CZ293521B6

CZ293521B6 - Způsob spalování těkavých organických složek obsažených v pracovním plynu a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ293521B6
Application number: CZ19953331A
Authority: CZ
Inventors: Ruhláandreas; Mcgeheeápatrickáw; Andersonákim; Charamkoásergueiáafanaseevich
Original assignee: Megtecásystemsźáinc
Priority date: 1994-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 2004-05-12
Also published as: DE69520136T2; PL311860A1; DE69520136D1; US5601789A; CZ333195A3; EP0717239A3; HUT74544A; HU9503617D0; ATE199280T1; ZA9510723B; US5676536A; EP0717239B1; EP0717239A2

Abstract

Způsob spalování těkavých organických složek obsažených v pracovním plynuŹ při kterém se dodatečně spalují ekologicky škodlivé plynyŹ přičemž se pracovní plyn obsahující kyslík přivádí vtokem }�@Ź �@B jednak do otvorů }�@B směšovací komory }�@B opatřené generátorem }@B víruŹ jednak do regulované mezery mezi spalovací komorou }Q@B a plamencem }�@BŹ ve směšovací komoře }�@B se pracovní plyn směšuje s palivem přiváděným trubkou }@B a rozvířená směs pracovního plynu a paliva se spaluje ve spalovací komoře }Q@BŹ načež se rozvířené spalinyŹ opouštějící spalovací komoru }Q@BŹ mísí s přiváděným pracovním plynem a společně se dodatečně spalují v plamenci }�@B ústícím do hlavní spalovací komory }��@BŹ odkud jako ekologicky škodlivých plynů zbavené se vyfukují otvory }�@QŹ �@B do okolí@ Zařízení k provádění tohoto způsobuŹ mající směšovací komoru }�@B se vtokovými otvory }�@B a s přívodní trubkou }@B palivaŹ spojenou se spalovací komorou }Q@BŹ má ve vtoku }�@Ź �@B směšovací komoru }�@B obsahující generátor }@B víruŹ tvořený několika lopatkami }�QŹ �Q@Ź �Q@Ź �Q@Ź �Q@BŹ směšovací komora }�@B je spojena se spalovací komorou }Q@B a přívodní trubka }@B paliva má ovládací zařízení výfuku s tryskou }@B v napájecím kanálu }�@ÚBŹ v plamenci }�@B jsou umístěna čidla tlaku a plamenec }�@B je vložen do hlavní spalovací komory }��@Bŕ

Description

(57) Anotace:

Způsob spalování těkavých organických složek obsažených v pracovním plynu, při kterém se dodatečně spalují ekologicky škodlivé plyny, přičemž se pracovní plyn obsahující kyslík přivádí vtokem (103,104) jednak do otvorů (12) směšovací komory (10) opatřené generátorem (20) víru, jednak do regulované mezery mezi spalovací komorou (50) a plamencem (109), ve směšovací komoře (10) se pracovní plyn směšuje s palivem přiváděným trubkou (63) a rozvířená směs pracovního plynu a paliva se spaluje ve spalovací komoře (50), načež se rozvířené spaliny, opouštějící spalovací komoru (50), mísí s přiváděným pracovním plynem a společně se dodatečně spalují v plamenci (109) ústícím do hlavní spalovací komory (114), odkud jako ekologicky škodlivých plynů zbavené se vyfukují otvory (105,106) do okolí. Zařízení k provádění tohoto způsobu, mající směšovací komoru (10) se vtokovými otvoiy (12) a s přívodní trubkou (63) paliva, spojenou se spalovací komorou (50), má ve vtoku (103,104) směšovací komoru (10) obsahující generátor (20) víru, tvořený několika lopatkami (15,150,150', 150, 150'), směšovací komora (10) je spojena se spalovací komorou (50) a přívodní trubka (63) paliva má ovládací zařízení výfuku s tryskou (72) v napájecím kanálu (108), v plamenci (109) jsou umístěna čidla tlaku a plamenec (109) je vložen do hlavní spalovací komory (114).

Způsob spalování těkavých organických složek obsažených v pracovním plynu a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká hořáku na spalování těkavých organických složek v pracovním plynu a způsobu spalování paliv. V přednostním provedení se předložený vynález týká hořáku pro tepelné zařízení dodatečného spalování typicky používaného v tiskařském průmyslu pro spalování odpadních látek obsahujících složky škodlivé pro životní prostředí. Vynález se dále týká způsobu spalování paliv takovým hořákem.

Dosavadní stav techniky

V minulosti úvahy o životním prostředí požadovaly, aby odpadní látky vypouštěné do ovzduší obsahovaly velmi nízké hladiny škodlivých látek. Národní a mezinárodní pravidla emise oxidů dusíku ΝΟχ byla velmi zpřísněna.

Emise ΝΟχ se typicky vytvářejí následujícím způsobem. ΝΟχ z paliva se vyvíjejí uvolňováním chemicky vázaného dusíku v palivech během procesu palování. Tepelný ΝΟχ se vyvíjí udržováním procesního proudu obsahujícího molekulární kyslík a dusík při zvýšených teplotách v plameni nebo za ním. Čím delší je perioda styku nebo čím vyšší je teplota, tím vyšší je vyvíjení ΝΟχ. Největší podíl NO_C vyvíjený procesem je tepelný ΝΟχ. Okamžitý ΝΟχ je vyvíjen atmosférickým kyslíkem a dusíkem v hlavním spalovacím pásmu, kde je proces bohatý na volné radikály. Tato emise může být až 30 % celkového množství v závislosti na koncentraci přítomných radikálů.

K zajištění schopnosti vývoje tepelné oxidace jako techniky kontroly těkavých organických sloučenin je třeba vyvíjet hořáky se sníženou emisí ΝΟχ.

Úkolem předloženého vynálezu tudíž je vytvořit hořák na surový plyn, který by minimalizoval vyvíjení ΝΟχ řízením podmínek, které vedou k vyvíjení ΝΟχ.

Podstata vynálezu

Způsob spalování těkavých organických složek obsažených v pracovním plynu, při kterém se dodatečně spalují ekologicky škodlivé plyny, spočívá podle vynálezu v tom, že se pracovní plyn obsahující kyslík přivádí vtokem jednak do otvorů směšovací komoiy opatřené generátorem víru, jednak do regulované mezery mezi spalovací komorou a plamencem, přičemž ve směšovací komoře se pracovní plyn směšuje s palivem přiváděným trubkou a rozvířená směs pracovního plynu a paliva se spaluje ve spalovací komoře, načež se rozvířené spaliny, opouštějící spalovací komoru, mísí s přiváděným pracovním plynem a společně se dodatečně spalují v plamenci ústícím do hlavní spalovací komory, odkud jako ekologicky škodlivých plynů zbavené se vyfukují otvory do okolí.

Při způsobu podle vynálezu se množství pracovního plynu přiváděné hořákem, řádí osovým pohybem hořáku podle rozdílu tlaků v napájecím kanálu a v plamenci. Pohyb hořáku v osovém směru se ovládá polohovým motorem v závislosti na rozdílu tlaků v napájecím kanálu a v plamenci.

Podle výhodného provedení se palivo do spalovací komory zavádí stálou rychlostí.

-1 CZ 293521 B6

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu mající směšovací komoru se vtokovými otvory a s přívodní trubkou paliva, spojena se spalovací komorou, spočívá podle vynálezu v tom, že ve vtoku je umístěna směšovací komora obsahující generátor víru, tvořený několika lopatkami, směšovací komora je spojena se spalovací komorou a přívodní trubka paliva má ovládací zařízení 5 výfuku s tryskou v napájecím kanálu, v plamenci jsou umístěna čidla tlaku a plamenec je vložen do hlavní spalovací komory.

Směšovací komora obsahuje ústrojí k přivádění paliva konstantní rychlostí. Toto ústrojí obsahuje trysku s nastavitelnými otvory. V přívodní trubce je umístěno regulační ústrojí množství 10 pracovního plynu, proudícího přírubovým vtokem. Každý vtokový otvor je opatřen vodítkem.

Přívodní trubka paliva má nastavitelnou trysku. Směšovací komora a spalovací komora mají skokovou změnu průřezu. Mezi spalovací komorou a vtokem do plamence je prstencovitý otvor proměnlivého regulovaného průřezu.

Podle výhodného provedení má spalovací komora vnější průměr menší než je vtok plamence, takže mezi spalovací komorou a vtokem plamence je prstencovitý otvor, jehož rozměry jsou proměnlivé vzájemným pohybem mezi spalovací komorou a plamencem.

Podle vynálezu je vytvořen hořák na surový plyn, který maximálně zvyšuje účinnost spalování 20 v hořáku, minimalizuje dobu prodlení a snižuje nebo odstraňuje styk plamene s pracovním plynem s minimálním vývojem NO_X. Hořák podle vynálezu splňuje nebo překračuje ve světě platné normy emisí oxidů dusíku NO_X a oxidů uhlíku CO_X v zařízeních vyvíjejících teplo.

Tok pracovního plynu jako například za studené strany výměníku tepla sdruženého s tepelným 25 oxidačním zařízením nebo podobným, jako je popsáno v patentovém spise US 4 850 857, je řízen do hořáku a kolem něho. Část pracovního plynu řízená do hořáku zajišťuje nutný kyslík pro spalování paliva. Část pracovního plynu, která neprotéká hořákem, zajišťuje chlazení vnějšího povrchu hořáku. Množství pracovního plynu vtékají do hořáku je řízeno v závislosti na úbytku tlaku způsobeném sestavou hořáku. Úbytek tlaku je naopak regulován jedním nebo několika 30 vnějšími tlumiči, vnitřním tlumičem a pohybem hořáku vzhledem k zařízení, ve kterém je umístěn.

Pracovní plyn vtékající do hořáku je nucen vířit použitím generátoru víru. To zajišťuje důkladné promíchání paliva a pracovního plynu a má také za následek stabilní plamen uvnitř spalovací 35 komory. Palivo přiváděné do hořáku stálou rychlostí vstupuje do vířícího plynu u dna sestavy hořáku a do středu vířícího pracovního plynu. Přednostně se používá plynné palivo, které neobsahuje žádný chemický vázaný dusík. Palivo se smíchává s pracovním plynem a směs paliva a pracovním plynu postupuje do spalovacího oddílu hořáku, kde je vířivý prou recirkulován. Tato recirkulace zajišťuje úplné spálení paliva ve spalovací komoře. Směs spáleného paliva a pracov40 ního vzduchu přenáší svou energii bez plamene na pracovní plyn obíhající vně spalovací komory a je dostatečně horká, aby zde zapálila pracovní plyn, kteiý potom hoří odděleně od spalovací komory, jako v hlavním spalovacím prostoru tepelného zařízení dodatečného spalování. Rozvrstvení teploty v plameni je významně sníženo, což zajišťuje lepší a dřívější oxidaci těkavých organických sloučenin. Na rozdíl od dosavadního stavu techniky se palivo spaluje výlučně ve 45 spalovací komoře, což zajišťuje podstatné snížení vyvíjení NO_X.

Část pracovního plynu protékající hořákem je možno řídit a nastavit například v závislosti na výkonu hořáku. V přednostním provedení se pracovní plyn vtékající do vířivé směšovací komory řídí pohybem spalovací komory ve směru podélné osy. Tento postup nastavuje úbytek tlaku 50 v hořáku, který naopak řídí množství pracovního plynu vtékající do vířící směšovací komory.

Přednostně alespoň část pracovního plynu přiváděného do vířivé směšovací komory vstupuje tangenciálně a potom je nasměrována axiálně v jejím směru. Tato kombinace axiálního a tangenciálního pohybu dává zvláště spolehlivé spalování při kolísavých tocích napájení.

-2CZ 293521 B6

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr. 1 je nárys vířivé směšovací komory hořáku podle předloženého vynálezu, obr, 1A je perspektivní pohled na vířivou směšovací komoru z obr. 1, obr. 2A je nárys vnitřního generátoru víru podle jednoho provedení předloženého vynálezu, obr. 2B je nárys vnitřního generátoru víru podle jiného provedení předloženého vynálezu, obr. 2C je nárys vnitřního generátoru víru podle dalšího provedení předloženého vynálezu, obr. 2D je nárys vnitřního generátoru víru podle dalšího provedení předloženého vynálezu, obr. 3 A je nárys sestavy kulaté trysky a ventilu podle jednoho provedení předloženého vynálezu, obr. 3B je nárys sestavy kulaté trysky a ventilu podle jiného provedení předloženého vynálezu, obr. 4A je nárys sestavy obdélníkové trysky a ventilu podle jednoho provedení předloženého vynálezu, obr. 4B je nárys sestavy obdélníkové trysky a ventilu podle jiného provedení předloženého vynálezu, obr. 5A je bokorys spalovací komory podle předloženého vynálezu, obr. 6 je schéma hořáku instalovaného v oxidačním zařízení podle předloženého vynález, obr. 7 je bokorys přívodní trubky podle předloženého vynálezu, obr. 8 je nárys přívodní trubky z obr. 7 a obr. 9. je schéma sestavy hořáku podle předloženého vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 6 je znázorněno schéma hořáku 1 umístěného jako část zařízení 100 pro dodatečné spalování pracovního plynu. Zařízení 100 má vnější stranu 101, ve které je vytvořen otvor 102 pro uložení hořáku 1, jakož i vtok 103, 104 pro pracovní plyn a odváděči otvory 105, 106 pro spaliny. Rovnoběžně s vnější stranou 101 jsou uspořádány napájecí kanály 107. 108 pracovního plynu vtékajícího vtoku 103, 104. který potom proudí spalovací komorou 50 do plamence 109 spojené se zařízením 100.

Pracovní plyn proudí z jednoho výtoku studené strany nějakého neznázoměného výměníku tepla do napájecích kanálů 107, 108. Část pracovního plynu, označená šipkami 110, 111, proudí vtokovými otvory 12 do vířivé směšovací komory 10 a zásobuje tak hořák 1. kyslíkem pro spalování paliva. Pracovní plyn, který není veden do hořáku 1, proudí podél vnějšího povrchu spalovací komory 50. To působí výměnu tepla mezi spalovací komorou 50 a přebytkem pracovního plynu, což má za následek ochlazování spalovací komory 50. Vnější povrch spalovací komory 50 může být opatřen chladicími žebry pro zvýšení výměny tepla.

Vířivé produkty spalování vytékají otvorem 55 hořáku 1 bez styku s plamenem a jsou směšovány s pracovním plynem vtékajícím otvorem 112 do plamence 109. Směs 113 spalin a pracovního plynu proudí ve víru po délce plamence 109, což snižuje teplotní gradient v jeho vnitřku a umožňuje lepší a rychlejší oxidaci těkavých organických látek obsažených v pracovním plynu.

Když spaliny opustí plamene 109, vtékají do hlavní spalovací komory 114 zařízení 100, ve které probíhá dodatečné spalování. Výfukové plyny mohou opustit zařízení 100 odváděcími otvory 105.106, vestavěnými do hlavní spalovací komory 114.

Hořák 1 obsahuje vířivou směšovací komoru 10, spalovací komoru 50 umístěnou bezprostředně za vířivou směšovací komorou 10 a spojenou s ní, a nosnou sestavu ve tvaru skříně 60, na které je vířivá směšovací komora 10 upevněna šrouby 61 nebo jinými prostředky. Skříň 60 také obsahuje přívodní trubku 63 paliva, UV snímač 66 plamene a zapalovací ústrojí 67. Pohyb hořáku 1 ve směru podélné osy 22 je řízen polohovým motorem 64.

Podél podélné osy 22 hořáku 1 je v jeho vnitřku uspořádána přívodní trubka 63, kterou se palivo, například zemní plyn, přivádí do vířivé směšovací komory 10. Vtokové otvory 12, kterými část pracovního plynu proudí do vířivé směšovací komory 10, jsou místěny po její obvodu.

-3CZ 293521 B6

Směšování pracovního plynu a paliva je kritické vzhledem k výkonu hořáku 1 na surový plyn podle vynálezu. Pro zajištění účinného spalování paliva v hořáku 1 při dosažení nízkých emisí NO_X a ΧΟχ je použita vířivá směšovací komora 10, znázorněná na obr. 1 a IA, která využívá radiální a tangenciální techniky víření k dosažení stabilního směšovacího pásma v širokém 5 rozmezí toku pracovního plynu. Vířivý pohyb směsi také vyvíjí stabilní plamen ve spalovací komoře 50. Vířivá směšovací komora 10 má tři součásti. Vtokový válec 11. viz obr. IA, vymezuje vnější okraj hořáku 1. Několik vtokových otvorů 12 ve vtokovém válci 11 umožňuje vtok pracovního plynu do hořáku L Velikost a počet vtokových otvorů 12 řídí víření pracovního plynu. Vtokové otvory 12 mají přednostně tvar obdélníku nebo čtverce s celkovou otevřenou 10 plochou takovou, aby vtoková rychlost pracovního plynu byla v rozmezí 20 až 80 m.s.'¹.

Počet vtokových otvorů 12 je různý, zpravidla je v rozmezí 2 až 10. Jsou znázorněny tři vtokové otvory 12 rozmístěné po 120°. Uvnitř vtokového válce 11 je u každého vtokového otvoru 12 umístěno vodítko 13 toku. Každé vodítko 13 toku má tvar zakřiveného klínu a je upevněno 15 souběžně se dnem 14 a má stejnou výšku jako vtokový otvor 12. Každé vodítko 13 toku usměrňuje vtékající tok, aby zavádělo víření do pracovního plynu.

Dno 14 vířivé směšovací komory 10 je tvořeno plochou deskou, která uzavírá jeden konec vtokového válce 11. Dno 14 slouží k umístění a upevnění vnitřního generátoru 20 víru, palivové 20 trysky a upevnění hořáku 1 na izolační vložku. Dno 14 má u svého středu otvor 16 pro uložení přívodní trubky 63.

Vnitřní generátor 20 víru má několik zakřivených lopatek 15, lícujících s povrchem a připevněným ke dnu 14. Vnější průměr generátoru 20 víru je přednostně v rozmezí 1/3 až 1/4 průměru 25 vtokového válce Π.. Počet lopatek 15 obvykle odpovídá počtu vtokových otvorů 12 ve vtokovém válci 11, ačkoliv v rámci vynálezu může být použit i jiný počet. Počet, sklon a tvar lopatek 15 určuje intenzitu víření. Vhodné příklady jsou znázorněny na obr. 2A, 2B, 2C a 2D.

Na obr. 2A jsou znázorněny tři lopatky 150, z nichž každá vyčnívá z válcové střední části trubky 30 151. Lopatky 150 mají tvarů půlkruhu a mají na konci nej vzdálenějším od válcové střední části trubky 151 koncovou přírubu 152. Lopatky 150 jsou rozmístěny po 120° a mají všechny stejnou výšku.

Obr. 2B znázorňuje jiné provedení, kde lopatky 150' vystupují ve spirále ze střední válcové části 35 trubky 151. Lopatky 150' jsou připevněny k válcové střední části trubky 151 tak, že imaginární spojovací čára z vnějšího konce 152' ke vnitřnímu konci 153' prochází středem generátoru 20 víru. Lopatky 150' tvoří polokruhový oblouk a mají stejnou výšku. Generátor 20 víru tohoto provedení má pouze poloviční délku generátoru 20 víru podle obr. 2A.

Obr. 2C znázorňuje další provedení podobné jako na obr. 2B, avšak osové délky lopatek 150 jsou modifikovány, takže lopatky 150 rozvinuté do roviny mají tvar lichoběžníku.

Obr. 2D znázorňuje další provedení opět podobné jako na obr. 2B. Není zde však použita žádná střední trubka, lopatky 150' jsou prostě připevněny ke dnu 14 a rozvinuté do roviny mají 45 v podstatě tvar trojúhelníku.

Pracovní plyn vstupuje u dna hořáku 1 vtokovými otvory 12 ve vtokovém válci 11 a sleduje vodítko 13 toku k vytváření víru. Určitá Část pracovního plynu se dotýká vnitřních lopatek 15, což vytváří silnější radiální víření ve středu víru.

Uspořádání vtokových otvorů 12, vodítka 13 toku, lopatek 15 a středního otvoru 16 pro přívodní trubku 63 umožňuje směšování určité části pracovního plynu s palivem jakož i vytváření víru, který má tangenciální i axiální složku. Toto uspořádání má za následek stabilní směšovací pásmo v širokém standardním rozsahu nastavení procesu. Palivo se přidává do hořáku 1 u středního

-4CZ 293521 B6 otvoru 16 přívodní trubkou 63. Přednostně se užívá paliv, která jsou prosta chemicky vázaného dusíku, jako je například zemní plyn, butan nebo propan, přičemž zemní plyn je zvláště výhodný s ohledem na nízkou kolorimetrickou teplotu plamene. Intenzitu a umístění středního víru pracovního plynu určuje žádaná rychlost paliva a umístění trysky 72. Palivo by mělo být přidáváno do vířivé směšovací komory 10 stálou rychlostí, aby se snížila emise NO_X z hořáku 1. Malé rychlosti toku plynu mají za následek chudou směs paliva a pracovního plynu a tedy i vysoké hladiny NO_X. Vysoké rychlosti plynu také způsobují nedostatečné směšování a vysoké hladiny NO_X. S výhodou jsou rychlosti toku plynu v rozmezí 50 až 150 m.s.'¹. Množství paliva, vtékajícího do hořáku l·, je určeno sestavou hořáku 1 a vhodným ovladačem a ústrojím pro řízení teploty. Množství paliva se zvětšuje a snižuje podle požadavku na řízení nastavené teploty.

Palivo a pracovní plyn se začínají směšovat když proniknou axiálně směšovací komorou 10 a vstoupí do spalovací komory 50. Vzhledem k charakteristikám toku uvnitř spalovací komory 50 směs paliva a pracovního plynu zůstává nedotčena až do úplného spálení ve spalovací komoře 50, takže z hořáku 1 jsou evidovány spaliny.

Na obr. 7 a 8 je znázorněno výhodné provedení přívodní trubky 63. Přívodní trubka 63 zahrnuje vnější trubku 70, ve které jsou umístěny napájecí trubka 71 paliva, například zemního plynu, uspořádání výtokové trysky 72, detektor 73 plamene a řídicí světlo 74. U jednoho konce vnější trubky 70 má napájecí trubka 71 paliva vtok 75 tvaru příruby, kterým se přivádí palivo do napájecí trubky 71. Pro připojení přívodní trubky 63 k nosné sestavě ve tvaru skříně 60 hořáku 1 má vnější trubka 70 kotoučovitou přírubu 76. Detektor 73 plamene, s výhodou čidlo ultrafialového záření, umožňuje pozorování řídicího světla 74 i pracovního plamene.

Rychlost vtoku paliva do sestavy hořáku 1 je významná pro výkon NO_X a poměr vysokého k nízkému hoření, které je rovné 1, hořáku 1 a dosahuje se nastavitelnou sestavou trysek 72. Poměr 60:1 může být dosažen s hořákem 1 podle vynálezu. Nízká rychlost paliva může mít za následek špatné směšování pracovního plynu a paliva a/nebo výstup plamene. Vysoká rychlost paliva vytlačí palivo mimo bod směšování, což má za následek vysoké emise NO_X a zhášení plamene. Na obr. 3A a 3B je kulaté provedení plynové trysky 72 určené k řízení rychlosti paliva a na obr. 4A a 4B je obdélníkové provedení. Rady otvorů trysky 72 v pořadí zajistí přiléhavou aproximaci ke stálé rychlosti podle obr. 3A a 3B. Tyto trysky 72 mohou být všechny stejné velikosti nebo mohou mít rostoucí poměr. Mohou být umístěny v přímém nebo v polokruhovém vzoru, kterému se dává přednost s ohledem na uspořádání hořáku 1 a na vzor víru pracovního plynu. Nebo mohou být místo otvorů trysek 72 použity štěrbiny, obr. 3B a 4B. Ústrojí 33, 33' a 43, 43', provedené jako kluzný ventil, je vhodně obrobený kus, který při postupném pohybu otevírá palivové trysky 72 nebo zvětšuje otevření štěrbiny. Postupné otevírání ventilů způsobuje stálou rychlost paliva a zajišťuje nastavení stálé rychlosti u hořáku. Pro polokruhové uspořádání je podle obr. 3A a 3B použito otáčivé ústrojí 33.33' tvaru vačky. Lineární uspořádání je vytvořeno klouzáním ústrojí 43, 43' ve tvaru ventilu přes zadní stranu 31. 32. 41, 42 trysek 72 nebo štěrbiny, obr. 4A, 4B. Úplné uzavření ventiluje možné. Pohyb ventiluje řízen řídicím systémem, který je v oboru běžně znám.

Umístění sestavy trysek 72 a ventilu je rozhodující pro odezvu hořáku L Kombinace ventilu a trysky 72 je umístěna u konce přívodní trubky 63 ve směšovací komoře 10 a zajišťuje okamžitou odezvu na řídicí signály a účinně zamezuje parazitnímu kmitání hořáku 1.

Podle obr. 6 je spalovací komora 50 umístěna na výstupu vířivé směšovací komory 10 a vytváří uzavřený prostor pro spalovací paliva. Spalovací paliva v uzavřené spalovací komoře 50 umožňuje řízení reakce. Omezení množství kyslíku a dusíku ve spalovací komoře 50 sníží emise NO_X. Navíc úplné spalování ve spalovací komoře 50 zamezuje styk plamene s pracovním plynem, čímž se také minimalizuje vyvíjení NO_X. Spalovací komora 50 také působí jako prostředí výměny tepla umožňující určitý přenos tepla do procesu. Podle obr. 5A a 5B spalovací komora 50 obsahuje dvě děrované desky 51, 52 a válec 53. Výstupní děrovaná deska 52 má tvar plochého prstenu, jehož průměr odpovídá průměru válce 53. Ve výstupní děrovací desce 52 je otvor 54

-5CZ 293521 B6 menší než průměr válce 53, kterým mohou spaliny unikat ze spalovací komory 50. Vytvořením omezeného otvoru 54 u konce spalovací komory 50 se dosáhne přídavné stability plamene. Vstupní děrovaná deska 51 má také tvar plochého prstenu a má centrálně umístěný otvor 55, jehož průměr odpovídá průměru otvoru 54 ve výstupní děrované desce 52. Přednostně odpovídá 5 průměr otvoru 54 a 55 průměru vtokového válce 11 vířivé směšovací komory 10. Vnější průměr vstupní děrované desky 51 je větší než průměr válcového pouzdra vířivé směšovací komory 10. Vstupní děrovaná deska 51 a výstupní děrovaná deska 52 vyvíjejí vysoké smykové napětí ve vstupních a výstupních vířivých tocích. Tato smyková napětí zajišťují dynamickou rovnováhu, která udržuje plamen uvnitř spalovací komory 50, vířivý tok uvnitř spalovací komory 50 a pásma 10 recirkulace. Vytvářené otvory zajišťují úplné spalování paliva a ze spalovací komory 50 vystupují pouze spaliny. Mezi vířivou směšovací komorou 10 a spalovací komorou 50 je vytvořena náhlá změna průměru, která způsobuje recirkulaci horkých spalin, což má za následek stabilitu plamene. Přednostně je průměr spalovací komory 50 rovný asi dvojnásobku průměru otvoru mezi vířivou směšovací komorou 10 a spalovací komorou 50. Klínovitá výztužná ramena 56 zpevňují 15 konstrukci válce spalovací komory 50 a zlepšují výměnu tepla mezi spalovací komorou 50 a plynem proudícím kolem ní. Na vnější straně spalovací komory 50 mohou také být uložena neznázoměná chladicí žebra pro další zlepšení výměny tepla.

Úbytek tlaku v sestavě hořáku 1 řídí množství pracovního plynu vstupujícího do hořáku 1 20 a určuje intenzitu vířivého toku uvnitř hořáku L Přednostní způsob řízení tlaku spočívá v lineárním pohybu směšovací komory 10 a spalovací komory 50. Vlivem umístění hořáku 1 v zařízení 100 dodatečného spalování podle obr. 6 střídavý pohyb skříně 60 spalovací komory 50 mění velikost otvoru u vtoku do plamence 109, což vytváří úbytek tlaku nutný pro správnou činnost hořáku 1. Pohyb hořáku 1 může být řízen pro udržování stálého úbytku tlaku v hořáku 1 nebo 25 může být programován pro zajištění zvláštní polohy hořáku 1 odpovídající rychlostem pracovního plynu a paliva.

Pohyb hořáku 1 je přednostně lineární pohyb. Obr. 9 znázorňuje přednostní sestavu. Spalovací komora 50 a vířivá směšovací komora 10 jsou připojeny k přívodní trubce 63 přírubou 62. Tato 30 sestava je uložena uvnitř izolační montážní skříně 60 na podélné ose 22 hořáku L Horká ložisková sestava 64 a studená ložisková sestava 65 nesou pohyblivé součásti, to je přívodní trubku 63, směšovací komoru 10 a spalovací komoru 50. Střídavý pohyb hořáku 1 vzhledem ke skříni 60 řízen umístěním lineárního ovládače spojeného s přívodní trubkou 63. Také jsou znázorněny UV snímač 66 plamene a zapalovací ústrojí 67.

Lineární poloha hořáku 1 je řízena monitorováním spotřeby paliva a rozdílu tlaku ve spalovací komoře 50. Měří se rozdíl tlaku před a za hořákem 1 snímáním tlaku v zařízení 100 dodatečného spalování,viz obr. 6, před hořákem 1 v napájecím kanálu 108 a za hořákem 1 v plamenci 109. Potům se hořák 1 přemístí lineárně v závislosti na změřeném rozdílu tlaků. Protože průměr 40 spalovací komory 50 je nepatrně menší, přednostně v rozmezí o 5 až 20 mm, nejvýhodněji o 10 mm, než je průměr bodu škrcení 115 plamence 109, střídavý pohyb hořáku 1 mění velikost otvoru mezi spalovací komorou 50 a plamencem 109. Tím se řídí úbytek tlaku pracovního plynu vstupujícího do hořáku L Tak například když je hořák 1 přemísťován směrem ke konci plamence 109, otvor mezi spalovací komorou 50 a plamencem 109 se zmenšuje a úbytek tlaku pracovního 45 plynu se zvětšuje. Optimální umístění hořáku 1 pro různé toky pracovního plynu a rychlosti hoření se budou měnit s použitím hořáku 1. Když je určena správná poloha hořáku 1, může být použito programování počítače pro zajištění odpovídajících signálů do polohovacího ovládače pro řízení pohybu hořáku 1.

Ačkoliv lineární ovládání hořáku 1 je přednostní, je zřejmé, že mohou být použity i jiné prostředky pro změnu velikosti otvoru mezi spalovací komorou 50 a plamencem 109 pro řízení toku pracovního plynu aniž by se vybočilo z rámce myšlenky vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob spalování těkavých organických složek obsažených v pracovním plynu, při kterém se dodatečně spalují ekologicky škodlivé plyny, vyznačující se tím, že se pracovní plyn obsahující kyslík přivádí vtokem (103, 104) jednak do otvorů (12) směšovací komory (10) opatřené generátorem (20) víru, jednak do regulované mezery mezi spalovací komorou (50) a plamencem (109), přičemž ve směšovací komoře (10) se pracovní plyn směšuje s palivem přiváděným trubkou (63) a rozvířená směs pracovního plynu a paliva se spaluje ve spalovací komoře (50), načež se rozvířené spaliny, opouštějící spalovací komoru (50), mísí s přiváděným pracovním plynem a společně se dodatečně spalují v plamenci (109) ústícím do hlavní spalovací komory (114), odkud jako ekologicky škodlivých plynů zbavené se vyfukují otvory (105,106) do okolí.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že množství pracovního plynu přiváděné hořákem (1) se řídí osovým pohybem hořáku (1) podle rozdílu tlaků v napájecím kanálu (108) a v plamenci (109).
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že se pohyb hořáku (1) v osovém směru ovládá polohovým motorem (64) v závislosti na rozdílu tlaků v napájecím kanálu (108) a v plamenci (109).
4. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 3, mající směšovací komoru (10) se vtokovými otvory (12) a s přívodní trubkou (63) paliva, spojenou se spalovací komorou (50), vyznačující se tím, že ve vtoku (103, 104), je umístěna směšovací komora (10) obsahující generátor (20) víru, tvořený několika lopatkami (15, 150, 150', 150, 150'), směšovací komora (10) je spojena se spalovací komorou (50) a přívodní trubka (63) paliva má ovládací zařízení výfuku s tryskou (72) v napájecím kanálu (108), v plamenci (109) jsou umístěna čidla tlaku a plamenec (109) je vložen do hlavní spalovací komory (114).
5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že směšovací komora (10) obsahuje ústrojí k přivádění paliva konstantní rychlostí.
6. Zařízení podle nároku 5, v y z n a č u j í c í se tí m, že ústrojí (33, 55', 43, 43') obsahuje tiysky (72) s nastavitelnými otvory.
7. Zařízení podle nároků 4 až 6, vyznačující se tím, že v přívodní trubce (63) je umístěno regulační ústrojí (33, 33', 43, 43') množství pracovního plynu, proudícího přírubovým vtokem (75).
8. Zařízení podle nároků 4 až 7, v y z n a č u j í c í se tím, že každý vtokový otvor (12) je opatřen vodítkem (13).
9. Zařízení podle nároků 4až 8, vyznačující se tím, že přívodní trubka (63) paliva má nastavitelnou trysku (72).
10. Zařízení podle nároků 4 až 9, vyznačující se tím, že směšovací komora (10) a spalovací komora (50) mají skokovou změnu průřezu.

-7CZ 293521 B6
11. Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že má prstencovitý otvor proměnlivého regulovaného průřezu mezi spalovací komorou (50) a vtokem do prstence (109).

7 výkresů