PL230047B1 - Palnik gazowy wysokotemperaturowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest palnik gazowy wysokotemperaturowy. Palnik według wynalazku może znajdować zastosowanie w przemysłowych systemach spalania, w komorach spalania kotłów energetycznych czy wytwornicach pary.

W literaturze patentowej opisanych jest szereg typów palników gazowych, w tym na gaz niskokaloryczny oraz pirolityczny.

Z opisu patentowego PL190798 znane jest rozwiązanie konstrukcyjne palnika służącego do zasilania pieca obrotowego wytwarzającego cement klinkierowy. W rozwiązaniu tym palnik pilotowy znajduje się centralnie w osi palnika. Paliwo podawane jest środkowym kanałem pierścieniowym a powietrze poprzez dwa kanały zewnętrzne umieszczone zasadniczo współśrodkowo i wokół przewodu paliwa, przy czym część powietrza w jednym z przewodów powietrza przepływa zasadniczo osiowo, zaś część powietrza w drugim z przewodów powietrza zawiera powietrze, które ma składową obrotową wokół osi środkowej palnika, przy czym ilość pierwotnego powietrza w tych dwóch częściach kontroluje się niezależnie.

Znane jest rozwiązanie opisane w dokumencie patentowym PL 296849, stosowane do zasilania pieców grzewczych, w którym to paliwo gazowe podawane jest zewnętrznym pierścieniem, a utleniacz wewnętrznym kanałem. Palnik ten został zaprojektowany na standaryzowane paliwo gazowe i po zapłonie palnik pali się autonomicznie.

Znany jest sposób spalania i palnik do spalania gazów pirolitycznych, opisany w dokumencie patentowym PL 363413 charakteryzujący się tym, że zawiera tuleję wewnętrzną z dyfuzorem, tuleję zewnętrzną i trzy tuleje środkowe.

Tuleje wewnętrzna i zewnętrzna oraz trzy środkowe tworzą kanały, w tym kanał wewnętrzny doprowadzający do spalania gaz pirolityczny odpadowy i przylegający kanał środkowy doprowadzający powietrze pierwotne do dyfuzora oraz dalsze dwa kanały środkowe doprowadzające do spalania gaz ziemny i powietrze, natomiast otwartym kanałem zewnętrznym doprowadza się powietrze wtórne. W opisanym rozwiązaniu założono, że gaz z procesu pirolizy jest niskokaloryczny i doprowadzany jest kanałem wewnętrznym, a gaz wysokokaloryczny, np. metan, podawany jest jednym z pierścieni zewnętrznych. Stosowanie palnika pilotowego nie jest konieczne, gdyż mieszanka wzbogacana jest metanem i pali się samoczynnie. Gaz procesowy przepływa przez dyfuzor, którego stosowanie jest niekorzystne dla zanieczyszczonych strumieni, ze względu na możliwość ich zapychania.

Używane dotychczas rozwiązania mają jednak problem z zapychaniem dysz przez kondensujące wewnątrz ciężkie węglowodory.

Istotą wynalazku jest palnik gazowy wysokotemperaturowy posiadający palnik główny i palnik pilotowy, rurę dolotową powietrza i paliwa oraz pierścieniowy kanał doprowadzający paliwo, charakteryzujący się tym, że posiada palnik główny i palnik pilotowy o regulowanej mocy, umieszczony centrycznie na płycie montażowej, w obudowie palnika głównego. W obudowie palnika głównego, dookoła palnika pilotowego znajduje się wewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy paliwa oraz zewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy powietrza. Wewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy paliwa zakończony jest szczeliną paliwową z gwintem regulacyjnym zaopatrzoną w łopatki zawirowujące paliwo. Zewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy powietrza zakończony jest szczeliną powietrza zaopatrzoną w łopatki zawirowujące powietrze. Pierścieniowy kanał dolotowy paliwa posiada grzałkę elektryczną.

Główną zaletą przedmiotu wynalazku jest uzyskanie ciągłego, stabilnego płomienia gorącego gazu pirolitycznego. Dzięki uproszczonej budowie rozwiązanie pozbawione jest problemów z zapychaniem dysz.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w ujęciu schematycznym, na którym fig. 1 przedstawia całość urządzenia w widoku bocznym, fig. 2 - rury dolotowe urządzenia, fig. 3 - przekrój wzdłużny palnika, fig. 4 - przekrój poprzeczny palnika.

Wynalazek w przykładzie wykonania według fig. 1-3 dotyczy procesu pirolizy. W wyniku klasycznie prowadzanego procesu pirolizy otrzymuje się trzy typy produktów: strumień gazowy, ciekły oraz produkty stałe. Gdy proces ukierunkowuje się na powstawania jak największej ilości produktów gazowych, korzystne jest kierowanie całego strumienia gazowego bez jego chłodzenia i kondensacji ciężkich węglowodorów bezpośrednio do palnika gazowego. Gazy z procesu pirolizy o wysokiej temperaturze, w zakresie od 200 do 800°C, zawierają składniki o zmiennym składzie, wśród nich ciężkie węglowodory. Gazy te, w przypadku ich schłodzenia, częściowo kondensują. Zastosowanie palnika wysokotemperaturowego umożliwia prowadzenie procesu spalania w na tyle wysokiej temperaturze, iż nie zachodzi

PL 230 047 B1 konieczność stosowania skomplikowanej instalacji oczyszczania gazu i nie powstaje odpadowa frakcja ciężkich węglowodorów.

Palnik gazowy wysokotemperaturowy posiada palnik główny 1a i palnik pilotowy 1 o regulowanej mocy, umieszczony centrycznie na płycie montażowej 2 w obudowie palnika głównego 1a. Powietrze doprowadzane jest do palnika głównego 1a rurą dolotową powietrza 10 a paliwo - rurą dolotową paliwa 10a. W obudowie palnika głównego 1a, dookoła palnika pilotowego 1, znajduje się wewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy paliwa 8 oraz zewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy powietrza 9. Wewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy paliwa 8 zakończony jest szczeliną paliwową 4 zaopatrzoną w łopatki zawirowujące paliwo 6. Zewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy powietrza 9 zakończony jest szczeliną powietrza 5 zaopatrzoną w łopatki zawirowujące powietrze 7. Pierścieniowy kanał dolotowy paliwa 8 posiada grzałkę elektryczną nie pokazaną na rysunku. Szczelina paliwowa 4 posiada gwint regulacyjny 3. Obie szczeliny 4, 5 pełnią funkcję dysz.

Proces spalania gazów wysokotemperaturowych obejmuje doprowadzenie gazu z procesu pirolizy do kanału dolotowego gazu 8, a następnie do szczeliny paliwowej 4 z natężeniem przepływu w zakresie od 5 do 1000 m³. Kanałem dolotowym powietrza 9 dostarczane jest również powietrze w całkowitej ilości niezbędnej do spalania, przy wylocie obu kanałów obecne są łopatki zawirowujące paliwa 6 i łopatki zawirowujące powietrza 7. Szczelina paliwowa 4 jest dodatkowo ogrzewana oporowo w celu uniknięcia kondensacji ciężkich węglowodorów podczas rozruchu i wygaszania instalacji.

Palnik pilotowy 1 umieszczony jest centrycznie na płycie montażowej 2 w obudowie palnika głównego i stanowi jednocześnie źródło zapłonu, jak również element stabilizujący spalanie gazu wysokotemperaturowego.

Zasilanie palnika pilotowego może stanowić gaz ziemny, LPG lub olej opałowy. Ponadto, palnik ma możliwość płynnej regulacji mocy, w zależności od ciśnienia pary w wytwornicach pary lub temperatury w kotłach. Powietrze oraz paliwo doprowadzane są do palnika głównego 1a poprzez rury dolotowe 10 i 10a przez pierścieniowe kanały dolotowe paliwa 8 i powietrza 9. Natomiast do komory spalania doprowadzane są przez dwie szczeliny - zewnętrzną paliwową 4 i wewnętrzną powietrza 5. Na każdej ze szczelin 4 i 5 zainstalowane są łopatki zawirowujące 6 i 7. Szczelina paliwowa 4 ma możliwość regulacji wielkości otworu na gwincie regulacyjnym 3, co umożliwia zgrubną regulację mocy palnika, a tym samym szeroki zakres pracy. Palnik główny 1a, dzięki zastosowaniu płynnej regulacji mocy palnika pilotowego 1, umożliwia pracę z gazami o kaloryczności zarówno poniżej 1000 kcal/m³, czyli takimi, które nie mogą samoistnie ulec zapłonowi oraz powyżej 1000 kcal/m³, które ulegają samoistnemu zapłonowi. Funkcja ta jest niezbędna podczas rozruchu i wygaszaniu instalacji, kiedy to produkowane są gazy o niskiej wartości opałowej, natomiast już w trakcie procesu palnik pilotowy 1 może być całkowicie wyłączony lub pracować na minimalnej mocy. Palnik pilotowy 1 ma na celu nie tylko podtrzymywanie i stabilizację pracy płomienia głównego, ale również taki dobór mocy, poprzez płynną jej regulację, aby zapewnić wymagane parametry pracy odbiornika ciepła (temperatura, ciśnienie pary), to jest kotła lub wytwornicy pary.

Palnik pracował na gazie pirolitycznym przez 800 godzin. Nie stwierdzono wahań pracy p alnika a po jego demontażu i rozebraniu nie stwierdzono osadzonych węglowodorów ciężkich, powstających w wyniku spalania paliwa o niskiej jakości. Palnik po czasie 1000 godzin nie uległ zapchaniu.

Palnik według wynalazku charakteryzuje się prostą budową i brakiem skomplikowanych elementów stabilizująco - zawirowujących, na skutek czego jego wytwarzanie jest proste, a koszty produkcji niskie. Palnik ma również możliwość regulacji wielkości szczeliny paliwowej 4 w palniku głównym. Już wstępna regulacja umożliwia dostrojenie palnika do gazu otrzymywanego na instalacji. Pierścieniowy kanał dolotowy gazu 8, którym podawane jest paliwo, posiada zainstalowaną grzałkę elektryczną, korzystną na etapie rozruchu oraz wygaszania pracy instalacji. Oporowe grzanie elektryczne ma na celu minimalizację możliwości zapychania się palnika przez kondensujące węglowodory.

Claims (1)

1. Palnik gazowy wysokotemperaturowy posiadający palnik główny i palnik pilotowy, rurę dolotową powietrza i paliwa oraz pierścieniowy kanał doprowadzający paliwo, znamienny tym, że posiada palnik główny (1a) i palnik pilotowy (1) o regulowanej mocy, umieszczony centrycznie na płycie montażowej (2), w obudowie palnika głównego a w obudowie palnika głównego (1a), dookoła palnika pilotowego (1) znajduje się wewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy paliwa

PL 230 047 Β1 (8) oraz zewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy powietrza (9), a ponadto wewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy paliwa (8) zakończony jest szczeliną paliwową (4) z gwintem regulacyjnym (3) zaopatrzoną w łopatki zawirowujące paliwo (6), a zewnętrzny pierścieniowy kanał dolotowy powietrza (9) zakończony jest szczeliną powietrza (5) zaopatrzoną w łopatki zawirowujące powietrze (5), zaś pierścieniowy kanał dolotowy paliwa (4) posiada grzałkę elektryczną.