CZ288746B6

CZ288746B6 - Keramický plynový hořák ohřívače větru pro šachtovou pec

Info

Publication number: CZ288746B6
Application number: CZ1993385A
Authority: CZ
Inventors: Laar Jacobus Van; Rudolf Boonacker; Jean-Pierre André Westerveld; August Hugo Hendriks; Den Bemt Johannes Cornelis Antoin Van
Original assignee: Hoogovens Staal B.V.
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 2001-08-15
Also published as: ZA931718B; CZ38593A3; CA2091116A1; DE69300272T2; BR9301176A; US5433599A; FI100339B; MX9301384A; EP0561449A3; SK19393A3; PL170595B1; PL298090A1; NL9200486A; CN1029565C; DE69300272D1; EP0561449B1; CN1076490A; FI931141A; CA2091116C; AU661893B2

Abstract

Keramick² ho° k oh° va e v tru obsahuje st°edov² p° vodn plynov² kan l (7), kter² ·st do st°edov oblasti (9) ho° kov koruny, a bo n p° vodn vzduchov kan ly (8) uspo° dan po obou stran ch st°edov ho p° vodn ho plynov ho kan lu (7), kter rovn ·st do st°edov oblasti. Pro zlepÜen spalovac ch charakteristik je ve st°edov m p° vodn m plynov m kan lu (7) uspo° dan² v n m vy·s uj c st°edov² p° vodn vzduchov² kan l (3), jeho v²stupn v²tokov otvory (4) jsou orientovan bo n do stran ve dvou navz jem opa n²ch sm rech.\

Description

Keramický plynový hořák ohřívače větru pro šachtovou pec

Oblast techniky

Předložený vynález se týká keramického plynového hořáku ohřívače větru pro šachtovou pec. Pro hořák tohoto typu je příznačné, že má centrální přívod plynu, který ústí do centrální oblasti hořákové koruny, a do této centrální oblasti ústí také boční přívody vzduchu na obou stranách přívodu plynu.

Dosavadní stav techniky

Ohřívače větru, které jsou činné jako regenerační tepelné výměníky pro ohřívání dmýchaného vzduchu pro šachtové pece, jsou dobře známy. Hořák, který byl v úvodu popsán, je znám z evropské patentové přihlášky EP-A-0 306 072. V případě tohoto známého hořáku je záměrem vzájemného umístění výtokových otvorů přívodů plynu a vzduchu spolu s vyhloubeními v podobě drážek na podlouhlých stranách výtokových otvorů snížit bod, v němž je směšovací víření ukončeno. To má pozitivní vliv na stabilitu plamene stejně jako na rovnoměrnost a úplnost spalování topného plynu.

Stupeň úplnosti spalování, tzv. vyhoření, závisí na tom, v jaké výšce nad hořákem je vyhoření dosaženo, což znamená, že maximální vyhoření je dosaženo pouze v určité výšce nad hořákem. Průběh spalování jako funkce výšky nad hořákem může být znázorněna jako vzestupná křivka, která se asymptoticky přibližuje maximu vyhoření.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je zdokonalit charakteristicky spalování především ve snaze dosáhnout toho, aby závislost mezi stupněm vyhořením a výškou nad hořákem byla strmější, což, jinými slovy znamená, že je žádoucí, aby maximum vyhoření bylo dosaženo v menší výšce nad hořákem, nebo aby ve stejné výšce nad hořákem byl dosažen vyšší stupeň vyhoření topného plynu.

Vynález poskytuje keramický plynový hořák pro ohřívač větru s hořákovou korunu a přívodní plynové a vzduchové kanály, které mají odpovídající výtokové otvoiy v uvedené hořákové koruně, přičemž přívodní plynové a vzduchové kanály obsahují středový přívodní plynový kanál, alespoň dva bočně uspořádané přívodní vzduchové kanály, které mají své výtokové otvory na vzájemně opačných stranách příslušného výtokového otvoru uvedeného středového přívodního plynového kanálu, a alespoň jeden středový přívodní vzduchový kanál, jehož alespoň jeden výtokový otvor je umístěný ve středovém přívodním plynovém kanálu. Středový přívodní plynový kanál vhodně směřuje svisle vzhůru ke svému výtokovému otvoru ve středovém přívodním plynovém kanálu.

Je výhodné, jestliže středový přívodní vzduchový kanál ústí do středové oblasti hořákové koruny, do níž také ústí středový přívodní plynový kanál a boční přívodní vzduchové kanály.

Středový přívodní vzduchový kanál přednostně vytváří dráhu proudění vzduchu v podobě T, přičemž obsahuje směrem vzhůru probíhající úsek tvořící nohu tvaru T a nahoře části tvořící ramena tvaru T směřující do stran v opačných směrech vzhledem k příslušným výtokovým otvorům. Touto konstrukcí hořáku je dosaženo velmi intenzivního zdvojeného směšování se vzduchem, které vede k rychlejšímu a lepšímu spalování plynu. „Zdvojeným“ směšováním se vzduchem označujeme mimořádný směšovací efekt přívodu vzduchu středem přívodu plynu.

-1 CZ 288746 B6

Středový přívodní vzduchový kanál má přednostně konstrukci obsahující směrem vzhůru vedenou část, na jejímž vrcholu je horní část, která směřuje do stran a přesahuje na obou protilehlých stranách směrem vzhůru vedenou část, přičemž tato horní část má na svých protilehlých stranách čela, v nichž jsou umístěny výtokové otvory středového přívodního 5 vzduchového kanálu. Tato horní část může při tomto uspořádání vyčnívat do proudu plynu v pravém úhlu. Tím je dosaženo další zintenzivnění směšování, protože plyn víří proti a podél přesahujících částí centrálního přívodu vzduchu, který může být záměrně neaerodynamický, což v opět zdokonaluje efekt zdvojeného směšování vzduchu.

_ř ίο V jednom uspořádání keramického hořáku podle vynálezu má středový přívodní plynový kanál směrem vzhůru se rozšiřující oblast v uvedené hořákové koruně, přičemž výtokové otvory středového přívodního vzduchového kanálu jsou umístěny ve výšce dolního konce směrem vzhůru se rozšiřující oblasti. Výsledkem toho může být, že výsledek směšování je ještě více zdokonalen.

Jednotlivé boční přívodní vzduchové kanály mají přednostně výtokové otvory uspořádané v navzájem si odpovídajících řadách na protilehlých stranách středového přívodního plynového kanálu a středový přívodní vzduchový kanál má výtokové otvory, které směřují do stran a jsou uspořádány v takových místech, které v podélném směru řad výtokových otvorů bočních 20 přívodních vzduchových kanálů jsou vystřídány s polohami výtokových otvorů bočních přívodních vzduchových kanálů. To je zamýšleno jako prostředek dalšího zintenzivnění směšování plynu se vzduchem.

Efektivní konstrukce keramického hořáku podle vynálezu je dosažena, když hořák obsahuje 25 protilehlé vnější boční stěny, které, která ohraničují boční přívodní vzduchové kanály, a přepážky, které oddělují boční přívodní vzduchové kanály od středového přívodního plynového kanálu a konstrukce hořákové koruny spočívá na bočních stěnách a přepážkách, přičemž mezi bočními stěnami a přepážkami, na jedné straně, a konstrukcí hořákové koruny, na straně druhé, jsou vytvořeny do sebe zapadající spoje na pero a drážku, pro horizontální usazení konstrukce 30 hořákové koruny. Výsledkem toho je skutečnost, že přepážce je zamezen jakýkoli pohyb dovnitř bez narušení proudění ve středové zóně.

Zvláště dobré výsledky jsou dosahovány při použití hořáku podle vynálezu, jestliže je hořák alespoň částečně zhotoven z litého betonu. Bylo zjištěno, že tento způsob zajišťuje podstatné 35 snížení nákladů na zhotovení.

Při použití hořáku je zvláště je výhodné, jestliže z celkového objemu dodávaného vzduchu prochází středovým přívodním vzduchovým kanálem 10 až 20% a zbytek se přivádí bočními přívodními vzduchovými kanály na obou stranách středového přívodního plynového kanálu.

Přehled obrázků na výkresech

Provedení vynálezu bude nyní vysvětleno pomocí neomezujícího příkladu ve spojení 45 s připojenými výkresy, na nichž:

obr. 1 znázorňuje průběh spalování jako funkce výšky nad hořákem pro známý hořák podle EP^f‘ A-0306072 a pro popisovaný hořáku podle vynálezu;

Obr. 2 znázorňuje keramický hořák podle vynálezu v půdorysu; a

Obr. 3 znázorňuje řez hořákem rovinou 1 - 1 z obr. 2.

-2CZ 288746 B6

Příklady provedení vynálezu

Umístění a činnost hořáku ve spalovací komoře ohřívače větru jsou velmi dobře známy a nemusí být zde podrobně vysvětlovány.

Na obr. 1 vodorovná osa udává výšku nad hořákem a svislá osa vyjadřuje stupeň vyhoření v procentech dokonalého spalování. Křivka 1 představuje charakteristiku vyhoření v případě známého hořáku podle EP-A-0306072; křivka 2 představuje totéž, ale pro hořák podle vynálezu.

Vlivem „zdvojeného“ směšování se vzduchem dosaženého v případě hořáku podle vynálezu je ¹ výsledné maximální vyhoření vyšší (blíží se 100 %) a tento vyšší stupeň vyhoření je docilován v menší výšce nad hořákem. Obsah oxidu uhelnatého CO ve spalinách, jenž může být dosažen při ' maximálním vyhoření v případě známého hořáku je řádově 5 000.10^-4 % CO. V případě popisovaného hořáku podle vynálezu může být tato složka snížena přibližně na 100 . 10“* % CO.

Obr. 2 a 3 znázorňují provedení hořáku podle vynálezu. Hořák má středový přívodní kanál 7, který ústí do středové zóny 9 hořákové koruny. Jednotlivé boční přívodní vzduchové kanály 8 mají řadu výtokových otvorů 6 na protilehlých stranách středového přívodního plynového kanálu

7. Ve středovém přívodním plynovém kanálu 7 je umístěn středový přívodní vzduchový kanál 3, který směřuje svisle vzhůru k homí části, kde se směr proudu vzduchu mění na horizontální, takže vzduch vychází z výtokových otvorů 4 do stran do proudu plynu. Takto proud vzduchu ve středovém přívodním vzduchovém kanálu 3 absolvuje dráhu T. Jak je vidět na obr. 2, plyn vychází vzhůru z mezer 5. Jak je vidět na půdorysu při pohledu shora, jsou výtokové otvory 4 středového přívodního vzduchového kanálu 3 umístěny mezi odpovídajícími výtokovými otvory 6 bočních přívodních vzduchových kanálů 8 podél každé jejich řady, což znamená, že výtokové otvory 4 středového přívodního vzduchového kanálu 3 a výtokové otvory 6 bočních přívodních vzduchových kanálů 8 mají vzájemně vystřídané polohy.

Na obr. 3 lze vidět, že postranní výtokové otvory 4 středového přívodního vzduchového kanálu 3 se nacházejí ve výšce, kde se přívod plynu začíná rozšiřovat směrem vzhůru.

Jakákoli tendence přepážek 11 oddělující boční přívodní vzduchové kanály 8 od středového přívodního plynového kanálu 7, k posunutí dovnitř je eliminována spoji 12 na pero a drážku opatřených na opěrných čelech prvků 10 hořákové koruny na podpěrných přepážkách 11 a na bočních stěnách 13. Boční stěny 13 a přepážky 11 mohou být zhotoveny odlitím ze žáruvzdorného betonu. Středový přívodní vzduchový kanál 3 se skládá, v tomto příkladu, z ocelových částí, které mají vnější hrany zality v betonu a vnitřní hrany slouží k vedení centrálního proudu vzduchu. Homí, pravoúhlá přečnívající část nosníku ve tvaru může být například nasazena na vrchol svislé části centrálního přívodu vzduchu.

Prvky 10 hořákové koruny sestávají, v tomto příkladu, ze tří na sobě uspořádaných vrstev. Tyto prvky byly předem odlity ze žáruvzdorného betonu do forem.

Při provozu hořáku se topný plyn vede do středového přívodního plynového kanálu 7 a spalovací vzduch potřebný pro hoření se dodává do přívodních vzduchových kanálů 3 a 8 přednostně v poměru 10 až 20 % do středového přívodního vzduchového kanálu 3 a 90 až 80 % do bočních přívodních plynových kanálů 8. Vlivem rychlého a úplného směšování pak hořák umožňuje snížit výšku spalovací komory a zdokonalit vypálení topného plynu. Při přebytku vzduchu o 10% vzhledem ke stechiometricky vyžadovanému množství vzduchu může zdokonalené směšování se vzduchem snížit emise oxidu uhelnatého CO až padesátinásobně.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

5 1. Keramický plynový hořák ohřívače větru pro šachtovou pec obsahující hořákovou korunu s výtokovými otvory plynových a vzduchových kanálů (7, 8) opatřenou středovým přívodním plynovým kanálem (7) a bočními přívodními vzduchovými kanály (8), které mají své výtokové otvory (6) umístěny po obou protilehlých stranách výtokového otvoru středového přívodního plynového kanálu (7), vyznačující se tím, že je dále opatřen středovým přívodním 10 vzduchovým kanálem (3), jehož výtokový otvor nebo otvory (4) jsou umístěny uvnitř středového přívodního plynového kanálu (7).
2. Keramický plynový hořák podle nároku 1,vyznačuj ící se tím, že výtokový otvor nebo otvory (4) středového přívodního vzduchového kanálu (3) jsou umístěny ve středovém

15 pásmu hořákové koruny.
3. Keramický plynový hořák podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že středový přívodní vzduchový kanál (3) obsahuje směrem vzhůru vedenou část a horní část vystupující do stran a přesahující na obou stranách směrem vzhůru vedenou část, přičemž výtokové otvory (4)

20 jsou umístěny na bočních čelech horní části.
4. Keramický plynový hořák podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že středový přívodní vzduchový kanál (3) je vytvořen ve tvaru T pro rozdělení proudu vzduchu stoupajícího vzhůru nohou tvaru T do dvou do vzájemně opačných stran směřujících proudů

25 podél ramen tvaru T ukončených výtokovými otvory (4).
5. Keramický plynový hořák podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, v y z n a č u j í c í se tím, že středový přívodní plynový kanál (7) obsahuje v pásmu hořákové koruny směrem nahoru se rozšiřující úsek a středový přívodní vzduchový kanál (3) má svůj výtokový otvor nebo otvory (4)

30 umístěny ve výšce dolního konce tohoto směrem nahoru se rozšiřujícího úseku.
6. Keramický plynový hořák podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že všechny boční přívodní vzduchové kanály (8) jsou opatřeny výtokovými otvory (6) uspořádanými v řadách na protilehlých stranách výtokového otvoru středového přívodního

35 plynového kanálu (
7) a středový přívodní vzduchový kanál (3) je opatřen do stran nasměrovanými výtokovými otvory (4), které jsou v podélném směru řad výtokových otvorů (6) bočních přívodních vzduchových kanálů (8) uspořádány střídavě s výtokovými otvory (6) příslušných bočních přívodních vzduchových kanálů (8).

40 7. Keramický plynový hořák podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že hořáková koruna je nesena protilehlými bočními stěnami (13) hořáku, které ohraničují boční přívodní vzduchové kanály (8), a přepážkami (11), které oddělují boční přívodní vzduchové kanály (8) od středového přívodního plynového kanálu (7), přičemž boční stěny (13) a přepážky (11) a prvky (10) hořákové koruny jsou opatřeny vzájemně do sebe zapadajícími spoji (12) na 45 pero a drážku pro zabezpečení horizontálního usazení hořákové koruny.
8. Keramický plynový hořák podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že je alespoň částečně vytvořen z litého betonu.