CZ417098A3

CZ417098A3 - Způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene

Info

Publication number: CZ417098A3
Application number: CZ984170A
Authority: CZ
Inventors: Majed A. Togan; Richard W. Borio; Thomas G. Duby; Richard C. Laflesh; Julie A. Nicholson; David E. Thornock
Original assignee: Abb Alstom Power Inc.
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-05-12
Also published as: HUP0004867A3; US5960724A; JPH11514735A; ID17180A; RO117734B1; AU3575897A; IL127097A; TR199802643T2; CA2256494C; CA2256494A1; PL184438B1; AU713124B2; SK173998A3; IL127097A0; EP0906544A1; HUP0004867A2; WO1997048948A1; JP3239142B2; PL330785A1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká jádrového vrstevnatého plamene, využíván· spalujících fosilní paliva a zejména způsobu řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene.

Dosavadní stav techniky

Fosilní paliva se úspěšně spalují v topeništích již po dlouhou dobu. V poslední době se však klade větší a větší důraz na co největší minimalizaci znečištění vzduchu. V této souvislosti je známo, zejména z hlediska regulování emisí Ν0_χ, že v průběhu spalování fosilních paliv v topeništích vznikají oxidy dusíku. Kromě toho je také známo, že tyto oxidy dusíku jsou vytvářeny dvěma samostatnými mechanismy, které byly identifikovány jako Ν0_χ vznikající působením tepla a jako Ν0_χ unikající z paliva.

Tepelný Ν0_χ je výsledkem tepelné fixace molekulárního dusíku a kyslíku obsaženého ve vzduchu, které se využívá jako spalovací vzduch v průběhu hoření fosilních paliv. Rychlost tvoření tepelného Ν0_χ je mimořádně citlivá na místní teplotu plamene a o něco méně na místní koncentraci kyslíku. Prakticky všechen tepelný Ν0_χ se vytváří v oblasti plamene, ve které je nejvyšší teplota. Koncentrace tepelného Ν0_χ je následně zmrazená na úrovni vyskytující se převážné v oblasti vysokých teplot rychlým ochlazením zplodin hoření. Koncentrace tepelného Ν0_χ ve spalinách se proto pohybuje mezi rovnovážnou úrovní charakteristik špičkových teplot a rovnovážnou úrovní při teplotě spalin.

Naproti tomu se palivový Ν0_χ odvozuje od oxidace organicky vázaného dusíku v určitých fosilních palivech jako je • ·

• · · · ·· • * · · «··· · • * · · · ······· ·· ·· uhlí a těžké topné oleje. Rychlost tvorby palivových Ν0_χ je obecné silně ovlivněna rychlostí směšování fosilních paliv s proudem vzduchu a zejména místní koncentrací kyslíku. Koncentrace palivových Ν0_χ, závislá na koncentraci dusíku v palivu, je však zpravidla jen zlomkem, například činí jen 20 % až 60 %, celkové úrovně, která by byla výsledkem kompletní oxidace veškerého dusíku ve fosilním palivu. Z předchozího přehledu by mělo být tedy jasně patrné, že celkové množství vznikajících Ν0_χ je funkcí jak místních úrovní obsahu kyslíku, tak také špičkových teplot plamene.

Po řadu let se objevovaly ve stavu techniky různé přístupy k řešení problému snižování emisí Ν0_χ, které vznikají jako důsledek spalování fosilních paliv v topeništích. Tyto snahy byly zaměřeny zejména na vytvoření tak zvaných topných systémů s nízkou produkcí Νθ_χ, určených pro využití v topeništích vytápěných fosilními palivy. Jako příklad tohoto topného systému s nízkou produkcí ΝΟ_χ, který ovšem nepokrývá všechny možnosti tohoto systému, je možno uvést otopný systém podle US-PS 5 020 454, nazvaný Skupinový koncentrický tangenciální topný systém z 4. 6.1991. Podle obsahu tohoto US-PS 5 020 454 obsahuje skupinový koncentrický tangenciální topný systém vzduchovou skříň, první svazek palivových trysek, osazených ve vzduchové skříni a zajišťujících vhánění skupiny paprsků paliva do topeniště, aby se v něm vytvořila první zóna s bohatou směsí, obsahující dostatečné množství paliva, druhý svazek palivových trysek, osazených ve vzduchové skříni a zajišťujících vhánění skupiny paprsků paliva do topeniště, aby se v něm vytvořila druhá zóna s bohatou směsí, odsazenou vzduchovou trysku, osazenou ve vzduchové skříni a upravenou pro vhánění vzduchu do topeniště tak, že proud vzduchu je směrován stranou od skupiny paprsků paliva, vháněných do topeniště a směrem ke stěnám topeniště, těsně navazující trysku pro přídavný vzduch k dodatečnému spalování, upravený ve vzduchové skříni a zajišťující vhánění těsně

3.:-í navazujícího proudu přídavného vzduchu do topeniště, a samostatnou vzduchovou trysku pro přídavný vzduch, osazenou ve vzduchové skříni a sloužící pro vhánění samostatného proudu přídavného spalovacího vzduchu do topeniště.

Ν0_χ je popsán v US-PS 5 ciální topný systém 31.5.1994. Integrovaný

Jiný příklad takového topného systému s nízkou produkcí 315 939 o názvu Integrovaný tangens nízkou produkcí Ν0_χ, vydaném tangenciální topný systém s nízkou produkcí Ν0_χ podle tohoto spisu obsahuje přívodní ústrojí pro přívod práškového pevného paliva, koncentrické trysky pro injektování práškového pevného paliva, jejichž výstupní ústí jsou upravena pro bezprostřední vytvoření plamene, koncentrické trysky pro přívod paliva a těsně navazující trysky pro vhánění bočního přídavného vzduchu a ústrojí pro vícestupňové samostatné přivádění bočního vzduchu, přičemž tento systém při svém využití s topeništěm vytápěným práškovým pevným palivem je schopen omezovat emise ΝΟ_χ na méně než 0,068 kg/111,7 kJ při současném udržení obsahu uhlíku v létavém popílku pod 5 % a emise CO pod 50 ppm.

Ještě jiným příkladem takového topného systému s nízkou produkcí Ν0_χ je systém podle US-PS 5 343 820 o názvu Systém s postupujícím bočním vzduchem pro regulaci ΝΟ_χ z 6. 9.1994. V tomto US-PS 5 343 820 je popsán systém s postupujícím bočním vzduchem pro regulaci Ν0_χ, obsahující vícestupňové oddíly pro boční vzduch, do kterých se tento boční vzduch přivádí tak, že se mezi nimi dosahuje předem požadovaného nejvýhodnějšího rozdělení bočního vzduchu, takže boční vzduch, vystupující ze samostatných oddílů pro boční vzduch, vytváří vodorovné rozptylovací nebo ventilátorové rozdělení výstupů bočního vzduchu ze samostatných a oddělených oddílů bočního vzduchu při rychlostech výrazně větších než byly dosud dosahované rychlosti.

Další snahy zaměřené při dosavadním stavu, techniky na řešení mající za úkol dosáhnout snížení emisí ΝΟ_χ, které jsou důsledkem spalování fosilních paliv v topeništích, vedly k vývoji tak zvaných hořáků s nízkou produkcí Ν0_χ, které jsou vhodné pro začlenění do topných systémů využívaných v topeništích na spalování fosilních paliv. Příkladem takového řešení, který nepokrývá celý rozsah známých systémů tohoto druhu, je hořák s nízkou produkcí Ν0_χ, který je popsán v US-PS 4 422 931 o názvu Způsob spalování práškového uhlí hořákem na práškové uhlí z 27.12.1983. V tomto US-PS 4 422 931 je popsán hořák upravený pro redukovanou produkci Ν0_χ, u kterého je práškové uhlí dopravováno společně s primárnám vzduchem výstupem spalovacího vzduchu u tohoto typu hořáku se sníženou produkcí Ν0_χ a takto dopravovaná směs se víří vířícím ústrojím, aby mohla být injektována do topeniště a pohybovala se pomalu ve zvířeném stavu. Sekundární vzduch se vhání do topeniště společně s výfukovým plynem vnitřním prstencovým výstupem, obklopujícím výstup spalovacího vzduchu, přičemž sekundární vzduch buď proudí pomalu ve vířícím stavu nebo neproudí ve vířícím stavu, což může být druhý z možných případů. Terciální vzduch se vhání do topeniště s výfukovým plynem vnějším prstencovým výstupem, obklopujícím vnitřní prstencový výstup, přičemž tato smés proudí rovněž ve vířícím stavu. Práškové uhlí, přiváděné do topeniště společně s primárním vzduchem, se spaluje a vytváří primární plamen. Primární plamen se vytváří pomalým spalováním práškového uhlí při nízkých teplotách při nízkém obsahu O₂ ve spalované směsi, přičemž plamen je málo jasný, protože podíl primárního vzduchu je jen kolem 20 % až 30 % celkového množství vzduchu potřebného pro spálení veškerého práškového uhlí, přiváděného spolu s primárním vzduchem, Směšování se sekundárním vzduchem a terciálním vzduchem je v této fázi zamezeno. K vytváření primárního plamene dochází hlavně zásluhou spalování prchavých složek práškového uhlí, takže práškové uhlí se spaluje pomalu při nízké teplotě a hoří málo jasným • 0*

- 5·«

plamenem. U tohoto typu spalování je produkce NO_V silně omezena a vznikají nespálené složky, například uhlovodíky, které jsou aktivovaným meziproduktem, zajišťující denitrační reakci, NH₃, HCN a CO ve velkých množstvích a existují po prodlouženou časovou periodu v nespáleném stavu. Tyto nespálené složky reagují s Ν0_χ na N₂. Zuhelnatělé složky, které se vytvářely ve velkých množstvích jako nespálená složka z primárního plamene, se spalují v sekundárním plameni. Zbytková prchavá složka se spaluje hlavně sekundárním vzduchem vháněným vnitřními prstencovými vstupy pro vytvoření sekundárního plamene. Většina zuhelnatělých složek se spaluje pomocí sekundárního vzduchu a tereiálního vzduchu pro vytvoření oblasti tereiálního plamene. Sekundární plamen a terciální plamen jsou vytvářeny spalováním probíhajícím poměrně pomalu a při nízké teplotě za přítomnosti 0₂, protože sekundární a terciální vzduch tvoří kolem 55 % až 80 % množství vzduchu, potřebného pro spálení veškerého práškového uhlí a obsah vzduchu ve výfukovém plynu je 35 % až 60 %.

Další příklad hořáku s nízkou produkcí Ν0_χ je popsán v US-PS 4 545 307 z 8.10.1985 o názvu Zařízení pro spalování uhlí. Podle tohoto US-PS 4 545 307 je vyřešen hořák se sníženou produkcí Ν0_χ, obsahující trubku pro přívod práškového uhlí, vloženou do ústí hořáku vytvořeného v boční stěně spalovacího topeniště, přičemž touto trubkou se přivádí práškové uhlí a vzduch do topeniště. Hořák dále obsahuje ústrojí pro přivádění uhlí a vzduchu sekundárního vzduchu, vytvořený a přívodní trubkou sekundárního straně uhelné trubky, přívod tereiálního vzduchu vytvořený na vnější obvodové straně sekundární přívodní trubky pro přívod sekundárního vzduchu, ústrojí pro přívod vzduchu nebo plynu obsahujícího kyslík do průchodu pro sekundární vzduch a do průchodu pro terciální vzduch a konečně šikmé těleso s průřezem tvaru písmena L, upravené na špičce trubky pro přívod do přívodní trubky, přívod mezi přívodní trubkou uhlí vzduchu na vnější obvodové • ·· práškového uhlí.

Ještě jiným příkladem takového hořáku pro snížení emisí ΝΟ_χ je hořák, který je předmětem US-PS 4 539 918 o názvu Víceprstencová vířivá spalovací komora pro zajišťování oddělování částic z 10.9.1985. Podle popisu a výkresů tohoto US—PS 4 539 918 je hořák se sníženými emisemi ΝΟ_χ vytvořen tak, že obsahuje skupinu trubkových členů majících vzájemně rozdílné axiální délky, které jsou rozmístěny pro vytvoření hořákového koše dostatečné velikosti a axiální délky, aby se tak vytvořily axiálně od sebe vzdálené spalovací zóny pro spalování bohatých a chudých směsí. Hořák dále obsahuje prostředky pro podepření trubkových členů v podstatě souose a teleskopicky vůči sobě pro vytvoření obecně prstencové dráhy pro přívod tlakové plynné reagující složky nebo tlakového vzduchu do hořáku s úpravou pro snížení emisí ΝΟ_χs předem určenou axiální rychlostí mezi každým trubkovým členem a následujícím radiálně směrem ven umístěným trubkovým členem, ústrojí pro uvádění plynné reagující složky do pohybu stanovenou rychlostí v tangenciálním směru, přičemž reagující složka vstupuje do hořáku se sníženými emisemi NO_V každou prstencovou dráhou proudění s tangenciální rychlostí nejméně jednoho proudu vstupujícího do spalovací zóny s bohatou směsi se zvětšujícím se poloměrem proudu, a tryskové prvky pro přiváděni paliva do hořáku se sníženými emisemi Ν0_χ v nejméně jedné předem určené oblasti. Trubkové členy mají příslušné axiální délky a jsou umístěny tak, že axiální poloha výstupních konců těchto trubkových členů má zvětšující se zaoblení a konce jsou umístěny v místech nacházejících se za sebou ve směru proudění, přičemž hořák je opatřen prostředky pro udělování tangenciální složky rychlosti pohybu a radiální a axiální geometrie nejméně dvou trubkových členů je koordinována na základě provozního vstupního tlaku plynu a podmínky dané axiální rychlostí plynu tak, že a) definuje spalovací oblast s bohatou směsí v části nacházející se proti směru * · · proudění v hořáku se sníženými emisemi ΝΟ_χ, kde dochází ke spalování při vysoké teplotě a nedostatku kyslíku plamenem stabilizujícím recirkulační proud a v podstatě bez produkce Ν0_χ, b) produkuje prstencový vír v bohaté spalovací zóně s recirkulujícím spalovacím vzduchem, který je zpětně přiváděn v podstatě vířícím vstupním prstencovým proudem vzduchu, jakmile tento vzduch ochladil vnitřní plochy stěny trubkových členů, uspořádaných kolem bohaté spalovací oblasti, a c) zajišťuje dostatečně dlouhou dobu zdržení ve spalovací oblasti pro bohatou směs pro umožnění částečného hoření před odstředivou separací částic směrem k povrchové stěně hořáku se sníženými emisemi Νθ_χ. Prostředky pro dodávání tangenciální rychlosti a radiální a axiální geometrie nejméně dvou trubkových členů, umístěných směrem ven od trubkových členů kolem bohaté spalovací oblasti jsou vytvořeny a koordinovány podle provozního tlaku vstupního plynu a axiálních rychlostních podmínek pro vymezení chudé spalovací zóny a pro vytvoření prstencového víru v chudé spalovací zóně. Trubkové členy jsou upraveny pro vytvoření hrdlového úseku, do kterého se zužuje chudá spalovací oblast a ze které se chudá spalovací oblast opět rozšiřuje, přičemž hořák obsahuje prostředky pro shromažďování a odvádění částic, oddělených z proudu při jeho průchodu hrdlovým úsekem, ze spalovacího procesu.

Ještě jiným příkladem takových známých hořáků je hořák se sníženými emisemi Ν0_χ, který je předmětem US-P 4 845 940 o názvu Spalovací zařízení s nízkou produkcí ΝΟ_χ a bohatými a chudými oblastmi, zejména pro použití v plynových turbinách z 11.7.1989. Z US-PS 4 845 940 je znám hořák se sníženými emisemi Ν0_χ, opatřený trubkovými stěnovými prvky, majícími alespoň tři po sobě následující trubkové stěnové části, umístěné v polohách nacházejících se ve směru proudění postupně za sebou a mající příslušně se zvětšující dimenze v radiálním směru pro vytvoření obecně se směrem ven a podél axiálního směru rozšiřující obálku spalovacího zařízení, ♦ * • · ♦ · · • · ··

která vymezuje směrem ven se rozbíhající spalovací pásmo pro spalování s nízkou produkcí ΝΟ_χ, prostředky pro podepření části trubkových stěn vůči sobě pro vytvoření tuhé konstrukce zajišťující polohu hořáku se sníženými emisemi Ν0_χ v alespoň jednom předem určeném místě, přičemž každá po sobě následující dvojice sousedních trubkových stěnových částí je vytvořena pro vymezení obecně prstencové vstupní dráhy proudu, probíhající v radiálním směru mezi vnější povrchovou plochou radiálně vnitřní a proti směru proudění umístěné stěnové části dvojice a vnitřní povrchovou plochou stěnové části, umístěné radiálně směrem ven a ve směru proudění dvojice, takže po sobě následující prstencové dráhy proudění se v axiálním směru přesahují pro umožnění alespoň částečného kombinování proudění pro vytvoření vířivého a radiálně dovnitř směřujícího proudění do spalovací zóny, přičemž stěnové části jsou koordinovaně dimenzovány a tvarovány, takže celkový prstencový proud vzduchu obsahuje v podstatě celý objem proudu tlakového vstupního vzduchu, potřebného pro úplné hoření paliva ve spalovací zóně jinak než s pomocí jakéhokoliv proudu vzduchu, rozptylovaného tryskami, které mohou rovněž použity, nebo jiným speciálním prouděním vzduchu, které by mohlo být zajištěno. Proud spalovacího vzduchu, směřující dovnitř v množství nutném pro podporování spalování bohaté podél axiální oblasti spalovací zóny a tím umožnění spalování chudší směsi v prostoru nacházejícím se radiálně směrem ven a axiálně ve směru proudění uvnitř spalovací zóny. Hořák dále obsahuje první vířivé prostředky pro udělení tangenciální rychlosti proudu vstupního vzduchu na první a radiálně vnitřní prstencové dráze proudění vzduchu, druhé vířivé prostředky pro udělení tangenciální rychlosti proudu vstupního vzduchu na druhé a radiálně vnější prstencové dráze proudění, umístěné v axiálním směru a ve směru proudění za první prstencovou dráhou proudění. První a druhé vířivé prostředky jsou ve vzájemném vztahu pro vytvoření negativního radiálního gradientu v tangenciálních rychlostech proudů vstupního vzduchu při jejich průchodu prvními a druhými prstencovými dráhami. Tangenciální rychlosti se snižují s růstem poloměru a jsou funkční uvnitř rozbíhající se obálky spalovací zóny při působení tlaku vstupního vzduchu a podmínek pro zajišťování axiální rychlosti plynu pro dosažení ztížení podmínek pro přímé proudění a snížení axiální rychlosti na ose spalovacího zařízení při současném zajištění zpětného přivádění veškerého spalovacího vzduchu vířícími prstencovými vstupními proudy po ochlazení vnitřních povrchových ploch stěnových částí, tvořících spalovací zónu.

Dalším jiným příkladem takových známých hořáků je hořák se sníženými emisemi N0_v, který je předmětem US-P 5 411 394 o názvu Spalovací systém pro redukci oxidů dusíku z 2.57.1995. Z US-PS 5 411 394 je znám hořák se sníženými emisemi Ν0_χ, upravený pro spalování plynných, kapalných a pevných paliv, který je charakteristický tím, že je u něj využito fluidního dynamického principu radiálního rozvrstvení spalováním vířícího proudu a silného radiálního gradientu hustoty plynu v příčném směru vzhledem k ose otáčení proudu pro tlumení turbulence v blízkosti hořáku a v důsledku toho pro zvýšení doby zdržení bohaté pyrolyzační směsi s dostatkem paliva před smícháním se zbytkem spalovacího vzduchu pro dosažení úplného spálení paliva.

Přestože po řadu let probíhaly různé snahy o nalezení řešení, které by vyhovovalo limitům emisí Ν0_χ, vznikajících jako důsledek spalování fosilních paliv v topeništích, stále existuje ve stavu techniky potřeba dalších zlepšení těch řešení, která byly nalezena až do současnosti ve všech různých přístupech k řešení tohoto problému. Přesněji řečeno, spalovací systémy s nízkou produkcí Ν0_χ, vytvořené podle zásad a poznatků obsažených ve třech publikovaných US patentových spisech, uvedených v předchozí části, byly označeny za funkční pro účel, pro který byly navrženy. Podobně hořáky «

• ·· t · a * · a ··· « ♦ · · aa • · · · · aa·· a —« · a a aaa * *· ······· · · s nízkou produkcí N0_v, vytvořené podle zásad a poznatků obsazených v pěti již zmíněných US patentových spisech týkajících se hořáků s nízkou produkcí Ν0_χ, byly označovány za funkční pro účel, pro který byly navrženy.

Zejména i když hořáky s nízkou produkcí Ν0_χ, mající konstrukci typu popsaného v US-PS 5 411 394, to znamená tak zvané jádrové hořáky vytvářející radiálně vrstevnatý plamen, byly označovány za funkční hořáky pro účel, ke kterému byly určeny a navrženy, přesto dosud existuje potřeba dalšího zdokonalení těchto jádrových hořáků vytvářejících při provozu radiálně vrstevnatý plamen. Zejména bylo za současného stavu techniky zřejmé, že je nutno vyřešit problém s řízením provozu těchto jádrových hořáků vytvářejících radiálně vrstevnatý plamen. Kromě toho topeniště, ve kterých probíhá spalování fosilních paliv, nejsou zpravidla vytvořena tak, že by měly stejnou hloubku. Proto i když může mít radiální rozvrstvení plamene stejnou délku jako topeniště, do kterého má být jádrový hořák pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene osazen, avšak plamen dosahuje do hloubky odlišné od předem určené zmíněné hloubky, pak vzniká potřeba odpovídajícího zásahu do provozních parametrů jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, aby bylo udrženo snižování emisí Ν0_χ při použití jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene i za těchto nových podmínek.

Souhrnně je možno konstatovat, že za současného stavu techniky byla zjištěna potřeba nalezení nového a dokonalejšího způsobu řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, kterým by bylo možno zajistit bez ohledu na hloubku topeniště, která se v konkrétních aplikacích může vyskytnout, optimální snižování emisí Ν0_χ při provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene. Kromě toho by mělo být možno při provádění tohoto nového a zdokonaleného způsobu řízení provozu jádrového hořá»·

IL·-· · ► · «4 • ·* « a · ku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene dosáhnout nejen redukce emisí Ν0_χ bez ohledu na konkrétní hloubku topeniště, ale taková redukce emisí Ν0_χ by měla být dosažitelná při současném zajištění dalších výhod, sloužících pro charakterizování jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, dosahovaných při používání jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrsstevnatého plamene. Jedna z těchto výhod by měla spočívat v tom, že jádrový hořák pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, řízený novým a zdokonaleným způsobem řízení provozu tohoto jádrového hořáku, je stále schopen dosáhnout bez použití bočního přívodu vzduchu nebo recirkulace výfukových plynů snížení emisí Ν0_χ na úroveň, která by vyhovovala stanoveným závazným limitům pro emise Νθ_χ. Další přínosem jádrového hořáku, jehož provoz je řízen způsobem podle vynálezu, by mělo být dosažení hodnot emisí Ν0_χ nižších než 1135 kg/ 1076 MJ při spalování topného oleje č. 6. Třetí z těchto výhod by měla spočívat v tom, že jádrový hořák pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, jehož provoz je řízen novým a zdokonaleným způsobem, by měl být schopen nastavovat úhlový moment proudících plynů a ovlivňovat proudění vzduchu. Čtvrtou výhodou jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstveného plamene, jehož provoz je řízen novým a zdokonaleným způsobem řízení jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, by mělo být charakteristické tím, že jeho řídicí a ovládací mechanismus je umístěn tak, že je chráněn před teplem vyzařovaným z topeniště. Pátým přínosem má být skutečnost, že jádrový hořák pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, jehož činnost je řízena novým a zdokonaleným způsobem podle vynálezu, je možnost použití různých druhů paliv, například topného oleje, zemního plynu a uhlí. Šestou výhodou jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, jehož provoz je řízen novým a zdokonaleným způsobem provádění regulace provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, má být možnost integrování tohoto způsobu do jakého12 koliv nového nebo stávajícího topného systému pro spalování paliv. Sedmý přínos řešení podle vynálezu by měl spočívat v tom, že jádrový hořák pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, jehož provoz je řízen novým a zdokonaleným způsobem ovládání jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, by mélo být možno zpětně osadit do libovolné konstrukce kotle. Osmou výhodou řešení podle vynálezu by méla být skutečnost, že jádrový hořák pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, jehož provoz je řízen novým a zdokonaleným způsobem ovládání jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, poskytuje tepelný

1054 MJ za hod. Devátá výhoda by měla spočívat jádrový hořák pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, ovládaný novým a zdokonaleným způsobem řízení jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, by měl umožňovat použití vysoce jakostních materiálů, vybraných pro použití v tomto topném zařízení pro zlepšení tepelných a/nebo korozních parametrů.

příkon od v tom, že

Úkolem vynálezu je proto vyřešit nový a zdokonalený způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene.

Dalším úkolem vynálezu je vyřešit takový nový a zdokonalený způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně rozvrstveného plamene, který by bez ohledu na hloubku topeniště mohl zajistit snížení emisí Ν0_χ na hodnotu, která je vyžadována závaznými předpisy a která by měla být dosažena i z jiných důvodů.

Ještě jiným úkolem vynálezu je vyřešit takový nový a zdokonalený způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstveného plamene, při kterém by byl jádrový hořák ještě schopen redukovat množství emisí Ν0_χi bez přívodu bočního vzduchu nebo recirkulace spalinových

plynů na úroveň splňující státní emisní limity.

Dalším úkolem vynálezu je vyřešit takový nový a zdokonalený způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, při jehož aplikaci by jádrový hořák pro vytváření radiálně vrstveného plamene byl schopen dosáhnout hodnot emisí Ν0_χ nižších než 0,1135 kg/ MM 1054J (0,25 lb/MM BTU) při spalování topného oleje č. 6.

Jiným úkolem vynálezu je vyřešit takový nový a zdokonalený způsob provádění regulace činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstveného plamene, který by umožňoval nastavování úhlového momentu plamene a šikmosti vzhledem k proudu vzduchu.

Ještě jiným úkolem vynálezu je vyřešit nový a zdokonalený způsob provádění regulace činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstveného plamene, který by se mohl uplatnit u jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, který zdokonalen tím, že jeho ovládací mechanismy by měly být umístěny tak, aby byly chráněny před horkem vyzařovaným z topeniště.

Úkolem vynálezu je také je vyřešit nový a zdokonalený způsob provádění regulace činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, který by mohl umožnit používání různých druhů paliv, například topných olejů, zemního plynu a uhlí.

Ještě dalším úkolem vynálezu je vyřešit nový a zdokonalený způsob provádění regulace činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, který by umožnil integrování jádrového hořáku do prakticky libovolného nového nebo stávajícího spalovacího topného systému.

Jiným úkolem vynálezu je vyřešit nový a zdokonalený způsob provádění regulace činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, který by umožnil začlenění jádrového hořáku do prakticky libovolné konstrukce kotle.

Ještě jiným úkolem vynálezu je vyřešit nový a zdokonalený způsob provádění regulace činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstveného plamene, který by umožnil dosáhnout vstupního tepelného výkonu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene od 1054 MM J za hodinu.

Ještě dalším úkolem vynálezu je vyřešit nový a zdokonalený způsob provádění regulace činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstveného plamene, který by umožnil volbu použití vysoce jakostních materiálů, kterými by byla zvýšena odolnost hořáku pro vysokým teplotám a/nebo korozi.

Podstata vynálezu

Tyto úkoly jsou vyřešeny způsobem řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, upraveného pro instalování do topeniště pro spalování fosilních paliv, kterým by mělo být dosaženo snížení emisí Ν0_χz topenišť:, ve kterých se spalují fosilní paliva. Kromě toho způsob řízení jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene umožňuje kombinovat snižování oxidů dusíku se současným omezováním emisí CO a snižováním viditelých složek kouře vycházejícího z komínu topeniště, ve kterém jsou spalována fosilní paliva bez prodlužování pláště plamene, vytvářeného v jádrovém hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene. U tohoto způsobu řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, upraveného pro instalování do topeniště pro spalování fosilních paliv a řízeného po instalování za účelem snížení emisí Ν0_χ z topenišť vytápěných fosilními palivy, spočívá podstata vynálezu v tom, že se určí hloubka topeniště, do kterého je instalován jádrový hořák, určí se přípustná délka plamene, který je schopen produkovat jádrový hořák pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, jako funkce hloubky topeniště pro spalování fosilních paliv, ve kterém je jádrový hořák osazen, vytvoří se vnější zóna proudu vzduchu, koaxiální se střední osou jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, ale umístěná v odstupu od této střední osy jádrového hořáku jako důsledek vhánění 60 % až 80 % celkového množství vzduchu potřebného pro spalování fosilních paliv, spalovaných v průběhu činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, vytvoří se vnitřní zóna proudu vzduchu a fosilního paliva, koaxiální se střední osou jádrového hořáku, jako důsledek vhánění této směsi obsahující zbytek do celkového množství vzduchu potřebného pro hoření fosilního paliva spalovaného v průběhu činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene a jako důsledek vhánění fosilního paliva, spalovaného v průběhu činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene. Délka plamene vytvářeného jádrový hořákem pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene se reguluje velikostí úhlového momentu vzduchu vháněného do injektování fosilního paliva a délka plamene produkovaného jádrovým hořákem se udržuje na nejvýše přípustné délce plamene, stanovené pro topeniště pro spalování fosilních paliv, ve kterém je jádrový hořák pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene osazen.

a změnou úhlu vnitřní zóny vnitřní zóny vháněného do

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňují obr. 1 schematické zobrazení první typu radiálně vrstevnatého plamene, který může být produkován způsobem řízení činnosti jádrového hořáku, obr. 2 schematické zobrazení druhého typu radiálně vrstevna16 tého plamene, který může být produkován způsobem řízení činnosti jádrového hořáku, obr. 3 schematické zobrazení třetího typu radiálně vrstevnatého plamene, který může být produkován způsobem řízení činnosti jádrového hořáku, obr. 4 diagram vyjadřující vztah mezi stechiometrií plynů a době hoření každého z jednotlivých typů plamenů, zobrazených na obr. 1, 2 a 3, obr. 5 axonometrický pohled na první příkladné provedení jádrového hořáku pro pro vytváření vrstevnatého plamene, jehož činnost může být řízena způsobem řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, obr. 6 osový řez s částečným pohledem na první příkladné provedení jádrového hořáku z obr. 5 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene a obr. 7 axonometrický pohled na druhé příkladné provedení jádrového hořáku pro vytvářeni radiálně vrstevnatého plamene, jehož činnost může být řízena způsobem ovládání jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na výkresech a zejména na obr. 1, 2 a 3 jsou schematicky znázorněn různé typy plamenů, které mohou být produkovány jádrovým hořákem vytvářejícím radiálně vrstevnatý plamen, jehož činnost je řízena způsobem podle vynálezu. Na obr. 1 je konkrétně zobrazen první typ 10 plamene, na obr. 12 je schematicky znázorněn druhý typ 12 plamene a na obr. 3 je schematicky znázorněn třetí typ 14 plamene. Kvůli větší přehlednosti a usnadnění pochopení typů plamenů, které jsou schematicky znázorněny na obr. 1, 2 a 3, je vzduch vháněný do vnější zóny a jehož přivádění je podrobněji popsáno v další části, označen společnou vztahovou značkou a v popisu uváděn jako vzduch 16. Podobné je zbytek 18 do celkového množství spalovacího vzduchu, který bude podrobněji popsán v další části popisu, označen obecně v příkladech na obr. 1,2 a 3 stejnou vztahovou značkou. Také fosilní palivo 20, které je vháněno způsobem popsaným podrobněji v další části popisu do vnitřní zóny objasněné rovněž v dalším popisu, je označeno ve všech příkladech na obr. 1, 2 a 3 stejnou vztahovou značkou.

V další části bude objasněn příklad z obr. 4, na kterém je zobrazen vztah mezi stechiometrií plynu a doby zdržení, příslušející každému jednotlivému typu plamenů, zobrazených na obr. 1, 2 a 3. Pro následující popis se předpokládá, že typ plamenů bude mít krátkou délku plamene nebo dlouhou délku plamene nebo střední délku plamene, což záleží na délce doby setrvání pro srovnání stechiometrie plynu, která se má vyskytnout. Konkrétně to znamená, že čím rychleji proběhne vyrovnání stechiometrie plynu, tím kratší bude délka plamenů. Z toho vyplývá, že podle obr. 4, ve kterém jsou vyjádřeny stechiometrické poměry v jednotlivých typech plamenů, zobrazených na obr. 1, 2 a 3, se za nejvýhodnější pokládá třetí typ 14 plamene, který je typickým představitelem typu plamenů, které mají malou délku ve srovnání s délkami prvního typu 10 plamene a druhého typu 12 plamene. Podobně je první typ 10 plamene pokládán za reprezentativní příklad typu plamene, které zajišťují vznik plamene s velkou délkou ve srovnání s délkami plamenů, vyskytujícími se u druhého typu 12 plamene a třetího typu 14 plamene, zatímco druhý typ 12 plamene je pokládán za představitele plamene se střední délkou, pohybující se mezi délkami plamenů prvního typu 10 a třetího typu 14 plamenů.

Pokud jde o hořáky produkující malé množství oxidů dusíku Ν0_χ, bylo zjištěno, že vnitřní oddělování vzduchu vyžaduje vytvoření zóny v blízkosti výstupu hořáku produkujícího malé množství oxidů dusíku Ν0_χ, ve které probíhá pyrolýza při přebytku paliva a za vysokých teplot, přičemž tato zóna je

následována oblastí plamene s nízkým obsahem paliva, ve které jsou spalitelné produkty pyrolýzy spalovány smísením se zbytkovým spalovacím vzduchem. Pokud jde o jádrový hořák pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, radiální rozvrstvení se uskutečňuje v časovém intervalu, ve kterém se směs nachází v pyrolyzní zóně s přebytkem paliva a vysokou teplotou, což má příznivý vliv na zvětšení přeměny celkového množství vázaného dusíku na N₂. Kromě toho bylo zjištěno, že včasné zapálení směsi a rychlé zvyšování teploty uvnitř pyrolyzní zóny s přebytkem paliva a s vysokou teplotou jsou velmi důležité pro dosažení nízkých emisí Ν0_χ.

Z předchozího popisu týkajícího se jednotlivých typů 10, 12, 14 plamenů, které jsou schematicky znázorněny na obr. 1, 2 a 3, má typ plamene vytvářeného s velmi malou délkou, například třetí typ 14 plamene, následující charakteristické hodnoty. Typ plamene, například třetí typ 14 plamene, sestává z velmi krátkého, velmi dobře promíchaného plamene se značným uvolňováním objemového tepla. Kromě toho typ plamene uváděný jako třetí typ 14 plamene má velký podíl vířivého proudění, pokud je vzduch vháněn do vnitřní zóny, která bude popsána v další části, a do jedné zóny se silnou vnitřní recirkulací uvnitř již zmíněné vnitřní zóny, nedochází ani k žádnému pronikání vzduchu, vháněného do zmíněné vnitřní zóny se silnou vnitřní recirkulací, ani k pronikání fosilních paliv, vháněných do zmíněné vnitřní zóny. Devadesát devět procent fosilního paliva, vháněného do vnitřní zóny, může být spáleno na třetí typ 14 plamene. Ze tří typů plamenů, tvořených prvním typem 10 plamene, druhým typem 12 plamene a třetím typem 14 plamene má třetí typ 14 plamene největší obsah emisí Ν0_χ, protože pyrolyzní oblast s vysokým obsahem paliva a vysokou teplotou je velmi malá, to znamená má nejkratší dobu zdržení a tak její účinek se projevuje velmi nízkou úrovní destrukcí dusíku v palivu. Třetí typ 14 plamenů je však stále ještě schopen umožnit snížení emisí ΝΟ_χ na úroveň, umožňujícím splnění státních limitů pro emise Νθ_χ.

Na druhé straně plameny jiného typu, zejména první typ 10 plamenů, který je tvořen plameny s velkými délkami, mají následující charakteristické znaky. Konkrétné plameny takového typu jako je první typ 10 plamenů, mají nižší stupeň turbulentního proudění, protože vzduch vháněný do již zmíněné vnitřní zóny se podílí na vytváření třetího typu 14 plamenů. Kromě toho typ plamenů jako je první typ 10 plamenů, který má plameny s většími délkami, je dále charakteristický tím, že vytváří dvě vnitřní recirkulační zóny. Jedna z těchto vnitřních recirkulačních zón, to znamená první vnitřní recirkulační zóna, je umístěna v ose plamene produkovaného jádrovým hořákem pro vytváření radiálně vrtevnatých plamenů a je vytvářena vzduchem, vháněným do již zmíněné vnitřní zóny. Kromě toho je první vnitřní recirkulační zóna plně prostoupena fosilním palivem, vháněným do této vnitřní zóny. Další vnitřní recirkulační zóna, kterou je druhá recirkulační zóna, je umístěna ve směru proudění za první vnitřní recirkulační zónou a rozprostírá se radiálně od osy plamene, produkovaného jádrovým hořákem pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene. Druhá vnitřní recirkulační zóna je vytvářena vzduchem vháněným do vnější zóny, která bude podrobněji popsána další části. V důsledku plného prostoupení první vnitřní recirkulační zóny fosilním palivem, vháněným do uvedené vnitřní zóny, produkuje první typ 10 plamenů malé množství NO, ale větší množství CO a plameny s vysokou nepropustností pro tepelné záření.

V další části bude pozornost věnována plamenům takového typu jako je druhý typ 12 plamene, který zajišťuje střední délky plamenů. Plameny typů jako je druhý typ 12 plamenů, obsahující převážně plameny střední délky, je možno rovněž charakterizovat tím, že tyto plameny mají stupeň turbulence, který je dán vháněním vzduchu do již zmíněné vnitřní zóny a který je pokládán za podobný turbulenci objevující se u prvního typu 10 plamenů, přičemž v těchto plamenech je nižší stupeň turbulentního proudění než se vyskytuje u třetího typu 14 plamenů. Kromě toho typ plamenů jako je druhý typ 12 plamenů je charakteristický tím, že má podobně jako první typ 10 plamenů dvě vnitřní cirkulační zóny, kterými je první vnitřní recirkulační zóna a druhá vnitřní recirkulační zóna. První vnitřní recirkulační zóna a druhá vnitřní recirkulační zóna druhého typu 12 plamenů jsou umístěny relativně vůči sobě a relativně k ose plamenu produkovaného jádrovým hořákem pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podobně jako je tomu v první vnitřní recirkulační zóně a v druhé vnitřní recirkulační zóně prvního typu 10 plamenů a jsou vytvářeny stejným způsobem jako první vnitřní recirkulační zóna a druhá vnitřní recirkulační zóna prvního typu 10 plamenů. Avšak na rozdíl od případu popsaného u prvního typu 10 plamenů, který byl popsán v předchozí části, vzduch vháněný do zmíněné vnitřní zóny a také fosilní palivo, které je vháněno do zmíněné vnitřní zóny, pronikají pouze částečně do druhé vnitřní recirkulační zóny ještě předtím, než je vzduch spolu s fosilním palivem odkloněn a proudí potom podél vnějšího rozhraní druhé vnitřní recirkulační zóny. Zatímco je třetí Typ 14 plamenů možno charakterizovat tím, že emise ΝΟ_χ jsou redukovány alespoň pod úroveň dosahovanou u prvního typu ,10 a druhého typu 12 plamenů a zatímco první typ 10 plamenů, popsaný v předchozí části, je možno charakterizovat tím, že produkuje malé množství NO, ale mnoho CO a má plamen nepropouštějící záření, zatímco u druhého typu 12 plamenů je dosahováno optimálních výsledků, to znamená nízké produkce ΝΟ_χ, nízké produkce CO a malé nepropustnosti pro záření.

V další části popisu budou podrobněji popsány příklady zobrazené na obr. 5 a 6 a také vnější zóna a vnitřní zóna, o kterých byla zmínka v předchozím popisu. Pro tento účel budou v další části popisu podrobněji popisovány jen ty součásti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, které jsou zobrazeny u jádrového hořáku 22 na obr. 5 a 6. U tohoto jádrového hořáku 22 mohou být dále použity další součásti jádrových hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, které jsou známé ze stavu techniky, ale které nejsou v dalším popisu podobněji popisovány.

Jak je dále nejlépe patrno z obr. 6, vnější zóna 24, na kterou je zaměřena největší pozornost, obsahuje oblast, která má průměr. Na druhé straně je stejně důležitá pro objasnění vynálezu vnitřní zóna 26 obsahující oblast s menším průměrem.

V následující části popisu bude popisována dráha proudění plynů uvnitř jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, po které se pohybuje proud vzduchu předtím, než je vháněn do vnější zóny 24 s větším průměrem, a dráha proudění, probíhající uvnitř jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, po které proudí vzduch a fosilní palivo před vstupem do vnitřní zóny 26. s menším průměrem 26. Pro tento účel je pozornost zaměřena zpět na obr. 5 a 6. Jak je nejlépe patrno z obr. 5, jádrový hořák 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene je upraven pro osazení v podepřené poloze na předem určeném místě ve stěně neznázorněné pece nebo jiného topeniště upraveného pro vytápění fosilními palivy. Pro tento účel je stěna neznázorněného topeniště opatřena vhodným otvorem. U příkladného provedení jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, zobrazeného na obr. 5, může být montáž a upevnění jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene ve zmíněném otvoru neznázorněného topeniště vytápěného fosilními palivy provedeno montážními prvky 28, zobrazenými na obr. 5. Po upevnění ve stěně neznázorněného a fosilními palivy vytápěného topeniště zasahují části jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, opatřené vstupními otvory 30 a zobrazené na obr. 5, do otvoru

vytvořeného pro tento účel ve stěně neznázorněného topeniště upraveného pro spalování fosilních paliv.

Vzduch procházející jádrovým hořákem 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene vstupuje před svým vháněním do vnější zóny 24 do jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene skupinou vstupních otvorů 30, zobrazených na obr. 5. Pro větší přehlednost příkladu zobrazeného na výkresu jsou na obr. 5 zobrazeny jen dva vstupní otvory 30 ze skupiny nutných vstupních otvorů. Vzduch po svém vstupu skupinou vstupních otvorů 30 do jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, vytvořených a upravených pro přivádění vzduchu, proudí usměrňovacími prvky 32, zobrazenými v příkladu na obr. 6 a tvarovanými pro udělování proudu vzduchu předem určený úhlový moment před jeho vháněním do vnější zóny 24 . Jak je zřejmé z obr. 6, usměrňovači prvky 32 jsou vhodně umístěny v předem určených vzdálenostech od sebe ve vnitřním prostoru jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene. Pro snadnější pochopení je tato předem určená vzdálenost 34 vyznačena kótovacími šipkami na obr. 6. V důsledku svého umístění ve vnitřním prostoru jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene nejsou usměrňovači prvky 32 vystaveny nebezpečí působení horka vyzařujícího z neznázorněného topeniště na spalování fosilních paliv.

Další část popisu je zaměřena na dráhu proudění vzduchu a fosilního paliva, vháněného do vnitřní zóny 26 v jádrovém hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene. Toto proudění bude popsáno opět na příkladech zobrazených na obr. 5 a 6. V tomto příkladném provedení vstupuje fosilní palivo, jak je to nejlépe zobrazeno na obr. 5, do jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene vstupním otvorem 36 paliva. Po vstupu paliva do jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene vstupním otvorem 36 • ·* paliva proudí toto palivo před svým injektováním do vnitřní zóny 26 v podstatě podél střední osy jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene. Na druhé straně vzduch vháněný do vnitřní zóny 26 proudí v obvodovém směru kolem proudu, ve kterém se pohybuje fosilní palivo jádrovým hořákem 2 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene. Pro dosažení tohoto účelu vzduch proudí po svém vstupu do jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene vhodnými vstupními otvory, kterými je jádrový hořák 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, vstupními prvky 38, upravenými a tvarovanými pro tento účel tak, že dodávají proudícímu vzduchu složku úhlového momentu ještě předtím, než vzduch vstoupí do vnitřní zóny 26. Jak již bylo uvedeno v předchozí části, přibližně 60 % až 80 % celkového množství vzduchu, potřebného pro spalování fosilního paliva vháněného do vnitřní zóny 26., je vháněno do vnější zóny 24., zatímco zbytek do celkového množství vzduchu, potřebného pro spalování fosilního paliva vháněného do vnitřní zóny 26., je vháněn společně s fosilním palivem do vnitřní zóny 26. Jak již bylo také uvedeno v předchozí části, u řešení podle vynálezu se regulováním úhlového momentu vzduchu vháněného do vnitřní zóny 26 a ovládáním úhlu vhánění, pod kterým se fosilní palivo injektuje do vnitřní zóny 26, je možno řídit průběh spalování, to znamená je možno dosáhnout toho, že plameny produkované jádrovým hořákem 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene jako důsledek spalování fosilního paliva injektovaného do vnitřní zóny 26 mají předem určenou délku, přičemž předem určená délka plamenů je nastavena jako funkce hloubky pece vytápěné fosilním palivem, ve které má být jádrový hořák 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene osazen.

V další části bude objasněno příkladné provedení vynálezu zobrazené na obr. 7, na kterém je znázorněno druhé příkladné provedení jádrového hořáku 22¹ pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, kterým je možno realizovat způsob regu• · lování jádrového hořáku 22' pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle vynálezu. Jediný větší rozdíl mezi podstatou konstrukce jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle obr. 5 a 6 a jádrového hořáku 22¹pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle obr. 7 spočívá v tělesném vytvoření vstupních otvorů, kterými vstupuje vzduch vháněný do vnější zóny 24 do jádrového hořáku 22, 22¹. Pro dosažení tohoto výsledku je v případě jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene umístěn mezi vstupními otvory 30 a vnitřkem jádrového hořáku 22 pro vytváření vrstevnatého plamene přechodový kus 40., zobrazený na obr. 5 výkresů. V druhém příkladu je u jádrového hořáku 22' pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene vynechán přechodový kus 40, spřažený s každým vstupním otvorem 30 jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, takže v případe tohoto druhého jádrového hořáku 22' pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene proudí vzduch, vháněný do vnější zóny 24., po vstupu do jádrového hořáku 22¹pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene vstupními otvory 30 do vnitřního prostoru jádrového hořáku 22' pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene.

Řešením podle vynálezu je tak vytvořen nový a zdokonalený způsob regulování činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene. Tento nový a zdokonalený způsob řízení činnosti jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene umožňuje ovládání radiálně umístěného jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene bez ohledu na hloubku pece nebo jiného topeniště, které přispívá ke snížení emisí Ν0_χ, dosažitelné způsobem řízení provozu hořáku. Kromě toho je vynálezem vyřešen nový a zdokonalený způsob řízení činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, přičemž jádrový hořák je stále ještě schopen snížit emise Ν0_χ i bez použití přídavného vzduchu pro dodatečné spalování na úroveň, která splňuje státní a federální limity. Vynálezem je vyřešen také takový nový a zdokonalený způsob řízení činnosti jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, který je schopen zařídit při spalování topného oleje č.6 snížení emisí Ν0_χ na hodnoty nižší než 0,125 kg/MM 1054 J. Podle vynálezu je také vyřešen způsob provádění regulace jádrového hořáku 22 pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, kterým je možno realizovat současně nastavení úhlového momentu a tím sešikmit průběh proudu vzduchu. Kromě toho je řešením podle vynálezu vytvořen nový a zdokonalený způsob provádění řízení jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, který je charakteristický tím, že ovládací mechanismy jsou umístěny tak, aby byly chráněny před žárem sálajícím z topeniště. Navíc je řešením podle vynálezu vytvořen takový nový a zdokonalený způsob provádění řízení činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, který poskytuje možnost použití několika druhů paliva, například topného oleje, zemního plynu nebo uhlí. Dále je řešením podle vynálezu vytvořen takový nový a zdokonalený způsob provádění řízení činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, který umožňuje začlenění jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene do prakticky libovolného nového nebo stávajícího spalovacího topného systému. Dále je řešením podle vynálezu vytvořen takový nový a zdokonalený způsob provádění řízení činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, kterým je umožněno osazení jádrového hořáku do libovolného typu kotle. V neposlední řadě je řešením podle vynálezu vytvořen takový nový a zdokonalený způsob provádění řízení činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, který je schopen poskytovat tepelný vstupní výkon hořáku od 1 KW za hodinu. Konečně je řešením podle vynálezu vytvořen takový nový a zdokonalený způsob provádění řízení činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, kterým je umožněno použití ušlechtilých materiálů

a tím dosáhnout současné zlepšení tepelných a/nebo korozních parametrů.

I když byly v předchozím popisu popsány jen některé základní příklady, je pochopitelné, že je možno způsob podle vynálezu modifikovat, jak také již bylo naznačeno, přičemž obměny jsou odborníkům zřejmé. Závislé nároky obsahují znaky některých výhodných modifikací, přičemž jsou možné a vhodné také takové úpravy modifikace, které spadají do rozsahu všech patentových nároků.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, upraveného pro instalování do topeniště pro spalování fosilních paliv, vyznačuj í cí se tím, že se určí hloubka topeniště, do kterého je instalován jádrový hořák, určí se přípustná délka plamene, který je schopen produkovat jádrový hořák pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, jako funkce hloubky topeniště pro spalování fosilních paliv, ve kterém je jádrový hořák osazen, vytvoří se vnější zóna proudu vzduchu jako důsledek vhánění první části celkového množství vzduchu potřebného pro spalování fosilních paliv, spalovaných v průběhu činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, vytvoří se vnitřní zóna proudu vzduchu a fosilního paliva jako důsledek vhánění této směsi obsahující druhou část celkového množství vzduchu potřebného pro hoření fosilního paliva spalovaného v průběhu činnosti jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene a jako důsledek vhánění fosilního paliva, spalovaného v průběhu činnosti jádrového horáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene a délky plamenů vytvářených jádrový hořákem pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene se regulují velikostí úhlového momentu vzduchu vháněného do vnitřní zóny a změnou úhlu injektování fosilního paliva vháněného do vnitřní zóny a délka plamene produkovaného jádrovým hořákem se udržuje na hodnotě nejvýše přípustné délky plamene, stanovené pro topeniště pro spalování fosilních paliv, ve kterém je jádrový hořák pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene osazen.
2. Způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle nároku 1, vyznačující se tím, že první část celkového množství vzduchu, vháněného do vnější zóny, obsahuje 60 % až 80 % celkové9 4 · spalování fosilního hořáku pro vytváření *φ

4 4·

Φ · * ·

ΦΦ ·· Φ*

Φ Φ Φ *

Φ Φ · · ·*Φ Φ · ho množství vzduchu, potřebného pro paliva, hořícího při provozu jádrového radiálně vrstevnatého plamene.
3. Způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle nároku 2, vyznačující se tím , že se první části celkového množství vzduchu, vháněné do vnější zóny, se před vháněním této první části celkového množství vháněného vzduchu uděluje úhlový moment.
4. Způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle nároku 3, vyznačující se tím, že vnější zóna proudu vzduchu se vytvoří souose se střední osou jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene, ale v odstupu od této osy.

provozu jádrového hořáku pro vytváření plamene podle nároku 2, vyznačuže druhá část celkového množství vzdu
5. Způsob řízení radiálně vrstevnatého jící se tím, chu, vháněná do vnitřní zóny, množství vzduchu potřebného spalovaného v průběhu provozu radiálně vrstevnatého plamene.
6. Způsob řízení provozu radiálně vrstevnatého plamene obsahuje zbytek do celkového pro hoření fosilního paliva, jádrového hořáku pro vytváření jádrového hořáku pro vytváření podle nároku 5, vyznačující se tím, že vnitřní zóna proudu vzduchu s fosilním palivem se vytvoří kolem střední osy jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene.
7. Způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle nároku 6, vyznačující se tím, že se druhé části z celkového množství vzduchu, vháněné do vnitřní zóny, uděluje před vháněním druhé · 4 · 4 · • ♦ · *·« v * * · 4 · ·

4*44444 4 4 44 části celkového množství vzduchu do vnitřní zóny úhlový moment.
8. Způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle nároku 1, vyznačující se tím, že všechno fosilní palivo se spaluje v průběhu jeho vhánění do vnitřní zóny při provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene.
9. Způsob řízení provozu jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene podle nároku 8, vyznačující se tím, že fosilní palivo se vhání do vnitřní zóny podél střední osy jádrového hořáku pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene.
10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se jádrový hořák pro vytváření radiálně vrstevnatého plamene má vstupní tepelný výkon od 1054 MM J.