SK19895A3 - Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou NOx - Google Patents

Abstract

Integrovaný tangenciálny spaľovací systém (12) s nízkou produkciou oxidov dusíka ΝΟχ je vhodný najmä pre kúrenisko (10) na spaľovanie práškového pevného paliva a má vyriešený spôsob riadenia prevádzky kúreniska (10). Spaľovací systém obsahuje prívodné ústrojenstvo (62) práškového pevného paliva, ústie (60) palivovej dýzy (58) na prívod práškového pevného paliva do plameňov, sústredné horákové dýzy, tesne vedľa seba usporiadané vzduchové oddiely (98, 100) a viacstupňové samostatné prívodné etáže (104, 106) na prívod horného vzduchu. Práškové pevné palivo a vzduch na podporu spaľovania sú privádzané v uhle k diagonále prechádzajúcej stredom kúreniska (10) na vytvorenie vírivého prúdenia vo vnútri kúreniska (10).

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka tangenciálnych spaľovacích systémov na použitie spoločne s ohniskami na spaľovanie práškového pevného paliva, najmä integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému, ktorý je použiteľný na najrôznejšie druhy pevných palív a ktorý je schopný pri využití spoločne s kúreniskom na spaľovanie práškového pevného paliva dosiahnuť obmedzenie emisií oxidov dusíka NO^ unikajúcich z tohto kúreniska na úroveň zrovnateľnú s modernými kúreniskami technologických jednotiek na výrobu energie spaľovaním pevných palív.

Doterajší stav techniky

Práškové pevné palivá sa už dlhšiu dobu spaľujú v peciach a iných kúreniskách vo forme suspenzie tangenciálnou spaľovacou metódou. Tangenciálna spaľovacia technika spočíva v prívode práškového pevného paliva a vzduchu do kúreniska z jeho štyroch rohov v takých smeroch, že prúdy práškového pevného paliva a vzduchu sú vedené v tangenciálnom smere k myslenému kruhu v strede kúreniska. Tento druh spaľovania má mnoho výhod, z ktorých treba pripomenúť dobré premiešavanie práškového pevného paliva a vzduchu, stabilné podmienky pre vznik rovnomerných plameňov a dlhú dobu zotrvania splodín horenia v kúreniskách.

V minulosti sa stále viac pozornosti venovalo znižovaniu znečisťovania okolitého ovzdušia na čo najmenšiu mieru. V tejto súvislosti sa začalo postupne zisťovať v súvislosti s potrebou kontroly vzniku oxidov dusíka Ν0_χ, že oxidy dusíka sa tvoria pri spaľovaní fosílnych palív predovšetkým dvoma základnými mechanizmami, ktoré boli identifikované ako tepelné NO^ a palivové Ν0_χ. Tepelné Ν0_χ vznikajú tepelnou fixáciou molekulárneho dusíka a kyslíka v spaľovacom vzduchu. Rýchlosť tvorby tepelných Ν0_χ je mimoriadne citlivá na miestnu teplotu plameňa a trochu menej na miestnu koncentráciu kyslíka. Temer všetky tepelné Ν0_χ sa tvoria v oblasti plameňa, kde je najväč2 šia teplota. Koncentrácia tepelných Ν0_χ je potom zmrazená na úrovni, ktorá sa prevažne vyskytuje v oblasti s vysokými teplotami, ochladzovaním spalín. Koncentrácia tepelných ΝΟ_χ v dymových plynoch je preto medzi rovnovážnou úrovňovou charakteristikou, vyplývajúcou z teploty špičiek plameňov a rovnovážnou úrovňou pri teplote dymových plynov.

Na druhej strane sa palivové oxidy dusíka NO^ odvodzujú z oxidácie organicky viazaného dusíka v určitých fosílnych palivách, napríklad v uhlí alebo vo vykurovacích olejoch. Množstvo vznikajúcich palivových NO^ je všeobecne výrazne ovplyvnené rýchlosťou zmiešavania fosílnych palív s prúdom vzduchu a najmä miestnou koncentráciou kyslíka. Avšak koncentrácia Ν0_χ v dymových plynoch, spôsobená palivovým dusíkom, je spravidla len zlomkom tvoriacim napríklad len 20 až 60 percent celkového možného obsahu, ktorý by vznikol z úplnej oxidácie všetkého dusíka obsiahnutého vo fosílnych palivách, Z toho je teda zrejmé, že celková tvorba NO^ je funkciou ako miestnej úrovne obsahu kyslíka v prúde zmesi, tak i maximálnej teploty plameňov.

Dlhé roky sa vyvíjali rôzne modifikácie tohto základného stvárnenia tangenciálneho spaľovacieho systému. Mnohé z týchto konštrukčných riešení, najmä navrhnutých v poslednej dobe, zameriavajú pozornosť predovšetkým na stále výraznejšiu redukciu emisií pri prevádzke kúreniska. Výsledkom jedného takého návrhu je spaľovací systém opísaný v US-PS 5 020 454 a nazvaný Skupinový sústredný tangenciálny spaľovací systém, ktorý je určený k rovnakému účelu ako riešenie podľa vynálezu. Podľa tohto US-PS 5 020 454 je vytvorený skupinový sústredný tangenciálny spaľovací systém, ktorý je najmä vhodný na spaľovanie fosílnych palív v kúreniskách, a ktorý má vzduchovú rozvodnú skriňu. Prvá skupina palivových trysiek je upevnená v rozvodnej skrini a je upravená na vháňanie paliva do ohniska, aby sa tak v ňom vytvorila prvá zóna s vysokým obsahom paliva. Druhý zväzok palivových trysiek je umiestnený tiež vo vzduchovej rozvodnej skrini a vháňa palivo do kúreniska tak, aby sa v ňom vytvorila druhá zóna s vysokým obsahom paliva. V rozvodnej vzduchovej skrini sú tiež upevnené presadené vzduchové trysky, ktoré injektujú presadený prúd vzduchu nasmerovaný tak, že tento vzduchový prúd smeruje bokom od prúdu paliva vháňaného do kúreniska a je smerovaný ku stenám kúreniska. Vo vnútri horákovej oblasti sú umiestnené samostatné vzduchové trysky na prívod vzduchu zhora, ktoré sú umiestnené v odstupe od tesne spriahnutých vzduchových trysiek na prívod horného vzduchu, a ktoré sú uložené v podstate v pozdĺžnej osi rozvodnej vzduchovej skrine. Samostatné vzduchové trysky na prívod horného vzduchu sú uvádzané do činnosti pri injektovaní samostatných prúdov horného vzduchu do kúreniska.

Výsledkom ďalšej takej konštrukčnej úpravy spaľovacieho systému je predmet US-PS 5 146 858 s názvom Spaľovací systém pre kúreniská parného kotla. V tomto US-PS 5 146 858 je opísaný spaľovací systém pre kúrenisko parného kotla, ktorý má hlavné horáky umiestnené na bočných stenách alebo v rohoch kotlového kúreniska so štvorcovým prierezom, majúcim zvislú os, pričom hlavné horáky sú nasmerované tangenciálne k myslenej valcovitej ploche, súosej s osou kúreniska. Okrem nich sú v tomto spaľovacom systéme pre kúrenisko parného kotla vzduchové trysky umiestnené vnútri kúreniska v úrovni nad hlavnými horákmi, takže nespálené palivo nachádzajúce sa v redukčnej atmosfére alebo v atmosfére s nízkou koncentráciou kyslíka, pochádzajúce z oblasti hlavných horákov, môže byť dokonale spálené po primiešaní prídavného vzduchu, privádzaného týmito hornými vzduchovými tryskami. Tento kotlový spaľovací systém podľa US-PS 5 146 858 je najmä charakteristický tým, že obsahuje dve skupiny vzduchových trysiek, ktoré sú rozmiestnené vo vyššej a nižšej etáži. Vzduchové trysky spodnej etáže sú umiestnené v rohoch vnútorného priestoru kúreniska a ich osi sú nasmerované tangenciálne ku druhej myslenej koaxiálnej valcovitej ploche, ktorá má väčší priemer ako prvá myslená valcovitá plocha. Vzduchové trysky hornej etáže sú naproti tomu umiestnené v strede plôch bočných stien kotlového kúreniska a ich osi sú nasmerované tangenciálne k tretej myslenej koaxiálnej valcovitej ploche, ktorá má menší priemer ako druhá myslená súosá valcovitá plocha.

Výsledkom ešte iného známeho riešenia tohto problému je predmet US-PS 5 195 450 s názvom Zdokonalený systém s horným vzduchom na kontrolu emisií NO^. v tomto US-PS 5 195 450 je opísaný a zobrazený zdokonalený systém s prívodom horného vzduchu na kontrolu emisií NO^, ktorý je určený na využitie v spaľovacích systémoch na spaľovanie fosílnych palív v kúreniskách. Tento zdokonalený systém s prívodom horného vzduchu na kontrolu emisií NO^ obsahuje niekoľko etáží vzduchových oddielov na prívod horného vzduchu, pozostávajúcich zo skupiny tesne vzájomne spriahnutých vzduchových oddielov na prívod horného vzduchu a skupinu samostatných prívodných vzduchových oddielov na horný vzduch. Tesne vzájomne spriahnuté oddiely na horný vzduch sú upevnené v prvej výškovej úrovni vo vnútri kúreniska a samostatné vzduchové oddiely na prívod horného vzduchu sú uchytené v kúrenisku v druhej výškovej úrovni a sú od spriahnutých oddielov oddialené, avšak umiestnené oproti nim. Vzduch privádzaný do hornej časti plameňa je dodávaný ako k tesne spriahnutým vzduchovým oddielom, tak i k samostatným vzduchovým oddielom na horný vzduch, takže je dosiahnuté čo najvýhodnejšie rozdelenie privádzaného vzduchu medzi oboma skupinami prívodných miest a horný vzduch, privádzaný do hornej časti plameňa a vystupujúci z oddelených samostatných oddielov pre prívod horného vzduchu, vytvára vodorovné sprchové alebo ventilátorové rozloženie horného vzduchu po celej ploche kúreniska, pričom horný vzduch vystupuje z oddelených horných oddielov na prívod vzduchu do hornej časti plameňov rýchlosťami, ktoré sú podstatne väčšie ako doteraz využívané rýchlosti.

Predpokladá sa, že v priebehu deväťdesiatych rokov a na začiatku dvadsiateho prvého storočia budú hrať významnú úlohu v zabezpečovaní potrebnej energie veľké centrálne elektrárne spaľujúce práškové pevné palivá. Tieto jednotky budú riešené na dosiahnutie maximálnej účinnosti pracovného cyklu, budú môcť spaľovať rôzne druhy paliva vrátane recyklovaného paliva, budú mať maximálnu využiteľnosť, nízke nadobúdacie náklady a minimálne udržiavacie náklady a súčasne čo najnižšiu hladinu emisií, ktorá by mala vyhovovať všetkým ekologickým požiadavkám. V histórii techniky v tomto odbore predstavuje tangenciálne spaľovanie cestu k podstatnému zníženiu produkcie oxi5 dov dusíka NO^ vo veľkých kúreniskách na spaľovanie práškového pevného paliva. Zníženie množstva emisií NO^ je dosiahnuté odstupňovaním spaľovacieho procesu, ktorý sa dosahuje fyzickým oddelením prúdu práškového pevného paliva od prúdu vzduchu, ktoré vystupujú z rohov vzduchovej rozvodnej skrine. Plamene vytvorené pri každej tryske na prívod práškového pevného paliva sú stabilizované globálnymi procesmi, pri ktorých dochádza k prenosu tepla a hmoty. Obal vytvorený z plameňov, ktorý má formu horiaceho jadra, sa nachádza v priebehu spaľovacieho procesu v strede kúreniska a vytvára stupňovitý stĺpec zmesi práškového pevného paliva a vzduchu, ktorý je vytvorený v celom kúrenisku v rovnomernom rozložení. Tento tangenciálny spaľovací proces bol výhodný v postupných vzduchových stupňovitých procesoch, v ktorých bolo treba regulovať tvorbu NO^. Kúreniská využívajúce horiacu stenu paliva používajú skupiny samočinne stabilizovaných horákov, ktoré nepotrebujú globálne usporiadanie prúdov paliva a vzduchu v kúrenisku na dosiahnutie rovnomerného zmiešavania práškového pevného paliva a vzduchu. Výsledkom toho je, že toto stenové spaľovacie usporiadanie vytvára i pri využívaní samostatných prúdov vzduchu privádzaného do horných častí plameňov miestnej oblasti s vysokou teplotou a koncentráciou kyslíka (ζ, čo spôsobuje zvýšenú tvorbu NO .

A tak i keď spaľovacie systémy opísané v uvedených troch patentových spisoch sú plne funkčné na účely, pre ktoré boli navrhnuté, majú rad nevýhod, ktoré je potrebné odstrániť v spaľovacích systémoch uvedených typov. Najmä sa v týchto známych spaľovacích systémoch prejavuje potreba vyriešiť taký tangenciálny spaľovací systém, v ktorom by bolo možné regulovať úroveň emisií NO^ z kúrenísk na spaľovanie práškového pevného paliva, a ktorý by bol porovnateľný s alternatívnymi najmodernejšími technológiami na výrobu elektrickej energie, založenými na spaľovaní práškového pevného paliva, napríklad s technológiami využívajúcimi cirkulujúce fluidné lôžko (CFB) a integrovaný splynovači kombinovaný cyklus (IGCC) bez využitia buď selektívnej katalytickej redukcie (SCR) alebo selektívnej nekatalytickej redukcie (SNCR). Konečne sa tiež ukazuje potreba takého zdokonalenia známeho tangenciálneho spaľovacie6 ho systému, aby sa dosiahlo zníženie emisií z kúrenísk na spaľovanie práškového pevného paliva na menej ako 34,5 mg/GJ. Súčasne by malo byť dosiahnuté zníženie emisií uhlíka obsiahnutého v lietavom popolčeku na menej ako 5 % a zníženie emisií CO na menej ako 50 častíc z milióna. Okrem toho by mali byt tieto medzné hranice emisií dosiahnuteľné pri spaľovaní širokého rozsahu pevných palív od stredne prchavého dechtovitého uhlia až po lignit, pričom tieto palivá sú spaľované v kúrenisku upravenom na spaľovanie práškového pevného paliva a vybavenom novým a zdokonaleným tangenciálnym spaľovacím systémom. Okrem toho je potrebné vytvoriť taký zdokonalený tangenciálny spaľovací systém na spaľovanie práškového pevného paliva, v ktorom by bola pozornosť zameraná na celý spaľovací systém na spaľovanie práškového pevného paliva, to znamená vrátane prípravy paliva rozmeľňovaním, vytvárania primárnych prúdov vzduchu, vytvárania zariadenia na pridávanie paliva do prúdu vzduchu a privádzania vzduchu v niekoľkých rôznych úrovniach (prídavného vzduchu, horného vzduchu z tesne k sebe priradených trysiek, samostatných prúdov horného vzduchu). Súhrnne je možné povedať, že zdokonalený spaľovací systém podľa vynálezu môže byť považovaný za systém pozostávajúci zo štyroch základných jednotiek, ktoré zabezpečujú rozmelenie pevného paliva a jeho triedenie, zmiešavanie práškového pevného paliva so vzduchom a jeho spaľovanie v blízkosti ústia palivovej trysky na prívod práškového pevného paliva do plameňov, spaľovanie paliva v spodnej časti kúreniska a spaľovanie paliva v hornej časti kúreniska (medzi hlavnou rozvodnou vzduchovou skriňou a hornou klenbou kúreniska). Okrem toho by mal tento zdokonalený tangenciálny spaľovací systém mať zdokonalené všetky štyri základné časti uvedené v predchádzajúcom opise.

Súhrnne je možné konštatovať, že zo známeho stavu techniky vyplýva potreba vytvoriť zdokonalený spaľovací systém, ktorý by bol schopný pri svojom využití spoločne s kúreniskom na spaľovanie práškového pevného paliva znížiť emisie oxidov dusíka NO^ na 0,20 - 0,35 mg/GJ pri spaľovaní dechtovitého uhlia pochádzajúceho z východných štátov USA a dosiahnuť porovnateľné spaľovanie práškového pevného paliva v kúrenisku na spaľovanie práškového pevného paliva z hľadiska produkcie emisií s najmodernejšími spaľovacími technológiami, ako je spaľovanie vo fluidnom lôžku a IGCC. Okrem toho v takomto zdokonalenom spaľovacom systému by sa mal dosiahnuť stanovený cieľ v emisiách ΝΟ_χ iba technikou spaľovania, pričom súčasne by mal byť udržiavaný obsah uhlíka v lietavom popolčeku na hodnotách menších ako 5 % a emisie CO by mali byť menšie ako 50 častíc z milióna. Zdokonalený tangenciálny spaľovací systém by tak mal umožniť dosiahnutie minimálnej tvorby všetkých škodlivých emisií spojených s jeho prevádzkou. V tejto súvislosti technické opatrenia použité na zníženie tvorby Ν0_χ, najmä uplatnenie substechiometrického spaľovania v primárnej zóne zmiešavania práškového pevného paliva a vzduchu v niekoľkých stupňoch, redukcie nadbytku vzduchu a zníženie rýchlosti uvolňovania tepla, sú všetky určené na reguláciu množstva kyslíka, ktoré je k dispozícii na oxidáciu, rýchlosti horenia a špičkovej teploty plameňov. Pretože však tieto podmienky môžu zvyšovať potenciál na tvorbu emisií CO, uhľovodíkov a zvýšený podiel nespálených uhlíkových zložiek je treba dosiahnuť v tomto zdokonalenom spaľovacom systéme rovnováhu medzi týmito vzájomne si odporujúcimi faktormi. Konkrétne je treba, aby tento tangenciálny spaľovací systém podľa vynálezu bol tvorený integrovaným tangenciálnym spaľovacím systémom, v ktorom je rozmelňovanie pevného paliva na jemné spáliteľné častice kombinované so zmiešavaním palivových častíc so vzduchom v zmiešavacích zariadeniach a so stupňovitým prívodom vzduchu do kúreniska s využitím niekoľkých prívodných etáží. Zdokonalený spaľovací systém podľa vynálezu sa odlišuje od známych spaľovacích tangenciálnych systémov práve integrovaním všetkých týchto základných riešení do jedného kombinovaného celku.

Potreba jemnejšieho rozmelňovania pevného paliva je vopred určená potrebou minimalizácie strát spáliteľných zložiek vo forme nespáleného uhlíka, ku ktorým by mohlo dochádzať v dôsledku stupňovitého spaľovacieho procesu potrebného na zníženie emisií NO^. V jemne rozmelenom práškovom pevnom palive môže dochádzať k zapáleniu zmesi so vzduchom v bezprostrednej blízkosti ústia palivovej trysky na prívod práškového pevného paliva do plameňov, čo by podporovalo uvolňovanie dusíka viazaného na palivo a jeho nasledujúcu redukciu na N₂ pri stupňovitých podmienkach. Sekundárne prínosy prinášajú väčšie častice (väčšie ako oká sita, majúceho 25 ôk na dĺžkový centimeter) dopadajúce na steny kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva a majúce väčšiu stabilitu proti zapáleniu.

V zmiešavacích zariadeniach na zmiešavanie práškového pevného paliva so vzduchom je základnou požiadavkou zabezpečenie polohy zápalného bodu práškového pevného paliva vo väčšej blízkosti od ústia trysky ako je to v konvenčných ústiach prívodných trysiek na prívod práškového paliva. Rýchle zapálenie práškového pevného paliva produkuje stabilný plameň a obmedzuje tvorbu emisií Ν0_χ v zmesovom prúde práškového pevného paliva a vzduchu na minimum. Okrem toho by malo zmiešavacie zariadenie umožniť vodorovné presadenie niektorých zo sekundárnych prúdov vzduchu, vychádzajúcich zo vzduchovej rozvodnej skrine, aby bolo možné obmedziť množstvo vzduchu privádzaného do prúdu paliva v priebehu začiatočných fáz spaľovacieho procesu. Vodorovné odklonenie niektorých zo vzduchových prúdov sekundárneho vzduchu vytvára oxidačné prostredie v blízkosti vodných stien kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva v spaľovacej zóne a nad ňou. Tým sa redukuje množstvo usadzujúceho sa popolčeka a jeho súdržnosť so stenami tak, že sa jednak zmenšuje potreba používať vyfukovacie zariadenia a tiež sa zlepšuje absorbcia tepla v spodnej časti kúreniska. Zvýšená hladina 0₂ pozdĺž vodných stien kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva tiež znižuje možnosť korózie, najmä pri spaľovaní uhlia s vysokým obsahom síry, železa alebo alkalických kovov (K, Na). Korózia sulfidáciou alebo iným mechanizmom môže byť v značnom rozsahu regulovaná v praxi minimalizáciou potenciálu na priamy dopad paliva na vodné steny kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva. Tento potenciál je usmerňovaný konzervatívnymi parametrami na uvoľňovanie tepla a geometriou kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva a tiež zlepšenou kontrolou zrnitosti práškového pevného paliva.

Potreba viacstupňového prívodu vzduchu do kúreniska v niekoľkých úrovniach je daná potrebou vháňať časti sekundárneho vzduchu vzduchovými komorami a oddielmi v hornej časti vzduchovej skrine, aby sa zlepšilo spaľovanie uhlíka bez zvý9 šenia produkcie NO^. Okrem toho by mala tiež existovať možnosť viacstupňového prívodu vzduchu pomocou niekoľkých úrovní, v ktorých prebieha injektovanie prúdov vzduchu, aby sa tak mohla regulovať stechiometria spaľovacej zóny viacstupňovým prívodom samostatných prúdov vzduchu nad plameňmi (SOFA). V rohoch kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva sú vytvorené najmenej dve etáže na prívod horného vzduchu medzi hornou stranou vzduchovej skrine a výstupnou rovinou kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva na vytvorenie optimálnych stechiometrických podmienok na reguláciu tvorby NO^ v danom práškovom pevnom palive. Samostatné prívodné vzduchové oddiely alebo komory majú možnosť natáčať sa vo vodorovnej rovine a nakláňať sa vo zvislej rovine, aby sa tak dosiahlo nastavenie prívodu spaľovacieho vzduchu a práškového pevného paliva v zmiešavacom procese na maximálnu možnú kontrolu spáliteľných emisií, ako je uhlík, oxid uhoľnatý CO, uhľovodíky (THC) a polycyklické aromatické zlúčeniny (PAC).

Úlohou vynálezu je teda vyriešiť zdokonalený tangenciálny spaľovací systém, ktorý by bol obzvlášť vhodný na použitie spoločne s kúreniskom na spaľovanie práškového pevného paliva.

Ďalšou úlohou vynálezu je vyriešiť taký zdokonalený tangenciálny spaľovací systém pre kúrenisko na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý by bol charakteristický tým, že v jeho prevádzke je možné regulovať a obmedzovať množstvo emisií Ν0_χ odchádzajúcich z kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva v zrovnateľnej miere s alternatívnymi technológiami používanými v moderných tepelných elektrárňach spaľujúcich práškové pevné palivá, napríklad v cirkulujúcom fluidnom lôžku (CFB) alebo v integrovaných splynovacích kombinovaných cykloch (IGCC) bez použitia selektívnej katalytickej redukcie (SCR) alebo selektívnej nekatalytickej redukcie (SNCR).

Ďalšou úlohou vynálezu je vyriešiť taký zdokonalený tangenciálny spaľovací systém kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý by bol charakteristický tým, že pri jeho prevádzke je možné dosiahnuť množstvá emisií NO^ z kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva nižšie ako 34,5 mg/GJ.

Riešením podľa vynálezu má byť tiež vytvorený zdokonalený tangenciálny spaľovací systém kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, v ktorom by sa v priebehu jeho použitia dosiahlo zníženie emisií NO^ z kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva na hodnoty nižšie ako 34,5 mg/GJ a súčasne by sa dosiahlo obmedzenie uhlíka v lietavom popolčeku pod 5 % a emisie oxidu uhoľnatého pod 50 častíc z milióna.

Riešením podľa vynálezu má byť tiež vytvorený nový a zdokonalený tangenciálny spaľovací systém kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, v ktorom by sa v priebehu jeho použitia dosiahlo zníženie emisií NO* z kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva na hodnoty nižšie ako 34,5 mg/GJ pri spaľovaní širokého radu rôznych pevných palív od stredne prchavého dechtovitého uhlia až po lignit v kúrenisku na spaľovanie práškového pevného paliva.

Vynálezom má byť vyriešený tiež tangenciálny spaľovací systém kúrenísk na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý by ako svoju nedeliteľnú súčasť obsahoval ústrojenstvo na prípravu práškového pevného paliva rozmelňovaním a tiež ústrojenstvo na jeho triedenie.

Ďalšou úlohou vynálezu je vytvorenie tangenciálneho spaľovacieho systému kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý by mal ústrojenstvo na zmiešavanie práškového pevného paliva so vzduchom a spaľovanie zmesi v blízkosti ústia palivovej trysky na vháňanie práškového pevného paliva.

Tangenciálny spaľovací systém kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva by mal tiež obsahovať ako svoju časť ústrojenstvo na spaľovanie paliva v spodnej časti kúreniska.

V ďalšom výhodnom vyhotovení vynálezu by mal tangenciálny spaľovací systém kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva tiež mat ako svoju časť ústrojenstvo na spaľovanie paliva v hornej časti kúreniska.

Ďalšou úlohou vynálezu je vyriešenie nového a zdokonale11 ného tangenciálneho spaľovacieho systému kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, v ktorom by bolo rozmelňovacie zariadenie na vytváranie jemného práškového paliva kombinované so zdokonaleným zmiešavacím ústrojenstvom a s prívodom vzduchu do kúreniska odstupňované v niekoľkých výškových úrovniach, aby tak zdokonalený tangenciálny spaľovací systém tvoril integrovaný tangenciálny spaľovací systém kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva.

Ešte inou úlohou vynálezu je vyriešenie nového a zdokonaleného tangenciálneho spaľovacieho systému kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý by bol rovnako vhodný pre nové zariadenia i pre zariadenia rekonštruované.

Konečne poslednou úlohou vynálezu je vyriešenie nového a zdokonaleného tangenciálneho spaľovacieho systému kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý by bolo možné ľahko inštalovať, pomerne ľahko udržiavať v prevádzke a ktorého nadobudnutie by nemalo byť nákladné.

Podstata vynálezu

Tieto úlohy sú vyriešené integrovaným tangenciálnym spaľovacím systémom s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^, ktorý je zvlášť vhodný na použitie s kúreniskom na spaľovanie práškového pevného paliva, a ktorý je vytvorený podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že spaľovací systém obsahuje prívodné ústrojenstvo na prívod práškového pevného paliva s vopred stanovenou zrnitosťou, ústie trysky upravené na prívod práškového pevného paliva do plameňov, sústredné spaľovacie trysky, tesne spriahnuté prívody horného vzduchu a viacstupňové prívody horného vzduchu. Prívodné ústrojenstvo na prívod práškového pevného paliva je upravené na prípravu práškového pevného paliva s minimálnou zrnitosťou, pri ktorej zostáva na site s 20 okami na dĺžkový centimeter približne 0 %, na site so 40 okami na dĺžkový centimeter zostáva približne 1,5 % paliva a sitom s 80 okami na dĺžkový centimeter prejde viac ako 85 % častíc paliva. Predpokladá sa, že na sitách s 20, 40 a 80 okami na dĺžkový centimeter sa vytriedia častice paliva s priemerom približne 300 mikrónov, 150 mikrónov a 74 mikrónov. Základným prínosom použitia práškového pevného paliva s takou zrnitosťou je možnosť obmedziť straty spáliteľných látok tvorených nespáleným uhlíkom, dosahovaná viacstupňovým spaľovacím procesom regulácie vzniku oxidu dusíka Ν0_χ, využitým v tomto integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou Ν0_χ. Ústia palivových trysiek na prívod práškového pevného paliva do plameňov sú vytvorené tak, že pri prevádzke zabezpečujú vháňanie práškového pevného paliva, privádzaného ústrojenstvom na dodávanie práškového pevného paliva do plameňov takým spôsobom, že k zapáleniu zmesi paliva a vzduchu dochádza podstatne bližšie k ústiu trysky ako to bolo v dosiaľ známych ústiach trysiek a hubíc. Sústredné spaľovacie trysky sú navrhnuté tak, aby boli schopné vo svojej prevádzke vytvoriť vodorovné presadenie niektorých z prúdov sekundárneho vzduchu a aby tak bolo v počiatočnej fáze horenia privádzané do prúdu práškového pevného paliva menšie množstvo vzduchu, takže v tejto fáze prebieha spaľovanie pri stechiometrickom pomere menšom ako 0,85, ale väčšom ako 0,4, pričom je vhodný najmä rozsah medzi 0,5 a 0,7. Tesne spriahnuté prúdy horného vzduchu, privádzaného do horných častí plameňov, ktoré sú vháňané do kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva vzduchovými oddielmi umiestnenými na hornej strane rozvodnej vzduchovej skrine, sú určené na zlepšenie spaľovania zostatkových množstiev uhlíka bez zvýšenia produkcie oxidov dusíka NO^. Samostatné horné prúdy vzduchu, usporiadané do niekoľkých stupňov sú vháňané do kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva ďalšími vzduchovými oddielmi alebo komorami, ktoré sú usporiadané do dvoch alebo viacerých etáží, ktoré sú umiestnené medzi hornou stranou hlavnej vzduchovej skrine a výstupnou rovinou kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva tak, aby doba potrebná na premiestnenie plynných splodín horenia práškového pevného paliva po dráhe od hornej strany hlavnej vzduchovej skrine ku hornej strane poslednej etáže samostatných prívodov horného vzduchu, to znamená doba zotrvania plynu v tejto oblasti bola najmenej 0,3 sekundy.

Vynález tiež rieši spôsob riadenia prevádzky kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, ktoré je vybavené in13 tegrovaným tangenciálnym spalovacím systémom s obmedzenou produkciou oxidov dusíka NO^. Podstata tohto spôsobu riadenia prevádzky kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, ktoré je vybavené integrovaným tangenciálnym spalovacím systémom s obmedzenou produkciou oxidov dusíka NO^, spočíva v tom, že sa zabezpečí prívod práškového pevného paliva s minimálnou zrnitosťou, pri ktorej zostáva na site s 20 okami na dĺžkový centimeter približne 0 %, na site so 40 okami na dĺžkový centimeter približne 1,5 % paliva a sitom s 80 okami na dĺžkový centimeter prejde viac ako 85 % častíc paliva, toto práškové pevné palivo s uvedenou zrnitosťou sa vháňa ústiami palivových trysiek na prívod práškového pevného paliva do plameňov tak, že zápalný bod práškového pevného paliva sa objaví v bezprostrednej blízkosti ústia trysiek na prívod práškového pevného paliva do plameňov, aby sa tak vytvoril pokojný plameň z prchavých zložiek zmesi a obmedzila sa tvorba oxidov dusíka NO^ v prúde palivovej zmesi bohatej na obsah práškového pevného paliva do kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva sa vháňa časť sekundárneho prúdu vzduchu vzduchovými oddielmi v hlavnej vzduchovej skrini tak, že časť prúdov sekundárneho vzduchu je presadená vodorovne vzhľadom na pozdĺžnu os kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva,pričom ďalšia časť sekundárneho vzduchu vo forme tesne spriahnutých prúdov zhora privádzaného vzduchu sa vháňa do kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva vzduchovými oddielmi umiestnenými na hornej strane hlavnej vzduchovej skrine na zlepšenie spaľovania uhlíka bez zvýšenia produkcie NO^ a ešte iná časť sekundárneho vzduchu vo forme samostatných zhora privádzaných prúdov vzduchu sa vháňa do kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva v dvoch alebo viacerých oddelených úrovniach vzduchových oddielov umiestnených medzi hornou stranou hlavnej vzduchovej skrine a výstupnou rovinou kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva tak, aby doba potrebná na premiestnenie plynných splodín horenia práškového pevného paliva po dráhe od hornej strany hlavnej vzduchovej skrine k hornej strane poslednej etáže samostatných prívodov horného vzduchu, to znamená doba zotrvania plynu v tejto oblasti, bola najmenej 0,3 sekundy.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude bližšie objasnený pomocou príkladov usporiadaní zobrazených na výkresoch, kde znázorňujú obr. 1 schematický zvislý rez základným usporiadaním kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, ktoré obsahuje integrovaný tangenciálny spaľovací systém so zníženou produkciou oxidov dusíka Ν0_χ podľa vynálezu, obr. 2 schematicky zvislý rez základným usporiadaním integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému s nízkou produkciou NO^, ktorý je najmä vhodný na využitie v kúrenisku na spaľovanie práškového pevného paliva, a ktorý je vytvorený podľa vynálezu, obr. 3 pozdĺžny rez ústím palivovej trysky na prívod práškového pevného paliva do plameňov, ktorá je využitá v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou NO^ podľa vynálezu, obr. 4 čelný pohľad na palivovú trysku na prívod práškového pevného paliva, s ústím vytvoreným podľa obr. 3 a využitou v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou NO^ podľa vynálezu, obr. 5 pôdorysný pohľad na stĺpec horiaceho paliva znázorňujúci princíp presadeného spaľovania, ktoré je využité v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou NO^_ podľa vynálezu, obr. 6 pôdorysný pohľad na kúrenisko na spaľovanie práškového pevného paliva, predstavujúci konkrétnu realizáciu integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému s nízkou produkciou Ν0_χ, znázorňujúci princíp natáčania nastaviteľných trysiek na prívod samostatného horného vzduchu v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou NO^, obr. 7 zvislý rez kúreniskom na spaľovanie práškového pevného paliva, ktoré je súčasťou integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému s nízkou produkciou Ν0_χ podľa vynálezu, naznačujúci princíp vykyvovania nastaviteľných trysiek samostatných prívodov horného vzduchu, využité v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou NO , obr. 8 grafické zobrazenie porovnania hladín emisií oxidov du15 síka NO^, získaných z dvoch prevádzkových skúšok a jednej laboratórnej skúšky, robených na známych usporiadaniach spaľovacieho systému so zníženou produkciou NO^, vhodného pre kúreniská na spaľovanie práškového pevného paliva, obr. 9 grafické znázornenie hladín emisií NO^, dosahovaných ako v známych spaľovacích systémoch s nízkou produkciou NO^, vhodných na využitie v kúreniskách na spaľovanie práškového pevného paliva, ako aj v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou NO^ podľa vynálezu, obr. 10 grafické znázornenie vplyvu redukcie stechiometrických pomerov v hlavnej spaľovacej zóne kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, ktoré predstavuje realizáciu integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému s nízkou produkciou ΝΟ_χ, ako na úroveň emisií NO^, tak tiež na obsah uhlíka v lietavom popolčeku, obr. 11 grafické znázornenie vplyvu stechiometrie na úroveň emisií NO^ na troch rozličných konštrukčných vyhotoveniach spaľovacieho systému so zníženou produkciou No^, ktoré sú upravené pre aplikáciu v kúrenisku pre spaľovanie práškového tuhého paliva, obr. 12a grafické znázornenie vplyvu zrnitosti práškového pevného paliva na obsah uhlíka v lietavom popolčeku, ak sú použité tri rôzne konštrukčné usporiadania spaľovacieho systému so zníženou produkciou Ν0_χ, z ktorých každý je vhodný na použitie v kúrenisku na spaľovanie práškového pevného paliva, obr. 12b grafické znázornenie vplyvu zrnitosti práškového pevného paliva na úroveň emisií NO^ v troch rôznych konštrukčných usporiadaniach spaľovacieho systému so zníženou produkciou ΝΟ_χ, upravených na aplikáciu v kúrenisku na spaľovanie práškového pevného paliva, obr. 13a grafické znázornenie množstva CO získavaného pri skúšobnom spaľovaní troch rôznych druhov práškového pevného paliva v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou ΝΟ_χ podľa vynálezu, obr. 13b grafické znázornenie množstva uhlíka obsiahnutého v lietavom popolčeku získavanom pri skúšobnom spalovaní troch rôznych druhov paliva v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou Ν0_χ, obr. 13c grafické znázornenie úrovne emisií NO^ získavaných pri skúšobnom spaľovaní troch rôznych druhov paliva v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme s nízkou produkciou NO , obr. 14 schematický zvislý rez základnými časťami kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, stelesňujúceho princíp integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému s nízkou produkciou NO^ podľa vynálezu, zobrazujúci smer prúdenia práškového pevného paliva a vzduchu vháňaného do kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva hlavnou vzduchovou prívodnou skriňou, ak sa má dosiahnuť väčšie číslo vírenia ako 0,6, obr..15 pôdorysný pohlad na kúrenisko na spaľovanie práškového pevného paliva, v ktorom je využitý integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou NO^ podľa vynálezu, na ktorom sú zobrazené uhly, v ktorých je práškové pevné palivo a vzduch vháňané do kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva z hlavnej vzduchovej rozvodnej skrine, aby sa dosiahlo väčšie číslo vírenia ako 0,6, a obr. 16 je schematicky zvislý rez časťou kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, ktoré je realizáciou integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému s nízkou produkciou ΝΟ_χ podľa vynálezu, zobrazujúci natáčanie spodných palivových trysiek a spodných vzduchových trysiek, aby sa obmedzilo vytváranie hromady popolčeka a zvýšila sa konverzia uhlíka.

Príklady vyhotovenia vynálezu

Na výkresoch a najmä na obr. 1 je znázornené kúrenisko 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Pretože podstata konštrukčného riešenia a priebeh spaľovania v takom kúrenisku na spaľovanie práškového pevného paliva sú odborníkom dostatočne známe, nie je zrejme nutné opisovať podrobnejšie základné konštrukčné znaky kúreniska 10 na spaľovanie pevných palív, zobrazeného na obr. 1. Na objasnenie kúreniska 10 na spaľovanie práškových pevných palív a možnosti jeho spolupôsobenia s in17 tegrovaným tangenciálnym spaľovacím systémom 12 s nízkou produkciou Ν0_χ, zobrazeným na obr. 2 výkresov, ktorý sa môže podľa vynálezu inštalovať do tangenciálneho spaľovacieho systému 12., ktorý je konštruovaný na obmedzenie, produkcie emisií NO^ z kúreniska 10 na spaľovanie práškových pevných palív na hodnoty menšie ako 64,5 mg/GJ, pričom súčasne je obsah uhlíka v produkovanom lietavom popolčeku v kúrenisku na spaľovanie práškových pevných palív obmedzený na hodnoty menšie ako 5 % a emisie oxidu uhoľnatého CO sú obmedzené na 50 častíc z milióna, čo sa pokladá za dostačujúce, pričom v ďalšej časti je uvedený opis základných súčastí kúreniska 10 na spaľovanie práškových pevných palív, s ktorým spolupracuje spomenutý integrovaný tangenciálny spaľovací systém 12 s nízkou produkciou NO^. Na podrobnejšie objasnenie konštrukčnej podstaty a prevádzkového režimu kúreniska 10 na spaľovanie práškových pevných palív je možné využiť tiež poznatky zo známeho stavu techniky, najmä obsah spisu US-PS 4 719 587 z 12.01.1988, ktorý je určený na rovnaký účel ako predmet vynálezu.

Z obr. 1 je zrejmé, že kúrenisko 10 na spaľovanie práškových pevných palív, zobrazené na tomto obrázku výkresov, obsahuje horákovú oblasť 14.. Ako bude podrobnejšie objasnené v ďalšej časti opisu podstaty konštrukčného riešenia a činnosti integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou NO^, v horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškových pevných palív spôsobom, ktorý je odborníkom dobre známy, možno vyvolať horenie práškového pevného paliva a vzduchu. Horúce plyny, ktoré vznikajú spaľovaním práškového pevného paliva a vzduchu, stúpajú potom hore vo vnútri kúreniska 10 na spaľovanie práškových pevných palív. V priebehu pohybu splodín horenia smerom hore vo vnútri kúreniska 10 na spaľovanie práškových pevných palív odovzdávajú horúce plyny spôsobom, ktorý je odborníkom dobre známy, svoje teplo látke prechádzajúcej rúrkami, ktoré nie sú kvôli zachovaniu dostatočnej prehľadnosti príkladného usporiadania vynálezu na výkrese znázornené, a ktoré sú súčasťou všetkých štyroch stien kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Horúce plyny potom opúšťajú kúrenisko 10 na spaľovanie práškového pevného paliva vodorovným prechodným pásmom 16 v hornej časti kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý na vonkajšej strane prechádza do koncového úseku 18 na odvádzanie spalín z kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Ako vodorovné prechodné pásmo, tak koncový úsek 18 na odvádzanie spalín obsahujú ďalšie neznázornené výmenníkové plochy na odovzdávanie tepla a na generovanie a prehrievanie pary spôsobom, ktorý je odborníkom dostatočne známy. Takto vytvorená para je potom spravidla privádzaná k neznázornenej turbíne, ktorá tvorí súčasť tiež neznázornenej sústavy obsahujúcej turbínu a generátor, v ktorej je para hnacou energiou na pohon neznázornenej turbíny a tým tiež neznázorneného generátora, ktorý je známymi prostriedkami spriahnutý s turbínou tak, že z tohto generátora je získavaná elektrická energia.

S využitím predchádzajúceho opisu ako základu na ďalšie objasňovanie príkladov usporiadania vynálezu bude pomocou obr la 2 vysvetlené konštrukčné riešenie integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou ΝΟ_χ, ktorý je podľa vynálezu určený na funkčné spriahnutie so spaľovacím zariadením, ktorého konštrukcia je vytvorená podľa zásad platných pre kúrenisko 10 na spaľovanie práškového pevného paliva, a ktoré je zobrazené na obr. 1. Integrovaný spaľovací systém 12 s nízkou produkciou ΝΟ_χ je najmä určený na využitie vo vykurovacích zariadeniach podobného druhu ako je kúrenisko 10 na spaľovanie práškového pevného paliva podľa obr. 1, ktoré je tak pri využití v kombinácii s integrovaným spaľovacím systémom 12 s nízkou produkciou Ν0_χ schopné obmedziť emisie NO^ z kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva na hodnotu menšiu ako 64,5 mg/GJ, pričom súčasne je obsah uhlíka v lietavom popolčeku opúšťajúcom kúrenisko 10 na spaľovanie práškového pevného paliva obmedzený na 5 % a emisie oxidu uhoľnatého CO z kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva sú obmedzené na menej ako 50 častíc z milióna.

Ako je z príkladov na obr. la 2 najlepšie zrejmé integrovaný tangenciálny spaľovací systém 12 s nízkou produkciou NO* obsahuje skriňu vo forme rozvodnej hlavnej vzduchovej skrine 20, ktorej vytvorenie je zrejmé z obr. la 2. Hlavná vzduchová skriňa 20 je upevnená spôsobom, ktorý je odborníkom zrejmý pomocou neznázornených podperných prostriedkov v horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva tak, že pozdĺžna os rozvodnej hlavnej vzduchovej skrine 20 prebieha v podstate rovnobežne s pozdĺžnou osou kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva.

Ďalšie pokračovanie opisu integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou Ν0_χ podľa príkladného usporiadania zobrazeného na obr. 2 je zamerané na vytvorenie hlavnej vzduchovej skrine 20. ktorá obsahuje dvojicu koncových vzduchových oddielov 22, 24. Ako je najlepšie možno pochopiť z obr. 2, prvý z koncových vzduchových oddielov 22 je vytvorený na spodnom konci hlavnej vzduchovej skrine 20. Druhý koncový vzduchový oddiel 24 je vytvorený v hornej časti hlavnej vzduchovej skrine 20. V hlavnej vzduchovej skrini 20 je podľa príkladného usporiadania zobrazeného na obr. 2 okrem toho vytvorená skupina priamych vzduchových oddielov 26, 28, 30 a ďalšia skupina presadených vzduchových oddielov 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46. Vo vnútri každého z koncových vzduchových oddielov 22, 24 a vo vnútri každého z priamych vzduchových oddielov 26, 28, 30 je umiestnená vzduchová tryská, podopretá a upevnená v požadovanej polohe ľubovoľným konvenčným upevňovacím prostriedkom použiteľným na tento účel. Vo vnútri každého z presadených vzduchových oddielov 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 je upevnená presadená vzduchová tryská slúžiaca na účely, ktoré budú objasnené v ďalšej časti opisu, podopretá v nastavenej polohe ľubovoľným druhom známych montážnych prostriedkov vhodných na tento účel. Prívodné ústrojenstvo na prívod vzduchu, ktoré nie je v záujme uchovania prehľadnosti a jasnosti zobrazenia na výkresoch znázornené, je napojené na každý z koncových vzduchových oddielov 22, 24, na každý z priamych vzduchových oddielov 26, 28, 30 a tiež na každým z presadených vzduchových oddielov 32, 34, 36, 38, 40, 42,

44, 46. pričom ústrojenstvo na prívod vzduchu privádza vzduch do týchto oddelení a vedie ho ich vnútrom do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. V tomto prípade je ústrojenstvo na prívod vzduchu známeho usporiadania a obsahuje neznázornený ventilátor a neznázornené vzduchové potrubia, ktoré sú napojené v prietokovom usporiadaní na jednom konci na ventilátor a na druhom konci na vstupy koncových vzduchových oddielov 22. 24 priamych vzduchových oddielov 26, 28, 30 a presadených vzduchových oddielov 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 prostredníctvom samostatných neznázornených ventilov, posúvačov a iných ovládacích prvkov.

Z príkladného usporiadania hlavnej vzduchovej skrine 20 zobrazeného na obr. 2 je zrejmé, že hlavná vzduchová skriňa 20 má skupinu palivových oddielov 48, 50, 52, 54, 56. V každom z palivových oddielov 48, 50. 52, 54. 56 je osadená palivová tryská 58, ktorá je zobrazená na obr. 3. Táto palivová tryská 58 je upevnená pomocou v podstate ľubovoľných montážnych prostriedkov a upevňovacích prvkov v polohe zodpovedajúcej danému účelu vo vnútri každého z palivových oddielov 48, 50, 52, 54, 56. Palivová tryská 58 má z dôvodu, ktorý bude uvedený v ďalšej časti opisu, ústie 60 trysky na prívod práškového pevného paliva, upravené na styk s plameňmi. Každý z palivových oddielov 48, 50, 52, 54, 56 je v príkladom vyhotovení, zobrazenom na obr. 2, ktoré však nie je nijako obmedzujúce, označený ako uhoľný oddiel. Rozumie sa, že palivové oddiely 48, 50, 52, 54, 56 sú vhodné tiež na iné druhy práškových pevných palív, to znamená, sú použiteľné s ľubovoľnou formou práškových pevných palív, ktoré môžu byť spaľované v horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva.

Prívodné ústrojenstvo 62 na dodávanie práškového pevného paliva, ktoré je schematicky zobrazené na obr. 1, je spojené s palivovými tryskami 58, ktoré sú umiestnené a upevnené vo vnútri palivových oddielov 48, 50, 52, 54, 56, pričom prívodné ústrojenstvo 62 práškového pevného paliva dodáva práškové pevné palivo do palivových oddielov 48, 50, 52, 54, 56 a najmä do palivových trysiek 58 umiestnených a upevnených v ich vnútornom priestore na rozprašovanie paliva do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Toto prívodné ústrojenstvo 62 práškového pevného paliva obsahuje rozmelňovač 64 paliva, ktorý je zobrazený na obr. 1, a prívodné potrubie 66 práškového pevného paliva. Rozmelňovač 64 paliva je upravený na prípravu práškového pevného paliva s takou minimálnou zrnitosťou, že nadsitné na site s 20 okami na centimeter je takmer 0 %, na site so 40 okami na dĺžkový centimeter je 1,5 % a viac než 85 % paliva prepadne sitom s 80 okami na dĺžkový centimeter pričom častice prechádzajúce sitami, poprípade zachytené na sitách s 20, 40 a 80 okami na dĺžkový centimeter sú ekvivalentné časticiam majúcim veľkosť približne 300 mikrónov, 150 mikrónov a 74 mikrónov. Rozmelňovač 64 paliva má tiež neznázornený dynamický triedič. Okrem toho má toto prívodné ústrojenstvo 62 práškového pevného paliva na zabezpečenie funkcie neznázorneného dynamického triediča rotačné triediace lopatky, ktoré udeľujú časticiam práškového pevného paliva odstredivé sily pri ich doprave neznázorneným dynamickým triedičom prúdom vzduchu. Rovnováha síl vyvodzovaných prúdom vzduchu a tiež rotujúcimi lopatkami triediča oddeľuje veľké častice paliva od malých častíc. Malé častice vystupujú z neznázorneného dynamického triediča, zatiaľ čo väčšie častice sú zadržiavané vo vnútri rozmelňovača 64 paliva, aby sa mohli ďalej rozmelňovat na menšie častice. Požiadavka na primárnu dodávku pevných palív s menšou veľkosťou častíc je odôvodnená potrebou zníženia prevádzkových strát pri spaľovaní, spôsobených najmä nespálením časti obsahu uhlíka, ku ktorým dochádza pri stupňovitom spaľovacom procese, ktorý je používaný pre znižovanie produkcie NO* v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme 12 s nízkou produkciou NO^, vytvorenom podľa vynálezu. Jemnejšie častice pevného paliva môžu mať za následok zapálenie pevného paliva tesne za výstupným ústím 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva a tým sa zvyšuje uvoľňovanie dusíka viazaného na palivo a jeho nasledovná redukcia na N₂ v stupňovitom procese. Sekundárnym prínosom riešenia podľa vynálezu je menšia veľkosť častíc (ktoré prechádzajú sitom s viac než 40 okami na dĺžkový centimeter) dopadajúcich na vodnú clonu v kúrenisku 10 na spaľovanie práškového pevného paliva a zlepšená stabilita zapaľovania.

Z rozmelňovača 64 paliva je práškové pevné palivo, majúce zrnitosť uvedenú v predchádzajúcej časti opisu, dopravované prívodným potrubím 66 práškového pevného paliva z rozmelňovača 64 paliva, ku ktorému je toto prívodné potrubie 66 práškového pevného paliva pripojené, a od ktorého práškové palivo vedené do palivových trysiek 58 upevnených v nastavených polohách vo vnútri palivových oddielov 48, 50, 52, 54, 56 na ktoré sú prívodné potrubia 66 práškového pevného paliva napojené prostredníctvom samostatných ventilov, posúvačov a ovládacích jednotiek, ktoré nie sú v príkladoch na výkresoch znázornené. I keď to nie je na výkresoch z dôvodu zachovania ich prehľadnosti zobrazené, rozmelňovač 64 paliva je napojený na neznázornený ventilátor ústrojenstva na zabezpečovanie prívodu vzduchu, o ktorom už bola zmienka v predchádzajúcom opise, takže pri tomto riešení je teda dopravovaný vzduch neznázorneným ventilátorom ústrojenstva na zabezpečovanie prívodu vzduchu do rozmelňovača 64 paliva, pričom práškové pevné palivo je potom dopravované z rozmelňovača 64 paliva do palivových trysiek 58 upevnených vhodnými upevňovacími prvkami vo vnútri palivových oddielov 48, 50, 52, 54, 56 prívodným potrubím 66 práškového pevného paliva v prúde vzduchu spôsobom, ktorý je odborníkom v oblasti zariadení na prípravu a dopravu práškových pevných palív veľmi dobre známy.

Konštrukcia ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov, zobrazená obr. 4, je riešená s ohľadom na jeho základnú požadovanú funkciu, ktorou je potreba zapálenia zmesi práškového pevného paliva a vzduchu, vháňaného z tohto ústia 60 palivovej trysky 58 do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva v mieste nachádzajúcom sa v tesnej blízkosti ústia 60, čím sa rozumie vzdialenosť asi do 60 cm, čo je vzdialenosť podstatne menšia, než aká bola dosiahnuteľná pri doteraz známych ústiach trysiek na vháňanie práškového pevného paliva do spaľovacieho pásma. Toto rýchle zapálenie práškového pevného paliva vyvoláva stabilné horenie prchavých zložiek paliva pokojným plameňom a v dôsledku toho obmedzuje na minimum tvorbu oxidov dusíka NO^ v prúde zmesi s vysokým obsahom paliva. Vynikajúce vlastnosti ústia 60 trysky na prívod práškového pevného paliva do plameňov sú spôsobené širokou mriežkovou konštrukciou 68, zobrazenou na obr. 4, ktorá je umiestnená na výstupnej strane ústia 60. Mriežková konštrukcia 68 v ústí 60 palivovej trysky 58 mení charakteristiky prúdu obsahujúceho zmes práškového pevného paliva a vzduchu, ktorý vystupuje z ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov z tohto v podstate laminárneho prúdenia na turbulentné prúdenie. Zvýšená turbulencia v zmesovom prúde práškového pevného paliva a vzduchu zvyšuje rýchlosť dynamického šírenia plameňov a intenzitu spaľovania. To má na druhej strane za následok rýchle zapálenie celého prúdu práškového pevného paliva a vzduchu v tesnej blízkosti ústia 60 trysky na prívod práškového pevného paliva, upraveného na styk s plameňmi, avšak nie bezprostredne v tomto ústí 60, vyššiu počiatočnú teplotu plameňov, ktorá zvyšuje na maximum uvoľňovanie prchavých látok vrátane palivového dusíka, a rýchle spotrebúvanie kyslíka, ktorý je k dispozícií na spaľovanie v prúde zmesi, a tým sa obmedzuje počiatočná tvorba NO. Skutočný prínos a ekonomický význam ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov spočíva v možnosti dosiahnutia vynikajúceho výkonu bez nutnosti priameho napojenia plameňa na ústie 60 palivovej trysky 58. Skúsenosti ukázali, že doteraz známe konštrukčné usporiadania ústia trysiek sú náchylné na predčasné opotrebovanie a/alebo upchávanie pri spaľovaní určitých druhov práškových pevných palív. Pretože ústie 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov, vytvorené podľa vynálezu, je schopné udržiavať stabilné oddelené plamene, počíta sa s tým, že tým bude možné riešiť problémy s upchávaním trysiek a ich predčasným zhorením, čo boli hlavné nevýhody doteraz známych trysiek a ich ústí, ktoré sa nachádzali príliš blízko horiacim plameňom.

Ako je najlepšie zrejmé z obr. 3 a 4, ústie 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov je •vytvorené v podstate v tvare hranolovitej skrine 70 pravouholníkového prierezu. Hranolovitá skriňa 70 má na dvoch vzájomne protiľahlých stranách otvorené konce 72, 74. ktoré sú dobre zrejmé z obr. 3, a ktorými môže vstupovať a vystupovať prúd práškového pevného paliva a primárneho vzduchu, privádzaný do ústia 60 trysky na prívod práškového pevného paliva do plameňov. Okolo hranolovitej skrine 70 je vytvorený v malom odstupe prechodný kanál 76, zobrazený tiež na obr. 3, na vedenie prídavného vzduchu, napríklad vzduchu podporujúceho horenie. Za unikátny a nový znak usporiadania ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov je možné považovať vytvorenie jeho výstupnej časti. Na výstupnej strane ústia 60 sú umiestnené štyri rámčekové priečky 78a, 78b, 78c, 78d majúce pravouholníkový prierez a usporiadané do obdĺžnikového rámčeka, ako je to znázornené na obr. 4 a upevnené vo vnútri hranolovitej skrine 70 pomocou ľubovoľných známych a preto neznázornených upevňovacích prostriedkov, ktoré sú na tento účel vhodné, pričom tieto štyri rámčekové priečky 78a. 78b, 78c, 78d majúce pravouholníkový prierez sú usporiadané súmerne okolo osi a stredu výstupnej roviny ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov. V tejto výstupnej rovine ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov sú umiestnené tiež strihové tyče 80, 82. zobrazené na obr. 4 a upevnené vo vnútri hranolovitej skrine 70 pomocou ľubovoľných známych neznázornených upevňovacích prostriedkov a vhodných pre tento účel tak, aby boli umiestnené navrchu a mohli sa využívať ako doposiaľ.

Ako je najlepšie zrejmé z obr. 3a 4 ústie 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov je vytvorené v podstate v tvare hranolovitej skrine 70 pravouholníkového prierezu. Hranolovitá skriňa 70 má na dvoch vzájomne protiľahlých stranách otvorené konce 72, 74, ktoré sú dobre zrejmé z obr. 3, a ktorými môže vstupovať a vystupovať prúd práškového pevného paliva a primárneho vzduchu privádzaný do ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov. Okolo hranolovitej skrine 70 je vytvorený v malom odstupe prechodný kanál 76, zobrazený tiež na obr. 3 na vedenie prídavného vzduchu, napríklad vzduchu podporujúceho horenie. Charakteristickou zvláštnosťou usporiadania ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov je vytvorenie jej výtokovej výstupnej časti. Na jeho vnútornej strane sú umiestnené štyri rámčekové priečky 78a, 78b. 78c, 78d. majúce pravouholníkový prierez a spojené svojimi koncami do obdĺžnikového rámu, ako je to znázornené na obr. 4, a upevnené vo vnútri hranolovitej skrine 70 pomocou ľubovoľných známych neznázornených upevňovacích prostriedkov, vhodných na tento účel, pričom tieto štyri rámčekové priečky

78a. 78b. 78c. 78d pravouholníkového prierezu sú usporiadané súmerne okolo osi a stredu výstupnej roviny ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov. V tejto výstupnej rovine ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov sú umiestnené tiež strižné tyče 80, 82. zobrazené na obr. 4, ktoré sú obe upevnené vo vnútri hranolovitej skrine 70 pomocou ľubovoľných známych neznázornených upevňovacích prostriedkov a vhodných na tento účel tak, aby boli umiestnené na vonkajšej a vnútornej výstupnej rovine ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov. Štyri rámčekové priečky 78a, 78b, 78c, 78d pravouholníkového prierezu sú pripojené ku strihovým tyčiam 80. 82 krátkymi spojovacími priečkami 84. 86 pravouholníkového prierezu, ktoré sú zrejmé z obr. 4. Presné rozmery hranolovitej skrine 70 a tiež štyroch rámčekových priečok 78a, 78b, 78c, 78d pravouholníkového prierezu a strižných tyčí 80, 82. ktoré sú upevnené vo vnútri hranolovitej skrine sú stanovené na základe spaľovacieho výkonu a rýchlosti spaľovania, ktoré majú byť dosiahnuté v palivovej tryske 58.

V ďalšej časti opisu ústia 60 palivovej trysky 58 na privod práškového pevného paliva do plameňov je treba zdôrazniť, že hlavným účelom rámčekových priečok 78a, 78b, 78c, 78d pravouholníkového prierezu je vytváranie turbulencie v prúde práškového pevného paliva a primárneho vzduchu, ktorý vystupuje z predného konca 74 hranolovitej skrine 70 pravouholníkového prierezu. Toto vírenie má niekoľko výhodných účinkov. Turbulenciou vznikajú víry, v ktorých je šírenie plameňa rýchlejšie než je rýchlosť pohybu prúdu práškového pevného paliva a primárneho vzduchu a tým je umožnené presunúť bod zápalu tejto horľavej zmesi bližšie k výstupu ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do plameňov, to znamená do menšej vzdialenosti od výstupného konca tohto ústia 60 než asi 60 cm. Okrem toho sú v takto prúdiacej zmesi relatívne rýchlosti práškového pevného paliva a primárneho vzduchu vzájomne rozdielne, čo zlepšuje ich premiešanie a tým sa zamedzí prchaniu látok z práškového pevného paliva v oblasti bezprostredne nadväzujúcej na palivovú trysku 58. Oba tieto účinky napomáhajú znižovať produkciu ΝΟ_χ vytláčaním prchavých zložiek z paliva v oblasti s nedostatkom kyslíka, čo je známou a účinnou podmienkou na zníženie množstva NO^, produkovaného pri konverzii dusíka obsiahnutého v práškovom pevnom palive na oxidy.

Vo vzťahu k tomuto konštrukčnému vyhotoveniu má hlavná vzduchová skriňa 20 podľa svojho príkladného vyhotovenia na obr. 2 prídavný palivový oddiel 88. Tento prídavný palivový oddiel 88 môže byt využívaný na privádzanie prídavného paliva jeho vstrekovaním prídavnou palivovou tryskou do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorá je tvorená tryskou na prívod iného paliva ako práškového pevného paliva, napríklad vykurovacieho oleja alebo plynu, ak je prívod takého prídavného paliva považovaný za účelný. Privádzanie prídavného paliva môže byť výhodné napríklad pri nábehu kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva do plnej prevádzky. I keď je v schematickom príkladnom usporiadaní hlavnej vzduchovej skrine 20 zobrazenom na obr. 2, obsiahnutý len jeden prídavný palivový oddiel 88 rozumie sa, že hlavná vzduchová skriňa 20 môže mať i ďalšie prídavné palivové oddiely 88 bez toho, že by takéto usporiadanie presahovalo rámec vynálezu. Ak je v niektorých prípadoch výhodné použiť ďalšie prídavné palivové oddiely 88, je možné takúto úpravu realizovať náhradou jedného alebo niekoľkých priamych vzduchových oddielov 26, 28, 30 prídavným palivovým oddielom 88.

V ďalšej časti opisu príkladného usporiadania vynálezu bude pozornosť zameraná na princíp činnosti tohto zariadenia na presadené spaľovanie. Na tento účel bude slúžiť najmä príklad zobrazený na obr. 5. Ako je najlepšie vidieť z tohto obr. 5 prúd práškového pevného paliva a primárneho spaľovacieho vzduchu sa vháňa do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva cez palivové oddiely 48, 50, 52, 54, 56 na práškové pevné palivo v smere šípky 90, zobrazenej na obr. 5, na imaginárnu vnútornú kruhovú obežnú dráhu 92 s menším priemerom, zobrazenú na obr. 5, ktorý sa nachádza uprostred horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Na rozdiel od tohto prúdu práškového pevného paliva s primárnym vzduchom sa vzduch pod27 porujúci horenie, to znamená sekundárny vzduch, ktorý je vháňaný do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva presadenými vzduchovými oddielmi 32. 34, 36, 38, 40, 42, 44 a 46 privádza v smere šípky 94, zobrazenej na obr. 5, na imaginárnu vonkajšiu kruhovú dráhu 96 s väčším priemerom, ktorá je pri svojom výskyte sústredná s vnútornou obežnou dráhou 92, nachádzajúcou sa tiež v sústrednej polohe vo vnútri horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva.

Vodorovné odklonenie niektorých z prúdov sekundárneho vzduchu vo vnútri hlavnej vzduchovej skrine 20 spôsobuje, že v počiatočných štádiách spaľovacieho procesu má zmesový prúd práškového pevného paliva a primárneho vzduchu nižší obsah vzduchu. Tým sa vytvára oxidačné prostredie v blízkosti vodných stien kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva vo vnútri spaľovacieho pásma spaľovania práškového pevného paliva a primárneho vzduchu a nad ním. To má za následok zníženie množstva usadzujúceho sa a prilípajúceho sa popolčeka, čo vedie k obmedzovaniu nutnosti odstraňovať popolček stenovými ventilátormi a k zvýšeniu absorpcie tepla v spodnej časti kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Zvýšenie hladiny kyslíka O₂ pozdĺž vodných stien kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva tiež znižuje korózny potenciál, najmä ak je spaľované práškové pevné palivo s vysokou koncentráciou síry, železa, alebo alkalických kovov (K, Na). Korózia vyvolávaná sulfidáciou alebo inými mechanizmami môže byť v praxi riadená minimalizáciou možností priameho dopadu prúdu práškového pevného paliva a primárneho vzduchu a vodnej steny kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Tento potenciál korózie je určený uvoľňovacími parametrami konzervovaného tepla a geometriou kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva a tiež zlepšenou reguláciou zrnitosti práškového pevného paliva, ktoré je spaľované v kúrenisku 10 na spaľovanie práškového pevného paliva.

V ďalšom opise integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 so zníženou produkciou Ν0_χ, zobrazeného schematicky na obr. 2, bude objasnená funkcia dvojice tesne vzájomne spriahnutých horných vzduchových oddielov 98, 100 na prívod vzduchu zhora nad plamene, umiestnených v hornej časti hlavnej vzduchovej skrine 20 tak, aby boli umiestnené v podstate vedľa druhého koncového vzduchového oddielu 24.. Vzduchové trysky na prívod horného vzduchu sú umiestnené tesne vedľa seba nad plameňmi a upevnené v požadovanej polohe niektorými zo známych a neznázornených upevňovacích prvkov, vhodných na tento účel a nachádzajú sa vo vnútri každého z tesne vzájomne spriahnutých horných vzduchových oddielov 98, 100 na prívod vzduchu, nad plamene. Každý z týchto vzájomne spriahnutých horných vzduchových oddielov 98, 100 je spojený s neznázornenými prívodnými ústrojenstvami na prívod vzduchu, s ktorými je tiež spojený, ako už bolo opísané, každý z koncových vzduchových oddielov 22, 24 a tiež každý z priamych vzduchových oddielov

26, 28, 30 a každý z presadených vzduchových oddielov 32 , 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 tak, že neznázornené prívodné ústrojenstvo vzduchu dodáva časť vzduchu podporujúceho spaľovanie do každého z tesne vzájomne spriahnutých horných vzduchových oddielov 98, 100 na dodávanie vzduchu nad plamene, ktorými je vzduch vháňaný do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Vháňanie tohto vzduchu podporujúceho spaľovanie hornými vzduchovými oddielmi 98, 100 na dodávanie vzduchu nad plamene má veľký význam pre spaľovanie uhlíka bez zvýšenia produkcie NO^.

Pri ďalšom objasňovaní povahy konštrukčného riešenia integrovaného spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou Ν0_χ je treba uviesť, že v každom rohu kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva sú vytvorené najmenej dve nad sebou umiestnené samostatné úrovne prívodu oddeleného vzduchu zhora nad plamene, ktoré sú umiestnené medzi hornou stranou hlavnej vzduchovej skrine 20 a výstupnou rovinou 102 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva, zobrazenou na obr. 1. Podľa príkladného usporiadania zobrazeného na obr. 1 a 2 zahŕňa integrovaný tangenciálny spaľovací systém 12 s nízkou produkciou NO^ dve diskrétne etáže prívodu samostatného vzduchu, ktoré sú zobrazené na obr. la 2a ktorými je spodná etáž 104 samostatného prívodu vzduchu zhora nad plamene a horná etáž 106 samostatného prívodu vzduchu zhora nad plamene v spaľova29 com priestore, ako je to zobrazené na obr. 1 a 2. Spodná etáž 104 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor je podopretá a upevnená ľubovoľnými známymi podpernými prvkami, ktoré nie sú na výkresoch zobrazené, ktoré sú vhodné na tento účel a sú umiestnené vo vnútri horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva tak, aby boli dostatočne vzdialené od hornej strany hlavnej vzduchovej skrine 20 a najmä od hornej strany tesne spriahnutého horného vzduchového oddielu 100 tak, aby bola v podstate v pozdĺžnej osi hlavnej vzduchovej skrine 20. Podobne je horná etáž 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor podoprená ľubovoľnými známymi podpernými prvkami, ktoré nie sú zobrazené a ktoré sú vhodné na tento účel vo vnútri horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva tak, aby bola dostatočne vzdialená od spodnej etáže 104 prívodu vzduchu nad spaľovací priestor a aby bola v podstate v pozdĺžnej osi hlavnej vzduchovej skrine 20,. Spodná etáž 104 a horná etáž 106 týchto dvoch samostatných prívodov vzduchu nad spaľovací priestor sú umiestnené na vhodných miestach medzi hornou stranou hlavnej vzduchovej skrine 20 a výstupnou rovinou 102 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva tak, aby čas, ktorý potrebujú plyny vznikajúce pri spaľovaní práškového pevného paliva na premiestnenie hornej strany hlavnej vzduchovej skrine 20 k hornej strane hornej etáže 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor, to znamená doba pobytu týchto plynov v tomto priestore bola dlhšia než 0,3 sekundy.

V ďalšej časti opisu pokračuje podrobnejšie objasňovanie usporiadania spodnej etáže 104 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor a hornej etáže 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor, pričom z príkladov na obr. 1 a 2 je zrejmé, že spodná etáž 104 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor je tvorená troma samostatnými spodnými vzduchovými komorami 108, 110, 112 na prívod vzduchu nad spaľovací priestor, zobrazenými na obr. 2. Podobne je tiež horná etáž 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor tvorená troma samostatnými hornými vzduchovými komorami 114, 116, 118 na prívod vzduchu nad spaľovací priestor zobrazenými tiež na obr. 2. Jednotlivé vzduchové trysky na prívod vzduchu nad spalovací priestor sú upevnené v potrebných polohách pomocou neznázornených známych upevňovacích prostriedkov, vhodných pre tento účel, vo vnútri každej zo samostatných spodných vzduchových komôr 108, 110, 112 spodnej etáže 104 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor a vo vnútri každej zo samostatných horných vzduchových komôr 114, 116, 118 hornej etáže 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor, pričom upevnenie vzduchových trysiek má umožniť ich natáčanie ako do strán, tak tiež hore a dole. Ako je možno najlepšie pochopiť z obr. 6, natáčavý pohyb vzduchových trysiek do strán riadi pohyb vzduchu vo vodorovnej rovine, to znamená v smeroch naznačených šípkami 120 na obr. 6. Výkyvný pohyb vzduchových trysiek v smere hore a dole, ktorý je známy z obr. 7, mení smer prúdu vzduchu,vyznačený na obr. 7 šípkou 122. vo zvislej rovine.

Pre úplnosť opisu spodnej etáže 104 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor a hornej etáže 106 samostatného prívodu vzduchu nad spalovací priestor je treba dodať, že každá zo samostatných spodných vzduchových komôr 108, 110, 112 spodnej etáže 104 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor je spojená prietokovými kanálmi s rovnakým neznázorneným zdrojom vzduchu ako každý koncový vzduchový oddiel 22, 24, každý priamy vzduchový oddiel 26, 28, 30, každý z presadených vzduchových oddielov 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 a každý z tesne vzájomne spriahnutých vzduchových oddielov 98, 100 na prívod vzduchu nad spaľovací priestor tak, že neznázornené ústrojenstvo pre prívod vzduchu dodáva časť vzduchu podporujúceho horenie do každej zo samostatných spodných vzduchových komôr 108, 110, 112. ktorými je vzduch vháňaný do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Podobne je každá zo samostatných horných vzduchových komôr 114, 116, 118 hornej etáže 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor prepojená prietokovými kanálmi s rovnakým neznázorneným zdrojom vzduchu, na ktorý je tiež napojený, ako už bolo uvedené v predchádzajúcej časti popisu, každý koncový vzduchový oddiel 22, 24. každý priamy vzduchový oddiel 26, 28, 30. každý z presadených vzduchových oddielov 32. 34. 36, 38, 40, 42, 44, 46 a každý z tesne vzá31 jomne spriahnutých vzduchových oddielov 98, 100 na prívod vzduchu nad spaľovací priestor tak, že neznázornené ústrojenstvo na prívod vzduchu dodáva časť vzduchu podporujúceho horenie do každej zo samostatných horných vzduchových komôr 114, 116. 118, ktorými je vzduch vháňaný do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva.

Účinok použitia viacstupňového prívodu vzduchu nad spaľovací priestor, to znamená prívodu v dvoch alebo viacerých úrovniach nad spaľovacím priestorom, spočíva v tom, že sa tým umožňuje optimalizácia stechiometrie vo vnútri horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva z hľadiska maximálneho zníženia produkcie NO^ konkrétne pre každé použité pevné palivo. Okrem toho sa využívaním možnosti zmeny polôh samostatných spodných vzduchových komôr 108, 110, 112 spodnej etáže 104 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor a samostatných horných vzduchových komôr 114, 116, 118 hornej etáže 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor ich natáčaním vo vodorovnom smere a naklápaním v zvislom smere možno pôsobiť na dosiahnutie optimálneho priebehu procesu zmiešavania spaľovacieho vzduchu a spalín, aby sa dosiahlo maximálne riadenie produkcie spáliteľných produktov, ako je uhlík, oxid uhoľnatý, uhľovodíky (THC) a polycyklické aromatické zlúčeniny (PAC).

Ďalší opis bude zameraný na činnosť integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka ΝΟ_χ, vytvoreného podľa vynálezu, ktorý je určený na využitie v peciach a iných kúreniskách na spaľovanie práškového pevného paliva, hlavne v kúrenisku 10 na spaľovanie práškového pevného paliva z obr. 1, pričom tento integrovaný tangenciálny spaľovací systém 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ je schopný obmedziť množstvo vznikajúcich oxidov dusíka NO^ pri spaľovaní práškových pevných palív v kúrenisku 10 na menej ako

64,5 mg/GJ, pričom súčasne je produkcia lietavého popolčeka v kúrenisku 10 na spaľovanie práškového pevného paliva obmedzená na hodnoty menšie ako 5 % a emisie oxidu uhoľnatého CO sú obmedzené na menej ako 50 častíc z milióna. Pri prevádzke integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ je do neho privádzané z rozmelňovača 64 pevného paliva pripravené práškové pevné palivo š takou zrnitosťou, že zvyšok na site s 20 okami na centimeter je skoro 0 %, na site so 40 okami na dĺžkový centimeter je asi

1,5 % a viac ako 85 % práškového paliva prepadne sitom s 80 okami na dĺžkový centimeter, pričom častice zachytené na sitách s 20, 40 a 80 okami na dĺžkový centimeter sú ekvivalentné časticiam majúcim veľkosť približne 300 mikrónov, 150 mikrónov a 74 mikrónov. Práškové pevné palivo so zrnitosťou uvedenou v predchádzajúcej časti je dopravované prívodným potrubím 66 paliva od rozmelňovača 64 na prípravu práškového paliva do jednotlivých palivových oddielov 48, 50, 52, 54, 56 na práškové palivo. Práškové pevné palivo, ktoré je v tejto fáze stále ešte unášané prúdom vzduchu, je potom vháňané do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva pomocou ústia 60 palivovej trysky 58 na prívod práškového pevného paliva do spaľovacej oblasti, umiestnenej v každom z palivových oddielov 48, 50, 52, 54, 56 na práškové pevné palivo, pričom zápalný bod práškového pevného paliva vháňaného do plameňov je vo vzdialenosti menšej ako 60 cm od príslušného jedného z ústí 60 trysiek na prívod práškového pevného paliva do spaľovacej oblasti, ktorými je práškové pevné palivo vháňané, takže vzniká stabilný plameň podobný ako pri spaľovaní prchavých horľavín a pri horení je produkované minimálne množstvo oxidov dusíka ΝΟ_χ v prúde s vysokým obsahom práškového pevného paliva.

V ďalšom pokračovaní opisu činnosti integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ je treba pripomenúť, že do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva je vháňané vopred stanovené množstvo vzduchu podporujúceho horenie a tvoreného sekundárnym vzduchom, privádzaným každým z koncových vzduchových oddielov 22, 24, každým z priamych vzduchových oddielov 26, 28, 30 a - každým z presadených vzduchových oddielov 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 tak, že stechiometria vo vnútri horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva a predovšetkým vo vnútri jeho primárnej spaľovacej zóny sa pohybuje medzi 0,5 a 0,7. Stechiometriou sa v tejto súvislosti rozumie teoretické množstvo vzduchu, ktoré je potrebné k dokonalému spáleniu práškového pevného paliva a ako primárna spaľovacia zóna sa v tomto prípade označuje oblasť ležiaca medzi prvým koncovým vzduchovým oddielom 22 a druhým koncovým vzduchovým oddielom 24. Účinok dosiahnutej stechiometrie medzi 0,5 a 0,7 v primárnej spaľovacej zóne sa prejavuje tým, že uvoľňovanie dusíka z práškového pevného paliva, vháňaného do tejto primárnej spaľovacej zóny palivovými oddielmi 48, 50, 52, 54, 56 na práškové pevné palivo, a premena tohto dusíka na molekulárny dusík, to znamená na N^, je zvýšená na maximum. Prídavným účinkom tohto riešenia je obmedzenie celkového unášaného množstva dusíkových atómových zložiek, to znamená NO, HCN, NH_a a pyrolýzového dusíka z primárnej spaľovacej zóny do ďalšej zóny vo vnútri horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva, na minimum.

Okrem vzduchu podporujúceho spaľovanie, vháňaného podľa predchádzajúceho opisu príkladného usporiadania do primárnej spaľovacej zóny, je do priestoru horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva nad spaľovacie pásmo privádzané vopred stanovené množstvo vzduchu podporujúce spaľovanie každým z tesne vedľa seba usporiadaných horných vzduchových oddielov 98, 100 na prívod vzduchu nad plamene, pričom množstvo takto privádzaného vzduchu je regulované s ohľadom na požiadavku, aby stechiometria vo vnútri horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva a predovšetkým vo vnútri oblasti na pseudospaľovanie oxidov dusíka ΝΟ_χ bola medzi 0,7 a 0,9. Pojem oblasť na pseudospaľovanie oxidov dusíka NO^ používaný v tomto opise označuje oblasť, ktorá sa nachádza medzi horným vzduchovým oddielom 100 na prívod vzduchu nad spaľovacie pásmo a prvou samostatnou spodnou vzduchovou komorou 108 spodnej etáže 104 prívodu vzduchu nad spaľovacie pásmo. Tento stechiometrický účinok je v oblasti na pseudospaľovanie oxidov dusíka NO^ medzi 0,7 a 0,9 a je maximalizovaná redukcia NO na N₌ reakciou s uhľovodíkmi a/alebo amínovými radikálmi.

V ďalšom opise činnosti integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO ,

X ' vytvoreného podľa vynálezu je treba pripomenúť, že sa vháňa vopred stanovené množstvo vzduchu podporujúce horenie vo forme samostatného prúdu vzduchu vháňaného nad spaľovaciu oblasť do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Konkrétnejšie, prvé vopred stanovené množstvo vzduchu podporujúce horenie je vháňané do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva vo forme samostatného prúdu vzduchu privádzané nad spaľovaciu oblast každou zo spodných vzduchových komôr 108, 110, 112 spodnej etáže 104 prívodu vzduchu nad spaľovaciu oblasť tak, že stechiometrie existujúce vo vnútri horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva a hlavne vo vnútri reakčnej zóny, v ktorej dochádza k deplecii dusíka, je medzi 0,9 a 1,02. Pod pojmom reakčná dusíková deplečná zóna, ktorý je používaný v týchto súvislostiach, sa rozumie zóna ležiaca medzi samostatnou spodnou vzduchovou komorou 112 spodnej etáže 104 prívodu vzduchu nad spaľovaciu oblasť a samostatnou hornou vzduchovou komorou 114 hornej etáže 106 prívodu vzduchu nad spaľovaciu oblasť. Účinok stechiometrie medzi 0,9 a 1,02 v reakčnej dusíkovej deplečnej zóne spočíva v tom, že unášanie reakčných dusíkových zložiek, tvorených hlavne NH₃, HCN a pyrolyzovaným dusíkom, do výstupnej časti horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva je obmedzené na minimum, pričom je súčasne zvýšená premena týchto zložiek na molekulárny dusík N_z·

Druhé, vopred stanovené množstvo vzduchu podporujúce horenie vo forme samostatných prúdov vzduchu privádzaných nad spaľovaciu oblast, je vháňané do horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva každou zo samostatných horných vzduchových komôr 114, 116, 118 hornej etáže 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovaciu oblasť tak, že stechiometrický pomer vo vnútri horákovej oblasti 14 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva a hlavne vo vnútri konečného spaľovacieho pásma je najmenej 1,07. Pojmom konečné spaľovacie pásmo sa v tomto opise rozumie pásmo ležiace medzi treťou samostatnou hornou vzduchovou komorou 118 hornej etáže 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovaciu oblast a vý35 stupnou rovinou 102 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Účinok tejto stechiometrie rovný najmenej 1,07 v konečnom spaľovacom pásme sa prejaví zvýšením stechiometrie vo výslednom vychádzajúcom vzduchu, aby sa obmedzila emisia CO, THC/VOC a nespálených zložiek a súčasne sa obmedzovala tvorba tepelných oxidov dusíka NO^ na minimum.

Súhrnne možno povedať, že integrovaný tangenciálny spaľovací systém 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka Ν0_χ, vytvorený podľa vynálezu, obsahuje rad konštrukčných koncepcií. Napríklad optimálna stechiometria primárnej spaľovacej zóny sa vyskytuje vo vnútri integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka Ν0_χ, pričom táto optimálna stechiometria sa pohybuje medzi 0,5 a 0,7. Druhým predpokladom na dosiahnutie maximálnej redukcie vzniku oxidov dusíka Ν0_χ a/alebo maximálnej účinnosti spaľovania pri prevádzke integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 je zabezpečenie optimálneho percentuálneho prívodu vzduchu v každej danej úrovni nad spaľovacím priestorom. Predpokladá sa optimálny percentuálny prívod vzduchu medzi 10 % až 20 %. Tretím predpokladom na dosiahnutie uvedených výsledkov sú štyri dôležité reakčné postupy v celom procese spaľovania, pri ktorom sa tvoria alebo rozkladajú oxidy dusíka NO^. Každý z týchto reakčných krokov má svoje osobitné optimálne podmienky vrátane stechiometrie. Ako bolo opísané v predchádzajúcej časti popisu, zóny, v ktorých prebiehajú tieto štyri reakčné stupne, sú nasledujúce: primárna spaľovacia zóna, v ktorej sa stechiometrický pomer udržiava medzi 0,5 a 0,7, zóna pseudospaľovania oxidov dusíka ΝΟ_χ, v ktorej je stechiometrický pomer medzi 0, a 0,9, zóna reakčného znižovania obsahu dusíka, v ktorej je stechiometrický pomer v rozsahu medzi 0,9 a 1,02, a konečne spaľovacia zóna, v ktorej je stechiometrický pomer najmenej 1,07. V súlade s podstatou konštrukčného vytvorenia integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ je viacstupňový samostatný prívod vzduchu nad spaľovaciu oblasť upravený na vháňanie vzduchu do kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva samostatnými vzduchovými oddeleniami alebo komorami, napríklad samostatnými vzduchovými komorami 108, 110. 112 na prívod vzduchu nad spa36 lovací priestor, ktoré patria do spodnej etáže 104 na samostatný prívod vzduchu nad spaľovaciu oblasť a prostredníctvom ďalších samostatných horných vzduchových komôr 114, 116, 118 hornej etáže 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovací priestor, pričom tento vzduch je privádzaný do najmenej dvoch výškových úrovní, ktoré sa nachádzajú medzi hornou stranou hlavnej vzduchovej skrine 20 a výstupnou rovinou 102 kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva tak, aby doba pobudnutia prúdu splodín horenia práškového pevného paliva v tejto oblasti, to znamená doba, počas ktorej sa premiestnia plyny vznikajúce pri spaľovaní práškového pevného paliva po dráhe od horného konca hlavnej vzduchovej skrine 20 k hornej strane najvyššej úrovne na samostatný prívod vzduchu nad spaľovaciu oblasť, ktorou je v príkladnom uskutočnení integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^, zobrazeného v príkladnom uskutočnení na obr. la 2, horná strana tretej hornej vzduchovej komory 118 v hornom poschodí 106 samostatného prívodu vzduchu nad spaľovaciu oblasť.

Pri overovaní činnosti integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^, vytvoreného podľa vynálezu, boli použité tri druhy práškových pevných palív, označených ako palivo A, B, C, ktoré sú reprezentatívnymi druhmi práškových pevných palív ťažených vo východných štátoch severoamerickej únie, a ktoré sa využívajú v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka Ν0_χ podľa vynálezu. Analýza týchto troch typov práškových pevných palív preukázala ich nasledovné zloženie:

Typ práškového

pevného paliva	A	B	C
HHV (J/kg)	30,40	30,60	28,83
FC/VM	2,2	1,6	1,2
vlhkosť (% hmôt.)	4,2	5,1	7,0
dusík N (% hmôt.)	1,1	1,3	0,9
síra S (% hmôt.)	0,8	1,3	3,6
popolček (% hmôt.)	9,7	8,4	8,0

Práškové pevné palivá z východných štátov Únie boli vybrané z toho dôvodu, že pri nich dochádza v menšom rozsahu ku stupňovitému spaľovaniu, najmä ak má byt dosiahnutý nižší objem emisií oxidov dusíka ΝΟ_χ a nižší obsah nespáleného uhlíka v lietavom popolčeku. Klasifikačné pravidlá Americkej spoločnosti pre skúšanie a materiály (ASTM) pre práškové pevné palivá sú nasledujúce: práškové pevné palivo A musí obsahovať stredne prchavé živice a ako práškové pevné palivo B, tak aj práškové pevné palivo C musí obsahovať vysoko prchavé živice.

Laboratórne prístroje a zariadenia, ktoré boli využité pri vývoji integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa vynálezu, v podstate kopírujú všetky hlavné konštrukčné znaky typického kúreniska s tangenciálnym prívodom práškového pevného paliva vrátane spodného kúreniska, bunkra na zachytávanie popola, skupiny horákov, klenbového úseku, prehrievacích a/alebo prihrievacích panelov a konvekčných plôch na odoberanie tepla. Laboratórne prístroje a zariadenia preukázali možnosť udržať úroveň produkcie emisií oxidov dusíka NO^ súhlasnú s meraniami získavanými zo skutočných kúrenísk, v ktorých prebieha tangenciálne spaľovanie práškových pevných palív. V tejto súvislosti môže byť využitý obr. 8, ktorý je príkladom nijak neobmedzujúcim možnosti ďalších iných príkladných výsledkov, a na ktorom je grafické znázornenie porovnania úrovní emisií oxidov dusíka NO*, ktoré boli získané v dvoch prevádzkových skúškach, ktoré sa uskutočnili v kúrenisku na spaľovanie práškového pevného paliva, vháňaného do spaľovacieho priestoru tangenciálne, a v laboratórnej skúške pri ktorej sa využili spomenuté laboratórne prístroje a zariadenia známeho usporiadania a stvárnenia, tvoriaceho spaľovací systém upravený na nízku produkciu oxidov dusíka NO^ a vhodný na spaľovanie tangenciálne privádzaného práškového pevného paliva v kúrenisku. Reálne výsledky 124, 126 skúšok na skutočnom zariadení sú zobrazené na obr. 8, na ktorom je tiež zobrazený laboratórny výsledok 128. získaný na laboratórnych zariadeniach.

Na obr. 9 je graficky znázornené porovnanie úrovne produkcie oxidov dusíka NO^, získavanej jednak v rôznych známych spaľovacích systémoch, upravených na nízku produkciu oxidov dusíka NO^, z ktorých každý je vhodný na vytvorenie kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, a jednak v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa vynálezu. Na obr. 9 znázorňujú emisné úrovne 130, 132, 134 množstvo emisií dosahované pri troch rôznych doteraz známych spaľovacích systémoch upravených na zníženie produkcie oxidov dusíka NO^ a teda súčasný dosiahnuteľný stav, zatiaľ čo emisná úroveň 136 oxidov dusíka Ν0_χ, zobrazená rovnako na obr. 9, znázorňuje hodnotu dosahovanú v prevedení integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa vynálezu.

Z tohto príkladu na obr. 9 je zrejmé, že najvyššie zníženie emisie oxidov dusíka ΝΟ_χ, dosahované v dosiaľ známych spaľovacích systémoch, upravených na zníženú produkciu oxidov dusíka Ν0_χ a vyjadrené emisnou úrovňou 134 na obr. 9, je približne o 50 % menšie ako redukcia emisií oxidov dusíka NO dosahovaná >c v inom známom spaľovacom systéme so zníženou produkciou oxidov dusíka NO^, vyjadrená na obr. 9 emisnou úrovňou 130. Okrem toho je zrejmé, že výkon dosiahnuteľný v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ predstavuje ďalšie zvýšenie účinnosti v porovnaní s výkonom známeho spaľovacieho zariadenia s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^, v ktorom sa dosahuje emisná úroveň 130 zobrazená na obr. 9. V tomto konkrétnom príklade je možné v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka Ν0_χ dosiahnuť v emisnej úrovni 136 temer 80 %-né zníženie emisií oproti redukcii emisií dosiahnuteľné v dosiaľ známych spaľovacích systémoch s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^, ktoré produkujú emisie s úrovňou 130, zobrazenou na obr. 9. V integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^, vytvoreného podľa vynálezu, bola nakoniec pri laboratórnych skúškach dosiahnutá emisná hodnota 60,3 mg/GJ pri spaľovaní práškového pevného paliva A dodávaného z východných štátov USA.

Pri spaľovaní práškových pevných palív sú emisie oxidov dusíka NO^ výrazne ovplyvnené prítomnosťou kyslíka v počiatočných štádiách spaľovania. Dostupnosť kyslíka v počiatočnom globálnom štádiu tangenciálneho spaľovacieho procesu je vyjadrená parametrom stechiometrický pomer v hlavnej horákovej oblasti (pomer množstva dostupného kyslíka k množstvu potrebnému na úplnú oxidáciu zmesi v spodnej časti kúreniska, ktorá je teoreticky definovaná ako oblasť prívodu paliva). Obr. 10 zobrazuje, že ak je stechiometria hlavnej horákovej oblasti redukovaná na optimálnu úroveň, znižujú sa výrazne emisie oxidov dusíka ΝΟ_χ, vyznačené krivkou 138 na obr. 10 až na 60,3 mg/GJ. Obr.10 tiež znázorňuje, že nespálené uhlíkové emisie, zobrazené krivkou 140 na obr. 10, sa zvyšujú pri znižovaní stechiometrického pomeru, ale pohybujú sa v rozsahu menšom ako 5 % uhlíka v lietavom popolčeku. Ako je to zrejmé z obr. 10, ďalšie znižovanie stechiometrického pomeru v hlavnej horákovej oblasti pod optimálnu hodnotu vedie k zvyšovaniu ako množstva nespáleného uhlíka, tak i k zvyšovaniu emisií oxidov dusíka NO .

χ

Obr. 11 znázorňuje, že nízke úrovne emisie oxidov dusíka NO^ je možné dosiahnuť nielen udržiavaním priestoru kúreniska na nízkych hodnotách stechiometrických pomerov. Na obr. 11 sú zobrazené emisné výsledky, zobrazené krivkami 142, 144, 146 a získané z troch rôzne konštrukčne vytváraných typov spaľovacích systémov upravených na zníženie emisií oxidov dusíka NO^ pri spalovaní práškového pevného paliva typu A meraných vo východných štátoch USA. Zatiaľ čo vo všetkých prípadoch sú emisie oxidov dusíka ΝΟ_χ zreteľne ovplyvňované týmito parametrami, absolútna úroveň emisií oxidov dusíka Ν0_χ, predovšetkým ich minimá sú, výrazne odlišné. Z toho by malo byť zrejmé, že výkon vyjadrený hodnotou redukcie emisií dosahovanej v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka ΝΟ_χ podľa vynálezu je výsledkom integrácie celého spaľovacieho systému a nielen využitím nízkych stechiometrických úrovní pri prevádzke viacstupňového kúreniska .

Na obr. 12 je zobrazené, aký účinok má jemnosť alebo zrnitosť práškového pevného paliva na množstvo zvyškového uhlíka v lietavom popolčeku, vznikajúcom pri spaľovaní práškového pevného paliva typu A, ťaženého vo východných štátoch USA, v troch rôzne priestorovo usporiadaných typoch spaľovacích systémov s obmedzenou produkciou oxidov dusíka NO^, uvedených na obr. 12a, 12b ako konfigurácia A 148. konfigurácia B 150 a konfigurácia C 152. Na obr. 12b je zase vyjadrený účinok zrnitosti práškového pevného paliva na emisie oxidov dusíka NO^ pri spaľovaní práškového pevného paliva typu A z východných štátov USA v spaľovacom systéme s obmedzenou produkciou oxidov dusíka NO^ a s konfiguráciou A, v spaľovacom systéme s obmedzenou produkciou oxidov dusíka ΝΟ_χ a s konfiguráciou Bav spaľovacom systéme s obmedzenou produkciou oxidov dusíka NO^ a s konfiguráciou C. Na obr. 12b sú konečne tiež zobrazené výsledky, ktoré boli dosiahnuté v spaľovacom systéme s obmedzenou produkciou oxidov dusíka Ν0_χ a s konfiguráciou A pri spaľovaní práškového pevného paliva typu A z východných štátov USA majúcich štandardnú zrnitosť 154. v porovnaní s výsledkami dosiahnutými pri spaľovaní práškového pevného paliva typu A z východných štátov USA s minimálnou zrnitosťou 156. pri ktorej je zvyšok na site s 20 okami na dĺžkový centimeter približne 0 %, na site so 40 okami na centimeter 1,5 % a viac ako 85 % na site s 80 okami na dĺžkový centimeter. Ďalšie výsledky zobrazené na obr. 12b boli dosiahnuté v spaľovacom systéme s obmedzenou produkciou oxidov dusíka NO^ a s konfiguráciou B pri spaľovaní práškového pevného paliva typu A z východných štátov USA, ktoré majú štandardnú zrnitosť 158. v porovnaní s výsledkami dosiahnutými pri spaľovaní práškového pevného paliva typu A z východných štátov USA, ktoré majú minimálnu zrnitosť 160. pri ktorej je zvyšok na site s 20 okami na dĺžkový centimeter približne 0 %, na site so 40 okami na centimeter 1,5 % a viac ako 85 % na site s 80 okami na dĺžkový centimeter a v spaľovacom systéme s obmedzenou produkciou oxidov dusíka NO* a s konfiguráciou B pri spaľovaní práškového pevného paliva typu A z východných štátov USA majúceho štandardnú zrnitosť 162. v porovnaní s výsledkami dosiahnutými pri spaľovaní práškového pevného paliva typu A s východných štátov USA, majúceho minimálnu zrnitosť 164. pri ktorej je zvyšok na site s 20 okami na dĺžkový centimeter približne 0 %, na site so 40 okami na centimeter 1,5 % a viac ako 85 % na site s 80 okami na dĺžkový centimeter. Účinok nespáleného uhlíka, ktorý je vyznačený na obr. 12a bol predpo41 kladaný, ale zníženie emisií oxidov dusíka NO^ vyznačené na obr. 12b nebolo dosiaľ publikované. Je treba pripomenúť, že ani spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ a konfiguráciou A, ani spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ a konfiguráciou B a ani spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ a konfiguráciou C nie sú integrovaným tangenciálnym spaľovacím systémom 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka Ν0_χ podľa vynálezu.

Na obr. 13a je zobrazené množstvo oxidu uhoľnatého CO získavaného pri skúšobnom spaľovaní v laboratórnych zariadeniach s využitím integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka N0*_ podľa vynálezu pričom na obr. 13a sú zobrazené výsledky dosiahnuté pri spaľovaní práškového pevného paliva A 166. pri spaľovaní práškového pevného paliva B 168 a pri spaľovaní práškového pevného paliva C 170. pričom všetky druhy používaných palív A, B, C pochádzajú z východných štátov severoamerickej únie.

Na obr. 13b sú graficky vyjadrené hodnoty obsahu uhlíka v lietavom popolčeku produkované pri skúšobnom spaľovaní práškového pevného paliva A 172, pri spaľovaní práškového pevného paliva B 174 a pri spaľovaní práškového pevného paliva C 176. pričom všetky druhy používaných palív A, B, C pochádzajú z východných štátov severoamerickej únie, v laboratórnych podmienkach v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme 12. s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa vynálezu.

Obr. 13c znázorňuje množstvo emisií oxidov dusíka NO^, získavaných pri skúšobnom spaľovaní práškového pevného paliva A 178. pri spaľovaní práškového pevného paliva B 180 a pri spaľovaní práškového pevného paliva C 182, pričom všetky druhy používaných palív A, B, C pochádzajú z východných štátov severoamerickej únie, v laboratórnych podmienkach v integrovanom tangenciálnom spaľovacom systéme 12 s nízkou produkciou oxidov dusíka Ν0_χ podľa vynálezu.

Ďalšiemu objasneniu riešení podľa vynálezu napomáhajú obr. 14 a 15 výkresov príkladného usporiadania, kde obr. 14 obsahuje schematický vodorovný rez kúreniskom 10' na spaľovanie práškového pevného paliva, ktoré predstavuje konkrétne telesné vytvorenie integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému s nízkou produkciou oxidov dusíka N0^ podľa vynálezu a na ktorom sú šípkami 184, 186 vyznačené dva hlavné smery prívodu zmesi práškového pevného paliva a vzduchu do kúreniska 10' na spaľovanie práškového pevného paliva z hlavnej prívodnej vzduchovej skrine ak je číslo vírenia väčšie ako 0,6.

Na obr. 15 je schematicky v pôdorysnom pohľade znázornené kúrenisko 10' na spaľovanie práškového pevného paliva z obr. 14, ktoré je konkrétnym príkladným usporiadaním integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa vynálezu, znázorňujúcom uhly vyznačené šípkami 188. v ktorých je zmes práškového pevného paliva a vzduchu vháňaná do kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva hlavnou vzduchovou komorou, aby sa vytvoril vírivý prúd s číslom vírenia väčším ako 0,6.

Z príkladov zobrazených na obr. 14 a 15 je možné spoznať, že emisie oxidov dusíka ΝΟ_χ poprípade obsah uhlíka v lietavom popolčeku môžu byť ovplyvnené modifikáciou aerodynamických pomerov v spodnej časti pece alebo kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, najmä kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva podľa obr. 1 tak, že je možné dosiahnuť zníženia emisií oxidov dusíka NO a obsahu uhlíka v lietavom

X popolčeku. V doteraz známych spaľovacích procesoch prebieha v spodnej časti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva spaľovanie vo forme víriaceho tangenciálneho jadra plameňa. Toto jadro je vytvorené prívodom práškového pevného paliva a vzduchu podporujúceho horenie a privádzaného tryskami upravenými na tento účel, ktoré sú umiestnené vo všetkých štyroch rohoch kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva. Trysky na prívod práškového pevného paliva a vzduchu podporujúceho horenie sú usporiadané tak, že podporujú rotačný, to znamená v podstate vírivý pohyb okolo imaginárneho horiaceho kruhu uprostred kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, kde vznikajú z privádzaného práškového pevného paliva a vzduchu podporujúceho horenie plynné splodiny horenia.

Podľa navrhnutej modifikácie sa približovanie horľavej zmesi, opísanej v predchádzajúcej časti a využívanej na vytváranie vírivej funkcie, môže uskutočňovať i inak. Na úvod k popisu tejto modifikácie je vhodné uviesť vysvetlenie pojmu číslo vírenia. Týmto pojmom je označovaný bezrozmerný číselný pojem, ktorý definuje vírivé aerodynamické prúdové polia. Konkrétnejšie, číslo vírenia je definované ako pomer axiálnej zmeny uhlového momentu a axiálnej zmeny lineárnej pohybovej energie k polomeru vírenia. Pri takto definovaných vzťahoch sa pri zvýšení momentu hybnosti prúdového poľa zvyšuje číslo vírenia prúdového poľa, to znamená, vytvára sa silnejšie víriaci prúd zmesi. Podľa doterajších praktických skúseností sa kúreniská na spaľovanie práškového pevného paliva doteraz navrhovali tak, aby číslo vírenia bolo rádovo 0,4 až 0,6. To sa dosiahne vháňaním zmesi práškového pevného paliva a vzduchu podporujúceho horenie do kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva v uhle 6° k diagonále prechádzajúcej stredom kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva. Číslo vírenia pohybujúce sa rádovo okolo 0,4 až 0,6 vytvára stav, ktorý je obvykle nazývaný slabo víriacim prúdom zmesi, v ktorom dochádza len k nepatrnému turbulentnému premiešavaniu medzi práškovým pevným palivom a vzduchom podporujúcim horenie a aerodynamika spodného priestoru kúreniska napomáha pohybu spalín pecou alebo kúreniskom na spaľovanie práškového pevného paliva pozitívnym smerom nahor.

Vháňanie zmesi práškového pevného paliva a vzduchu podporujúceho horenie v uhle väčšom ako 6° k diagonále prechádzajúcej vodorovne stredom kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva je možné dosiahnuť v spodnej časti priestoru kúreniska väčšieho čísla vírenia ako 0,6. Napríklad pri použití uhla 15° pre tento účel, to znamená uhla zovretého medzi šípkou 188 na obr. 15 a diagonálou je možné dosiahnuť čísla vírenia vypočítaného na 3,77. Ako je lepšie zrejmé z obr. 14, ak sa číslo vírenia zvýši k tejto úrovni, a všeobecne povedané, ak sa číslo vírenia zvýši nad 0,6, vytvorí sa v strede víriaceho horiaceho jadra tlakový gradient, to znamená vrchol, ktorý je schematicky zobrazený na obr. 14 šípkami 186 a ktorý vyvoláva opačné, to znamená dole smerujúce prúdenie v jadre vrchola. Výsledkom tohoto pohybu prúdu zmesi v strede vytvoreného plameňového jadra je výrazné predĺženie doby zotrvania práškového pevného paliva v spodnej časti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva. Predĺženie doby zotrvania práškového pevného paliva spoločne s optimálnym množstvom prítomného kyslíka definovaného ako palivové stechiometrické prostredie vytvára spoločne s teplotami pohybujúcimi sa v optimálnom rozsahu výhodné podmienky pre obmedzenie emisií oxidov dusíka NO^, pričom predĺžením doby zotrvania paliva sa tiež zníži na minimum akékoľvek zvýšenie emisií nespálených uhlíkových zložiek v lietavom popolčeku, čím sa zvyšuje účinnosť kúreniska.

Obr. 16 obsahuje schematické znázornenie kúreniska 10 na spaľovanie práškového pevného paliva zobrazeného vo zvislom reze a tvoriaceho súčasť integrovaného tangenciálneho spaľovacieho systému s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^, vytvoreného podľa vynálezu, na ktorom je zrejmé nakláňanie spodnej trysky 190 na prívod práškového pevného paliva a vykyvovanie spodnej vzduchovej trysky 192, aby sa znížilo hromadenie popolčeka a zvýšila sa konverzia uhlíka. Známym charakteristickým znakom konštrukcie spaľovacích systémov s nízkou produkciou oxidov dusíka NO* je substechiometrická prevádzka horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva. Tento nízky stechiometrický pomer je dosiahnutý znížením množstva vzduchu podporujúceho horenie, ktorý je vháňaný do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva. Výsledné zníženie miestnej axiálnej rýchlosti prúdenia zmesi spôsobuje vypadávanie práškového pevného paliva do násypky, ktorá je napojená na kúrenisko na spaľovanie práškového pevného paliva. Avšak vykývnutím len spodnej trysky 190 na prívod práškového pevného paliva, zobrazenej na obr. 16, smerom hore a vykývnutím spodnej vzduchovej trysky 192 smerom dole, zatiaľ čo ďalšie trysky na prívod práškového pevného paliva a vzduchu na podporu horenia zostávajú v nemenných polohách, sa dosiahne zníženie množstva práškového pevného paliva, ktoré sa dostáva do oblasti násypky v dôsledku zmeny smeru pohybu práškového pevného paliva skôr do oblasti s vyššou axiálnou rýchlosťou pohybu, zatiaľ čo súčasne zvýšenie množstva kyslíka v násypke zaisťuje spaľovanie častíc práškového pevného paliva, ktoré môžu padať do výsypky.

Z predchádzajúceho opisu vyplýva, že riešením podľa vynálezu bol vytvorený nový a zdokonalený tangenciálny spaľovací systém, ktorý je najmä vhodný na použitie v kúreniskách upravených na spaľovanie práškového pevného paliva. Riešením podľa vynálezu bol okrem toho vytvorený nový a zdokonalený tangenciálny spaľovací systém pre kúreniská upravené na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorých charakteristickým znakom je možnosť regulácie množstva emisií oxidov dusíka NO^ z kúrenísk na spaľovanie práškového pevného paliva na hodnoty zrovnateľné s výsledkami dosahovanými inými technologickými systémami na výrobu energie z práškového pevného paliva, napríklad v kúreniskách s cirkulujúcim fluidným lôžkom (CFB) a v systémoch s integrovaným splynovacím kombinovaným cyklom (IGCC) bez využitia buď selektívnej katalytickej redukcie (SCR) alebo selektívnej nekatalytickej redukcie (SNCR). Okrem toho je riešením podľa vynálezu vytvorený nový a zdokonalený tangenciálny spaľovací systém pre kúrenisko na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý je možné charakterizovať najmä tým, že pri jeho prevádzke môžu poklesnúť emisie oxidov dusíka Ν0_χ z kúrenísk na spaľovanie práškového pevného paliva na hodnoty menšie ako 64,5 mg/GJ, pričom súčasne sa znižuje obsah uhlíka v lietavom popolčeku pod 5 % a emisie oxidu uhoľnatého CO klesnú pod 50 častíc uhlíka z milióna častíc zmesi. Okrem toho bol riešením podľa vynálezu vytvorený nový a zdokonalený tangenciálny spaľovací systém pre kúrenisko na spaľovanie práškového pevného paliva, ktoré je možné charakterizovať tak, že i keď je možné použitím tohoto systému dosiahnuť obmedzenie oxidov dusíka NO^ na hodnoty nižšie ako 64,5 mg/GJ v širokom rozsahu použitých pevných palív, počínajúc od stredne prchavej rašeliny až k lignitu, spaľovaných v kúreniskách na spaľovanie práškového pevného paliva. Riešením podľa vynálezu bol okrem toho vytvorený nový a zdokonalený spaľovací systém na spaľovanie práškového pevného paliva v kúreniskách určených na spaľovanie tohto práškového pevného paliva, ktorý má drviace a triediace zariadenie na prípravu práškového pevného paliva s potrebnou zrnitosťou. Riešením podľa vynálezu bol vytvorený tiež nový a zdokonalený tangenciálny spaľovací systém pre kúreniská upravené na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý je možné charakterizovať tým, že obsahuje ako svoju súčasť zmiešavanie práškového pevného paliva so vzduchom a spaľovanie v blízkosti ústia vháňacej trysky na prívod práškového pevného paliva. Podľa vynálezu je vytvorený tiež nový a zdokonalený tangenciálny spaľovací systém pre kúreniská upravené na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý je možné charakterizovať tým, že obsahuje ako svoju súčasť horné spaľovanie paliva v kúrenisku. Naviac je podľa vynálezu vytvorený nový a zdokonalený tangenciálny spaľovací systém pre kúreniská upravené na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý je možné charakterizovať tým, že rozmelňovanie pevného paliva na jemnejšie častice je kombinované so zariadením pre postupné pridávanie práškového pevného paliva a spaľovacieho vzduchu v jednotlivých etážach na prívod spaľovacieho vzduchu tak, že je vytvorený nový a zdokonalený spaľovací systém na spaľovanie práškového pevného paliva v kúreniskách na spaľovanie práškového pevného paliva. Predposledné konkrétne riešenie podľa vynálezu vytvára nový a zdokonalený integrovaný tangenciálny spaľovací systém pre kúreniská upravené na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý možno charakterizovať ako vhodný systém ako pre nové spaľovacie zariadenia, tak i pre rekonštruované zariadenia. Nakoniec je riešením podľa vynálezu nový a zdokonalený integrovaný tangenciálny spaľovací systém pre kúreniská na spaľovanie práškového pevného paliva, ktorý je charakterizovaný tým, že môže byť pomerne ľahko inštalovaný, pomerne ľahko prevádzkovaný a jeho vytvorenie nie je nákladné.

I keď bolo na výkresoch zobrazených niekoľko príkladných usporiadaní vynálezu, je možné považovať za výhodné, že sú možné ďalšie alternatívne usporiadania a modifikácie základných príkladov riešenia, ktoré sú odborníkom jasné a z nich niektoré boli už naznačené v predchádzajúcom opise príkladov usporiadaní. Tieto alternatívne usporiadania a ďalšie konkretizácie základného usporiadania sú zachytené v závislých patentových nárokoch, ktoré zahŕňajú do svojho rozsahu i ďalšie modifikácie, ktoré všetky spadajú do základnej myšlienky a rozsahu vynálezu.

Claims (25)

1. PATENTOVÉ NÄROKY

   1. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka Ν0_χ pre kúreniská upravené na spaľovanie práškového pevného paliva obsahujúce skupinu obvodových stien vymedzujúcich medzi sebou horákovú oblasť obsahujúcu spaľovacie zóny s rôznymi stechiometrickými pomermi, vyznačený tým, že obsahuje prívodné ústrojenstvo na prívod práškového pevného paliva s vopred stanovenou zrnitosťou, vzduchovú skriňu (20) vytvorenú v horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva, skupinu palivových oddielov (48 - 56) umiestnených vo vnútri tejto vzduchovej skrine (20), ústia (60) palivových trysiek (58) pre prívod práškového pevného paliva do plameňov, upevnené v nastavenej polohe vo vnútri každého zo skupiny palivových oddielov (48 - 56) na prívod práškového pevného paliva, pričom každé ústie (60) palivových trysiek (58) na prívod práškového pevného paliva do plameňov je napojené na prívodné ústrojenstvo na prívod práškového pevného paliva na dodávanie práškového pevného paliva s vopred stanovenou zrnitosťou a ústia (60) palivových trysiek (58) na prívod práškového pevného paliva do plameňov sú upravené na vháňanie paliva do horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva s vopred stanovenou zrnitosťou, privádzaného z prívodného ústrojenstva na prívod práškového pevného paliva takým spôsobom, že zápalný bod vháňaného práškového pevného paliva s vopred stanovenou zrnitosťou je vo vzdialenosti menšej než 60 cm od ústia (60) palivovej trysky (58) na prívod práškového pevného paliva do plameňov v kúrenisku, skupinu vzduchových oddielov (26 - 46) na prívod vzduchu podporujúceho spaľovanie, umiestnených vo vnútri hlavnej vzduchovej skrine (20) a upravených na prívod dostatočného množstva vzduchu podporujúceho horenie do horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva na zaistenie stechiometrického pomeru medzi 0,4 a 0,75 v prvom spaľovacom pásme horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva, najmenej jeden tesne spriahnutý oddiel na prívod horného vzduchu nad spaľovací priestor, vytvorený vo vzduchovej skrini, pričom tento najmenej jeden z tesne spriahnutých vzduchových oddielov na prívod vzduchu nad spaľovací priestor je upravený na prívod dostatočného množstva tesne spriahnutého horného vzduchu do horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva, aby sa v druhej spaľovacej zóne horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva pohyboval stechiometrický pomer medzi 0, 7 a 0,9 v druhej spaľovacej zóne horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva, spodná etáž (104) prívodu samostatného prúdu vzduchu nad spaľovaciu oblasť, umiestnených v odstupe od vzduchovej komory (20) vo vnútri horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva, upraveným na vháňanie dostatočného množstva horného samostatného vzduchu nad spaľovaciu oblasť do horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva na dosiahnutie stechiometrického pomeru medzi 0,9 a 1,02 v treťom spaľovacom pásme horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva, a horná etáž (106) prívodu samostatného prúdu vzduchu nad spaľovaciu oblasť, umiestnených v odstupe ako od spodnej etáže (104) samostatného prívodu vzduchu nad spaľovaciu oblasť, tak od vzduchovej komory (20), takže doba potrebná na premiestnenie plynov generovaných pri spaľovaní vháňaného práškového pevného paliva od hornej strany hlavnej vzduchovej komory (20) k hornej strane hornej etáže (106) prívodu samostatného prúdu vzduchu nad spaľovaciu oblasť je dlhší ako 0,3 sekundy, pričom horná etáž (106) prívodu samostatného prúdu vzduchu nad spaľovaciu oblasť je upravená na vháňanie dostatočného množstva vzduchu nad spaľovaciu oblasť a do horákovej oblasti kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva, aby stechiometrický pomer prekračoval 1,07 vo štvrtej spaľovacej oblasti kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva.
2. 2. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 1, vyznačený tým, že prívodné ústrojenstvo na prívod práškového pevného paliva obsahuje rozmelňovač (64) pevného paliva na prípravu práškového pevného paliva s vopred stanovenou zrnitosťou a sústavu prívodných potrubí na prívod práškového pevného paliva, spojených jedným koncom s rozmelňovačom (64) a pripojených svojimi druhými koncami k jednému zo skupiny palivových oddielov (48 - 56).
3. 3. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 2, vyznačený tým , že vopred stanovená zrnitost má minimálne úrovne jemnosti, pri ktorej je nadsitné na site s 20 okami na dĺžkový centimeter približne 0 %, na site so 40 okami na dĺžkový centimeter 1,5 % a podsitné sita s 80 okami na dĺžkový centimeter je viac než 85 %.
4. 4. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 1, vyznačený t ý m , že ústie (60) palivovej trysky (58) na prívod práškového pevného paliva do plameňov obsahuje hranolovitú skriňu (70) s pravouholníkovým prierezom a otvorenými koncami (72, 74) na vzájomne protiľahlých stranách, okolo tejto hranolovitej skrine (70) s pravouholníkovým prierezom je vytvorený v miernom odstupe od nej prechodný kanál (76), v hranolovitej skrini (70) s pravouholníkovým prierezom je upevnená skupina tyčových rámčekových priečok (78a, 78b, 78c, 78d), ktoré sú súmerne usporiadané okolo osi a stredu výstupnej roviny ústia (60) palivovej trysky (58) na prívod práškového pevného paliva do plameňov, vo vnútri hranolovitej skrine (70) sú umiestnené a upevnené strižné tyče (80, 82) tak, že sú na hornej a spodnej strane výstupnej roviny ústia (60) palivovej trysky (58) na prívod práškového pevného paliva a rámčekové priečky (78a, 78b, 78c, 78d) sú spojené so strižnými tyčami (80, 82) spojovacími priečkami (84, 86).
5. 5. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 1, vyznačený tým, že skupina oddielov na podporovanie spaľovania práškového pevného paliva obsahuje dvojicu koncových vzduchových oddielov (22, 24), ktoré sú umiestnené jednak v odstupe od seba a jednak na opačných stranách vzduchovej skrine (20).
6. 6. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 5, vyznačený t ý m , že prvá spaľovacia zóna obsahuje časť horákovej oblasti (14), ležiacej medzi dvojicou koncových vzduchových oddielov (22, 24).
7. 7. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka ΝΟ_χ podľa nároku 5, vyznačený t ý m , že skupina vzduchových oddielov na prívod vzduchu podporujúceho horenie obsahuje priame vzduchové oddiely (26 - 30), umiestnené v odstupoch od seba a medzi oboma koncovými dielmi (22, 24).

   systém s nízkou vyznačena prívod vzdu
8. 8. Integrovaný tangenciálny spaľovací produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 7, n ý t ý m , že skupina vzduchových oddielov chu podporujúceho horenie obsahuje presadené vzduchové oddiely (32 - 46), umiestnené v odstupoch od seba a medzi oboma koncovými vzduchovými dielmi (22, 24), pričom presadené vzduchové oddiely (32 - 46) sú upravené na vodorovné odkláňanie vzduchu podporujúceho horenie a vháňaného týmito presadenými vzduchovými oddielmi (32 - 46), aby v úvodných fázach spaľovania bolo do vháňaného práškového pevného paliva privádzané menšie množstvo vzduchu podporujúceho horenie.
9. 9. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 5, vyznačený t ý m , že vedľa jedného z dvojice koncových vzduchových oddielov (22, 24) je umiestnená dvojica tesne spolu spriahnutých vzduchových komôr na prívod vzduchu nad spaľova ciu oblasť.
10. 10. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 9, vyznačený t ý m , že spodná etáž (104) samostatného prívodu vzduchu nad spaľovaciu oblasť má tri samostatné vzduchové komory (108, 110, 112) na prívod horného vzduchu umiestnené nad sebou.
11. 11. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 9, vyznačený t ý m , že druhá spaľovacia zóna obsahuje tú časť horákovej oblasti (14), ktorá leží medzi najvyššou z dvojice vzájomne tesne spriahnutých vzduchových komôr na prívod vzduchu nad plamene a troma samostatnými vzduchovými komorami (108, 110, 112) spodnej etáže (104) prívodu horného vzduchu.
12. 12. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 10, vyznačený t ý m , že horná etáž (106) samostatného prívodu horného vzduchu obsahuje tri samostatné prívodné vzduchové komory (114, 116, 118), umiestnené nad sebou.
13. 13. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 10, vyznačený tým, že tretia spaľovacia zóna obsahuje časť horákovej oblasti (14), nachádzajúcej sa medzi najvyššou z troch samostatných vzduchových komôr (108, 110, 112) spodnej etaže (104) samostatného prívodu vzduchu zhora nad plamene a tromi a tromi samostatnými hornými vzduchovými komorami (114, 116, 118) hornej etáže (106) samostatného prívodu vzduchu zhora.
14. 14. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 13, vyznačený t ý m , že štvrtá spaľovacia zóna obsahuje časť horákovej oblasti (14) ležiacej nad najvyššou z troch horných vzduchových komôr (114, 116, 118) hornej etáže (106), samostatného prívodu vzduchu zhora.
15. 15. Integrovaný tangenciálny spaľovací systém s nízkou produkciou oxidov dusíka NO^ podľa nároku 1, vyznačený tým, že práškové pevné palivo, vháňané do horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva ústím (60) palivovej trysky (58) na prívod práškového pevného paliva do plameňov, a vzduch na podporu spaľovania, vháňaný do horákovej oblasti (14) kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva vzduchovými oddielmi (26 - 30) na prívod vzduchu podporujúceho horenie, sú privád52 zané v uhle k diagonále prechádzajúcej stredom kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva na vytvorenie vírivého prúdenia vo vnútri kúreniska (10) na spaľovanie práškového pevného paliva s číslom vírenia väčším než 0,6.
16. 16. Spôsob riadenia prevádzky kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, opatreného stenami vymedzujúcimi medzi sebou horákovú oblasť obsahujúcu niekoľko spaľovacích zón s rozdielnymi stechiometrickými pomermi, vyznačený tým, že sa zaistí prívod práškového pevného paliva s vopred stanovenou zrnitosťou, práškové pevné palivo s vopred stanovenou zrnitosťou sa vháňa do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva ústím palivovej trysky na prívod práškového pevného paliva do plameňov a práškové pevné palivo sa zapáli v zápalnom bode vzdialenom najviac 60 cm od ústia palivovej trysky na prívod práškového pevného paliva do plameňov, do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva sa vháňa dostatočné množstvo vzduchu podporujúceho horenie, aby v prvej spaľovacej zóne horákovej oblasti bol dosiahnutý stechiometrický pomer medzi 0, 5 a 0,7, do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva sa vháňajú tesne na seba nadväzujúce prúdy horného vzduchu, aby v druhej spaľovacej zóne horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva bol stechiometrický pomer medzi 0,7 a 0,9, do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva sa vháňa dostatočné množstvo horného vzduchu v spodnej etáži, aby v tretej spaľovacej zóne horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva bol stechiometrický pomer medzí 0,9 a 1,02 a do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva sa vháňa dostatočné množstvo horného vzduchu v hornej etáži, aby vo štvrtej spaľovacej zóne horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva bol stechiometrický pomer viac ako 1,07.
17. 17. Spôsob podľa nároku 16, vyznačený tým, že miesto prívodu vrchnej etáže samostatného horného vzduchu do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva je dostatočne vzdialené od miesta prívodu tesne priradeného prúdu horného vzduchu do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, aby čas premiestňovania splodín horenia injektovaného práškového pevného paliva medzi oboma miestami bol dlhší ako 0,3 sekundy.
18. 18. Spôsob podľa nároku 16, vyznačený tým, že práškové pevné palivo vháňané do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva má minimálnu zrnitosť približne 0 % na site s 20 okami na dĺžkový centimeter,

    1,5 % na site so 40 okami na dĺžkový centimeter a viac než 85 % na site s 80 okami na dĺžkový centimeter.
19. 19. Spôsob podľa nároku 16, vyznačený tým, že časť vzduchu podporujúceho horenie, privádzaná do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, sa vháňa ako koncový vzduch.
20. 20. Spôsob podľa nároku 19, vyznačený tým, že časť vzduchu podporujúceho horenie, privádzaná do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, sa vháňa ako priamy vzduch.
21. 21. Spôsob podľa nároku 16, vyznačený tým, že časť vzduchu podporujúceho horenie, privádzaná do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, sa vháňa ako vodorovne odklonený prúd vzduchu, takže v počiatočných štádiách spaľovania je k dispozícii menšie množstvo vzduchu podporujúceho horenie vháňaného práškového pevného paliva.
22. 22. Spôsob podľa nároku 16, vyznačený tým, že práškové pevné palivo, vháňané do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, a vzduch podporujúci horenie, privádzaný do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, sú injektované v uhle k diagonále prechádzajúcej stredom kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva na vytvorenie vírivého prúdu vo vnútri kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, majúceho číslo vírenia väčšie ako 0,6.
23. 23. Spôsob podľa nároku 16, vyznačený tým, že aspoň čast práškového pevného paliva, vháňaného do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, sa privádza smerom hore.
24. 24. Spôsob podľa nároku 16, vyznačený tým, že aspoň čast práškového pevného paliva, vháňaného do horákovej oblasti kúreniska na spaľovanie práškového pevného paliva, sa privádza smerom dole.
25. 25. Ústie palivovej trysky na prívod práškového pevného paliva do plameňov pre spaľovací systém s nízkou produkciou oxidu dusíka NO^ v kúrenisku na spaľovanie práškového pevného paliva, vyznačené tým, že obsahuje skriňu (70) s pravouholníkovým prierezom a otvorenými koncami (72, 74) na dvoch protiľahlých stranách, skupinu rámčekových priečok (78a, 78b, 78c, 78d) upevnenú vo vnútri skrine (70) s pravouholníkovým prierezom tak, že táto skupina rámčekových priečok (78a, 78b, 78c, 78d) je usporiadaná súmerne okolo osi a stredu výstupnej roviny ústí (60) palivovej trysky (58) na prívod práškového pevného paliva do plameňov, strižné tyče (80, 82) upevnené vo vnútri skrine (70) pravouholníkového prierezu v polohe na hornej strane a na spodnej strane výstupnej roviny ústia (60) palivovej trysky (58) na prívod práškového pevného paliva do plameňov a skupinu spojovacích prvkov na vzájomné spojenie rámčekových priečok (78a, 78b, 78c, 78d) so strižnými tyčami (80, 82).

    10 - kúrenisko 96 - kruhová obežná dráha 10'- kúrenisko 98 - horný vzduchový oddiel 10- kúrenisko 100 - horný vzduchový oddiel 12 - spaľovací systém 102 - výstupná rovina 14 - horáková oblasť 104 - spodná etáž 16 - vodorovné prechodné 106 - horná etáž pásmo 108 - spodná vzduchová komora 18 - koncový úsek 110 - spodná vzduchová komora 20 - vzduchová skriňa 112 - spodná vzduchová komora 22 - koncový vzduchový oddiel 114 - horná vzduchová komora 24 - koncový vzduchový oddiel 116 - horná vzduchová komora 26-30 - priamy vzduchový oddiel 118 - horná vzduchová komora 32-46 - vzduchový oddiel 120 - šípka 48-56 - palivový oddiel 122 - šípka 58 - palivová tryská 124 - reálny výsledok 60 - ústie 126 - reálny výsledok 62 - prívodné ústrojenstvo 128 - laboratórny výsledok 64 - rozmelňovač 130 -emisná úroveň 66 - prívodné potrubie 132 - emisná úroveň 68 - mriežková konštrukcia 134 - emisná úroveň 70 - hranolovitá skriňa 136 - emisná úroveň 72 - zadný koniec 138 - krivka 74 - predný koniec 140 - krivka 76 - prechodný kanál 142 - krivka 78a- rámčeková priečka 144 - krivka 78b- rámčeková priečka 146 - krivka 78c- rámčeková priečka 148 - konfigurácia A 78d- rámčeková priečka 150 - konfigurácia B 80 - strihová tyč 152 - konfigurácia C 82 - strihová tyč 154 - štandardná zrnitosť 84 - spojovacia priečka 156 - minimálna zrnitosť 86 - spojovacia priečka 158 - štandardná zrnitosť 88 - prídavný palivový oddiel 160 - minimálna zrnitosť 90 - šípka 162 - štandardná zrnitosť 92 - kruhová obežná dráha 164 - minimálna zrnitosť

    94 - šípka

    166 — práškové pevné palivo A 168 - práškové pevné palivo B 170 - práškové pevné palivo C 172 - práškové pevné palivo A 174 - práškové pevné palivo B 176 - práškové pevné palivo C 178 - práškové pevné palivo A 180 - práškové pevné palivo B 182 - práškové pevné palivo C 184 - šípka 186 - šípka 188 - šípka 190 - spodná tryská 192 - spodná vzduchová tryská

    ρι/ 15-