na pevná paliva a způsob provozu spalovacího zařízení | |
| CZ291734B6 (cs) | Spalovací hořák a spalovací přístroj s tímto hořákem | |
| KR20050017111A (ko) | 산소 첨가 선택적 비촉매 환원법을 이용한 연소의 향상 방법 | |
| AU2013223872B2 (en) | Burner | |
| CZ417098A3 (cs) | Způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene | |
| US20230213185A1 (en) | Combustion system for a boiler with fuel stream distribution means in a burner and method of combustion | |
| WO2018142772A1 (ja) | 燃焼バーナ及びこれを備えたボイラ | |
| SK24397A3 (en) | Method for limmiting the content of nitrogen oxides in product of combustion of industrial boiler and a torch for carrying out this method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20031108 |