TR201807705T4 - Torsiyonel yanma odası. - Google Patents

Abstract

Buluş, gaz, sıvı ve katı yakıtlar için bir yanma odası türüne ve özgün olarak torsiyonel bir yanma odasına ilişkindir. Yanma odası silindir biçiminde bir muhafaza cidarı içerir, bu cidarda cidarın iç yüzünü tanımlayan akışkan iletim araçları bulunur.

Description

Teknik Alani Bulus, gaz, sivi ve kati yakitlar için bir yanma odasi türüne ve özgün olarak torsiyonel bir odaya iliskindir. Bu tür odalarda, bir dizi memenin içinden beslenen ikincil hava, odanin içinde büyük bir gaz karisimi türbülansi meydana getirir, bu da uygun bir yanma derecesine ulasilmadigi sürece odada parçacik tutmayi destekler.

Bulusun Arka Plani Bilinen torsiyonel odalar, yatay bir ekseni olan silindir seklindedir ve yükseltgen gazin odaya girisi için memeler ile donatilidir. Odalar bir uçta kapalidir ve örnegin bir buhar jeneratörünün firinina baglanti için karsit uçta bir açiklik içerirler. Türbülanslar odada kasten üretilerek yakit parçaciklari asili halde tutulur ve odada uzun süre kalmalari saglanir, ayrica odayi çok erken terk edebilmeleri önlenir ve böylece yanma desteklenir.

Bu tür torsiyonel odalar, küçük boyutlu kömür siklonu brülörü temelinde 1940'li yillarda gelistirilen, bir odanin içindeki yakitin aerodinamik kaldirma kuvveti olgusunu kullanan yanma sisteminde bir evrimdir. Bu sistemde, yanma yoluyla üretilen küller, odanin içinde erirler ve yanma alanindan sivi halde atilirlar.

Bu siklonlu brülörden gelistirilen torsiyonel odalarin cidarlari baslangiçta refrakter malzeme ile kaplanmis olmasina ragmen, silindir biçiminde muhafaza cidarinin örnegin su gibi bir akiskan ortaminin devridaimi için uygun bir boru silsilesi araciligiyla sogutulan bir cidardan olustugu varyantlar sonradan açiklanmistir. Bu sogutmali cidarin uygulanmasi, torsiyonel odanin çalismasini önemli ölçüde iyilestirmistir; silindir biçiminde muhafaza cidarinda refrakter malzeme kullanimi ortadan kalktigi için, bakim ihtiyaçlari azalmistir. Yukaridaki hususlara bakilmaksizin bu varyant, sogutmali cidari, yakitin ve odanin içinde asili halde olan küllerinin cidara çarpmalarinin neden oldugu asinmaya karsi korumayi gerekli kilar.

Sogutmali cidarin asinmasindan kaynaklanan asinma sorunlari, ekipman veya tesisat arizasini hizlandirir.

Odanin yalnizca en hassas alanlarinda olsa dahi, sogutmali cidarin sert metallerle kaplanmasi arzu edilmez, çünkü bu, sogutmali cidarin içinde devridaim eden akiskan ile odanin sinirladigi ortam arasindaki isi alisverisini önemli ölçüde azaltir. Bu isi alisverisi, odada yanma yoluyla üretilen küllerin sicakligini azalttigi ve kati halde olmalarini destekledigi, bu da odanin içinden çikarilmalarini kolaylastirdigi için sasirtici biçimde arzu bilinir. Mevcut bulusun bir hedefi, küllerinin erime noktasi düsük ve bilhassa asindirici olan yakitlarla çalismak için bilhassa uygun bir torsiyonel oda açiklamaktir. Özgün olarak, bulusun bir hedefi silindir biçiminde muhafaza cidarinin asinma sorunlarini, yanma sirasinda kademeli olarak üretilen külleri sogutma kapasitesini veya bunlarin odadan kesintisiz olarak çikarilmasini olumsuz biçimde etkilemeden, yani tesisatin çalismasini kesintiye ugratma ihtiyaci olmadan çözen bir odadir.

Bulusun Açiklamasi Bulusa ait yanma odasi, silindir biçiminde muhafaza cidari olan torsiyonel bir odadir, cidarda cidarin iç yüzünü tanimlayan akiskan iletim araçlari vardir.

Bu oda, istem 1Jdeki tüm özellikler ile karakterizedir ve odanin içinde cidar iç yüzünün yakinlarinda, bir bileseni odaya çapraz seyreden bir güzergâhi takip ederek devridaim eden katilarin veya damlaciklarin güzergâhini saptirmaya uygun asinma önleyici araçlar içerir.

Asinma önleyici araçlar, silindir biçiminde muhafaza cidarina göre eksenel olarak yer alan, akiskan iletim araçlari üzerinde sabitlenmis bir dizi kanatçik içerirler.

Kanatçiklarin yüksekligi tercihen kanatçiklarin uzunlugu boyunca sabit olup, bu yükseklik ile 25 mm arasindadir.

Bulusun bir varyantinda, kanatçiklar, radyal bir yönelimi takip ederek cidarin iç yüzünden çikinti yaparlar.

Bir düzenlemeye göre, kanatçiklar metal plakalardan olusur.

Bir varyanta göre, kanatçiklar, cidarin tüm çevresi boyunca düzenli biçimde aralikli yer alirlar, çeyrek daire basina 12 ila 19 kanatçik vardir.

Bulusa uygun bir düzenlemenin baska bir özelligine göre, akiskan iletim araci, akiskani odanin ekseni etrafinda kilavuzlamaya uygun paralel boru halkalari silsilesi içerir; odanin silindir biçiminde muhafaza cidarinin iç yüzünü olusturan dikissiz bir yüzey saglamak üzere, borular birbirine tutturulmustur veya baglidir. Bulusa göre, oda, cidarin iç yüzüne çökelebilen külleri veya parçaciklari karistirmak üzere bir donanim içerir; bu donanim sunlari içerir: odanin sinirladigi gaz ortamin boylamasina yönde yaydigi dalgalari üretmek üzere odanin ön ucunda bir basinç dalgasi Üreteci; ve odanin arka ucunda, basinç dalgalarinin odanin bahsedilen arka ucuna dogru sürükledigi külleri veya parçaciklari tahliye etmek üzere bir tahliye tertibati.

Bulus, odanin ön ucunun, odanin eksenine dikey olan, fayans veya refrakter malzeme içermeyen ve ikinci bir akiskan iletim aracindan olusan bir kapatma cidari araciligiyla kapatilmasini öngörür.

Bu ikinci akiskan iletim araci, akiskani kilavuzlamaya uygun düz borular içerebilir; borular, kapatma cidarinin iç yüzünü olusturan dikissiz bir yüzeyi saglamak üzere birbirine tutturulmustur veya baglidirlar.

Bulusun bir varyantinda, oda, silindir biçiminde muhafaza cidarinin dis kismini tamamen veya kismen çevreleyen bir hava kutusu içerir; kutu ile odanin iç kismi arasinda iletim saglayan, odanin içine bir gaz yükseltgenin girisi için tasarlanmis memeler vardir.

Memeler, cidar boyunca radyal olarak dagitilabilirler, akiskan iletim araçlarindan geçerler ve yönelimleri cidarla esmerkezli ve yariçapi daha küçük olan tek ve ayni hayali silindire teget olacaklari sekilde olabilir.

Bir düzenlemede, memeler dikdörtgen biçiminde bir kesite sahiptirler.

Qizimlerin Kisa Açiklamasi Sekil 1 bulusa uygun bir torsiyonel odanin enlemesine kesit düzlemine göre sematik görünümüdür; Sekil 2 daireler araciligiyla vurgulanan parçalarin ayrintili resimlerini içeren, Sekil 1'deki odanin silindir biçiminde muhafaza cidarinin bir kisminin sematik görünümüdür; Sekil 3 odanin silindir biçiminde muhafaza cidarinin iç yüzünü tanimlayan akiskan iletim araçlarini olusturan borular üzerinde bir kanatçigin düzenlemesini sematik olarak gösterir; Sekil 4 torsiyonel odanin boylamasina kesit düzlemine göre sematik görünümüdür; ve Sekil 5 torsiyonel odanin ön ucundan bir görünümüdür; bunun kapatma cidari, bu kapatma cidarinin gizleyebilecegi ana bilesenleri göstermek üzere kismen seffaf resmedilmistir.

Cizimlerin Ayrintili Açiklamasi Örnekteki torsiyonel oda 1, silindir biçiminde sogutmali bir muhafaza cidari 2 içerir. Özgün olarak, bu cidar 2, odanin 1 sinirladigi ortam ile temas halinde olan cidar 2 iç yüzünü 2a tanimlayan, çelikten mamul akiskan iletim araci 3 içerir.

Asagida daha ayrintili olarak açiklanacagi gibi, akiskan iletim araci 3, bir su çevrimi olusturan bir boru silsilesinden olusur.

Sekil 1'de gösterildigi gibi, cidarin 2 iç yüzünde 2a, boylamasina yönde ve cidarin 2 ana dogrularina paralel olarak, oda 1 karakteristik olarak, tercihen metal plakalardan veya düz çubuklardan olusan, cidarin 2 üç yüzüne 2a, yani dogrudan akiskan iletim aracinin 3 üzerine kaynaklanmis bir dizi kanatçik 4 içerir. Örnekte, kanatçiklarin 4 yüksekligi kanatçiklarin uzunlugu boyunca sabittir ve 15 mm`dir.

Baska düzenlemelerde, kanatçiklarin 4 yüksekligi kanatçiklarin uzunlugu boyunca degisebilir. Benzer sekilde, tüm kanatçiklarin özdes olmalari da öngörülmez; farkli profilde kanatçiklar, odanin 1 cidarindaki 2 konumlarina göre kombine edilir.

Sekil 1'deki örnekte, kanatçiklar 4 radyal bir yönelimi takip ederek cidarin 2 iç yüzünden 2a çikinti yaparlar. Bununla birlikte, bulus, radyal dogrultuya göre belirli egimlerin seçilebilecegini öngörür.

Sekil 1'deki örnekteki kanatçiklar 4 cidarin 2 tüm çevresi boyunca düzenli biçimde aralikli olmalarina, yani birbirinden esit mesafede olmalarina ragmen, çeyrek daire basina 15-16 kanatçik vardir; bulus, kanatçiklarin 4 birbirinden esit mesafede olmamalarini ve kanatçiklarin 4 belirli alanlarda yogunlasmis olabilecegini de öngörür.

Her halükârda, bu kanatçiklar 4, sistem degiskenlerinin (meme egimi, hava hizi, parçacik yogunlugu) belirledigi bir güzergâhlaki asili haldeki parçaciklarin metal cidara 2 çarpmasini önlerler ve bu nedenle cidarin asinmasini önlerler. Kanatçiklar 4, bu parçaciklarin güzergâhini degistirebilirler ve/veya düzeltebilirler, böylece bu parçaciklarin metal cidara 2 çarpmalarini Önlerler.

Kanatçiklarin 4 koruyucu bir zirh gibi davranmadiklari, yani cidarin 2 iç yüzünü 2a kaplamadiklari not edilmelidir. Bu nedenle, akiskan iletim aracini 3 kapatmazlar.

Dolayisiyla, isi transferini etkilemezler. Elverisli olarak küllerin çikarilmasini da önlemezler, çünkü silindir biçiminde muhafaza cidarinin 2 ana dogrularina paraleldirler, bir engel olusturmazlar, küllerin ileri dogru hareket etmelerini, odanin 1 boylamasina yönünde cidarin 2 iç yüzü 2a üzerinde kaymalarini saglarlar.

Beklentilerin aksine, kanatçiklarin yüksekligi, cidarin 2 iç yüzünün 2a asinmasini önlemek üzere parçaciklarin güzergâhini yeterince degistirerek cidarin 2 iç yüzünü 2a koruyacagi sekilde, ancak ayni zamanda torsiyonel odanin dogru çalismasi için odadaki 1 parçaciklarin takip etmesi gereken siklonlu akis üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olmayacagi sekilde seçilebilir. Kanatçiklarin 4 yanlis boyutlandirilmasi, parçaciklarin bu siklonlu veya helezonik akisini degistirebilir. Örnek odada 1, akiskan iletim 3 araçlari, suyu odanin 1 ekseni (x) etrafinda kilavuzlamaya uygun bir paralel boru 33 halkalari silsilesi içerirler. Borular 33 metal bir membran araciligiyla birbirlerine baglidirlar, böylelikle cidarin 2 iç yüzünü 2a olusturan yüzey kesintisiz olup, odada 1 sinirlanan ortam için sizdirmazlik saglar.

Sekil 3, akiskan iletim araci 3 metal bir membran 13 araciligiyla birbirine bagli bu boru 33 silsilesinden olustugunda bir kanatçigin 4 cidarin iç yüzünde 2a yer alma seklini gösterir. Örnek odanin 1 silindir biçiminde muhafaza odasinin 2 dis kismini tamamen veya kismen çevreleyen bir hava kutusu 10 içerdigini gösteren Sekil 1”e dönüldügünde, hava kutusu 10 ile odanin i iç kismi arasinda Iletim saglayan memeler 11 vardir. Bu memeler 11, yakitin yanmasi için gerekli oksijeni besleyen bir gaz yükseltgenin, yani bir hava-yanma gazi karisiminin odanin 1 içine girisini saglarlar. Hava kutusunda 10 Sekil 1'de gösterilen bir yan açiklik 14 bulunur.

Memeler 11 hem boylamasina hem de çevresel dagilimda belirli bir örüntüyü takip ederek cidarda 2 dagitilmislardir ve alev olusumunda yükseltgenin kademeli girisinden sorumludurlar çünkü yükseltgen asamali yanmayi gerçeklestirmek üzere uygun biçimde dagitilmis küçük parçalar halinde girer, bu da düsük bir NOx seviyesine neden olur. Örnekte, memeler 11 cidar 2 boyunca radyal olarak düzenli biçimde dagitilmistir ve akiskan iletim aracindan 3, bitisik her iki boru 33 arasindan geçerler ki bu amaçla borulari 33 birbirine baglayan metal membranda 13 açikliklar öngörülmüstür. Gösterilen düzenlemede, memeler 11 dikdörtgen biçiminde bir kesite sahiplerdir (bkz. Sekil 2), dar olmalarina göre daha uzundurlar, bitisik iki boru 33 arasinda bulunan bosluga oturtulmuslardir ve yükseltgen gazin odaya 1 akisini etkilemezler.

Sekil 1”de gösterildigi gibi, memelerin 11 yönelimi tercihen, Cidara 2 esmerkezli ve yariçapi daha küçük olan tek ve ayni hayali silindire 12 teget olacaklari sekildedir.

Sekil 4, odanin 1 ön ucunun 1a, odanin 1 eksenine (X) dikey bir kapatma cidari 8 araciligiyla kapatilmis oldugunu gösterir.

Kapatma cidarinda 8 fayans veya refrakter malzeme bulunmaz ve silindir biçiminde muhafaza cidari 2 gibi, iç yüzü ikinci bir akiskan iletim aracindan 9 olusur; bu akiskan iletim araci, bir sogutma maddesini, tercihen suyu kilavuzlamaya uygun, tamami Sekil 5'te gösterildigi gibi, yönelimleri dikey olan düz borular 99 içerir.

Cidara 2 benzer sekilde, borular 99, odanin 1 içinde sinirlanan ortamin sizdirmazligini saglayan dikissiz, yani kesintisiz bir yüzey saglamak üzere metal bir membran vasitasiyla birbirine tutturulmustur. Örnekteki oda 1, cidarin 2 iç yüzüne 2a çökelebilen külleri veya parçaciklari karistirmaya yarayan bir donanim içerir; bu donanim sunlari içerir: odanin 1 sinirladigi gaz ortamin boylamasina yönde, yani karsit uca 1b dogru yaydigi dalgalari üretmek üzere kapatma cidarinda 8 bir basinç dalgasi üreteci 6; ve odanin 1 ucunun 1b hemen yakininda, basinç dalgalarinin odanin 1 bahsedilen arka ucuna 1b dogru sürükledigi külleri veya parçaciklari tahliye etmek üzere bir tahliye tertibati 7.

Basinç dalgasi üreteci 6 bir basinçli hava depolama tanki ile birlikte çalisir, bu tank basinçli havayi çok kisa bir zaman diliminde serbest birakir ve büyük bir hava kütlesini çok kisa sürede serbest birakmanin bir sonucu olarak bir darbe dalgasi üretir. Bu ani basinç azalmasi bir sok dalgasi üretir, bu sok dalgasi da odanin 1 içinde hizli bir sekilde hareket ederken odanin 1 iç yüzüne 2a çökelmis külün konumunu degistiren enerjiyi aktarir; bu kül ise gaz akisiyla arka uca 1b dogru sürüklenir, bu da külün odadan 1 çikarilmasini saglar.

Sekil 4ite gösterilen odanin 1 arka ucunun 1b, alev ve/veya halihazirda yanmis gazlarin odadan 1 çiktigi bir firin ile baglanti için bir açiklik 15 bulunan bir uç oldugu not edilmelidir.

Bu açiklik 15, açikliktan 15 odanin 1 içine uzanan kesik koni biçiminde bir boru 16 seklinde bir çap kisitlamasi içerir. Bulus ayrica, borunun 16 örnegin silindir biçiminde olmasini öngörür. Bu borunun 16 amaci, yanma sürecini halen tamamlamamis olan parçaciklarin, bu parçaciklarin helisel güzergâhi dikkate alindiginda odadan 1 çikabilmelerini önlemektir.

Odanin 1 alt kisminda, bu borunun 16 dikey çikintisinda, cidar 2, külleri tahliye etmeye yarayan tahliye tertibatina 7 erisim saglayan bir tahliye açikligi 17 içerir. Tahliye tertibati 7, odadaki 1 yanmayi kesintiye ugratmadan çalisir ve odanin ekseninde suyla veya suya batirilmis bir redler ile sogutulan bir yay temelinde olabilir. Bu elemanin amaci, küllerin kesintisiz olarak çikarilmasini saglayarak odanin 1 içindeki hidrolik sizdirmazligi sürdürebilmektir.

Bu amaca katkida bulunmak üzere, tahliye açikligi 17, iki konum arasinda hareket edebilen egimli iki kapi içerir. Birinci bir konumda, kapilar es düzlemli bir konum alirlar ve açikligin geçidini kapatirlar ve ikinci bir konumda, kapilar alçaltilmis bir konum alirlar; alçaltilmis konum, kapilarin üzerinde birikebilecek küllerin geçisini engellemez ve kapilar alçaltilmis konumu aldiklarinda küller yerçekimiyle tahliye edilir.

Sekil 4 ve 5 ayrica, silindir biçiminde cidarda 2 bir yan girise 18 bagli, örnekte odanin 1 ön ucuna 1a yakin yer alan teget açikliklar bulundugunu gösterir, bu açikliklar tercihen pnömatik iletim yoluyla odanin 1 içine püskürtülen yanabilir gazlarin ve/veya küçük boyutlu kati malzemenin girisini saglarlar.

Claims (1)

1. ISTEMLER Torsiyonel yanma odasi (1) olup, silindir biçiminde bir muhafaza cidari (2) içerir, bu cidarda cidarin iç yüzünü (2a) tanimlayan akiskan iletim araçlari (3) bulunur, özelligi sunlardir: odada, odanin içinde cidar iç yüzünün yakinlarinda, bir bileseni odaya çapraz seyreden bir güzergahi takip ederek devridaim eden katilarin veya damlaciklarin güzergâhini saptirmaya uygun asinma önleyici araçlar bulunur; asinma önleyici araçlar, silindir biçiminde muhafaza cidarina (2) göre eksenel olarak yer alan, akiskan iletim araçlari (3) üzerine sabitlenmis bir dizi kanatçik (4) içerirler; odada (1), cidarin (2) iç yüzüne (2a) çökelebilen külleri veya parçaciklari karistirmak Üzere bir donanim bulunur; bu donanim sunlari içerir: odanin sinirladigi gaz ortamin boylamasina yönde yaydigi dalgalari üretmek üzere odanin ön ucunda (1 a) bir basinç dalgasi üreteci (6); ve odanin arka ucunda (tb), basinç dalgalarinin odanin bahsedilen arka ucuna dogru sürükledigi külleri veya parçaciklari tahliye etmek üzere bir tahliye tertibati (7). Önceki isteme uygun oda (1) olup, özelligi kanatçiklarin (4) yüksekliginin kanatçiklarin uzunlugu boyunca sabit olmasi, bu yüksekligin 10 ile 25 mm arasinda bulunmasidir. istem 1 veya 2'ye uygun oda (1) olup, özelligi kanatçiklarin (4) radyal bir yönelimi takip ederek cidarin (2) iç yüzünden (2a) çikinti yapmalaridir. istem 1 ila 3'ten herhangi birine uygun oda (1) olup, özelligi kanatçiklarin (4) metal plakalardan olusmalaridir. istem 1 ila 4'ten herhangi birine uygun oda (1) olup, özelligi kanatçiklarin (4), cidarin (2) tüm çevresi boyunca düzenli biçimde aralikli olmalari, çeyrek daire basina 12 ila 19 kanatçik bulunmasidir. istem 1 ila 5'ten herhangi birine uygun oda (1) olup, özelligi sunlardir: akiskan iletim araci (3), akiskani odanin ekseni (x) etrafinda kilavuzlamaya uygun paralel boru (33) halkalari silsilesi içerir; borular (3), odanin silindir biçiminde muhafaza cidarinin (2) iç yüzünü (2a) olusturan dikissiz bir yüzeyi saglamak üzere, birbirine tutturulmuslar veya baglidirlar. Önceki islemlerden herhangi birine uygun oda (1) olup, özelligi ön ucunun (la), odanin eksenine (x) dikey olan, fayans veya refrakter malzeme içermeyen ve ikinci bir akiskan iletim aracindan (9) olusan bir kapatma cidari (8) ile kapatilmis olmasidir. 8) Önceki isteme uygun oda (1) olup, özelligi ikinci akiskan iletim aracinin (9) akiskani kilavuzlamaya uygun düz borular (99) içermesi; borularin, kapatma cidarinin (8) iç yüzünü (8a) olusturan dikissiz bir yüzeyi saglamak üzere birbirine tutturulmus veya bagli olmalaridir. 5 9) Önceki istemlerden herhangi birine uygun oda (1) olup, özelligi odanin, silindir biçiminde muhafaza cidarinin (2) dis kismini tamamen veya kismen çevreleyen bir hava kutusu (10) içermesi; kutu ile odanin iç kismi arasinda iletim saglayan, odanin içine bir gaz yükseltgenin girisi için tasarlanmis memeler (11) bulunmasidir. 10)Önceki isteme uygun oda (1) olup, özelligi memelerin (11) cidar (2) boyunca radyal 10 olarak dagitilmis olmalari, akiskan iletim aracindan (3) geçmeleri ve yönelimlerinin cidarla (2) esmerkezli ve yariçapi daha küçük olan tek ve ayni hayali silindire (12) teget olacaklari sekilde olmasidir. 11)Önceki isteme uygun oda (1) olup, özelligi memelerin (11) dikdörtgen biçiminde bir kesite sahip olmalaridir.