HU217277B - Atmoszferikus égőjű gáztüzelő berendezés - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya gáztüzelő berendezés, amely atmőszferikűs égővel(10), égéskamrával, valamint az égéskamrában vákűűm létrehőzásáraalkalmas szerkezettel, példáűl ventilátőrral rendelkezik, ahől az égő(10) tartalmaz több gázkibőcsátó fúvókát (17), ezen fúvókákhőz (17)hőzzárendelt, az ezekből belépő gázáramőt és a gázáram által beszívőttprimer levegőt összekeverő beömlővezetékeket (18), amelyekbelépőnyílásai a fúvókákkal (17) szemben vannak elrendezve, valaminttöbb, a beömlővezetékekkel (18) összeköttetésben állókibőcsátóegységet (19), amelyek nyílásain (20) keresztül a gáz/primerlevegő keverék az égéskamrába áramlik. A találmány lényege az, hőgy agáztüzelő berendezés égőjének (10) egy, a fúvókákat (17) az égő (10)többi részétől és az égéskamrától elválasztó bűrkőlata (23) van,amelynek szélei az égéskamra falaihőz vannak illesztve, és amely egy,a fúvókák (17) és a beöm- lővezetékek (18) között, ez űtóbbiakhőssztengelyére keresztirányban elrendezett falat (24) tartalmaz,amely fal (24) az egyes fúvókáknál (17) egy-egy, az adőttbeömlővezetékekbe (18) primer levegő (AP) beszívását biztősítónyílással (25), tővábbá ezen nyílásők (25) mellett, de abeömlővezetékek (18) belépőnyílásaival egybeeső faltartőmányőkőn kívüljárűlékős nyílásőkkal (26) van ellátva. ŕ

Description

A találmány tárgya gáztüzelő berendezés, amely atmoszferikus égővel, égéskamrával, valamint az égéskamrában vákuum létrehozására alkalmas szerkezettel, például ventilátorral rendelkezik, ahol az égő tartalmaz több gázkibocsátó fuvókát, ezen fűvókákhoz hozzárendelt, az ezekből belépő gázáramot és a gázáram által beszívott primer levegőt összekeverő beömlővezetékeket, amelyek belépőnyílásai a fiivókákkal szemben vannak elrendezve, valamint több, a beömlővezetékekkel összeköttetésben álló kibocsátó egységet, amelyek nyílásain keresztül a gáz/primer levegő keverék az égéskamrába áramlik.

Az atmoszferikus égőjű gáztüzelő berendezések jellemző alkalmazási területe a lakóterek fűtését és a használati melegvíz-ellátást biztosító rendszerek kis és közepes méretű kazánjaiban történő felhasználás. Az ilyen jellegű kazán alapvetően egy atmoszferikus égőt tartalmaz, amely a Bunsen-égő elvén működik, továbbá tartalmaz egy égéskamrát, egy hőcserélőt és egy ventilátort vagy bármely más hasonló szerkezetet, amely képes vákuum létrehozására az égéskamrában. Az égéslevegő a berendezésben kialakított nyílásokon keresztül kerül bevezetésre, mégpedig általában abban a tartományban, ahol az égő van elhelyezve. Egy ilyen felhasználási célra alkalmas égőt ismertet például a jelen találmány bejelentőjének nevéhez fűződő WO 92/01196 PCT közzétételi irat. Ennél a megoldásnál az égéslevegő egy részét, az úgynevezett primer levegőt a speciálisan kialakított betáplálófuvókákon keresztül nagy sebességgel belövellt gáz szívja be az égőbe, ahol az összekeveredik a beáramló gázzal. Az így létrejövő gáz/primer levegő keveréket, amelyben a levegő százalékos aránya a tökéletes égéshez szükséges sztöchiometrikus levegőmennyiség 60 és több mint 100%-a között változhat a gáz fajtájától és az égő kialakításától függően, a keveredést is biztosító beömlővezetékekből megfelelő csatlakozóidomokon keresztül egy-egy kibocsátóegységhez vezetik, amelyek az égéskamra távolabbi oldalán húzódnak a hőcserélőtől kiindulva, és nyílásokkal vannak ellátva, amelyeken keresztül az elégetendő keverék kiáramlik. A tökéletes égéshez szükséges levegő fennmaradó része, az úgynevezett szekunder levegő, a primer levegőtől elkülönítetten kerül az égéshez beszívásra.

Néhány esetben, különösen olyan égőknél, amelyeknél a primer levegő mennyisége lényegében ugyanakkora vagy nagyobb, mint a tökéletes égéshez szükséges sztöchiometrikus levegőmennyiség, és ezért az égéskamrába beszívott szekunder levegő mennyisége viszonylag kicsi, az tűnt ki, hogy az égés nem eléggé homogén. Az is megállapítást nyert, hogy a nem kielégítő homogenitás annál érzékelhetőbb, minél jobban lecsökkentik az égő betáplálását a hőteljesítményének korlátozása céljából. Meg kell jegyezni, hogy a változó teljesítmény iránti igény jelentős zavarokat okoz bizonyos alkalmazási területeken, például ott, ahol a kazánt használati meleg víz előállítására használják. Ilyen esetben a kibocsátóegység nyílásaiból kilépő láng egy része túl levegős vagy túl kevés levegővel kevert is lehet, így helyenként a tökéletlen égés feltételei, sőt adott esetben az égési feltételek hiánya léphetnek fel, ami megnövekedett mennyiségű káros emisszióhoz és az égő alacsonyabb hőhatásfokához vezet.

A találmány által megoldandó feladat olyan atmoszferikus égőjű gáztüzelő berendezés létrehozása, amely kiküszöböli vagy legalábbis csökkenti az égési homogenitásnak a hagyományos atmoszferikus égőjű gáztüzelő berendezéseknél tapasztalható zavarait.

A kitűzött feladatot olyan atmoszferikus égővel felszerelt gáztüzelő berendezéssel oldjuk meg, amelyre a találmány értelmében az jellemző, hogy a berendezés égőjének egy, a fúvókákat az égő többi részétől és az égéskamrától elválasztó burkolata van, amelynek szélei az égéskamra falaihoz vannak illesztve, és amely egy, a fúvókák és a beömlővezetékek között, ez utóbbiak hossztengelyére keresztirányban elrendezett falat tartalmaz, amely fal az egyes fúvókáknál egy-egy, az adott beömlővezetékekbe primer levegő beszívását biztosító nyílással, továbbá ezen nyílások mellett, de a beömlővezetékek belépőnyílásaival egybeeső faltartományokon kívül járulékos nyílásokkal van ellátva.

A találmányt részletesebben két kiviteli példa kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük.

A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti gáztüzelő berendezés egyik lehetséges kiviteli alakját tünteti fel vázlatosan, metszetben, a 2. ábra az 1. ábra szerinti berendezés egy felnagyított, atmoszferikus égőt tartalmazó részletét mutatja perspektivikus nézetben, míg a 3. ábra a találmány szerinti gáztüzelő berendezés egy másik lehetséges kiviteli alakját szemlélteti vázlatos metszetben.

Amint az az 1. ábrán látható, a találmány szerinti gáztüzelő berendezés egyik lehetséges kiviteli alakja atmoszferikus jellegű 10 égőt, 11 égéskamrát, 12 hőcserélőt és 13 ventilátort tartalmaz, amelyek egy függőleges kiterjedésű 14 házban vannak elrendezve.

A 2. ábrán különösen jól látható, hogy a atmoszferikus 10 égő egy négyszögletes keresztmetszetű 15 elosztóvezetéket tartalmaz, amelynek egy részlete az ábrán ki van metszve. Ez a 15 elosztóvezeték egy 16 csatlakozóidomon keresztül egy gázelosztó rendszerhez van csatlakoztatva, és egy sorozat 17 fúvókát hordoz, amelyek egymással párhuzamosan állnak ki a 15 elosztóvezetékből. Mindegyik 17 fúvókához egy-egy fémanyagú, Venturicsőként kialakított, keverést is biztosító 18 beömlővezeték van társítva, amelynek belépőnyílása meghatározott távolságra van elrendezve a 17 fúvókától, adott esetben azzal koaxiálisán, hogy ily módon primer levegő kerüljön beszívásra és keveredjen össze a 17 fúvókából kiáramló gázhoz. Mindegyik Venturi-csőként kialakított beömlővezeték a gáz/primer levegő keveréket egy 18’ összekötő csatornán keresztül egy-egy burkolatszerű kibocsátó egységhez vezeti, amely az egyik keskenyebb oldalán egy sor 20 nyílással van ellátva.

A Venturi-csőként kialakított 18 beömlővezetékek és a hozzájuk társított, későbbiekben részletezett 25 belépőnyílások, sőt általában az egész berendezés fizikai és szerkezeti paraméterei úgy vannak megválasztva, hogy a primer levegő változó arányban keveredjen a

HU 217 277 Β gázhoz, a mindenkori szükséglet és/vagy a leadott teljesítmény függvényében, a gáz elégetéséhez szükséges sztöchiometrikus mennyiségnek megfelelő értéktől az ezt 50-60%-kal meghaladó értékig.

A 18 beömlővezetékek, a hozzájuk tartozó 18’ összekötő csatornák és a 19 kibocsátó egységek, amint az a 2. ábrán látható, szerkezetileg azonos egységekként vannak egymás mellett adott távolságokra elrendezve, ahol a 19 kibocsátó egységek 20 nyílásokkal ellátott oldalai azonos síkba esnek, és ily módon egy vízszintes ágyat képeznek a kibocsátandó láng számára.

Az eddig ismertetett, lényegében hagyományos felépítésű berendezésben, amilyen a bevezetőben említett szabadalmi leírásból is megismerhető, egy fémlemezből álló 24 fal van felszerelve a 17 fuvókák és a 18 beömlővezetékek közé, ez utóbbiak hossztengelyére keresztirányban, amely 24 fal egy-egy kör alakú 25 nyílással van ellátva mindegyik 17 füvóka tartományában.

A berendezés üzemelése során a gáz nagy sebességgel áramlik ki a 17 füvókákból, miáltal primer levegő kerül beszívásra a Venturi-csövekként kiképzett beömlővezetékekbe, hogy ott összekeveredjen a beáramló gázzal. Ez a keverék azután a 19 kibocsátó egységek 20 nyílásain keresztül a 11 égéskamrába kerül, ahol elég. A tökéletes égéshez szükséges további levegőmennyiség, vagyis a szekunder levegő, a berendezésnek a környezettel közvetlen összeköttetésben álló alsó részéből kerül beszívásra a 13 ventilátor által létrehozott vákuum révén, és az egymással szomszédos, 18 beömlővezetéket, 18’ összekötő csatornát és kibocsátó egységet tartalmazó egységek közötti hézagokon keresztül jut be a 11 égéskamrába.

Míg a primer levegő beáramlási folyamata a korábbiakhoz képest lényegében változatlan marad, a szekunder levegő bejutását a találmány értelmében úgy szabályozzuk, hogy az csak az erre a célra előirányzott 26 nyílásokon keresztül kerüljön beszívásra all égéskamrába, amely 26 nyílások a 18 beömlővezetékek belépőnyílásainak közelében vannak kialakítva.

A fentiek egyik gyakorlati megvalósítási lehetőségét mutatja az 1. és 2. ábra. A találmány értelmében a 10 égő alsó része egy 23 burkolatba van befoglalva, amelynek egy része a 2. ábrán el van hagyva. Ennek a burkolatnak a szélei a 11 égéskamra falaihoz vannak csatlakoztatva, és a 23 burkolat magában foglalja a falat is, amely a technika állásából már ismert berendezéséhez hasonló, primer levegőt beeresztő 25 nyílások mellett járulékos 26 nyílásokat is tartalmaz. Ezek a járulékos 26 nyílások ugyan kívül esnek a 18 beömlővezetékek belépőnyílásaival szembeeső tartományokon, de mindenesetre még elég közel esnek azokhoz a tartományokhoz, ahol a 17 füvókákból kibocsátott gázáramok magával ragadó (injektáló) hatása és az ezzel járó levegőbeszívás a beömlővezetékekbe érvényesül. Ily módon a szekunder levegő beszívása all égéskamrába csak ezen járulékos 26 nyílásokon keresztül történhet. Az AP primer levegő árama és az AS szekunder levegő árama, amint azt az 1. ábrán látható nyilak jelzik, párhuzamos áramlási irányokban lépnek be a 23 burkolatba.

A 3. ábrán látható kiviteli alaknál, ahol az 1. ábrával megegyező alkatrészeket ugyanazok a hivatkozási számok jelzik, az atmoszferikus égőt egymáshoz kapcsolódva együttesen képező egymás melletti egységek mindegyike két-két, egymáshoz képest mintegy 90°-kal megdöntve elhelyezett, Venturi-csőként kialakított 18a és 18b beömlővezetéket tartalmaz, amelyek egy-egy közös 19’ kibocsátó egységgel vannak összekötve. A 15’ gázelosztó vezetéknek, amelynek itt lényegében háromszög alakú a keresztmetszete, két sorozatot képező 17a, illetve 17b füvókái vannak, melyek a 18a, illetve 18b beömlővezetékek belépőnyílásaival szemben vannak beállítva. Az adott példában a 17a, illetve 17b fuvókák tengelyei lefelé csekély távolsággal eltolva párhuzamosak a hozzájuk rendelt 18a, illetve 18b beömlővezetékek tengelyeivel, de adott esetben felszerelhetek úgy is, hogy tengelyeik szöget zárnak be a beömlővezetékek tengelyeivel. Egy ilyen jellegű felszerelés szerkezeti részleteit és előnyeit a WO 92/01196 számú PCT közzétételi irat tartalmazza.

A 3. ábrán bemutatott berendezés 23’ burkolata magában foglalja az atmoszferikus égő valamennyi egymás mellett elhelyezkedő egységét, és úgy van felszerelve, hogy szélei a 11 égéskamra falaihoz vannak csatlakoztatva. Ez a 23 ’ burkolat úgy van kialakítva, hogy rendelkezik egy szögben behajlított fallal, amely a 18a, 18b beömlővezetékek belépőnyílásai és az ezekhez hozzárendelt 17 a, 17b fuvókák közé van felszerelve. Ennek a falnak a 24a és 24b hivatkozási számmal jelzett két szakasza el van látva a 18a és 18b beömlővezetékek belépőnyílásaival szemben elhelyezkedő 25a, 25b primerlevegő-nyílásokkal és ezek közelében kialakított járulékos 26a, 26b szekunderlevegő-nyílásokkal, melyek hasonlóak az 1. és 2. ábra kapcsán leírtakhoz.

Ennél a kiviteli alaknál az APa, APb primerlevegőáramok és az ASa, ASb szekunderlevegő-áramok a sarkosan behajlított fal 24a, illetve 24b szakaszainak nyílásain keresztül természetesen itt is egymással párhuzamosan áramlanak.

A találmány szerinti megoldás előnye az egyszerű szerkezeti felépítés mellett különösen abban van, hogy homogén égést képes biztosítani akkor is, amikor az égőt minimális teljesítménnyel üzemeltetjük.

Ahhoz, hogy a találmány szerinti berendezés megfelelően működjön, a járulékos 26 nyílásokat természetesen úgy kell méretezni, hogy a szekunder levegő beáramló mennyisége minden körülmények között biztosítsa a gáz tökéletes égését. A méretezésnél figyelembe kell venni az égéskamrában létrehozott vákuum nagyságát. A berendezés olyan kiviteli alakjánál, ahol a vákuumot ventilátor hozza létre, a szekunder levegő beáramló mennyisége könnyen szabályozható a 26 nyílások méreteinek megfelelő beállításával. Eleve viszonylag alacsony vákuumszintek esetén, például kémény alkalmazásakor, a primerlevegő-nyílásokkal ellátott falban kialakított járulékos nyílások adott esetben nem feltétlenül elegendőek a kellő szekunderlevegő-menynyiség belépésének biztosítására. Ilyen esetben természetesen további nyílásokat lehet kialakítani a burkolat

HU 217 277 Β többi falában is, amíg a szükséges szekunderlevegőmennyiség nem biztosított.

Jóllehet, jelen bejelentésünkben csupán a találmány két lehetséges kiviteli alakját ismertettük, illetve ábrázoltuk, a találmányi gondolat keretein belül még számos változat és módosítás lehetséges. így például különleges szerkezeti vagy működésbeli igények kielégítése céljából mind a primerlevegő-nyílások, mind pedig a szekunderlevegő-nyílások lehetnek körtől eltérő alakúak is, sőt általában véve, az egész berendezés külső megjelenése is teljesen eltérő lehet a bemutatottól, feltéve azonban, hogy rendelkezik a találmány igénypontokban meghatározott alapvető jellemzőivel.

Claims (3)

1. Gáztüzelő berendezés, amely atmoszferikus égővel (10), égéskamrával (11), valamint az égéskamrában (11) vákuum létrehozására alkalmas szerkezettel, például ventilátorral (13) rendelkezik, ahol az égő (10) tartalmaz több gázkibocsátó fúvókát (17), ezen füvókákhoz (17) hozzárendelt, az ezekből belépő gázáramot és a gázáram által beszívott primer levegőt összekeverő beömlő vezetékeket (18), amelyek belépőnyílásai a fúvókákkal (17) szemben vannak elrendezve, valamint több, a beömlővezetékekkel (18) összeköttetésben álló kibocsátóegységet (19), amelyek nyílásain (20) keresztül a gáz/primer levegő keverék az égéskamrába (11) áramlik, azzal jellemezve, hogy a gáztüzelő berendezés égőjének (10) egy, a íúvókákat (17) az égő (10) többi részétől és az égéskamrától (11) elválasztó burkolata (23) van, amelynek szélei az égéskamra (11) falaihoz vannak illesztve, és amely egy, a füvókák (17) és a beömlővezetékek (18) között, ez utóbbiak hossztengelyére keresztirányban elrendezett falat (24) tartalmaz, amely fal (24) az egyes füvókáknál (17) egy-egy, az adott beömlővezetékekbe (18) primer levegő (AP) beszívását biztosító nyílással (25), továbbá ezen nyílások (25) mellett, de a beömlővezetékek (18) belépőnyílásaival egybeeső faltartományokon kívül, járulékos nyílásokkal (26) van ellátva.

2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a berendezés fizikai és méretbeli paraméterei úgy vannak megválasztva, hogy egy adott üzemelési tartományban a gázhoz a primer levegő (AP) legalább olyan mennyiségben keveredjen, amely egyenlő a gáz tökéletes (sztöchiometrikus) elégetéséhez szükséges levegőmennyiséggel.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a füvókák (17a, 17b) két egyvonalba eső sorban vannak elrendezve, ahol az egyik sor fúvókéinak (17a) a tengelyei párhuzamostól eltérő szöget zárnak be a másik sor fúvókéinak (17b) a tengelyeivel, ugyanakkor a beömlővezetékek (18a, 18b) páronként egy közös kibocsátóegységhez (19’) kapcsolódnak, emellett pedig a füvókák (17a, 17b) és a beömlővezetékek (18a, 18b) között elrendezett fal két, egymáshoz képest sarkosan behajlított szakaszból (24a, 24b) áll, amelyek ugyanolyan sarkosan vannak behajlítva, mint a két sorban elrendezett füvókák (17a, 17b) tengelyei által bezárt szög, ahol mindegyik falszakasz (24a, 24b) tartalmaz a primer levegő (APa, APb), illetve a szekunder levegő (ASa, ASb) beszívására alkalmas nyílásokat (25a, 25b, illetve 26a, 26b).