SK173998A3 - A method for effecting control over a radially stratified flame core burner - Google Patents

Description

Spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa

Oblasť techniky

Vynález sa týka jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, využívaného vo vykurovacom systéme kúrenísk spaľujúcich fosílne palivá a najmä spôsobu riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa.

Doterajší stav techniky

Fosílne palivá sa úspešne spaľujú v kúreniskách už dlhý čas. V poslednom čase sa však kladie čoraz väčší dôraz na čo najväčšiu minimalizáciu znečistenia vzduchu. V tejto súvislosti je známe, najmä z hladiska regulácie emisií N0_x, že v priebehu spaľovania fosílnych palív v kúreniskách vznikajú oxidy dusíka. Okrem toho je známe aj to, že tieto oxidy dusíka sa vytvárajú dvoma samostatnými mechanizmami, ktoré sa identifikovali ako N0_x vznikajúci pôsobením tepla a ako N0_x unikajúci z paliva.

Tepelný N0_x je výsledkom tepelnej fixácie molekulárneho dusíka a kyslíka obsiahnutého vo vzduchu, ktorá sa využíva ako spaľovací vzduch v priebehu horenia fosílnych palív. Rýchlosť tvorby tepelného N0_x je mimoriadne citlivá na miestnu teplotu plameňa a o niečo menej na miestnu koncentráciu kyslíka. Prakticky všetok tepelný N0_x sa vytvára v oblasti plameňa, v ktorej je najvyššia teplota. Koncentrácia tepelného N0_x je následne zmrazená na úrovni vyskytujúcej sa prevažne v oblasti .vysokých teplôt rýchlym ochladením splodín horenia.” Koncentrácia tepelného N0_x v spalinách sa preto pohybuje medzi rovnovážnou úrovňou charakteristík špičkových teplôt a rovnovážnou úrovňou pri teplote spalín.

Na druhej strane sa palivový N0_x odvodzuje od oxidácie organicky viazaného dusíka v určitých fosílnych palivách, ako je uhlie a ťažké vykurovacie oleje. Rýchlosť tvorby palivových N0_x je vo všeobecnosti silne ovplyvnená rýchlosťou zmiešavania fosílnych palív s prúdom vzduchu a najmä miestnou koncentráciou kyslíka. Koncentrácia palivových N0_x, závisiaca od koncentrácie dusíka v palive, je však spravidla len zlomkom, napríklad len 20 % až 60 %, celkovej úrovne, ktorá by bola výsledkom kompletnej oxidácie všetkého dusíka vo fosílnom palive. Z predchádzajúceho prehladu by teda malo byť zrejmé, ^; že celkové množstvo vznikajúcich NO_X je funkciou tak miestnych úrovní obsahu kyslíka, ako aj špičkových teplôt plameňa.

V priebehu mnohých rokov sa objavovali v stave techniky rôzne prístupy k riešeniu problému znižovania emisií NO_X, ktoré vznikajú ako dôsledok spaľovania fosílnych palív v kúreniskách. Tieto snahy sa zameriavali najmä na vytvorenie tzv. vykurovacích systémov s nízkou produkciou NO_X určených na využitie v kúreniskách vykurovaných fosílnymi palivami. Ako príklad takéhoto vykurovacieho systému s nízkou produkciou NO_X, ktorý však nepokrýva všetky možnosti tohto systému, sa môže uviesť vykurovací systém podlá US-PS 5 020 454 s názvom Skupinový koncentrický tangenciálny vykurovací systém zo 4. 6. 1991. Podľa' obsahu tohto US-PS 5 020 454 obsahuje skupinový koncentrický tangenciálny vykurovací systém vzduchovú skriňu, prvý zväzok palivových dýz osadených vo vzduchovej skrini a zaisťujúcich vháňanie skupiny lúčov paliva do kúreniska, aby sa v ňom vytvorila prvá zóna s bohatou zmesou obsahujúcou dostatočné množstvo paliva, druhý zväzok palivových dýz osadených vo vzduchovej skrini a zaisťujúcich vháňanie skupiny lúčov paliva do kúreniska, aby sa v ňom vytvorila druhá zóna s bohatou zmesou, oddelenú vzduchovú dýzu osadenú vo vzduchovej skrini a upravenú na vháňanie vzduchu do kúreniska tak, že prúd vzduchu je nasmerovaný bokom od skupiny lúčov paliva vháňaných do kúreniska a smerom k stenám kúreniska, tesne nadväzujúcu dýzu pre prídavný vzduch na dodatočné spaľovanie upravenú vo vzduchovej skrini a zaisťujúcu vháňanie tesne nadväzujúceho prúdu prídavného vzduchu do kúreniska, a samostatnú vzduchovú dýzu pre prídavný vzduch osadenú vo vzduchovej skrini a slúžiacu na vháňanie samostatného prúdu prídavného spaľovacieho vzduchu do kúreniska.

Iný príklad takéhoto vykurovacieho systému s nízkou produkciou N0_x sa opisuje v US-PS 5 315 939 s názvom Integrovaný tangenciálny vykurovací systém s nízkou produkciou N0_x z 31. 5. 1994. Integrovaný tangenciálny vykurovací systém s nízkou produkciou N0_x podlá tohto spisu obsahuje prívodné ústrojenstvo na prívod práškového tuhého paliva, koncentrické dýzy na injektovanie práškového tuhého paliva, ktorých výstupné ústia sú upravené na bezprostredné vytvorenie plameňa, koncentrické dýzy na prívod paliva a tesne nadväzujúce dýzy na vháňanie bočného prídavného vzduchu a ústrojenstvo na viacstupňové samostatné privádzanie bočného vzduchu, pričom tento systém pri svojom využití s kúreniskom vykurovaným práškovým tuhým palivom má schopnosť obmedzovať emisie N0_x na menej než 0,068 kg/111,7 kJ pri súčasnom udržaní obsahu uhlíka v lietavom popolčeku pod 5 % a emisie CO pod 50 ppm.

Ďalším príkladom takéhoto vykurovacieho systému s nízkou produkciou NO_X je systém podľa US-PS 5 343 820 s názvom Systém s postupujúcim bočným vzduchom na reguláciu NO_X zo 6. 9. 1994. V tomto US-PS 5 343* 820 sa opisuje systém s postupujúcim bočným vzduchom na reguláciu NO_X obsahujúci viacstupňové oddiely pre bočný vzduch, do ktorých sa tento bočný vzduch privádza tak, že sa medzi nimi dosahuje vopred požadované najvýhodnejšie rozdelenie bočného vzduchu, takže bočný vzduch vystupujúci zo samostatných oddielov pre bočný vzduch vytvára vodorovné rozptyľovacie alebo ventilátorové rozdelenie výstupov bočného vzduchu zo samostatných a oddelených oddielov bočného vzduchu pri rýchlostiach výrazne väčších než boli doteraz dosahované rýchlosti.

.Ďalšie snahy zamerané pri doterajšom stave techniky na riešenia, ktorých úlohou je dosiahnuť zníženie emisií NO_X, ktoré sú dôsledkom spaľovania fosílnych palív v kúreniskách, viedli k vývoju tzv. horákov s nízkou produkciou NO_X, ktoré sú vhodné na začlenenie do vykurovacích systémov využívaných v kúreniskách na spaľovanie fosílnych palív. Príkladom takéhoto riešenia, ktorý však nepokrýva celý rozsah známych systémov tohto druhu, je horák s nízkou produkciou NO_X, ktorý sa opisuje v US-PS 4 422 931 s názvom Spôsob spaľovania práškového uhlia horákom na práškové uhlie z 27. 12.

1983. V tomto US-PS 4 422 931 sa opisuje horák upravený na redukovanú produkciu N0_x, u ktorého sa práškové uhlie dopravuje spoločne s primárnym vzduchom výstupom spaľovacieho vzduchu v tomto type horáku so zníženou produkciou N0_x a takto dopravovaná zmes víri vo víriacom ústrojenstve, aby sa mohla injektovať do kúreniska a pohybovala sa pomaly, vo zvírenom stave. Sekundárny vzduch sa vháňa do kúreniska spoločne s výfukovým plynom vnútorným prstencovým výstupom obklopujúcim výstup spaľovacieho vzduchu, pričom sekundárny vzduch buď prúdi pomaly vo zvírenom stave alebo neprúdi vo zvírenom stave, čo môže byť druhý z možných prípadov. Terciárny vzduch sa vháňa do kúreniska s výfukovým plynom vonkajším prstencovým výstupom obklopujúcim vnútorný prstencový výstup, pričom aj táto zmes prúdi vo zvírenom stave. Práškové uhlie privádzané do kúreniska spoločne s primárnym vzduchom sa spaľuje a vytvára primárny plameň. Primárny plameň sa vytvára pomalým spaľovaním práškového uhlia pri nízkych teplotách a nízkom obsahu kyslíka v spaľovanej zmesi, pričom plameň je málo jasný, pretože podiel primárneho vzduchu je len okolo 20 % až 30 % celkového množstva 'vzduchu

I potrebného na spálenie, všetkého práškového uhlia privádzaného spolu s primárnym vzduchom. Zmiešavaniu so sekundárnym vzduchom a terciárnym vzduchom sa v tejto fáze zamedzuje. K vytváraniu primárneho plameňa dochádza hlavne zásluhou spaľovania prchavých zložiek práškového uhlia, takže práškové uhlie sa spaľuje pomaly pri nízkej teplote a horí málo jasným plameňom. U tohto typu spaľovania je produkcia NO_X silne obmedzená a vznikajú nespálené zložky, napríklad uhľovodíky, ktoré sú aktivovaným medziproduktom zaisťujúcim denitračnú reakciu, NH3, HCN a CO vo veľkých množstvách a existujú počas predĺženej časovej periódy v nespálenom stave. Tieto nespálené zložky reagujú s NO_X na N2. Zuhoľnatené zložky, ktoré sa vytvárali vo veľkých množstvách ako nespálená zložka z primárneho plameňa, sa spaľujú v sekundárnom plameni. Zvyšková prchavá zložka sa spaľuje hlavne sekundárnym vzduchom vháňaným vnútornými prstencovými vstupmi na vytvorenie sekundárneho plameňa. Väčšina zuhoľnatených zložiek sa spaľuje pomocou sekundárneho vzduchu a terciárneho vzduchu, pričom sa vytvorí oblasť terciárneho plameňa. Sekundárny plameň a terciárny plameň sa vytvárajú spaľovaním prebiehajúcim pomerne pomaly a pri nízkej teplote v prítomnosti kyslíka, pretože sekundárny a terciárny vzduch tvoria okolo 55 '% až 80 % množstva vzduchu potrebného na spálenie všetkého práškového uhlia a obsah vzduchu vo výfukovom plyne je 35 % až 60 %.

Ďalší príklad horáka s nízkou produkciou NO_X sa opisuje v US-PS 4 545 307 s názvom Zariadenie na spaľovanie uhlia z 8. 10. 1985. Podľa tohto US-PS 4 545 307 je vyriešený horák so zníženou produkciou NO_X obsahujúci rúrku na prívod práškového uhlia vloženú do ústia horáka vytvoreného v bočnej stene spaľovacieho kúreniska, pričom sa touto rúrkou privádza práškové uhlie a vzduch do kúreniska. Horák ďalej obsahuje ústrojenstvo na privádzanie uhlia a vzduchu do prívodnej rúrky, prívod sekundárneho vzduchu vytvorený medzi privádzacou rúrkou uhlia a privádzacou rúrkou sekundárneho vzduchu na vonkajšej obvodovej strane rúrky uhlia, prívod terciárneho vzduchu vytvorený na vonkajšej obvodovej strane sekundárnej prívodnej rúrky na prívod sekundárneho vzduchu, ústrojenstvo na prívod vzduchu alebo plynu obsahujúceho kyslík do priechodu pre sekundárny vzduch a do priechodu pre terciárny vzduch a konečne šikmé teleso s prierezom tvaru písmena L upravené na špičke rúrky na prívod práškového uhlia.

Ešte iným príkladom takéhoto horáka na zníženie emisií NO_X je horák, ktorý je predmetom US-PS 4 539 918 s názvom Viacprstencová vírivá spaľovacia komora na zaisťovanie oddeľovania častíc z 10. 9. 1985. Podľa popisu a výkresov tohto US-PS 4 539 918 je horák so zníženými emisiami N0_x vytvorený tak, že obsahuje skupinu rúrkových členov, ktoré majú navzájom rozdielne axiálne dĺžky, ktoré sú rozmiestnené tak,- aby sa vytvoril horákový kôš s , dostatočnou veľkosťou a axiálnou dĺžkou, a aby sa tak získali axiálne od seba vzdialené spaľovacie zóny na spaľovanie bohatých a chudobných zmesí. Horák ďalej obsahuje prostriedky na podoprenie rúrkových členov v podstate súosovo a teleskopický voči sebe tak, aby sa vytvorila všeobecná prstencová dráha na prívod tlakovej plynnej reagujúcej zložky alebo tlakového vzduchu do horáka s úpravou na zníženie emisií NO_X s vopred určenou axiálnou rýchlosťou medzi každým rúrkovým členom a nasledujúcim rúrkovým členom umiestneným radiálne smerom von, ústrojenstvo na uvádzanie plynnej reagujúcej zložky do pohybu stanovenou rýchlosťou v tangenciálnom smere, pričom reagujúca zložka vstupuje do horáka so zníženými emisiami N0_x každou prstencovou dráhou prúdenia s .tangenciálnou rýchlosťou najmenej jedného prúdu vstupujúceho do spaľovacej zóny. s bohatou zmesou so zväčšujúcim sa polomerom prúdu, a dýzové pirvky ha privádzanie paliva do horáka so zníženými emisiami N0_x v najmenej jednej vopred určenej oblasti. Rúrkové členy majú príslušné axiálne dĺžky a sú umiestnené tak, že axiálna poloha výstupných koncov týchto rúrkových členov má zväčšujúce sa zaoblenie a konce sú umiestnené v miestach nachádzajúcich sa za sebou v smere prúdenia, pričom horák je opatrený prostriedkami na udeľovanie tangenciálnej zložky rýchlosti pohybu a radiálna a axiálna geometria najmenej dvoch rúrkových členov je koordinovaná na základe prevádzkového vstupného tlaku plynu a podmienky dané axiálnou rýchlosťou plynu tak, že:

a) definuje spaľovaciu oblasť s bohatou zmesou v časti nachádzajúcej sa proti smeru prúdenia _t v horáku so zníženými emisiami N0_x, kde dochádza k spaľovaniu pri vysokej teplote a nedostatku kyslíka plameňom stabilizujúcim recirkulačný prúd a v podstate bez produkcie N0_x,

b) produkuje prstencový vír v bohatej spaľovacej zóne s recirkulujúcim spaľovacím vzduchom, ktorý sa spätne privádza v podstate víriacim vstupným prstencovým prúdom vzduchu, hneď ako tento vzduch ochladil vnútorné plochy steny rúrkových členov, usporiadaných okolo bohatej spaľovacej oblasti, a

c) zaisťuje dostatočne dlhý čas zdržania v spaľovacej oblasti pre bohatú zmes na umožnenie·čiastočného. horenia pred odstredivou separáciou častíc smerom k povrchovej stene horáka so zníženými emisiami N0_x.

Prostriedky na dodávanie tangenciálnej rýchlosti a radiálnej a axiálnej geometrie najmenej dvoch rúrkových členov umiestnených smerom von od rúrkových členov okolo bohatej spaľovacej oblasti sú vytvorené a koordinované podľa prevádzkového tlaku vstupného plynu a axiálnych rýchlostných podmienok na vymedzenie chudobnej spaľovacej zóny a na vytvorenie prstencového víru v chudobnej spaľovacej zóne. Rúrkové členy sú upravené na vytvorenie hrdlového úseku, do ktorého sa zužuje chudobná spaľovacia oblasť a z ktorej sa chudobná spaľovacia oblasť opäť rozširuje, pričom horák obsahuje prostriedky na zhromažďovanie a odvádzanie častíc oddelených, z prúdu pri jeho prechode hrdlovým úsekom zo spaľovacieho procesu.

Ešte iným príkladom takýchto známych horákov je horák so zníženými emisiami N0_x, ktorý je predmetom US-PS 4 845 940 s názvom Spaľovacie zariadenie s nízkou produkciou NO_X a bohatými a chudobnými oblasťami, najmä na použitie v plynových turbínach z 11. 7. 1989. Z US-PS 4 845 940 je známy horák so zníženými emisiami NO_X opatrený rúrkovými stenovými prvkami, ktoré majú aspoň tri po sebe nasledujúce rúrkové stenové časti umiestnené v polohách nachádzajúcich sa v smere prúdenia postupne za sebou, a ktoré majú príslušne sa zväčšujúce dimenzie v radiálnom smere, aby sa

I , vytvorila vo všeobecnosti smerom von a pozdĺž axiálneho smeru rozširujúca sa _: obálka späiovacieho zariadenia, ktorá vymedzuje smerom von sa rozbiehajúce spaľovacie pásmo na spaľovanie s nízkou produkciou NO_X, prostriedkami na podoprenie časti rúrkových stien voči sebe na vytvorenie tuhej konštrukcie zaisťujúcej polohu horáka so zníženými emisiami NO_X v aspoň jednom vopred určenom mieste, pričom každá po sebe nasledujúca dvojica susedných rúrkových stenových častí je vytvorená na vymedzenie vo všeobecnosti prstencovej vstupnej dráhy prúdu prebiehajúcej v radiálnom smere medzi vonkajšou povrchovou plochou radiálne vnútornej a proti smeru prúdenia umiestnenej stenovej časti dvojice a vnútornou povrchovou plochou stenovej časti umiestnenej radiálne smerom von a v smere prúdenia dvojice, takže po sebe nasledujúce prstencové dráhy prúdenia sa v axiálnom smere presahujú, aby sa umožnilo aspoň čiastočné kombinovanie prúdenia na vytvorenie vírivého a radiálne dovnútra smerujúceho prúdenia do spaľovacej zóny, pričom stenové časti sú koordinovane dimenzované a tvarované, takže celkový prstencový prúd vzduchu obsahuje v podstate celý objem prúdu tlakového vstupného vzduchu potrebného na úplné horenie paliva v spaľovacej zóne inak než s pomocou akéhokoľvek prúdu vzduchu rozptyľovaného dýzami, ktoré sa tiež môžu použiť, alebo iným špeciálnym prúdením vzduchu, ktoré by sa mohlo zaistiť. Prúd spaľovacieho vzduchu smerujúci dovnútra v množstve nutnom na podporu spaľovania bohatej zmesi pozdĺž axiálnej oblasti spaľovacej zóny týmto umožňuje spaľovanie chudobnejšej zmesi v priestore nachádzajúcom sa radiálne smerom von a axiálne y smere prúdenia vo vnútri spaľovacej zóny. Horák ďalej obsahuje prvé vírivé prostriedky na udelenie tangenciálnej rýchlosti prúdu vstupného vzduchu na prvej a radiálne vnútornej prstencovej dráhe prúdenia vzduchu, druhé vírivé prostriedky na udelenie tangenciálnej rýchlosti prúdu vstupného vzduchu na druhej a radiálne vonkajšej prstencovej dráhe prúdenia umiestnenej v axiálnom smere a v smere prúdenia za prvou prstencovou dráhou prúdenia. Prvé a druhé vírivé prostriedky sú vo vzájomnom vzťahu tak, aby sa vytvoril negatívny radiálny gradient v tangenciálnych rýchlostiach prúdov vstupného vzduchu pri ich priechode prvými a druhými prstencovými dráhami. Tangenciálne rýchlosti sa znižujú s rastom polomeru a sú funkčné vo vnútri rozbiehajúcej sa obálky spaľovacej zóny pri pôsobení tlaku vstupného vzduchu a podmienok na zaisťovanie axiálnej rýchlosti plynu, aby sa dosiahlo sťaženie podmienok na priame prúdenie a zníženie axiálnej rýchlosti na osi spaľovacieho zariadenia pri súčasnom zaistení spätného privádzania všetkého spaľovacieho vzduchu víriacimi prstencovými vstupnými prúdmi po ochladení vnútorných povrchových plôch stenových častí tvoriacich spaľovaciu zónu.

Ďalším iným príkladom takýchto známych horákov je horák so zníženými emisiami N0_x, ktorý je predmetom US-PS 5 411 394 s názvom Spaľovací systém na redukciu oxidov dusíka z 25. 7. 1995. Z US-PS 5 411 394 je známy horák so zníženými emisiami N0_x upravený na spaľovanie plynných, kvapalných a tuhých palív, ktorý je charakteristický tým, že sa u neho využíva fluidný dynamický princíp radiálneho rozvrstvenia spiaiovaním víriaceho prúdu a silný radiálny gradient hustoty plynu v priečnom smere vzhľadom na os otáčania prúdu na tlmenie turbulencie v blízkosti horáka a v dôsledku toho na zvýšenie času zdržania bohatej pyrolyzačnej zmesi s dostatkom paliva pred zmiešaním so zvyškom spalovacieho vzduchu na dosiahnutie úplného spálenia paliva.

Hoci počas mnohých rokov prebiehali rôzne snahy o nájdenie riešenia, ktoré by vyhovovalo limitom emisií N0_x vznikajúcich ako dôsledok spaľovania fosílnych palív v kúreniskách, stále existuje v stave techniky potreba ďalších zlepšení tých riešení, ' ktoré sa našli až do súčasnosti vo všetkých rôznych prístupoch k riešeniu tohto problému. Presnejšie povedané, spaľovacie systémy s nízkou produkciou N0_x vytvorené podľa zásad a poznatkov obsiahnutých v troch publikovaných US patentových spisoch uvedených v predošlej časti, sa označili ako funkčné na účel, na ktorý sa navrhli. Podobné horáky s nízkou produkciou N0_x vytvorené podľa zásad a poznatkov obsiahnutých v piatich už uvedených US patentových spisoch týkajúcich sa horákov s nízkou produkciou N0_x, sa označili ako funkčné na účel, na ktorý sa navrhli.

Aj keď sa najmä horáky s nízkou produkciou N0_x, ktoré majú konštrukciu typu opísaného, v US-PS 5 411 394,. to znamená tzv. jadrové horáky vytvárajúce radiálne vrstevnatý plameň, označili ako funkčné horáky na účel, na ktorý boli určené a na ktorý sa navrhli, napriek tomu existuje potreba ďalšieho zdokonalenia týchto jadrových horákov vytvárajúcich pri prevádzke radiálne vrstevnatý plameň. Zo súčasného stavu techniky bolo zrejmé najmä to, že je potrebné vyriešiť problém s riadením prevádzky týchto jadrových horákov vytvárajúcich radiálne vrstevnatý plameň. Okrem toho kúreniská, v ktorých prebieha spaľovanie fosílnych palív, nie sú spravidla vytvorené tak, aby mali rovnakú hĺbku. Preto aj keď môže mať radiálne rozvrstvenie plameňa rovnakú dĺžku ako kúrenisko, do ktorého sa má jadrový horák -na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa osadiť, plameň dosahuje do hĺbky, ktorá je odlišná od vopred určenej uvedenej hĺbky, a vzniká tak potreba zodpovedajúceho zásahu do prevádzkových parametrov jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, aby sa udržalo znižovanie emisií N0_x pri použití jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa aj v týchto nových podmienkach.

Súhrnne sa dá konštatovať, že zo súčasného stavu techniky sa zistila potreba nájdenia nového a dokonalejšieho spôsobu riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorým by sa dalo zaistiť bez ohľadu na hĺbku kúreniska, ktoré sa v konkrétnych aplikáciách môže vyskytnúť, optimálne znižovanie emisii NO_X pri prevádzke jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa. Okrem toho by sa mala dať pri uskutočňovaní tohto nového a zdokonaleného spôsobu riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa dosiahnuť nielen redukcia emisií N0_x bez ohľadu na konkrétnu hĺbku kúreniska, ale takáto redukcia emisií NO_X by mala byť dosiahnuteľná pri súčasnom zaistení ďalších výhod slúžiacich na charakterizáciu jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa dosahovaných pri použití jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa. Jedna z týchto výhod by mala spočívať v tom, že jadrový horák na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa riadený novým a zdokonaleným spôsobom riadenia prevádzky tohto jadrového horáka, je stále schopný dosiahnuť bez použitia bočného prívodu vzduchu alebo recirkulácie výfukových plynov zníženie emisií NO stanoveným záväzným limitom na pre úroveň, emisie ktorá by vyhovovala NO_X. Ďalším prínosom jadrového horáka, ktorého prevádzka je riadená spôsobom podľa vynálezu, by malo byť dosiahnutie hodnôt emisií NO_X nižších než 1135 kg/1076 MJ pri spaľovaní vykurovacieho oleja č. 6. Tretia z týchto výhod by mala spočívať v tom, že jadrový horák na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, ktorého prevádzka je riadená novým a zdokonaleným spôsobom, by mal byť schopný nastavovať uhlový moment prúdiacich plynov a ovplyvňovať prúdenie vzduchu. Štvrtá výhoda jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstveného plameňa, ktorého prevádzka je riadená novým a zdokonaleným spôsobom riadenia jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, by mala byť charakteristická tým, že jeho riadiaci a ovládací mechanizmus je umiestnený tak, že je chránený pred teplom vyžarovaným z kúreniska. Piatym prínosom by mala byť skutočnosť, že v jadrovom horáku na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, ktorého činnosť je riadená novým a zdokonaleným spôsobom podľa vynálezu, sa dajú použiť rôzne druhy palív, napríklad vykurovací olej, zemný plyn a uhlie. Šiestou výhodou jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, ktorého prevádzka je riadená novým a zdokonaleným spôsobom uskutočňovania regulácie prevádzky j'adrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, by mala byť možnosť integrovania tohto spôsobu do akéhokoľvek nového alebo existujúceho vykurovacieho systému na spaľovanie palív. Siedmy prínos riešenia podlá vynálezu by mal spočívať v tom, že jadrový horák na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, ktorého prevádzka je riadená novým a zdokonaleným spôsobom ovládania jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, by sa mal dať spätne osadiť do ľubovoľnej konštrukcie kotla. Ôsmou výhodou riešenia podľa vynálezu by mala byť skutočnosť, že jadrový horák na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, ktorého prevádzka je riadená novým a zdokonaleným spôsobom ovládania jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, poskytuje tepelný príkon od 1054 MJ za hodinu. Deviata výhoda by mala spočívať v tom, že jadrový horák na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa ovládaný novým a zdokonaleným spôsobom riadenia jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, by mal umožňovať použitie vysoko akostných materiálov, vybraných na použitie v tomto vykurovacom zariadení na zlepšenie tepelných a/alebo koróznych parametrov.

Úlohou vynálezu je preto vyriešiť nový a zdokonalený spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytvorenie radiálne rozvrstveného plameňa.

Ďalšou . úlohou vynálezu, je vyriešiť taký nový a zdokonalený

I spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne rozvrstveného plameňa, ktorý by bez ohľadu na hĺbku kúreniska mohol zaistiť zníženie emisií NO_X na hodnotu, ktorá sa vyžaduje záväznými predpismi a ktorá by sa mala dosiahnuť aj z iných dôvodov.

Ešte inou úlohou vynálezu je vyriešiť taký nový a zdokonalený spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstveného plameňa, pri ktorom by jadrový horák ešte bol schopný redukovať množstvo emisií N0_x aj bez prívodu bočného vzduchu alebo recirkulácie spalinových plynov na úroveň spĺňajúcu štátne emisné limity.

Ďalšou úlohou vynálezu je vyriešiť taký nový a zdokonalený spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, pri aplikácii ktorého by jadrový horák na vytváranie radiálne vrstveného plameňa bol schopný dosiahnuť hodnoty emisie N0_x nižšie než 0,1135 kg/MM 1054 J (0,25 lb/MM BTU) pri spaľovaní vykurovacieho oleja č. 6.

Inou úlohou vynálezu je vyriešiť taký nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania regulácie činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstveného plameňa, ktorý by umožňoval nastavenie uhlového momentu plameňa a šikmosti vzhľadom na prúd vzduchu.

Ešte inou úlohou vynálezu je vyriešiť nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania regulácie činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstveného plameňa, ktorý by sa mohol uplatniť u jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý je zdokonalený tým, že jeho ovládacie mechanizmy by mali byť umiestnené tak, aby boli chránené pred teplom vyžarovaným z kúreniska.

Úlohou vynálezu je aj vyriešiť nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania regulácie činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý by umožňoval používanie rôznych druhov palív, napríklad vykurovacích olejov, zemného plynu a uhlia.

t _t * i ’

Ešte ďalšou úlohou vynálezu je vyriešiť nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania regulácie činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý by umožnil integrovanie jadrového horáka do prakticky ľubovoľného nového alebo existujúceho spaľovacieho vykurovacieho systému.

Inou úlohou vynálezu je vyriešiť nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania regulácie činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý by umožnil začlenenie jadrového horáka do prakticky ľubovoľnej konštrukcie kotla.

Ešte inou úlohou vynálezu je vyriešiť nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania regulácie činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstveného plameňa, ktorý by umožnil dosiahnuť vstupný tepelný výkon jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa od 1054 MM J za hodinu.

Ešte ďalšou úlohou vynálezu je vyriešiť nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania regulácie činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstveného plameňa, ktorý by umožnil voľbu použitia vysoko akostných materiálov, ktorými by sa zvýšila odolnosť horáka proti vysokým teplotám a/alebo korózii.

Podstata vynálezu

Tieto úlohy sú vyriešené spôsobom riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa upraveného na inštaláciu do kúreniska na spaľovanie fosílnych palív, ktorým by malo byť dosiahnutie zníženia emisií N0_x z kúrenísk, v ktorých sa spaľujú fosílne palivá. Okrem toho spôsob riadenia jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa umožňuje kombinovať znižovanie emisií oxidov dusíka so súčasným obmedzovaním emisií CO a znižovanie viditeľných zložiek dymu vychádzajúceho z komína kúreniska, v ktorom sa spaľujú fosílne palivá, bez predlžovania plášťa plameňa vytváraného v jadrovom horáku na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa. U tohto spôsobu riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa upraveného na inštaláciu do kúreniska na spaľovanie fosílnych palív s cieľom znižovať emisie NO_X z kúrenísk vytápaných fosílnymi palivami spočíva podstata vynálezu v tom, že sa určí hĺbka kúreniska, do ktorého sa inštaluje jadrový horák, určí sa prípustná dĺžka plameňa, ktorý je schopný produkovať jadrový horák na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa ako funkcia hĺbky kúreniska na spaľovanie fosílnych palív, v ktorom je jadrový horák osadený, vytvorí sa vonkajšia zóna prúdu vzduchu koaxiálna so strednou osou jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ale umiestnená v odstupe od tejto strednej osi jadrového horáka ako dôsledok vháňania 60 % až 80 % celkového množstva vzduchu potrebného na spálenie fosílneho paliva spaľovaného v priebehu činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, vytvorí sa vnútorná zóna prúdu vzduchu a fosílneho paliva koaxiálna so stredovou osou jadrového horáka ako dôsledok vháňania tejto zmesi obsahujúcej zvyšok do celkového množstva vzduchu potrebného na spálenie fosílneho paliva spaľovaného v priebehu činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa a ako dôsledok vháňania fosílneho paliva spaľovaného v priebehu činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa. Dĺžka plameňa vytváraného jadrovým horákom na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa sa reguluje veľkosťou uhlového momentu vzduchu vháňaného do vnútornej zóny a zmenou uhla injektovania fosílneho paliva vháňaného do vnútornej zóny a dĺžka plameňa produkovaného jadrovým horákom sa udržiava na maximálne prípustnej dĺžke plameňa stanovenej pre kúrenisko na spaľovanie fosílnych palív, v ktorom je jadrový horák na' vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa osadený.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález sa bližšie objasní pomocou príkladov uskutočnenia zobrazených na výkresoch, kde znázorňujú:

Obr. 1: schematické zobrazenie prvého typu radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý môže byť produkovaný spôsobom riadenia činnosti jadrového horáka,

Obr. 2: schematické zobrazenie druhého typu radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý môže byť produkovaný spôsobom riadenia činnosti jadrového horáka,

Obr. 3: schematické zobrazenie tretieho typu radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý môže byť produkovaný spôsobom riadenia činnosti jadrového horáka,

Obr. 4: diagram vyjadrujúci vzťah medzi stechiometriou plynov a časom horenia každého z jednotlivých typov plameňov zobrazených na obr. 1, 2 a 3,

Obr. 5: axonometrický pohlad na prvé príkladné uskutočnenie jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorého činnosť môže byť riadená spôsobom riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa,

Obr. 6: osový rez s čiastočným pohladom na prvé príkladné uskutočnenie jadrového horáka z obr. 5 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, a

Obr. 7: axonometrický pohlad na druhé príkladné uskutočnenie jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorého činnosť môže byť riadená spôsobom ovládania jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podlá vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na výkresoch a najmä na obr. 1, 2 a 3 sú schematický znázornené rôzne typy plameňov, ktoré môže produkovať jadrový horák vytvárajúci radiálne vrstevnatý plameň, ktorého činnosť sa riadi spôsobom podlá vynálezu. Na obr. 1 je konkrétne zobrazený prvý typ 10 plameňa, na obr. 2 je schematický znázornený druhý typ 12 plameňa a na obr. 3 je schematický znázornený tretí typ 14 plameňa. Kvôli väčšej prehľadnosti a uľahčeniu pochopenia typov plameňov, ktoré sú schematický' znázornené na obr. 1, 2 á 3, sa vzduch vháňaný do vonkajšej zóny a privádzanie ktorého sa podrobne opisuje v ďalšej časti, označuje spoločnou vzťahovou značkou a v opise sa uvádza ako vzduch 16. Podobne sa zvyšok do celkového množstva spaľovacieho vzduchu 18, ktorý sa podrobnejšie opíše v ďalšej časti popisu, označuje vo všeobecnosti v príkladoch na obr. 1, 2 a 3 rovnakou vzťahovou značkou. Aj fosílne palivo 20, ktoré sa vháňa spôsobom opísaným podrobnejšie v ďalšej časti popisu do vnútornej zóny objasnenej rovnako v ďalšom popise, sa označuje vo všetkých príkladoch na obr. 1, 2 a 3 rovnakou vzťahovou značkou.

V ďalšej časti sa objasní príklad z obr. 4, na ktorom je zobrazený vzťah medzi stechiometriou plynu a časom zdržania, prislúchajúcemu každému jednotlivému typu plameňov, zobrazených na obr. 1, 2 a 3. V nasledujúcom popise sa predpokladá, že typ plameňov bude mať krátku dĺžku plameňa alebo dlhú dĺžku plameňa alebo strednú dĺžku plameňa, čo záleží na dĺžke času zotrvania, na porovnanie stechiometrie plynu, ktorá sa má vyskytnúť. Konkrétne to znamená, že čím rýchlejšie prebehne vyrovnanie stechiometrie plynu, tým kratšia bude dĺžka plameňa. Z toho vyplýva, že podlá obr. 4, v ktorom sú vyjadrené stechiometrické pomery v jednotlivých typoch plameňov zobrazených na obr. 1, 2 a 3, sa za najvýhodnejší pokladá tretí typ 14 plameňa, ktorý je typickým predstavitelom typov plameňov, ktoré majú malú dĺžku v porovnaní s dĺžkami prvého typu 10 plameňa a druhého typu 12 plameňa. Podobne sa prvý typ 10 plameňa pokladá za reprezentatívny príklad typu plameňa,- ktorý zaisťuje j vznik plameňa s vélkou dĺžkou v porovnaní s dĺžkami plameňov, vyskytujúcimi sa u druhého typu 12 plameňa a tretieho typu 14 plameňa, zatial čo druhý typ 12 plameňa sa pokladá za predstaviteľa plameňa so strednou dĺžkou, pohybujúcou sa medzi dĺžkami plameňov prvého typu 10 a tretieho typu 14 plameňov.

Pokiaľ ide o horáky produkujúce malé množstvo oxidov dusíka NO_X, zistilo sa, že vnútorné oddeľovanie vzduchu vyžaduje vytvorenie zóny v blízkosti výstupu horáka produkujúceho malé množstvo oxidov dusíka NO_X, v ktorej prebieha pyrolýza pri nadbytku paliva a pri vysokých teplotách, pričom túto zónu nasleduje oblasť plameňa ,s' nízkym obsahom paliva, v ktorej sa spáliteľné produkty pyrolýzy spaľujú zmiešaním so zvyškovým spaľovacím vzduchom. Pokiaľ ide o jadrový horák na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, radiálne rozvrstvenie sa uskutočňuje v časovom intervale, v ktorom sa zmes nachádza v pyrolýznej zóne s nadbytkom paliva a s vysokou teplotou, čo má priaznivý vplyv na zväčšenie premeny celkového množstva viazaného dusíka na N2- Okrem toho sa zistilo, že včasné zapálenie zmesi a rýchle zvyšovanie teploty vo vnútri pyrolýznej zóny s nadbytkom paliva a s vysokou teplotou sú velmi dôležité na dosiahnutie nízkych emisií N0_x.

Z predošlého popisu týkajúceho sa jednotlivých typov 10, 12 a 14 plameňov, ktoré sú schematický znázornené na obr. 1, 2 a 3, má i _t vytváraný typ plameňa s velmi malou dĺžkou, napríklad tretí typ 14 plameňa, nasledovné charakteristické hodnoty. Typ plameňa, napríklad tretí typ 14 plameňa, pozostáva z velmi krátkeho, velmi dobre premiešaného plameňa so značným uvolňovaním objemového tepla. Okrem toho typ plameňa uvádzaný ako tretí typ 14 plameňa má velký podiel vírivého prúdenia, ak sa vzduch vháňa do vnútornej zóny, ktorá sa opíše v ďalšej časti, a do jednej zóny so silnou vnútornou recirkuláciou vo vnútri už uvedenej vnútornej zóny, nedochádza ani k žiadnemu prenikaniu vzduchu vháňaného do uvedenej vnútornej zóny so silnou vnútornou recirkuláciou, ani k prenikaniu fosílnych palív vháňaných do uvedenej vnútornej zóny. Deväťdesiat deväť percent fosílneho paliva vháňaného do vnútornej zóny sa môže spáliť na tretí typ 14 plameňa. Z troch typov plameňov tvorených prvým typom 10 plameňa, druhým typom 12 plameňa a tretím typom 14 plameňa, má tretí typ 14 plameňa najväčší obsah emisií NO_X, pretože pyrolýzna oblasť s vysokým obsahom paliva a s vysokou teplotou je velmi malá, to znamená má najkratší čas zdržania a tak sa jej účinok prejavuje velmi nízkou úrovňou deštrukcie dusíka v palive. Tretí typ 14 plameňov je však ešte stále schopný umožniť zníženie emisií N0_x na úroveň umožňujúcu splnenie štátnych limitov pre emisie NO_X.

Na druhej strane plamene iného typu, najmä prvý typ 10 plameňov, ktorý je tvorený plameňmi s veľkými dĺžkami, majú nasledovné charakteristické znaky. Konkrétne plamene takého typu ako je prvý typ 10 'plameňov, majú nižší stupeň turbulentneho prúdenia, pretože vzduch vháňaný do už uvedenej vnútornej zóny sa podiela na vytváraní tretieho typu 14 plameňov. Okrem toho typ plameňov ako je prvý typ 10 plameňov, ktorý má plamene s väčšími dĺžkami, je ďalej charakteristický tým, že vytvára dve vnútorné recirkulačné zóny. Jedna z týchto vnútorných recirkulačných zón, to znamená prvá vnútorná recirkulačná zóna, je umiestnená v osi plameňa produkovaného jadrovým horákom na vytváranie radiálne vrstevnatých plame18 ňov a je vytváraná vzduchom vháňaným do už uvedenej vnútornej zóny. Okrem toho je prvá vnútorná recirkulačná zóna prestúpená fosílnym palivom vháňaným do tejto vnútornej zóny. Ďalšia vnútorná recirkulačná zóna, ktorou je druhá recirkulačná zóna, je umiestnená v smere prúdenia za prvou vnútornou recirkulačnou zónou a rozprestiera sa radiálne od osi plameňa produkovaného jadrovým horákom na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa. Druhá vnútorná recirkulačná zóna je vytváraná vzduchom vháňaným do vonkajšej zóny, ktorá sa podrobnejšie opíše v ďalšej časti. V dôsledku úplného prestúpenia prvej vnútornej recirkulačnej zóny fosílnym palivom vháňaným do uvedenej vnútornej zóny, produkuje prvý typ 10 plameňov malé množstvo NO, ale väčšie množstvo CO a plamene s vysokou nepriepustnosťou pre tepelné žiarenie.

V ďalšej časti sa bude venovať pozornosť plameňom takého typu ako je druhý typ 12 plameňa, ktorý zaisťuje strednú dĺžku plameňov. Plamene typu ako je druhý typ 12 plameňov obsahujúce prevažne plamene so strednou dĺžkou sa dajú charakterizovať aj tým, že tieto plamene majú stupeň· turbulencie,. ktorý je daný vháňaním vzduchu do už uvedenej vnútornej zóny a ktorý sa pokladá za podobný turbulencii objavujúcej sa u prvého typu 10 plameňov, pričom v týchto plameňoch je nižší stupeň turbulentného prúdenia než sa vyskytuje u tretieho typu 14 plameňov. Okrem toho typ plameňov ako je druhý typ 12 plameňov je charakteristický tým, že má podobne ako prvý typ 10 plameňov dve vnútorné cirkulačné zóny, ktorými sú prvá vnútorná cirkulačná zóna a druhá vnútorná cirkulačná zóna. Prvá vnútorná cirkulačná zóna a druhá vnútorná cirkulačná zóna druhého typu 12 plameňov sú umiestnené relatívne voči sebe a relatívne k osi' plameňa produkovaného jadrovým horákom na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podobne ako je to v prvej vnútornej cirkulačnej zóne a druhej vnútornej cirkulačnej zóne prvého typu 10 plameňov, a sú vytvárané rovnakým spôsobom ako prvá vnútorná cirkulačná zóna a druhá vnútorná cirkulačná zóna prvého typu 10 plameňov. Avšak na rozdiel od prípadu opísaného u prvého typu 10 plameňov, ktorý sa opísal v predošlej časti, vzduch vháňaný do uvedenej vnútornej zóny a aj fosílne palivo, ktoré je vháňané do uvedenej vnútornej zóny, prenikajú iba čiastočne do druhej vnútornej cirkulačnej zóny ešte skôr, než je vzduch spolu s fosílnym palivom odklonený a prúdi potom pozdĺž vonkajšieho rozhrania druhej vnútornej cirkulačnej zóny. Zatial čo tretí typ 14 plameňa sa dá charakterizovať tým, že emisie N0_x sú redukované aspoň pod úroveň dosahovanú u prvého typu 10 a druhého typu 12 plameňov a zatial čo prvý typ' 10 plameňov opísaný v predošlej časti sa dá charakterizovať tým, že produkuje malé množstvo NO, ale veľa CO a má plameň neprepúšťajúci žiarenie, u druhého typu 12 plameňov sa dosahujú optimálne výsledky, to znamená nízka produkcia NO_X, nízka produkcia CO a malá nepriepustnosť pre žiarenie.

V ďalšej časti popisu sa podrobnejšie opíšu príklady zobrazené na obr. 5 a 6 ako aj vonkajšia zóna a vnútorná zóna, ktoré sa uviedli v predošlej časti popisu. S týmto cieľom sa v ďalšej časti popisu podrobnejšie opíšu len tie súčasti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktoré sú zobrazené v prípade jadrového horáka 22 na obr. 5 a 6. V tomto jadrovom horáku 22 sa môžu ďalej použiť ďalšie súčasti jadrových horákov na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktoré sú známe zo stavu techniky, ale ktoré sa v ďalšom popise podrobnejšie neopisujú.

Ako je ďalej najlepšie zrejmé z obr. 6, vonkajšia zóna 24, na ktorú sa zameriava najväčšia pozornosť, obsahuje oblasť, ktorá má priemer. Na druhej strane, rovnako dôležitá na objasnenie vynálezu je vnútorná zóna 26 obsahujúca oblasť s menším priemerom.

V nasledovnej časti opisu sa bude opisovať dráha prúdenia plynov vo vnútri jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, po ktorej sa pohybuje prúd vzduchu skôr než sa vháňa do vonkajšej zóny s väčším priemerom, a dráha prúdenia prebiehajúca vo vnútri jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, po ktorej prúdi vzduch a fosílne palivo pred vstupom do vnútornej zóny 26 s menším priemerom. S týmto cieľom sa pozornosť zameriava späť na obr. 5 a 6. Ako je najlepšie zrejmé z obr. 5, jadrový horák 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa je upravený na osadenie v podoprenej polohe na vopred určenom mieste v stene neznázornenej pece alebo iného kúreniska upraveného na vykurovanie fosílnymi palivami. S týmto cieiom je stena neznázorneného kúreniska opatrená vhodným otvorom. V príkladnom uskutočnení jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa zobrazeného na obr. 5 sa môže montáž a upevnenie jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa v uvedenom' otvore neznázorneného kúreniska vykurovaného fosílnymi palivami uskutočniť montážnymi prvkami 28 zobrazenými na obr. 5. Po upevnení v stene neznázorneného a fosílnymi palivami vykurovaného kúreniska zasahujú časti jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, opatrené vstupnými otvormi 30 a zobrazené na obr. 5, do otvoru vytvoreného s týmto cieiom v stene neznázorneného kúreniska upraveného na spaľovanie fosílnych palív.

Vzduch prechádzajúci jadrovým horákom 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa vstupuje pred svojim vháňaním do vonkajšej zóny 24 do jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa skupinou vstupných otvorov 30 zobrazených na obr. 5. Pre väčšiu prehiadnosť príkladu zobrazeného na výkrese sú na obr. 5 zobrazené len dva vstupné otvory 30 zo skupiny potrebných vstupných otvorov. Vzduch po svojom vstupe skupinou vstupných otvorov 30 do jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, vytvorených a upravených na privádzanie vzduchu, prúdi usmerňovacími prvkami 32 zobrazenými v príklade na obr. 6 a tvarovanými na udeľovanie vopred určeného uhlového momentu tomuto prúdu vzduchu pred jeho vháňaním do vonkajšej zóny 24 . Ako je zrejmé z obr. 6, usmerňovacie prvky sú vhodne umiestnené vo vopred určených vzdialenostiach od seba vo vnútornom priestore jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého''plameňa. 'Na ľahšie pochopenie je táto vopred určená vzdialenosť 34 vyznačená kótovacími šípkami na obr. 6. V dôsledku svojho umiestnenia vo vnútornom priestore jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa nie sú usmerňovacie prvky 32 vystavené nebezpečiu pôsobenia tepla vyžarujúceho z neznázorneného kúreniska na spaľovanie fosílnych palív.

Ďalšia časť popisu sa zameriava na dráhu prúdenia vzduchu a fosílneho paliva vháňaného do vnútornej zóny 26 v jadrovom horáku 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa. Toto prúdenie sa opäť opíše na príkladoch zobrazených na obr. 5 a 6. V. tomto príkladnom uskutočnení vstupuje fosílne palivo, ako je to najlepšie zobrazené na obr. 5, do jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa vstupným otvorom 36 paliva. Po vstupe paliva do jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa vstupným otvorom 36 paliva prúdi toto palivo pred svojim injektovaním do vnútornej zóny 26 v podstate pozdĺž strednej osi jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa. Na druhej strane vzduch vháňaný do vnútornej zóny 26 prúdi v obvodovom smere okolo prúdu, v ktorom sa pohybuje fosílne palivo jadrovým horákom 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa. Na dosiahnutie tohto cieľa vzduch prúdi po svojom vstupe do jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa vhodnými vstupnými otvormi, ktorými je jadrový horák 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa vybavený a vstupnými prvkami 38 upravenými a tvarovanými na tento ciel tak, že dodávajú prúdiacemu vzduchu zložku uhlového momentu ešte skôr než vzduch vstúpi do vnútornej zóny 26. Ako sa už uviedlo v predošlej časti, približne 60 % až 80 % z celkového množstva vzduchu potrebného na spaľovanie fosílneho paliva vháňaného do vnútornej zóny 26 sa vháňa do vonkajšej zóny 24, zatiaľ čo zvyšok do celého množstva vzduchu potrebného na spaľovanie fosílneho paliva vháňaného do vnútornej zóny 26 sa vháňa spoločne s fosílnym palivom do vnútornej zóny 26. Ako sa už tiež uviedlo v predošlej časti, v riešení podľa vynálezu regulovaním uhlového momentu vzduchu vháňaného do vnútornej zóny 26 a ovládaním uhla vháňania, pod ktorým sa fosílne palivo injektuje do vnútornej zóny, sa dá riadiť priebeh spaľovania, to znamená, že sa dá dosiahnuť to, že plamene produkované jadrovým horákom 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ako dôsledok spaľovania fosílneho paliva injektovaného do vnútornej zóny 26, majú vopred určenú dĺžku, pričom vopred určená dĺžka je nastavená ako funkcia hĺbky pece vykurovanej fosílnym palivom, v ktorej sa má jadrový horák 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa osadiť.

V ďalšej časti sa objasní príkladné uskutočnenie vynálezu zobrazené na obr. 7, na ktorom je znázornené druhé príkladné uskutočnenie jadrového horáka 22' na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorým sa dá realizovať spôsob regulácie jadrového horáka 22' na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podľa vynálezu. Jediný väčší rozdiel medzi podstatou konštrukcie jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podlá obr. 5 a 6 a jadrového horáka 22' na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podlá obr. 7 spočíva v telesnom vytvorení vstupných otvorov, ktorými vstupuje vzduch vháňaný do vonkajšej zóny 24 do jadrového horáka 22, 22' . Na dosiahnutie tohto výsledku je v prípade jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa umiestnený medzi vstupnými otvormi 30 a vnútrajškom jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa prechodový kus 40 zobrazený na obr. 5. V druhom príklade je v prípade jadrového horáka 22' na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa vynechaný prechodový kus 40 spriahnutý s každým vstupným otvorom 30 jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, takže v prípade tohto druhého jadrového horáka¹ 22' na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa prúdi vzduch vháňaný do vonkajšej zóny 24 po vstupe do jadrového horáka 22' na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa vstupnými otvormi 30 do vnútorného priestoru jadrového horáka 22' na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa.

Riešením podlá vynálezu sa tak vytvorí nový a zdokonalený spôsob regulovania činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa. Tento nový a zdokonalený spôsob riadenia činnosti jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa umožňuje ovládanie ŕädiálne umiestneného jadrového .horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa bez ohľadu na hĺbku pece alebo iného kúreniska, ktoré prispieva k zníženiu emisií N0_x dosiahnuteľnej spôsobom riadenia prevádzky horáka. Okrem toho sa vynálezom rieši nový a zdokonalený spôsob riadenia činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, pričom jadrový horák je ešte stále schopný znížiť emisie NO_X aj bez použitia prídavného vzduchu na dodatočné spaľovanie na úroveň, ktorá spĺňa štátne a federálne limity. Vynálezom je vyriešený aj taký nový a zdokonalený spôsob riadenia činnosti jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý je schopný zariadiť pri spalovaní vykurovacieho oleja č. 6 zníženie emisií N0_x na hodnoty nižšie než 0,125 kg/MM 1054 J. Podlá vynálezu je vyriešený aj spôsob uskutočňovania regulácie jadrového horáka 22 na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorým sa dá realizovať súčasné nastavenie uhlového momentu a tým zošikmiť priebeh prúdu vzduchu. Okrem toho sa riešením podlá vynálezu vytvára nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania riadenia jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý je charakteristický tým, že ovládacie mechanizmy sú umiestnené tak, aby boli chránené pred teplom sálajúcim z kúreniska. Navyše sa riešením podlá vynálezu vytvára taký nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania riadenia činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý poskytuje možnosť použitia niekoľkých druhov paliva, napríklad vykurovacieho oleja, zemného plynu alebo uhlia. Ďalej sa riešením podľa vynálezu vytvára taký nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania riadenia činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý umožňuje začlenenie jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa do prakticky ľubovoľného nového alebo existujúceho spaľovacieho vykurovacieho systému. Ďalej sa riešením podľa vynálezu vytvára taký nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania riadenia činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorým sa umožňuje osadenie jadrového horáka do ľubovoľného typu kotla. V neposlednom rade sa riešením podľa vynálezu vytvára taký nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania riadenia činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorý je schopný poskytovať tepelný vstupný výkon horáka od 1 kW za hodinu. Konečne sa riešením podľa vynálezu vytvára taký nový a zdokonalený spôsob uskutočňovania riadenia činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ktorým sa umožňuje použitie ušľachtilých materiálov a tým dosiahnuť súčasné zlepšenie tepelných a/alebo koróznych parametrov.

Aj keď sa v predošlom popise opísali len niektoré základné príklady, je pochopiteľné, že sa spôsob podľa vynálezu dá modifi24 kovať, ako sa už naznačilo, pričom obmeny sú odborníkom zrejmé. Závislé nároky obsahujú znaky niektorých výhodných modifikácií, pričom sú možné a vhodné aj také úpravy modifikácie, ktoré spadajú do rozsahu všetkých patentových nárokov.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, upraveného na inštalovanie do kúreniska na spaľovanie fosílnych palív, vyznačujúci . sa t ý m, že sa určí hĺbka kúreniska, do ktorého je inštalovaný jadrový horák, určí sa prípustná dĺžka plameňa, ktorý je schopný produkovať jadrový horák na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa ako funkcia hĺbky kúreniska na spaľovanie fosílnych palív, v ktorom je jadrový horák osadený, vytvorí sa vonkajšia zóna prúdu vzduchu ako dôsledok vháňania prvej časti celkového množstva vzduchu potrebného na spaľovanie fosílnych palív, spaľovaných v priebehu činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, vytvorí sa vnútorná zóna prúdu vzduchu a fosílneho paliva ako dôsledok vháňania tejto zmesi obsahujúca druhú časť celkového množstva vzduchu potrebného na horenie fosílneho paliva spaľovaného v priebehu činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa a ako dôsledok vháňania fosílneho pal.iva, spaľovaného v priebehu činnosti jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa á dĺžky plameňov vytváraných jadrovým horákom na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa sa regulujú veľkosti uhlového momentu vzduchu vháňaného do vnútornej zóny a zmenou uhla injektovania fosílneho paliva vháňaného do vnútornej - zóny a dĺžka plameňa produkovaného jadrovým horákom sa udržiava na hodnote maximálne prípustnej dĺžky plameňa, stanovenej pre kúrenisko na spaľovanie fosílnych palív, v ktorom je jadrový horák na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa osadený.
2. 2. Spôsob riadenia, prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podľa nároku 1, vyznačuj úci sa t ý m, že prvá časť celkového množstva vzduchu vháňaného do vonkajšej zóny obsahuje 60 % až 80 % celkového množstva vzduchu potrebného na spaľovanie fosílneho paliva horiaceho pri prevádzke jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa.
3. 3. Spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podlá nároku 2, vyznačujúci sa t ý m, že sa prvej časti celkového množstva vzduchu, vháňanej do vonkajšej zóny, pred vháňaním tejto prvej časti celkového množstva vháňaného vzduchu udeluje uhlový moment.
4. 4. Spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podlá nároku 3, vyznačujúci sa t ý m, že vonkajšia zóna prúdu vzduchu sa vytvorí súosovo so strednou osou jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa, ale v odstupe od tejto osi.
5. 5. Spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podľa nároku 2, vyznačuj úci sa t ý m, že druhá časť celkového množstva vzduchu, vháňaná do vnútornej zóny, obsahuje zvyšok do celkového množstva vzduchu potrebného na horenie fosílneho paliva spaľovaného v priebehu prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa.
6. 6. Spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podľa nároku 5, vyznačuj ú c. i sa t ý m, že vnútorná zóna prúdu vzduchu s fosílnym palivom sa vytvorí okolo strednej osi jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa.
7. 7. Spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podlá nároku 6, vyznačujúci sa tým, že sa druhej časti z celkového množstva vzduchu, vháňanej do vnútornej zóny, udeľuje pred vháňaním druhej časti celkového množstva vzduchu do vnútornej zóny uhlový moment.

   I · . » ’
8. 8. Spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m, že všetko fosílne palivo sa spaľuje v priebehu jeho vháňania do vnútornej zóny pri prevádzke jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa.
9. 9. Spôsob riadenia prevádzky jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa podľa nároku 8, vyznačujúci sa t ý m, že fosílne palivo sa vháňa do vnútornej zóny pozdĺž strednej osi jadrového horáka na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa.
10. 10. Spôsob pódia nároku 1, vyznačuj úci sa tým, že jadrový horák na vytváranie radiálne vrstevnatého plameňa má vstupný tepelný výkon od 1054 MM J.