PL190938B1

PL190938B1 - Palnik na pył węglowy

Info

Publication number: PL190938B1
Application number: PL327683A
Authority: PL
Inventors: Hirofumi Okazaki; Hironobu Kobasyashi; Toshikazu Tsumura; Kenji Kiyama; Tadashi Jimbo; Kouji Kuramashi; Shigeki Morita; Shin-Ichro Nomura; Miki Shimogori
Original assignee: Babcock Hitachi Kk; Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1998-07-23
Publication date: 2006-02-28
Also published as: AU716261B2; JP3344694B2; DE69834960T2; CA2243376C; KR100309667B1; CZ291689B6; KR19990014119A; EP1351017B1; DE69819615D1; CZ228398A3; DE69834960D1; CN1246626C; CA2243376A1; EP1376009A3; TW357244B; CN1206808A; EP0893649A2; EP1351017A3; US6112676A; JPH1144411A

Abstract

1. Palnik na pyl weglowy, zawierajacy dysze pylu weglowego wydmuchiwania albo wyrzuca- nia mieszaniny pylu weglowego i powietrza pierwotnego oraz dysze powietrza drugorzedo- wego, umieszczona koncentrycznie dookola zewnetrznego obwodu dyszy pylu weglowego, a koncentrycznie dookola zewnetrznego obwo- du dyszy powietrza drugorzedowego jest umie- szczona dysza powietrza trzeciorzedowego, natomiast na koncu zewnetrznej scianki obwo- dowej dyszy powietrza drugorzedowego jest usytuowana czesc rozszerzona, w poblizu któ- rej sa usytuowane srodki zmiany kierunku po- wietrza drugorzedowego, znamienny tym, ze srodki zmiany kierunku sciezki przeplywu powietrza drugorzedowego sa usytuowane pro- mieniowo na zewnatrz pod katem, zas strumien powietrza drugorzedowego odchyla sie pod katem wiekszym niz 60° i nie wiekszym niz 90° w kierunku promieniowo zewnetrznym wzgle- dem centralnej osi palnika. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest palnik na pył węglowy. Tego typu palnik jest stosowany, zwłaszcza dla pyłu węglowego typu flotacyjnego, przy czym palnik ten ma konstrukcję zapewniającą obniżanie stężenia tlenków azotu (poniżej nazywanych NOx).

Znane palniki, muszą zapewniać redukcję tworzenia się NOx-ów podczas spalania. Węgiel zawiera dużą ilość azotu, zwłaszcza w porównaniu z paliwami gazowymi i ciekłymi. Z tego powodu ważniejsze jest zmniejszenie ilości NOx wytwarzanych przy spalaniu pyłu węglowego niż w przypadku spalania paliw gazowych albo płynnych.

NOx-y wytwarzane przy spalaniu pyłu węglowego to prawie wszystkie NOx-y, które są wytwarzane poprzez utlenienie azotu zawartego w węglu, to znaczy tak zwane NOx paliwowe. W celu zmniejszenia ilości NOx paliwowych badano różne ukształtowania palników i sposoby spalania.

Z opisów patentowych JP A nr 1-305206 (patent; USA nr 4,930,430), JP A nr 3-211304, JP A 3-110308, patent USA nr 5,231,937, patent USA nr 5,680,823, itd. znany jest sposób spalania pyłu węglowego, w którym kształtuje się rejon o niskim stężeniu tlenu, wewnątrz płomienia i redukcji (odtlenianiu) NOx-ów. Opisy te ujawniają sposób wytwarzania płomienia w atmosferze o małym stężeniu tlenu i całkowitego spalania wę gla, oraz dyszę paliwową do pneumatycznego przesyłania węgla w jej środku i dyszę wydmuchującą powietrze, umieszczoną na zewnątrz dyszy paliwowej. Według znanych rozwiązań wcześniejszych, rejon płomienia redukującego o niskim stężeniu tlenu, wytwarza się wewnątrz płomienia, przy czym w rejonie płomienia redukującego przebiegają reakcje redukcji NOx, zaś ilość NOx pojawiających się w obrębie płomienia jest zredukowana do małej. Ponadto, opis patentowy JP A 1-305206 ujawnia sposób stabilizacji płomienia za pomocą umieszczenia, w wylotowej części końcowej dyszy, przeszkody w kierunku przepływu gazu. Z opisów JP A 3-311304, JP A 3-110308 i USA nr 5,231,937 znana jest stabilizacja płomienia na skutek umieszczenia, na zakończeniu dyszy pyłu węglowego, pierścienia stabilizującego płomień. Według tych rozwiązań umieszczenie, na zakończeniu dyszy pyłu węglowego, pierścienia stabilizującego płomień albo przeszkody, powoduje wytwarzanie strefy recyrkulacji za zakończeniem dyszy pyłu węglowego. Ponieważ gaz o wysokiej temperaturze pozostaje w strefach recyrkulacji, powoduje to polepszenie zapłonu pyłu węglowego i stabilność płomienia.

Jednak we wspomnianych powyżej rozwiązaniach wcześniejszych tworzenie się NOx nie było zredukowane w sposób wystarczający.

Palnik na pył węglowy, według wynalazku, zawierający dyszę pyłu węglowego wydmuchiwania albo wyrzucania mieszaniny pyłu węglowego i powietrza pierwotnego oraz dyszę powietrza drugorzędowego, umieszczoną koncentrycznie dookoła zewnętrznego obwodu dyszy pyłu węglowego, a koncentrycznie dookoła zewnętrznego obwodu dyszy powietrza drugorzędowego jest umieszczona dysza powietrza trzeciorzędowego, natomiast na końcu zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego jest usytuowana część rozszerzona w pobliżu której są usytuowane środki zmiany kierunku powietrza drugorzędowego, charakteryzuje się tym, że środki zmiany kierunku ścieżki przepływu powietrza drugorzędowego są usytuowane promieniowo na zewnątrz pod kątem, zaś strumień powietrza drugorzędowego odchyla się pod kątem większym niż 60° i nie większym niż 90° w kierunku promieniowo zewnętrznym względem centralnej osi palnika.

Korzystnym jest, gdy środki zmiany kierunku przepływu powietrza mają postać elementu prowadzącego w postaci płyty, która jest usytuowana na końcu wewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego, przy czym kąt ustawienia płyty jest w zakresie od 60° do 90° względem centralnej osi palnika, a w szczególności środki zmiany kierunku powietrza drugorzędowego mają postać dyszy gazowej, przy czym powietrze drugorzędowe jest odchylone w kierunku promieniowym na zewnątrz.

Środki zmiany kierunku powietrza drugorzędowego mają postać elementu wzbudzającego, przy czym odchylenie powietrza drugorzędowego jest w kierunku zewnętrznej ścianki obwodowej.

Zespół do zmieniania kierunku przepływu ma postać zawirowywacza powietrza drugorzędowego, który jest umieszczony na otworze wylotowym dyszy powietrza drugorzędowego.

Koniec elementu prowadzącego w postaci płyty wystaje w kierunku otworu wylotowego ponad koniec części rozszerzonej, usytuowanej na końcu zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego.

Odległość pomiędzy końcem części rozszerzonej ukształtowanej na zewnętrznej ściance obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego i końcem elementu prowadzącego w postaci płyty jest w zakresie od 5 do 50 mm.

PL 190 938 B1

Umieszczona koncentrycznie wokół centralnej osi palnika dysza powietrza trzeciorzędowego jest wyposażona w zawirowywacz powietrza trzeciorzędowego.

Część rozszerzona, rozszerzająca się zarówno na części końcowej zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego jak i na części końcowej wewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza trzeciorzędowego jest usytuowana na końcu przegrody oddzielającej dyszę powietrza drugorzędowego i dyszę powietrza trzeciorzędowego.

Na ścieżce przepływu powietrza z dyszy powietrza drugorzędowego jest umieszczona przeszkoda zwężająca ścieżkę przepływu.

Za przeszkodą jest usytuowany element prowadzący w postaci płyty do odchylającej powietrze drugorzędowe o powiększonej prędkości w kierunku promieniowym na zewnątrz.

Przeszkoda jest umieszczona na wewnętrznej ściance obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego.

W elemencie prowadzą cym w postaci płyty są uformowane szczeliny.

Palnik na pył węglowy, według innego wariantu według wynalazku, charakteryzuje się tym, że na zakończeniu ściany przegradzającej oddzielającej dyszę pyłu węglowego i dyszę powietrza drugorzędowego jest umieszczony element prowadzący stanowiący przeszkodę, która posiada płaszczyznę prostopadłą do strumienia powietrza pierwotnego i płaszczyznę prostopadłą do strumienia powietrza drugorzędowego, przy czym płaszczyzna przeszkody prostopadła do strumienia powietrza pierwotnego jest oddzielona od i umieszczona przed płaszczyzną przeszkody prostopadłą do strumienia powietrza drugorzędowego.

Poprzez umieszczenie płyty prowadzącej pod kątem ostrym do osi centralnej palnika, efekt zmieniania kierunku powietrza drugorzędowego promieniowo na zewnątrz staje się silny, strefa recyrkulacyjna jest kształtowana także na wylotowej stronie płyty prowadzącej, a odciąganie powietrza drugorzędowego i powietrza trzeciorzędowego może być wolniejsze.

Zakończenie płyty prowadzącej korzystnie znajduje się za zakończeniem części rozszerzonej znajdującej się na zewnętrznej ściance obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego. Dzięki takiemu ukształtowaniu, po wypłynięciu powietrza drugorzędowego przepływającego w dyszy powietrza drugorzędowego z dyszy, kierunek przepływu jest zmieniany na zewnątrz, a powietrze drugorzędowe przepływa w kierunku strumienia powietrza trzeciorzędowego tak, aby na nie oddziaływać. W ten sposób strumień powietrza trzeciorzędowego zostaje odchylony dalej na zewnątrz, a mieszanie powietrza trzeciorzędowego jest opóźnione. Kiedy odległość jest zbyt mała, efekt jest mały, a kiedy zbyt duża, powietrze drugorzędowe rozpręża się po puszczeniu dyszy i prędkość strumienia staje się mała, dzięki czemu maleje efekt odchylania powietrza trzeciorzędowego w kierunku zewnętrznym.

Zewnętrzna ścianka obwodowa zwykle, w wielu przypadkach, służy jednocześnie jako ścianka paleniska kotła. Spaliny i osady przylegają do ścianki paleniska, a masa substancji i osadu, w przypadku dużych ilości, może osiągnąć od kilku kg do kilkuset kg. W celu zapobieżenia uszkodzeniu palnika przy ich odpadaniu, zakończenie płyty prowadzącej korzystnie nie wystaje do wnętrza paleniska ze ścianki paleniska służącej jednocześnie jako zewnętrzna ścianka obwodowa dyszy powietrza trzeciorzędowego.

W przypadku dyszy powietrza trzeciorzę dowego korzystne jest, aby siła skierowana na zewną trz była już przyłożona, kiedy powietrze trzeciorzędowe jest wyrzucane z dyszy powietrza trzeciorzędowego, a z tego powodu korzystne jest zastosowanie zawirowywacza wewnątrz dyszy powietrza trzeciorzędowego. Ponadto korzystne jest, aby część końcowa zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza trzeciorzędowego rozszerzała się na zewnątrz. Jeszcze dalej, korzystne jest, aby część końcowa wewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza trzeciorzędowego rozszerzała się na zewnątrz.

Poprzez takie wykonanie palnika, że powietrze drugorzędowe przepływa wzdłuż części rozszerzonej umieszczonej na zewnętrznej ściance obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego, mało prawdopodobne jest powstanie strefy recyrkulacji pomiędzy dyszą powietrza drugorzędowego i dyszą powietrza trzeciorzędowego, dzięki czemu odciąganie powietrza trzeciorzędowego także staje się powolne.

Chociaż znany jest tradycyjny palnik, w którym część rozszerzona jest umieszczona na zakończeniu zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego, to w tradycyjnym palniku nie było zastosowane takie urządzenie, które odchyla powietrze drugorzędowe na stronę promieniowo zewnętrzną, a zatem większość powietrza drugorzędowego z łatwością przepływała w kierunku osiowym palnika, zgodnie z bezwładnością powietrza. W rezultacie tradycyjny palnik posiada taką wadę, że strefa recyrkulacyjna pomiędzy dyszą pyłu węglowego i dyszą powietrza drugorzędowego maleje, ponadto strefa recyrkulacyjna jest łatwo kształtowana pomiędzy dyszą powietrza drugorzędowego i dyszą powietrza trzeciorzędowego, a powietrze drugorzędowe i powietrze trzeciorzędowe łatwo się

PL 190 938 B1 mieszają z płomieniem redukcyjnym na wcześniejszym etapie. Poprzez zastosowanie środków zaradczych do odchylania strumienia powietrza drugorzędowego w stronę promieniowo zewnętrzną, tak jak w niniejszym wynalazku, moż liwe staje się opóź nienie mieszania powietrze drugorzę dowego i powietrza trzeciorzędowego z pyłami węglowymi i utworzenie dużej strefy redukcji NOx. Ponadto, dzięki dużej strefie recyrkulacji pomiędzy dyszą pyłu węglowego i dyszą powietrza drugorzędowego, zapalność pyłów węglowych jest polepszona do łatwo zapalnej, a dodatkowo może być osiągnięty taki efekt, że może być ukształtowana stabilna strefa redukująca NOx uboga w powietrze.

Pożądane jest, aby ponadto umieścić, wewnątrz dyszy drugorzędowej, element zwężający ścieżkę przepływu albo przeszkodę służącą do zwężania ścieżki przepływu dyszy powietrza drugorzędowego, w celu zwiększenia prędkości strumienia. Możliwe jest kierowanie strumienia powietrza trzeciorzędowego w kierunku dalej zewnętrznym poprzez zmienianie, przez płytę prowadzącą, kierunku przepływu powietrza drugorzędowego o prędkości przepływu przyspieszonej przez przeszkodę zwężającą ścieżkę przepływu, a następnie wyrzucenie go z dyszy powietrza drugorzędowego. Przeszkoda zwężająca ścieżkę przepływu może być umieszczona na wewnętrznej ściance obwodowej albo zewnętrznej ściance obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego, jednak korzystne jest, aby była ona umieszczona na wewnętrznej stronie ścianki obwodowej, ponieważ możliwe jest gwałtowniejsze zmienianie kierunku strumienia powietrza drugorzędowego na kierunek zewnętrzny.

Wynalazek niniejszy może być zastosowany w palniku na pył węglowy posiadającym pierścień stabilizujący płomień na zewnętrznym obwodzie zakończenia dyszy pyłu węglowego, w celu polepszenia zapalnoś ci pyłów wę glowych. Ponadto, moż liwe jest wykonanie szczelin w tym pierś cieniu stabilizują cym płomień albo w płycie prowadzą cej umieszczonej na zakoń czeniu wewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego. Szczeliny powodują efekt redukcji odkształcenia cieplnego pierścienia stabilizującego płomień albo płyty prowadzącej. Ponadto ułatwiają one kształtowanie strefy recyrkulacyjnej na wylotowej stronie pierścienia stabilizującego płomień albo płyty prowadzącej.

Zaletą palnika na pył węglowy według wynalazku jest duża redukcja NOx. Dysza powietrza drugorzędowego i dysza powietrza trzeciorzędowego zapewnia zmniejszenie tworzenia się NOx poprzez ukształtowanie strefy redukującej NOx o niskim stężeniu tlenu za pomocą powietrza pierwotnego, oraz wykonuje spalanie całkowite poprzez tworzenie rejonu płomienia utleniającego poprzez mieszanie powietrza drugorzędowego i powietrza trzeciorzędowego ze strumieniem na wylotowej stronie rejonu redukującego NOx-y. Im później przebiega mieszanie powietrza drugorzędowego i powietrza trzeciorzędowego z pyłem węglowym, tym większa strefa redukcji NOx jest tworzona tak, że efekt zmniejszania tworzenia się NOx jest zapewniony. Z drugiej strony, sam pył węglowy nie ma dobrej zapalności i w warunkach niedostatku tlenu nie jest łatwe spowodowanie zapłonu pyłu węglowego, a płomień łatwo ugasa. W celu utworzenia stabilnego płomienia w warunkach braku powietrza, przeciąga się gazy spalinowe o wysokiej temperaturze obecnych w przepływie wtórnym płomienia do położenia w pobliż u wylotu dyszy pyłu wę glowego. Poprzez utworzenie cz ęści niskociś nieniowej po wylotowej stronie zakończenia przegrody oddzielającej albo rozdzielającej dyszę pyłu węglowego i dyszę powietrza drugorzędowego, jest tam tworzona strefa recyrkulacyjna, a gazy spalinowe o wysokiej temperaturze zaczynają być wyciągane. Kiedy utworzona jest strefa recyrkulacyjna, powietrze przepływające na zewnątrz strefy recyrkulacyjnej ma tendencje do wciągania do wewnątrz przez strefę recyrkulacyjną. Jednak jeśli strefa recyrkulacyjna jest utworzona jako rozszerzająca się w kierunku prostopadłym do osi dyszy pyłu węglowego i jest duża w kierunku osiowym, powietrze przepływające na zewnątrz strefy recyrkulacyjnej jest odciągane powoli i nie przepływa wstecznie w pobliżu wylotu dyszy pyłu węglowego. Ponieważ powietrze drugorzędowe zaczyna przepływać na zewnątrz wzdłuż rozszerzonej części zakończenia zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego, rozmiar strefy recyrkulacyjnej utworzonej na wylotowej stronie przegrody oddzielającej dyszę pyłu węglowego i dyszę powietrza drugorzędowego się zwiększa, dzięki czemu odciąganie powietrza drugorzędowego staje się powolne. Ponadto, przy strefie recyrkulacyjnej o dużych rozmiarach zapalność pyłów węglowych staje się dobra i płomień łatwo nie wygasa.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1(a) przedstawia przekrój palnika na pył węglowy według pierwszego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 1(b) i 1(c) przedstawiają powiększony widok fragmentu fig. 1(a), pos. przedstawia przekrój części końcowej dyszy znanego, tradycyjnego palnika na pył węglowy, który jest pokazany dla porównania z pierwszym przykładem wykonania niniejszego wynalazku, fig. 3 - przekrój palnika

PL 190 938 B1 na pył węglowy według drugiego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 4 - przekrój części końcowej dyszy palnika na pył węglowy według trzeciego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 5 - przekrój części końcowej dyszy palnika na pył węglowy według czwartego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 6 - przekrój części końcowej dyszy palnika na pył węglowy według piątego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 7 - przekrój palnika na pył węglowy według szóstego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 8 - przekrój palnika na pył węglowy według siódmego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, fig. 9 przekrój palnika na pył węglowy według ósmego przykładu wykonania niniejszego wynalazku.

Na fig. 1(a), 1(b) i 1(c) przedstawiono pierwszy przykład wykonania niniejszego wynalazku.

Figura 1(a) przedstawia schematyczny przekrój palnika na pył węglowy, a fig. 1(b) i 1(c) przedstawiają powiększone widoki fragmentu z fig. 1(a), w celu objaśnienia przepływu powietrza i strefy recyrkulacyjnej w rejonie koń cowym dyszy przedstawionej na fig. 1(a).

Przedstawiona na fig. 1(a), 1(b) i 1(c), dysza 10 pyłu węglowego, połączona jest od wlotowej strony z rurą przesyłową (nie pokazaną) i transportuje oraz dostarcza pyły węglowe wraz z powietrzem pierwotnym. Dysza powietrza drugorzę dowego 12 do nadmuchu powietrza drugorzędowego posiada ścieżkę przepływu ukształtowaną dookoła zewnętrznego obwodu dyszy pyłu węglowego 10, a jej przekrój kołowy, jest współśrodkowy z dyszą pyłu węglowego 10. Dysza powietrza trzeciorzędowego 12 do nadmuchiwania powietrza trzeciorzędowego, posiada ścieżkę przepływu ukształtowaną dookoła zewnętrznego obwodu dyszy powietrza drugorzędowego 11 i posiada przekrój kołowy, który jest współśrodkowy z dyszą powietrza drugorzędowego 11. Rozkład prędkości przepływu pomiędzy powietrzem pierwotnym, powietrzem drugorzędowym i powietrzem trzeciorzędowym wynosi na przykład 1-2: 1: 3-7, a rozkład jest tak ukształtowany, że pyły węglowe są całkowicie spalane przez powietrze trzeciorzędowe. Numer 13 oznacza napływające pyły węglowe i powietrze pierwotne. Numery 14 i 15 oznaczają odpowiednio napływające powietrze drugorzędowe i powietrze trzeciorzędowe. Numer 16 oznacza działo olejowe umieszczone w dyszy pyłu węglowego 10 tak, aby osiowo rozciągało się do położenia w pobliżu wylotu z dyszy 10. Działo olejowe 16 jest używane do wspomagania spalania w czasie, kiedy palnik startuje albo spalania przy małym obciążeniu. Zwężka Venturiego 17 zmniejsza średnicę wewnętrzną dyszy pyłu węglowego 10 w celu zapobiegania cofaniu się płomienia pyłu węglowego. Numer 18 oznacza pierścień stabilizujący płomień umieszczony na końcu ściany przegradzającej 28, oddzielającej dyszę pyłu węglowego 10 i dyszę powietrza drugorzędowego 11, oraz oddzielającej powietrze pierwotne i powietrze drugorzędowe w celu powiększenia strefy recyrkulacji 31. Numer 19 oznacza gardziel palnika tworzącą ściankę paleniska i służącą także jako zewnętrzna ścianka obwodowa dyszy trzeciorzędowej 12. Numer 20 oznacza część rozszerzoną w postaci tulei prowadzącej umieszczoną na końcu przegrody 21 oddzielającej dyszę powietrza drugorzędowego 11 i dyszę powietrza trzeciorzędowego 12. Numer 22 oznacza zawirowywacz do zawirowywania powietrza trzeciorzędowego wzdłuż obwodu dyszy powietrza drugorzędowego 11. Zawirowywacz 22 wykorzystuje łopatki zawirowujące powietrze, zwykle nazywane w tym przykładzie wykonania łopatkami oporowymi. Numer 23 oznacza płytę boczną do napływu powietrza drugorzędowego. Numer 24 oznacza rury wodne umieszczone na ściance paleniska 19. Numer 25 oznacza skrzynię dmuchową, w której jest wprowadzane powietrze drugorzędowe. Numer 26 oznacza przepustnicę do regulacji powietrza drugorzędowego. Numer 27 oznacza zawirowywacz do zawirowywania powietrza drugorzędowego wzdłuż obwodu dyszy pyłu węglowego, przy czym zawirowywacz 27 wykorzystuje łopatki zawirowujące powietrze zwykle nazywane w tym przykładzie wykonania łopatkami. Numer 28 oznacza ścianę przegradzającą pomiędzy dyszą pyłu węglowego 10 i dyszą powietrza drugorzędowego 11. Numer 30 oznacza element prowadzący w postaci płyty prowadzącej umieszczonej na jednym końcu wewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego 11 w celu nadmuchiwania powietrza drugorzędowego w kierunku promieniowo zewnętrznym. Numer 31 oznacza strefy recyrkulacji ukształtowane pomiędzy rejonami nadmuchowymi dyszy pyłu węglowego 10 i dyszy powietrza drugorzędowego 11. Numer 52 oznacza strumień powietrza drugorzędowego. Numer 53 oznacza strumień powietrza trzeciorzędowego. Numer 65a oznacza przeszkodę (zwężającą ścieżki przepływu), która jest częścią pierścienia stabilizującego płomień 18 i znajduje się w wewnętrznej części obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego 11.

Pos. przedstawia powiększony widok objaśniający przepływ powietrza i stref recyrkulacji w koń cowym rejonie dyszy tradycyjnego palnika na pył wę glowy, który jest pokazany w celu

PL 190 938 B1 porównania go z palnikiem na pył węglowy z fig. 1(b). Ukształtowanie pokazane na pos. różni się od tego przedstawionego na fig. 1(a) tym, że nie posiada płyty prowadzącej.

Następnie zostanie opisane spalanie w niniejszym przykładzie wykonania, według fig. 1(a) i 1(b).

Kiedy palnik na pył węglowy rozpoczyna spalanie, to, ponieważ powietrze za ścianą przegradzającą 28 jest wciągane do powietrza wydmuchiwanego z każdej z dysz, ciśnienie za ścianą przegradzającą 28 spada i tworzy się strefa recyrkulacji 31. Ponieważ na części końcowej ściany przegradzającej 28 jest umieszczony pierścień stabilizujący płomień 18, powietrze pierwotne i powietrze drugorzę dowe są oddzielone od siebie nawzajem, a strefa recyrkulacji 31 się powię ksza. Ponieważ gaz o wysokiej temperaturze pozostaje w strefie recyrkulacji 31, zapłon pyłów węglowych postępuje, a stabilność płomienia jest polepszona. W ten sposób płomień jest stabilnie ukształtowany przez pyły węglowe i powietrze pierwotne w pobliżu wylotu dyszy pyłu węglowego 10. Ponadto, wewnątrz płomienia postępuje zużycie tlenu, powiększa się strefa redukcji NOx i możliwe jest zmniejszenie ilości tworzonych NOx. Ponadto, ponieważ postępuje spalanie węgla, zmniejsza się ilość nie spalonego węgla w popiołach pozostałych po spalaniu. Ponadto, ponieważ zastosowane są zawirowywacze 22, 27, powietrze drugorzędowe i powietrze trzeciorzędowe są wydmuchiwane jako strumienie wirujące, ujemne ciśnienie za pierścieniem stabilizującym płomień 18 jest podnoszone przez siłę odśrodkową powietrza, strefa recyrkulacji dalej się powiększa. W ten sposób mieszanie powietrza drugorzędowego i powietrza trzeciorzędowego z pyłami węglowymi w pobliż u palnika jest opóź nione, a stężenie tlenu w obrę bie płomienia się zmniejsza tak, ż e strefa redukcji NOx się powiększa.

Ponadto, w niniejszym przykładzie wykonania, ponieważ na końcowej części wewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego 11 jest umieszczony element prowadzący 30 w postaci płyty, jako środek do odchylania strumienia powietrza drugorzędowego 52 wydmuchiwanego z dyszy powietrza drugorzę dowego 11 w kierunku promieniowo zewnę trznym, powietrze drugorzędowe jest wydmuchiwane w kierunku promieniowo zewnętrznym, mieszanie powietrza drugorzędowego i powietrza trzeciorzędowego z pyłami węglowymi jest dalej opóźniane, a strefa recyrkulacji za pierścieniem stabilizującym płomień 18 się powiększa. Z tego powodu wspomagane jest spalanie pyłów węglowych w tym rejonie strefy recyrkulacji, a tworzenie się NOx i nie spalonego węgla może być dalej zmniejszone.

Teraz zostaną wyjaśnione warunki spalania, w porównaniu z tradycyjnym ukształtowaniem z pos., w którym nie jest zastosowana płyta prowadzą ca.

Na pos. ścieżka przepływu powietrza trzeciorzędowego 53 jest wygięta przez część rozszerzoną 20, która ma postać tulei prowadzącej ukształtowanej w stożkowy kształt cylindryczny, a powietrze trzeciorzędowe jest wydmuchiwane na zewnątrz. Z drugiej strony, ścieżka przepływu dyszy powietrza trzeciorzędowego 11 jest rozszerzana na zewnątrz na wylocie z dyszy przez tuleję prowadzącą. Ponieważ powietrze przepływa po prostu dzięki jego bezwładności, powietrze drugorzędowe jest zdolne do przepływu wzdłuż osi palnika (linia kreskowa na pos.), oraz pojawia się spadek ciśnienia w kierunku przeciwnym (poniżej nazywany przeciwnym gradientem ciśnienia) do kierunku nadmuchu strumienia powietrza wzdłuż tulei prowadzącej, dzięki czemu za tuleją prowadzącą tworzy się strefa recyrkulacji 54. Dzięki tej strefie recyrkulacji 54, w powietrzu trzeciorzędowym 53 jest wzbudzany przepływ skierowany do środka (linia kreskowa na pos.), oraz powietrze trzeciorzędowe jest wcześnie mieszane z pyłami wę glowymi tak, że strefa redukcji NOx jest zwężona.

W przeciwień stwie do tego, w niniejszym przykładzie wykonania, jak pokazano na fig. 1(b), powietrze drugorzędowe 52 jest kierowane w kierunku obwodowo zewnętrznym przez element prowadzący, 30 w postaci płyty. W ten sposób zapobiega się albo redukuje tworzenie strefy recyrkulacji po wylotowej stronie części rozszerzonej 20, oddzielającej dyszę powietrza drugorzędowego 11 i dyszę powietrza trzeciorzędowego 12. Ponadto, zwłaszcza dlatego, że palnik jest tak ukształtowany, że powietrze drugorzędowe 52 jest wydmuchiwane bardziej na zewnątrz niż powietrze trzeciorzędowe 53, strumień powietrza trzeciorzędowego 53 jest dalej kierowany w zewnętrznym kierunku obwodowym przez pęd powietrza drugorzędowego 52 wydmuchiwanego w zewnętrznym kierunku obwodowym. Dzięki temu mieszanie powietrza drugorzędowego i powietrza trzeciorzędowego z pyłami węglowymi w pobliż u palnika jest opóź nione, stężenie tlenu w obrę bie płomienia jest obniż one, a strefa redukcji NOx-ów powiększa się, dzięki czemu ilość NOx-ów pojawiających się w obrębie płomienia może być zmniejszona.

Ponadto, ponieważ zakończenie elementu prowadzącego w postaci płyty znajduje się bliżej osi palnika (linia kreskowa na fig. 1(b)) niż zakończenie części rozszerzonej 20, powietrze drugorzędowe

PL 190 938 B1 może przepływać bardziej na zewnątrz i mało prawdopodobne jest powstanie strefy recyrkulacji za częścią rozszerzoną 20 w postaci tulei prowadzącej.

W tym przykładzie wykonania, ś cież ka przepływu dyszy powietrza drugorzę dowego 11 jest zwężona w pobliżu jej wylotu przez pierścień stabilizujący płomień 18, dzięki czemu powietrze drugorzędowe o prędkości przepływu powiększonej przez przewężenie ścieżki przepływu jest wydmuchiwane tak, że można dalej opóźnić mieszanie powietrza trzeciorzędowego z węglem.

W ten sposób, według tego przykładu wykonania, powietrze drugorzę dowe jest wydmuchiwane w kierunku promieniowo zewnętrznym z dyszy powietrza drugorzędowego 11 przez element prowadzący 30 w postaci płyty umieszczony na dyszy powietrza drugorzędowego 11. Ponadto, przeciwny gradient ciśnienia na wylotowej stronie przegrody 21 pomiędzy dyszą powietrza drugorzędowego 11 i dyszą powietrza trzeciorzędowego 12 staje się mały tak, że powietrze trzeciorzędowe jest także wydmuchiwane w kierunku promieniowo zewnętrznym z dyszy powietrza trzeciorzędowego 12 umieszczonej od strony zewnętrznego obwodu dyszy powietrza drugorzędowego 11. Z tego powodu mieszanie pyłu węglowego i powietrza do spalania z pyłami węglowymi w pobliżu palnika jest zredukowane, a pyły węglowe są spalane w pobliżu palnika w warunkach niskiego stężenia tlenu, dzięki czemu ilość wytwarzanych NOx-ów może być zmniejszona.

Jako przykład, przeprowadzono test spalania w piecu do spalań (500 kg/h), przy zastosowaniu palnika na pył węglowy (odległość pomiędzy częścią rozszerzoną 20 i elementem prowadzącym 30 wynosi 10 mm, jaki pokazano na fig. 1(a) i 1(b) oraz palnika przedstawionego na pos. 2. Wyniki są przedstawione w tabeli 1. Stężenie NOx-ów po spaleniu przez palnik z fig. 1(a) i 1(b) wynosiło 103 ppm (6% obj. O2), podczas kiedy stężenie NOx-ów dla palnika z pos. wynosiło 111 ppm (6% obj. O2). Potwierdzono efekt zmniejszenia ilości wytwarzanych NOx-ów przez niniejszy wynalazek.

T a b e l a 1

Ukształtowanie palnika	NOx (ppm; 6% obj. O₂-podstawa stężenia)	Niespalony węgiel w popiele (% wag.)
Bez płyty prowadzącej (pos. 2)	111 ppm	6,0
Z płytą prowadzącą (fig. 1(b))	103 ppm	6,0
Z płytą, prowadzącą (fig. 1(c))	107 ppm	6,0

Ponadto, fig. 1(c) przedstawia powiększony widok końcowej części dyszy, przeznaczony do objaśnienia przepływu powietrza w przypadku, kiedy element prowadzący 30 w postaci płyty z fig. 1(b) jest przesunię ty w kierunku strony wlotowej. Tak jak w palniku przedstawionym na fig. 1(c), w przypadku kiedy płyta prowadząca jest przesunięta osiowo do położenia bardziej bliskiego wlotu niż zakończenie części rozszerzonej 20 mającej postać tulei, powietrze drugorzędowe 52 przepływa tak jak pokazano na fig. 1(c). To znaczy, kierunek przepływu powietrza drugorzędowego 52 jest zmieniony przez element prowadzący 30 w kierunku zewnętrznym, jednak część rozszerzona 20 zapobiega przepływowi w kierunku promieniowo zewnętrznym. Z tego powodu, powietrze drugorzędowe wydmuchiwane z palnika przepływa w kierunku bardziej zbliżonym do kierunku osi centralnej niż w przypadku, w którym element prowadzący 30 znajduje się bliżej wylotu w kierunku osi palnika niż zakoń czenie części rozszerzonej 20, jak pokazano na fig. 1(b). Z tego powodu, jak pokazano na fig. 1(c), strefa recyrkulacji 54 może być ukształtowana po wylotowej stronie części rozszerzonej 20 w postaci tulei prowadzącej. Strefa recyrkulacji 54 wzbudza przepływy w powietrzu trzeciorzędowym 53. Ponieważ w powietrzu trzeciorzędowym 53 mogą być wzbudzone przepływy w kierunku osi centralnej, wraz z upływem czasu postępuje mieszanie powietrza trzeciorzędowego i pyłów węglowych, a strefa redukcji NOx-ów się zmniejsza.

Jako przykład, przy zastosowaniu palnika takiego jak przedstawiony na fig.1(c) (zakończenie elementu prowadzącego 30 jest umiejscowione przed zakończeniem tulei prowadzącej stanowiącej część rozszerzoną 20 o 10 mm w kierunku osi palnika), przeprowadzono test spalania przy prędkości dostarczania węgla wynoszącej 500 kg/h. Wyniki są przedstawione w tabeli 1. Tym razem stężenie NOx-ów na wylocie z palnika pieca do spalania przedstawionego na fig. 1(b) wynosiło 103 ppm

PL 190 938 B1 (6% podstawowe stężenie tlenu), podczas kiedy stężenie NOx-ów dla palnika przedstawionego na fig. 1(c) wynosiło 107 ppm (6% podstawowe stężenie tlenu) dla tej samej ilości niespalonego węgla, a powstawanie NOx-ów zwiększyło się bardziej niż w przypadku, w którym płyta prowadząca, stanowiąca element prowadzący 30 jest ustawiona bardziej w kierunku wylotowym w stosunku do zakończenia tulei w kierunku osi palnika.

Figura 3 przedstawia przekrój palnika na pył węglowy według drugiego przykładu wykonania. Ten przykład wykonania różni się od pierwszego przykładu wykonania z fig. 1(a) i 1(b) tym, że kąt 55 elementu prowadzącego 30 w postaci płyty i kąt 55 tulei prowadzącej stanowiącej część rozszerzoną 20, mogą być regulowane, a pozostałe ukształtowanie jest takie samo jak dla pierwszego przykładu wykonania.

Według tego przykładu wykonania, poprzez regulację kąta 55 elementu prowadzącego 30 i ką ta 56 części rozszerzonej 20, ką ty elementu prowadzą cego 30 i części rozszerzonej 20 są regulowane w zależności od ilości dostarczanego pyłu węglowego, powietrza pierwotnego i powietrza do spalania, dzięki czemu możliwe jest utworzenie dalej odpowiedniego rejonu strefy recyrkulacji i skuteczne zmniejszenie ilości NOx-ów i nie spalonego węgla w porównaniu z pierwszym przykładem wykonania.

Poprzez ustawienie kąta 55 elementu prowadzącego 30 na 60-90°, korzystnie 80-90°, można zapobiec tworzeniu się strefy recyrkulacji pomiędzy powietrzem drugorzędowym i powietrzem trzeciorzędowym, oraz utworzyć dużą strefę recyrkulacji na wylotowej stronie elementu prowadzącego 30.

Trzeci przykład wykonania niniejszego wynalazku jest opisany w odniesieniu do fig. 4.

Figura 4 przedstawia przekrój końcowej części dyszy palnika na pył węglowy według niniejszego przykładu wykonania. Przykład wykonania charakteryzuje się tym, że w wylotowym rejonie dyszy powietrza drugorzędowego 11 jest umieszczony pierścień o kształcie stożkowym 61, służący jako element kierujący do kierowania albo prowadzenia strumienia powietrza wydmuchiwanego z dyszy powietrza drugorzędowego 11 w kierunku promieniowo zewnętrznym dyszy powietrza drugorzędowego 11, jak pokazano na fig. 4. Pozostałe ukształtowanie jest w przybliżeniu takie samo jak dla pierwszego przykładu wykonania.

W niniejszym przykładzie wykonania wywołany jest taki efekt, że pierścień 61 kieruje część powietrza drugorzędowego na zewnątrz wzdłuż tulei prowadzącej stanowiącej część rozszerzoną 20. Z tego powodu, powietrze trzeciorzędowe 53 przepływa w kierunku obwodu zewnętrznego, mieszanie powietrza drugorzędowego i powietrza trzeciorzędowego z pyłem węglowym w pobliżu palnika jest opóźnione, stężenie tlenu w obrębie płomienia się zmniejsza, a strefa redukcji NOx-ów w obrębie płomienia się powiększa, dzięki czemu możliwe jest skuteczne zmniejszenie ilości NOx-ów i niespalonego węgla.

Czwarty przykład wykonania niniejszego wynalazku jest opisany w odniesieniu do fig. 5.

Figura 5 przedstawia przekrój końcowej części dyszy palnika na pył węglowy według niniejszego przykładu wykonania.

Niniejszy przykład wykonania charakteryzuje się tym, że wewnątrz dyszy powietrza drugorzędowego 11 albo w rejonie wylotu z dyszy jest umieszczona dysza gazowa 63 do wydmuchiwania gazu w kierunku promieniowo zewnętrznym, służąca jako środki do odchylania strumienia powietrza drugorzędowego wydmuchiwanego z dyszy powietrza drugorzędowego 11 w kierunku promieniowo zewnętrznym dyszy powietrza drugorzędowego 11, jak pokazano na fig. 5. Pozostałe ukształtowanie jest w przybliżeniu takie samo jak dla pierwszego przykładu wykonania. Jako gaz może być zastosowane powietrze, gazy ze spalania, gaz obojętny, taki jak azot, para, itd.

Według niniejszego przykładu wykonania, powietrze drugorzędowe wydmuchiwane z dyszy powietrza drugorzędowego 11, przepływa wzdłuż zewnętrznego obwodu dzięki pędowi gazu wydmuchiwanego z dyszy gazowej 63. W celu powiększenia pędu, pożądane jest, aby prędkość strumienia gazu wydmuchiwanego z dyszy gazowej 63 była większa niż prędkość strumienia powietrza wydmuchiwanego z dyszy powietrza drugorzędowego 11. Przy palniku o takim ukształtowaniu, strefa recyrkulacji ukształtowana za ścianą przegradzającą 28 się powiększa, strefa recyrkulacji wspomaga zapłon pyłów węglowych, a zużycie tlenu postępuje, dzięki czemu możliwe jest powiększenie rejonu z atmosferą o niskim stężeniu tlenu w obrębie płomienia i skuteczne zmniejszenie ilości NOx-ów i niespalonego węgla.

Piąty przykład wykonania niniejszego wynalazku jest opisany w odniesieniu do fig. 6.

Figura 6 przedstawia przekrój końcowej części dyszy palnika na pył węglowy według tego przykładu wykonania.

PL 190 938 B1

Niniejszy przykład wykonania charakteryzuje się tym, że w wylocie dyszy powietrza drugorzędowego 11 umieszczone są łopatki zawirowujące 64 służące jako zawirowywacz dla powietrza drugorzędowego, służące jako środki do odchylania strumienia powietrza drugorzędowego wydmuchiwanego z dyszy powietrza drugorzędowego 11 w kierunku promieniowo zewnętrznym dyszy powietrza drugorzędowego 11, jak pokazano na fig. 6. Pozostałe ukształtowanie jest w przybliżeniu takie samo jak dla pierwszego przykładu wykonania.

W tym przykładzie wykonania powietrze drugorzę dowe jest zawirowywane przez łopatki zawirowujące 64 i przepływa odchylone przez siłę odśrodkową w kierunku promieniowo zewnętrznym. W ten sposób powietrze drugorz ędowe jest wyrzucane w kierunku promieniowo zewnętrznym wzdłuż tulei prowadzącej stanowiącej część rozszerzoną 20, oraz jest prowadzone w kierunku promieniowo zewnętrznym, dzięki czemu ukształtowany jest bardziej odpowiedni rejon strefy recyrkulacji i możliwe jest efektywne zmniejszenie ilości NOx-ów i niespalonego węgla.

Jak wspomniano powyżej, w każdym z palników na pył węglowy według wspomnianych powyżej przykładów wykonania, ponieważ zastosowane są środki do odchylania powietrza drugorzędowego wyrzucanego z dyszy powietrza drugorzędowego w kierunku promieniowo zewnętrznym dyszy powietrza drugorzędowego, powietrze drugorzędowe przepływa w kierunku promieniowo zewnętrznym, a powstanie strefy recyrkulacji za przegrodą oddzielającą dyszę powietrza drugorzędowego i dyszę powietrza trzeciorzędowego umieszczoną po stronie zewnętrznego obwodu dyszy powietrza drugorzędowego staje się mało prawdopodobne. W rejonie strefy recyrkulacji wywołany jest spadek ciśnienia w kierunku odwrotnym do kierunku wyrzucania strumienia powietrza (przeciwny gradient ciśnienia). Z tego powodu, powietrze przepływające wzdłuż strefy recyrkulacji zmienia kierunek przepływu dzięki przeciwnemu gradientowi ciśnienia i powietrze wypływające na zewnątrz strefy recyrkulacji może przepływać w kierunku strony powietrza pierwotnego. Jednak w niniejszym wynalazku, ponieważ powietrze drugorzędowe jest wyrzucane w kierunku promieniowo zewnę trznym, powietrze pierwotne i powietrze drugorzę dowe są oddzielone od siebie nawzajem i przepływają jako oddzielone. Z tego powodu przeciwny gradient ciśnienia staje się duży w wylotowej stronie przegrody dyszy na pył węglowy i dyszy powietrza drugorzędowego, a strefa recyrkulacji ukształtowana w rejonie przeciwnego gradientu ciśnienia się powiększa. W strefie recyrkulacji ukształtowanej pomiędzy powietrzem pierwotnym i powietrzem drugorzędowym pozostaje gaz o wysokiej temperaturze, stabilizujący zapłon pyłu węglowego i płomień . Powię kszanie strefy recyrkulacji wspomaga zapłon pyłu wę glowego przez gaz o wysokiej temperaturze. Ponieważ zużycie tlenu postępuje wraz z zapłonem, rejon z atmosferą o niskim stężeniu tlenu w obrębie płomienia powiększa się, dzięki czemu możliwe jest zmniejszenie ilości tworzących się NOx-ów i ilości niespalonego węgla w popiele.

Ponadto, ponieważ stabilność zapłonu pyłu węglowego i płomienia jest polepszona, zostaje osiągnięty taki efekt, że odległość konieczną do spalania jest zmniejszona, a samo urządzenie może mieć małe wymiary. Ponadto, ponieważ płomień staje się stabilny nawet w przypadku, kiedy stężenie pyłu węglowego staje się tak małe jak w czasie pracy przy małym obciążeniu, powiększony jest możliwy zakres spalania przez palnik na pył węglowy tylko pyłów węglowych, bez pomocy innych rodzajów paliwa.

Szósty przykład wykonania niniejszego wynalazku jest opisany w odniesieniu do fig. 7.

Figura 7 przedstawia przekrój palnika na pył węglowy według niniejszego wynalazku.

Przykład wykonania charakteryzuje się tym, że w końcowej części ściany przegradzającej 28 jest umieszczony element prowadzący 30 mający postać pierścienia, posiadający płaszczyznę prostopadłą do kierunków strumienia powietrza pierwotnego i strumienia powietrza drugorzędowego, służący jako środki do odchylania strumienia powietrza drugorzędowego wyrzucanego z dyszy powietrza drugorzędowego 11 promieniowo na zewnątrz dyszy powietrza drugorzędowego 11 i do kształtowania strefy recyrkulacji po wylotowej stronie ściany przegradzającej 28, jak pokazano na fig. 7. Pozostałe ukształtowanie jest w przybliżeniu takie samo jak dla pierwszego przykładu wykonania.

Na fig. 7 element prowadzący 33 mający postać pierścienia jest ukształtowany z płaszczyzny 301 pierścienia wewnętrznego, prostopadłej do strumienia powietrza pierwotnego ukształtowanego po stronie dyszy pyłu węglowego 10 i płaszczyzny 302 pierścienia zewnętrznego, prostopadłej do strumienia powietrza drugorzędowego, ukształtowanego po stronie dyszy powietrza drugorzędowego 11. Element prowadzący 30 powoduje zaburzenia powietrza pierwotnego i powietrza drugorzędowego, dzięki czemu powiększa się strefa recyrkulacji ukształtowana za elementem prowadzącym 30 w postaci pierścienia. Ponadto, w niniejszym przykładzie wykonania,

PL 190 938 B1 położenia płaszczyzny 301 i płaszczyzny 302 są oddzielone od siebie nawzajem w kierunku przepływu. W rezultacie, w strefie recyrkulacji ukształtowanej za elementem prowadzącym 30 pojawia się przesunięcie (albo różnica) w kierunku przepływu pomiędzy stroną strumienia pyłu węglowego i stroną strumienia powietrza, a strefa recyrkulacji 31 jest tak ukształtowana, aby rozcią gać się w kierunku przepływu i tak, aby gaz cofał się od strony wylotowej.

Według niniejszego wynalazku, w ten sposób może być powiększony rejon strefy recyrkulacji, a rejon z atmosferą o niskim stężeniu tlenu w obrębie płomienia także może być powiększony tak, że ilość tworzonych NOx-ów i ilość niespalonego węgla w popiele może być efektywnie zmniejszona.

Ponadto możliwe jest polepszenie zapłonu pyłu węglowego i stabilności płomienia, oraz skrócenie odległości potrzebnej do spalania. Ponadto, ponieważ płomień jest stabilizowany nawet w przypadku, kiedy stężenie pyłu węglowego się zmniejsza, tak jak podczas spalania przy małym obciążeniu, powiększony jest zakres, w którym możliwe jest spalanie przez palnik na pył węglowy tylko pyłów węglowych.

Siódmy przykład wykonania niniejszego wynalazku jest opisany w odniesieniu do fig. 8.

Figura 8 przedstawia przekrój palnika na pył węglowy według niniejszego wynalazku.

Przykład wykonania charakteryzuje się tym, że element prowadzący 30 mający postać pierścienia umieszczony w części końcowej ściany przegradzającej 28 posiada część o dużej grubości 303 (na przykład o grubości 10 mm) po stronie ścianki wewnętrznej dyszy powietrza drugorzędowego elementu prowadzącego 30, stanowiącą środki do odchylania strumienia powietrza drugorzędowego wyrzucanego z dyszy powietrza drugorzędowego 11 w promieniowo zewnętrznym kierunku dyszy powietrza drugorzędowego 11 i do kształtowania strefy recyrkulacji po wylotowej stronie ściany przegradzającej 28, jak pokazano na fig. 8. Pozostałe ukształtowanie jest w przybliżeniu takie samo jak dla szóstego przykładu wykonania.

Według niniejszego przykładu wykonania, ścieżka przepływu dyszy powietrza drugorzędowego 11 jest zwężona przez cześć o dużej grubości 303, powietrze drugorzędowe ma podwyższoną prędkość, kiedy przechodzi ono przez część o dużej grubości, powietrze uderza w płaszczyznę 302 pierścienia zewnętrznego, a następnie jest wyrzucane na stronę promieniowo zewnętrzną. W rezultacie możliwe jest utworzenie powiększonej strefy recyrkulacji 31 oraz powiększenie rejonu z atmosferą o niskim stężeniu tlenu w obrębie płomienia tak, że ilość tworzonych NOx-ów i niespalonego węgla w popiele może być efektywnie zmniejszona, oraz możliwe jest polepszenie zapłonu pyłu węglowego i stabilności płomienia.

Ponadto, w każdym z szóstego i siódmego przykładu wykonania płaszczyzna 302 pierścienia zewnętrznego, elementu prowadzącego 30 jest ukształtowana jako pierścień jednolity, jednak, kiedy jest to konieczne, płaszczyzna 302 pierścienia zewnętrznego może być wykonana w kształcie żłobkowanym albo w kształcie wklęsło-wypukłym na części obwodowej jego części końcowej. Poprzez ukształtowanie jej w taki kształt, odkształcenie cieplne pierścienia może być zmniejszone, ponadto turbulencje za płaszczyzną 302 pierścienia zewnętrznego zwiększają się, ą strefa recyrkulacji dalej się powiększa. Ponadto, dodatkowo do płaszczyzny 302 pierścienia zewnętrznego, po stronie płaszczyzny 301 pierścienia wewnętrznego może być wykonany wklęsło-wypukły rowek.

Ósmy przykład wykonania niniejszego wynalazku jest opisany w odniesieniu do fig. 9.

Figura 9 przedstawia przekrój palnika na pył węglowy według niniejszego przykładu wykonania.

Przykład wykonania charakteryzuje się tym, że jako środki do odchylania strumienia powietrza drugorzędowego wyrzucanego z dyszy powietrza drugorzędowego 11 na stronę obwodu zewnętrznego dyszy powietrza drugorzędowego 11 i do tworzenia strefy recyrkulacji po wylotowej stronie ściany przegradzającej 28 jest zastosowany element prowadzący 30 mający postać pierścienia, oraz w kierunku obwodowym, jak pokazano na fig. 9, jest dostarczonych wiele części zwężających 65, zwężających ścieżkę przepływu w pobliżu wylotu z dyszy powietrza drugorzędowego 11. Pozostałe ukształtowanie jest w przybliżeniu takie samo jak dla szóstego przykładu wykonania.

Według przykładu wykonania, prędkość powietrza drugorzędowego jest zwiększana przez części zwężające 65b, a strumień powietrza jest zakłócany przez część rozszerzoną bez części zwężających 65b, dzięki czemu możliwe jest wytworzenie stałej turbulencji o względnie dużej częstotliwości. Z tego powodu powię ksza się strefa recyrkulacji 31 ukształtowana po stronie wylotowej. Ponadto, powietrze drugorzędowe, którego prędkość jest zwiększona przez części zwężające 65b, uderza w płaszczyznę 302 pierś cienia zewnę trznego, dzię ki czemu moż e być zwię kszona prę dkość strumienia skierowanego na stronę promieniowo zewnętrzną. Z tego powodu, powietrze drugorzędowe jest oddzielane od pyłu węglowego przepływającego w centralnej części palnika, mieszanie powietrza drugorzędowego i powietrza trzeciorzędowego z pyłem węglowym może być opóźnione, a w ten

PL 190 938 B1 sposób strefa redukcji NOx-ów w obrębie płomienia się powiększa, ilość tworzonych NOx-ów i niespalonego węgla w popiele może być efektywnie zmniejszona, oraz możliwe jest polepszenie zapłonu pyłu węglowego i stabilności płomienia.

Jak wspomniano powyżej, według niniejszego wynalazku, ponieważ zastosowane są środki do zmieniania kierunku przepływu służące do odchylania powietrza drugorzędowego wyrzucanego z dyszy powietrza drugorz ę dowego w kierunku promieniowo zewn ę trznej strony dyszy powietrza drugorzędowego, powietrze drugorzędowe przepływa w kierunku strony promieniowo zewnętrznej, strefa recyrkulacji ukształtowana za przegrodą pomiędzy dyszą pyłu węglowego i dyszą powietrza drugorzędowego przemieszcza się w kierunku promieniowo zewnętrznym, a także może być powiększona jej skala. W rezultacie mieszanie pyłu węglowego i powietrza drugorzędowego, powietrza trzeciorzędowego w pobliżu palnika jest zmniejszone, pył węglowy spala się w warunkach atmosfery o niskim stężeniu tlenu w pobliżu palnika, a tworzenie się NOx-ów może być skutecznie ograniczone.

Claims

1. Palnik na pył węglowy, zawierający dyszę pyłu węglowego wydmuchiwania albo wyrzucania mieszaniny pyłu węglowego i powietrza pierwotnego oraz dyszę powietrza drugorzędowego, umieszczoną koncentrycznie dookoła zewnętrznego obwodu dyszy pyłu węglowego, a koncentrycznie dookoła zewnętrznego obwodu dyszy powietrza drugorzędowego jest umieszczona dysza powietrza trzeciorzędowego, natomiast na końcu zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego jest usytuowana część rozszerzona, w pobliżu której są usytuowane środki zmiany kierunku powietrza drugorzędowego, znamienny tym, że środki zmiany kierunku ścieżki przepływu powietrza drugorzędowego są usytuowane promieniowo na zewnątrz pod kątem, zaś strumień powietrza drugorzędowego odchyla się pod kątem większym niż 60° i nie większym niż 90° w kierunku promieniowo zewnętrznym względem centralnej osi palnika.

2. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że środki zmiany kierunku przepływu powietrza mają postać elementu prowadzącego (30) w postaci płyty, która jest usytuowana na końcu wewnętrznej ścianki obwodowej dyszy (11) powietrza drugorzędowego, przy czym kąt (55) ustawienia płyty jest w zakresie od 60° do 90° wzglę dem centralnej osi palnika.

3. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że środki zmiany kierunku powietrza drugorzędowego mają postać dyszy gazowej (63), przy czym powietrze drugorzędowe jest odchylone w kierunku promieniowym na zewnątrz.

4. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że środki zmiany kierunku powietrza drugorzędowego mają postać elementu wzbudzającego (27), przy czym odchylenie powietrza drugorzędowego jest w kierunku zewnętrznej ścianki obwodowej.

5. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół do zmieniania kierunku przepływu ma postać zawirowywacza (64) powietrza drugorzędowego, który jest umieszczony na otworze wylotowym dyszy powietrza drugorzędowego (11).

6. Palnik według zastrz. 2, znamienny tym, że koniec elementu prowadzącego (30) w postaci płyty wystaje w kierunku otworu wylotowego ponad koniec części rozszerzonej (20), usytuowanej na końcu zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego (11).

7. Palnik według zastrz. 6, znamienny tym, że odległość pomiędzy końcem części rozszerzonej (20) ukształtowanej na zewnętrznej ściance obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego (11) i koń cem elementu prowadzą cego (30) w postaci płyty jest w zakresie od 5 do 50 mm.

8. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że umieszczona koncentrycznie wokół centralnej osi palnika dysza powietrza trzeciorzędowego (12) jest wyposażona w zawirowywacz (22) powietrza trzeciorzędowego.

9. Palnik według zastrz. 6, znamienny tym, że część rozszerzona (20), rozszerzająca się zarówno na części końcowej zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego (11) jak i na części koń cowej wewnę trznej ś cianki obwodowej dyszy powietrza trzeciorzę dowego (12) jest usytuowana na końcu przegrody (21) oddzielającej dyszę powietrza drugorzędowego (11) i dyszę powietrza trzeciorzędowego (12).

10. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że na ścieżce przepływu powietrza z dyszy powietrza drugorzędowego (11) jest umieszczona przeszkoda (65a) zwężająca ścieżkę przepływu.

PL 190 938 B1

11. Palnik według zastrz. 10, znamienny tym, że za przeszkodą (65a) jest usytuowany element prowadzący (30) w postaci płyty odchylającej powietrze drugorzędowe o powiększonej prędkości w kierunku promieniowym na zewną trz.

12. Palnik według zastrz. 10, znamienny tym, że przeszkoda (65a) jest umieszczona na wewnętrznej ściance obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego (11).

13. Palnik według zastrz. 2, znamienny tym, że w elemencie prowadzącym (30) w postaci płyty są uformowane szczeliny.

14. Palnik na pył węglowy, zawierający dyszę pyłu węglowego wydmuchującą albo wyrzucającą mieszaniny pyłu węglowego i powietrza pierwotnego oraz dyszę powietrza drugorzędowego, umieszczoną koncentrycznie dookoła zewnętrznego obwodu dyszy pyłu węglowego, a koncentrycznie dookoła zewnętrznego obwodu dyszy powietrza drugorzędowego jest umieszczona dysza powietrza trzeciorzędowego, natomiast na końcu zewnętrznej ścianki obwodowej dyszy powietrza drugorzędowego jest usytuowana część rozszerzona, w pobliżu której są usytuowane środki zmiany kierunku powietrza drugorzędowego, znamienny tym, że na zakończeniu ściany przegradzającej (28) oddzielającej dyszę pyłu węglowego (10) i dyszę powietrza drugorzędowego (11) jest umieszczony element prowadzący (30) stanowiący przeszkodę, która posiada płaszczyznę (301) prostopadłą do strumienia powietrza pierwotnego i płaszczyznę (302) prostopadłą do strumienia powietrza drugorzędowego, przy czym płaszczyzna (301) przeszkody prostopadła do strumienia powietrza pierwotnego jest oddzielona od i umieszczona przed płaszczyzną (302) przeszkody prostopadłą do strumienia powietrza drugorzędowego.