CZ333195A3

CZ333195A3 - Process of burning volatile organic components in operating gas and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ333195A3
Application number: CZ953331A
Authority: CZ
Inventors: Andreas Ruhl; Patrick W Mcgehee; Kim Anderson; Serguei Afanaseevich Charamko
Original assignee: Grace W R & Co
Priority date: 1994-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1997-02-12
Also published as: CZ293521B6; EP0717239A2; EP0717239B1; DE69520136T2; DE69520136D1; ZA9510723B; HUT74544A; US5601789A; HU9503617D0; EP0717239A3; PL311860A1; ATE199280T1; US5676536A

Description

Oblast techniky - -^: — i

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

Dosavadní stav techniky

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

Emise ΝΟχ se typicky vytvářejí následujícím způsobem.

ΝΟχ z paliva se vyvíjejí uvolňováním chemicky vázaného dusíku v palivech během procesu spalování. Tepelný ΝΟχ se vyvíjí udržováním procesního proudu obsahujícího molekulární kyslík a dusík při zvýšených teplotách v plameni nebo za ním. Čím delší je perioda styku nebo čím vyšší je teplota, tím vyšší je vyvíjení ΝΟχ. Největší podíl NO^ vyvíjený procesem je tepelný ΝΟχ. Okamžitý ΝΟχ je vyvíjen atmosférickým kyslíkem a dusíkem v hlavním spalovacím pásmu, kde je proces bohatý na volné radikály. Tato emise může být až 30% celkového množství v závislosti na koncentraci přítomných radikálů.

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

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

spočívá v tom, že má směšovací komoru mající přívodní trubku paliva a vtokový otvor pracovního plynu Á má spalovací komoru spojenou se směšovací komorou, přičemž/směšovací komora obsatok směsi ze směšovací komory a vtolg do spalovací komory.

Podle výhodného provedení předloženého vynálezu směšovací ústrojí obsahuje generátor varu mající lopatky.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu směšovací komory při stálé rychlosti.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu ústrojí způsobující vtok obsahuje trysku mající nastavitelné otvory k vypouštění paliva/

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu hořák obsahuje regulační ústrojí množství pracovního plynu vtékajícího vtokem pracxrvního plynu do směšovací komory.

Podle dalšího výnodného provedení předloženého vynálezu vtok pracovního plynu obsahuje ústrojí způsobující tangenciální vtok pracovního plynu do směšovací komory .

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu vtok paliva obsahuje přívodní trubku mající nastavitelnou výtokovou trysku./ směšovací komora a spalovací komora jsou dimensovány tak, že mezi nimi je skoková změna průměru.

Vynález/dále vytváří zařízení pro spalování hořlavých látek v pracovním plynu, obsahující hlavní spalovací komoru a přívod pracovního plynu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje plamenec mající vtok ve spojení s přívodem pracovního plynu a výtok spojený s hlavní spalovací komorou, hořák podle kteréhokoli z nároků 1 až 8 a pohybové ústrojí lineárního pohy/bu hořáku vzhledem k plamenci.

-3Podle výhodného provedení předloženého vyhálezu spalovací komora má vnější průměr menší než je vtok plamence, takže mezi spalovací komorou a vtokem plamence je prstenovitý otvor, jehož rozměry jsou proměnlivé vzájemným pohybem mezi spalovací komorou a plamencem. /

Vynález dále vytváří způsob spaldvání hořlavých látek v pracovním plynu, jehož podstata spočívá v tom, že se vytvoří zařízení dodatečného spalování mající spalovací komoru, plamenec mající výtok ve spojení sy spalovací komorou, vtok pracovního plynu spojený se vtokem/plamence a hořák obsahující směšovací komoru se vtokem hořákového paliva a vtokem pracovního plynu a spalovací komoru/ ve spojení se směšovací komorou, která obsahuje směšovací ústrojí paliva a pracovního plynu způsobující výtok směsi/ze směšovací komory a vtok do spalovací komory, snímá se tlak ve vtoku pracovního plynu, snímá se tlak v plamenci, srovnává se snímaný tlak ve vtoku pracovního plynu s tlakem v/plamenci, a řídí se množství pracovního plynu vtékajícího oo vtoku paliva na základě srovnávání tlaků. /

Podle výhodného provedení předloženého vynálezu se množství pracovního plynu vtékající' vtokem paliva řídí řízením rozdílu tlaků mezi/vtokem pracovního plynu a plamencem.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu se rozdíl tlaků řídí pohybem spalovací komory a směšovací komory přímočaře vzhledem k plamenci.

Těmito opatřeními podle vynálezu je vytvořen hořák na surový plyn, který maximálně zvyšuje účinnost spalování v hořáku, minimalizuje dobu prodlení a snižuje nebo odstraňuje styk plamene s pracovním plynem s minimálním vyvíjením Ν0_χ. Hořák podle předloženého vynálezu splňuje nebo překračuje ve světě platné normy emisí Ν0_χ a CO v zařízeních vyvíjejících teplo. /

Tok praccřvního plynu jako například ze studené strany výměníku tepla/ sdruženého s tepelným oxidačním zařízením či podobným, jaké je popsáno v patentovém spisu Spojených států ο

α

CZX > pa Ί οψ « n i

MM-- nc

ο ca

UJ.

cr>

kavých organických složek v pracovním plynu, jehož podstata spočívá v tom, že se vytvoří ústrojí dodatečného spalování mající spalovací komoru, plamenec mající výtok ve spojení se spalovací komorou, vtok spojený se vtokem plamence a hořák obsahující směšovací komoru s přívodní trubkou paliva a vtokovým otvorem pracovního plynu a spalovací komoru ve spojení se směšovací komorou, která obsahuje směšovací ústrojí paliva a pracovního plynu způsobující výtok směsi ze směšovací komory a vtok do· spalovací komory, snímá se tlak ve vtoku pracovního plynu, snímá se tlak v plamenci, srovnává se snímaný tlak ve vtoku pracovního plynu s tlakem v plamenci, a řídí se množství pracovního plynu vtékajícího do vtoku paliva na základě srovnávání tlaků.

Podle výhodného provedení předloženého vynálezu množství pracovního· plynu vtékající vtokem paliva se řídí řízením rozdílu tlaků mezi vtokem pracovního plynu a plamencem.

Podle dalšího· výhodného provedení předloženého· vynálezu rozdíl tlaků se řídí pohybem spalovací komory a směšovací komory přímočaře vzhledem k plamenci.

Předložený vynález dále vytváří zařízení k provádění způsobu definovaného výše, ke spalování těk’avých organických látek v pracovním plynu mající hořák, jehož podstata spočívá v tom, že má směšovací komoru mající přívodní trubku paliva a vtokový otvor pracovního plynu a má spalovací komoru spojenou se směšovací komorou, přičemž směšovací komora obsahuje směšovací ústrojí paliva spojené se vtokovým otvorem pracovního plynu pro směšování paliva a pracovního plynu a výtok směsi ze směšovací komory a vtok do spalovací komory (50).

Podle výhodného provedení předloženého vynálezu směšovací ústrojí obsahuje generátor víru mající lopatky.

Podle dalšího výhodného· provedení předloženého vynálezu zařízení obsahuje ústrojí způsobující vtok paliva do^ ?sovací komory při stálé rychlosti.

JUDr. P?*r KALŽNSKÝ advokát

4UV0KATV: A-o

Kaikovi ;

00 Praha Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu ústrojí způsobující vtok obsahuje trysku mající nastavitelné otvory k. vypouštění paliva.

provedení předloženého vynálezu strojí množství pracovního plynu pracovního plynu do směšovací

Podle dalšího výhodného zařízení obsahuje regulační ú vtékajícího vtokovým otvorem komory.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu vtokový otvor pracovního plynu obsahuje ústrojí způsobující tangenciální vtok. pracovního plynu do směšovací komory.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu vtok. paliva obsahuje přívodní trubku mající nastavitelnou vý— t o k. o v o u trysk, u.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu směšovací komora a spalovací komora jsou dimensovány tak, že mezi nimi je skoková změna průměru.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu je hořák umístěn v. dutině vymezující hlavní spalovací komoru a přívod pracovního plynu a obsahuje plamenec mající vtok ve spojení s přívodem pracovního plynu a výpusť spojenou s hlavní spalovací komorou a obsahuje pohybové ústrojí lineárního pohybu hořáku vzhledem k plamenci.

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

Těmito opatřeními podle vynálezu je vytvořen hořák na surový plyn, který maximálně zvyšuje účinnost spalování v hořáku, minimalizuje dobu prodlení a snižuje nebo odstraňuje styk plamene s pracovním plynem s

Hořák podle předloženého vynálezu světě platné normy emisí a CO v generátorech tepla.

Tok pracovního plynu jako například ze studené strany výměníku tepla sdruženého s tepelným oxidačním zařízením či podobným, jaké je popsáno v patentovém spisu Spojený) írstátů minimálním vyvíjením NOx. splňuje nebo překračuje ve

;j£laí<

I

I jUOr. P^r*' ČLENSKÝ a d v o k á.

-4amerických číslo 4,850,857, je řízen do hořáku a kolem něho. Část pracovního plynu řízená do hořáku zajišťuje nutný kyslík pro spalování paliva. Část pracovního plynu, která neprotéká hořákem, zajišťuje chlazení vnějšího povrchu hořáku. Množství pracovního plynu vtékající do hořáku je řízeno v závislosti na úbytku tlaku působeném sestavou hořáku. Úbytek tlaku je naopak regulován jedním nebo několika vnějšími tlumiči, vnitřním tlumičem a pohybem hořáku vzhledem k zařízení, ve kterém je umístěn.

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

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

-5komory.

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

Přehled obrázků na výkresech

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

Příklad provedení vynálezu

V obr.6 je znázorněno schéma hořáku i umístěného jako část zařízení 100 pro dodatečné spalování pracovního plynu.

Zařízení 100 má vnější stranu 101. ve které je vytvořen otvor

-6102 pro uložení hořáku i, jakož i přívodní otvory 103.104 pro pracovní plyn a odváděči otvory 105.106 pro spaliny. Rovnoběžně s vnější stranou 101 jsou uspořádány napájecí kanály 107.108 pracovního plynu vtékajícího přívodními otvory 103.104. který potom proudí spalovací komorou 50 do plamence 109 spojeného se zařízením 100.

Pracovní plyn proudí z jednoho výtoku studené strany nějakého neznázorněného výměníku tepla do napájecích kanálů 107.108. Část pracovního plynu označená šipkami 110.111 proudí otvory 12 do vířivé směšovací komory 10 a zásobuje hořák i kyslíkem pro spalování paliva. Pracovní plyn, který není veden do hořáku i, proudí podél vnějšího povrchu spalovací komory 50. To působí výměnu tepla mezi spalovací komorou 50 a přebytkem pracovního plynu, což má za následek ochlazování spalovací komory 50.. Vnější povrch spalovací komory 50 může být opatřen chladicími žebry pro zvýšení výměny tepla.

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

Když spaliny opustily plamenec 109. vtékají do hlavního spalovacího prostoru 114 zařízení 100. ve kterém probíhá dodatečné spalování. Výfukové plyny mohou opustit zařízení 100 odváděcími otvory 105.106 vestavěnými do hlavního spalovacího prostoru 114.

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

-Ί Podél podélné osy hořáku i je v jeho vnitřku uspořádána přívodní trubka 63, kterou se palivo, například zemní plyn, přivádí do vířivé směšovací komory 10. Otvory 12, kterými část pracovního plynu proudí do vířivé směšovací komory 10. jsou umístěny po jejím obvodu.

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

Počet otvorů 12 je různý, typicky je 2 až 10. Jsou znázorněnny tři otvory 12 rozmístěné po 120θ. Uvnitř vtokového válce 11 je u každého otvoru 12 umístěn vodič 13 toku. Každý vodič 13 toku má tvar zakřiveného klínu a je upevněn souběžně se dnem 14 a má stejnou výšku jako otvor 12. Každý vodič 13 toku směruje vtékající tok, aby zaváděl víření do pracovního plynu.

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

Vnitřní generátor 20 víru má několik zakřivených lopatek

15. lícujících s povrchem a připevněných ke dnu 14. Vnější průměr generátoru 20 víru je přednostně 1/3 až 1/4 průměru

-8vtokového válce 11. Počet lopatek 15 obvykle odpovídá počtu otvorů 12 ve vtokovém válci 11. ačkoliv v rámci vynálezu může být použit i jiný počet. Počet, sklon a tvar lopatek 15 určuje intenzitu víření. Vhodné příklady jsou znázorněny v obr. 2A, 2B, 2C a 2D.

V obr.2A jsou znázorněny tři lopatky 150. z nichž každá vyčnívá z válcové střední části trubky 151. Lopatky 150 mají tvar půlkružnice a mají na konci nejvzdálenějším od válcové střední části trubky 151 koncovou přírubu 152. Lopatky 150 jsou rozmístěny po 120θ a mají všechny stejnou výšku.

0br.2B znázorňuje jiné provedení, kde lopatky 150 * vystupují ve spirále ze střední válcové části trubky 151. Lopatky 150' jsou připevněny k válcové střední části trubky 151 tak, že imaginární spojovací čára z vnějšího konce 152* ke vnitřnímu konci 153 * prochází středem generátoru 20 víru. Lopatky tvoří polokruhový oblouk a mají stejnou výšku. Generátor 20 víru tohoto provedení má pouze poloviční délku generátoru 20 víru z obr.2A.

0br.2C znázorňuje další provedení podobné provedení z obr. 2B, avšak osové délky lopatek 150 jsou modifikovány, takže lopatky rozvinuté do roviny mají tvar lichoběžníka.

0br.2D znázorňuje další provedení, opět podobné obr.2B. Není zde však použita žádná střední trubka, lopatky jsou prostě připevněny ke dnu 14 a rozvinuté do roviny mají v podstatě tvar trojúhelníka.

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

Uspořádání otvorů 12, vodičů 13 toku, lopatek 15. a středního otvoru 16 pro přívodní trubku 63 umožňuje směšování určité části pracovního plynu s palivem jakož i vytváření víru, který má tangenciální i axiální složku. Toto uspořádání má za následek stabilní směšovací pásmo v širokém standardním rozsahu nastavení procesu. Palivo se přidává do hořá-9ku 1 u středního otvoru 16 přívodní trubkou 63. Přednostně užívaná paliva jsou taková, která neobsahují chemicky vázaný dusík, jako je zemní plyn, butan, propan atd., přičemž zemní plyn je zvláště výhodný s ohledem na jeho nízkou kalometrickou teplotu plamene. Intenzitu a umístění středního víru pracovního plynu určuje žádaná rychlost paliva a umístění trysky. Palivo by mělo být přidáváno do vířivé sněšovací komory 10 stálou rychlostí, aby se snížila emise ΝΟχ z hořáku 1. Malé rychlosti toku plynu mají za následek chudou směs paliva a pracovního plynu a tedy i vysoké hladiny ΝΟχ. Vysoké rychlosti plynu také způsobuj í nedostatečné směšování a vysoké hladiny ΝΟχ. Přednostně jsou rychlosti toku plynu v rozsahu od 50 do 150 m.s^-^. Množstbví paliva vtékajícího do hořáku 1 je určeno sestavou hořáku 1 a vhodným ovladačem a ústrojím řízení teploty. Množství paliva se zvyšuje a snižuje podle požadavku na řízení nastavené teploty.

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

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

Rychlost vtoku paliva do sestavy hořáku 1 je významná pro výkon Ν0_χ a poměr vysokého hoření ku nízkému hoření (kte-10ré je rovné 1) hořáku 1 a dosahuje se nastavitelnou sestavou trysek. Poměr až 60:1 může být dosažen s hořákem podle předloženého vynálezu. Nízká rychlost paliva může mít za následek špatné směšování pracovního plynu a paliva a/nebo výstup plamene. Vysoká rychlost paliva vytlačí palivo mimo bod směšování, což má za následek vysoké emise ΝΟχ a zhášení plamene. Obr.3A a 3B znázorňují kulaté provedení plynové trysky určené k řízení rychlosti paliva a obr.4A a 4B znázorňují obdélníková provedení. Řady otvorů trysky v pořadí zajistí přiléhavou aproximaaci ke stálé rychlosti v obr.3A a 3B. Tyto trysky mohou být všechny stejné velikosti nebo s rostoucím poměrem. Mohou být umístěny v přímém nebo polokruhovém vzoru, kterému se dává přednost s ohledem na uspořádání hořáku X a na vzor víru pracovního plynu. Alternativně mohou být místo otvorů trysek použity štěrbiny, jak je znázorněno v obr.3B a 4B. Kluzný ventil 33.33’ a 43,43’ je vhodný obrobený kus, který když se postupně pohybuje, otevírá palivové trysky nebo zvětšuje otevření štěrbiny. Postupné otevírání ventilu způsobuje stálou rychlost paliva. Postupné otevírání ventilu zajišťuje nastavení stálé rychlosti u hořáku 11. Pro polokruhové uspořádání je podle obr.3A a 3B použit otáčivý kus 33,33’ tvaru vačky. Lineární uspořádání je vytvořeno klouzáním ventilu 43.43’ přes zadní stranu trysek nebo štěrbiny, viz obr.4A,4B. Úplné uzavření ventilu je možné. Pohyb ventilu je řízen řídicím systémem, který je v praxi dobře znám.

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

Podle obr.6 je spalovací komora 50 umístěna na výstupu vířivé směšovací komory 10 a vytváří uzavřený prostor pro spalování paliva. Spalování paliva v uzavřené komoře umožňuje řízení reakce. Omezení množství kyslíku a dusíku ve spalovací komoře 50 sníží emise ΝΟχ. Navíc úplné spalování ve spalovací

-11komoře 50 zamezuje styk plamene s pracovním plynem, čímž se také minimalizuje vyvíjení ΝΟχ. Spalovací komora 50 také působí jako prostředí výměny tepla umožňující určitý přenos tepla do procesu. Podle obr.5A a 5B spalovací komora 50 obsahuje dvě děrované desky 51,52 a válec 53. Výstupní děrovaná deska 52 má tvar plochého prstenu, jehož průměr odpovídá průměru válce 53. Ve výstupní děrované desce 52 je otvor 54 menší než průměr válce 53 . kterým mohou spaliny unikat ze spalovací komory 50.. Vytvořením omezeného otvoru 54 u konce spalovací komory 50 se dosáhne přídavné stability plamene. Vstupní děrovaná deska 51 má také tvar plochého prstenu a má centrálně umístěný otvor 55. jehož průměr odpovídá průměru otvoru 54 ve výstupní děrované desce 52. Přednostně odpovídá průměr otvorů 54 a 55 průměru vtokového válce 11 vířivé směšovací komory 10.. Vnější průměr vstupní děrované desky 51 je větší než průměr válcového pouzdra vířivé směšovací komory 10. Vstupní děrovaná deska 51 a výstupní děrovaná deska 52 vyvíjejí vysoké smykové napětí ve vstupních a výstupních vířivých tocích. Tato smyková napětí zajišťují dynamickou rovnováhu, která udržuje plamen uvnitř spalovací komory 50, vířivý tok uvnitř spalovací komory 50 a pásma recirkulace Vytvářené o§ tvory zajišťují úplné spalování paliva a ze spalovací komory 50 vystupují pouze spaliny. Mezi vířivou směšovací komrou 10. a spalovací komorou 50 je vytvořena náhlá změna průměru, která způsobuje recirkulaci horkých spalin, což má za následek stabilitu plamene. Přednostně je průměr spalovací komory 50 rovný asi dvojnásobku průměru otvoru mezi vířivou směšovací komorou 10 a spalovací komorou 50. Klínovitá výztužná ramena 56 zpevňují konstrukci válce spalovací komory 50 a zlepšují výměnu tepla mezi spalovací komorou 50 a plynem proudícím kolem ní. Na vnější straně spalovací komory 50 mohou také být uložena neznázorněná chladicí žebra pro další zlepšení výměny tepla.

Úbytek tlaku v sestavě hořáku X řídí množství pracovního plynu vstupujícího do hořáku X a určuje intenzitu vířivého

-12toku uvnitř hořáku 1. Přednostní způsob řízení tlaku spočívá v lineárním pohybu směšovací komory 10 a spalovací komory 50.

Vlivem umístěni hořáku i v zařízení 100 dodatečného spalování podle obr.6 střídavý pohyb skříně spalovací komory 50 mění velikost otvoru u vtoku do plamence 109. což vytváří úbytek tlaku nutný pro správnou činnost hořáku X. Pohyb hořáku i může být řízen pro udržování stálého úbytku tlaku v hořáku 1 nebo může být programován pro zajištění zvláštní polohy hořáku X odpovídající rychlostem pracovního plynu a paliva.

Pohyb hořáku i je přednostně lineární pohyb. Obr. 9 znázorňuje přednostní sestavu. Spalovací komora 50 a vířivá směšovací komora 10 jsou připojeny k přívodní trubce 63 přírubou

62. Tato sestava je uložena uvnitř izolační montážní skříně 60 na podélné ose 22 hořáku i. Horká ložisková sestava 64 a studená ložisková sestava 65 nesou pohyblivé součásti, to je přívodní trubku 63. směšovací komoru 10 a spalovací komoru 50. Střídavý pohyb hořáku X vzhledem ke skříni 60 je řízen umístěním lineárního ovládače spojeného s přívodní trubkou

63. Také jsou znázorněny UV snímač 66 plamene a zapalovací ústrojí 67.

Lineární poloha hořáku X je řízena monitorováním spotřeby paliva a rozdílu tlaku ve spalovací komoře 50. Měří se rozdíl tlaku před a za hořákem X snímáním tlaku v zařízení 100 dodatečného spalování, viz obr.6, před hořákem X v napájecím kanálu 108 a za hořákem X v plamenci 109. Potom se hořák X přemístí lineárně v závislosti na změřeném rozdílu tlaků. Protože průměr spalovací komory 50 je nepatrně menší, přednostně o 5 až 20 mm, nejvýhodněji o 10 mm, než je průměr bodu škrcení 115 plamence 109. střídavý pohyb hořáku X mění velikost otvoru mezi spalovací komorou 50 a plamencem 109. Tím se řídí úbytek tlaku pracovního plynu proudícího za hořákem X a tedy se řídí množství pracovního plynu vstupující do hořáku χ. Tak například když je hořák X přemísťován směrem ke konci plamence 109. otvor mezi spalovací komorou 50 a plamencem 109 se zmenšuje a úbytek tlaku pracovního plynu se zvět-13šuje. Optimální umístění hořáku 1 pro různé toky pracovního plynu a rychlosti hoření se budou měnit s použitím hořáku χ. Když je určena správná poloha hořáku i, může být použito programování počítače pro zajištění odpovídajících signálů do polohovacího ovladače pro řízení pohybu hořáku χ.

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

Claims

PATENTOVÉ -Κ Δ R O K Y <ocn

1. Způsob spalování těkavých organických složek v pracovním plynu, vyznačující se tím, že se vytvoří ústrojí dodatečného spalování mající spalovací komoru (114), plamenec (109) mající výtok ve spojení se spalovací komorou (114), vtok (103, 104) spojený se vtokem plamence trubky (109) a hořák obsahující směšovací komoru (10) s přívodní trubkou (63) paliva a vtokovým otvorem (12) pracovního plynu a spalovací komoru (50) ve spojení se směšovací komorou (10), která obsahuje směšovací ústrojí (20) paliva a pracovního plynu způsobující výtok směsi ze směšovací komory (10) a vtok do spalovací komory (50), snímá se tlak ve vtoku pracovního plynu, snímá se tlak v plamenci (109), srovnává se snímaný tlak ve vtoku pracovního plynu s tlakem v plamenci (109), a řídí se množství pracovního plynu vtékajícího do vtoku paliva na základě srovnávání tlaků.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že množství pracovního plynu vtékající vtokem paliva se řídí řízením rozdílu tlaků mezi vtokem (103,104) pracovního plynu a plamencem (109)
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že rozdíl tlaků se řídí pohybem spalovací komory (50) a směšovací komory (10) přímočaře vzhledem k plamenci (109).
4. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 3 ke spalování těkavých organických látek v pracovním plynu mající hořák (1), vyznačující se tím, že má směšovací komoru (10) mající přívodní trubku (63) paliva a vtokový otvor (12) pracovního plynu a má spalovací komoru (50) spojenou se směšovací komorou (10), přičemž směšovací komora (10) obsahuje směšovací ústrojí paliva spojené se vtokovým otvorem (12) pracovního plynu pro směšování paliva a pracovního plynu a výtok směsi ze směšovací komory (10) a vtok do spalovací komory (50) .
5. Zařízení podle nároku 4, vyznačující se tím, že směšovací ústrojí obsahuje generátor (20) víru mající lopatky (15).

-156. Zařízení podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že obsahuje ústrojí (32,33) způsobující vtok paliva do směšovací komory (10) při stálé rychlosti.
7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že ústrojí (32,33) způsobující vtok obsahuje trysku (72) mající nastavitelné otvory k vypouštění paliva.
8. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 4 až 7, vyznačující se tím, že obsahuje regulační ústrojí množství pracovního plynu vtékajícího vtokovým otvorem (12) pracovního plynu do směšovací komory (10).
9. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 4 až 8, vyznačující se tím, že vtokový otvor (12) pracovního plynu obsahuje ústrojí (103,104) způsobující tangenciální vtok pracovního plynu do směšovací komory (10).
10. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 4 až 9, vyznačující se tím, že vtok paliva obsahuje přívodní trubku (63) mající nastavitelnou výtokovou trysku.
11. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 4 až 10, vyznačující se tím, že směšovací komora (10) a spalovací komora (50) jsou dimensovány tak, že mezi nimi je skoková změna průměru.
12. Zařízení podle krteréhokoli z nároků 4 až 11, vyznačující se tím, že hořák (1) je umístěn v dutině vymezující hlavní spalovací komoru (114) a přívod pracovního plynu, a obsahuje plamenec (109) mající vtok ve spojení s přívodem pracovního plynu a výpust spojenou s hlavní spalovací komorou (114), a obsahuje pohybové ústrojí (64) lineárního pohybu hořáku (1) vzhledem k plamenci (109).
13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že spalovací komora (50) má vnější průměr menší než je vtok plamence (109), takže mezi spalovací komorou (50) a vtokem plamence (109) je prstenovitý otvor, jehož rozměry jsou proměnlivé vzájemným pohybem mezi spalovací komorou (50) a plamencem (109) .