Uprawniony z patentu: Mitsui Shipbuilding and Engineering Co. Ltd.Mitsui Petrochemical Industries Limited, Tokio (Japonia) Urzadzenie do spalania paliw plynnych o duzej lepkosci Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do spa¬ lania paliw plynnych o duzej lepkosci, na przy¬ klad kopolimerów niskoczasteczkowych, wytwa¬ rzanych podczas polimeryzacji olefin w przemysle petrochemicznym.Dotychczas oleje ciezkie lub smoly, stosowane jako paliwa plynne dla lepszego spalania sa roz¬ drabniane i rozpylane za pomoca powietrza lub pary wodnej. Zwlaszcza podczas spalania duzycK ilosci takich paliw, dla ich rozpylania, stosowane sa róznego rodzaju urzadzenia i palniki, na przy¬ klad palniki z wirujacymi wirnikami, rozpylanie pod cisnieniem, rozpylanie za pomoca powietrza lub pary wodnej, przy czym zwykle oleje te sa podgrzewane w celu zmniejszenia ich lepkosci do odpowiedniej wartosci do rozpylania (zwykle po¬ nizej 40 es). Gdy stosowane sa paliwa o wysokiej lepkosci, na przyklad produkty kopolimerów nisko¬ czasteczkowych, niemozliwe jest osiagniecie przez podgrzanie odpowiednio niskiej lepkosci, wystar¬ czajacej do ich rozpylania przez znane palniki, przy czym zbyt wysoka temperatura paliwa po¬ woduje jego rozklad, odgazowanie lub wydzielanie wegla przed spaleniem, co uniemozliwia spalanie tego paliwa. Paliwa tego typu nie daja sie w do¬ statecznym stopniu rozpylac dla calkowitego spa¬ lania w znanych palnikach i w rzeczywistosci bar¬ dzo trudno spalaja sie one tylko dzieki rozpyla¬ niu. Poniewaz spalanie duzych czasteczek trwa dosc dlugo, utrzymywanie plomienia przy pomocy 10 15 20 25 30 samorozprzestrzeniania sie plomienia, gdzie pred¬ kosc spalania zrównowazona jest predkoscia roz¬ pylania paliwa, jest bardzo trudne. Nawet jesli plomien podtrzymywany jest przez odpowiedni ze¬ spól zaplonowy, calkowite spalanie duzych cza¬ steczek paliwa trwa dosc dlugo, co wymaga odpo¬ wiednio duzego czasu przetrzymywania tego pali¬ wa w komorze spalania, w wyniku czego komora ta musi byc duzych wymiarów, co w praktyce jest niekorzystne. Ponadto, jesli odbierane jest cza¬ steczkom paliwa cieplo spalania podczas spalania, temperatura spalania podnosi sie wolno, w zwiaz¬ ku z czym spalanie to jest niecalkowite, co powo¬ duje powstawanie osadów weglowych osadzaja¬ cych sie na scianach komory spalania. W zwiazku z powyzszym nie stosuje sie spalania takich paliw za pomoca rozpylania, przy czym spalanie duzych ilosci paliwa o duzej lepkosci i stosowanie ich jako zródlo energii w piecach powszechnego uzytku jest znikome.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia do calkowitego spalania ciaglego duzych ilosci pa¬ liwa o wysokiej lepkosci, na przyklad produktów kopolimerów niskoczasteczkowych, oraz w którym nastepowaloby odzyskiwanie ciepla z gazów spali¬ nowych. Dalszym celem wynalazku jest opracowa¬ nie urzadzenia wylposazonego w zespoly rozpy¬ lajace, które moglyby rozpylac dostatecznie paliwo o duzej lepkosci.Urzadzenie do spalania takich paliw, wedlug 7669676696 3 wynalazku zawiera zespól rozpylajacy do rozpyla¬ nia paliwa w komorze spalania, komore spalania do spalania tego paliwa oraz wymiennik ciepla do odzyskiwania ciepla zawartego w ulatujacych ga¬ zach wylotowych. Glównym zadaniem zespolu roz¬ pylajacego jest rozpylanie paliwa na mozliwie naj¬ mniejsze czasteczki i rozprowadzeniu go równo¬ miernie wewnatrz komory. Ksztalt, ilosc, wielkosc i umieszczenie zespolów rozpylajacych dobrane jest odpowiednio, zaleznie od wielkosci, pieca i ilo¬ sci paliwa. Zgodnie z wynalazkiem, paliwo rozpy¬ lane jest za pomoca powietrza lub pary wodnej sprezonej pod wysokim cisnieniem, rozpylanej przezdysze. l Rozpylane czasteczki, mniejsze od pewnej wiel¬ kosci spalane sa w komorze spalania. Wewnetrzne sciany komory spalania wylozone sa materialem niepalnym i izolacyjnym, a temperatura ich jest wyzsza od temperatury zaplonu i temperatury spa¬ lania paliwa. Paliwo po rozpyleniu w komorze spalania podgrzewane jest natychmiast w wyniku promieniowania scian tej komory i zmieszane ra¬ zem z powietrzem wdmuchiwanym razem z nim, spala sie Czesciowo w komorze. Pozostala czesc paliwa osiada na scianach komory i po dalszym podgrzaniu spala sie calkowicie.Predkosc powierzchniowa spalania paliwa okre¬ slona jest temperatura powierzchni i predkoscia przeplywu powietrza oplywajacego te powierzchnie, przy czym im wyzsza temperatura i wieksza pred¬ kosc powietrza, tym wieksza jest szybkosc spala¬ nia. W komorze spalania wedlug wynalazku po¬ wietrze podzielone jest na powietrze glówne (bio¬ race udzial w spalaniu) oraz powietrze dodatkowe.Powietrze glówne wdmuchiwane jest do komory spalania w tym samym miejscu co paliwo, pod malym katem do poziomu. Powietrze wtórne wdmuchiwane jest do komory dysza umieszczona w przeciwleglej do zespolów rozpylajacych scianie, w poblizu podstawy komory w kierunku przyspie¬ szania wirowania gazu w komorze, dzieki czemu gaz ten wiruje z duza predkoscia. Dzieki temu, ze nie tylko nastepuje efektywne mieszanie sie wza¬ jemne paliwa i powietrza w komorze spalania, ale równiez nastepuje przeplyw powietrza ku czastecz¬ kom paliwa osadzonych na sciankach komory spa¬ lania, w wyniku czego temperatura tych scianek wzrasta, dzieki czemu komora spalania moze byc mniejsza. W celu utrzymywania scian komory w wysokiej temperaturze komora ta jest odgrodzona od zespolu wymiennika oraz od wylotu gazów na zewnatrz komory, przy czym objetosc komory spa¬ lania umozliwia utrzymywanie temperatury spala¬ nia do chwili zakonczenia calkowitego spalania, przy czym dopóki powietrze wdmuchiwane jest w wystarczajacej ilosci, nie nastepuje wydzielanie sie sadzy ani dymu podczas spalania. Gazy spali¬ nowe o wysokiej temperaturze przeplywaja nastep¬ nie poprzez plomienice do wymiennika ciepla. Jako wymiennik ciepla stosowany byc moze przyklado¬ wo kociol.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie do spalania paliw plyn¬ nych o wysokiej lepkosci w przekroju podluznym, fig. 2 — urzadzenie to w przekroju poprzecznym wzdluz linii A—A uwidocznionej na fig. 1, fig. 3 — palnik w przekroju podluznym w powiekszonej skali oraz fig. 4 — odmiane palnika w przekroju 5 podluznym.Jak przedstawiono na fig. 1 i 2 komora spala¬ nia 1 pieca otoczona jest ogniotrwalymi scianami izolacyjnymi 2, przy czym w jednej z nich — scia¬ nie bocznej — umieszczony jest skierowany w dól 10 zespól palnika 10. Na przeciwleglej scianie komory znajduje sie druga dysza powietrzna 12.Zespól paliwowy 10 (fig. 3) sklada sie z przewo¬ du powietrznego 9. Wewnatrz przewodu 9 znajdu¬ ja sie wspólsrodkowe przewody 17 i 18, przy czym 15 paliwo do palnika podawane jest przewodem srod¬ kowym 17 i dysza 19 do komory spalania 1. Szcze¬ lina miedzy przewodami 17 i 18, dysza 20 poda¬ wana jest do komory spalania pod wysokim cisnie¬ niem para wodna lub powietrze, sluzace do rozpy- 20 lania paliwa wydobywajacego sie z dyszy 19. Ci¬ snienie w przewodzie 18 jest wieksze niz cisnienie w komorze spalania 1. Paliwo rozpylane jest w wyniku wzglednej predkosci paliwa rozpylajacego przez dysze 19 oraz czynnika rozpylajacego, rozpy- 25 lanego z dyszy 20.Paliwo wprowadzane do przewodu 17 i podgrze¬ wane w tym przewodzie w celu zmniejszenia jego lepkosci, powinno byc chronione przed ochlodze¬ niem sie podczas przeplywu przez wspomniany 30 przewód 17. Dlatego tez sprezony pod wysokim cisnieniem czynnik rozpylajacy przeplywajacy prze¬ wodem 18, najkorzystniej jest, gdy stanowi on sprezona pare wodna utrzymujaca przeplywajace przez przewód 17 paliwo w wysokiej temperatu- 35 rze.Gdy nie wymagane jest utrzymywanie paliwa w podwyzszonej temperaturze, do rozpylania paliwa stosowane jest zimne sprezone powietrze. Z dyszy 20 rozpylane jest sprezone powietrze, które prze- 40 plywa w kierunku przeciwnym do paliwa, w celu dokladnego rozpylania tego paliwa, Takie rozpy¬ lacze powietrza pod wysokim cisnieniem stosowa¬ ne sa zwykle w sposobie wewnetrznego miesza¬ nia, ale gdy sposób ten zastosowany jest do rozpy- 45 lania paliwa o duzej lepkosci, i dysza paliwa za¬ tkala sie co powodowalo, ze rozpylanie bylo nie¬ ciagle i niejednorodne. Wedlug wynalazku, rozpy¬ lanie paliwa nastepuje za pomoca mieszania ze¬ wnetrznego. 50 Przez pierscieniowa dysze 16 z przewodu 9 wy¬ plywa do komory spalania 1 powietrze, które slu¬ zy calkowicie lub czesciowo do spalania. Powietrza to wtryskiwane jest w przeciwpradzie do strumie¬ nia paliwa, wtryskiwanego i rozpylanego przez dy- 55 sze 20 za pomoca sprezonego gazu, co powoduje dalsze, bardziej efektywne rozpylenie tego paliwa.Predkosc rozpylania wynosi od 70 do 200 m/sek, przy czym paliwo jest powtórnie rozpylane przez sprezony gaz przez ped powietrza. 60 Zapalenie paliwa podczas rozruchu urzadzenia, dokonywane jest w komorze spalania 1 przez do¬ wolny zespól zaplonowy. Przeplyw gazu przyspie¬ szany jest przez odwrotne dzialanie strumieni z przewodów 9 i 12, przy czym paliwo jest spalane es zupelnie w komorze spalania oraz na sciankach76696 tej komory. Czasteczki paliwa mniejsze od okre¬ slonej wielkosci sa spalane przed osiagnieciem scian 14 i 15 w strumieniu 13, podczas gdy cza¬ steczki wieksze rozpylane sa na scianie 14 i 15 ko¬ mory, skad paliwo to szybko wyparowywuje w wyniku wysokiej temperatury tych scian i spala sie wraz z palnym strumieniem paliwa. Poniewaz sciany komory maja dostatecznie wysoka tempera¬ ture w wyniku spalania paliwa, paliwo znajdujace sie na sciankach komory, spalane jest calkowicie bez osadów. Ponadto, w wyniku wysokiej tempe¬ ratury w komorze spalania, jesli czas do spalania paliwa jest wystarczajaco dlugi oraz w komorze znajduje sie wystarczajaca ilosc tlenu, spalanie pa¬ liwa odbywa sie bez wytwarzania sadzy i dymu.Gazy spalinowe z komory spalania 1 przechodza przez plomienice 4 do wymiennika ciepla 6, gdzie odbierane jest od tych gazów cieplo, a nastepnie do komina 7. Sciana 2 komory spalania 1 powinna byc utrzymywana w temperaturze, w której do¬ konywane jest spalanie paliwa, to jest okolo 1000— 1200°C. Dlatego tez wymiennik 6 oddzielony jest calkowicie od komory 1, zabezpieczajac by paliwo nie spalone stykalo sie z zimnymi scianami wy¬ miennika. Korzystne jest umieszczenie w komorze spalania sciany dzialowej 3 w celu opóznienia wy¬ plywu gazów z komory oraz uniemozliwieniu ochla¬ dzania komory przez wymiennik. W celu równo¬ miernego rozpylania paliwa w komorze 1, w jej kierunku podluznym umieszczonych jest kilka ze¬ spolów wypalajacych, przy czym w przykladowym urzadzeniu znajduja sie trzy zespoly rozpylajace.Na fig. 4 przedstawiono odmiane urzadzenia, w którym paliwo podawane fest przewodem 21 a roz¬ pylane jest przez pierscieniowa dysze 23 i poprzez przewód 22. Sprezony gaz rozpylany jest przez dy¬ sze 25 z przewodu 24.Za pomoca tak skonstruowanej dyszy, paliwo wtryskiwane jest do komory w postaci bardzo cienkiej warstwy, dzieki czemu za pomoca jednego urzadzenia rozpylana jest bardzo duza ilosc pali- 5 wa. Powietrze glówne do spalania dostarczane jest do komory spalania przewodami 26 i 27 oraz dysza 28, a rozpylanie dokonywane jest wraz z przeciw- pradem gazu pod wysokim cisnieniem wtryskiwa¬ nym dysza 25. Jesli nie cala ilosc powietrza wtry- io skiwana jest dysza 28, pozostala czesc podawana jest do komory spalania przewodem powietrznym 29 oraz oslona 30 i przewezeniem 31. Powietrze to wprowadzane jest w ruch wirujacy przeslonami 32, dzieki czemu rozpylane paliwo szybko miesza sie 15 z powietrzem.W urzadzeniu wedlug wynalazku, paliwo spala¬ ne jest w duzych ilosciach, przy równoczesnym odzyskiwaniu traconego w gazach spalinowych cie¬ pla, przy czym spalane paliwo posiadac moze duza 20 lepkosc dzieki zawartosci polimerów niskoczastecz- kowych wytwarzanych na drodze polimeryzacji ole- finów w przemysle petrochemicznym. 25 PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL