PL185103B1

PL185103B1 - Sposób spalania mieszanki paliwowej w strumieniu powietrza i palnik do spalania mieszanki paliwowej w strumieniu powietrza

Info

Publication number: PL185103B1
Application number: PL97325530A
Authority: PL
Inventors: Tsumura┴Toshikazu; Kiyama┴Kenji; Jimbo┴Tadashi; Morita┴Shigeki; Kuramashi┴Kouji; Okiura┴Kunio; Nomura┴Shinichiro; Mori┴Miki; Ohyatsu┴Noriyuki; Takarayama┴Noboru; Mine┴Toshihiko; Kobayashi┴Hironobu; Okazaki┴Hirofumi
Original assignee: Babcock Hitachi Kk
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2003-02-28
Also published as: JP2007057228A; ID17830A; CN1198207A; DE69732341D1; ATE327476T1; DE69735965D1; CZ291734B6; CZ77698A3; US6237510B1; EP0852315B1; CA2231403A1; JP4235218B2; CN1154800C; AU709979B2; ATE288051T1; RO118900B1; DK1335164T3; DE69732341T2; ES2260534T3; KR100268241B1

Abstract

1. Sposób spalania mieszanki paliwowej w strumieniu powietrza, w którym przez dysze mieszaniny wprowadza sie strumien mieszanki paliwowej zawierajacej stale paliwo i gaz nosny i dostarcza sie co najmniej jeden strumien gazu zawierajacego tlen do obszaru wokól strumienia mieszanki paliwowej i zapala sie mieszanke pali- wowa w dyszy, a plomien stabilizuje sie za pomoca stabilizatora plomienia umieszczonego na koncu dyszy mieszaniny, znamienny tym, ze na dalszym koncu stabilizatora plomienia (3) oddziela sie strumien mieszanki paliwowej (1) od otaczajacego go drugiego strumienia gazu zawierajacego tlen (6) i kieruje sie ten drugi strumien gazu zawierajacego tlen (6) na zewnatrz od strumienia mieszanki pali- wowej (1) i na zewnatrz obrzeza konca dyszy mie- szaniny (2) za pomoca co najmniej jednej plyty oddzielajacej (116) rozciagajacej sie od krawedzi stabilizatora (3) na zewnatrz i miesza sie drugi strumien gazu zawierajacego tlen (6) ze strumie- niem mieszanki paliwowej (1) w oddaleniu od wylotu palnika. FIG.1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania mieszanki paliwowej w strumieniu powietrza i palnik do spalania mieszanki paliwowej w strumieniu powietrza. Wynalazek odnosi się do palnika stosowanego w urządzeniach takich jak kocioł, piec grzewczy i piec wytwarzający gorący dmuch.

Znany palnik opisanego typu zawiera dyszę mieszaniny, która ma kanał przepływowy mieszaniny, przez który mieszanina, zawierająca stałe paliwo i pierwszy gaz pełniący rolę nośnika, przepływa w kierunku pieca i dyszę dostarczania gazu mającą kanał przepływowy gazu, przez który przepływają drugi gaz lub gazy drugi i trzeci. Gazy drugi i trzeci przepływają do otoczenia gazu mieszaniny. Wewnątrz dyszy mieszaniny jest umieszczony palnik olejowy do dokonywania zapłonu.

W typowym palniku, w pobliżu końca wylotowego dyszy mieszaniny jest umieszczony pierścień stabilizujący płomień, a gazy drugi i trzeci są zawirowywane poprzez urządzenie wytwarzające zawirowania i są wtryskiwane z dyszy dostarczania gazu.

Podczas działania palnika, w pobliżu wylotu dyszy mieszaniny jest utworzona strefa redukcji, obejmująca obszar zapłonu i obszar niezapalny wewnątrz obszaru zapłonu, a także ponadto jest utworzona strefa dostępu powietrza, zawierająca większą ilość tlenu, otaczająca strefę redukcji. Poprzez wzrost szybkości spalania w strefie redukcji osiąga się spalanie z niską zawartością NOx.

Ostatnio jest pożądane, aby palniki osiągały spalanie z niską zawartością NOx, a także miały dużą pojemność. Wskutek tego, średnica dyszy mieszaniny palników jest zwiększana.

Kiedy dysza mieszaniny zwiększa się, obszar zapłonu strefy redukcji odpowiednio zmniejsza się. Wskutek tego, w strefie redukcji zmniejsza się spalanie z niską zawartością NOx.

Według wynalazku, sposób spalania mieszanki paliwowej w strumieniu powietrza, polega na tym, że przez dyszę mieszaniny wprowadza się strumień mieszanki paliwowej zawierającej stałe paliwo i gaz nośny i dostarcza się co najmniej jeden strumień gazu zawierającego tlen do obszaru wokół strumienia mieszanki paliwowej i zapala się mieszankę paliwową w dyszy, a płomień stabilizuje się za pomocą stabilizatora płomienia umieszczonego na końcu dyszy mieszaniny.

Według wynalazku, sposób charakteryzuje się tym, że na dalszym końcu stabilizatora płomienia oddziela się strumień mieszanki paliwowej od otaczającego go drugiego strumienia gazu zawierającego tlen i kieruje się ten drugi strumień gazu zawierającego tlen na zewnątrz od strumienia mieszanki paliwowej i na zewnątrz obrzeża końca dyszy mieszaniny za pomocą co najmniej jednej płyty oddzielającej rozciągającej się od krawędzi stabilizatora na zewnątrz i miesza się drugi strumień gazu zawierającego tlen ze strumieniem mieszanki paliwowej w oddaleniu od wylotu palnika.

Korzystnie, zwiększa się moment przepływu drugiego strumienia gazu zawierającego tlen poza wylot palnika rozdzielając go na kilka oddzielnych strumieni za pomocą kilku płyt oddzielających rozmieszczonych wokół obrzeża stabilizatora płomienia w oddaleniu względem siebie.

Część gazu zawierającego tlen dozuje się centralnie w dyszy mieszaniny przez otwór członu trzpieniowego zamontowanego centralnie w dyszy mieszaniny.

Palnik do spalania mieszanki paliwowej w strumieniu powietrza, według wynalazku, zawiera dyszę mieszaniny mającą kanał mieszanki paliwowej ze sproszkowanym paliwem stałym i gazem nośnym i mającą na jej dalszym końcu usytuowany stabilizator płomienia. Dysza mieszaniny jest otoczona przez kanał co najmniej jednego strumienia gazu zawierającego tlen.

Palnik według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jedną płytę oddzielającą usytuowaną na dalszym końcu stabilizatora płomienia dyszy mieszaniny i rozciągającą się od stabilizatora płomienia na zewnątrz pomiędzy kanałem mieszanki paliwowej i kanałem drugiego strumienia gazu zawierającego tlen, połączonym z układem zasilającym gazu zawierającego tlen.

Płyta oddzielająca ma kształt pierścienia umieszczonego na dalszym końcu stabilizatora płomienia wystającego do kanału drugiego strumienia powietrza.

185 103

Wokół zewnętrznego obrzeża dalszego dyszy mieszaniny na stabiliiratorze ptomienia jett zamontowanych kili^a płyt o-kb^^ieliya_t(.^c^y'l'i oddalonych od siebie.

Wokół zewnętrznego obrzeża 0ς^1ι^.^^ζ^ι^ο kcoit^ct dyszy mieszaniny na ttabitiaaloz/.e piop mienia jett zamontowanych klika płyt oddzielających, przy czym płyty oddzielające tą nachylone względem oni dyszy mieszaniny i zachodzą na niebie w kierunku obwodowym, a pomiędzy każdymi dwiema sąsiednimi płytami oddzielającymi jett ukształtowana nzczeiina.

Zewnętrzna część obwodowa stabilizatora płomienia ma w przekroju poprzecznym kształt litery L.

Stabilizator usytuowany w dyszy mieszaniny zawiera wewnętrzny stabilizator płomienia.

Wewnętrzny stabilizator płomienia jest połączony z dalszym końcem dyszy mieszaniny za pośrednictwem części łącznikowej.

Część łącznikowa jest usytuowana stycznie do wewnętrznego stabilizatora płomienia.

W osi dyszy mieszaniny jest usytuowany człon trzpieniowy.

W sąsiedztwie dalszej części końcowej członu trzpieniowego jest usytuowany wewnętrzny stabilizator płomienia stanowiący część stabilizatora płomienia.

W kanale drugiego strumienia gazu zawierającego tlen jest umieszczona płyta prowadząca odchylająca promieniowo na zewnątrz przepływ w kanale gazu spalania.

Przedni koniec płyty prowadzącej jest usytuowany przed co najmniej jedną płytą oddzielającą.

W kanale drugiego strumienia gazu zawierającego tlen jest umieszczone co najmniej jedno urządzenie zawirowujące.

Powierzchnia przekroju poprzecznego kanału dyszy mieszaniny zmniejsza się stopniowo w kierunku dalszego końca dyszy mieszaniny, a w kanale gazu zawierającego tlen jest umieszczone co najmniej jedno urządzenie zawirow^jące.

W dyszy mieszaniny jest umieszczone urządzenie regulujące regulujące stężenie mieszanki paliwowej.

Urządzenie regulujące ma nachylone przeciwległe części końcowe i równoległą część usytuowana pomiędzy nachylonymi częściami i równoległą do wewnętrznej powierzchni obwodowej dyszy mieszaniny, przy czym kąt nachylenia nachylonej części urządzenia regulującego w przedniej części dyszy mieszaniny względem osi środkowej palnika jest od 15° do 25°, a kąt nachylenia nachylonej części urządzenia regulującego w tylnej części dyszy mieszaniny względem osi środkowej palnika jest od 6° do 18°, zaś stosunek wymiarów d/c zewnętrznej średnicy d równoległej części do długości c równoległej części w kierunku przepływu gazu jest nie mniejszy niż 1 i nie większy niż 2.

Na wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny jest ukształtowana ograniczająca przepływ płynnej mieszaniny zwężka Venturiogo, usytuowana przed urządzeniem regulującym.

Kąt nachylenia płyty prowadzącej względem osi palnika jest 35° do 55°, a gardziel palnika jest usytuowana w ścianie pieca.

Kąt nachylenia nachylonej powierzchni gardzieli palnika względem osi jest 35° do 55°.

Stosunek wymiarów f/g szerokości f płyty prowadzącej w kierunku prostopadłym do osi środkowej palnika do odległości g pomiędzy początkowym końcem nachylonej powierzchni gardzieli palnika i płytą prowadzącą równoległą do osi środkowej palnika i częścią zewnętrznej obwodowej ściany kanału gazu równoległą do osi palnika jest nie mniejszy niż 0,5 i nie większy niż 1.

Kanał mieszaniny ma kształt opływowy. Układ zasilający gazu zawierającego tlen zawiera wentylator. Korzystnie, układ zasilający zawiera urządzenie regulujące przepływ gazu.

Sposób i palnik według wynalazku zapewnia spalanie z niskim NO_X nawet jeżeli palnik ma dużą pojemność.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 jest widokiem pionowego przekroju jednego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, fig. 2 - widokiem palnika z boku widzianym od linii IIII z fig. 1, fig. 3 i 4 są widokami fragmentów przekrojów poprzecznych palnika odpowiednio wzdłuż linii III-III i linii IV-IV z fig. 2, fig. 5 jest widokiem przekroju poprzecznego wzdłuż

185 103 linii V-V z fig. 1, fig. 6 - widokiem fragmentu przekroju poprzecznego palnika ukazującym zewnętrzne obrzeże pierścienia stabilizującego płomień, pokazanego na fig. 1, fig. 7 jest widokiem przekroju poprzecznego ukazującego płomień palnika pokazanego na, fig. 1, fig. 8 widokiem ukazującym przepływ płynnej mieszaniny w pobliżu dyszy wtryskowej pokazanej na fig. 1, fig. 9 - widokiem palnika ukazującym przepływ płynnej mieszaniny w pobliżu zmodyfikowanej dyszy wtryskowej, fig. 10 do 12 są widokami ukazującymi odpowiednio zmodyfikowane układy dysz wtryskowych, fig. 13 jest schematem ukazującym kocioł z zastosowanymi palnikami pokazanymi na fig. 1, fig. 14 jest widokiem pionowego przekroju drugiego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, fig. 15 - widokiem od czoła widzianym od linii XV-XV z fig. 14, fig. 16 - widokiem pionowego przekroju następnego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, fig. 17 - widokiem od czoła widzianym od linii XVII-XVII z fig. 16, fig. 18 - widokiem pionowego przekroju kolejnego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, fig. 19 - widokiem pionowego przekroju następnego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, fig. 20 - widokiem od czoła widzianym od linii XX-XX z fig. 19, fig. 21 - widokiem pionowego przekroju następnego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, fig. 22 - widokiem od czoła widzianym od linii XXII-XXII z fig. 21, fig. 23 - widokiem pionowego przekroju następnego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, 20 fig. 24 - widokiem perspektywicznym pokazującym tarczę oddzielającą powietrze, pokazaną na fig. 21, fig. 25 - widokiem pionowego przekroju następnego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, fig. 26 - widokiem od czoła widzianym od linii XXVI-XXVI z fig. 25, fig. 27 i 28 są widokami perspektywicznymi pokazującymi odpowiednio zmodyfikowane tarcze oddzielające powietrze, fig. 29 do 34 - perspektywicznymi widokami pokazującymi odpowiednio modyfikacje tarcz wtryskowych, fig. 35 i 36 - widokami ukazującymi odpowiednio warunki płomienia, fig. 37 do 39 są widokami od dołu ukazującymi otwory wtryskowe, fig. 40 jest widokiem pionowego przekroju następnego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, fig. 41 - widokiem pionowego przekroju następnego korzystnego przykładu wykonania palnika według obecnego wynalazku, fig. 42 - widokiem od czoła widzianym od linii XXXXII-XXXXII z fig. 41, fig. 43 - przekrojem poprzecznym wzdłuż linii XXXXIII-XXXXIII z fig. 41, fig. 44 - widokiem fragmentu przekroju poprzecznego ukazującym przepływ gazu w pobliżu części łączącej i fig. 45 - widokiem od czoła ukazującym zmodyfikowane części łączące.

W sposobie spalania mieszaniny paliwowej za pomocą palnika pokazanego na fig. 1, płynną mieszaninę 1, zawierającą drobny pył węglowy i powietrze nośne stanowiące pierwszy strumień powietrza, dostarcza się do pieca 4 przez kanał przepływowy mieszanki paliwowej 1, znajdujący się w dyszy mieszaniny 2. Na dalszym końcu dyszy mieszaniny 2 jest usytuowany pierścień stabilizujący 3, służący do stabilizacji płomienia i który ma w przekroju kształt litery L.

Do obszaru wokół zewnętrznego obrzeża dyszy mieszaniny 2, ze skrzyni dmuchowej 5 dostarcza się powietrze spalania w postaci drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6 i trzeciego strumienia gazu zawierającego tlen 9, korzystnie powietrza. Za pomocą urządzeń zawirowujących 7 i 10 zapewnia się odpowiednie zawirowywania strumieni gazu zawierającego tlen odpowiednio drugiego 6 i trzeciego 9 tak, że uzyskuje się optymalne warunki spalania przy niskim NO_X.

Trzeci strumień gazu zawierającego tlen 9 rozszerza się na zewnątrz lub odchyla się za pomocą płyty prowadzącej 11 tak, że utrzymuje się środkową część płomienia w warunkach ubogich w powietrze, to jest w warunkach bogatych w paliwo. Zanim powietrze na zewnętrznym obrzeżu zmiesza się z płynną mieszanką paliwową 1, szybkość spalania paliwa jest wzmożona w strefie redukcji i osiąga się spalanie z niskim nOx.

Według wynalazku, dostarcza się dodatkowy strumień powietrza 21 stanowiący gaz stabilizujący płomień wewnętrzny przez przewód 22 do głowicy 23 usytuowanej wewnątrz skrzyni nadmuchowej 5. Stabilizujący wewnętrzny płomień dodatkowy strumień powietrza 21 dostarcza się do dalszego końca dyszy mieszaniny 2 przez cztery dysze powietrzne 24. Dodatkowy strumień powietrza 21 wytryskuje się z czterech otworów wtryskowych 25, rozmiesz185 103 czonych w sąsiedztwie pierścienia stabilizującego 3, w postaci czterech strumieni poprzecznych 26, które kieruje się do środkowej części dyszy mieszaniny 2.

Jak pokazano na fig. 5, każdy z dodatkowych strumieni poprzecznych 26 pełni funkcję sztywnego stabilizatora płomienia i tworzy przepływy cyrkulujące 14 na jego końcu, co zapewnia zapłon i stabilizację płomienia.

Jak pokazano na fig. 6, bezpośrednio za pierścieniem stabilizującym 3 występuje strumień recyrkulujący 15 gazu o wysokiej temperaturze, który zapewnia zapłon i stabilizację płomienia w sąsiedztwie pierścienia stabilizującego płomień 3. Dodatkowe strumienie poprzeczne 26, wtryskiwane odpowiednio z otworów wtryskowych 25 gazu stabilizującego wewnętrzny płomień w kierunku środkowej części dyszy mieszaniny 2, mają działanie unoszące i dlatego część 16 recyrkulującego strumienia 15 gorącego gazu przepływa wzdłuż dodatkowych strumieni poprzecznych 26 do mieszaniny 1, co zwiększa w niej działanie stabilizujące. Ponieważ zaburzenia płynnej mieszaniny zwiększają się z powodu dodatkowych strumieni poprzecznych 26, wydajność spalania po zapłonie wzrasta.

Jeżeli prędkość przepływu dodatkowych strumieni poprzecznych 26 jest mniejsza, są one odchylane przez przepływ płynnej mieszaniny 1 i dlatego docieranie dodatkowych strumieni poprzecznych 26 do środkowej części dyszy mieszaniny 2 jest opóźnione. W celu zwiększenia obszaru zapłonu, korzystnie wtryskuje się dodatkowe strumienie poprzeczne 26 z prędkością przepływu nie mniejszą niż trzykrotność prędkości przepływu płynnej mieszaniny 1.

Jeżeli stosunek sumy szerokości dodatkowych strumieni poprzecznych 26 w kierunku obwodowym do długości obwodowej wylotu dyszy mieszaniny 2 jest większy, większość miału węglowego, który ma być zapalony, jest kierowana do środkowej części dyszy mieszaniny 2, co obniża zapłon i stabilizację płomienia. Gdy wewnętrzną średnicę dyszy mieszaniny 2 oznaczy się przez d (fig. 1), a szerokość każdego stabilizującego płomień dodatkowego strumienia poprzecznego 26 przez b (fig. 2), to długość obwodowa wylotu dyszy mieszaniny 2 jest wyrażona przez nd, a suma szerokości strumieni powietrza w kierunku obrzeża przez 4b, i korzystne jest, gdy snełniona jest nastenująca zależność:

nd/40 < b < nd/8

Korzystnie, w przepływie mieszanki paliwowej 1 kształtuje się podciśnieniową część przez dodatkowe strumienie poprzeczne 26, a w tej podciśnieniowej części płynnej mieszaniny wytworzą się zaburzenia, zaś wskutek działania gorącego gazu dodatkowych strumieni poprzecznych 26, w obszarze nie zapalonym C (fig. 7) mieszanki paliwowej L w dalszym końcu dyszy mieszaniny 2 jest wzmocniona stabilizacja płomienia i zapłonu.

Podciśnieniowa część jest uformowana w przepływie płynnej mieszaniny poprzez wtryśnięcie powietrza promieniowo do wewnątrz z czterech dysz powietrznych 24 usytuowanych w sąsiedztwie zewnętrznego obrzeża dalszego końca dyszy mieszaniny 2 w kierunku środka dyszy mieszaniny 2.

Obszar zapłonu w obszarze nie zapalnym C (fig. 7) wzrasta bez opóźnienia w osiąganiu przez strumienie powietrza środkowej części płynnej mieszaniny pod warunkiem, że prędkość przepływu strumieni powietrza z dysz powietrznych 24 jest nie mniejsza niż trzykrotność prędkości przepływu płynnej mieszaniny. Jeżeli suma szerokości otworów wtryskowych dysz powietrznych 24 jest w zakresie pomiędzy 10% i 50% długości obrzeża dalszego końca dyszy mieszaniny, płynna mieszanina, która ma być zapalona, nie będzie niepotrzebnie odchylana do środkowej części głównej dyszy i dlatego w obszarze nie zapalnym C (fig. 7) można uzyskać satysfakcjonującą zapłon i stabilizację płomienia dzięki strumieniom gazu.

Kiedy kierunek wtrysku powietrza z każdej dyszy powietrznej 24 jest prostopadły do kierunku przepływu mieszanki paliwowej 1, powietrze z otworu wtryskowego 25 w rzeczywistości wytwarza dodatkowy strumień poprzeczny 26 jak pokazano na fig. 8, ponieważ przepływ mieszanki paliwowej 1 i obszar zapłonu i stabilizacji płomienia jest ukształtowany w obszarze granicy (która jest usytuowana w kierunku przepływu nieco za wylotem dyszy mieszaniny 2) pomiędzy tym dodatkowym strumieniem poprzecznym 26 i przepływem mieszanki paliwowej 1.

185 103

Kiedy kierunek wytrysku powietrza z każdej dyszy powietrznej 24 jest skierowany do tyłu przepływu w dyszy mieszaniny 2, jak pokazano na fig. 9, dodatkowy strumień poprzeczny 26 wtryskiwany z dyszy powietrznej 24 jest odchylany do tyłu do wylotu dyszy mieszaniny 2 przez przepływ mieszanki paliwowej 1, a obszar zapłonu i stabilizacji płomienia jest ukształtowany w wylocie dyszy mieszaniny 2.

Korzystnie, reguluje się położenie, z którego jest wtryskiwany dodatkowy strumień powietrza 21 i kierunek wtryskiwania dodatkowego strumienia powietrza 21 zależnie od ukształtowania palnika, typu paliwa, ładowności kotła i tak dalej. W tym przypadku stosuje się otwór wtryskowy 25 każdej dyszy powietrznej 24, który jest obrotowy wokół osi dyszy powietrznej 24 i/lub osi prostopadłej do osi dyszy powietrznej 24 lub ruchomy w kierunku osiowym. Liczba i układ dysz powietrznych 24 nie jest ograniczony do tych opisanych powyżej, ale mogą być zmodyfikowane jak pokazano na fig. 10-12.

W kotle pokazanym na fig. 13, mającym palniki według tego przykładu wykonania, część powietrza dostarczana z pierwszego wentylatora powietrznego 31 przechodzi przez wstępny ogrzewacz 34 powietrza, a pozostała część powietrza omija wstępny ogrzewacz 34 powietrza. Powietrze omijające wstępny ogrzewacz 34 powietrza jest dostarczane do palników przez pierwszy przewód 32 zimnego powietrza, a powietrze przechodzące przez wstępny ogrzewacz 34 jest dostarczane do palników przez pierwszy przewód 35 gorącego powietrza. Powietrze przechodzące przez wstępny ogrzewacz 34 i powietrze omijające wstępny ogrzewacz 34 są kontrolowane pod względem prędkości przepływu za pomocą odpowiednich dławików 33 i 36 regulujących przepływ, a następnie są dostarczane do młyna 38 przez pierwszy wlotowy przewód powietrzny 37 młyna tak, że temperatura wylotowa węgla z młyna 38 może mieć określoną wartość.

Węgiel (drobny pył węglowy) sproszkowany i wysuszony jest dostarczany razem z powietrzem nośnym do współpracującego palnika przez przewód zasilający węglowy 39 i jest następnie dostarczany do pieca 4 przez dyszę mieszaniny 2. Inne konieczne powietrze (powietrze spalania) jest dostarczane z wentylatora powietrza spalania 41. Po ogrzaniu tego powietrza we wstępnym ogrzewaczu 34, jest ono dostarczane do skrzyni nadmuchowej 5 poprzez przewód powietrza spalania 42 i jest dostarczane do pieca 4 przez palniki.

Dodatkowy strumień powietrza 21 stabilizujący wewnętrzny płomień odgałęzia się od pierwszej linii dostarczania powietrza po stronie wylotowej wstępnego ogrzewacza 34 i jest dostarczany do każdej głowicy 23 powietrza stabilizującego wewnętrzny płomień przez przewód zasilający powietrza stabilizującego wewnętrzny płomień 22. Dalszy układ zasilający jest pokazany na fig. 1. Powietrze nośne jest dostarczane pod wyższym ciśnieniem niż dodatkowy strumień powietrza 21 stabilizujący płomień. Ponieważ gorące powietrze ze wstępnego ogrzewacza 34 jest zastosowane jako powietrze stabilizujące płomień, osiąga się tę korzyść, że płynna mieszanina jest ogrzana, co zwiększa wydajność spalania.

Poprzez dostarczanie dodatkowego strumienia powietrza do dyszy mieszaniny 2 tylko w czasie działania palnika, osiąga się cel obecnego wynalazku. Dlatego w urządzeniach spalających mających wiele palników, w przypadku, gdy dodatkowy strumień powietrza 21 stabilizujący wewnętrzny płomień jest dostarczany podczas działania palników i jest wstrzymywany w okresach poza działaniem palników, można zredukować ilość energii potrzebnej do dostarczania powietrza pod wysokim ciśnieniem. Jest to korzystne z punktu widzenia wydajności.

Kiedy obciążenie palników jest małe, prędkość przepływu mieszanki paliwowej 1 jest obniżona i dlatego prędkość przepływu powietrza stabilizującego wewnętrzny płomień może być niska. Poprzez regulację ilości powietrza stabilizującego wewnętrzny płomień odpowiednio do obciążenia palników lub kotła (co jest ekwiwalentne do obciążenia palników), można uzyskać działanie przy dużej wydajności, w którym ilość energii koniecznej do dostarczenia do powietrza stabilizującego wewnętrzny płomień jest utrzymywana na minimalnym poziomie.

Powietrze stabilizujące wewnętrzny płomień może być dostarczane za pomocą wentylatora w wyjątkowych celach.

W tym przypadku, ponieważ może być ustalone optymalne ciśnienie zasilania dla powietrza stabilizującego wewnętrzny płomień, osiąga się działanie efektywne, z punktu widzę185 103 nia energii. W tym przypadku także można dostarczać powietrze o niskiej temperaturze przed wstępnym ogrzewaczem 34 (fig. 13), a gorące (o wysokiej temperaturze) powietrze za wstępnym ogrzewaczem 34. W tym przypadku, wskutek dostarczania gorącego powietrza za wstępnym ogrzewaczem 34 podczas działania palników, pył węglowy i płynna mieszanina 1 mogą być ogrzewane po wtryśnięciu gazu stabilizującego wewnętrzny płomień, co podwyższa wydajność spalania, a poprzez dostarczanie powietrza o niskiej temperaturze przed wstępnym ogrzewaczem 34, kiedy palniki są zatrzymane, wylotowe części palników mogą być chłodzone, co zmniejsza wpływ ogrzewania radiacyjnego od pieca 4.

Jako powietrze stabilizujące wewnętrzny płomień może być wykorzystane powietrze bogate w tlen, mające stężenie tlenu nie mniejsze niż 21%. W tym przypadku, stabilizacja zapłonu i płomienia jest dodatkowo zwiększona, co sprzyja spalaniu przy niskim NOx i zwiększeniu wydajności.

Obecny wynalazek może być wykorzystany do palników o różnych konstrukcjach.

W palniku pokazanym na fig. 16 jeden kanał zasilający 46 gazu zawierającego tlen jest usytuowany wokół zewnętrznego obrzeża dyszy mieszaniny 2. W tej konstrukcji palnika, zwłaszcza kiedy zawirowania są wytwarzane w powietrzu spalania, strumienie recyrkulujące 15 gorącego gazu są wytwarzane pomiędzy przepływem płynnej mieszaniny 1 i strumieniem gazu zawierającego tlen 44, co wzmaga efekty obecnego wynalazku.

W palniku pokazanym na fig. 18, w porównaniu do palnika pokazanego na fig. 1, jest zastosowany separator 27 oddzielający drugi strumień powietrza 6 od trzeciego strumienia powietrza 9. W tym przykładzie, mieszanie płynnej mieszaniny 1 z powietrzem z zewnętrznego obrzeża jest opóźnione odpowiednio do rozprzestrzeniania się płynnej mieszaniny 1, wskutek czego utrzymuje się redukcję NO_x w sąsiedztwie palnika.

W palniku pokazanym na fig. 19, obszar powierzchni kanału przepływu w dalszej końcowej części dyszy mieszaniny 2 zmniejsza się stopniowo w kierunku jej wylotu. Dysze powietrzne 24 są umieszczone wzdłuż dyszy mieszaniny 2. Przepływ płynnej mieszaniny 1 jest kierowany do środkowej części (to jest do osi) dyszy mieszaniny 2, a drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 i trzeci strumień powietrza 9 są skręcane na zewnątrz i dlatego strumienie recyrkulujące 15 są wytwarzane pomiędzy przepływem płynnej mieszaniny 1 i strumieniami gazu zawierającego tlen, drugim 6 i trzecim 9, co wzmacnia efekt obecnego wynalazku.

Palnik pokazany na fig. 21 zawiera dyszę mieszaniny 2, przez którą przechodzi mieszanka paliwowa (miał węglowy) 1 złożona z miału węglowego (paliwo) i powietrza nośnego (pierwszy strumień powietrza), zwężkę Venturiego 112 ukształtowaną na wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny 2 do ograniczenia przepływu strumienia mieszanki paliwowej 1 i zapobiegania cofaniu się ognia, urządzenie regulujące stężenie miału węglowego 114, usytuowane na dalszym końcu palnika olejowego 110 umieszczonego w dyszy mieszaniny 2 w kierunku pieca 4, do regulacji rozkładu stężenia cząstek miału węglowego w strumieniu mieszanki paliwowej 1, stabilizator płomienia 3 umieszczony na dalszym końcu dyszy mieszaniny 2 do zapalania miału węglowego w strumieniu mieszanki paliwowej 1 i do stabilizacji płomienia, pierścieniową płytę oddzielającą 116, która oddziela drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 i wzmaga zapłon i stabilizację płomienia oraz wpływa na oddzielenie płomienia palnika od drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6, dysze wtryskowe gazu 24 do wtryskiwania gazu 21 z przewodu zasilającego gazem 22 do pieca 4 w celu doprowadzenia gorącego gazu z sąsiedztwa pierścienia stabilizującego płomień 3 do środkowej części palnika, drugą tuleję 118 tworzącą kanał wokół zewnętrznego obrzeża dyszy mieszaniny 2, przez którą przechodzi drugi strumień powietrza, prowadnicę 11, która jest rozbieżna na dalszym końcu drugiej tulei 118, trzecią tuleję 120 współpracującą z drugą tuleją 118 i tworzącą pomiędzy nimi kanał trzeciego strumienia gazu zawierającego tlen 9, drugi dławik 122 do regulacji ilości dostarczanego drugiego strumienia gazu zawierającego tlen i urządzenie zawirowujące 10 do regulacji trzeciego strumienia gazu zawierającego tlen 9 dostarczanego do zewnętrznego obrzeża płomienia palnika. Drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 i trzeci strumień gazu zawierającego tlen 9 są dostarczane ze skrzyni nadmuchowej 5 i te człony składowe palnika są usytuowane tak, że są odsłonięte w gardzieli 124 palnika.

185 103

W tym palniku, mieszanka paliwowa 1 (przepływ miału węglowego), złożona z drobno sproszkowanego węgla i pierwszego strumienia gazu zawierającego tlen jest dostarczana do dyszy mieszaniny 2. Przepływ sproszkowanego węgla jest ograniczony przez zwężkę Venturiego 112 i dlatego stężenie cząstek miału węglowego w przepływie mieszanki paliwowej 1 wzrasta w pobliżu stabilizatora płomienia 3 ze względu na zastosowanie urządzenia regulującego stężenie miału węglowego 114. Zapłon miału węglowego i stabilizacja płomienia są dokonywane w sąsiedztwie stabilizatora płomienia 3. W tym czasie, część podciśnieniowa przepływu miału węglowego 1 jest tworzona bezpośrednio za stabilizatorem płomienia 3. Część drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6 i przepływ mieszanki paliwowej 1 w dyszy mieszaniny 2 są wciągane do tej podciśnieniowej części, wskutek czego tworzy się obszar zapłonu przepływu mieszanki paliwowej 1. Gorący gaz jest wytwarzany w obszarze zapłonu i jest on doprowadzany do przepływu mieszanki paliwowej 1 jako dodatkowe strumienie 21 gazu (tutaj powietrza) wtryskiwanych odpowiednio z dysz powietrznych 24 w kierunku środkowej części dyszy mieszaniny 2, wskutek czego redukuje się obszar nie zapalony gazu spalania zapewniając obszar zapłonu i zwiększa się możliwość stabilizacji płomienia palnika.

O ile środki oo p odwyższaniż zapłonu paliwa i stahiiisacji płomienia znajdujn się w sąsiedztwie stabilizatora płomienia 3, urządzenie regulujące 114 do regulowania stężenia miału węglowego jest usytuowane w środkowej części dyszy mieszaniny 2. Urządzenie regulujące 114 stężenie miału węglowego jest zamontowane na zewnętrznej powierzchni obrzeża dalszej części końcowej palnika olejowego 110, który jest używany przy uruchamianiu palnika. Palnik olejowy 110 jest używany nie tylko kiedy uruchamia się palnik, ale także podczas działania przy niskim obciążeniu. W palniku nie wyposażonym w palnik olejowy, w miejscu, gdzie ma być palnik olejowy może być podpora (nie pokazana) i urządzenie regulujące 114 może być zamontowane na tej podporze.

Jak pokazano w szczególności na fig. 23, urządzenie regulujące 114 zamontowane na powierzchni zewnętrznego obrzeża palnika olejowego 110 ma formę odpowiadającą bryle uzyskanej z obrotu trapezowej płyty wokół osi palnika olejowego 110. Przednia nachylona część urządzenia regulującego 114 do regulowania stężenia miału węglowego ma kąt nachylenia a wynoszący 20°, a jego tylna nachylona część ma kąt nachylenia b wynoszący 15°, a stosunek r1 zewnętrznej średnicy d równoległej części (równoległej do wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny 2 palnika) do jej długości c w kierunku przepływu gazu jest 1 (r1=d/c=1).

Jeżeli długość c równoległej części urządzenia regulującego 114 jest zbyt duża, skrzynia nadmuchowa 5 musi być większa, a jest to wada z punktu widzenia kosztów. Wymiar zewnętrznej średnicy d równoległej części jest ograniczony przez średnicę dyszy mieszaniny 2. Zewnętrzna średnica c stanowi zwykle około 0,7 średnicy dyszy mieszaniny 2. W celu wyprostowania przepływu miału węglowego 1 skoncentrowanego przez przednią nachyloną powierzchnię urządzenia regulującego 114, stosunek r1=c/d zewnętrznej średnicy d równoległej części urządzenia regulującego 114 do jej długości c jest korzystnie 1=r1=2.

Jest również korzystne, że kąt i nachylenia tylnej nachylonej części zwężki Venturiego 112 ukształtowanej na wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny 2 względem osi palnika jest mniejszy niż kąt nachylenia a przedniej nachylonej części urządzenia regulujące stężenie miału węglowego 114 (i < a).

W tym przykładzie wykonania, kąt nachylenia a jest około 20°, kąt nachylenia i jest około 10°.

Urządzenie regulujące 114 zwiększa stężenie miału węglowego w płynnej mieszaninie przepływającej w sąsiedztwie wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny 2 za pomocą przedniej nachylonej części. Kąt nachylenia a przedniej nachylonej części urządzenia regulującego 114 jest korzystnie od 15° do 25°. Jeżeli kąt nachylenia a jest mniejszy niż 15°, efekt wyciągania cząstek miału węglowego w kierunku wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny 2 jest mniejszy, a jeżeli kąt nachylenia a jest większy niż 25°, większa ilość cząstek miału węglowego przylgnie do wewnętrznej powierzchni obwodowej dyszy mieszaniny 2, co powoduje jej szybsze zużycie.

185 103

W celu wytworzenia płomienia o wysokiej temperaturze na wylocie palnika, ważne jest zwiększenie stężenia miału węglowego mieszanki paliwowej w sąsiedztwie pierścienia stabilizuj ‘cego 3 i tak^e stopniowe zmniejszanie predkoaci przepływu strumienia mieszanki 1 tak, żeby przepływ strumienia mieszanki 1 nie był oddzielany od zewnętrznej powierzchni dalszej końcowej części (czereci tylnej) urz‘dzenia reguluj‘cego 114 stężenie miału węglowego. W celu osiągnięcia tego, kąt nachylenia b tylnej nachylonej części urządzenia regulującego 114 stężenie miału węglowego jest korzystnie ustalony na 6° do 18°, co powoduje stopniowe zmniejszanie prędkości przepływu miału węglowego 1. Nawet jeśli kąt nachylenia b jest mniejszy niż 6°, można uzyskać efekt ekwiwalentnego stężenia, ale głębokość urządzenia regulującego 114, jak również głębokość skrzyni nadmuchowej 5 jest nadmiernie zwiększona, co powoduje wzrost rozmiarów pieca. Jeżeli kąt nachylenia b jest większy niż 18°, prawdopodobnie wystąpi oddzielanie.

Kąt nachylenia a i kąt nachylenia b mogą być ustalone niezależnie od siebie.

Jeśli chodzi o funkcję części równoległej urządzenia regulującego 114, po odchyleniu przepływu mieszanki paliwowej 1 przez jego przednią nachyloną część, przepływ mieszanki paliwowej 1, w którym stężenie cząstek miału węglowego jest zwiększone w sąsiedztwie wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny 2, przepływa stabilnie podczas przemieszczania się w kierunku równoległym do wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny 2. Dzięki zastosowaniu tej równoległej części, przepływ mieszanki paliwowej 1 może być wyrównywany w odpowiedni sposób za pomocą urządzenia regulującego 114 nawet jeżeli zmienia się stężenie miału węglowego w paliwie i rodzaj węgla, a spalanie nagle zmienia się.

Jak wynika to z rozkładu gęstości węgla na fig. 23, stężenie miału węglowego jest stosunkowo duże w sąsiedztwie pierścienia stabilizującego płomień 3 i jest stosunkowo niskie w środkowej części palnika.

Poprzez odpowiedni dobór kątów nachylenia nachylonych powierzchni urządzenia regulującego 114 do regulacji stężenia miału węglowego i wymiarów jego części równoległej, a także poprzez odpowiedni dobór kąta nachylenia i tylnej nachylonej części zwężki Venturiego 112, stężenie miału węglowego w płynnej mieszaninie może być podniesione w sąsiedztwie pierścienia stabilizującego płomień 3, a także płynna mieszanina może być dostarczana przy mniejszej prędkości do wylotu palnika, co pozwala osiągnąć zapłon i stabilizację płomienia na wylocie palnika.

W tym przykładzie wykonania zastosowana jest pierścieniowa płyta oddzielająca 116 do kierowania przepływu drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6 w kierunku zewnętrznego obrzeża dalszego końca dyszy mieszaniny 2 (patrz fig. 22 i 24). Płyta oddzielająca 116 oddziela drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 od płomienia palnika, a także miesza się drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 z gorącym gazem bezpośrednio za pierścieniem stabilizującym, co zwiększa zdolność stabilizacji zapłonu i płomienia przez stabilizator płomienia 3. Jak pokazano na fig. 21 i 22, wewnętrzna promieniowo część przepływu drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6 jest przegrodzona płytą oddzielającą 116, a otwory wtryskowe 25 dysz wtryskowych 24 są otwarte za płytą oddzielającą 116. W tej konstrukcji, dodatkowe strumienie poprzeczne 26 z dysz wtryskowych 24 nie są pod bezpośrednim wpływem drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6, a spalanie mieszanki paliwowej 1 jest podtrzymywane z powodu dodatkowych strumieni poprzecznych 26.

Figura 25 pokazuje inny przykład wykonania, w którym zamiast jednej płyty oddzielającej 116, jest zastosowanych wiele płyt oddzielających 116. W tym przykładzie wykonania zastosowano płyty oddzielające 116 do rozdzielania na obwodzie przepływu drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6 na sześć części przy zewnętrznym obrzeżu dalszego końca wylotu dyszy mieszaniny (patrz fig. 26 i 27). Poprzez podzielenie przepływu drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6 za pomocą płyt oddzielających 116, drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 jest mieszany z gorącym gazem wytwarzanym bezpośrednio za pierścieniowym stabilizatorem płomienia 3, w obszarze za płytami oddzielającymi 116 tak, że zdolność zapłonu i stabilizacji płomienia przez stabilizator płomienia 3 jest zwiększona. Jak pokazano na fig. 26, w tych obszarach, gdzie drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 swobodnie

185 103 przepływa pomiędzy płytami oddzielającymi 116, moment drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6 jest stosunkowo duży i dlatego w tych obszarach drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 ma tendencję do oddzielania się od płomienia palnika. Jeżeli drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 jest zmieszany z mieszanką paliwową 1 zbyt wcześnie w tym obszarze pieca 4 usytuowanym bezpośrednio za wylotem palnika, nie można osiągnąć spalania z niskim NOx (spalania redukcyjne) i dlatego celowe jest oddzielanie płomienia palnika od drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6.

Jak pokazano na fig. 28, może być zastosowana konstrukcja, w której płyty oddzielające 116 są nachylone pod określonym kątem względem osi dyszy mieszaniny 2 i zachodzą na siebie w kierunku obwodowym. W tej konstrukcji jest ukształtowana szczelina pomiędzy dwiema sąsiednimi płytami oddzielającymi 116. Drugi strumień 6 jest wtryskiwany z tych szczelin do wnętrza pieca. W tym przypadku, chociaż moment drugiego strumienia gazu zawierającego tlen 6, wtryskiwanego z tych szczelin, jest mniejszy w porównaniu z drugim strumieniem gazu zawierającego tlen 6 dostarczanym do pieca przez szczeliny pomiędzy płytami 116 z fig. 27, jako że drugi strumień gazu zawierającego tlen 6 jest dostarczany do pieca w postaci warstewki, zachodzi chłodzenie płyt oddzielających 116 oraz zapobiega się osadzaniu na nich pyłu.

Jak pokazano na fig. 29, w tym przykładzie wykonania, każda dysza wtryskowa 24 ma dwa okrągłe otwory 25 ukształtowane w obwodowej ścianie dalszego końca dyszy, mające zamknięty dalszy koniec, przy czym te dwa otwory 25 są usytuowane w pobliżu siebie w kierunku wzdłużnym. Ilość wtryskiwanego gazu z otworów 25 stanowi 2% ilości pierwszego strumienia powietrza.

Figury 30-32 pokazują zmodyfikowane otwory 25. Otwór 25 może być ukształtowany na dalszym końcu zagiętej dyszy (fig. 30). Otwór 25 o owalnym kształcie, mający dłuższą oś usytuowaną równolegle lub prostopadle do osi dyszy może być ukształtowany w obwodowej ścianie dalszej końcowej części dyszy mającej zamknięty ten dalszy koniec (fig. 31, 32). Poprzez utworzenie prowadnicy 28 na obwodowej krawędzi otworu 25, jak pokazano na fig. 33, jest zwiększona siła wtrysku gazu z otworu 25.

Dysze wtryskowe 24 mogą być przemieszczane w kierunku A (fig. 34) osi palnika tak, że odległość pomiędzy otworem wtryskowym 25 każdej dyszy wtryskowej 24 i wylotem palnika w kierunku osi palnika (to jest odległość od otworu wtryskowego 25 do pierścienia stabilizującego płomień 3) mogą być zmieniane zgodnie z rodzajem paliwa, obciążeniem palnika, warunkami spalania, liczbą palników usytuowanych w piecu i tak dalej. Każda z dysz wtryskowych 24 może być obracana w kierunku obwodowym B (fig. 34) wokół osi tak, że zmienia się kierunek wtryskiwania gazu. Na przykład, kiedy stosuje się wysoko opałowy węgiel lub grubo rozkruszony węgiel, który nie ma tak dobrych właściwości zapłonu i stabilizacji płomienia, celowe jest skierować strumienie z dysz wtryskowych 24 do przodu dyszy mieszaniny 2.

Efekt stabilizacji płomienia za pomocą strumieni zostanie opisany z odniesieniem do fig. 35 i 36.

Przepływy cyrkulacyjne A gor'cego gazu występuj¹ w obszarze za pierścieniem stabilizuj'cym p³omień 3 usytuowanym w zewnętrznej części dyszy mieszaniny 2 i zapewniają zap³on paliwa i stabilizacje płomienia w sąsiedztwie pierścienia stabilizującego płomień 3. W typowej konstrukcji z fig. 35, w której nie są zastosowane żadne dysze wtryskowe 24, wewnątrz obszaru zapalonego B jest ukształtowany duży obszar nie zapalony C. Natomiast w przykładzie wykonania według wynalazku, pokazanym na fig. 36, dodatkowe strumienie poprzeczne 26, wtryskiwane odpowiednio z dysz wtryskowych 24 w kierunku środkowej części dyszy mieszaniny 2, działają unosząc gorący gaz i dlatego część przepływów cyrkulacyjnych A przepływa wzdłuż dodatkowych strumieni poprzecznych 26 do płynnej mieszanki paliwowej 3 (przepływu miału węglowego) co poprawia zapłon i stabilizacje płomienia.

Dlatego, w tym przykładzie wykonania, nie zapalony obszar C jest mniejszy w porównaniu z typową konstrukcją, a temperatura płomienia w strefie redukcji względnie wzrasta, co wzmaga redukcję NOx. Ponadto zwiększa się zaburzenia płynnej mieszanki paliwowej 1 za pomoc¹ dodatkowych strumienipoprzecznych 2(, a to zwiększa prędkość; spalarnia po zapaleniu.

185 103

W celu zwiększenia redukcji NOx, znacznie redukuje się NO_X do N₂ w płomieniu redukującym o wysokiej temperaturze i następnie doprowadza się powietrze spalania w ilości odpowiadającej niedoborom, przez co uzupełnia się spalanie. Dlatego pożądane jest oddzielenie trzeciego strumienia gazu zawierającego tlen 9 od płomienia.

W związku z tym, ważny jest kąt e nachylenia płyty prowadzącej 11 i stosunek wymiarów r2- f/g (patrz fig. 23), gdzie f przedstawia szerokość nachylenia płyty prowadzącej 11 mierzoną prostopadle do osi palnika, a g przedstawia odległość pomiędzy otworem gardzieli palnika 124 (która jest usytuowana na początkowym końcu nachylonej powierzchni i jest równoległa do osi palnika) i częścią drugiej tulei 118 równoległą do osi palnika. Kąt nachylenia e płyty prowadzącej 11 jest kątem nachylenia jej końcowej rozbieżnej części względem osi palnika.

Jeżeli kąt nachylenia e płyty prowadzącej 11 jest zbyt duży, przepływ mieszanki paliwowej 1 w dyszy mieszaniny 2 nie może być właściwie zmieszany z przepływem drugiego gazu zawierającego tlen 6 i dlatego kąt nachylenia e jest korzystnie 35° do 55°. Kąt h nachylenia pochyłej części gardzieli 124 palnika, usytuowany na wylotowym końcu palnika, względem osi palnika jest korzystnie około 35° do około 55°.

Jeżeli kąty nachylenia e i h są oba zbyt duże, trzeci strumień powietrza jest zbyt odsunięty od płomienia palnika uzyskanego wskutek spalania miału węglowego i mieszanie nie może być satysfakcjonujące tak, że nie można uzyskać stabilnego płomienia. Jeżeli kąty nachylenia e i h są oba zbyt małe, nie można uzyskać zadawalającego efektu oddzielania płomienia od trzeciego strumienia gazu zawierającego tlen 9 i powietrze z trzeciego strumienia gazu zawierającego tlen 9 jest dostarczane w nadmiarze do palnika, wskutek czego nie osiąga się spalania miału węglowego z niskim NO_X.

Korzystnie, stosunek wymiarów r2 (=f/g) jest 0,5 · r2=1. Jeżeli f/g jest mniejszy niż 0,5, efekt oddzielania płomienia od trzeciego strumienia powietrza 9 nie może być satysfakcjonujący, a jeżeli f/g jest większe niż 1, trzeci strumień gazu zawierającego tlen 9 przylega do płyty prowadzącej 11 i nie może efektywnie wpływać do pieca 4.

Dlatego, w tym przykładzie wykonania, kąt nachylenia e płyty prowadzącej 11 jest ustalony na 45°, kąt h nachylenia części pochylonej gardzieli 124 palnika, usytuowanej w zewnętrznej części palnika, względem osi palnika jest ustalony na 45°, zaś stosunek wymiarów r2 (=f/g) wynosi 0,8.

Otwory wtryskowe 25 mogą mieć dowolny odpowiedni kształt, o ile stosunek r3=1/m (fig. 37) długości 1 otworu wtryskowego 25 w kierunku osi dyszy wtryskowej 24 do długości m otworu 25 w kierunku średnicy dyszy wtryskowej 24 nie jest mniejszy niż 1. Na przykład otwór wtryskowy 25 może być prostokątny jak pokazano na fig. 38. Zapewniając otwory wtryskowe, spełniające zależność r3 >1, osiąga się tę korzyść, że strumienie mogą osiągać środkową część palnika bez nadmiernego wpływu ze strony mieszanki paliwowej 1.

W przypadku, gdy są utworzone dwa lub więcej otwory wtryskowe 25 w dyszy wtryskowej 24 (fig. 39), korzystnie odległość X pomiędzy osiami otworów wtryskowych 25 nie jest większą niż 2,5-krotność średnicy R otworu wtryskowego 25. Jeżeli dwa otwory wtryskowe są oddalone od siebie bardziej, tworzą się dwa oddzielne strumienie. Z drugiej strony, jeżeli X/R = 2,5, dwa strumienie wytwarzane obok siebie łączą się w jeden strumień bezpośrednio po ich wyjściu odpowiednio z otworów wtryskowych 25 i dlatego nie ma potrzeby zwiększania prędkości przepływu gazu, a oprócz tego strumień jest wtryskiwany ze stosunkowo dużego wylotu i można wytworzyć strumień o dużej sile penetracji.

Kiedy stosuje się nie mniej niż dwa otwory wtryskowe i zwiększa się średnicę otworu bez zmiany prędkości przepływu gazu wtryskiwanego z każdego otworu wtryskowego, siła penetracji strumienia gazu może być zwiększona. Gdy zwiększa się liczbę otworów, przy zachowaniu sumy powierzchni otworów wtryskowych jako stałej, w celu zwiększenia pozornej średnicy, liczba otworów wtryskowych nie jest ograniczona. W takim przypadku, korzystnie liczne otwory wtryskowe są usytuowane wzdłuż długości dyszy wtryskowej (to jest w kierunku osi dyszy) tak, że strumienie gazu nie napotykają na opór ze strony płynnej mieszaniny.

185 103

Kiedy prędkość przepływu gazu wtryskiwanego z otworów wtryskowych nie jest mniejsza niż trzykrotność prędkości przepływu płynnej mieszaniny, strumienie gazu, wtryskiwane odpowiednio z otworów wtryskowych, wchodzą do strumienia płynnej mieszaniny w kierunku jej części środkowej z odpowiednią siłą penetracji, wskutek czego znacznie redukuje się obszar nie zapalony płomienia.

W następnym przykładzie wykonania palnika, pokazanym na fig. 40, druga tuleja 118 i trzecia tuleja 120 są zaokrąglone lub zakrzywione w ich narożnych częściach przekroju poprzecznego. Przy tej konstrukcji, drugi strumień powietrza 6 i trzeci strumień powietrza 9 mogą być dostarczane do pieca bez strat ciśnienia wywoływanych przez tuleję 118 i tuleję 120, a konieczna prędkość przepływu powietrza spalania może być uzyskana przy minimalnych spadkach ciśnienia.

W tym palniku nie ma potrzeby stosowania dławika 11 (fig. 25) na drugiej tulei 118 i stosunek dostarczania drugiego strumienia powietrza 6 do trzeciego strumienia powietrza 9 jest regulowany przez urządzenie zawirow^jące 10 trzeciego strumienia gazu zawierającego tlen 9.

W palniku z fig. 40, gaz zawierający tlen w postaci powietrza jest dostarczany przy wysokiej prędkości do obszaru wokół przepływu miału węglowego mieszanki paliwowej 1, a cząstki miału węglowego są zbierane w sąsiedztwie wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny 2 i dlatego zapłon palnika i stabilizacja płomienia jest bardziej efektywna.

Palnik pokazany na fig. 41 zawiera dyszę mieszaniny 2 i człon trzpieniowy usytuowany w dyszy mieszaniny 2. Tutaj człon trzpieniowy jest rurą 202. Mieszanka paliwowa 1 zawierająca miał węglowy i powietrze nośne przepływa przez kanał utworzony pomiędzy dysza mieszaniny 2 i rurą 202. Powietrze spalania przepływa w rurze 202. Palnik olejowy 110 jest usytuowany wewnątrz rury 202 w kierunku pieca 4. Zewnętrzny stabilizator płomienia 204 jest umieszczony na dalszym końcu dyszy mieszaniny 2, a wewnętrzny stabilizator płomienia 206 jest umieszczony na dalszym końcu rury 202.

Człon zagęszczający 208 jest usytuowany na zewnętrznej powierzchni obwodowej rury 202 i dzieli płynną mieszankę paliwową 1 na część płynnej mieszaniny z dużym stężeniem miału węglowego przepływająca w obszarze zewnętrznym względem promienia i część płynnej mieszaniny o niskim stężeniu miału węglowego przepływająca w obszarze wewnętrznym względem promienia.

Cztery części łącznikowe 300 są usytuowane na obwodzie w równych odstępach kątowych i są ułożone promieniowo łącząc zewnętrzny stabilizator płomienia 204 z wewnętrznym stabilizatorem płomienia 206 (fig. 42).

Jak pokazano na fig. 43, każda część łącznikowa 300 ma w przekroju kształt litery V zbiegający się z przodu strumienia. Dlatego, części łącznikowe 300 częściowo przerywają strumień płynnej mieszaniny 1, ale nie są zużywane przez płynną mieszaninę. Każda część łącznikowa 300 może mieć w przekroju kształt litery U lub półokrągły o szerokości zmniejszającej się stopniowo do przodu strumienia, a liczba części łącznikowych 300 nie jest ograniczona do czterech.

Jak pokazano na fig. 41, części łącznikowe i strumienie powietrza mogą być zastosowane w kombinacji w taki sposób, że strumienie powietrza są ustawione w linii odpowiednio z częściami łącznikowymi.

Jak pokazano na fig. 44, obszary A, w których występuje cyrkulacja wskutek zawirowań turbulencyjnych, są ukształtowane za zewnętrznym stabilizatorem płomienia 204 i wewnętrznym stabilizatorem płomienia 206. Miał węglowy o stosunkowo małych cząstkach jest wciągany do obszaru A i jest spalany, co wytwarza gaz spalania o wysokiej temperaturze. Ten gaz spalania o wysokiej temperaturze przepływa od zewnętrznego stabilizatora płomienia 204 do wewnętrznego stabilizatora płomienia 204 wzdłuż części łącznikowych 300 i wzmaga zapalanie się płynnej mieszaniny na powierzchni wewnętrznego stabilizatora płomienia 206.

Jak pokazano na fig. 45, poprzez usytuowanie części łącznikowych 300 jak i dodatkowych strumieni poprzecznych 26 w kierunku stycznym do wewnętrznego stabilizatora płomienia 206, zapłon jest dokonywany na całej powierzchni wewnętrznego stabilizatora płomienia 206.

185 103

W powyższym opisie, te same oznaczenia cyfrowe oznaczają te same elementy lub człony zapewniające podobny efekt i dlatego ich objaśnienia są pominięte.

Niniejszy wynalazek może być zastosowany w palniku używanym do urządzenia do spalania takiego jak kocioł, piec grzewczy i piec wytwarzający gorący dmuch.

FIG.5

185 103

FIG.7

185 103

FIG.10

FIG.11

FIG.12

185 103

FIG.14

FIG.15

10

	Ί (	o	Λ
/	7 7
>✓0 / //* i u »». v l·	/		Ll.SlSlM.Wl

² FF

23'

KI

185 103

FIG.16

FIG.17

185 103

FIG.18

185 103

116

185 103

FIG.23

114

GĘSTOŚĆ WĘGLA NISKA --* WYSOKA

110

r		d c	©
X

185 103

FIG.25

(*116

185 103

FIG.27 τ

f \

116

FIG.28

116

FIG.30

FIG.29

25 ϋπ

26—4 1—26

FIG.31

FIG.32

25 —ί— '26

FIG.34

185 103

FIG.35

FIG.36

FIG.39

R

185 103

FIG.40

185 103

CO

O

Li.

185 103

F1G.44

204

110

300

185 103

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób spalania mieszanki paliwowej w strumieniu powietrza, w którym przez dyszę mieszaniny wprowadza się strumień mieszanki paliwowej zawierającej stałe paliwo i gaz nośny i dostarcza się co najmniej jeden strumień gazu zawierającego tlen do obszaru wokół strumienia mieszanki paliwowej i zapala się mieszankę paliwową w dyszy, a płomień stabilizuje się za pomocą stabilizatora płomienia umieszczonego na końcu dyszy mieszaniny, znamienny tym, że na dalszym końcu stabilizatora płomienia (3) oddziela się strumień mieszanki paliwowej (1) od otaczającego go drugiego strumienia gazu zawierającego tlen (6) i kieruje się ten drugi strumień gazu zawierającego tlen (6) na zewnątrz od strumienia mieszanki paliwowej (1) i na zewnątrz obrzeża końca dyszy mieszaniny (2) za pomocą co najmniej jednej płyty oddzielającej (116) rozciągającej się od krawędzi stabilizatora (3) na zewnątrz i miesza się drugi strumień gazu zawierającego tlen (6) ze strumieniem mieszanki paliwowej (1) w oddaleniu od wylotu palnika.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zwiększa się moment przepływu drugiego strumienia gazu zawierającego tlen (6) poza wylot palnika rozdzielając go na kilka oddzielnych strumieni za pomocą kilku płyt oddzielających (116) rozmieszczonych wokół obrzeża stabilizatora płomienia (3) w oddaleniu względem siebie.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że część gazu zawierającego tlen dozuje się centralnie w dyszy mieszaniny (2) przez otwór członu trzpieniowego (202) zamontowanego centralnie w dyszy mieszaniny (2).
4. Palnik do spalania mieszanki paliwowej w strumieniu powietrza, zawierający dyszę mieszaniny mającą kanał mieszanki paliwowej ze sproszkowanym paliwem stałym i gazem nośnym i mającą na jej dalszym końcu usytuowany stabilizator płomienia, przy czym dysza mieszaniny jest otoczona przez kanał co najmniej jednego strumienia gazu zawierającego tlen, znamienny tym, że zawiera co najmniej jedną płytę oddzielającą (116) usytuowaną na dalszym końcu stabilizatora płomienia (3) dyszy mieszaniny (2) i rozciągającą się od stabilizatora płomienia (3) na zewnątrz pomiędzy kanałem mieszanki paliwowej (1) i kanałem drugiego strumienia gazu zawierającego tlen (6), połączonym z układem zasilającym gazu zawierającego tlen.
5. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że płyta oddzielająca (116) ma kształt pierścienia umieszczonego na dalszym końcu stabilizatora płomienia (3) wystającego do kanału drugiego strumienia powietrza (6).
6. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że wokół zewnętrznego obrzeża dalszego końca dyszy mieszaniny (2) na stabilizatorze płomienia (3) jest zamontowanych kilka płyt oddzielających (116) oddalonych od siebie.
7. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że wokół zewnętrznego obrzeża dalszego końca dyszy mieszaniny (2) na stabilizatorze płomienia (3) jest zamontowanych kilka płyt oddzielających (116), przy czym płyty oddzielające (116) są nachylone względem osi dyszy mieszaniny (2) i zachodzą na siebie w kierunku obwodowym, a pomiędzy każdymi dwiema sąsiednimi płytami oddzielającymi (116) jest ukształtowana szczelina.
8. Palnik według zastrz. 5 albo 6, albo 7, znamienny tym, że zewnętrzna część obwodowa stabilizatora płomienia (3) ma w przekroju poprzecznym kształt litery L.
9. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że stabilizator (3) usytuowany w dyszy mieszaniny (2) zawiera wewnętrzny stabilizator płomienia (206).

185 103
10. Palnik według zastrz. 9, znamienny tym, że wewnętrzny stabilizator płomienia (206) jest połączony z dalszym końcem dyszy mieszaniny (2) za pośrednictwem części łącznikowej (300).
11. Palnik według zastrz. 10, znamienny tym, że część łącznikowa (300) jest usytuowana stycznie do wewnętrznego stabilizatora płomienia (206).
12. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że w osi dyszy mieszaniny (2) jest usytuowany człon trzpieniowy (202).
13. Palnik według zastrz. 12, znamienny tym, że w sąsiedztwie dalszej części końcowej członu trzpieniowego (202) jest usytuowany wewnętrzny stabilizator płomienia (206) stanowiący część stabilizatora płomienia (3).
14. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że w kanale drugiego strumienia gazu zawierającego tlen (6) jest umieszczona płyta prowadząca (11) odchylająca promieniowo na zewnątrz przepływ w kanale gazu spalania.
15. Palnik według zastrz. 14, znamienny tym, że przedni koniec płyty prowadzącej (11) jest usytuowany przed co najmniej jedną płytą oddzielającą (116).
16. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że w kanale drugiego strumienia gazu zawierającego tlen (6) jest umieszczone co najmniej jedno urządzenie zawirowujące (7, 10).
17. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że powierzchnia przekroju poprzecznego kanału dyszy mieszaniny (2) zmniejsza się stopniowo w kierunku dalszego końca dyszy mieszaniny (2), a w kanale gazu zawierającego tlen jest umieszczone co najmniej jedno urządzenie zawirowujące (7,10).
18. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że w dyszy mieszaniny (2) jest umieszczone urządzenie regulujące (114) regulujące stężenie mieszanki paliwowej.
19. Palnik według zastrz. 18, znamienny tym, że urządzenie regulujące (114) ma nachylone przeciwległe części końcowe i równoległą część usytuowaną pomiędzy nachylonymi częściami i równoległą do wewnętrznej powierzchni obwodowej dyszy mieszaniny (2), przy czym kąt nachylenia nachylonej części urządzenia regulującego (114) w przedniej części dyszy mieszaniny (2) względem osi środkowej palnika jest od 15° do 25°, a kąt nachylenia nachylonej części urządzenia regulującego (114) w tylnej części dyszy mieszaniny względem osi środkowej palnika jest od 6° do 18°, zaś stosunek wymiarów c/d zewnętrznej średnicy (d) równoległej części do długości (c) równoległej części w kierunku przepływu gazu jest nie mniejszy niż 1 i nie większy niż 2.
20. Palnik według zastrz. 18, znamienny tym, że na wewnętrznej obwodowej powierzchni dyszy mieszaniny (2) jest ukształtowana ograniczającą przepływ płynnej mieszaniny zwężka Venturiego, usytuowana przed urządzeniem regulującym (114).
21. Palnik według zastrz. 15, znamienny tym, że kąt nachylenia płyty prowadzącej (11) względem osi palnika jest 35° do 55°, a gardziel (124) palnika jest usytuowana w ścianie pieca.
22. Palnik według zastrz. 21, znamienny tym, że kąt nachylenia nachylonej powierzchni gardzieli (124) palnika względem osi jest 35° do 55°.
23. Palnik według zastrz. 21, znamienny tym, że stosunek wymiarów f/g szerokości (f) płyty prowadzącej (11) w kierunku prostopadłym do osi środkowej palnika do odległości (g) pomiędzy początkowym końcem nachylonej powierzchni gardzieli (124) palnika i płytą prowadzącą (11) równoległą do osi środkowej palnika i częścią zewnętrznej obwodowej ściany kanału gazu równoległą do osi palnika jest nie mniejszy niż 0,5 i nie większy niż 1.
24. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że kanał mieszanki paliwowej (1) ma kształt opływowy.
25. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że układ zasilający gazu zawierającego tlen (6) zawiera wentylator (41).
26. Palnik według zastrz. 25, znamienny tym, że układ zasilający zawiera urządzenie regulujące przepływ gazu.

185 103