HUT65230A - Bundle-type concentrical tangential firing system method for operating furnaces having it - Google Patents

Description

A találmány tárgya szilárd tüzelésű kemence, amelynek több fala van és ezek égőtartományt és csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert vesznek körül.

77146-7219A KH

Poralakú szenet már hosszú idő óta sikeresen égettek el szuszpenzió alakjában tangenciális tüzelési módszerekkel, kemencékben. A módszer, amely tangenciális tüzelés alatt ismert, abból áll, hogy a tüzelőanyagot és a levegőt a kemencébe, annak négy sarkából vezetik be úgy, hogy a tüzelőanyag és a levegő a kemence közepében lévő képzetes kör felé irányuljon érintőlegesen. Ennek a tüzelésmódnak számos előnye van, amelyek között szerepel a levegő és a tüzelőanyag jó keveredése, stabil lángképződése és az égőgázok hosszú tartózkodási ideje a kemencében.

Újabban azonban egyre nagyobb hangsúlyt fektettek a levegő szennyeződésének lehető legnagyobb mértékű csökkentésére. Ebből a célból sokan úgy vélik, hogy az Amerikai Egyesül Államok Kongresszusa 1990 vége előtt törvényt fog kibocsátani a szennyezett levegő kibocsátásának csökkentésére. Egy ilyen törvény jelentősége, hogy elő fogja írni az NO_X és SO_X ellenőrzést a meglévő, szilárd tüzelésű egységeknél. A korábbi törvények csak ezeknek az egységeknek az új szerkezeti felépítésével foglalkoztak.

Hivatkozva különösen az N0_x szabályozásra, ismeretes, hogy szilárd tüzelőanyagok elégésekor nitrogén-oxidok keletkeznek két különböző mechanizmus szerint, amelyet termikus NO_x-nek és tüzelőanyag NO_x-nek neveznek. A termikus N0_x az égési levegőben lévő molekuláris nitrogén és oxigén termikus lekötéséből adódik. A termikus NO_X képződésének aránya rendkívüli módon függ a helyi lánghőmérséklettől és valamivel kevésbé az oxigén helyi koncentrációjától. A termikus « · ·

NO_X egész mennyisége a láng környezetében képződik, ami a legnagyobb hőmérsékletet jelenti. A termikus N0_x koncentráció ezt követően megfagy” a nagy hőmérsékletű tartományban uralkodó szinten, az égőgázok termikus lehűtése folyamán. A füstgázok termikus NO2 koncentrációi ezért az egyensúlyi szint között a láng csúcshőmérsékletére és az egyensúlyi szintre jellemzőek a füstgáz hőmérsékleténél. Másrészt a tüzelőanyag NO_x-e a bizonyos szilárd tüzelőanyagokban, mint például szénben és nehéz olajban szervesen kötött nitrogén oxidációjából származik. A tüzelőanyag N0_x képződésének arányát erősen befolyásolja a tüzelőanyag és a levegő keverési aránya általában és különösen a helyi oxigén koncentráció. A füstgáz N0_x koncentrációja, amely a tüzelőanyag nitrogénjéből származik, általában csak egy része, például 20-60 %-a annak a szintnek, amely a tüzelőanyagban lévő nitrogén teljes oxidációjából származna. Az előzőekből teljesen nyilvánvaló, hogy a teljes N0_x képződés a helyi oxigén szintek és a csúcs lánghőmérsékletek függvénye.

Az évek folyamán bizonyos változásokat javasoltak a tangenciális tüzelés szokott technikájában. Ezeket a változásokat elsősorban annak érdekében javasolták, hogy a kibocsátásokat csökkentsék ezen módszerek alkalmazásával. Az egyik ilyen változást a 786.437 sz. USA szabadalmi leírás szerint javasolják, amely a tangenciális tüzelésű, poralakú szénnel fűtött kemencék szabályozási eljárására vonatkozik és amely bejelentést 1985. október 11-én nyújtottak be. Ennek a szabadalmi leírásnak a tanítása szerint poralakú szenet és le vegőt vezetnek be tangenciálisan egy kemencébe, több alsó égőszinten, egy irányban és szenet és levegőt vezetnek be tangenciálisan a kemencébe, több felső égőszinten az ellentétes irányban. Ennek az elrendezésnek a következtében feltételezték, hogy a tüzelőanyag és a levegő jobb keveredését érik el, így kevesebb levegőfeleslegre van szükség, mint a szokásos tangenciális tüzelésű kemencéknél, amelyet, amint az jól ismert a szakember számára, általában 20-30% levegőfelesleggel működtetnek. A levegőfelesleg csökkentése csökkenti az N0_x képződést, amely amint azt az előzőekben említettük, a széntüzelésű kemencék által okozott légszennyeződés fő forrása. A levegőfelesleg csökkentése a kemence teljesítményének növelését is eredményezi. Bár az említett USA szabadalomban ismertetett módszer az N0_x csökkentésére irányult, a módszernek volt néhány hiányossága. Ilyen például, hogy a gázok ellentétes forgása a kemencében semlegesíti egymást, a gázok többé-kevésbé egyenes vonalban áramlanak a kemence felső vége felé, ilymódon növelik azt a veszélyt, hogy el nem égett szénrészek hagyják el a kemencét, annak következtében, hogy a kemence felső részében a turbulencia és a keveredés csökken. Ezen túlmenően a kemence falán salak és el nem égett szén tud lerakodni. Ezek a lerakódások a falon csökkentik a hőátadás hatékonyságát a vízzel hűtött csövek felé, amelyek a falakat bélelik, növelik a korom lassításának szükségességét és a csövek élettartamát csökkentik.

Egy másik módosítást ismertet a 4.715.301 sz. USA szabadalmi leírás, amely kis levegőfelesleggel dolgozó tangen ciális tüzelőrendszert ismertet és amely 1987. december 29én lett megadva. Ennek tanítása szerint a kemencében poralakú szenet égetnek el szuszpenzióban a szén és levegő jó keverése mellett. A tangenciális tüzelésű kemencékkel korábban elért valamennyi előny itt is megvan azáltal, hogy a kemencében egy forgó, örvénylő tűzlabda van. A falakat légrétegek védik és csökkentik azoknak elkormozódását. Ez olymódon történik, hogy a kemencébe szenet és primer levegőt vezetnek be érintőlegesen egy első szinten, segédlevegőt vezetnek be legalább kétszer olyan mennyiségben, mint a primer levegőt, tangenciálisan, egy második szinten, közvetlenül az első szint felett, de a primer levegő irányával ellentétes irányban és több ilyen első és második szintet alkalmaznak egymás fölött. A segédlevegő nagyobb tömege és sebessége következtében a kemencén belül a végleges örvénylés a segédlevegő bevezetésének irányában jön létre. Ennek következtében, mivel a tüzelőanyagot az örvényléssel ellentétes irányban vezetik be, az arra kényszerül, hogy miután belép a kemencébe, irányát megváltoztassa a kemencegázok irányába. Ilymódon ennél az eljárásnál rendkívül erős keveredés jön létre a tüzelőanyag és a levegő között. Ez a megnövelt keveredés feleslegessé teszi, hogy nagy levegőfelesleget vezessenek be a kemencébe. Ez a megnövelt keveredés a szén átalakulását is elősegíti, ami javítja az egész kemence hőleadását, ugyanakkor csökkenti a kemence felső részének elsalakosodását és elkormozódását. A segédlevegő egy nagyobb átmérőjű kör felé van irányítva, mint a tüzelőanyag, így egy levegőréteget «« · · ·« · · • ·· «« ·« ·« • ··«··· · 4 • « · · · · • · « · ·« · · «·· ··· képez a falak mentén. Azonkívül a tűz feletti levegő, amely lényegében a kemencébe szállított levegőfeleslegből áll, a kemencébe egy lényegesen magasabban lévő szinten kerül bevezetésre, mint a primer és segédlevegő bevezetési szintje úgy, hogy a tűz feletti levegő egy képzetes körhöz irányul érintőlegesen, a segédlevegővel ellentétes irányban.

Egy további módosítást ismertet a 4.669.398 sz. USA szabadalmi leírás, amely poralakú tüzelőanyaggal működő tüzelőberendezést ismertet, és amely 1987. jún. 2-án lett megadva. Eszerint a berendezésnek egy első, poralakú tüzelőanyagot beinjektáló kamrája van, amelyben a primer levegő és szekunder levegő összesített mennyisége kevesebb, mint amennyi a betáplált poralakú tüzelőanyag elégetéséhez szükséges elméleti levegőmennyiség, amelyet a primer levegővel keverve kell a kemencébe betáplálni, továbbá második, poralakú tüzelőanyagot beinjektáló kamrája van, amelyben a primer és szekunder levegő mennyisége lényegében egyenlő vagy valamivel kisebb, mint az az elméleti levegőmennyiség, amelyet a primer levegővel keverve kell betáplálni a kemencébe, továbbá kiegészítő légkamrája van a kiegészítő levegő betáplálására a kemencében és ez a három kamra egymáshoz közel van elhelyezve.

A primer levegő és az első és második poralakú tüzelőanyagot beinjektáló kamrákba betáplált poralakú tüzelőanyag gáznemű keveréke olyan arányban van keverve, hogy csökkentse az NO_X képződést. Ezenfelül a primer levegő és poralakú tüzelőanyag keveréke, amely a második tüzelőanyag kamrából ér7 • R · · «4 • « · * ···««· • · ♦ · kezik, és amelyet egymagában nem lehet stabilan meggyújtani, az első tüzelőanyag kamrából származó, könnyen meggyulladó keverék lángjával együtt biztosítja a megfelelő meggyulladást és égést. Ilymódon egy olyan berendezés jött létre, amely poralakú tüzelőanyagot tud stabil meggyülladássál és kis N0_x képződéssel elégetni.

A 4.669.398 sz. USA szabadalom tanítása szerint továbbá kiegészítő kamrákat alkalmaznak semleges folyadék számára, mindegyik számára külön-külön egyet, a három kamra között megfelelő teret hagyva. A primer levegő és a poralakú tüzelőanyag gáznemű keverékét így meggátolják abban, hogy egymással közlekedjen egy semleges folyadékfüggöny segítségével, ilymódon az első és második kamrából távozó gáznemű keverékből keletkező N0_x képződését minimumra lehet csökkenteni. Hasonlóképpen az első tüzelőanyag kamrából származó primer levegő és poralakú tüzelőanyag keveréke és a kiegészítő levegő kamrából származó kiegészítő levegő nem tud egymással közlekedni egy másik, semleges folyadékfüggöny miatt. Ez lehetővé teszi, hogy a primer levegő és poralakú tüzelőanyag keveréke eléghessen a keverési arány változása nélkül, tehát anélkül, hogy az N0_x kibocsátás nőne.

További változást jelentett a poralakú szén eltüzelésében, ami egyidejűleg hatással volt az N0_x és az S0_x kibocsátás csökkentésére, a 4.426.939 sz. USA szabadalomban ismertetett, eljárás N0_x és S0_x kibocsátás csökkentésére, amely szabadalom 1984. január 24-én lett megadva. Ennél a megoldásnál a kemencét poralakú szénnel fűtik olymódon, hogy a «·* ··(* *t • · · · ·« • · · « ·* · ·· ····4 · kemencében a csúcshőmérséklet csökkenjen, ugyanakkor a láng stabilitása megmaradjon és a tüzelőanyag tökéletesen elégjen. Ezt a következőképpen érik el: poralakú szenet szállítanak légáramban a kemence felé. A szállítás folyamán az áramot két részre osztják, az egyik rész a tüzelőanyagban gazdag rész és a másik rész a tüzelőanyagban szegény rész. A tüzelőanyagban gazdag részt a kemencébe az első szakaszban vezetik be. Ebbe az első szakaszba levegőt is vezetnek be, olyan mennyiségben, amely nem elegendő ahhoz, hogy az egész tüzelőanyag tökéletes elégését megvalósítsa a tüzelőanyagban gazdag részben. A tüzelőanyagban szegény részt egy második szakaszban vezetik be a kemencébe. A második szakaszba levegőt is vezetnek be olyan mennyiségben, hogy levegőfelesleg maradjon ebben a szakaszban azon felül, amely levegőmennyiség szükséges a kemencében lévő tüzelőanyag egész mennyiségének elégetéséhez. Végül a tüzelőanyaggal együtt meszet vezetnek be a kemencébe, hogy csökkentsék a csúcshőmérsékletet a kemencén belül és az N0_x és S0_x képződést a füstgázokban.

Bár az előzőekben ismertetett tüzelőrendszerek hatékonyak voltak abból a célból, amely célra azokat tervezték, az ismert megoldásokból nyilvánvalóvá vált, hogy szükség van azok további tökéletesítésére, ha az N0_x kibocsátást olyan mértékben kívánják csökkenteni, mint amilyenekben azt az elkövetkezendő törvény elő fogja írni. Szükség van tehát egy olyan új és tökéletesített tüzelőrendszerre, különösen tangenciális tüzelésű, poralakú szenet alkalmazó kemencék száI» · f Ί · ···· ·4· ··· ·9 • · 9 Λ ·· ···< ·» -·· *·» *··

- 9 mára, amelyeknél az NO_X kibocsátás csökkentését a jelenlegi kemencék N0_x kibocsátásának 50-60%-ára lehet csökkenteni. Ezenfelül szükség van olyan új és tökéletesített tüzelőrendszer létrehozására, amelyet a következő szempontok jellemeznek: a kemence égőtartományában több tüzelőanyagban gazdag szakaszt lehessen létesíteni. Egy ilyen elrendezés megkönynyíti az azonnali meggyülladást, az ezzel kapcsolatos nagy hőmérsékletet, ami egyben azt vonja maga után, hogy a szénből felszabaduló szervesen kötött nitrogén a nagy, tüzelőanyagban gazdag szakaszba lesz bevezetve. További szempont, hogy ilyen tüzelőrendszer alkalmazásával stabilizálni lehessen a tűzfrontot és a tüzelőanyagban gazdag szakaszon belül a tüzelőanyagban kötött nitrogénből az illékony részeket el lehessen távolítani, ami által a tüzelőanyagban kötött nitrogén átalakul a tüzelőanyagban gazdag szakaszban N₂-vé. Végül a harmadik kívánatos jellemző, hogy ilyen tüzelőrendszer alkalmazásával levegő határréteg képződjön, amely védi a kemence falait a redukáló atmoszférától, amely a kemence működése során keletkezik, amint ez ismeretes. A negyedik jellemzője ennek a tökéletesebb tüzelőrendszernek, hogy alkalmazásával elegendő tűz feletti levegő áll rendelkezésre, amely lehetővé teszi a tüzelőanyagban gazdag kemencegázok kielégítő elégetését, mielőtt azok elérnék a kemence konvektív részét. Ezzel az érhető el, hogy egyrészt a szén elégetése tökéletesebbé válik és az el nem égetett szén mennyisége csökken.

Összegezve, a technika jelenlegi állása mellett szükség volt olyan új és tökéletesített tüzelőrendszerre, amely kü10 lönösen tangenciális tüzelésű szilárd tüzelőanyaggal fűtött kemencéknél alkalmazható és amelynek alkalmazásával az NO_X kibocsátás olyan szintre csökkenthető, amely legalábbis egyenlő, ha nem jobb, mint a törvény által előírt szabványban megadott érték. Az új és tökéletesített tüzelőrendszerrel ezeket az eredményeket olymódon lehet elérni, hogy a tüzelőrendszer üzemeltetéséhez nincs szükség adalékanyagokra, katalizátorokra vagy más, költséget növelő tényezőkre. További eredménye ennek az új tüzelőrendszernek, hogy kiküszöböli a vízfalak korrózióját, amely általában összefüggésben van a redukáló atmoszférával, amely a sok szakaszos égés következménye. A tüzelőrendszer teljesen kompatibilis más, kibocsátást csökkentő rendszerekkel, mint például mészköves injektáló rendszerekkel, újraégető rendszerekkel és szelektív katalizátoros redukáló rendszerekkel, amelyeket általában alkalmaznak, hogy a kibocsátást csökkentsék. Végül, de nem utolsósorban a találmány szerinti tüzelőrendszer egyaránt jól alkalmazható új berendezéseknél, vagy felújított berendezéseknél.

A találmány célja tehát új NO_X kibocsátást csökentő tüzelőrendszer létrehozása szilárd tüzelésű kemencék számára.

A találmány további célja olyan NO_X kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása kemencék számára, amely különösen jól alkalmazható tangenciális tüzelésű, poralakú szenet alkalmazó kemencékhez.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amelynél az N0_x kibocsátás ··· · ♦

- 11 lecsökkenthető egy olyan szintre, amelynél az N0_x kibocsátás legalább egyenlő, ha nem jobb, mint a törvény által megadott szabványban előírt érték.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amelynél az N0_x kibocsátásban olyan csökkenés érhető el, amely 50-60%-a az egyébként a kemencékből kibocsátott N0_x értéknek, amely a szokásos tüzelőrendszerrel van felszerelve.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amelynél a kemence égőtartományában több tüzelőanyagban gazdag réteg hozható létre.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amelynek alkalmazásával azonnali meggyújtás és ezzel társított nagy hőmérséklet érhető el, aminek következményeképpen a kemencében eltüzelt poralakú szénből felszabaduló szervesen kötött nitrogén a tüzelőanyagban gazdag szakaszba jut.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amelynek alkalmazásával a lángfront stabilizálása, valamint a tüzelőanyagban gazdag szakaszban a tüzelőanyagban kötött nitrogénből az illékony részek eltávolítása megkezdődik, ami által a tüzelőanyagban kötött nitrogén átalakul NC>2-vé a tüzelőanyagban gazdag szakaszon belül.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amelynek alkalmazásával elegendő tűz feletti levegő jut a kemencébe, amely lehetővé

teszi a tüzelőanyagban gazdag kemence-gázok kielégítő elégését, mielőtt ezek a gázok elérnék a kemence konvektív szakaszát.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amelynek alkalmazásával nincs szükség adalékanyagokra, katalizátorokra, vagy más, költséget növelő anyagokra.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amelynek alkalmazásával a vízfalak korróziója kiküszöbölhető, amely a sok szakaszos égés következménye.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amely teljesen kompatibilis más, kibocsátást csökkentő rendszerekkel, mint például mészköves injektáló rendszerekkel, újraégető rendszerekkel és szelektív katalizátoros redukáló rendszerekkel, amelyeket általában alkalmaznak, hogy a kibocsátást csökkentsék.

A találmány további célja olyan N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszer létrehozása, amely egyaránt jól alkalmazható új berendezéseknél és felújított berendezéseknél.

Ezt a feladatot a találmány értelmében egy olyan csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel valósítjuk meg, amelynek lényege, hogy a kemence égőtartományában tűztér van elhelyezve és ennek tengelye párhuzamos a kemence hossztengelyével. A tűztér alsó végén egy légkamra van. A légkamrába fúvóka van beszerelve. Légbetápláló eszköz van a légfúvókához csatlakoztatva, hogy ahhoz és azon keresztül a

- 13 kemence égőtartományába levegőt szállítson. A tűztérben, annak alsó részén, egy első pár tüzelőanyag kamra van kialakítva, lényegében az első légkamrával szomszédosán. Az első pár tüzelőanyag kamrában egy csoport tüzelőanyag fúvóka van beszerelve. Tüzelőanyagot betápláló eszköz van az első csoport tüzelőanyag fúvókához csatlakoztatva, hogy tüzelőanyagot szállítson azokhoz és azokon keresztül a kemence égőterébe, hogy ilymódon abban tüzelőanyagban gazdag szakaszt képezzen. Több eltérítő légkamra van a tűztérben lényegében az első pár tüzelőanyag kamrákkal szomszédosán. Eltérítő légfúvóka van mindegyik eltérítő légkamrába szerelve. A tűztérbe egy második pár tüzelőanyag kamra van beszerelve, lényegében az eltérítő légkamrákkal szomszédosán. A második pár tüzelőanyag kamrába egy pár tüzelőanyag fúvóka van beszerelve. A tüzelőanyagot betápláló eszköz van a második csoport tüzelőanyag fúvókához csatlakoztatva, hogy abba és azon keresztül a kemence égőtartományába tüzelőanyagot szállítson úgy, hogy az égőtartományban tüzelőanyagban gazdag szakaszt képezzen.

A tűztérbe szorosan csatolt, tűz feletti légkamra van beszerelve a tűztér felső végénél, lényegében a második pár tüzelőanyag kamrával szomszédosán. A szorosan csatolt, tűz feletti légkamrába szorosan csatolt, tűz feletti légfúvóka van beszerelve. Tűz feletti levegőt szállító eszköz van a szorosan csatolt, tűz feletti fúvókához csatlakoztatva, hogy tűz feletti levegőt szállítson abba és azon keresztül a kemence égőtartományába. Egy különálló, tűz feletti légkamra van a kemence égőtartományába beszerelve úgy, hogy a szorosan • ·· ··· • · · • · · ·

- 14 csatolt, tűz feletti légkamrától távol legyen és lényegében egyvonalban legyen a tűztér hosszanti tengelyével. A különálló, tűz feletti légkamrába különálló, tűz feletti légfúvóka van beszerelve. Tűz feletti levegőt betápláló eszköz van a tűz feletti légfúvókához csatlakoztatva, hogy levegőt szállítson ahhoz és azon keresztül a kemence égőtartományába .

A találmány tárgya továbbá eljárás a tüzelőrendszer működtetésére, amelynek lényege, hogy a kemence égőtartományába tüzelőanyagot injektálunk és ilymódon abban tüzelőanyagban gazdag szakaszt hozunk létre. A kemence égőtartományába kiegészítő tüzelőanyagot injektálunk. A kemence égőtartományába eltérítő levegőt injektálunk a benne lévő tüzelőanyagban gazdag szakasz és a kiegészítő tüzelőanyag szakasz között és az eltérítő levegőt a tüzelőanyagtól és a kiegészítő tüzelőanyagtól elfelé irányítjuk a kemence falai felé. Szorosan csatolt, tűz feletti levegőt injektálunk a kemence égőtartományába a kiegészítő tüzelőanyag szakasz fölött, elegendő mennyiségben ahhoz, hogy 0,85 sztöchiometriát kapjunk, amikor a beinjektált, szorosan csatolt, tűz feletti levegő mennyiségét a kemence égőtartományába előzőleg beinjektált levegő mennyiségével kombináljuk. Különálló, tűz feletti levegőt injektálunk a kemence égőtartományába a szorosan csatolt tűz feletti levegő beinjektálása fölötti és attól távolságban lévő pontban, elegendő mennyiségben ahhoz, hogy megközelítőleg 1.0 sztöchiometriát kapjunk, ha a beinjektált, különálló, tűz feletti levegő memnnyiségét kombi15 náljuk a kemence tűzterébe előzőleg beinjektált levegő mennyiséggel.

A találmányt részletesebben a rajzok alapján ismertetjük, amelyek a találmány szerinti kemence példakénti kiviteli alakját tüntetik föl.

Az 1. ábrán a kemence függőleges metszete látható vázlatosan, amelybe a találmány szerinti csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer van beépítve.

A 2. ábrán a csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer függőleges metszete látható, amely különösen jól alkalmazható szénnel tüzelt kemencéknél.

A 3. ábrán légkamra felülnézete látható, amely a csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerben alkalmazható.

A 4. ábrán légkamra felülnézete látható, amely a csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerben alkalmazható.

Az 5. ábra a tüzelőkört mutatja felülnézetben, amely az eltolt tüzelés elvét mutatja.

A 6. ábra csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel ellátott kemencében a teljes égés lefolyásának grafikus ábrázolása.

A 7. ábrán grafikusan ábrázoltuk a N0_x ppm szint összehasonlítását a kemencében, a jelenleg ismert tüzelőrendszerek esetén és a találmány szerinti csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer esetén.

A 8. ábra egy további csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer függőleges metszete vázlatosan, amelyet különösen olaj/gáz tüzeléseknél alkalmazhatunk.

• 4

- 16 A 9. ábrán vázlatosan függőleges metszetben egy kemence látható, amely a találmány szerinti csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel és újraégető rendszerrel van ellátva.

Amint az 1. ábrán látható, egy tüzelőanyaggal fűtött kemencéről van szó. Mivel a tüzelőanyaggal fűtött kemencék szerkezete és működése a szakember számára ismert, ezért nincs szükség arra, hogy ezt az 1. ábrán ábrázolt 10 kemencét részletesebben ismertessük. Annak érdekében, hogy a tüzelőanyaggal fűtött 10 kemence működését megértsük, amelyhez a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert lehet társítani, elegendő, ha a 10 kemencének csak azokat a részeit ismertetjük, amelyek a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel működnek együtt. A 10 kemence részletesebb leírása megtalálható a korábbi 4.712.587 sz.

USA szabadalomban. Ha a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer a találmány értelmében van a kemencében elhelyezve, akkor ez a 10 kemencéből kibocsátott NO_X sugárzást csökkenteni tudja.

Amint az 1. ábrából látható, a 10 kemence 14 égőtartománnyal rendelkezik. Amint azt részletesebben a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer szerkezetének és működésének ismertetésével kapcsolatban részletesen ismertetni fogjuk, a 10 kemence 14 égőtartományában indul meg a tüzelőanyag és a levegő elégése, amint az a szakemberek számára közismert. A tüzelőanyagból és levegő elégéséből keletkező forró gázok felfelé szállnak a 10 kemencében. Amíg a • « ·*·· ··* *··* ··· ·

- 17 gázok a 10 kemencében felfelé mozognak, a forró gázok a szakember számára jól ismert módon hőt adnak át a csövekben haladó folyadéknak, amely csöveket az ábrázolás egyszerűsítése érdekében nem ábrázoltunk, és amelyek a szokásos módon a 10 kemence mind a négy falát kibélelik. Ezután a forró gázok elhagyják a 10 kemencét a vízszintes 16 járaton, amely a hátsó 18 járatba torkollik. Mind a 16 járat, mind a hátsó 18 járat további hőcserélő felületeket tartalmaznak, amelyeket a rajzon nem ábrázoltunk, hogy gőzt fejlesszenek és azt túlhevítsék a szakember által jól ismert módon. Ezután a gőz általában egy turbinába kerül (a rajzon nem ábrázoltuk), amely a rajzon ugyancsak nem ábrázolt turbina/generátor egy elemét képezi, úgy hogy a gáz képezi a rajzon nem ábrázolt turbina és ilymódon a rajzon ugyancsak nem ábrázolt generátor hajtóerejét, amely ismert módon a turbinával van társítva úgy, hogy a generátor villamos áramot hoz létre.

Az előzőeket alapulvéve az 1. és 2. ábrákkal kapcsolatban ismertetni fogjuk a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert, amely a jelen találmány értelmében arra való, hogy kooperatívan társítsuk a 10 kemencével, amely az

1. ábrán látható. Pontosabban a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer arra való, hogy az 1. ábrán ábrázolt 10 kemencében alkalmazzuk, olymódon, hogy amikor alkalmazásra kerül a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer csökkentse az N0_x kibocsátást a 10 kemencéből .

Amint az 1. és 2. ábrán látható a 12 csoportos koncentri- 18 kus tangenciális tüzelőrendszer házat tartalmaz, amelynek tűztér alakja van. A 20 tűztér a szakember számára jól ismert módon a szokásos és a rajzon nem ábrázolt alátámasztó eszközökkel van a 10 kemence 14 égőtartományában alátámasztva úgy, hogy a 20 tűztér hosszanti tengelye lényegében a kemence hosszanti tengelyével párhuzamos.

A találmány egy előnyös kivitele szerint egy első légkamra van kialakítva a 20 tűztér alsó végénél, amint a

2. ábrából látható. 24 légfúvóka van felszerelve valamilyen szokásos és a rajzon nem ábrázolt szerelőeszköz segítségével a 22 légkamrába. 26 légbetápláló eszköz, amely az 1. ábrán vázlatosan látható, van működő módon csatlakoztatva a 24 fúvókához, aminek következtében a 26 légbetápláló eszköz a légfúvókához és ezen keresztül a 10 kemence 14 égőtartományába levegőt szállít. Ebből a célból a 26 légbetápláló eszköz az 1. ábrán látható 28 ventillátorral van ellátva és a 30 légvezeték egyrészt a 28 ventillátorhoz,, másrészt, amint vázlatosan az 1. ábrán látható, a 32 vezeték révén a 24 légfúvókához van csatlakoztatva a rajzon nem ábrázolt szelepeken és vezérlőelemeken keresztül.

További hivatkozással a 20 tűztérre, a találmány előnyös kivitele szerint egy első pár 34 és 36 tüzelőanyag kamra, amely a 2. ábrán látható, van kialakítva a 20 tűztérben, annak alsó részében úgy, hogy lényegében szomszédos legyen a 22 légkamrával. Egy első nyaláb 38 és 40 tüzelőanyag fúvóka van felszerelve a rajzon nem ábrázolt, szokásos szerelőeszközök segítségével a 34 és 36 tüzelőanyag kamrákban úgy, • 4

- 19 hogy a 38 tüzelőanyag fúvóka a 34 tüzelőanyag kamrában és a tüzelőanyag fúvóka a 36 tüzelőanyag kamrában van elhelyezve. A tüzelőanyagot betápláló 42 betáplálóeszköz, amelyet vázlatosan az 1. ábrán ábrázoltunk, van a 38 és 40 tüzelőanyag fúvókákhoz csatlakoztatva a későbbiekben részletesen ismertetett módon. A 42 betápláló eszköz a 38 és 40 tüzelőanyag fúvókákhoz és ilymódon a 10 kemence 14 égőtartományába szállítja a tüzelőanyagot. A 42 betápláló eszköz porlasztót tartalmaz, amely az 1. ábrán látható, mivel a tüzelőanyag, amelyet a 10 kemencében el kívánunk égetni, a szakember számára ismert módon porlasztásnak van alávetve és a 46 vezetékeket, amelyek egyrészt a 44 porlasztóhoz vannak csatlakoztatva, másrészt amint az 1. ábrán 48 helyen vázlatosan látható, a 38 és 40 tüzelőanyag fúvókákhoz, a rajzon nem ábrázolt szelepek és vezérlőelemek közbeiktatásával. Amint az 1. ábrán látható, a 44 porlasztó működő módon a ventillátorhoz is csatlakozik úgy, hogy a 28 ventillátor levegőt tud szállítani a 44 porlasztóhoz, aminek következtében a 44 porlasztóból a 38, 40 tüzelőanyag fúvókákhoz szállított tüzelőanyag a 46 vezetéken keresztül levegőáramba jut, a szakember számára jól ismert módon.

A 22 légkamrákon és a 34 és 36 tüzelőanyag kamrákon kívül, amelyeket az előzőekben ismertettünk, a 20 tűztér is el van látva több eltérítő légkamrával. Az említett több eltérítő légkamra a találmány egy előnyös megoldása értelmében előnyösen három kamrából áll, amelyeket a 2. ábrán 50, 52 és 54 hivatkozási számmal jelöltünk. Az 50, 52 és 54 eltérítő ···«

- 20 légkamrák, amint a 2. ábrából látható, a 20 tűztérben vannak elhelyezve úgy, hogy lényegében szomszédosak legyenek a 34 és 36 tüzelőanyag kamrákkal. A 2. ábrán 56, 58 és 60 hivatkozási számmal jelölt elérítő légfúvókák az 50, 52 és 54 eltérítő légkamrákba vannak felszerelve a rajzon nem ábrázolt szokásos szerelőeszközökkel úgy, hogy az 56 eltérítő légfúvóka az 50 eltérítő légkamrában, az 58 eltérítő légfúvóka az 52 eltérítő légkamrában és a 60 eltérítő légfúvóka az 54 eltérítő légkamrában helyezkedik el és az eltérített levegő, amely áthalad az 56 és 58, 60 eltérítő légfúvókákon, elfelé mutat a tüzelőanyagtól, amelyet a 10 kemence 14 égőtartományába poriasztunk be és a 10 kemence falai felé mutat. Az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókák működő módon a 26 légbetápláló eszközhöz vannak csatlakoztatva, amely utóbbi - az előzőekben ismertettük - a 30 légvezetéken keresztül, amely amint az 1. ábrán látható, egyrészt a 28 ventillátorhoz van csatlakoztatva, másrészt a 62 helyen az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókákhoz, a rajzon nem ábrázolt különálló szelepek és vezérlőelemek segítségével. Ilymódon a 26 légbetápláló eszköz levegőt szállít mindegyik 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókához és ilymódon a 10 kemence 14 égőtartományába, az előzőekben leírt módon.

Folytatva a leírást a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel, a találmány egy előnyös kivitele szerint egy második pár 64 és 66 tüzelőanyag kamrát alakítunk ki a 20 tűztérben úgy, hogy lényegében szomszédos legyen az 50, 52, 54 eltérítő légkamrákkal. Egy második nya21 láb 68 és 70 tüzelőanyag fúvóka, amely a 2. ábrán látható, van felszerelve a rajzon nem ábrázolt szokásos eszközök segítségével a 64 és 66 tüzelőanyag kamrákba úgy, hogy a 68 tüzelőanyag fúvóka van felszerelve a 64 tüzelőanyag kamrába és a 70 tüzelőanyag fúvóka a 66 tüzelőanyag kamrába. A második nyaláb 68 és 70 tüzelőanyag fúvókák működő módon a 42 tüzelőanyag betápláló eszközhöz vannak csatlakoztatva, amely utóbbit az előzőekben ismertettük, a 46 vezetéken keresztül, amely amint az 1. ábrán látható, egyrészt a 44 porlasztóhoz van csatlakoztatva, aminek következtében a 10 kemencében porlasztás megy végbe a szakember számára jól ismert módon, másrészt a 68, 70 tüzelőanyag fúvókákhoz van csatlakoztatva az 1. ábrán a 72 helyen a rajzon nem ábrázolt különálló szelepek és vezérlőelemek közvetítésével. Ismételten megemlítjük, hogy amint az 1. ábrán látható, a 44 porlasztó működő módon a 28 ventillátorhoz van kapcsolva, úgy, hogy a 28 ventillátor levegőt szállít a 44 porlasztóba, aminek következtében a 44 porlasztóból a 68 és 70 tüzelőanyag fúvókákba a tüzelőanyag szállítása a 46 vezetéken keresztül levegőáramban megy végbe, a szakember számára jól ismert módon.

Hivatkozással a 20 tűztérre, a találmány egy előnyös kivitele szerint egy pár szorosan csatolt, tűz feletti légkamra, amelyet a 2. ábrán 74, 76 hivatkozási számmal jelöltünk, van elhelyezve a 20 tűztérben, annak felső részében úgy, hogy lényegében szomszédos legyen a második pár 64, 66 tüzelőanyag kamrával. Egy pár szorosan csatolt, tűz feletti légfúvóka, amelyet a 2. ábrán 78, 80 hivatkozási számmal jelöl

- 22 tünk, van felszerelve a rajzon nem ábrázolt, szokásos, erre a célra alkalmas eszközökkel a pár szorosan csatolt, tűz feletti 74, 76 légkamrába úgy, hogy a szorosan csatolt, tűz feletti 78 légfúvóka a 74 légkamrában és a szorosan csatolt, tűz feletti 80 légfúvóka a 76 légkamrában helyezkedik el. A szorosan csatolt, tűz feletti 78, 80 légfúvókák mindegyike működő módon van a 26 légbetápláló eszközhöz csatlakoztatva, amelyet az előzőekben ismertettünk, a 30 légvezetéken keresztül, amely amint az 1. ábrán látható, egyrészt a 28 ventillátorhoz van csatlakoztatva, és a mint a 82 helyen vázlatosan látható, másrészt a szorosan csatolt, tűz feletti 78 és 80 légfúvókákhoz, a rajzon nem ábrázolt különálló szelepek és vezérlőelemek segítségével, aminek következtében a 26 légbetápláló eszköz levegőt szállít a két szorosan csatolt, tűz feletti 78, 80 légfúvókához és ezáltal a 10 kemence 14 égőtartományába.

Kiegészítve a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer leírását, több különálló, tűz feletti légkamra van a rajzon nem ábrázolt, ismert módon a 10 kemence 14 égőtartományában elhelyezve úgy, hogy bizonyos távolságban legyen a szorosan csatolt, tűz feletti 74, 76 légkamráktól és lényegében egyvonalban legyen a 20 tűztér hosszanti tengelyével. Az előbb említett több, különálló, tűz feletti légkamra a találmány egy előnyös kivitele szerint előnyösen három légkamrából áll, amelyet a 2. ábrán 84, 86 és 88 hivatkozási számmal jelöltünk. Több, különálló, tűz feletti légfúvóka, amelyet a 2. ábrán 90, 92 és 94 hivatkozási szám23 • ······ · • « · · · ···· ·· · · ··« mai jelöltünk, van felszerelve a rajzon nem ábrázolt szokásos módon a 84, 86 és 88 légkamrákban úgy, hogy a 90 tűz feletti légfúvóka van felszerelve a 84 légkamrába, a 92 tűz feletti légfúvóka van felszerelve a 86 légkamrába és a 94 tűz feletti légfúvóka a 88 légkamrába. A 90, 92, 94 tűz feletti légfúvókák mindegyike működő módon a 26 légbetápláló eszközhöz van csatlakoztatva, amelyet az előzőekben ismertettünk, a 30 légvezeték útján, amely amint az 1. ábrán látható, egyrészt a 28 ventillátorhoz van csatlakoztatva, másrészt amint az 1. ábrán vázlatosan a 96 helyen látható, az egyes 90, 92, 94 tűz feletti légfúvókákhoz, a rajzon nem ábrázolt szelepek és vezérlőelemek segítségével, aminek következtében a 26 légbetápláló eszköz levegőt szállít mindegyik 90, 92, 94 tűz feletti légfúvókához és ezen keresztül a 10 kemence 14 égőtartományába.

A következőkben a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer működését fogjuk ismertetni, amelyet egy tangenciális tüzelésű kemencében alkalmazunk annak érdekében, hogy a kemencéből az NO_X kibocsátást csökkentsük. Ebből a célból a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer működésével összhangban levegőt vezetünk be a 24 légfúvókán keresztül a 10 kemence 14 égőtartományába, annak első szintjén. Csoportos tüzelőanyagot vezetünk be az első 38 és 40 tüzelőanyag fúvókákon a 10 kemence 14 égőtartományába egy második szinten, hogy egy első tüzelőanyagban gazdag szakaszt képezzünk a 10 kemence 14 égőtartományán belül. Eltérített levegőt vezetünk be az 56, 58, és 60 eltérítő légfú- 24 vókákon a 10 kemence 14 égőtartományába egy harmadik szinten úgy, hogy az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókákon át bevezetett eltérített levegő a csoportos tüzelőanyagtól, amelyet a 10 kemence 14 égőtartományába beporlasztottunk elfelé irányuljon és a 10 kemence falai felé áramoljon. Kiegészítő csoportos tüzelőanyagot vezetünk be egy második nyaláb 68 és 70 tüzelőanyag fúvókán keresztül a 10 kemence 14 égőtartományába egy negyedik szinten, hogy egy második tüzelőanyagban gazdag szakaszt képezzünk a 10 kemence 14 égőtartományán belül. Szorosan csatolt, tűz feletti levegőt vezetünk be a szorosan csatolt, tűz feletti 78, 80 légfúvókákon keresztül a 10 kemence 14 tartományába az ötödik szinten. Végül különálló, tűz feletti levegőt vezetünk be a 90, 91 és 92 tűz feletti légfúvókákon keresztül a 10 kemence 14 égőtartományába a hatodik szinten, amely az ötödik szinttől távol, de azzal egyvonalban helyezkedik el.

így összegezve, a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer, amely a találmány tárgyát képezi, úgy tűnik, hogy előnyösebb az ismert megoldásoknál az N0_x kibocsátás szabályozását tekintve. Ebből a célból a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer szabályozni tudja az égéshez igénybevehető oxigén hozzávezetését a tüzelőanyaghoz az egész égési folyamat során. A 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer egy erősen szakaszos égéstechnikát ad, amely több szintet alkalmaz a tűz feletti levegőnél, hogy csökkentse a felhasználható 0₂-t a primer égési szakaszban. Tűz feletti levegőt vezetünk be a 20 tűztér tetejé nél a 74, 76 légkamrákba és egy magasabb szinten különálló, tűz feletti levegőt a 84, 86 és 88 légkamrákba. Azáltal, hogy a tűz feletti levegő bevezetését két szintre bontottuk, azaz a 74, 76 légkamrák és a 84, 86, 88 légkamrák lehetővé teszik, hogy a 20 tűztér magassága ugyanolyan maradjon, mint a szokásos ismert megoldásoknál, ilymódon a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert a már meglévő kemencékhez is alkalmazni lehet.

A 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert a találmány előnyös kivitele szerint az jellemzi, hogy a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer a koncentrikus tüzelési elvet arra használja, hogy a kiegészítő levegőt elvezesse a tüzelőanyagtól a 10 kemence falai felé. Ez arra szolgál, hogy a 10 kemence vízfalait védje a redukáló atmoszférától, amely a tűz feletti levegő következtében elválaszthatatlan a szakaszos égésnél. A koncentrikus tüzelés a kemence kimenő hőmérsékletének szabályozására is szolgál, amely egyébként túl nagy lenne a szakaszos égés következtében. Végül a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer a 38, 40 és 68, 70 tüzelőanyag fúvókák új szerepét is megtestesíti, ami maximalizálja a tüzelőanyag és a levegő szétválasztását az égés kezdeti szakaszaiban. Az előbb említett jellemzők lehetővé teszik, hogy a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel igen alacsony NO kibocsátást érjünk el, és ez igen kevéssé befolyásolja a 10 kemence normál üzemét.

Következésképpen a felfogás, amelyen a találmány szerin « ·

- 26 ti 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer alapul az, hogy mind a tűz feletti, szakaszosan bevezetett levegő, mind a kemence végső O2 tartalma uralkodik a kemencéből kibocsátott végső NO szint szabályozásában. A bejelentő által létrehozott kutatási adatok mutatják, hogy az első sztöchiometriás szakaszok 0,5 és 0,85 értékeinél az N0_x előállítás minimum értéken van, azonban ez az N0_x képződés nő e fölött vagy ez alatt a sztöchiometrikus érték alatt. így a vizsgálati program lényege, amely a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer kifejlesztésében csúcsosodik ki, az volt, hogy egy olyan erősen szakaszos tangenciális tüzelőrendszert hozzon létre egy már meglévő tangenciális tüzelésű kemence tűzterének méretein belül, amely a tüzelőrendszer újrafelhasználhatóságát elősegíti.

A 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer tűztere, a találmány egy előnyös kivitele szerint, több jellemzőben eltér az ismert tűzterektől. Elsősorban a fúvókák két nyalábban vannak felszerelve, amint az a 2. ábrán látható, úgymint a 38, 40, 68, 70 tüzelőanyag fúvókák, amelyek között nagyon nagy 50, 52 és 54 eltérítő légkamrák vannak úgy, hogy be tudják fogadni az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókákat. Másodsorban két tűz feletti légrendszer van egy helyett. A szorosan csatolt, tűz feletti 78, 80 légfúvókák, amelyek a 2. ábrán láthatók, a 20 tűztér tetején vannak elhelyezve, azonban a különálló 90, 92, 94 tűz feletti légfúvókák a 20 tűztértől elkülönítve, de azzal egyvonalban helyezkednek el. Amint az legjobban a 6. ábrából látható, a • ·····* Λ * • · · · · · ··«· ·· ·· ··· ··« szorosan csatolt, tűz feletti 78, 80 légfúvókák és a különálló 90, 92, 94 tűz feletti légfúvókák összesített teljesítménye elegendő ahhoz, hogy működtesse a 20 tűzteret a szorosan csatolt, tűz feletti 78, 80 légfúvókák alatt, kb. 0,85 sztöchiometrikusságon. Másrészt, amint ugyancsak a 6. ábrából látható, a szorosan csatolt, tűz feletti 78, 80 légfúvókák sztöchiometriája megközelítőleg 1.

A továbbiakban a 24 légfúvókát ismertetjük részletesebben. Ez különösen a 3. ábrán látható. Mielőtt azonban a 24 légfúvókát részletesen ismertetnénk, előzőleg felhívjuk a figyelmet arra a tényre, amit az előzőekben már említettünk, hogy a 24 légfúvóka megfelelő módon a 20 tűztér alsó végéhez van szerelve, a 20 tűztér maga pedig a 10 kemence 14 égőtartományában van elhelyezve. Ilyen 20 tűztér van megfelelően elhelyezve a 10 kemence mind a négy sarkában, hogy egy olyan elrendezés képződjék, amelyben lényegében két pár tűztér létezik és mindegyik pár tűztere úgy van elhelyezve, hogy egymással átlósan szemben álljon úgy, hogy ha ezek között egy képzeletbeli vonalat húznánk, akkor az átmenne a 10 kemence középpontján.

Az előzőeket alapul véve a 3. ábrán látható 24 légfúvóka 98 fúvókacsúcsban végződik és 100 szeleppel van ellátva, amellyel a 24 légfúvókán átáramló levegő mennyiségét lehet szabályozni, továbbá 102 billenő hajtóeszköze van, amellyel a 98 fúvókacsúcsnak a vízszintessel bezárt szögét lehet változtatni, valamint 104 gyújtóeszköze, amely stabil lángot hoz létre a 24 légfúvóka közelében a 10 kemence 14 égőtarto28 mányában, továbbá 106 lángjelző eszköze, amely a 24 légfúvóka közelében jelzi a láng irányát. Mivel a 24 légfúvóka felépítése és működése az előzőekben elmondottakon túl a szakember számára jól ismert, nincs szükség arra, hogy azt részletesebben ismertessük ahhoz, hogy a szakember meg tudja érteni a találmány szerinti 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer felépítését és működésmódját. Ha azonban erre mégis szükség lenne, akkor az megtalálható a 3.285.319, 4.304.196 és 4.356.975 sz. USA szabadalmi leírásokban.

A következőkben az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókákat fogjuk részletesebben ismertetni. Mivel az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókák azonosak, a következőkben azok közül csak egyet fogunk részletesen ismertetni. Ebből a célból különösen a 4. és 5. ábrákat kell figyelembe venni, és megjegyezzük, hogy a 4. ábrán ábrázolt eltérítő légfúvóka a

2. ábrán 56 hivatkozási számmal jelzett eltérítő légfúvóka. Amint azonban a 24 légfúvókával kapcsolatban is tettük, mielőtt részletesen ismertetnénk az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókákat, ismételten emlékeztetünk arra a tényre, hogy azok megfelelő módon a 20 tűztérben vannak felszerelve a 38, 40 tüzelőanyag fúvókákkal szomszédosán, a 20 tűztér pedig a 10 kemence 14 égőtartományában van elhelyezve. Továbbá, amint már említettük, a 10 kemence mind a négy sarkában egy-egy 20 tűztér van elhelyezve megfelelő módon, hogy egy olyan elrendezés képződjék, amelyben lényegében két pár tűztér létezik és mindegyik pár tűztere úgy van elhelyezve, ♦ « · • · ··

- 29 hogy egymással átlósan szemben álljon úgy, hogy ha ezek között egy képzeletbeli vonalat húznánk, akkor az átmenne a 10 kemence középpontján.

így az előzőek alapján az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókák a 4. ábrán látható módon, amelyen a három közül csupán az 56 eltérítő légfúvókát ábrázoltuk, az ugyancsak az előzőekben elmondott okokból 108 fúvókacsúccsal rendelkeznek, és ebben forgatható 110 szelepek vannak, amelyeket a későbbiekben fogunk részletesen ismertetni. Az 56 eltérítő légfúvókának van azonkívül 112 szabályozóeszköze az 56 eltérítő légfúvókán áthaladó levegő mennyiségének szabályozására, 114 billenő hajtóeszköze, amellyel a 108 fúvókacsúcsnak a vízszintessel bezárt szögét lehet változtatni, 116 gyújtóeszköze, amely stabil lángot hoz létre a 24 légfúvóka közelében a 10 kemence 14 égőtartományában, továbbá 118 lángjelző eszköze, amely a 24 légfúvóka közelében jelzi a láng irányát. A 108 fúvókacsúcsba beépített forgó 110 szelepekkel kapcsolatban elsősorban megvitatjuk azok szerepét. Ezt az 5. ábra segítségével tesszük. Ebből a célból, amint az az 5. ábrából jól látható, a tüzelőanyagot, amelyet a 10 kemence 14 égőtartományába poriasztunk be, az első nyaláb 38 és 40 és a második nyaláb 68 és 70 tüzelőanyag fúvókákon keresztül az 5. ábrán a 120-al jelzett kis képzetes kör felé irányul, amely a 10 kemence 14 égőtartományában központosán helyezkedik el. A tüzelőanyaggal ellentétben a levegő, amelyet a 10 kemence 14 égőtartományába juttatunk be az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókákon keresztül, a forgó 110 szelepek hatása ·· ·· «« * · • v <· < ·» ·· ·· ···«·« ♦ 9 • · · · « · ··«· «· « · · ·· · 4 » következtében a 122-vel jelzett nagyobb átmérőjű képzeletbeli kör felé irányul, ami azáltal, hogy koncentrikus a kis 120 körrel, éppúgy, mint a kis kör, ugyancsak központosán helyezkedik el a 10 kemence 14 égőtartományában. így teljesen nyilvánvaló, ha az 5. ábrát figyelmesen tanulmányozzuk, hogy a forgó 110 szelepek hatása következtében a levegő, amelyet bejuttatunk a 10 kemence 14 égőtartományába az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókákon keresztül, a nagyobb átmérőjű, 122-vel jelzett kör felé irányul, azaz a 10 kemence 14 égőtartományába beporlasztott tüzelőanyagtól elfelé, amely tüzelőanyagot az első nyaláb fúvókákon, azaz a 38, 40 tüzelőanyag fúvókákon, és a második nyaláb fúvókákon, azaz a 68, 70 tüzelőanyag fúvókákon át juttatunk be a 14 égőtérbe, és amely tüzelőanyag a kis 120-al jelzett kör felé és a 10 kemence falai felé irányul. így a levegő, amelyet az 56, 58, 60 eltérítő légfúvókákon keresztül juttatunk be a 10 kemence 14 égőtartományába, határrétegként szerepel és védi a 10 kemence falait a redukáló atmoszférától, amely a 10 kemencében uralkodik, amikor a kemence működik. Végül ami az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókák szerkezetét és működését illeti, azon túlmenően, amit az előzőekben elmondtunk, az jól ismert a szakember számára, ezért nincs szükség arra, hogy azt részletesebben tovább ismertessük. Ha azonban erre mégis szükség van, akkor a fúvókák működése és szerkezete a szakirodalomban megtalálható .

A továbbiakban a 7. ábra magyarázatára térünk rá, amely amint már említettük, az NO_X ppm szintek grafikus összeha- 31 sonlítását adja egy kemencénél, mint például a 10 kemencénél, ha abban a szokásos tüzelőrendszert, vagy a találmány szerinti 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert alkalmazzuk. A 7. ábrában a 124 vonal az N0_x ppm szintet mutatja egy kemencében, mint például a 10 kemencében, amely a szokásos tüzelőrendszerrel van felszerelve, míg a 126 vonal a találmány szerinti 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel ellátott 10 kemence esetén adja az NO_X ppm szintet. A 7. ábrából látható, ha a találmány szerinti 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert alkalmazzuk, amelynél a 38 40, 68 és 70 tüzelőanyag fúvókák nyalábbá” vannak összefogva, és ezt összehasonlítjuk a szokásos tüzelőrendszerrel, ahol ez nincs így, akkor nyilvánvaló, hogy az N0_x kibocsátást 10-15%-kal lehet csökkenteni normál levegőfelesleg esetén, mint például 2,5%3,5% O2 esetén és mérsékelt mennyiségű, például 20% tűz feletti levegő alkalmazásával. A vizsgálatokból, amelyeket végeztünk, és amelyek alapján a 7. ábrán látható diagramokat megrajzoltuk, kiderült, hogy a fúvókák nyalábba való összefogásából adódó eredményeken túlmenően az is adódik, hogy a célként kitűzött N0_x kibocsátási szintek, úgymint 400 mg/Nmg 6% O2 mellett, azaz 32 lb/MBtu vagy 240 ppm 3% O2 mellett, elérhető 30% tűz feletti levegővel, ha 3%-4% O2 levegőfelesleggel dolgozunk és az el nem égett szénkibocsátásban nem mutatkozik statisztikai növekedés. Ez 475 ppm NO_X kibocsátási szintnek felel meg, ha ugyanilyen feltételek mellett a szokásos tüzelőrendszert alkalmazzuk. Ez azt jelenti, hogy ilyen feltételek mellett 50%-nál nagyobb N0_x kibocsátási szint csökkenés érhető el, ha a találmány szerinti 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert alkalmazzuk, nem pedig a szokásos tüzelőrendszert.

A következőkben a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer egy másik előnyös kiviteli alakját fogjuk ismertetni, amely különösen jól alkalmazható vegyes tüzelésű kemencéknél. Amint különösen a 8. ábrából jól látható, a 128 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer három pár tüzelőanyag kamrát tartalmaz, úgymint a 130, 132, 134 valamint a 136, 138, 140 tüzelőanyag kamrákat. Magától értetődik azonban, hogy anélkül, hogy a találmány tárgyától eltérnénk, a 128 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer kevesebb vagy több pár tüzelőanyag kamrát is tartalmazhat, mint az előbb említett megoldás.

A 128 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer, amint a 8. ábrából látható, a következő felépítésű. Van egy háza, amely 142 tűztér alakú. Egy első 144 légkamra helyezkedik el a 142 tűztér alsó végénél, amint a 8. ábrából látható. A 144 légkamrában a szokásos eszközökkel 146 légfúvóka van felszerelve. Az első pár 130 és 132 tüzelőanyag kamra, amelyekről az előzőekben szó volt, a 144 tűztérben van elhelyezve, annak alsó részében, amint a 8. ábrán látható úgy, hogy lényegében szomszédos legyen a 144 légkamrával. Az első nyaláb tüzelőanyag fúvóka, azaz a 148 és 150 tüzelőanyag fúvókák szokásos eszközökkel vannak felszerelve a 130 és 132 tüzelőanyag kamrákba, mégpedig úgy, hogy a 148 tüze- 33 lőanyag fúvóka a 130 tüzelőanyag kamrába, a 150 tüzelőanyag fúvóka a 132 tüzelőanyag kamrába van felszerelve. Az első 152 olaj/gáz kamra is a 142 tűztér helyezkedik el úgy, hogy lényegében csatlakozzék a 132 tüzelőanyag kamrához. A 154 tüzelőanyag fúvóka szokásos eszközökkel a 152 olaj/gáz kamrába van beszerelve. Magától értetődik, hogy olaj alkalmazása esetén a 154 tüzelőanyag fúvóka olajfúvókaként van kialakítva és gáz alkalmazása esetén a 154 tüzelőanyag fúvóka gázfúvókaként van kialakítva. Egy első 156 eltérítő légkamra van elhelyezve a 142 tűztérben úgy, hogy lényegében csatlakozzon a 152 olaj/gáz kamrához. A 158 eltérítő légfúvóka szokásos eszközökkel van felszerelve a 156 eltérítő légkamrába. Egy második 160 olaj/gáz kamra van kialakítva a 142 tűztérben úgy, hogy lényegében csatlakozzon a 156 eltérítő légkamrához. A 162 tüzelőanyag fúvóka szokásos eszközökkel a 160 olaj/gáz kamrába van felszerelve. Magától értetődik, hogy olaj alkalmazása esetén a 162 tüzelőanyag fúvóka olajfúvókaként, míg gáz alkalmazása esetén a 162 tüzelőanyag fúvóka gázfúvókaként van kialakítva. Egy második pár tüzelőanyag kamra, úgymint a 134 és 136 tüzelőanyag kamra, amelyekről az előbbiekben szó volt, van elhelyezve a 142 tűztérben úgy, hogy csatlakozzék a 160 olaj/gáz kamrához. Egy második pár fúvóka nyaláb, a 164 és 166 tüzelőanyag fúvókák vannak szokásos eszközökkel a 134 és 136 tüzelőanyag kamrákban felszerelve úgy, hogy a 164 tüzelőanyag fúvóka a 134 tüzelőanyag kamrába és a 166 tüzelőanyag fúvóka van a 136 tüzelőanyag kamrába van felszerelve.

• ······ · • · · · · ···· ·· ·« »· · ·

A 128 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer, amint a 8. ábrán látható, továbbá tartalmaz egy harmadik 168 olaj/gáz kamrát, amely ugyancsak a 142 tűztérben van elhelyezve úgy, hogy lényegében csatlakozzék a 136 tüzelőanyag kamrához. A 170 tüzelőanyag fúvóka szokásos eszközökkel a 168 olaj/gáz kamrába van felszerelve. Magától értetődik, hogy olaj alkalmazása esetén a 170 tüzelőanyag fúvóka olajfúvókaként, míg gáz alkalmazása esetén a 170 tüzelőanyag fúvóka gázfúvókaként van kialakítva. Egy második 172 eltérítő légkamra van kialakítva a 142 tűztérben lényegében úgy, hogy a 168 olaj/gáz kamrához csatlakozzon. 174 eltérítő légfúvóka van szokásos eszközökkel a 172 eltérítő légkamrába felszerelve. Egy negyedik 176 olaj/gáz kamra van kialakítva a 142 tűztérben úgy, hogy lényegében a 172 eltérítő légkamrához csatlakozik. 178 tüzelőanyag fúvóka van szokásos eszközökkel a 176 olaj/gáz kamrába beszerelve. Magától értetődik, hogy olaj alkalmazása esetén a 178 tüzelőanyag fúvóka olajfúvókaként, míg gáz alkalmazása esetén a 178 tüzelőanyag fúvóka gázfúvókaként van kialakítva. Harmadik pár 138 és 140 tüzelőanyag kamra van kialakítva a 142 tűztérben a 176 olaj/gáz kamrához csatlakozóan. Harmadik tüzelőanyag nyaláb, amely a 180 és 182 tüzelőanyag fúvókákból áll van szokásos eszközökkel a 138 és 140 tüzelőanyag kamrákban elhelyezve úgy, hogy a 180 tüzelőanyag fúvóka a 138 tüzelőanyag kamrában és a 182 tüzelőanyag fúvóka a 140 tüzelőanyag kamrába van szerelve. Ötödik 184 olaj/gáz kamra van kialakítva a 142 tűztérben, lényegében a 140 tüzelőanyag kamrához • · · · · ♦ · • ······ · • · · · · *·* * ·· ·· ··* csatlakoztatva. 186 tüzelőanyag fúvóka van a szokásos eszközökkel a 184 olaj/gáz kamrába szerelve. Magától értetődik, hogy olaj alkalmazása esetén a 186 tüzelőanyag fúvóka olajfúvókaként, míg gáz alkalmazása esetén a 186 tüzelőanyag fúvóka gázfúvókaként van kialakítva. Második 188 légkamra van kialakítva a 142 tűztérben a 184 olaj/gáz kamrához csatlakoztatva. 190 légfúvóka van szokásos eszközökkel felszerelve a 188 légkamra belsejében.

A 8. ábrán ábrázolt 128 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer leírását folytatva látható, hogy szorosan csatolt, tűz feletti 192 légkamra van kialakítva a 142 tűztérben a 188 légkamrához csatlakoztatva. Szorosan csatolt, tűz feletti 194 légfúvóka van szokásos eszközökkel felszerelve a 192 légkamrában. Több különálló, tűz feletti légkamra van megfelelő módon elhelyezve a 192 légkamrától távolságban úgy, hogy lényegében egyvonalba essenek a 142 tűztér hosszanti tengelyével. Az említett több különálló, tűz feletti légkamra a 128 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel összhangban, amint a 8. ábrán látható, három légkamrából áll, amelyeket 196, 198 és 200 hivatkozási számmal jelöltünk. A tűz feletti 202, 204 és 206 légfúvókák szokásos eszközökkel a 196, 198 és 200 légkamrákba vannak felszerelve úgy, hogy a 202 légfúvóka a 196 légkamrába, a 204 légfúvóka a 198 légkamrába és a 206 légfúvóka a 200 légkamrába van beszerelve.

Bár a 8. ábrán nem látható, magától értetődik, hogy a 146 és 190 légfúvókák a 158 és 174 eltérítő légfúvókák, a • · • · · · · · ···· · · ·· ··· ···

- 36 szorosan csatolt tűz feletti 194 légfúvóka és a különálló tűz feletti 202, 204 és 206 légfúvókák valamennyien működő módon egy légbetápláló eszközhöz, mint például az 1. ábra 26 légbetápláló eszközéhez vannak kötve, aminek következtében levegő áramlik a 28 ventillátortól az egyes 146 és 190 légfúvókákba, valamennyi 158 és 174 eltérítő légfúvókába, a szorosan csatolt, tűz feletti 194 légfúvókába és a különálló, tűz feletti 202, 204 és 206 légfúvókákba és ezeken keresztül a 10 kemence 14 égőtartományába, amely a 128 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel van felszerelve, amely a 8. ábrán látható.

Hasonlóképpen valamennyi 148, 150, 164, 166, 180 és 182 tüzelőanyag fúvóka működő módon és az 1. ábrán ábrázolt módon a tüzelőanyagot betápláló 42 betápláló eszközhöz van csatlakoztatva, ami által szén kerül a 44 porlasztóból valamennyi 148, 150, 164, 166, 180 és 182 tüzelőanyag fúvókába és ezen keresztül a 10 kemence 14 égőtartományába, amely a

8. ábrán látható 128 csoportos, koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel van felszerelve. Végül valamennnyi 154, 162, 170, 178 és 186 tüzelőanyag fúvóka működő módon, a fentiekben elmondott módhoz hasonlóan tüzelőanyag betápláló eszközhöz van kötve, amely a 42 tüzelőanyag betápláló eszközhöz hasonló módon van kialakítva, aminek következtében tüzelőanyag jut megfelelő forrásból, olaj működtetésű tüzelés esetén olaj forrásból és gáz működtetés esetén gázforrásból, az egyes 154, 162, 170, 178 és 186 tüzelőanyag fúvókákba és ezen keresztül a 10 kemence 14 égőtartományába, amely • · ♦ ·· · · ·· ·· • ····*· · · • · · · · · ♦ ♦ · ♦ ·# ♦ ♦ «·« *«*

- 37 a 8. ábrán látható 128 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel van ellátva.

Figyelembevéve most a 9. ábrát, azon egy kemence látható, amely újraégető szerkezettel és csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel van felszerelve. A következőkben leírjuk, hogyan megy ez végbe. Ennek ismertetéséhez feltételezzük, hogy a 208 kemence olyan csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel van felszerelve, amely azonos az 1. és 2. ábrákon ábrázolt 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel. Mivel ezt a csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert az előzőekben részletesen ismertettük, úgy nem kell azt részletesen itt megismételni ahhoz, hogy a szakember megértse, hogyan van a 208 kemence felszerelve újraégetés céljára a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszerrel. Elegendő, ha megjegyezzük azt a tényt, hogy a 210 nyíl vázlatosan jelzi a 208 kemencében a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer első tüzelőanyag fúvóka nyalábját, azaz a 38 és 40 tüzelőanyag fúvókákat, a 212 nyíl vázlatosan jelzi a 208 kemencében az 56, 58 és 60 eltérítő légfúvókák helyét, a 214 nyíl vázlatosan jelzi a 208 kemencében a második fúvóka nyaláb, nevezetesen a 68 és 70 tüzelőanyag fúvókák helyét, a 216 nyíl vázlatosan jelzi a 208 kemencében a szorosan csatolt, tűz feletti 78 és 80 légfúvókák helyét és a 218 nyíl vázlatosan jelzi a 208 kemencében a különálló 90, 92 és 94 tűz feletti légfúvókák helyét.

Ami a 208 kemencét illeti, amint a 9. ábrán látható, • » • ······ • · · · • * · · · · ·« ·

- 38 megjegyezzük, hogy olyan célból, amely rövidesen nyilvánvalóvá válik, a 208 kemence kiömlését a 9. ábrán vázlatosan szaggatott 220 vonallal jelöltük és a tüzelőanyagot, amelyet az újraégetéshez alkalmazunk, a 208 kemencébe a 9. ábrán vázlatosan a 222 nyíllal jelölt helyen vezetjük be. Az újraégetéshez alkalmazott tüzelőanyag előnyösen nem éghető tüzelőanyag, mint például semleges gáz vagy visszakeringtetett füstgáz. Ebből a célból az újraégetendő tüzelőanyagot a 208 kemencébe a 222 nyíllal jelzett helyen vezetjük be, bármilyen szokásos eszközzel, amelyet erre a célra használni lehet.

Amint az jól kivehető a 9. ábrából, a 208 kemence lényegében három szakaszból áll. A 224 fő égőszakaszból, amely a 208 kemence alsó részénél helyezkedik el, ha a 9. ábrát tekintjük, a 226 újraégető szakaszból, amely a 224 fő égőszakasz alatt helyezkedik el, áramlásirányban lefelé, a 208 kemence központi részében és a 228 égést befejező szakaszból, amely áramlásirányban a 226 újraégető szakasz után helyezkedik el, azaz a 208 kemence felső részében a 9. ábrát tekintve. A 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer üzemelése általában a 224 fő égőszakaszban megy végbe. Ezért a levegő bevezetése a 208 kemencébe a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer működtetése érdekében, az előzőekben részletesen ismertetett módon, itt történik az első szinten, a csoportos tüzelőanyag bevezetése a 208 kemencébe egy második szinten, azaz a 210 nyíllal jelzett helyen megy végbe, úgy, hogy egy első tüzelőanyagban gazdag • · · ♦ «<

• f · · • «···<· • · · · szakaszt képezzünk a 208 kemencében. Az eltérítő levegőt a 208 kemencébe egy harmadik szinten a 212 nyíllal jelzett harmadik helyen vezetjük be úgy, hogy az eltérítő levegőt az előzőleg a 208 kemencébe bevezetett csoportos tüzelőanyagtól elfelé irányítjuk a 208 kemence falai felé. Kiegészítő csoportos tüzelőanyagot vezetünk be a 208 kemencébe egy negyedik szinten a 214 nyíllal jelzett helyen, hogy második tüzelőanyagban gazdag szakaszt hozzunk létre a 208 kemencében, majd szorosan csatolt, tűz feletti levegőt vezetünk be a 208 kemencébe egy ötödik szinten a 216 nyíllal jelzett helyen. Megjegyezzük továbbá, hogy a különálló, tűz feletti levegőt, amely a 12 csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszer egy részét képezi, nem vezetjük be a 208 kemencébe a 224 fő égőszakaszon belül, hanem áramlásirányban a 226 újraégető szakasz után, azaz a 218 nyíllal jelzett irányban, amely, amint a 9. ábrából kivehető, a 226 újraégető szakasz és a 228 égést befejező szakasz között van.

Az újraégetésre használt tüzelőanyagot, amint azt a 9. ábrán a 222 nyíl jelzi, áramlásirányban a 224 fő égőszakasz után vezetjük be, hogy tüzelőanyagban gazdag redukáló szakaszt képezzünk, amelyet a 9. ábrában mint 226 újraégető szakaszt jelöltünk. A 226 újraégető szakaszba belépő nitrogén a következő négy forrásból jön: N0_x, N₂, a 224 fő égőszakaszt elhagyó N₂O és a 226 újraégető szakaszban jelenlévő tüzelőanyag nitrogén. Ezek a tüzelőanyag nitrogén vegyületek kezdetben szétbomlanak, hogy HCN-t képezzenek, amely azután átalakul NH3, NH₂, ... és N vegyületekké. Ezek az aminok

I

- 40 vagy az NO-val vagy más aminokkal tudnak reakcióba lépni, hogy N₂-t képezzenek, vagy az oxigénnel és az OH-val, hogy NO_x-et képezzenek. Ha az N₂-vé való átalakulás nem tökéletes, akkor néhány reakcióképes nitrogént tartalmazó vegyület, mint pl. NO, karbonizált N, NH3 és HCN fennmarad a 226 újraégető szakasz végén. Ezért annak érdekében, hogy az NO_X csökkentését maximális értéken tartsuk újraégetéssel, szükséges, hogy a 226 újraégető szakaszt elhagyó reakcióképes nitrogén vegyületek mennyiségét minimalizáljuk.

A 228 égést befejező szakaszban, a levegő, amelyet különálló, tűz feletti levegő alakjában vezetünk be a 9. ábrán a 218 nyíllal jelzett helyen, arra szolgál, hogy mindenütt olyan feltételeket teremtsen, hogy oxidálja a megmaradó tüzelőanyagot a 208 kemence felső részébe, azonban ilyen körülmények között valamennyi reakcióképes nitrogén lényegében átalakul NO_x-é. Ezért alapvetően fontos, hogy az O₂ szint a 228 égést befejező szakaszban minimális legyen annak érdekében, hogy az N0_x kibocsátás ne nőjön meg jelentősen a 208 kemencében végbemenő égésnek ebben az utolsó szakaszában.

Az előzőekből nyilvánvalóvá válik, hogy két olyan égési szakasz van, a 224 fő égőszakasz és a 228 égést befejező szakasz, ahol az égés sztöchiometriát külön-külön szabályozzuk. Azonkívül ha a 208 kemence különböző szakaszaiban az égés sztöchiometriát külön-külön szabályozzuk, akkor alacsonyabb NO_X kibocsátást tudunk elérni, mint más égéstechnikai módosításokkal.

így a találmány szerinti megoldással egy új, jobb NO_X * ·♦· ·«· · ’ · · · · · • líl ♦· *·4 Α#· kibocsátású tüzelőrendszert hoztunk létre kemencék számára. Azonkívül egy olyan N0_x kibocsátást csökentő tüzelőrendszert hozunk létre, amely rendkívül alkalmas tangenciális tüzelésű, por alakú szénnel fűtött kemencék számára. Ezt a találmány szerinti N0_x kibocsátást csökkentő tüzelőrendszert az jellemzi, hogy alkalmazásával az N0_x kibocsátás olyan szintre csökkenthető, amely legalább egyenlő, ha nem jobb, mint amit az Amerikai Egyesült Államok törvényei által elfogadott szabvány előír. A találmány szerinti megoldással olyan NO_X kibocsátást csökkentő tüzelőrendszert hoztunk létre, amelynek segítségével az N0_x kibocsátás 50-60%-os csökkentése érhető el a szokásos tüzelőrendszerekkel ellátott kemencékhez képest. A találmány szerinti tüzelőrendszerrel több réteg tüzelőanyagban gazdag szakaszt hozunk létre a kemence égőtartományában. A találmány szerinti tüzelőrendszerrel azonnali meggyulladás és ezzel kapcsolatos nagy hőmérséklet érhető el, aminek az a következménye, hogy a szervesen kötött nitrogén felszabadul a kemencébe bevezetett poralakú szénből a nagy, tüzelőanyagban gazdag szakaszban. További előnye a találmány szerinti tüzelőrendszernek, hogy a lángfront stabilizálódik, valamint a tüzelőanyagban gazdag szakaszon belül a tüzelőanyagban kötött nitrogén felszabadulása, ami által a tüzelőanyagban kötött nitrogén átalakul NC^-vé, a tüzelőanyagban gazdag szakaszon belül. További előnye a találmány szerinti tüzelőrendszernek, hogy elegendő tűz feletti levegőt szállít, amely lehetővé teszi, hogy a tüzelőanyagban gazdag kemence-gázok hatékonyan elégjenek, mielőtt • · ezek a gázok a kemence konvektív szakaszát elérnék. A tüzelőrendszer további előnye, hogy ennek alkalmazásával nincs szükség adalékanyagokra, katalizátorokra vagy kiegészítő költségnövelő anyagokra az üzemeléshez. Ezen túlmenően a találmány további előnye, hogy gondoskodik arról is, hogy a falak korrózióját kiküszöbölje, ami bekövetkezik, a mély szintű égés esetén. Végül a találmány szerinti tüzelőrendszer teljesen kompatibilis más sugárzást csökkentő rendszerekkel, mint például mészkő beporlasztásos rendszerekkel, újraégető rendszerekkel és szelektív katalizátoros redukciós (SCR) rendszerekkel, amelyeket alkalmazni szoktak, hogy a sugárzást csökkentsék. Végül, a találmány szerinti tüzelőrendszer egyaránt jól alkalmazható új vagy felújított berendezéseknél.

Magától értetődik, hogy a találmány keretén belül különböző változtatások eszközölhetők anélkül, hogy a találmány tárgykörétől eltérnénk.

Claims (19)

1. Javított szabadalmi igénypontok

   1. Szilárd tüzelésű kemence, amelynek több fala van és ezek égőtartományt és csoportos koncentrikus tangenciális tüzelőrendszert vesznek körül, azzal jellemezve, hogy a/ a kemence (10) égőtartományában (14) tűztér (20) van elhelyezve, b/ a tűztérben (20), egy első szinten, első pár tüzelőanyag kamra (34, 36) van kialakítva, c/ az első pár tüzelőanyag kamrába (34, 36) egy pár tüzelőanyag fúvóka (38, 40) van beszerelve, d/ a tűztérbe (20) , egy második szinten, légkamra (50) van beszerelve, lényegében az első pár tüzelőanyag kamrához (34, 36) csatlakozóan, e/ a légkamrába (50) légfúvóka (56) van felszerelve, f/ a tűztérbe (20) egy második pár tüzelőanyag kamra (64,

   66) van beszerelve, egy harmadik szinten, g/ a második pár tüzelőanyag kamrába (64, 66) egy csoport tüzelőanyag fúvóka (68, 70) van beszerelve, h/ a tűztérbe (20) szorosan csatolt, tűz feletti légkamra (74) van beszerelve egy negyedik szinten, a második pár tüzelőanyag kamrák (64, 66) egyikéhez csatlakozóan, i/ a szorosan csatolt, tűz feletti légkamrába (74) szorosan csatolt, tűz feletti légfúvóka (78) van beszerelve, j/ egy második tűztér van a kemence (10) égőtartományába (14) beszerelve úgy, hogy az első tűztértől (20) távol, de azzal lényegében egyvonalban legyen, k/ a második tűztérbe különálló, tűz feletti légkamra (84) van beszerelve,

   1/ a különálló, tűz feletti légkamrába (84) különálló, tűz feletti légfúvóka (90) van beszerelve, m/ tüzelőanyagot betápláló eszköz (42) van a tüzelőanyag fúvóka (68, 70) csoporthoz és a tüzelőanyag fúvóka (38, 40) párhoz csatlakoztatva és ez a tüzelőanyagot betápláló eszköz (42) tüzelőanyagot juttat a pár tüzelőanyag fúvókához (38, 40) és ezáltal a kemence (10) égőtartományába (14), a tüzelőanyagot betápláló eszköz (42) továbbá tüzelőanyagot szállít a tüzelőanyag fúvóka (68, 70) csoporthoz és ezáltal a kemence (10) égőtartományába (14), és így abban tüzelőanyagban gazdag szakaszt hoz létre, továbbá n/ légbetápláló eszköz (26) van a légfúvókához (56), a szorosan csatolt, tűz feletti légfúvókához (78) és a különálló, tűz feletti légfúvókához (90) csatlakoztatva és ez a légbetápláló eszköz (26) elegendő mennyiségű levegőt szállít a légfúvókához (56) és a szorosan csatolt, tűz feletti légfúvókához (78) és ilymódon a kemence (10) égőtartományába (14), úgy hogy a sztöchiometria értéke a tűztérben megközelítőleg 0.85, a légbetápláló eszköz (26) ezenkívül elegendő levegőt szállít a különálló, tűz feletti légfúvókához (90) és ezáltal a kemence (10) égőtartományába (14), úgy hogy abban a sztöchiometria értéke megközelítőleg 1.0.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy a légkamra (50) egy eltérítő • ·

   - 45 légkamra (50), a légfúvóka (56) egy eltérítő légfúvóka (56) és a légbetápláló eszköz (26) levegőt szállít az eltérítő légfúvókához (56) és ilymódon a kemence (10) égőtartományába (14) úgy, hogy a levegő a kemence (10) égőtartományába (14) beporlasztott tüzelőanyagtól elfelé, és a kemence (10) falai felé van irányítva.
3. 3. A 2. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy két kiegészítő, eltérítő légkamrája (52, 54) van egy második szinten a tűztéren (20) belül és két kiegészítő, eltérítő légfúvóka (58, 60) van beszerelve a két kiegészítő, eltérítő légkamrába (52, 54) és a légbetápláló eszköz (26) a két kiegészítő, eltérítő légfúvókához (58, 60) van csatlakoztatva úgy, hogy levegőt szállít a két kiegészítő eltérítő légfúvókához (58, 60) és ezáltal a kemence (10) égőtartományába (14) olymódon, hogy a levegő a a kemence égőtartományába a csoportos légfúvókák (68, 70) által beporlasztott csoportos tüzelőanyagtól elfelé és a kemence (10) falai felé van irányítva.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy további légkamrája (22) van, amely a tűztérbe (20) egy ötödik szinten van beépítve, lényegében az első tüzelőanyag kamra (34, 36) párhoz csatlakozóan és egy további légfúvóka (24) van ebbe a légkamrába (22) beszerelve és a légbetápláló eszköz (26) a légfúvókához (24) van csatlakoztatva olymódon, hogy levegőt szállít a légfúvókához (24) és ezáltal a kemence (10) égőtartományába (14) .
5. 5. Az 1. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy kiegészítő, szorosan csatolt, tűz feletti légkamrája (76) van a tűztérbe (20) szerelve, egy negyedik szinten és egy kiegészítő, szorosan csatolt, tűz feletti légfúvóka (80) van a szorosan csatolt, tűz feletti légkamrába (76) szerelve és a légbetápláló eszköz (26) a szorosan csatolt, tűz feletti légfúvókához (80) van csatlakoztatva olymódon, hogy levegőt szállít ebbe a légfúvókába (80) és ezen keresztül a kemence (10) égőtartományába (14).
6. 6. Az 1. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy két kiegészítő, különálló, tűz feletti légkamrája (86, 88) van második tűztérbe szerelve, a különálló, tűz feletti légkamrához (86, 88) csatlakozóan és két kiegészítő, különálló, tűz feletti légfúvóka (92, 94) van a két különálló, tűz feletti légkamrába (86, 88) beszerelve, és a légbetápláló eszköz (26) a két különálló, tűz feletti légfúvókához (92, 94) van csatlakoztatva olymódon, hogy levegőt szállít azokhoz és azokon keresztül a kemence (10) égőtartományába (14).
7. 7. Az 1. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy újraégető eszköze (222 nyíl) van a kemence (208) újraégető szakaszába (226) szerelve a szorosan csatolt, tűz feletti légkamra és a különálló, tűz feletti légkamra között és az újraégető eszköz (222 nyíl) újraégető tüzelőanyagot porlaszt be a kemence (208) újraégető szakaszába (226) .
8. 8. Az 1. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy első pár vegyes tüzelésű kamrája (152, 160) van, és ezek közül az egyik a tűztérben (142) lévő légkamra (156) bármelyik oldalán van elhelyezve, egy első pár vegyes tüzelésű tüzelőanyag fúvóka (154, 162) van elhelyezve az első pár vegyes tüzelésű kamrában (152, 160) és vegyes tüzelésű betápláló eszköz van a vegyes tüzelésű tüzelőanyag fúvókákhoz (154, 162) csatlakoztatva úgy, hogy tüzelőanyagot szállít azokhoz és azokon keresztül a kemence (10) égőtartományába (14).
9. 9. A 8. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy a légkamra egy első eltérítő légkamrát (156) tartalmaz, amelyben első eltérítő légfúvóka (158) van és a légbetápláló eszköz levegőt szállít az első eltérítő légfúvókához (158) és ezen keresztül a kemence (10) égőtartományába (14) úgy, hogy a levegő a kemence (10) égőtartományába (14) az abba beporlasztott tüzelőanyagtól elfelé és a kemence falai felé mutasson.
10. 10. A 9. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy második pár vegyes tüzelésű kamrája (168, 176) van a tűztérbe (142) szerelve, lényegében a második pár tüzelőanyag kamrával (134, 136) szomszédosán, egy második pár vegyes tüzelőanyag fúvóka (170, 178) van beszerelve a második pár vegyes tüzelőanyag kamrába (168,

    176), és a vegyes tüzelőanyagot betápláló eszköz a második pár tüzelőanyag fúvókához (170, 178) van csatlakoztatva olymódon, hogy tüzelőanyagot szállít abba és azon keresztül a kemence (10) égőtartományába (14) .

    «
11. 11. A 10. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy második eltérítő légkamra (172) van a tűztérben (142) elhelyezve úgy, hogy a két vegyes tüzelésű második pár tüzelőanyag kamra (168, 176) között helyezkedik el, egy második eltérítő légfúvóka (174) van a második eltérítő légkamrába (172) beszerelve, a légbevezető eszköz a második eltérítő légfúvókához (174) van csatlakoztatva olymódon, hogy levegőt szállít abba és azon keresztül a kemence (10) égőtartományába (14) olymódon, hogy a kemence (10) égőtartományába (14) betáplált levegő az abba a tüzelőanyag fúvókák (164, 166) által beporlasztott tüzelőanyagtól elfelé és a kemence (10) falai felé irányuljon.
12. 12. A 11. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy harmadik pár tüzelőanyag kamra (138, 140) van a tűztérbe (142) beszerelve a második pár vegyes tüzelésű tüzelőanyag kamrával (134, 136) szomszédosán, egy csoport tüzelőanyag fúvóka (180, 182) van beszerelve a harmadik pár tüzelőanyag kamrába (138, 140), a tüzelőanyagot betápláló eszköz a tüzelőanyag fúvókákhoz (180, 182) van csatlakoztatva, hogy azokba és azokon keresztül a kemence (10) égőtartományába (14) tüzelőanyagot szállítson, hogy abban tüzelőanyagban gazdag szakaszt képezzen.
13. 13. A 12. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy egyetlen vegyes tüzelésű kamrája (184) van a tűztérben (142) a harmadik pár tüzelőanyag kamrával (138, 140) szomszédosán elhelyezve, egyetlen vegyes tüzelésű tüzelőanyag fúvóka (186) van az egyetlen vegyes tü- fe ··*··· * * • · · · · · • «« « ·· ·· ··· ···

    - 49 zelésű kamrába (184) beszerelve és tüzelőanyagot bevezető eszköz van az egyetlen vegyes tüzelésű tüzelőanyag fúvókához (186) csatlakoztatva, hogy abba és azon keresztül a kemence (10) égőtartományába (14) tüzelőanyagot vezessen.
14. 14. A 13. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy egy pár légkamrája (144, 188) van a tűztérben (142) elhelyezve olymódon, hogy az egyik légkamra (144) lényegében az első pár tüzelőanyag kamrával (130, 132) szomszédosán van elhelyezve és a másik légkamra (188) az egyetlen vegyes tüzelésű légkamrával (184) szomszédosán van elhelyezve és egy pár légfúvóka (146, 190) van a pár légkamrába (144, 188) beszerelve és légbetápláló eszköz van a légfúvókákhoz (146, 190) csatlakoztatva olymódon, hogy levegőt szállítson a légfúvókákba (146, 190) és azokon keresztül a kemence (10) égőtartományába (14).
15. 15. A 14. igénypont szerinti tüzelőrendszer, azzal jellemezve, hogy két kiegészítő, különálló, tűz feletti légkamrája (196, 198 vagy 200) van a kemence (10) égőtartományában (14) elhelyezve a különálló, tűz feletti légkamrával szomszédosán és két kiegészítő, különálló, tűz feletti légfúvóka (202, 204 vagy 206) van elhelyezve a két különálló, tűz feletti légkamrában (196, 198 vagy 200) és légbetápláló eszköz van a két különálló, tűz feletti légfúvókához (202, 204 vagy 206) csatlakoztatva olymódon, hogy levegőt szállítson azokba és azokon keresztül a kemence (10) égőtartományába (14).
16. 16. Eljárás a kemence működtetésére, amelynek több fala ««» *·» · · • 44 · · • · «· ··« 44 ·

    - 50 van és ezeken belül égőtartomány van, és amely eljárással szabályozni kívánjuk az oxigén bejutását a tüzelőanyaghoz az égés folyamata alatt úgy, hogy maximálisan szétválasztjuk a tüzelőanyagot és a levegőt az égés korai szakaszaiban és ezáltal igen alacsony NO_X kibocsátást valósítunk meg úgy, hogy ez a kemence normál üzemelését kevéssé érinti, azzal jellemezve, hogy a/ a kemence (10) égőtartományába (14) tüzelőanyagot injektálunk és ilymódon abban tüzelőanyagban gazdag szakaszt hozunk létre, b/ a kemence (10) égőtartományába (14) kiegészítő tüzelőanyagot injektálunk be, c/ a kemence (10) égőtartományába (14) eltérítő levegőt injektálunk be a benne lévő tüzelőanyagban gazdag szakasz és a kiegészítő tüzelőanyag szakasz között és az eltérítő levegőt a tüzelőanyagtól és a kiegészítő tüzelőanyagtól elfelé irányítjuk a kemence falai felé, d/ szorosan csatolt, tűz feletti levegőt injektálunk be a kemence (10) égőtartományába (14) a kiegészítő tüzelőanyag szakasz fölött, elegendő mennyiségben ahhoz, hogy 0,85 értékű sztöchiometriát kapjunk, e/ különálló, tűz feletti levegőt injektálunk be a kemence (10) égőtartományába (14) a szorosan csatolt, tűz feletti levegő beinjektálása fölötti és attól távolságban lévő pontban, elegendő mennyiségben ahhoz, hogy megközelítőleg 1.0 értékű sztöchiometriát kapjunk.
17. 17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jel-

    - 51 <·

    1 e m e z v e , hogy a kemence (10) égőtartományába (14) levegőt injektálunk be, a tüzelőanyagban gazdag szakasz alatt.
18. 18. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a kemence (208) égőtartományába (14) újraégető tüzelőanyagot injektálunk be, a szorosan csatolt, tűz feletti levegő beinjektálási pontja (216 nyíl) és a különálló, tűz feletti levegő beinjektálási pontja (218 nyíl) között.
19. 19. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve , hogy a kemence (10) égőtartományába (14) vegyes tüzelőanyagot injektálunk be, a tüzelőanyagban gazdag szakasz és a kiegészítő tüzelőanyag szakasz között.