CZ292563B6 - Hořákové zařízení - Google Patents

Hořákové zařízení Download PDF

Info

Publication number
CZ292563B6
CZ292563B6 CZ19983697A CZ369798A CZ292563B6 CZ 292563 B6 CZ292563 B6 CZ 292563B6 CZ 19983697 A CZ19983697 A CZ 19983697A CZ 369798 A CZ369798 A CZ 369798A CZ 292563 B6 CZ292563 B6 CZ 292563B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
oxidant
oxidizer
fuel
primary
outlet
Prior art date
Application number
CZ19983697A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ369798A3 (cs
Inventor
James K. Nabors
William C. Andrews
Original Assignee
Xothermic, Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xothermic, Inc. filed Critical Xothermic, Inc.
Publication of CZ369798A3 publication Critical patent/CZ369798A3/cs
Publication of CZ292563B6 publication Critical patent/CZ292563B6/cs

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00Casings; Linings; Walls
    • F23M5/02Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used
    • F23M5/025Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used specially adapted for burner openings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D2900/00Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00012Liquid or gas fuel burners with flames spread over a flat surface, either premix or non-premix type, e.g. "Flächenbrenner"
    • F23D2900/00013Liquid or gas fuel burners with flames spread over a flat surface, either premix or non-premix type, e.g. "Flächenbrenner" with means for spreading the flame in a fan or fishtail shape over a melting bath

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

Hořákové zařízení zahrnuje hořákový blok (7), který má výstupní otvor (12) paliva připojený k vedení (2) paliva, primární výstupní otvory (13, 14, 15, 16) okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru (12) paliva a připojené na primární kanál (32, 34) okysličovadla, a sekundární výstupní otvory (17, 18, 19, 20) okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru (12) paliva, které jsou uspořádány v odstupu od primárních výstupních otvorů (13, 14, 15, 16) okysličovadla vzhledem k výstupnímu otvoru (12) paliva. Každý sekundární výstupní otvor (17, 18, 19, 20) okysličovadla je připojen na sekundární kanál (33, 35) okysličovadla. Hořákové zařízení dále zahrnuje přívodní trasy (3, 29) okysličovadla, z nichž každá je napojena na primární kanál (32, 34) okysličovadla, a na sekundární kanál (33, 35) okysličovadla, a ventily (37, 39) pro odklánění okysličovadla, uspořádané v každém sekundárním kanálu (33, 35) okysličovadla. Hořákové zařízení má čtyři primární výstupní otvory (13, 14, 15, 16) okysličovadla a čtyři s odstupem uspořádané sousedící sekundární výstupní otvory (17, 18, 19, 20) okysličovadla, přičemž tyto kanály (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) jsou rozmístěny po 90.degree. kolem výstupního otvoru (12) paliva. V každé přívodní trase (3, 29) okysličovadla je uspořádán ventil (36, 38) pro řízení průtoku okysličovadla. Primární výstupní otvory (13, 14, 15, 16) okysličovadla a sekundární výstupní otvory (17, 18, 19, 20) okysličovadla jsou skloněné směrem k výstupnímu otvoru (12) paliva.ŕ

Description

Vynález se týká hořákového zařízení pro spalování paliva a okysličovadla, které zahrnuje hořákový blok, který má výstupní otvor paliva připojený k vedení paliva, primární výstupní otvory okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru paliva a připojené na primární kanál okysličovadla, a sekundární výstupní otvory okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru paliva, které jsou uspořádány v odstupu od primárních výstupních otvorů okysličovadla ( vzhledem k výstupnímu otvoru paliva, přičemž každý sekundární výstupní otvor okysličovadla je připojen na sekundární kanál okysličovadla. Hořákové zařízení dále zahrnuje přívodní trasy okysličovadla, z nichž každá je napojena na primární kanál okysličovadla a na sekundární kanál okysličovadla, a ventily pro odklánění okysličovadla, uspořádané v každém sekundárním kanálu okysličovadla.
Dosavadní stav techniky
Mezi požadavky kladené v současné době na většinu průmyslově využívaných hořáků patří, vedle samozřejmého zajišťování tepla pro konkrétní proces, také snížení vytváření nežádoucích znečišťujících produktů hoření. V nedávné minulosti se kvůli splnění nařízení o snižování množství škodlivých emisí začaly používat kyslíko-palivové hořáky (hořáky, které používají kyslíkem obohacený vzduch, případně čistý kyslík). Ačkoliv splňují emisní limity, nemá mnoho z těchto hořáků potřebnou a průmyslem vyžadovanou provozní pružnost. Pevné geometrické uspořádání, nemožnost používat různá paliva a materiálová omezení jsou nevýhodami stávajících kyslíko-palivových hořáků.
V minulosti se pro zlepšení účinnosti a snížení emisí v hořácích využíval kyslíkem obohacený vzduch. Při provozu hořáků jsou s kyslíkem obohaceným vzduchem spojeny dodatečné problémy. Čím více se obsah kyslíku v okysličovadle blíží 100 %, tím větší je teplota plamene a k tím větší teplotní degradaci materiálu dochází. Kvůli omezení vlivu vyšších teplot a spalování na materiály se v takových hořácích používá stabilizovaného spalování v určité vzdálenosti od ústí hořáku, takže k přenosu tepla dochází blíže k cíli a dále od hořáku. Tím se zvyšuje účinnost a prodlužuje životnost hořáku a zařízení pece. Schopnost nastavit tvarování plamene vzdáleného od výstupních otvorů paliva a okysličovadla je pro teplotně citlivá zařízení ještě důležitější v případě, že s použije okysličovadla předehřátého. Předehřátí okysličovadla vede k ještě vyšším teplotám plamene, které mají za následek, v případě, že se tvarování plamene nereguluje, velmi rychlou degradaci materiálu. Vlastnost nastavitelnosti hořáku se jeví důležitá zejména v souvislosti s použitím předehřátého okysličovadla. Pokud teplota okysličovadla v průběhu dané doby kolísá, lze jeho hybnost regulovat tak, aby se udržela stálá výkonnost hořáku.
Palivo (tuhé, kapalné nebo plynné) přiváděné hořákem do spalovací komory má určitou hybnost, která je obvykle řádově menší než hybnost okysličovadla. Tím se nechce říci, že hybnost paliva nemá na tvarování plamene vliv, ale spíše upozornit na stupeň ovlivnění celkové reakce. Vyplývá 1 z toho, že pro nastavení tvarování plamene je rozhodující regulace okysličovadla. V mnoha provozních situacích se vyžaduje záměna uhlovodíkového paliva. Změnu paliva lze pohotově zohlednit schopností hořáku změnit hybnost okysličovadla. Pevná paliva, jako je uhlí nebo dřevo, mají vzhledem ke kapalným palivům, jako jsou oleje nebo alkoholy, značně rozdílné přepravní a spalovací charakteristiky. A plynná paliva, jako je zemní plyn nebo propan, se stejně tak liší od paliv pevných a kapalných. Jedno však mají společné, lze jimi manipulovat pomocí vnější okysličovací látky. Pevné palivo se obvykle rozdrtí do malých částic, které část okysličovadla, obvykle vzduchu, přepravuje do spalovacího procesu. Kapalná paliva se přepravují jako kapalina, poté se rozpráší do malých kapiček, obvykle do části okysličovadla, a poté se přivedou do spalovacího procesu. Plynná paliva se někdy směšují s částí okysličovadla a společně přivádí do
-1CZ 292563 B6 spalovacího procesu, obvykle se však přepravují a přivádí samostatně v původním složení. Společným jmenovatelem všech tri typů paliv je skutečnost, že palivo se přivádí v částicích, kapičkách nebo molekulách, které jsou natolik malé, že se chovají jako plynná látka. Toto „předstírání“ plynné látky umožňuje, aby měla hybnost okysličovadla významný vliv na tvarování plamene. Při správném nastavení hybnosti okysličovadla se v jediném hořáku pro různá paliva dosáhne přijatelného tvarování plamene. I když se vliv kvality a typu paliva nedá zcela zanedbat, lze změny v palivu kompenzovat prostředkem pro nastavení hybnosti okysličovadla podle vynálezu.
Nastavitelnost hořáku rovněž umožňuje, aby operátor jemně doladil jeho výkonnost vzhledem k minimalizaci produkce škodlivých látek. Změna paliva vyvolá nutnost změny uspořádání toku okysličovadla. Taková změna však ovlivní i produkci škodlivých látek, zejména sloučenin dusíku a síry. Na produkci těchto sloučenin má vliv mnoho faktorů, z nichž nej důležitější jsou teplota a doba prodlení. Je-li však možné měnit hybnost okysličovadla a jeho prostřednictvím tvarování plamene a teplotu, je možné nastavením pro určité paliv produkci nežádoucích znečišťujících látek minimalizovat.
Nastavení hybnosti okysličovadla se provádí změnou průtoků mezi několika výstupními otvory. Čtyři sady výstupních otvorů jsou rozmístěny okolo výstupního otvoru paliva tak, aby tvořily kosočtverec. Výstupní otvory okysličovadla se dále dělí na primární a sekundární výstupní otvory. Primární výstupní otvory jsou blíže výstupnímu otvoru paliva a jejich se mohou k ose výstupního otvoru paliva přiklánět. Sekundární výstupní otvory okysličovadla jsou od výstupního otvoru paliva dále a jejich úhel může být, není to ale nezbytné, stejný jako u výstupních otvorů primárních. V závislosti na požadovaném tvarování plamene se okysličovadlo rozděluje mezi primární a sekundární výstupní otvory. Toto rozdělování mění celkovou hybnost a směr rozděleného proudu, protože osy primárních a sekundárních výstupních otvorů nemusí procházet pod stejnými úhly nebo stejnými průsečíky. Navíc k rozdělování okysličovadla mezi primární a sekundární výstupní otvory se tok může přesměrovat od nebo naopak k určité sadě výstupních otvorů. Vznikne tak prostředek pro přesměrování nebo kompenzaci tvarování plamene nezbytný pro umožnění změny paliva, splnění určitých provozních požadavků nebo snížení škodlivin.
V dokumentu US 5 302 112 je popsáno spalovací zařízení, které má nezávislé proudy, jeden pro okysličovadlo a druhý pro palivo, s regulační schopností, kterou dosahuje různých uspořádání plamene a stálé rychlosti spalování i při různých průtocích okysličovadla a plynného paliva. Byl použit hořákový blok, který obsahoval pod určitými úhly rozmístěné průchody paliva a okysličovadla. Dále, přívod plynného paliva byl v hořáku rozdělen do primární a sekundární cesty plynného paliva.
V dokumentu US 4 494 923 se popisuje kyslíko-palivový hořák, který má násobné výstupní otvory rozmístěné okolo elektrického zápalného systému. V dokumentu US 4 378 205 je popsána kyslíko-palivová pec, která má množství okysličovacích trysek prostorově rozmístěných vzhledem k palivové trysce tak a s rychlostí dostatečnou ktomu, aby došlo k nasátí pecních plynů do proudů okysličovadla a smísení s palivem. Dokument US 4 622 007 se týká způsobu a zařízení pro proměněné generování tepla, které využívají uhlovodíkového paliva které se dodává v oddělených proudech, a nejméně dvou okysličovacích plynů, které s palivem reagují. Dokument US 4 541 796 popisuje hořák s nasáváním kyslíko-palivového hořáku se směšováním v trysce, kde se vysoké lychlosti okysličovadla využívá k nasávání recyklovaných zplodin hoření. Dokument US 4 790 743 popisuje způsob redukce emisí oxidů dusíku NOX v průběhu spalování paliva s obsahem dusíku, ve kterém se uhelný prášek spolu s nosným plynem přivádí do primárního hořáku. Dokument US 4 957 050 popisuje spalovací proces, který používá jako okysličovadla kyslík nebo kyslíkem obohacený vzduch, kde se kapalné palivo do spalovací komory přivádí odděleně. Dokument US 4 988 285 popisuje způsob spalování, ve kterém se okysličovadla odděleně vstřikují do spalovací zóny předem určenými rychlostmi a zplodiny spalování se před smísením s palivem do proudů kyslíku přisávají. Dokument US 5 267 850 popisuje proudový hořák, který používá středový proud paliva s vysokou rychlostí, který je
-2CZ 292563 B6 obklopený pomalejším prstencovým souosým proudem okysličovadla, kde v expandujícím plameni probíhá stabilní spalování.
Dokument US 4 439 137 se týká způsobu a zařízení pro spalování s minimálními emisemi NOX. Zařízení zahrnuje hořákový blok, který má výstupní otvor paliva připojený k vedení paliva, primární výstupní otvory okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru paliva a připojené na primární kanál okysličovadla a sekundární výstupní otvor okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru paliva, které jsou uspořádány v odstupu od primárních výstupních otvorů okysličovadla vzhledem k výstupnímu otvoru paliva, přičemž každý sekundární výstupní otvor okysličovadla je připojen na sekundární kanál okysličovadla. Hořákové zařízení dále zahrnuje i přívodní trasy okysličovadla, z nichž každá je napojena na primární kanál okysličovadla a na sekundární kanál okysličovadla a ventily pro odklánění okysličovadla, uspořádané v každém sekundárním kanálu okysličovadla.
Sekundární výstupní otvory okysličovadla jsou uspořádány po obvodu a paralelně s osou výstupního otvoru paliva, zatímco primární výstupní otvor okysličovadla je uspořádán radiálně dovnitř sekundárních výstupních otvorů a skloněný o určitý úhel.
US 4 475 885 popisuje nastavitelný plamenový hořák se standardními řídicími prostředky pro nastavení relativního množství okysličovadla za účelem tvarování plamene.
Cílem vynálezu je navrhnout hořákové zařízení, umožňující distribuci tepla a tvarování plamene podle požadavků různých procesů a pro tvarování plamene v závislosti na typu použitého paliva.
Podstata vynálezu
Tohoto cíle se dosahuje hořákovým zařízením pro spalování paliva a okysličovadla, které zahrnuje hořákový blok, který má výstupní otvor paliva připojený k vedení paliva, primární výstupní otvory okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru paliva a připojené na primární kanál okysličovadla, a sekundární výstupní otvory okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru okysličovadla vzhledem k výstupnímu otvoru paliva, přičemž každý sekundární výstupní otvor okysličovadla je připojen na sekundární kanál okysličovadla, a dále zahrnuje přívodní trasy okysličovadla, z nichž každá je napojena na primární kanál okysličovadla a na sekundární kanál okysličovadla, a ventily pro odklánění okysličovadla, uspořádané v každém sekundárním kanálu okysličovadla, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že má čtyři primární výstupní otvory okysličovadla a čtyři s odstupem uspořádané sousedící sekundární výstupní otvory okysličovadla, přičemž výstupní otvory okysličovadla jsou rozmístěny po 90° kolem výstupního otvoru paliva a v každé přívodní trase okysličovadla je uspořádán ventil pro řízení průtoku okysličovadla, přičemž primární výstupní otvory okysličovadla a sekundární výstupní otvory okysličovadla jsou skloněné směrem k výstupnímu otvoru paliva.
Hořákové zařízení podle vynálezu se hodí všude tam, kde je pro účinnost spalovacího procesu důležité nastavení určité geometrie plamene. Zvláště užitečný je v aplikacích, kde se různá uhlovodíková paliva používají nepřetržitě a není tedy možné hořák odstavit. Okysličovací látka * se do spalovacího procesu přivádí sérií výstupních otvorů, v nichž lze jednoduše nastavením regulačních ventilů regulovat hybnost a následný směr výtoku okysličovadla. Díky možnosti regulovat přívod okysličovadla lze využívat rozmanitá paliva, jako jsou paliva pevná, kapalná a plynná, aniž by bylo nutné před přechodem na jiné palivo nebo režim hořák upravovat nebo vyměňovat kvůli pevně dané konstrukci přívodu okysličovadla. Výstupní otvory okysličovadla lze nastavovat nezávisle na sobě, takže geometrie a směr plamene lze měnit podle potřeby.
Změny v cestě průtoku okysličovadla umožňují optimalizaci tepelné účinnosti a zároveň jsou prostředkem, jak minimalizovat kyslíkaté emise, jako jsou oxidy dusíku a síiy.
-3CZ 292563 B6
Zařízení podle vynálezu je navrženo se zvláštním zřetelem k pružnosti provozu. Regulovatelnost části přívodu okysličovadla umožňuje změny tvarování plamene podle aktuálního požadavku, například dle požadované změny zatížení nebo přenosu tepla. Přenos tepla a tvar plamene se s různými palivy mění a schopnost nastavení hořáku je pro přechod na jiné palivo kritická. 5 Proměnná hybnost a následně i směr výtoku okysličovadla jsou prostředkem, pomocí kterého lze dosáhnout požadované změny plamene.
Pro splnění různých provozních požadavků může mít okysličovadlo proměnnou hybnost, aby se dosáhlo požadovaného rozsahu regulace. Potřebu vysokého stupně regulace vyvolává požadavek 10 udržení bezpečného a stabilního provozu při použití kyslíkem vysoce obohaceného okysličovadla, požadavek využívat různé druhy paliv, a to při udržení přijatelné geometrie plamene, a dále požadavek umožnit nastavování výkonu při maximálním dosažitelném snížení emisí.
Řešením podle vynálezu lze dosáhnout mnoha různých tvarování a směrování plamene. Má-li se 15 využívat široká palivová základna, je možnost nastavení tvarování plamene v širokém rozmezí směrů a tvarů naprosto nezbytná. Větší částice, jakými jsou například pevná paliva, vyžadují pro udržení stabilního tvarování plamene větší hybnost okysličovadla, než například paliva plynná se stejnou geometrií plamene. Navíc, schopnost nastavení okysličovadla nejen že umožňuje využívat různá paliva, ale pro jednotlivá paliva i optimalizovat účinnost spalování.
Aby bylo možné udržovat požadované tvarování plamene při spalování široké palety paliv, může se podíl průřezů primárního a sekundárního výstupního otvoru okysličovadla měnit podle parametrů konkrétní aplikace. Poměr průřezů výstupních otvorů okysličovadla je definován jako plocha průřezu sekundárního výstupního otvoru dělená plochou průřezu primárního výstupního 25 otvoru okysličovadla na stejné straně hořáku. Podíly na jednotlivých stranách hořáku se mohou navzájem lišit a jsou závislé pouze na konkrétních požadavcích. Například, požaduje-li se, aby měl hořák schopnost pracovat i při minimálních průtocích paliva a okysličovadla, zajistí nezbytnou regulační schopnost zvětšení tohoto podílu průřezů. V jiném případě, kdy se může vyžadovat jemné nastavení tvarování plamene v poměrně úzkém rozsahu zařízení, je výhodnější poměr 30 nízký. V případě řešení podle vynálezu je výhodný poměr přibližně čtyři ku jedné. Pro konkrétní oblast použití se zvolí konkrétní podíly optimalizované pro tuto oblast, ovšem umožňující použití různých paliv.
Přehled obrázků na výkresech
Podrobnosti příkladu provedení zařízení podle vynálezu budou zřejmé z následujícího popisu a výkresů, na nichž jednotlivé obrázky znázorňují:
Na obr. 1 perspektivní pohled na sestavu hořáku;
Na obr. 2 je čelní pohled na hořák dle obr. 1;
Na obr. 3 je řez 3-3 hořákem dle obr. 1 a 2;
Na obr. 4 je detail řezu 3-3 dle obr. 2;
Na obr. 5 je řez 4—4 dle obr. 2 přibližující sekundární výstupní otvor okysličovadla;
Na obr. 6 je řez 4-4 dle obr. 2 přibližující sekundární výstupní otvor okysličovadla s radiálním úhlem;
Na obr. 7 je čelní a boční pohled na hořákový blok dle obr. 1 a 2, který zobrazuje nastavení pro dosažení symetrického tvarování plamene s nízkou hybností;
Na obr. 8 je čelní a boční pohled na hořákový blok dle obr. 1 a 2, který zobrazuje nastavení pro 50 dosažení symetrického tvarování plamene s nízkou hybností;
Na obr. 9 je čelní a boční pohled na hořákový blok dle obr. 1 a 2, u kterého se použilo nastavení se směrovaným tvarováním plamene;
-4CZ 292563 B6
Na obr. 10 je Čelní a boční pohled ha hořákový blok dle obr. 1 a 2, u kterého se použilo nastavení se širokým a plochým tvarováním plamene.
Příklady provedení vynálezu
Na obr. 1 a 2 je zobrazen hořákový blok 7, u kterého je nastavování tvarování plamene odvozeno převážně od regulace okysličovadla. Palivo do hořáku vstupuje vstupem 1 paliva, prochází vedením 2 paliva do hořákového bloku 7 a vystupuje výstupním otvorem 12 paliva. Lze použít různé známé typy paliva, proto je popis omezen jen na prostředky nezbytné k přivedení paliva do 1 hořáku a popisem vlastního paliva se nezabývá. Přeprava a úprava paliva se u jednotlivých typů paliva liší, ale všechny typy paliv lze v určitém zjednodušení považovat za plynná.
Okysličovadlem je plynná látka s jistou koncentrací kyslíku, která se do hořáku přivádí čtyřmi trasami okysličovadla, z nichž dvě jsou znázorněny na obr. 1. Horní přívodní trasa 3 okysličovadla je na obr. 1 zobrazena nahoře a vstupní trasa 5 okysličovadla je na pravé straně. Okysličovadlo z přívodní trasy 3 prochází sestavou 4 do hořákového bloku 7. Na hořákovém bloku 7 jsou označeny čtyři odlišné oblasti: horní stranu 8 hořákového bloku 7, pravá strana 9 hořákového bloku 7, spodek 10 hořákového bloku 7 a levá strana 11 hořákového bloku 7. Na obr. 2 je zobrazeno čelo hořáku, kterým okysličovadlo a palivo hořák opouští a před kterým vytváří plamen. Okysličovadlo vstupuje následujícími výstupními otvoiy: primární horní výstupní otvor 13 okysličovadla, primární prvý výstupní otvor 14 okysličovadla, primární spodní výstupní otvor 15 okysličovadla, primární levý výstupní otvor 16 okysličovadla, sekundární horní výstupní otvor 17 okysličovadla, sekundární pravý výstupní otvor 18 okysličovadla, sekundární spodní výstupní otvor 19 okysličovadla a sekundární levý výstupní otvor 20 okysličovadla. Primární výstupní otvory 13, 14, 15. 16 okysličovadla jsou vzhledem ke středové ose 40 palivového vedení 2 rozmístěny po 90°. Sekundární výstupní otvory 17, 18, 19, 20 okysličovadla jsou vzhledem ke středové ose 40 palivového vedení 2 dle obr. 4 rozmístěny po 90°, ale ne nezbytně se stejnou orientací jako primární výstupní otvory 13. 14, 15, 16 okysličovadla. Primární a sekundární výstupní otvory 13 až 20 okysličovadla mohou mít libovolný průměr určený předpokládaným zatížením a jejich vzájemná vzdálenost se může pohybovat prakticky od nuly, kdy se výstupní otvory 13 až 20 dotýkají, až po asi sto průměrů výstupního otvoru.
Hořákový blok 7 má čelní roviny výstupních otvorů 13 až 20, které zahrnují horní plochu 21 primárního výstupu, pravou plochu 22 primárního výstupu, spodní plochu 23 primárního výstupu, levou plochu 24 primárního výstupu, horní plochu 25 sekundárního výstupu, pravou plochou 26 sekundárního výstupu, spodní plochu 27 sekundárního výstupu a levou plochu 28 sekundárního výstupu. Výstupní plochy 21 až 28 lze nejlépe popsat jako roviny, které obklopují jednotlivé výstupní otvory 13 až 20. Každý výstupní otvor 13 až 20 má výstupní plochu 21 až 28 a každá výstupní plocha 21 až 28 má svou úhlovou orientaci vzhledem ke středové ose 40 palivového vedení 2. Úhlová orientace výstupní plochy rovná 0° normálně přísluší středové ose 40 vedení, kladný úhel znamená, že se výstupní plocha 21 až 28 ke středové ose 40 vedení 2 přiklání, a záporný úhel znamená, že se odklání. Orientace výstupní plochy 21 až 28 je určena konkrétní aplikací a nezávisí na úhlu výstupního otvoru 13 až 20 okysličovadla.
i
Na obr. 3 je řez spodní sestavou 30 okysličovadla a horní sestavou 31 okysličovadla ze čtyř sestav. Všechny čtyři sestavy okysličovadla zahrnují stejné regulační prostředky, pro názornost jsou však zobrazeny pouze dvě. Okysličovadlo přichází horní přívodní trasou 3 okysličovadla a spodní přívodní trasou 29 okysličovadla a prochází horním regulačním ventilem 36 a dolním regulačním ventilem 38. Tyto regulační ventily 36, 38 řídí průtok okysličovadla do jednotlivých sestav 30, 31 okysličovadla, kde průtok k jednotlivým sestavám 30. 31 se může lišit podle aktuálních provozních požadavků. Proud okysličovadla přivedeného do každé sestavy 30, 31 okysličovadla se dále dělí mezi horní a dolní primární kanál 32, 34 okysličovadla a horní a dolní sekundární kanál 33. 35 okysličovadla. Rozdělení se dosáhne nastavením horního a dolního ventilu 37. 39 pro odklánění okysličovadla. Dále okysličovadlo prochází hořákovým blokem 7
-5CL 292563 B6 a do příslušných výstupních otvorů 13. 15, 17. 19, za kterými se okysličovadlo slučuje s palivem. Obvyklým požadavkem nastavením okysličovadla může být velká hybnost pro vysokou rychlost spalování. V takovém případě bude příslušný ventil 37, 39 pro odklánění okysličovadla uzavřen tak, aby nutil většinu okysličovadla proudit příslušným primárním kanálem 32, 34 a zvyšoval tak 5 jeho rychlost. Pro menší hybnost se příslušný ventil 37, 39 pro odklánění okysličovadla otevře, okysličovadlo bude proudit jak primárním, tak sekundárním kanálem 32, 33, 34, 35 a jeho celková rychlost bude menší.
Na obr. 4 je podrobnější pohled na hořákový blok 7 a středovou osu 40 palivového vedení 2. 10 Úhlem 45 horního primárního kanálu 32 okysličovadla je úhel 45 mezi středovou osou 40 palivového vedení 2 a středovou osou 41 horního primárního kanálu 32 okysličovadla. Úhlem 46 spodního primárního kanálu 34 okysličovadla je úhel 46 mezi středovou osou 40 palivového vedení 2 a středovou osou 43 spodního primárního kanálu 34 okysličovadla. Úhlem 47 horního sekundárního kanálu 33 okysličovadla je úhel 47 mezi středovou osou 40 palivového vedení 2 15 a středovou osou 42 horního sekundárního kanálu 33 okysličovadla. Úhlem 48 spodního sekundárního kanálu 35 okysličovadla je úhel 48 mezi středovou osou 40 palivového vedení 2 a středovou osou 44 spodního kanálu 35 okysličovadla. Úhel 180° znamená, že kanál 32 až 35 okysličovadla je rovnoběžný s palivovým vedením 2, ale proud paliva a proud okysličovadla mají směr opačný. Díky zlepšenému promíchání okysličovadla s palivem způsobenému většími 20 dopadovými úhly, znamenají obvykle vysoké úhly vedení okysličovadla rychlejší a intenzivnější hoření.
Na obr. 5 je detail horního sekundárního kanálu 33 okysličovadla. V tomto případě se středová osa 40 palivového vedení 2 a středová osa 42 horního sekundárního kanálu 33 okysličovadla 25 překrývají, což znamená, že kanály 33 a palivové vedení 2 jsou z tohoto pohledu rovnoběžné.
Tímto pohledem se rozumí pohled od středové osy 40 palivového vedení 2 směrem ven, neboli v radiálním směru. Na obr. 6 je pohled obdobný s obr. 5, ovšem s tím rozdílem, že středová osa 40 palivového vedení 2 a středová osa 42 sekundárního kanálu 33 okysličovadla rovnoběžné nejsou. Úhel 49 mezi osami 40, 42 se nazývá radiální úhel 49 sekundárního kanálu 33 30 okysličovadla a může se měnit. Každý kanál 32 až 35 okysličovadla má svůj vlastní radiální úhel a každý z těchto úhlů 49 může být od ostatních odlišný. Radiální úhel 49 představuje další možnost nastavení rychlosti hoření. Větší radiální úhly 49 způsobí rotaci proudu okysličovadla, které spalování přiblíží hořákovému bloku 7, v některých případech probíhá spalování přímo proti čelu hořákového bloku 7. Přesný úhel 49 se určí z požadovaného tvarování plamene.
Obr. 7 a 8 ukazují různá nastavení hybnosti okysličovadla a jeho vliv na tvarování plamene. Máli být plamen symetrický, je průtok všemi oblastmi sestavy okysličovače hořákového bloku 7 stejný. Hmotnostní průtok primárním vedením okysličovadla a hmotnostní průtok sekundárním vedením okysličovadla je rovněž stejný.
Na obr. 7 jsou odkláněcí ventily 37. 39 okysličovadla nastaveny tak, aby větší část okysličovadla procházela sekundárními vedeními a menší část vedeními primárními. Takové nastavení sníží celkovou hybnost okysličovadla a výtok okysličovadla probíhá pod menším úhlem. Takové nastavení vytváří nízkohybnostní tvarování 50 plamene a zpomaluje iychlost hoření, takže to 45 probíhá po delší dráze a vytváří dlouhý a úzký plamen.
Na obr. 8 je stejné symetrické uspořádání hmotnostního průtoku okysličovadla jako na obr. 7, ale s odkláněcími ventily 37, 39 okysličovadla nastavenými tak, aby větší část okysličovadla procházela primárními vedeními a menší část vedeními sekundárními. Výsledkem je zvýšení 50 rychlosti spalování, neboť okysličovadlo vytéká zvýšenou rychlostí a pod strmějším úhlem.
Vysokohybnostní tvarování 51 plamene je mnohem kratší než nízkohybnostní tvarování 50 plamene dle obr. 7. Obě tvarování plamene začínají téměř ve stejném místě 50A. 51 A. ale konec 51B vysokohybnostního tvarování 51 plamene je mnohem blíže počátku 51A než konec 50B nízkohybnostního tvarování 50 plamene. Navíc vysokohybnostní tvarování 51 plamene má 55 mnohem větší průřez než nízkohybnostní tvarování 50 plamene. Tvarování 51 plamene při
-6CZ 292563 B6
Čelním pohledu zcela zakrývá sekundární výstupní otvory 17 až 20 okysličovadla, tvarování 50 plamene nikoliv.
Na obr. 9 je zobrazen příklad nesymetrického, směrového tvarování 52 plamene. Co se hybnosti okysličovadla týká, je toto tvarování 52 srovnatelné s nízkohybnostním tvarováním 50 plamene dle obr. 7. V tomto případě jsou regulační ventily na horní straně 8 hořákového bloku 7 a levé straně 11 hořákového bloku 7 nastaveny tak, aby jimi procházela větší část celkového průtoku okysličovadla, zatímco regulační ventily na pravé straně 9 hořákového bloku 7 a spodní straně 10 hořákového bloku 7 prochází část menší. Nesymetrické nastavení regulačních ventilů vede k nesymetrickému tvarování plamene, kdy konec 52B tvarování 52 plamene se nachází pod l a napravo od počátku 52A nesymetrického tvarování 52 plamene. Tvarování 52 plamene lze zkrátit zvýšením celkové hybnosti okysličovadla jako dle obr. 8, tvarování 52 plamene si nicméně podrží nesymetrické uspořádání.
Obr. 10 nabízí další možnost nastavení, kde je tvarování 53 plamene ploché a široké. Větší část okysličovadla prochází sestavami 31 (horní) a 30 (spodní) okysličovadla, menší část potom sestavami bočními. Rozdělovači ventily okysličovadla jsou nastaveny pro nízkou hybnost okysličovadla (tj. otevřeny). V tomto uspořádání palivo přichází mezi dva střetávající se proudy okysličovadla a vzniká plochý a široký počátek 53A tvarování 53 plamene a ploché a široké zakončení 53B tvarování 53 plamene, které jsou podobné tvarování 50 dle obr. 7, ovšem s plochým rozšířením do pravé strany 53C tvarování 53 plamene a plochým rozšířením do levé strany 53D tvarování 53 plamene a větším průřezem. Takové tvarování 53 plamene je ovšem také mezi vrškem 53E a spodkem 53F mnohem tenčí. Ploché a široké tvarování 53 plamene lze vytvořit v libovolné orientaci okolo středové osy 40 palivového vedení 2.

Claims (3)

1. Hořákové zařízení pro spalování paliva a okysličovadla, zahrnující hořákový blok (7), který má výstupní otvor (12) paliva připojený k vedení paliva, primární výstupní otvory (13, 14, 15, 16) okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru (12) paliva a připojené na primární kanál (32, 34) okysličovadla, a sekundární výstupní otvory (17, 18, 19, 20) okysličovadla, uspořádané kolem výstupního otvoru (12) paliva, které jsou uspořádány v odstupu od primárních výstupních otvorů (13,14, 15 16) okysličovadla vzhledem k výstupnímu otvoru (12) paliva, přičemž každý sekundární výstupní otvor (17, 18, 19, 20) okysličovadla je připojen na sekundární kanál (33, 35) okysličovadla, přívodní trasy (3, 29) okysličovadla, z nichž každá je napojena na primární kanál (32, 34) okysličovadla a na sekundární kanál (33, 35) okysličovadla, a ventily (37,39) pro odklánění okysličovadla, uspořádané v každém sekundárním kanálu (33, 35) okysličovadla, vyznačující se tím, že má čtyři primární výstupní otvory (13, 14, 15, 16) okysličovadla a čtyři s odstupem uspořádané sousedící sekundární výstupní otvory (17, 18, 19, 20) okysličovadla, přičemž výstupní otvory (13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20) jsou rozmístěny po 90° kolem výstupního otvoru (12) paliva a v každé přívodní trase (3, 29) okysličovadla je upořádán ventil (36, 38) pro řízení průtoku okysličovadla, přičemž
-7CZ 292563 B6 primární výstupní otvory (13,14, 15, 16) okysličovadla a sekundární výstupní otvory (17,
18,19,20) okysličovadla jsou skloněné směrem k výstupnímu otvoru (12) paliva.
2. Hořákové zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím,že každý primární výstupní 5 otvor (13, 14, 15, 16) okysličovadla je od každého sousedícího sekundárního výstupního otvoru (17, 18, 19, 20) okysličovadla vzdálen o vzdálenost v rozmezí od přímého styku až do 100 průměrů výstupního otvoru.
3. Hořákové zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že každý primární výstupní 10 otvor (13, 14, 15, 16) okysličovadla je s každým sousedícím sekundárním výstupním otvorem (17,18,19,20) okysličovadla navzájem obecně rovnoběžný.
CZ19983697A 1996-05-17 1996-05-17 Hořákové zařízení CZ292563B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1996/007051 WO1997044618A1 (en) 1996-05-17 1996-05-17 Burner apparatus and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ369798A3 CZ369798A3 (cs) 1999-04-14
CZ292563B6 true CZ292563B6 (cs) 2003-10-15

Family

ID=22255105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19983697A CZ292563B6 (cs) 1996-05-17 1996-05-17 Hořákové zařízení

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0898687B1 (cs)
AT (1) ATE222341T1 (cs)
AU (1) AU5751996A (cs)
CA (1) CA2254978C (cs)
CZ (1) CZ292563B6 (cs)
DE (1) DE69623048T2 (cs)
MX (1) MXPA98009613A (cs)
WO (1) WO1997044618A1 (cs)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004034212A1 (de) * 2004-07-14 2006-02-16 Air Liquide Deutschland Gmbh Brennstoff-Sauerstoff-Brenner und Verfahren zum Betreiben des Brenners
FR2903478B1 (fr) * 2006-07-06 2008-09-19 L'air Liquide Procede de chauffage d'une charge, notamment d'aluminium
FR2903479A1 (fr) * 2006-07-06 2008-01-11 Air Liquide Bruleur a flamme orientable et procede de mise en oeuvre
FR2903325B1 (fr) * 2006-07-06 2009-02-06 Air Liquide Procede et appareil d'injection d'un jet de fluide de direction et/ou d'ouverture variable
US20080096146A1 (en) * 2006-10-24 2008-04-24 Xianming Jimmy Li Low NOx staged fuel injection burner for creating plug flow
AT506042A1 (de) * 2007-11-13 2009-05-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren zum schmelzen von roheisen und stahlvorprodukten in einem schmelzvergaser
FR2926350B1 (fr) * 2008-01-10 2010-01-29 Air Liquide Procede et four de fusion.
FR2926296B1 (fr) * 2008-01-10 2011-01-07 Air Liquide Four verrier et procede de fabrication de verre.
FR2926230B1 (fr) * 2008-01-10 2014-12-12 Air Liquide Appareil et procede pour faire varier les proprietes d'un jet multiphasique.
EP2080973A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-22 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Rotary furnaces
US8915731B2 (en) * 2010-12-30 2014-12-23 L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Flameless combustion burner
JP6998548B2 (ja) * 2017-04-18 2022-01-18 パナソニックIpマネジメント株式会社 燃料電池システム
JP6633028B2 (ja) * 2017-07-10 2020-01-22 大陽日酸株式会社 酸素富化バーナ及び酸素富化バーナを用いた加熱方法
GB201808070D0 (en) * 2018-05-18 2018-07-04 Rolls Royce Plc Burner
CN112902159A (zh) * 2021-01-22 2021-06-04 成都光华科技发展有限公司 一种三通道多氧燃烧器
KR102462131B1 (ko) * 2021-03-25 2022-11-03 현대제철 주식회사 용해로 버너 장치

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2951796C2 (de) * 1978-12-21 1982-11-04 Kobe Steel, Ltd., Kobe, Hyogo Brenner für gasförmige oder flüssige Brennstoffe für minimale NO↓x↓-Emission
US4378205A (en) 1980-04-10 1983-03-29 Union Carbide Corporation Oxygen aspirator burner and process for firing a furnace
US4541796A (en) 1980-04-10 1985-09-17 Union Carbide Corporation Oxygen aspirator burner for firing a furnace
US4439132A (en) 1981-06-10 1984-03-27 Discovision Associates Hot sprue assembly for an injection molding machine
FR2532405A1 (fr) 1982-08-25 1984-03-02 Air Liquide Procede et dispositif d'allumage electrique d'un bruleur oxycombustible
US4475885A (en) * 1983-07-28 1984-10-09 Bloom Engineering Company, Inc. Adjustable flame burner
DE3331989A1 (de) 1983-09-05 1985-04-04 L. & C. Steinmüller GmbH, 5270 Gummersbach Verfahren zur verminderung der no(pfeil abwaerts)x(pfeil abwaerts)-emission bei der verbrennung von stickstoffhaltigen brennstoffen
US4622007A (en) 1984-08-17 1986-11-11 American Combustion, Inc. Variable heat generating method and apparatus
DE3735002A1 (de) 1987-10-16 1989-04-27 Metallgesellschaft Ag Verfahren zum entfernen von schwefelwasserstoff aus abgas
DE3907347A1 (de) * 1989-03-08 1990-09-20 Didier Werke Ag Keramischer brenner
US5044558A (en) * 1989-05-09 1991-09-03 Halliburton Company Burner nozzle with replaceable air jetting assembly
US4954076A (en) 1989-07-28 1990-09-04 Air Products And Chemicals, Inc. Flame stabilized oxy-fuel recirculating burner
US4988285A (en) 1989-08-15 1991-01-29 Union Carbide Corporation Reduced Nox combustion method
US4957050A (en) 1989-09-05 1990-09-18 Union Carbide Corporation Combustion process having improved temperature distribution
US5267850A (en) 1992-06-04 1993-12-07 Praxair Technology, Inc. Fuel jet burner
US5302112A (en) 1993-04-09 1994-04-12 Xothermic, Inc. Burner apparatus and method of operation thereof

Also Published As

Publication number Publication date
AU5751996A (en) 1997-12-09
WO1997044618A1 (en) 1997-11-27
EP0898687A1 (en) 1999-03-03
CA2254978A1 (en) 1997-11-27
MXPA98009613A (es) 2004-03-10
DE69623048D1 (en) 2002-09-19
DE69623048T2 (de) 2003-04-30
CA2254978C (en) 2008-09-09
EP0898687B1 (en) 2002-08-14
EP0898687A4 (en) 2000-02-23
ATE222341T1 (de) 2002-08-15
CZ369798A3 (cs) 1999-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5554022A (en) Burner apparatus and method
CZ292563B6 (cs) Hořákové zařízení
US5302112A (en) Burner apparatus and method of operation thereof
RU2198364C2 (ru) Способ подачи и направления химически активного газа и твердых частиц в плавильную печь и горелка для его осуществления
CN100467947C (zh) 高热量传导低氧化氮的燃烧系统
CN1032274C (zh) 回转窑的喷烧器及其燃烧方法
US7896647B2 (en) Combustion with variable oxidant low NOx burner
CZ49293A3 (en) Combustion system employing oxygen and fuel
KR20080045191A (ko) 비정지 화염을 촉진시키는 방법 및 장치
EP0491325B1 (en) Fluidic burner
KR20080036935A (ko) 분말 고체 연료 버너
KR20110030495A (ko) 낮은 질소 산화물 노용 연료 분사기
CN101415993A (zh) 氧化燃料和空气燃料燃烧的整合
EP1704367B1 (en) Low polluting emission gas burner
RU2508502C2 (ru) Узел горелки и способ сжигания
KR20120099226A (ko) 고체 연료 버너
US20230043686A1 (en) Burner for fuel combustion and combustion method therefor
CN111417822B (zh) 一种能用于固体燃料和气体燃料的氧化剂-多燃料烧嘴
CZ292053B6 (cs) Způsob zavedení a hořák pro zavedení tuhého, tekutého nebo plynného paliva do spalovací zóny pece
CZ280834B6 (cs) Soustava pro spalování kylíku a tekutého paliva a způsob provozu této soustavy
CZ297291B6 (cs) Zarízení pro vytvárení rotacního toku
CN110073145B (zh) 具有火焰稳定性的流体燃烧器
US5797738A (en) Burner and method of burning a fuel
GB2198658A (en) Fluidised bed furnaces and nozzle means for the introduction of fluent material into fluidised bed furnaces
MXPA98002329A (en) Burner for the combustion of a pulveriz fuel

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20160517