CZ303467B6 - Horák na pevné palivo a zpusob regulace spalování uskutecneného tímto horákem - Google Patents

Abstract

Horák (42) na pevné palivo zahrnující palivovou trysku (11) pro vstrikování palivové smesi obsahující pevné palivo a nosný plyn, kondenzor (33) sestávající z cásti, která má postupne vzrustající prícný prurez a cásti, která má postupne se zmenšující prícný prurez ve smeru od ústí horáku (42) k jeho zadní cásti, kde tyto zmeny prurezu jsou provedeny uvnitr palivové trysky (11). Dále zahrnuje clen (32) pro zúžení pruchodu pro prechodné zúžení prícného prurezu pruchodu palivové trysky (11) ve smeru od ústí horáku (42) k jeho zadní cásti a pro rozšírení prícného prurezu na puvodní hodnotu provedenou pri protiproudé cásti kondenzoru (33) a na vnitrní stene plochy palivové trysky. Horák (42) dále zahrnuje alespon jednu vnejší vzduchovou trysku (13, 14) provedenou vne steny palivové trysky (11) pro vstrikování vzduchu a prídavné vzduchové trysky (12). Prídavné vzduchové trysky (12) jsou usporádány pri protiproudé strane kondenzoru (33) a na vnitrní ploše steny palivové trysky (11) pro vhánení vzduchu podél vnitrní plochy steny palivové trysky (11). Zpusobem spalování uskutecneného horákem na pevné palivo se prizpusobuje spalovacímu zatížení množství vzduchu vstrikovaného z prídavných vzduchových trysek (12) stejne jako pomer mezi množstvím vstrikovaného vzduchu z prídavných trysek (12) a vstrikovaného vzduchu ze vzduchových trysek (13, 14) nebo alternativne strední vzduchové trysky (10).

Description

Hořák na pevné palivo a způsob regulace spalování uskutečněného tímto hořákem

Oblast techniky

Předložený vynález se týká hořáku na pevná paliva a způsobu spalování s použitím tohoto hořáku na pevná paliva nesená proudem vzduchu a zejména horáku na pevná paliva a způsobu spalování s použitím téhož hořáku, který lze uplatnit v širokém rozsahu zavážení kotlů a proto vhodného pro spal o vání paliva obsahujícího velké množství vlhkosti a velkého množství těkavých látek jako je práškové uhlí, dřevo a dále umožňujícího spalování snížením koncentrace kysličníků dusíku - NOX ve výfukových plynech. Jedná se o spalovací zařízení, jako je pec, kotel ústředního vytápění a kotel teplovzdušného vytápění s použitím hořáku a způsobu jejich provozu, dále ohřívače vody vytápěného uhlím a systémů, které je používají a systémů pro výrobu energie vytápěných uhlím.

Dosavadní stav techniky

Předpisy, zabývající se kontrolou znečištění ovzduší byly v současné době pro ochranu životního prostředí velmi zpřísněny. Zejména u shora uvedených druhů kotlů na práškové uhlí pro spalování uhlí se vážně požaduje omezení vzniku NO ve výfukových plynech - snížení NO_X. Dvoustupňové spalovací způsoby jsou známé jako dvoustupňové techniky - techniky snížení NO_X pro snížení koncentrace NO_X vznikajícího ve výfukových plynech. Dvoustupňové způsoby jsou roztříděny podle následujících dvou přístupů. Jeden přístup je snížení vzniku NO_X v kotli jako celku.

Zatímco jiný přístup je snížení vzniku NO_X v samotném’hořáku. V případě snížení vzniku NO_X v kotli jako celku, poměr vzduchu tj. poměr množství přiváděného vzduchu a množství potřebného vzduchu pro dokonalé spalování množství paliva; poměr vzduchu jednotky odpovídá jednomu stechíometrickému ekvivalentu, v oblasti hořáku kotle se udržuje pod redukčním činitelem. Za těchto podmínek bohatých na palivo, vznikající NO_X se chemicky redukuje a proto se dosáhne snížení NO_X. Nespálený uhlík vznikající při tomto postupu je dokonale spalován se vzduchem přidávaným vzduchovým přívodním otvorem, uspořádaným směrem po proudu od oblasti hořáku.

Při postupu snižování vzniku NO_X v samotném hořáku na pevná paliva, zde jednoduše hořáku, jako je hořák na práškové uhlí, proudy druhotného a terciálního vzduchu se nechají vířit, čímž se oddálí jejich směšování s proudem práškového uhlí hořícího s primárním vzduchem samostatně. Takto se vytvoří velká redukční oblast - takový hořák se zde nazývá redukční hořák NO_X.

Tyto techniky se dosáhnou redukcí koncentrace NO_X ve výfukových plynech až na 130 ppm 40 poměr paliva = vázaný uhlík/těkavá látka = 2, obsah dusíku v uhlí = 1,5 % a obsah nespáleného uhlíku v popílku = 5 % nebo méně. Nicméně regulovaná hodnota koncentrace NO_X ve výfukových plynech byly rok od roku zpřísňovány a požadovaná hodnota koncentrace NO_X ve výfukových plynech je pro blízkou budoucnost 100 ppm nebo méně.

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

Kromě toho, v geologických oblastech, kde se očekává požadavek na zvýšení energie, většina v blízké budoucnosti nízko kvalitní uhlí, které je bohaté na vlhkost a popeloviny a má nízkou kalorickou hodnotu. Mezi různým nízko kvalitním uhlím, kterého je nadbytek patří uhlí s vyso55 kou vlhkostí, jako je hnědé uhlí a uhlí s nízkým obsahem dehtu. Nicméně takové uhlí má problém

- 1 CZ 303467 B6 s nízkou účinností Jako je nižší teplota a špatné spalování ve srovnání s dehtovitým uhlím, Hnědé uhlí se nachází zejména ve východní Evropě a je poměrně mladé uhlí obsahující 20 % a více popelovin a 30 % a více vlhkosti.

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

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

Způsob pro urychlení zapálení paliva neseného plynem s nízkou koncentrací kyslíku je uspořádat trysku pro vstřikování vzduchu ve špičce palivové trysky tak, aby se zvýšila koncentrace kyslíku nosného plynu paliva. Např Je znám hořák, mající vzduchovou trysku vně palivové trysky. Dále běžně používaný jako hořák, mající vzduchovou trysku ve středu palivové trysky tak, aby se urychlilo směšování paliva se vzduchem na výstupu z palivové trysky.

Dáleje znám hořák obsahující palivovou trysku pro vstřikování směsi práškového uhlí a nosného plynu; a trysku sekundárního vzduchu a terciální trysku uspořádané vně palivové trysky. Přičemž prstenec stabilizující plamen pro udržování plamene získaného práškovým uhlím vstřikovaným z palivové trysky je uspořádán na špičce přepážky mezi palivovou tryskou a tryskou sekundárního vzduchu.

Jak bylo popsáno shora, hnědé uhlí není drahé uhlí. Nic méně Jeho vlastnosti s vysokým obsahem popelovin, vysokým obsahem vlhkosti a nízkou kalorickou hodnotou, způsobují problémy ve spalovatelnosti a přilnavosti popelovin. Pokud se týká spalovatelnosti, klíčová technologie k účinnému spalování závisí na tom, jak urychlit zážeh a vytvořit stabilní plamen. Přilnavost popelovin s konstrukcí hořáku a povrchem stěny kotle je způsobena nízkou teplotou tavení popelovin. To je proto, že hnědé uhlí je bohaté na vápník, sodík apod. Dále, přilnavost popelovin se zvyšuje proto, že hnědé uhlí je nutno dodávat ve větším množství, aby se vyrovnala nižší kalorická hodnota ve srovnání s dehtovým uhlím, ěímž vznikne větší množství popílku. Takové vypouštění strusky znečištění je nevýhodou hnědého uhlí. Proto, aby se mohlo použít nízko kvalitní uhlí Jako je hnědí uhlí a lignit, pro spalování hořákem, musí se dosáhnout jak účinné spalování, tak snížení přilnavosti popelovin.

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

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

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

Příkladně lze u hořákové komory provádět způsob rohového zapalování nebo tangenciálního zapalování v pohledu ze strany kotle. Každý proud vzduchu má různou rychlost v závislosti na svém různém účelu. Střední vzduchová tryska směšuje vzduch do paliva, přiváděného proudem výfukového plynu z palivové trysky čímž se zvyšuje koncentrace kyslíku a urychluje spalování. Vzduchová tryska která je nejvíce vně, přivádí vysoce pronikající proud, mající rychlost 50 m/s nebo vyšší, čímž se stabilizuje spalování paliva okolo středu kotle.

Klíčovou technologií nutnou pro vytvoření dominance na světovém trhu na relativně novém poli v oblasti spalování nízko kvalitního uhlí jako je hnědé uhlí, je hořák pro práškové uhlí, který lze provozovat při proměnlivém zatížení v závislosti na změnách potřeby elektrické energie. Ve východní Evropě, ohřívače potřebují pracovat při částečném zatížení až pod asi 30 %. V takových případech, má známý stav techniky následující problémy.

Jak bylo uvedeno shora, důležitým momentem u známého spalování hnědého uhlí — způsob rohového a tangenciálního zapalování, je vytvořit vysoko pronikající proud směsi paliva a spalovacího vzduchu, aby se stabilizovalo spalování v topeništi. Snižováním zátěže kotle, se shora uvedený moment paprsku z hořákové komory také snižuje, což způsobí nestabilitu plamene. Podle způsobu rohového zapalování se tvar plamene mění, když se zatížení kotle sníží z vysoko zatíženého stavu na nízko zatížený stav. Při vysokém zatížení, proud z hořákové komory tvoří profukovací část blízko výfuku z hořáku a dále tvoří stabilní spalovací oblast mezí okolím výfuku a středu kotle, čímž se dosáhne účinné spalování.

Naopak, při nízkém zatížení, se rychlost proudění a tím moment každého proudu z hořákové komory sníží. Proto se oblast stabilního spalování nevytvoří a tím je spalování nestabilní tj. celá oblast kotle se stává tmavou. Pro účely zabránění zhášení plamene hořáku při nízkém zatížení, je detektor plamene pro kontrolu tvoření stabilní spalovací oblasti v topeništi uspořádán blízko dovzdušňovacího otvoru v horní části kotle. Tento deflektor plamene stanoví, že nastalo zhasnutí plamene, jestliže se sníží jasnost kotle.

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

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

Ze stavu techniky je například známé zařízení podle spisu EP08 523 115 Al v němž ovšem nejsou uvedeny přídavné vzduchové trysky provedené na vnitřní ploše stěny palivové trysky a vstřikování vzduchu. Proud vzduchu je používán jako stabilizační prstenec plamene. Každý vzduchový proud jako takový vykonává pevný stabilizátor plamene a vytváří oběhový proud při jeho náběhové straně, čímž umožňuje zapalování a stabilizaci plamene.

- j CZ 303467 B6

Další známá řešení ovšem vykazující nedostatky shora uvedené jsou obsažena ve spisech US 4 421 039 a CZ 291 689.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky stavu techniky jsou odstraněny hořákem na pevné palivo podle vynálezu zahrnující palivovou trysku pro vstřikování palivové směsi obsahující pevné palivo a nosný plyn, kondenzor sestávající z části, která má postupně vzrůstající příčný průřez a části, která má postupně se zmenšující příčný průřez ve směru od ústí hořáku kjeho zadní části, kde tyto změny průřezu jsou provedeny uvnitř palivové trysky, a dále zahrnuje člen pro zúžení průchodu pro přechodné zúžení příčného průřezu průchodu palivové trysky ve směru od ústí hořáku kjeho zadní části a pro rozšíření příčného průřezu na původní hodnotu provedenou při protiproude části kondenzoru a na vnitřní stěně plochy palivové trysky, přičemž hořák dále zahrnuje alespoň jednu vnější vzduchovou trysku provedenou vně stěny palivové trysky pro vstřikování vzduchu a přídavné vzduchové trysky, jehož podstatou je to, že přídavné vzduchové trysky jsou uspořádány při protiproude straně kondenzoru a na vnitřní ploše stěny palivové trysky pro vhánění vzduchu podél vnitřní plochy stěny palivové trysky, jakož i to, že hořák obsahuje střední vzduchovou trysku pro vstřikování vzduchu ve středu palivové trysky, nebo že výstupy trysky přídavných vzduchových trysek jsou umístěny na poproudové straně hořáku výstupu palivové trysky a také že výstup střední vzduchové trysky je umístěn na poproudové straně hořáku palivové trysky.

Podstatou hořáku je také to, že uvnitř vnějších vzduchových trysek je proveden vimík, nebo že vimík je proveden ve střední vzduchové trysce, jakož i to, že vimík je umístěn nastavitelně ve směru středové osy horáku uvnitř střední vzduchové trysky a také, že vimík je proveden ve střední vzduchové trysce pro nastavení intenzity víření toku vzduchu v závislosti na zatížení spalování.

Dále je podstatou to, že u výstupu vnějších vzduchových trysek je provedeno vedení pro vymezení směru výtokového toku vzduchu puzeného z těchto vnějších vzduchových trysek, jakož i to, že veden pro vypuzení výtoku vzduchu z vnějších vzduchových trysek je provedeno u jejich výstupu pod úhlem 45° nebo menším vzhledem ke středové ose hořáku, nebo stabilizační prstenec plamene proti proudění toku plynu z palivové trysky a toku vzduchu z vnějších vzduchových trysek je proveden u konce přepážky mezi palivovou tryskou a vnějšími vzduchovými tryskami a že stabilizační prstenec plamene má vytvořeny výstupky tvaru žraločích zubů směřujících dovnitř k výstupu k výstupu palivové trysky.

Podstatou je pak i to, že napájecí část pro přídavnou vzduchovou trysku je připojena k vzduchovým komorám pro dodávání spalovacího vzduchu do vnějších vzduchových trysek, nebo že napájecí část pro přídavnou vzduchovou trysku je připojena k zásobovacímu zařízení spalovacího plynu pro účel dodávky spalovacího vzduchu do uvedené napájecí části a také že zásobovací zařízení spalovacího plynu je připojeno k prostředkům pro dodávání plynu obohaceného kyslíkem, nebo čistého kyslíku, nebo že zásobovací zařízení spalovacího plynu je provedeno s poměrovým zařízením toku spalovacího plynu.

Pak je podstatou hořáku také to, že průřez výtokového průchodu střední vzduchové trysky je menší než průřez vtokového průchodu střední vzduchové trysky, jakož i to, že střední vzduchová tryska má válcový tvar, přičemž trubičky pro dodávku vzduchu jsou připojeny k vtokové části střední vzduchové trysky, kde trubičky jsou spojeny tak, že vzduch vstupuje v tangenciálním směru v každém opačném místě kruhového průřezu střední vzduchové trysky 10.

Dále jsou nedostatky stavu techniky odstraněny způsobem regulace spalování uskutečňovaného hořákem na pevné palivo, jehož podstatou je to, že množství vzduchu vstřikovaného z přídavných vzduchových trysek stejně jako poměr mezi množstvím vstřikovaného vzduchu z přídavných trysek a vstřikovaného vzduchu ze vzduchových trysek nebo alternativně střední

-4CZ 303467 B6 vzduchové trysky se přizpůsobuje spalovacímu zatížení, nebo že při nízkém spalovacím zatížení se zvyšuje množství vstřikovaného vzduchu z přídavných trysek v porovnání s vysokým spalovacím zatížením, přičemž při vysokém spalovacím zatížení se množství vstřikovaného vzduchu z přídavných trysek redukuje v porovnání s množstvím při nízkém zatížení spalování, jakož i to, že při nízkém zatížení spalování se zvyšuje množství dodávaného vzduchu z přídavných trysek v porovnání s množstvím při vysokém spalovacím zatížení a současně se redukuje množství vzduchu dodávaného ze vzduchové trysky, která je nejblíže palivové trysce, které je mezi vzduchovými tryskami, nebo se alternativně zvyšuje intenzita jeho víření v porovnání s vysokým zatížením spalování a při vysokém zatížení spalování se redukuje množství vzduchu dodávaného io z přídavných trysek v porovnání s množstvím při nízkém zatížení spalování a současně se redukuje množství vzduchu dodávaného vzduchovou trysklou, která je nejblíže palivové trysce, jež je mezi vzduchovými tryskami, nebo se alternativně redukuje intenzita víření vzduchu v porovnání s vysokým zatížením spalování.

Podstatou způsobuje také to, že režim vstřikování vzduchu se volí, v závislosti na zatížení spalování ze skupiny sestávající z režimu vstřikování vzduchu, při němž se vzduchový proud vstřikuje ze střední vzduchové trysky jako přímý dopředný proud nebo nevýrazně vířivý proud a z režimu vstřikování vzduchu, při němž se vzduchový proud vstřikuje ze střední vzduchové trysky jako přímý dopředný proud nebo nevýrazně vířivý proud a z režimu vstřikování vzduchu, při němž se vzduchový proud vstřikuje ze střední vzduchové trysky jako mohutně vířivý proud, jakož i to, že při nízkém spalovacím zatížení se vstřikuje mohutně vířivý proud ze středí vzduchové trysky, přičemž při vysokém spalovacím zatížení se ze střední vzduchové trysky vstřikuje přímý dopředný proud nebo nevýrazně vířivý proud, nebo že při nízkém zatížení spalování se zvyšuje množství vzduchu vstřikovaného z přídavných vzduchových trysek v porovnání s množstvím při vysokém zatížení spalování a současně množství vzduchu vstřikovaného ze střední vzduchové trysky se redukuje v porovnání s množstvím při vysokém zatížení spalování, přičemž při vysokém zatížení spalování se redukuje množství vzduchu vstřikovaného z přídavných vzduchových trysek a současně se zvyšuje množství vzduchu vstřikovaného ze střední vzduchové trysky v porovnání s množstvím při vysokém zatížení spalování a také, že poměr souhrnného množství vzduchu dodávaného palivovou tryskou, střední vzduchovou tryskou a přídavnými vzduchovými tryskami k množství vzduchu nutného pro spálení proměnlivé hmoty palivem se udržuje v rozmezí 0,85 až 0,95.

Úkolem vynálezu je tedy vytvořit hořák na pevné palivo a způsob jeho spalování v širokém roz35 sáhu zatížení kotle od podmínek při vysoce zatíženém provozu až k podmínkám při nízkém zatížení a proto vhodné pro spalování nízko prouhelněného uhlí jako je hnědé uhlí a lignit, spalovací zařízení s použitím tohoto hořáku a způsob jeho provozu a parní kotel vytápěný uhlím s použitím tohoto hořáku.

Dále je cílem vytvořit hořák vhodný pro způsob protilehlého zapalování a s účinností spalovat práškové uhlí, jako je hnědé uhlí, mající špatné vlastnosti popelovin, blízko výstupu z hořáku a tím zabránit přilnavosti popelovin v blízkosti hořáku a spalovací zařízení s použitím tohoto hořáku.

Dalším úkolem vynálezu je vytvořit horák vhodný pro způsob rohového zapalování a tangenciálního zapalování a schopný vytvořit stabilní spalovací oblast okolo středu topeniště i při nízkém spalovacím zatížení topeniště zabráněním přilnutí popelovin na boční stěny topeniště a spalovací zařízení sjeho použitím.

Jiným úkolem vynálezu je vytvořit více trubkový hořák vhodný pro způsob protilehlého zapalování a rohového zapalování a tangenciálního zapalování a spalovací zařízení s použitím tohoto hořáku.

Dále hořák s redukovaným NO_X podle známého stavu techniky má konfiguraci vhodnou pro sni55 žování koncentrace NO_X ve výfukových plynech při spalování běžného dehtového uhlí. Nicméně

-5CZ 303467 B6 u spalovacího zařízení, používajícího vysoce zápalné palivo jako je hnědé uhlí a rašelina, nosný plyn použitý není primární vzduch, ale výfukový plyn s nízkou koncentrací kyslíku, aby se zabránilo samovolnému zapálení. V tomto případě je zapálení blízko hořáku obtížné a způsobuje následující dva problémy.

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

(2) Redukce NO_X se nedosáhne, protože rychlost spalování je nízká v oblasti blízko hořáku, kde paliva je více než spalovacího vzduchu, tj. protože rychlost spalování je vysoká po smíšení se ío sekundárním a terciálním vzduchem.

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

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

Hořák podle předloženého vynálezu je vhodný pro použití směsi tekutiny sestávající zpěvného paliva složeného z nízko prouhe lněného uhlí jako je hnědé uhlí a lignit a nosného plynu, majícího koncentraci kyslíku menší než 21 %,

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

U shora uvedeného hořáku dále obsahujícího vírník ve středu vzduchové trysky, lze zvolit způsob vstřikování vzduchu ze středu vzduchové trysky podle spalovacího zatížení, ze dvou možnosti, a to proud přímo dopředu nebo mírně vířivý proud a nebo silně vířící proud.

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

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

Protože nosný plyn paliva proudí palivovou tryskou rychlostí 10 až 20 m/s, shora uvedená vzdá50 lenost je 1 až 2 m nebo méně.

Když je uspořádán člen pro zužování průtoku pro občasné zúžení průřezu palivové trysky počínaje od protiproudové strany hořáku a pro obnovení průřezu ve vnitřní straně stěny palivové trysky hořáku, proud palivových částic - práškového uhlí, mající větší setrvačnost než nosný plyn

-6 CZ 303467 B6 paliva - výfukový plyn a pod., je zaměřen do oblasti střední osy. Dále, když je rozdělovač sestávající jak z kuželové části, mající postupně zvětšující se průřez od protiproudové strany hořáku, tak z další kuželové části, mající postupně se zmenšující průřez, uspořádán na vnější straně stěny střední vzduchové trysky tak, aby byl umístěn po proudu od členu pro zužování průtoku, proud palivových částic - práškového uhlí, zaměřený na oblast středové osy se rozšíří rozdělovačem a potom po projití rozdělovačem proudí kanálem palivové trysky. V té době, proud palivových částic - práškového uhlí, mající větší setrvačnost než nosný plyn paliva - výfukový plyn se soustředí v oblasti vnitrní strany stěny palivové trysky a proudí nasměrovaný směrem k výstupu. Tento koncentrovaný proud práškového uhlí v oblasti vnitřní strany stěny palivové trysky se io dostane snadno do styku s vnějším vzduchem — spalovací vzduch blízko výstupu palivové trysky, a dále se dostává do styku s plynem o vysoké teplotě z rec i rku lačních zón, vznikajících po proudu od prstence pro stabilizaci plamene, popsaného dáte, čímž se snadněji zapálí.

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

Naopak, když shora zmíněný hořák podle předloženého vynálezu pracuje pri nízkém zatížení, vzduch se vstřikuje jako silně vířivý proud, s počtem víření 0,5 nebo vyšším, ze střední vzduchové trysky, čímž se směšování proudu paliva se vzduchem urychlí. Dále, protože rychlost vstřiko25 vání paliva u střední osy hořáku se sníží vířením vzduchového proudu ze středové vzduchové trysky, doba prodlení paliva blízko palivové trysky se stává delší. Proto se palivo ohřeje blízko palivové trysky při teplotě potřebné pro spalování, čímž se vytvoří plamen začínající v blízkosti palivové trysky.

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

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

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

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

-7CZ 303467 B6

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

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

Při nízkém zatížení, víření se posune po proudu a má menší průřez ve střední vzduchové trysce, čímž se proud vzduchu ze střední vzduchové trysky silně rozvíří, tím se vytvoří plamen poblíž hořáku. Naopak, při vysokém zatížení, víření se pohybuje proti proudu a má větší průřez ve střední vzduchové trysce, čímž proud vzduchu ze střední vzduchové trysky víří slabě, tím se vytvoří plamen v poloze daleko od hořáku uvnitř topeniště.

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

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

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

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

U druhého hořáku podle předloženého vynálezu, je možno zvýšit množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek podél vnitřního povrchu palivové trysky. Vzduch vstřikovaný z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek zvyšuje koncentraci kyslíku poblíž vnitřního povrchu stěny palivové trysky. To

-8CZ 303467 B6 urychluje spalovací reakci paliva ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku. Proto zapálení paliva se urychlí a tak je plamen vytvořen už v blízkosti palivové trysky.

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

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

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

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

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

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

Když je použitý výfukový plyn jako nosný plyn paliva, výstup z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek je uspořádán mezi kuželovou částí, mající snižující se průřez v rozdělovači a prstenci stabilizujícím plamen. Tento tvar dovoluje, aby směs plynu měla množství kyslíku, kteréje nutné pro spalování. Tato směs plynu koliduje s prstencem pro stabilizaci plamene, čímž dovoluje účinné zapalování prstencem pro stabilizaci plamene. Dále, i při

-9CZ 303467 B6 nízkém spalovacím zatížení a i když topeniště spaluje práškové uhlí jako je hnědé uhlí, mající špatnou charakteristiku popelovin, rychlé a účinné spalování se dosáhne blízko výstupu z hořáku, tím je umožněno spalování s redukovaným NO_S a zabrání se přinutí popelovin na povrch stěny topeniště blízko hořáku.

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

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

Například, když další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky jsou uspořádány v hořáku na pevné palivo, při nízkém spalovacím zatížení spalovacího zařízení, je možné zvýšit množství vzduchu vstřikovaného z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek. Vzduch vstřikovaný z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek zvyšuje koncentraci kyslíku blízko po vrchu vnitřní stěny palivové trysky. To urychluje spalovací reakci paliva ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku. Tak se zapálení paliva zrychlí a proto je vytvořen plamen, vycházející z okolí výstupu - Špičky palivové trysky. Při vysokém spalovacím zatížení spalovacího zařízení, se množství vstřikovaného vzduchu z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek sníží. Tato operace snižuje koncentraci kyslíku blízko vnitřní strany stěny palivové trysky, tím se zpomalí spalovací reakce paliva ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku. Tedy, zapálení paliva se stane pomalejší a proto se plamen vytvoří v poloze dále od hořáku uvnitř topeniště.

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

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

Jak bylo popsáno shora, při vysokém zatížení spalovacího zařízení, vzhledem k vysokému tepelnému zatížení topeniště, plamen je s výhodou vytvořen v místě daleko od hořáku uvnitř topeniště.

Naopak, při nízkém zatížení spalovacího zařízení, vzhledem k nízkému tepelnému zatížení topeništěm teplota hořáku a povrchu obvodové stěny topeniště se nezvýší tak vysoko ve srovnání s případem vysokého zatížení. Proto může být plamen vytvořen blízko horáku, uvnitř topeniště.

- 10CZ 303467 B6

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

V prvním hořáku a druhém hořáku podle předloženého vynálezu, lze použít další vzduchové otvory místo přídavných vzduchových trysek. Další vzduchové otvory jsou uspořádány v povrchu stěny palivové trysky a mají tvar kruhu, elipsy, pravoúhelníku nebo čtverce. Čtyři, osm nebo dvacet a pod, maximálně, dalších vzduchových otvorů může být uspořádáno ve stejné vzdálenosti v radiálním směru palivové trysky. Jeden další vzduchový otvor tvořený štěrbinou v radiálním směru palivové trysky nevýhodně způsobí nestejnoměrný proud dalšího vzduchu vstřikovaného i5 štěrbinou, uvnitř palivové trysky.

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

Přiváděči část vzduchu pro další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky může být spojena se vzduchovou komorou pro přivádění spalovacího vzduchu, vnější vzduch jako sekun25 dámí a terciální vzduch, do trysky vnějšího vzduchu. Avšak je výhodnější, aby přiváděči část vzduchu byla spojena s jednoúčelovým zařízením pro přívod spalovacího vzduchu.

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

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

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

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

-IICZ 303467 B6

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

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

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

Při vysokém zatížení spalovacího zařízení, plamen se sleduje okolo středu topeniště, kde splynou plameny hořáků podle předloženého vynálezu, s použitím detektoru plamene nebo vizuálním pozorováním. Naopak, při nízkém zatížení spalovacího zařízení, se kontroluje plamen vzniklý na výstupu každého hořáku podle předloženého vynálezu.

Vynález obsahuje systém kotle na uhlí a systém na výrobu energie spalující uhlí, popsaný dále, (a) Systém kotle na uhlí obsahující kotel na uhlí, kouřový kanál sloužící jako kanál pro výfuk plynu z kotle, zařízení pro čistění výfukového plynu uspořádané v kouřovém kanálu, zařízení pro unášení práškového uhlí pro unášení uhlí ve formě práškového uhlí do horáku podle předloženého vynálezu uspořádaného v kotli, zařízení pro řízení přívodu práškového uhlí pro řízení množství práškového uhlí, přiváděného ze zařízení pro unášení práškového uhlí do horáku; a zařízení pro řízení přiváděného vzduchu pro řízení množství vzduchu proudícího z hořáku.

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

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

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

Tento způsob spalování lze uplatnit u širokého rozsahu zatížení topeniště, zejména 30 až 100 %, odpovídajícího různým požadavkům na energii i v topeništi pro spalování nízko kvalitního uhlí jako je hnědé uhlí a lignit.

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

- 12CZ 303467 B6

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

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

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení hořáků podle předloženého vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde představuje obr. 1 řez hořákem na práškové uhlí podle prvního provedení vynálezu při nízkém zatížení, obr. 2 řez hořákem na práškové uhlí z obr. 1 při vysokém zatížení, obr. 3 nárys hořáku na práškové uhlí z obr. 1 v pohledu ze strany topeniště, obr. 4 nárys modifikace hořáku na práškové uhlí z obr. 1, obr. 5 řez modifikací hořáku na práškové uhlí z obr. 1, obr. 6 řez modifikací hořáku na práškové uhlí z obr. 1, obr. 7 řez hořákem na práškového uhlí podle druhého provedení vynálezu, při vysokém zatížení, obr. 8 řez v rovině A-A hořákem na práškové uhlí z obr. 7, obr. 9 řez hořákem na práškové uhlí podle třetího provedení vynálezu, obr. 10 nárys hořáku na práškové uhlí z obr. 9 v pohledu ze strany topeniště, obr. 11 řez hořákem na pevné palivo podle čtvrtého provedení vynálezu při nízkém zatížení, obr. 12 řez hořákem na pevné palivo z obr. 11 při vysokém zatížení, obr. 13 náiys hořákem na pevné palivo z obr. 11 v pohledu ze strany topeniště, obr. 14 je řez modifikací hořáku na pevné palivo z obr. 11 při vysokém zatížení, obr. 15 nárys modifikace hořáku na pevné palivo z obr. 11 v pohledu ze strany topeniště, obr. 16 řez modifikací hořáku na pevné palivo z obr. 11, obr. 17 řez hořákem na pevné palivo podle pátého provedení vynálezu při nízkém zatížení, obr. 18 řez hořákem na pevné palivo z obr. 17 při vysokém zatížení, obr. 19 řez hořákem na pevné palivo podle šestého provedení vynálezu, obr. 20 nárys hořáku na pevné palivo z obr. 19 v pohledu ze strany topeniště, obr. 21a řez hořáku, obr. 21b nárys hořáku podle sedmého provedení vynálezu, obr. 22a řez hořákem, obr. 22b nárys hořákem podle osmého provedení vynálezu, obr. 23a řez topeništěm podle provedení vynálezu, znázorňující situaci tvoření plamene konfigurací hořáku při rohovém způsobu zapalování při vysokém zatížení, obr. 23b při nízkém zatížení, obr. 24a řez půdorysem topeništěm podle provedení vynálezu, znázorňující situaci tvoření plamene konfigurací hořáku pří tangenciálním způsobu zapalování při vysokém zatížení, obr. 24b při nízkém zatížení, obr. 25a řez půdorysem topeništěm podle provedení vynálezu, znázorňující situaci tvoření plamene konfigurací hořáku při tangenciálním způsobu zapalování při vysokém zatížení, obr. 25b při nízkém zatížení, obr. 26a konstrukční schéma obvyklého kotle na hnědé uhlí znázorňuje v nárysu, obr. 26b řez půdorysem topeniště, obr. 27 schéma spalovacího zařízení podle provedení vynálezu, obr. 28 rez půdorysem spalovacího zařízení z obr. 27, obr. 29 schéma systému kotle s práškovým uhlím podle provedení vynálezu, obr. 30 nárys příkladu hořákové komory podle známého stavu techniky, v pohledu ze strany topeniště, obr. 31a řez půdorysem topeniště podle známého stavu techniky, znázorňující změny ve spalovací oblasti topeniště během snižování zatížené u konfigurace hořáku rohového způsobu spalování při vysokém zatížení, obr. 3 lb při nízkém zatížení a obr. 32 řez nárysem topeniště podle známého stavu techniky, znázorňující polohu detektoru plamene, uspořádaného uvnitř topeniště pro kontrolu středu topeniště.

Příklady provedení vynálezu

Provedení předloženého vynálezu jsou popsána s odkazem na výkresy.

Obr. 26a znázorňuje uspořádání obvyklého topeniště 44 kotle na hnědé uhlí s tangenciálním způsobem zapalování. Obr. 26b je řez půdorysem topeniště 41 znázorněného na obr. 26a.

U běžného hnědouhelného kotle, výfukový plyn přibližně 1000°C je odtahován z horní části topeniště 41 potrubím 55 - viz obr. 27, pro výfukový plyn. Ventilátorový mlýn 45 suší a drtí na prášek hnědé uhlí, dodávané z uhelného zásobníku 43. Trubky pro přenos tepla přehřívače 50' a j CZ 303467 Β6 pod. - viz obr. 28, 29, jsou uspořádány ve vnitřní horní části topeniště 41. U hořáku 42 podle rohového způsobu zapalování a tangenciálního způsobu zapalování, je ventilátorový mlýn 45 uspořádán v každé hořákové komoře 37 - viz obr. 30.

První provedení

Obr. 1 a 2 jsou řezy hořákem na pevné palivo - dále jen hořák podle prvního provedení vynálezu. Obr. 1 znázorňuje situaci, kdy palivo vstřikované z hořáku 42 při nízkém zatížení je spalováno v topeništi 41. Obr. 2 znázorňuje situaci, ve které palivo vstřikované z hořáku 42 při vysokém zatížení je spalováno v topeništi 41. Obr. 3 je schéma hořáku 42 z obr. 1 v pohledu ze strany topeniště 44.

Olejová stříkací pistole 24 pro napomáhání spalování je uspořádána ve středu hořáku 42. Střední vzduchová tryska 10 pro vstřikování vzduchu je uspořádána okolo olejové stříkací pistole 24. Palivová tryska 11 mající kanál souosý se střední vzduchovou tryskou 10 a vstřikující tekutinovou směs paliva, ve které je souose vytvořen kanál, a nosného plynuje uspořádána okolo střední vzduchové trysky JJ). Další neznázorněné vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky 12 jsou uspořádány uvnitř vnější přepážky 22 palivové trysky Η.. V tomto provedení je několik přídavných vzduchových trysek 12 uspořádáno podél vnitřní stěny vnější přepážky 22 palivové trysky 11 Jak je znázorněno na obr. 3, nebo jindy, několik dalších vzduchových otvorů je uspořádáno na vnější přepážce 22. Sekundární vzduchová tryska 13 a terciální vzduchová tryska 14, společně zde v určitých případech nazvané vnější vzduchová tryska, jsou souosé s palivovou tryskou 11 a obě sloužící pro vstřikování vzduchu, jsou uspořádány okolo palivové trysky ΐ 1. Překážka, nazvaná stabilizační prstenec 23 pro stabilizaci plamene, je uspořádána na vnějším konci - výstupní straně do topeniště 44, palivové trysky JJ.. Stabilizační prstenec 23 pro stabilizaci plamene slouží jako překážka jak proti proudu 16 směsi paliva a nosného plynu - zde proud práškového uhlí, vstřikovaného z palivové trysky 11, tak proti proudu J7 sekundárního vzduchu, proudícího z trysky 13 sekundárního vzduchu. Proto se tlak na poproudové straně - strana topeniště 41, stabilizačního prstence 23 snižuje, čímž se indukuje v této oblasti proud směřující proti proudu J6 práškového uhlí a proudu J_7 sekundárního vzduchu. Tento proud v obráceném směru je nazýván jako recirkulační zóny 19. Plyn o vysoké teplotě vznikající spalováním práškového uhlí, proudí do recirkulačních zón J9 z poproudové strany a prodlévá tam. Tento plyn o vysoké teplotě je směšován s práškovým uhlím u proudu 16 paliva, u výstupu z hořáku 42 uvnitř topeniště 41. Současně jsou částice práškového uhlí ohřívány tepelnou radiací z topeniště 41, a tím se zapálí.

Olejová stříkací pistole 24 napomáhající spalování uspořádaná podél střední osy střední vzduchové trysky 10 se používá pro zapálení paliva při nastartování hořáku 42. Vímík 10a pro víření vzduchu vstřikovaného ze střední vzduchové trysky 10 je uspořádán na jejím konci. Vzduch se přivádí do vzduchové komory 26 pro přivádění vzduchu a potom se přivádí do topeniště 41 přes sekundární vzduchovou trysku 13 a terciální vzduchovou trysku 14. Vírníky 27 a 28 pro víření vzduchových proudů vstřikovaných z trysky 13 sekundárního vzduchu a terciální vzduchové trysky 14 jsou uspořádány uvnitř těchto trysek 13 a 14.

Tryska 13 sekundárního vzduchu a terciální vzduchová tryska 14 jsou vzájemně odděleny přepážkou 29. Konec přepážky 29 tvoří vedení - objímku, způsobující, že proud 18 terciálního vzduchu bude vstřikován v určitém úhlu k proudu 16 práškového uhlí. Hrdlo 30 hořáku 42 tvořící stěnu topeniště 41 slouží také jako vnější stěna terciální vzduchové trysky 14. Vodní trubky 31 jsou uspořádány na stěnách topeniště 41.

Člen 32 pro zúžení průtoku v palivové trysce 11 ie uspořádán uvnitř vnější přepážky 22 na protiproudové straně palivové trysky JJ.. Dále kondenzor 33 pro soustředění paliva ke stěně vnější přepážky 22 palivové trysky U je uspořádán vně střední vzduchové trysky JO. Kondenzor 33 je umístěn na poproudové straně - straně topeniště 41 od členu 32 pro zúžení průtoku.

- 14 CZ 303467 B6

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

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

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

Jak bylo popsáno shora, nízko prouhelněné uhlí, jako je hnědé uhlí a lignit, je bohaté na těkavé látky a vlhkost. Takové uhlí má nižší kalorickou hodnotu než vysoce prouhelněné uhlí a navíc má špatnou práškovatelnost. Dále jeho popílek má nízkou teplotu tání. Bohatost těkavých látek snadno způsobí samovolné zapálení během skladování a při výrobě práškového uhlí na vzduchu. Aby se odstranila tato potíž, když se hnědé uhlí a lignit rozmělňuje na prášek a spaluje, používá se jako nosný plyn paliva směs výfukového plynu a vzduchu s nízkou koncentrací kyslíku. Sou25 časně zbytkové teplo ve výfukovém plynu pomáhá vypařování vlhkosti v práškovém uhlí.

Nicméně rychlost spalování hnědého uhlí a lignitu je nižší v atmosféře s nízkou koncentrací kyslíku než ve vzduchu. Proto, když se práškové uhlí jako je hnědé uhlí a lignit, provádí v nosném plynu s nízkou koncentrací kyslíku, rychlost spalování závisí na rychlosti míšení hnědého uhlí a jo lignitu se vzduchem. To způsobí pomalejší rychlost spalování než u dehtových uhlí, která se provádí se vzduchem. Proto při spalování hnědého uhlí a lignitu při nízkém zatížení hořáku 42 s nízkou rychlostí spalování paliva, odfukování a zhášení plamene nastává snadněji ve srovnání se spalováním dehtového uhlí. Dále u hnědého uhlí a lignitu, Čas potřebný k vyhoření je delší než u dehtového uhlí. To způsobuje zvýšení nespálených karbonů ve výstupu topeniště 41. Proto urych35 lení směšování paliva se vzduchem je nutné. Když se množství spalování zvýší, tj. když se spaluje hnědé uhlí a lignit při vysokém zatížení s dobrým směšováním se vzduchem, bohatost těkavých látek způsobí zvýšení množství spalování v okolí hořáku 42. Proto se tepelné zatížení poblíž hořáku 42 místně zvyšuje a tak se teplota konstrukce hořáku 42 a stěny topeniště 44 zvyšuje tepelnou radiací. To způsobuje možnost, že spálené popeloviny přilnou a nataví se na kon40 strukci hořáku 42 a stěně topeniště 4J, což způsobí jejich zastruskování. Nižší teplota tavení hnědého uhlí a lignitu urychluje zastru skování konstrukce hořáku 42 a stěny topeniště 44.

U tohoto provedení se shora zmíněný problém, způsobený rozdílem podmínek spalování paliva při vysokém zatížení a nízkém zatížení hořáku 42 pri použití nízko prouhelněného uhlí, vyřeší nastavením polohy tvoření plamene v závislosti na zatížení hořáku 42. Tj. při vysokém zatížení se plamen tvoří v poloze daleko od hořáku 42 uvnitř topeniště 4T Naopak, pri nízkém zatížení, se plamen tvoří už u výstupu palivové trysky JJ.. Při nízkém zatížení, vzhledem k nízkému zatížení topeniště 41, teplota hořáku 42 a stěny topeniště 41 se nezvyšuje tak vysoko ve srovnání s případem vysokého zatížení, i když se plamen vytvoří blízko hořáku 42 a stěny topeniště 41.

Tak nenastane zastruskování na konstrukci hořáku 42 a stěně topeniště 44.

Aby se plamen vytvořil již u výstupu z palivové trysky JJ. při nízkém zatížení, v tomto provedení, navíc k tomu, že plyn o vysoké teplotě se zdržuje v recirkulačních zónách 19 vytvořených po proudu od stabilizačního prstence 23 plamene, vzduch se přivádí do hořáku 42 dalšími vzdu55 chovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12, čímž se zvyšuje koncentrace kys- 15CZ 303467 B6 líku v proudu j6 práškového uhlí blízko stabilizačního prstence 23 plamene. Touto operací se zvýší rychlost spalování ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku, takže se urychlí zapálení částic paliva. Protože se plamen vytvoří již v blízkosti palivové trysky 11.

Dále, přívod vzduchu střední vzduchovou tryskou 10 také zvyšuje koncentraci kyslíku v proudu 16 práškového uhlí, takže se urychlí zapálení práškového uhlí. Nyní je účinné, aby vírník 10a byl uspořádán ve střední vzduchové trysce IQ, jak je znázorněno na obr. 1 tak, aby se rozvířil střední proud 15 vzduchu, takže se urychlí smísení s proudem 16 práškového uhlí. Když se střední proud J_5 vzduchu rozvíří, tento střední proud 15 vzduchu ze střední vzduchové trysky IQ se rozšíří směrem ven odstředivou silou, přičemž rychlost proudění směřující směrem do středu topeniště 41 se sníží. Proto se doba prodlevy práškového uhlí blízko výstupu z hořáku 42 stává delší. Následkem toho spalování začíná blízko hořáku 42.

Střední vzduchová tryska 10 a další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky 12 jsou s výhodou umístěny proti proudu od výstupu z palivové trysky 11. Nyní, jak poloha střední vzduchové trysky 10, tak poloha dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek J2 uvnitř palivové trysky lije nastavena s výhodou tak, aby doba prodlevy práškového vzduchu v palivové trysce JJ. se stala kratší než doba zpoždění zapálení práškového uhlí. Účelem toho je zabránit zpětnému plameni a poškození palivové trysky 11 zapálením práškového uhlí uvnitř palivové trysky Ji· Použité údaje jsou: doba zpoždění zapálení, asi 0,1 s plynového paliva jehož doba zpoždění zapálení je kratší než práškového uhlí; a rychlost proudění 10 až 20 m/s v palivové trysce J_L Následkem toho, jak vzdálenost mezi výstupem z palivové trysky 11, tak výstupem ze střední vzduchové trysky 10 a vzdálenost mezi výstupem z palivové trysky JJ a výstupem z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 je nastavena na 1 m nebo méně.

Při vysokém zatížení se sníží tepelné zatížení blízko hořáku 42 vytvořením plamene v poloze daleko od hořáku 42. Z tohoto důvodu, v tomto provedení, přívod vzduchu z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 se sníží ve srovnání s případem nízkého zatížení. Na druhé straně, přívod vzduchu ze střední vzduchové trysky 10 se zvýší, zatímco rychlost proudění vzduchu je nastavena tak, aby byla vyšší než rychlost proudu 16 práškového uhlí v palivové trysce JJ. Snížení přívodu dalšího vzduchu sníží koncentraci kyslíku v proudu 16 práškového uhlí blízko stabilizačního prstence 23 plamene ve srovnání s případem nízkého zatížení, takže se zpomalí rychlost spalování. Proto teplota recirkulačních zón 19, vytvořených po proudu od stabilizačního prstence 23 plamene se snižuje, takže potlačuje tepelnou radiaci na konstrukci horáku 42. Dále zvýšení rychlosti vzduchu ze střední vzduchové trysky 10 zvyšuje rychlost proudu 16 práškového uhlí u výstupu z palivové trysky 11. Proto je doba prodlevy palivových částic blízko hořáku 42 kratší. Následkem toho, většina paliva je zažehnuta v poloze daleko od hořáku 42. Takto se sníží tepelná radiace z plamene a zastruskování konstrukce hořáku 42 a stěny topeniště 41 je potlačeno.

V tomto provedení, je vímík 25 uspořádán ve střední vzduchové trysce 10 tak, aby vířil střední vzduchový proud 15. Následkem odchýlení od hořáku 42 se střední proud 15 vzduchu rozšíří směrem ven, přičemž rychlost proudění se sníží. Proto se rychlost proudění vzduchu vyrovnává se zvyšováním rychlosti v poloze daleko od hořáku 42, přičemž se práškové uhlí spaluje stabilně. Dále jsou v tomto provedení recirkulační zóny 19 vytvořeny směrem po proudu od stabilizačního prstence 23 plamene a potom se část paliva zapálí uvnitř recirkulačních zón J9. Plamen v této oblasti slouží jako řídicí plamen. Takto získaný řídicí plamen může stabilně přivádět plyn o vysoké teplotě k plameni vytvořenému v poloze daleko od hořáku 42, takže stabilizuje plamen v poloze daleko od horáku 42 a proto se snižuje možnost uhašení plamene.

Aby se snížila koncentrace NO_X ve výfukovém plynu vznikajícího při spalování práškového uhlí, množství vzduchuje nastaveno s výhodou tak, aby poměr vzduchu k těkavým látkám tj. poměr celkového množství vzduchu přiváděného z palivové trysky JJ, střední vzduchovou tryskou J_0 a dalšími vzduchovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12 k množství vzduchu

- 16CZ 303467 B6 potřebného pro dokonalé spálení těkavých látek obsažených v palivu byl 0,85 až 0,95. Většina práškového uhlí se smísí se vzduchem palivovou tryskou 11 a pak se spálí - první stupeň. Potom se palivo (plyn) smíchá s proudem £7 sekundárního vzduchu a proudem 18 terciálního vzduchu (druhý stupeň). Když je dovzdušňovací otvor 49 - viz obr. 27, pro přidávání vzduchu uspořádán směrem po proudu od hořáku uvnitř topeniště 41, (palivo) plyn je smíchán se vzduchem z dovzdušňovacího otvoru 49 a potom dokonale spálen - třetí stupeň. Těkavé látky obsažené v palivu se spálí v prvním stupni vzhledem ktomu, že jejich rychlost spalování je vyšší než pevného uhlíku.

io Nyní poměr vzduchu k těkavým látkám, který je 0,85 až 0,95, způsobuje nedostatečnou koncentraci kyslíku, ale urychluje spalování práškového uhlí. Spalování práškového uhlí se provádí při vysoké teplotě plamene. Chemickou redukcí spalování práškového uhlí při podmínkách nedostatečné koncentrace kyslíku v prvním stupni, NO_X vzniklý z dusíku obsaženého v práškovém uhlí a vzduchu je přeměněn na neškodný dusík, tak způsobí redukci koncentraci NO_X ve výfukovém plynu z topeniště 41. Dále, vysoká teplota urychluje reakci v druhém stupni, čímž se redukuje nespálený uhlík. Tabulka 1 znázorňuje výsledky ve srovnání s koncentrací NO_X ve výfukovém plynu z výstupu z topeniště 44, když se mění množství vzduchu. Zde použité palivo bylo hnědé uhlí a poměr palivo a palivo, vázaný uhlík/těkavé látky, byl 0,82.

Tabulka 1

	Podmínky A	Podmínky B
Množství přiváděného paliva(jmenovité zatíženi)	100»	100«
Koncentrace kyslíku v nosném plynu paliva («)	10	10
Poměr vzduchu k těkavým látkám
Nosný plyn paliva	0,26	0,26	A
Střední vzduch	0,48	0,53	B
Přídavný vzduch	0,05	0,05	C
Celkem (nosný vzduch t střední vzduch + další vzduch)	0, 79	0,34	□
výstupní vzduch (sekundární vzduch + terciální vzduch)	0,67	0,67	E
Poměr vzduchu k palivu (těkavé látky + vázaný uhlík)
Celkem pro hořák (nosný plyn + střední vzduch + další vzduch a vnější vzduch)	0,80	0,32
Dofukovaný vzduch	0, 40	0,40
Koncentrace NOK na výstupu z topeniště (ppm: ekvivalent k koncentraci kyslíku	165	150

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

- 17CZ 303467 B6

Horák 42 podle předloženého provedení je válcový hořák, obsahující střední vzduchovou trysku středního vzduchu, palivovou trysku 11, přídavnou vzduchovou trysku 12, sekundární vzduchovou trysku 13 a terciální vzduchovou trysku 14, každá je válcová a uspořádána souose, jak je znázorněno v čelním pohledu na obr. 3 s pohledu ze strany topeniště 41. Avšak palivová tryska může být pravoúhlá. Dále, jak je znázorněno v čelním pohledu na hořák 42 na obr. 4, v pohledu ze strany topeniště 41, palivová tryska 11 může být obklopena alespoň částí trysky vnějšího vzduchu jako je sekundární vzduchová tryska J_3 a terciální vzduchová tryska 14. Dále, jak je znázorněno v řezu horákem 42 na obr. 5, vnější vzduch může být přiváděn jednou tryskou — sekundární vzduchovou tryskou 13 a dále může být přiváděn třemi nebo více neznázorněnými tryskami. V tomto provedení, jak je znázorněno na obr. 1 a 2, v palivové trysce U jsou uspořádány jak člen 32 pro zúžení proudění, tak kondenzor 33 pro soustředění částic paliva ke stěně vnější přepážky 22 palivové trysky J_L. Avšak stejný účinek se dosáhne i hořákem 42 bez těchto konstrukcí - viz obr. 5.

Dále u tohoto provedení, jak je znázorněno na obr. 1 a 2, je stabilizační prstenec 23 plamene uspořádán na konci vnější přepážky 22 palivové trysky 11. Avšak hořák 42 bez stabilizačního prstence 23 plamene, jak je znázorněn na obr. 5, může být opatřen předehřívačem 59 ve tvaru rozšířené trubky, pro zvýšení intenzity víření proudu vzduchu - proud 17 sekundárního vzduchu, čímž se indukují recirkulační zóny 19 směrem po proudu od konce vnější přepážky 22.

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

Druhé provedení

Obr. 7 je řez hořákem 42 podle tohoto druhého provedení vynálezu. Obr. 7 znázorňuje situaci činnosti hořáku 42, kdy je topeniště 41 provozováno při vysokém zatížení. Druhé provedení se liší od prvního provedení v tom, že polohu vířní ku 10a, uspořádaného v střední vzduchové trysce 10, lze přesunout. Situace činnosti hořáku 42 podle tohoto provedení při nízkém zatížení je stejná jako u prvního provedení při nízkém zatížení, znázorněného na obr. 1. Nyní se vímík 10a přesune ke konci střední vzduchové trysky 10. Situace provozu hořáku 42 podle tohoto provedení při vysokém zatížení znázorněném na obr. 2 tím, že vímík 10a je přesunut na protiproudovou stranu střední vzduchové trysky 11. Další rozdíl mezi tímto provedením a prvním provedením je v tom, Že když se vímík 10a přesune k protiproudové straně střední vzduchové trysky 11, její průřez se stává větším. Tato konfigurace snižuje poměr plochy pokryté vírníkem 10a k ploše průřezu střední vzduchové trysky 11. ve srovnání s případem, kdy je vímík 10a umístěný na konci poproudové straně střední vzduchové trysky 10.

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

Při vysokém zatížení, je rozdíl od prvního provedení v tom, že se vírník 10a přesune na protiproudovou stranu střední vzduchové trysky 10. Proto se plamen vytvoří v poloze dále od hořáku

42, čímž se zmenší tepelné zatížení poblíž hořáku 42. K tomuto účelu je v tomto provedení přívod vzduchu z dalších neznázorněných vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 při vysokém zatížení zmenšen ve srovnání s případem nízkého zatížení.

- 18CZ 303467 B6

Dále, při vysokém zatížení, plocha pokrytá vtrníkem 10a v střední vzduchové trysce JjO se zvýší ve srovnání s plochou při nízkém zatížení, přičemž intenzita víření v proudu vzduchu ze střední vzduchové trysky J_0 se sníží. Proto se střední proud J5. vzduchu rozprostře do široka po vstříknutí střední vzduchovou tryskou j0 do topeniště 41. ve srovnání s případem vysoké intenzity víření. Tak se zkrátí doba prodlevy palivových částic blízko hořáku 42 a proto se množství paliva spáleného blízko hořáku 42 zmenší. Tím se zmenší tepelná radiace z plamene na konstrukci hořáku 42 a stěnu topeniště 41 a potlačí se zastruskování konstrukce hořáku 42 a stěny topeniště 4L Současně se teplota recirkulačních zón 19 i směrem po proudu od stabilizačního prstence 23 plamene stává nižší vzhledem k poklesu tepelné radiace z plamene.

U tohoto provedení popsaného shora byl účinek v případě změny rychlosti víření středního proudu J_5 vzduchu. Avšak navíc k této změně, množství přiváděného vzduchu do každé střední vzduchové trysky 10 může být měněn jak bylo popsáno shora u prvního provedení. Účinek je stejný jako u prvního provedení.

Toto provedení znázorňuje případ, kdy se vzduchový proud vstřikovaný ze střední vzduchové trysky 10 víří vímíkem 10a. v jehož lopatkách skloněných vzhledem k vzduchovému proudu indukuje intenzitu víření. Dále se u tohoto provedení mění intenzita víření změnou polohy vírníku 10a uvnitř střední vzduchové trysky 10 a tím se změní poměr plochy pokryté vírníkem 10a k ploše průřezu Části střední vzduchové trysky 10. Avšak intenzita víření může být měněna změnou úhlu sklonu lopatek vímíku 10a. Dále, intenzita víření může být změněna způsobem kdy, jak je znázorněno v řezu střední vzduchové trysky 10 z obr. 8, se trubka 52 směrem proti proudu střední vzduchové trysky 10 rozdělí do dvou větví 59a a 59b a do nichž se vzduch přivádí tangenciálním směrem vzhledem k průřezu střední vzduchové trysky 10. V tomto případě, se intenzita víření zruší při vysokém zatížení použitím obou dvou protilehlých větví 59a a 59b zatímco se intenzita víření zvýší při nízkém zatížení, použitím hlavně jedné ze dvou větví 59a a 59b pro vstupující vzduch.

Třetí provedení

Obr. 9 je řez hořákem 42 pro spalování pevného paliva jako je hnědé uhlí a lignit, podle třetího provedení vynálezu. Obr. 10 je nárys hořákem 42 v pohledu ze strany pece.

Tekutinová směs práškového uhelného paliva a výfukového plynu se přivádí do topeniště 41 palivovou tryskou JI. Prstenec 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru písmene L v pohledu ze strany mající výstupky ve tvaru žraločích zubuje uspořádán na konci palivové trysky JI. Recirkulační zóny 19 jsou vytvořeny směrem po proudu od stabilizátoru, přičemž plamen začíná v blízkosti hořáku 42. Hořák 42 znázorněný na obr. 9 je charakterizován tím, že další neznázorněné vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky 12 jsou uspořádány tak, aby se zapalovací vzduch přiváděl mezi prstenec 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žraločích zubů - viz obr. 10. Tím se zapálení snadno zabrzdí okolo každého prstence 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žraločích zubů, zapálení nastane směrem po proudu od prstence 36.

Čtvrté provedení

Obr. 11 a 12 jsou řezy hořákem 42 podle čtvrtého provedení vynálezu. Obr. 11 znázorňuje situaci, kdy je palivo vstřikované z hořáku 42 při nízkém zatížení spalováno v topeništi 4J_. Obr. 12 a obr. 14 znázorňují situaci, kdy je palivo vstřikované z hořáku 42 při vysokém zatížení spalováno v topeništi 44. Obr. 13 je schéma hořáku 42 z obr. 11 v pohledu ze strany topeniště 41.

U hořáku 42 podle čtvrtého provedení je olejová stříkací pistole 24 pro napomáhání spalování uspořádána ve středu. Palivová tryska 11 pro vstřikování směsi paliva a nosného plynu je uspořádána okolo olejové stříkací pistole 24. Několik dalších neznázorněných vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 je uspořádáno podíl vnitřku plochy vnější přepážky 22 palivové trysky 11. Sekundární vzduchová tryska 13 a terciální vzduchová tryska 14, obě souosé

- 19CZ 303467 Β6 s palivovou tryskou 11 a každá sloužící pro vstřikování vzduchu, jsou uspořádány okolo palivové trysky J_[. Stabilizační prstenec 23 plamene je uspořádán na vnějším konci - výstupní konec na straně topeniště 41, povrchu stěny palivové trysky 11. Stabilizační prstenec 23 plamene slouží jako překážka jak proti proudu 16 práškového uhlí vstřikovaného z palivové trysky 11, tak proudu 17 sekundárního vzduchu proudícího ze sekundární vzduchové trysky 13. Proto se tlak na poproudové straně - strana topeniště 41, stabilizačního prstence 23 plamene snižuje, přičemž recirkulační zóny 19 se indukují v této oblasti v opačném směru než je směr proudu 16 práškového uhlí a sekundárního vzduchového proudu 17. Uvnitř recirkulačních zón 19 se částice paliva ohřívají tepelnou radiací z topeniště 41 a tím se zapálí.

Jestliže je na výstupu z trysky vnějšího vzduchu — sekundární vzduchové trysky 13, terciální vzduchové trysky Jh4 a pod. uspořádáno vedení 25 pro vedení proudu vnějšího vzduchu tak, aby ho směrovalo ven od střední osy hořáku 41, recirkulační zóny 19 se vytvoří mnohem snadněji ve srovnání se stabilizačním prstencem 23 plamene.

Olejová stři kácí pistole 24 pro napomáhání spalování uspořádaná podél střední osy palivové trysky 11 se používá pro zapálení paliva při nastartování hořáku 42. Vírníky 27 a 28 pro rozvíření proudů vzduchu vstřikovaných ze sekundární vzduchové trysky 13 a terciální vzduchové trysky 14 jsou uspořádány uvnitř těchto trysek 13 a resp. 14.

Sekundární vzduchová tryska 13 a terciální vzduchová tryska 14 jsou vzájemně oddělené přepážkou 29. Konec přepážky 29 tvoří vedení 25 pro vedení proudu 18 terciálního vzduchu tak, aby směřoval ven od proudu 16 práškového uhlí. Hrdlo 30 hořáku 42 tvoří stěnu terciální vzduchové trysky 14. Vodní trubky 31 jsou uspořádány na stěnách topeniště 44.

Člen 32 pro zúžení proudu uspořádaný v palivové trysce ii, je přepážka 22 proti proudu palivové trysky 11. Dále kondenzor 33 pro soustředění paliva ke straně přepážky 22 palivové trysky 11 ie uspořádán vně olejově stříkací pistole 24. Kondenzor 33 je umístěn na poproudové straně hořáku 42 - straně topeniště 41 od členu 32 pro zužování proudu.

U tohoto provedení jsou dále popsány konfigurace hořáku 42 a způsob spalování hnědého uhlí a lignitu, kdy je výfukový plyn z topeniště 44 použit jako nosný plyn paliva a kdy koncentrace kyslíku v proudu 16 práškového uhlí je nízká.

U tohoto provedení, problém odfukování a zhášení plamene při nízkém zatížení a problém koheze popílku na konstrukci hořáku 42 při vysokém zatížení, oba způsobené rozdílem podmínek spalování paliva při vysokém zatížení a nízkém zatížení hořáku 42, když se použije nízkozauhelněné uhlí, se vyřeší nastavením polohy vytvoření plamene v topeništi 41, v závislosti na zatížení hořáku 42. Tj. při vysokém zatížení se plamen vytvoří v poloze dále od hořáku 42 uvnitř topeniště 44. Naopak, při nízkém zatížení se plamen vytvoří uvnitř topeniště 41 a začíná v okolí výstupu z palivové trysky 11. Při nízkém zatížení, vzhledem nízkému tepelnému zatížení topeniště 41 se teplota hořáku 42 a stěny topeniště 41 okolo hořáku 42 nezvýší tak vysoko ve srovnání s případem vysokého zatížení i když se plamen vytvoří blízko hořáku 42 a stěny topeniště 44. Proto nenastane zastruskování okolo konstrukce hořáku 42 a stěny topeniště 41.

Aby se vytvořil plamen u vnitř topeniště 41, který začíná v okolí výstupu z palivové trysky 11 při nízkém zatížení u tohoto provedení, navíc k tomu, že plyn o vysoké teplotě prodlévá v recirku lačních zónách 19 vytvořených po proudu od stabilizačního prstence 23 a vedení 25, vzduch se přivádí dalšími neznázorněnými vzduchovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami J_2, tím se zvýší koncentrace kyslíku v proudu 16 práškového uhlí poblíž stabilizačního prstence 23 plamene. Touto operací se rychlost spalování zvýší ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku, čímž se urychlí zapalování částic paliva. Proto se plamen vytvoří uvnitř topeniště 41, a začíná v okolí palivové trysky 11.

-20CZ 303467 B6

Další neznázorněné vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky 12 jsou s výhodou umístěny proti proudu od konce - výstup do topeniště 44, palivové trysky 11. Nyní je poloha dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 uvnitř palivové trysky 11 nastavena s výhodou tak, aby byla doba prodlevy paliva v palivové trysce 11 kratší, než je doba pro5 dlevy zapálení paliva. Důvodem je zabránit zpětnému plameni do palivové trysky 11 a jejímu poškození spálením, z působenému zapálením paliva uvnitř palivové trysky JJ_. Použité míry jsou: doba prodlevy zapálení - asi 0,1 s plynového paliva, jehož doba prodlevy zapálení je kratší než doba prodlevy zapálení práškového uhlí; rychlost proudění 10 až 20 m/s v palivové trysce 11. Např. vzdálenost mezi výstupem z palivové trysky 11 a výstupem z dalších neznázorněných ío vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 je nastavena asi na 1 m nebo méně.

Pri vysokém zatížení topeniště 41 se sníží tepelné zatížení blízko hořáku 42 vytvořením plamene u vnitř topeniště 41 v poloze dále od hořáku 42. K tomuto účelu se sníží u tohoto provedení přívod vzduchu z dalších neznázorněných vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových try15 sek 12 ve srovnání s případem nízkého zatížení. Snížení přívodu dalšího vzduchu snižuje koncentraci kyslíku v proudu 16 práškového uhlí poblíž stabilizačního prstence 23 plamene ve srovnání s případem nízkého zatížení, čímž se urychlí rychlost spalování. Proto se snižuje teplota recirkulačních zón J_9 vytvořených po proudu od stabilizačního prstence 23 plamene, čímž se potlačuje tepelná radiace na konstrukci hořáku 42. Proto je potlačeno zastru skování.

U tohoto provedení, se recirkulační zóny 19 vytvoří po proudu od stabilizačního prstence 23 plamene a potom se část paliva spálí uvnitř recirkulačních zón 19. Plamen v této oblasti slouží jako řídicí plamen. Získaný řídicí plamen může stabilně přivádět plyn o vysoké teplotě do plamene vytvořeného v poloze uvnitř topeniště 41 dále od hořáku 42, čímž se stabilizuje plamen v poloze dále od hořáku 42 a tím se snižuje možnost zhášení plamene.

Obr. 23a znázorňuje situaci, pri které je plamen hořáku 42 vytvořen v poloze dále od recirkulačních zón 19 po proudu od stabilizačního prstence 23 plamene pri zatížení topeniště 44. V tomto případě, aby se snížila možnost zhášení plamene, plameny jsou vzájemně s výhodou směšovány uvnitř topeniště 41, čímž je umožněno stabilní spalování v topeništi, jak je znázorněno v řezu půdorysem spalovacího zařízení - topeništěm 41 s použitím hořáků 42 podle vynálezu. Obr. 23a znázorňuje případ, kdy je hořák 42 uspořádán v každém ze čtyř rohů topeniště 4L Avšak operace je stejná také u způsobu protilehlého zapalování, kdy je hořák 42 uspořádán v každé z protilehlých stran topeniště 44.

Aby se snížila koncentrace NO_X ve výfukovém plynu vzniklého ze spalování, množství vzduchu je nastaveno tak, aby poměr vzduchu k těkavým látkám, tj. poměr celkového množství vzduchu přiváděného z palivové trysky 11 a dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 k množství vzduchu potřebného pro dokonalého spalování těkavých látek obsažených v palivu, byl 0,85 až 0,95. Většina paliva je směšována se vzduchem, přiváděným dalšími vzduchovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12 v palivové trysce 11, a potom spáleny - první stupeň. Potom se palivo - plyn směšuje s proudem J_7 sekundárního vzduchu a proudem 18 terciálního vzduchu, a potom se spálí - druhý stupeň. Když je dovzdušfiovací otvor 49 viz obr. 27, pro přivádění vzduchu uspořádán směrem po proudu od hořáku 42 uvnitř topeniště

44, palivo - plyn se směšuje se vzduchem přiváděným z dovzdušňovacího otvoru 49 a potom se dokonale spálí - třetí stupeň. Těkavé látky obsažené v palivu se spálí v prvním stupni, protože jejich rychlost spalování je vyšší než rychlost vázaného uhlíku.

Nyní poměr vzduchu k těkavým látkám v hodnotě 0,85 až 0,95 způsobuje nedostatečnost kon50 centrace kyslíku, ale urychluje spalování paliva. Spalování se provádí pri vysoké teplotě plamene. Chemicky redukovaným spalováním paliva v podmínkách nedostatečné koncentrace kyslíku je první stupeň, NO_X vzniklý z dusíku obsaženého v palivu a vzduchu se přeměňuje na neškodný dusík, čímž se způsobí redukce koncentrace NO_X ve výfukovém plynu z topeniště 41. Dále, reakce v druhém stupni je urychlena, Čímž se sníží nespálený uhlík. Tabulka 2 znázorňuje výsledky

-21 CZ 303467 B6 ve srovnání koncentrace NO_X ve výfukovém plynu z výstupu z topeniště 41, když se mění množství vzduchu. Zde, je použité palivo hnědé uhlí a poměr paliva - vázaný uhlík/těkavé látky 0,82.

Při podmínkách B, poměr vzduchu k těkavým látkám - viz sloupec C v tabulce 2, se stává 0,85 5 z hodnoty 0,70 při podmínkách A a koncentrace NO_S v plameni se sníží.

Tabulka 2

	Podmínky A	Podmínky B
Množství přiváděného paliva (při poměrném zatížení)	100 %	100 t
Koncentrace kyslíku v nosném plynu paliva (fc)	10	10
Poměr vzduchu k těkavým látkám
nosný plyn paliva	0,50	0,50	A
střední vzduch	0,20	0,35	B
další vzduch	0,70	0,85	C
Celkem (nosný plyn + střední vzduch + další vzduch)	0,76	0,76	D
Vnější vzduch (sekundární + terciální vzduch)

Poměr vzduchu k palivu (těkavé látky + vázaný uhlík
celkově pro hořák (nosný plyn + střední vzduch + další vzduch + vnější vzduch)	0, 30	0,84
Dovzdušňovací vzduch	0, 40	0, 40
Koncentrace NOX na výstupu z topeniště (ppm: ekvivalent k 6% koncentraci kyslíku)

Hořák 42 podle předloženého vynálezu je válcový hořák, sestávající z palivové trysky 11, sekundární vzduchové trysky 13 a terciální vzduchové trysky J_4, z nichž každá je válcová a je uspořá15 dána souose jak je znázorněno v nárysu na obr. 13 v pohledu ze strany topeniště 41. Avšak palivová tryska 11 a kondenzor 33 mohou být pravoúhlé. Dále, jak je znázorněno na obr. 15 představující nárys hořáku 42 v pohledu ze strany topeniště 41, může být palivová tryska 11 obklopena alespoň částí trysky vnějšího vzduchu jako např. sekundární vzduchové trysky J3 nebo terciální vzduchové trysky 14. Dále, jak je znázorněno u hořáku 42 z obr. 15, další vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky 12 mohou být umístěny jako jediná tryska podél vnitřní strany vnější přepážky 22 palivové trysky ]_L

Dále, jak je znázorněno v řezu hořákem 42 na obr. 16, vnější vzduch se může přivádět jedinou tryskou - sekundární vzduchovou tryskou 13 a může být dále přiváděn třemi nebo více neznázor25 něnými tryskami. V tomto provedení, jak je znázorněno na obr. 11 a 12, oba členy 32 pro zúžení proudu jsou uspořádány v palivové trysce 11 a překážka - kondenzor 33 pro soustředění částic

-22CZ 303467 B6 paliva k vnitřní straně povrchu vnější přepážky 22 palivové trysky J_L Avšak stejného účinku jako je účinek hořáku 42 znázorněného na obr. 11 až 15 se získá i bez těchto konstrukcí.

Dále, u tohoto provedení, jak je znázorněno na obr. 11 a 12, stabilizační prstenec 23 plamene je s uspořádán na konci povrchu vnější přepážky 22 palivové trysky JJ.. Avšak jak je znázorněno na obr. 16, může být vytvořeno vedení 35 pro vedení proudu vnějšího vzduchu - sekundárního vzduchového proudu J_7 tak, aby směroval ven od palivové trysky 11, čímž se vytvoří recirkulační zóny J9 poblíž zadní části vedení 35 - střední strana topeniště 41. ío Páté provedení

Obr. 17 a 18 jsou řezy horákem 42 podle pátého provedení předloženého vynálezu. Obr. 17 znázorňuje situaci, kdy je palivo vstřikované z hořáku 42 při nízkém zatížení spalováno v topeništi 4J_. Obr. 18 znázorňuje situaci, kdy je palivo vstřikované z hořáku 42 při vysokém zatížení spalo15 váno v topeništi 44.

Největší rozdíl mezi tímto pátým provedením a čtvrtým provedením je ten, že ani stabilizační prstenec 23 plamene ani vedení 35 není uspořádáno na konci po vrchu vnější přepážky 22 palivové trysky 11. Aby se nastavil profil plamene bez stabilizačního prstence 2 plamene a bez vedení

35, je v sekundárním vzduchovém proudu 17 uspořádán vírník 27.

Plamen se vytvoří tak, že začíná u výstupu z palivové trysky J_[ při nízkém zatížení topeniště 44. Pro tento účel se vzduch přivádí dalšími neznázoměnými vzduchovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami 12. čímž se zvýší koncentrace kyslíku v proudu 16 práškového uhlí blízko vnější přepážky 22 palivové trysky 11. Touto operací se rychlost spalování zvýší ve srovnání s případem nízké koncentrace kyslíku, takže se urychlí zapálení částic paliva. Proto se plamen vytvoří tak, že začíná v blízkosti palivové trysky 11.

V tomto provedení, se sekundární vzduch intenzivně víří vířní kem 27 uspořádaným v sekundární vzduchové trysce 13 počtem víření 1 nebo vyšším. Působením odstředivé síly víru se sekundární vzduchový proud 17 po vstříknutí rozšíří ve směru od proudu 16 práškového uhlí. Nyní poklesne tak v oblasti mezi proudem 16 práškového uhlí a sekundárním vzduchovým proudem 17, takže se indukují recirkulační zóny 19 v obráceném směru než je směr proudu 46 práškového uhlí a sekundárního vzduchového proudu 17. Dále, když je neznázoměné hradítko pro snížení rychlosti proudění uspořádáno v sekundární vzduchové trysce 43 tak, aby se snížila rychlost sekundárního vzduchového proudu 42 téměř na nulu, recirkulační zóny 19 se vytvoří mezi terciálním vzduchovým proudem 18 v terč i ál ní vzduchové trysce 14 a proudem 16 práškového uhlí.

Při vysokém zatížení se tepelné zatížení blízko hořáku 42 sníží vytvořením plamene uvnitř tope40 niště 41 v poloze daleko od hořáku 42. K tomu účelu, se přívod vzduchu z dalších vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek 12 sníží ve srovnání s případem nízkého zatížení. Snížení přívodu dalšího vzduchu snižuje koncentraci kyslíku v proudu 16 práškového uhlí blízko povrchu vnější přepážky 22 palivové trysky H ve srovnání s případem nízkého zatížení, čímž se zpomalí rychlost spalován. Dále se u tohoto provedení sníží intenzita víření sekundárního vzdu45 chového proudu J_7 udělená vířní kem 27 v sekundární vzduchové trysce 13. Potom sekundární vzduchový proud 17 po vystříknutí z sekundární vzduchové trysky 13 proudí rovnoběžně s proudem 16 práškového uhlí, přičemž se neindikují žádné recirkulační zóny _19 v obráceném směru v oblasti mezi proudem 16 práškového uhlí a sekundárním vzduchovým proudem 17. Dále, když se neznázoměné hradítko uspořádané v sekundární vzduchové trysce ]3 otevře tak, aby se zvýšila rychlost sekundárního vzduchového proudu 12, nelze zabránit, aby žádné recirkulační zóny 19 v obráceném směru nebyly indukovány v oblasti mezi proudem 16 práškového uhlí a sekundárním vzduchový proudem 17.

-23 CZ 303467 B6

Šesté provedení

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

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

Sedmé provedení

Sedmé provedení vynálezu je popsané dále. Obr. 21 je řez hořákem 42 podle sedmého provedení.

Obr. 21a je řez hořákem 42, zatímco obr. 21b je nárys hořáku 42 v pohledu ze strany topeniště

11.

Tekutinová směs 1 práškového paliva a nosného vzduchu - primární vzduch, se přivádí do topeniště 11 palivovou tryskou 11. Prstenec 36 pro stabilizaci plamene, kteiý má v řezu tvar písmene

L, je uspořádán na konci palivové trysky 11. Recirkulační zóny 19 jsou vytvořeny směrem po proudu prstence 36 pro stabilizaci plamene, přičemž plamen se vytvoří tak, že začíná v blízkosti hořáku 42.

Kondenzor 33 je uspořádán uvnitř palivové trysky 11. Kondenzor 33 zvyšuje koncentraci práš30 kového uhlí blízko prstence 36 pro stabilizaci plamene, tím se urychluje zapálení. Spalovací vzduch - sekundární vzduchový proud 17 a terciální vzduchový proud 18 se přivádí okolo palivové trysky 11 ze vzduchové komory 26. Terciální vzduchový proud 18 se správně rozvíří vímíkem 28, přičemž podmínky se optimalizují pro spalování s redukovaným NO_X. Dále se terciální vzduchový proud 18 rozšíří směrem ven přepážkou 29, čímž se způsobí tzv. podmínky bohatého paliva, kdy je vzduch nedostatečný ve středu plamene. Proto je spalování vhodné pro spalování práškového uhlí se sníženým NO_V

Hořák 42 znázorněný na obr. 21 je charakterizován tím, že další neznázoměné vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky 12 pro zapálení, jsou uspořádány mezi kondenzorem 33 a vnitřní stěnou palivové trysky 11. Tak se další vzduch pro zapálení přivádí do proudu 16 práškového uhlí soustředěného k vnitřní straně stěny palivové trysky 11 kondenzorem 33, a proto se zvýší koncentrace kyslíku zatímco koncentrace práškového uhlí se udržuje na předem stanovené nebo vyšší koncentraci. To zlepšuje zapalovatelnost. Olejový hořák 24 používaný pří startu hořáku 42 je uspořádán na jeho středové ose. Směšovací oblast S pro směšování směsi tekutiny s dalším vzduchem pro zapálení je uspořádána mezi rozdělovačem 33 a prstencem 36 pro stabilizaci plamene na konci palivové trysky 11. Tímto způsobem se směs tekutiny v palivové trysce 11 dostatečně směšuje s dalším zapalovacím vzduchem 21. Výstup z dalších vzduchových otvorů, nebo přídavných vzduchových trysek 12 pro zapalování je uspořádán mezi prstencem 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žralocích zubů - viz obr. 21b. Tímto způsobem se zapálení snadno zastaví okolo každého prstence 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žral očích zubů - zapálení nastane po proudu od prstence 36 pro stabilizaci plamene ve tvaru žralocích zubů.

Vedení 36' pro rozprostření směru vstřikování vnějšího vzduchu může být uspořádáno na výstupu proudu z trysky vnějšího vzduchu - sekundárního vzduchového proudu 17, terciálního vzdu-24CZ 303467 B6 chového proudu J_8 a pod., recirkulační zóny J9 se vytvoří mnohem snadněji ve spolupráci s vedením 16' a prstencem 36 pro stabilizaci plamene.

Osmé provedení

Hořák 42 podle osmého provedení znázorněného na obr. 22a je řez hořákem 42, zatímco obr. 22b je nárys hořáku 42 v pohledu ze strany topeniště 44 je charakterizován tím, že zapálení dalšího vzduchu 67, se provádí z přívodního potrubí 66 spojeného s dalšími neznázoměnými vzduchovými otvory nebo přídavnými vzduchovými tryskami J_2 pro zapalování, přes tyto další neznázoměné vzduchové otvory nebo přídavné vzduchové trysky \2 a do směšovací oblasti S pro směšování tekutinové směsi v palivové trysce JJ. se zapalovacím dalším vzduchem,

U hořáku 42 znázorněném na obr. 22a, b zapalovací další vzduch 67 přiváděný zpřiváděcího potrubí 66 může mít tlak odlišný od tlaku vzduchu, získaného ze vzduchové komory 26, čímž je umožněna volná volba velikosti dalších neznázorněných vzduchových otvorů nebo přídavných vzduchových trysek J2. Dále, neznázoměné zařízení pro nastavení rychlosti zapálení vzduchu může být uspořádáno v potrubí zapalovacího dalšího vzduchu, čímž se umožní snadné řízení rychlosti přívodu. Použije-li se kyslíkem obohacený plyn jako zapalovací další vzduch, zlepší se zapalovatelnost.

Obr. 23 je řez topeništěm 41 s použitím hořáků 42 podle některého ze shora popsaných provedení vynálezu u způsobu rohového zapalování.

Všeobecně pokud se týká hořáků 42 u způsobu rohového zapalování, horizontální část hořákové komory 37 je uspořádána v každém rohu topeniště 41. Při vysokém zatížení topeniště 44 jak je znázorněno na obr. 23a, proud z každého hořáku 42 v hořákové komoře 37 tvoří odfukovací část 38 na spodní straně hořáku 42, čímž se vytvoří stabilní spalovací oblast v topeništi 44.

V příkladu činnosti hořáku 42 při způsobu rohového zapalování znázorněném na obr. 23, rychlost terciálního vzduchového proudu 18 krajní terciální vzduchové trysky 14, přispívajícího k vytvoření stabilní spalovací oblasti v topeništi 44 je 50 m/s nebo vyšší, zatímco rychlost proudu 16 práškového uhlí přiváděného výfukovým plynem je 5 až 30 m/s a rychlost proudu vzduchu ze střední vzduchové trysky 10 pro urychlení zapálení paliva je 5 až 20 m/s.

Při nízkém zatížení topeniště 41, jak je znázorněno na obr. 23 b, poměr rozdělování a intenzity víření spalovacího vzduchuje nastaven tak, aby každý hořák 42 tvořil plamen samočinně se stabilizujícího typu. Obr. 24 znázorňuje provedení, u kterého je palivo přiváděno do topeniště 44 ze čtyř hořákových komor 37, kde každá je uspořádána v boční stěně topeniště 4J. Obr. 25a při vysoké zatížení a obr. 25b při nízkém zatížení znázorňuje provedení u kterého je palivo přiváděno do topeniště 4J ze šesti hořákových komor 37, kde je každá uspořádána v boční stěně topeniště 41.

U shora zmíněných osazení, na spodní straně hořáku 42 je koncentrace kyslíku nízká a není tam žádný zdroj tepla jako např. cirkulace plynu o vysoké teplotě na vysoké úrovni. Proto se palivo nezapálí, přičemž se vytvoří odfukovací část 38. Ve středu topeniště 44 se palivo směšuje s proudy z ostatních hořáků 42 a se vzduchem z krajní terciální vzduchové trysky 14, čímž se vytvoří stabilní spalovací oblast a proto stabilní spalování. Funkce krajní terciální vzduchové trysky 14 při vysokém zatížení je stabilizovat tvoření stabilní spalovací oblasti podobně jako v předchozím případě. K tomuto účelu je rychlost proudění s výhodou 50 m/s nebo vyšší.

Krátce, u předloženého vynálezu, u topeniště 44 při způsobu rohového zapalování a způsobu tangenciálního zapalování, odfukovací část 38 se vytvoří v proudu paliva na spodní části hořáku 42 při vysokém zatížení, čímž se vytvoří stabilní spalovací oblast uvnitř topeniště 44. Naopak, při nízkém zatížení se plamen vytvoří v proudu paliva, počínaje od spodní části hořáku 42, samočin-25CZ 303467 B6 ně se stabilizujícím způsobem. Takovouto činnost lze uplatnit u širokého rozsahu zatížení topeniště 41.

Zejména vodou chlazená konstrukce povrchu stěn každého topeniště 41 není upravena, ale část hořákové komory 37 je upravena do konstrukce hořáku 42 obsahující kanál pro palivo a několik kanálů pro spalovací vzduch. Potom jsou nastaveny rozdělení spalovacího vzduchu a intenzita víření proudu paliva a proudu spalovacího vzduchu. Tak je činnost řízena v závislosti na nízkém nebo vysokém zatížení topeniště 41.

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

Obr. 27 je schéma spalovacího zařízení, používajícího hořáky 42 na uhlí jako je hnědé uhlí a lignit, podle vynálezu. Obr. 28 je řez půdorysem odpovídajícím obr. 27. Následující popis je proveden s odkazem na obr. 27 a 28.

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

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

U hořáku 42, se způsob spalování mění v závislosti na zatížení spalovacího zařízení - topeniště 41. Tj. při vysokém zatížení je tepelné zatížení blízko hořáku 42 sníženo vytvořením plamene v poloze daleko od hořáku 42. Naopak, při nízkém zatížení se plamen vytvoří tak, že začíná u výstupu palivové trysky 11. V tom okamžiku, pro bezpečnou činnost spalovacího zařízení, plamen potřebuje být kontrolován. U vynálezu, protože se způsob spalování mění v závislosti na zatížení, způsob kontrolování plamene se s výhodou mění v závislosti na zatížení. Tj. při nízkém zatížení, protože plamen je vytvořen nezávisle na každém hořáku 42, je nutno uspořádat detektor 47 plamene v každém hořáku 42. Naopak při vysokém zatížení, aby se mohl kontrolovat plamen, který se vytvoří v poloze daleko od hořáku 42, je potřeba detektor 48 plamene pro kontrolu středu topeniště 44. Příslušný signál z detektorů 47 a 48 plamene se zvolí v závislosti na zatížení a způsobu spalování, přičemž se kontroluje plamen.

Dále, aby se snížilo zastruskování konstrukce hořáku 42 a stěny topeniště 41 při vysokém zatížení, mohou být u spořádány neznázoměné teploměry nebo měřidla radiace ve stěnách topeniště 41 nebo hořácích 42 na práškové uhlí, přičemž rychlost proudění dalšího vzduchu a rychlost proudění středního vzduchu mohou být nastaveny podle odezvy na signál z takovýchto přístrojů.

Obr. 29 znázorňuje konfiguraci, u kteréjsou uplatněny různé hořáky 42 pro spalování uhlí, jako je hnědé uhlí a lignit, podle některého ze shora uvedených provedení vynálezu, u systému kotle na práškové uhlí.

-26CZ 303467 B6

Kotel na práškové uhlí na obr. 29 má konfiguraci hořáků 42 pro dvoustupňovou spalovací metodu a obsahuje dovzdušňovací otvor 49. Několik hořáků 42 je uspořádáno ve třech vertikálních řadách po pěti horizontálních řadách v topeništi 4L Horizontální uspořádání hořáků 42 v topeništi 44 není znázorněno. Jak počet hořáků 42, tak jejich uspořádání je dáno jak kapacitou - maximální rychlostí spalování práškového uhlí, kapacitou kotle a pod., jednoho hořáku 42, tak konstrukcí kotle.

Hořáky 42 každého stupně jsou umístěny ve vzduchové komoře 26. Atomizér pro vstřikování oleje napomáhajícího spalování s nosným plynem vzduchu, je uspořádán v hořáku 42. Olej pro napomáhání spalování se přivádí rozdělovačem 58 do olejové trysky 24 každého hořáku 42. Spalovací vzduch 51 se ohřívá v tepelném výměníku 52, čímž se dostane vzduch horký asi 300 °C. Spalovací vzduch se zavádí do vzduchové komory 26 po nastavení rychlosti proudění hradítkem 56. Spalovací vzduch se pak vstřikuje každým hořákem 42 do topeniště 41. Spalovací vzduch se dále přivádí hradítkem 57 do dovzdušňovací ho otvoru 49.

Výfukový plyn se odtahuje odtahovým potrubím 55 spojeným s okolím výstupu výfukového plynu ve výstupu z topeniště 41, čímž se přivádí do přivaděče 44 paliva. Práškové uhlí se přivádí do ventilátorového mlýnu 45 spolu s nosným výfukovým plynem, a je zde rozmělněné na prášek. Potom se nastaví rozdělení velikosti zrn a potom se práškové uhlí přivádí do hořáku 42. Jak velikost zrn práškového uhlí přiváděného do hořáku 42, tak jejich rozdělení se nastavuje v závislosti na zatížení kotle. Povrch stěny topeniště 41 má obvykle vodou chlazenou konstrukci pro vytváření primární páry. Primární pára se přehřívá přehřívačem 50', tím se stane přehřátou parou a přivádí se na neznázoměnou parní turbínu. Parní turbína je spojena s generátorem energie a tak generátor energie vyrábí elektřinu.

V kouřovodu pro uvolňování výfukového plynu kotle na práškové uhlí přes komín 63 do ovzduší, je uspořádáno zařízení pro čištění výfukového plynu, obsahující zařízení 60 pro odstraňování NO_X, elektrický sběrač 6f prachu a zařízení pro odstraňování SO_X.

Množství spalovacího vzduchu přiváděného do každého hořáku 42 je nastaveno na 89 až 90 % obj. teoretického množství vzduchu pro uhlí. Množství dovzdušňovacího vzduchu z dovzduŠňovacího otvoru 49 je nastaveno asi na 40 až 30 % objemu teoretického množství vzduchu pro uhlí. Proto celkové množství vzduchu je asi 120 % obj. teoretického množství vzduchu pro uhlí. Spalování v plameni hořáku 42 na práškové uhlí se provádí vzduchem jehož množství je menší než teoretické množství vzduchu a potom, nespálený uhlík z paliva se redukuje dovzdušňovacím spalováním.

Výroba energie spalováním uhlí s použitím nízko zuhelněného uhlí jako je hnědé uhlí a lignit se realizuje systémem pro výrobu energie vytápěného uhlím, obsahujícím topeniště 41 mající povrch stěn topeniště 41 opatřený řadou hořáků 42 podle vynálezu; kotel na uhlí pro ohřívání vody pro výroby páry používající spalovací teplo získané s v hořácích na práškové uhlí; parní turbíny poháněné párou získanou v kotli; a neznázorněný generátor energie poháněný parními turbínami.

Obr. 30 je nárys příkladu hořákové komory 37 podle způsobu rohového zapalování nebo způsobu tangenciálního zapalování, v pohledu ze strany kotle. Každý proud vzduchu má různou rychlost v závislosti na svém různém účelu. Střední vzduchová tryska 10 směšuje vzduch do paliva, přiváděného proudem výfukového plynu z palivové trysky JJ. čímž se zvyšuje koncentrace kyslíku a urychluje spalování. Vzduchová tryska JO která je nejvíce vně, přivádí vysoce pronikající proud, mající rychlost 50 m/s nebo vyšší, čímž se stabilizuje spalování paliva okolo středu kotle.

Klíčovou technologií nutnou pro vytvoření dominance na světovém trhu na relativně novém poli v oblasti spalování nízko kvalitního uhlí jako je hnědé uhlí, je hořák pro práškové uhlí, který lze provozovat pří proměnlivém zatížení v závislosti na změnách potřeby elektrické energie. Ve

-27CZ 303467 B6 východní Evropě, ohřívače potřebují pracovat při částečném zatížení až pod asi 30 %. V takových případech, má známý stav techniky následující problémy.

Jak bylo uvedeno shora, důležitým momentem u známého spalování hnědého uhlí - způsob rohového a tangenciálního zapalování, je vytvořit vysoko pronikající proud směsi paliva a spalovacího vzduchu, aby se stabilizovalo spalování v topeništi 41. Snižováním zátěže kotle, se shora uvedený moment paprsku z hořákové komory 32 také snižuje, což způsobí nestabilitu plamene. Obr. 31 je řez půdorysem topeniště 44 podle způsobu rohového zapalování, znázorňující příklad varianty tvaru plamene, když se zatížení topeniště 4J. sníží z vysoko zatíženého stavu na nízko zatížený stav. Při vysokém zatížení, znázorněném na obr. 31a, proud z hořákové komory 37 tvoří profukovací část blízko výfuku z hořáku 42 a dále tvoří stabilní spalovací oblast mezi okolím výfuku a středu topeniště 41, čímž se dosáhne účinné spalování.

Naopak, při nízkém zatížení, se rychlost proudění a tím moment každého proudu z hořákové komory 37 sníží. Proto se oblast stabilního spalování, jak je znázorněn na obr. 31a nevytvoří a tím je spalování nestabilní - celá oblast kotle se stává tmavou jak je znázorněno na obr. 31 b. Pro účely zabránění zhášení plamene hořáku 42 při nízkém zatížení, je detektor 47 plamene pro kontrolu tvoření stabilní spalovací oblasti v topeništi 41 uspořádán blízko dovzdušňovacího otvoru v horní části topeniště 44,jak je znázorněno v řezech na obr. 32. Tento detektor plamene stanoví, že nastalo zhasnutí plamene, jestliže se sníží jasnost topeniště 41, jak je znázorněno na obr. 31b, Takže, protože se vytvoření oblasti stabilního spalování v topeništi 41 uskuteční momentem proudu každého hořáku, známé způsoby nejsou použitelné při nízkém zatížení. Zde na obr. 31 a a 31b jsou hořákové komory 37 uspořádány v dolní části topeniště 41 přičemž proudy směsi paliva a nosného plynu z hořákových komor 37 jsou směšovány se spalovacím vzduchem, přiváděným z dovzdušňovacích otvorů 49, čímž se vytvoří plamen.

Průmyslová využitelnost

Vynález poskytuje hořák 42 na pevné palivo a způsob spalování používající tento hořák 42, kterým lze provádět stabilní spalování v širokém rozsahu zatížení topeniště 41 od podmínek operace s vysokým zatížením až k podmínkám operace s nízkým zatížením i v případě spalování pevného paliva s opravdu špatnou spalovatelností jako nízko zuhelněného uhlí jako je hnědé uhlí a lignit; spalovací zařízení, jako je kotel, ohřívací pec a kotel pro teplovzdušné vytápění, používající tento hořák 42, a způsob jejich provozu; kotel na uhlí a systém používající tento kotel; a systém na uhlí pro výrobu energie.

Vynález umožňuje zapálení v okolí hořáku 42 i když se použije plyn s nízkou koncentrací kyslíku jako nosný plyn. Proto i práškové uhlí jako hnědé uhlí, mající špatnou charakteristiku popelovin, lze rychle a účinně spalovat blízko výstupu z hořáku. To umožňuje redukce NO_X ve výfukovém plynu a zabraňuje kohezi popelovin okolo hořáku 42.

Claims (25)

1. Hořák (42) na pevné palivo zahrnující palivovou trysku (11) pro vstřikování palivové směsi obsahující pevné palivo a nosný plyn, kondenzor (33) sestávající zčásti, která má postupně vzrůstající příčný průřez a části, která má postupně se zmenšující příčný průřez ve směru od ústí hořáku (42) k jeho zadní části, kde tyto změny průřezu jsou provedeny uvnitř palivové trysky (11), přičemž dále zahrnuje člen (32) pro zúžení průchodu pro přechodné zúžení příčného průřezu průchodu palivové trysky (11) ve směru od ústí hořáku (42) k jeho zadní části a pro rozšíření příčného průřezu na původní hodnotu provedenou při protiproudé části kondenzoru (33) a na

-28CZ 303467 B6 vnitřní stěně plochy palivové trysky, přičemž hořák (42) dále zahrnuje alespoň jednu vnější vzduchovou trysku (13, 14) provedenou vně stěny palivové trysky (11) pro vstřikování vzduchu a přídavné vzduchové trysky (12), vyznačující se tím, že přídavné vzduchové trysky (12) jsou uspořádány při protiproudé straně kondenzoru (33) a na vnitřní ploše stěny palivové trysky (11) pro vhánění vzduchu podél vnitřní plochy stěny palivové trysky (11).

2. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje střední vzduchovou trysku (10) pro vstřikování vzduchu ve středu palivové trysky (II).

3. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že výstupy trysky přídavných vzduchových trysek (12) jsou umístěny na poproudové straně hořáku (42) výstupu palivové trysky (Π).

4. Horák podle nároku 2, vyznačující se tím, že výstup střední vzduchové trysky (10) je umístěn na poproudové straně hořáku (42) palivové trysky (11).

5. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvnitř vnějších vzduchových trysek (13, 14) je proveden vimík (27, 28).

6. Hořák podle nároku 2, vyznačující se tím, že ve střední vzduchové trysce (10) je proveden vimík (10a).

7. Hořák podle nároku 6, vyznačující se tím, že virník (10a)je umístěn nastavitelně ve směru středové osy hořáku (42) uvnitř střední vzduchové trysky (10),

8. Horák podle nároku 2, vyznačující se tím, Že vimík (10a) je proveden ve střední vzduchové trysce (10) pro nastavení intenzity víření toku vzduchu v závislosti na zatížení spalování.

9. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že u výstupu vnějších vzduchových trysek (13, 14) je provedeno vedení (35, 50) pro vymezení směru výtokového toku vzduchu puzeného z těchto vnějších vzduchových trysek (13, 14).

10. Hořák podle nároku 2, vyznačující se tím, že vedení (50) pro vypuzení výtoku vzduchu z vnějších vzduchových trysek (13, 14) je provedeno u jejich výstupu pod úhlem 45° nebo menším vzhledem ke středové ose hořáku (42).

11. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že stabilizační prstenec (23, 36) plamene proti proudění toku plynu z palivové trysky (11) a toku vzduchu z vnějších vzduchových trysek (13, 14) je proveden u konce přepážky (22) mezi palivovou tryskou (11) a vnějšími vzduchovými tryskami (13, 14).

12. Hořák podle nároku 11, vyznačující se tím, že stabilizační prstenec (36) plamene má vytvořeny výstupky tvaru žralocích zubů směřujících dovnitř k výstupu palivové trysky (11) .

13. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že napájecí část pro přídavnou vzduchovou trysku (12) je připojena k vzduchovým komorám (26) pro dodávání spalovacího vzduchu do vnějších vzduchových trysek (13, 14).

14. Hořák podle nároku 1, vyznačující se tím, že napájecí část pro přídavnou vzduchovou trysku (12) je připojena k zásobovacímu zařízení spalovacího plynu pro účel dodávky spalovacího vzduchu do uvedené napájecí části.

-29CZ 303467 B6

15. Hořák podle nároku 14, vyznačující se tím, že zásobovací zařízení spalovacího plynu je připojeno k prostředkům pro dodávání plynu obohaceného kyslíkem, nebo čistého kyslíku.

16. Hořák podle nároku 14, vyznačující se tím, že zásobovací zařízení spalovacího plynuje provedeno s poměrovým zařízením toku spalovacího plynu.

17. Hořák podle nároku 2, vyznačující se tím, že průřez výtokového průchodu střední vzduchové trysky (10) je menší než průřez vtokového průchodu střední vzduchové trysky (10).

18. Hořák podle nároku 2, vyznačující se tím, že střední vzduchová tryska (10) má válcový tvar, přičemž trubičky (59a, 59b) pro dodávku vzduchu jsou připojeny k vtokové části střední vzduchové trysky (10), kde trubičky (59a, 59b) jsou spojeny tak, že vzduch vstupuje v tangenciálním směru v každém opačném místě kruhového průřezu střední vzduchové trysky (10).

19. Způsob regulace spalování uskutečňovaného hořákem na pevné palivo podle kteréhokoliv z předchozích nároků lažl8, vyznačující se tím, že množství vzduchu vstřikovaného z přídavných vzduchových trysek (12) stejně jako poměr mezi množstvím vstřikovaného vzduchu z přídavných trysek (12) a vstřikovaného vzduchu ze vzduchových trysek (13, 14) nebo alternativně střední vzduchové trysky (10) se přizpůsobuje spalovacímu zatížení.

20. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že při nízkém spalovacím zatížení se zvyšuje množství vstřikovaného vzduchu z přídavných trysek (12) v porovnání s vysokým spalovacím zatížením, přičemž při vysokém spalovacím zatížení se množství vstřikovaného vzduchu z přídavných trysek (12) redukuje v porovnání s množstvím pri nízkém zatížení spalování.

21. Způsob podle nároku 20, vyznačující se tím, že pri nízkém zatížení spalování se zvyšuje množství dodávaného vzduchu z přídavných trysek (12) v porovnání s množstvím při vysokém spalovacím zatížení a současně se redukuje množství vzduchu dodávaného ze vzduchové trysky (13, 14), která je nejblíže palivové trysce (11), které je mezi vzduchovými tryskami (13, 14), nebo se alternativně zvyšuje intenzita jeho víření v porovnání s vysokým zatížením spalování a pri vysokém zatížení spalování se redukuje množství vzduchu dodávaného z přídavných trysek (12) v porovnání s množstvím pri nízkém zatížení spalování a současně se redukuje množství vzduchu dodávaného vzduchovou tryskou (13, 14), která je nejblíže palivové trysce (11), jež je mezi vzduchovými tryskami (13, 14), nebo se alternativně redukuje intenzita víření vzduchu v porovnání s vysokým zatížením spalování.

22. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že režim vstřikování vzduchu se volí, v závislosti na zatížení spalování ze skupiny sestávající z režimu vstřikování vzduchu, při němž se vzduchový proud vstřikuje ze střední vzduchové trysky (10) jako přímý dopředný proud nebo nevýrazně vířivý proud a z režimu vstřikování vzduchu, při němž se vzduchový proud vstřikuje ze střední vzduchové trysky (10) jako mohutně vířivý proud.

23. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že při nízkém spalovacím zatížení se vstřikuje mohutně vířivý proud ze střední vzduchové trysky (10), přičemž při vysokém spalovacím zatížení se ze střední vzduchové trysky (10) vstřikuje přímý dopředný proud nebo nevýrazně vířivý proud.

24. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že při nízkém zatížení spalování se zvyšuje množství vzduchu vstřikovaného z přídavných vzduchových trysek (12) v porovnání s množstvím při vysokém zatížení spalování a současně množství vzduchu vstřikovaného ze střední vzduchové trysky (10) se redukuje v porovnání s množstvím při vysokém zatížení spalování, přičemž pri vysokém zatížení spalování se redukuje množství vzduchu vstřikovaného

-30CZ 303467 B6 z přídavných vzduchových trysek (12) a současně se zvyšuje množství vzduchu vstřikovaného ze střední vzduchové trysky (10) v porovnání s množstvím při vysokém zatížení spalování.

25. Způsob podle nároku 19, vyznačující se tím, že poměr souhrnného množství 5 vzduchu dodávaného palivovou tryskou (11), střední vzduchovou tryskou (10) a přídavnými vzduchovými tryskami (12) k množství vzduchu nutného pro spálení proměnlivé hmoty palivem se udržuje v rozmezí 0,85 až 0,95.