PL206626B1 - Palnik do paliwa stałego oraz sposób spalania za pomocą palnika do paliwa stałego - Google Patents

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 353461	(11) 206626 (13) B1
	(22) Data zgłoszenia: 03.08.2001	(51) Int.Cl. F23D 1/00 (2006.01)
	(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 03.08.2001, PCT/JP01/006684	F23B 30/00 (2006.01)
Urząd Patentowy	(87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
Rzeczypospolitej Polskiej	14.02.2002,WO02/12791

(54) Palnik do paliwa stałego oraz sposób spalania za pomocą palnika do paliwa stałego

	(73) Uprawniony z patentu: Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha, Tokio, JP
(30) Pierwszeństwo:	(72) Twórca(y) wynalazku: TOSHIKAZU TSUMURA, Kure, JP
04.08.2000, JP, 2000-237235	HIROFUMI OKAZAKI, Hitachi, JP
29.01.2001, JP, 2001-20851	MIKI SHIMOGORI, Kure, JP
17.05.2001, JP, 2001-147964	KENJI KIYAMA, Kure, JP
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	KOUJI KURAMASHI, Kure, JP HITOSHI KIKUCHI, Kure, JP YOSHITAKA TAKAHASHI, Kure, JP
17.11.2003 BUP 23/03	SHIGEKI MORITA, Kure, JP
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	KAZUHITO SAKAI, Kure, JP MASAYUKI TANIGUCHI, Hitachi, JP HIRONOBU KOBAYASHI, Hitachi, JP
30.09.2010 WUP 09/10	(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Szafruga Anna POLSERVICE Kancelaria Rzeczników Patentowych spółka z ograniczoną odpowiedzialnością

PL 206 626 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem zgłoszenia jest palnik do paliwa stałego oraz sposób spalania za pomocą palnika do paliwa stałego.

Palnik do paliwa stałego oraz sposób spalania za pomocą tego palnika, nadają się do zastosowania w szerokim przedziale obciążeń pieca, a tym samym do spalania mocno wilgotnych i bogatych w składniki lotne paliw, takich pył węglowy, drewno i torf, a ponadto umożliwiających spalanie poprzez redukowanie stężeń tlenków azotu (NOx) w gazach spalinowych. Ponadto znajdują zastosowanie w urzą dzeniach do spalania, takich jak piec, piec grzewczy, oraz nagrzewnica dmuchu w kotle opalanym węglem wraz z towarzyszącą mu instalacją oraz w opalanej węglem instalacji do wytwarzania energii.

W ostatnich latach zaostrzono przepisy w sprawie zmniejszania zanieczyszczenia w celu ochrony środowiska. Szczególnie aktywnie poszukuje się możliwości zmniejszania intensywności wytwarzania NOx w gazach spalinowych (dalej, zmniejszania ilości NOx) we wspomnianych powyżej kotłach opalanych pyłem węglowym. Znanymi technikami spalania (technikami zmniejszania ilości NOx) umożliwiającymi zmniejszenie stężenia NOx wytwarzanego w gazach spalinowych są techniki spalania dwuetapowego.

Techniki spalania dwuetapowego klasyfikuje się na dwa sposoby. Jednym z nich jest zmniejszanie wytwarzania NOx w całym piecu, natomiast drugim jest zmniejszanie wytwarzania NOx w pojedynczym palniku. W sposobie zmniejszania stężenia NOx w całym piecu współczynnik nadmiaru powietrza (stosunek ilości powietrza dostarczonego do ilości powietrza niezbędnej do spalenia pewnej ilości paliwa; przy czym współczynnik nadmiaru powietrza równy jedności odpowiada równoważnikowi stechiometrycznemu) w strefie palnikowej pieca jest utrzymywany na poziomie mniejszym od jedności. W tych warunkach mieszanki bogatej w paliwo, wytwarzany NOx jest redukowany chemicznie, w wyniku czego uzyskuje się zmniejszenie ilości NOx. Niespalony węgiel, jaki uzyskuje się w ten sposób, jest całkowicie spalany przy udziale powietrza dodawanego przez wlot powietrza znajdujący się w dolnej części strefy palnikowej.

W sposobie polegają cym na zmniejszaniu wytwarzania NOx w pojedynczym palniku do paliwa stałego, takim jak palnik do pyłu węglowego, zawirowuje się drugorzędowe i trzeciorzędowe strumienie powietrza, opóźniając ich mieszanie ze strumieniem pyłu węglowego spalającego się w samym strumieniu powietrza głównego. W wyniku tego powstaje duży obszar redukcji chemicznej (taki palnik jest nazywany dalej palnikiem o zmniejszonym wytwarzaniu NOx). Sposób ten jest zastosowany w palniku do pył u wę glowego o zmniejszonym wytwarzaniu NOx (Japońskie niebadane publikacje patentowe nr Sho-60-176315 i Sho-62-172105).

Techniki te umożliwiają zmniejszenie stężenia NOx w gazach wylotowych poniżej 130 ppm (przy rozchodzie paliwa = stały stosunek węgla/ substancji lotnych = 2, ilość azotu w węglu = 1,5%, oraz ilość niespalonego węgla w popiele = 5% lub mniej). Niemniej jednak, z roku na rok zmniejsza się regulowana wartość stężenia NOx w gazach spalinowych, a wymagana wartość stężenia NOx w gazach spalinowych będzie w bliskiej przyszłości na poziomie 100 ppm lub mniejszym.

Opracowano palniki o zmniejszonym wytwarzaniu NOx zdolne do zmniejszania wytwarzania NOx do poziomu poniżej 100 ppm lub mniejszego.

Do takich palników należą: palnik z wewnętrznym pierścieniem stabilizującym płomień do wzmacniania spalania ze zmniejszonym wytwarzaniem NOx w sekcji palnika; oraz palnik z pierścieniem stabilizującym płomień do spinania wewnętrznego pierścienia stabilizującego płomień, jak opisano powyżej z zewnętrznym pierścieniem stabilizującym płomień na zewnętrznym obrzeżu dyszy do spalania, przez którą płynie mieszanka pyłu węglowego z gazem nośnym.

Na przykład, w obszarach geologicznych, w których spodziewane jest zwiększenie zapotrzebowania na energię, w bliskiej przyszłości większość ludzi będzie używała węgla o niskiej jakości, który jest bogaty w wilgoć i substancje tworzące popiół oraz ma niską wartość opałową. Wśród różnych gatunków węgla o niskiej jakości, stwierdzono obfitość węgla zawierającego dużo wilgoci, takiego jak węgiel brunatny i węgiel podbitumiczny. Niemniej jednak, w przypadku takiego węgla występuje problem słabych parametrów paliwa, takich jak niższa temperatura zapłonu i słaba palność, w porównaniu z węglem bitumicznym. Węgiel brunatny występuje głównie w Europie Wschodniej i jest węglem dość młodym zawierającym 20% lub więcej substancji popiołowych i 30% lub więcej wilgoci.

Ponadto słabo uwęglony węgiel (taki jak węgiel brunatny i lignit), drewno, oraz torf są bogate w substancje lotne, uwalniane w postaci gazowej podczas ogrzewania, a takż e są bogate w wilgoć .

PL 206 626 B1

Takie gatunki węgla mają mniejszą wartość opałową niż silnie uwęglony węgiel, taki jak węgiel bitumiczny i antracyt, a ponadto są na ogół mniej zdolne do przeróbki na pył. Ponadto popiół z takich gatunków paliwa ma mniejszą temperaturę topnienia. Bogata zawartość substancji lotnych powoduje samoczynny zapłon podczas składowania i rozdrabniania w powietrzu. Utrudnia to prowadzenie procesów manipulowania w porównaniu z węglem bitumicznym i podobnymi. W celu eliminacji tych trudności, w trakcie przeróbki węgla brunatnego i lignitu na pył i spalania, jako gazu nośnego paliwa używa się mieszankę gazów spalinowych z powietrzem. Ponieważ w mieszance gazowej stężenie tlenu jest mniejsze, więc uniemożliwia to samozapłon paliwa. Ponadto ciepło resztkowe zawarte w gazach spalinowych pomaga w odparowaniu wilgoci z paliwa niesionego przez mieszankę gazów.

Niemniej jednak, ponieważ paliwo jest niesione przez gaz o małym stężeniu tlenu, to reakcja spalania nie zaczyna się do chwili wymieszania paliwa wyrzucanego z palnika z powietrzem. Zatem reakcja spalania jest ograniczona szybkością mieszania paliwa z powietrzem. W rezultacie szybkość spalania jest mniejsza niż węgla bitumicznego, który może być niesiony przez powietrze. Tym samym czas potrzebny do spalenia jest dłuższy niż dla węgla bitumicznego. Powoduje to zwiększenie ilości węgla niespalonego na wylocie z pieca.

Sposób przyspieszania zapłonu paliwa niesionego przez gaz nośny o małym stężeniu tlenu polega na użyciu dyszy wtryskowej powietrza w końcówce dyszy paliwowej tak, żeby zwiększyć stężenie tlenu w gazie nośnym paliwa. Na przykład, w japońskiej publikacji patentowej niebadanej nr Hei-10-73208 ujawniono palnik z dyszą powietrza umieszczoną na zewnątrz dyszy paliwowej. Ponadto powszechnie stosuje się palnik z dyszą powietrza w środku dyszy paliwowej tak, żeby przyspieszyć mieszanie paliwa z powietrzem na wylocie dyszy paliwowej.

Ponadto, w japońskiej publikacji patentowej niebadanej nr Hei-4-214102 ujawniono palnik, w skł ad którego wchodzą : dysza paliwowa do wtryskiwania mieszanki pył u wę glowego i gazu noś nego oraz dysza powietrza drugorzędowego i dysza powietrza trzeciorzędowego usytuowana na zewnątrz dyszy paliwowej. W końcówce przegrody pomiędzy dyszą paliwową a dyszą powietrza drugorzędowego znajduje się pierścień stabilizujący płomień z zadaniem podtrzymywania płomienia uzyskanego przez pył węglowy wtryskiwany z dyszy paliwowej.

Jak wspomniano wcześniej, tanim paliwem jest węgiel brunatny. Niemniej jednak, jego cechy charakterystyczne, takie jak wysoka zawartość popiołu, wysoka zawartość wilgoci oraz niska wartość opałowa są przyczynami problemów ze stopniem spalania i spójnością popiołu. O ile chodzi o stopień spalania, to kluczowa technika wydajnego spalania zależy od sposobu przyspieszenia zapłonu i powstania stabilnego płomienia. Przywieranie popiołu do konstrukcji palnika i powierzchni ściany pieca jest powodowane niską temperaturą topnienia popiołu. Wynika to z bogatej zawartości wapnia, sodu i podobnych pierwiastków w węglu brunatnym. Ponadto przywieranie popiołu jest przyspieszane w wyniku konieczności doprowadzania węgla brunatnego w dużych ilościach w celu kompensacji niskiej wartości opałowej w porównaniu z węglem bitumicznym, wskutek czego powstają duże ilości popiołu. Takie zażużlanie i zanieczyszczanie instalacji, a w szczególności palników jest wadą węgla brunatnego. W związku z tym, w celu użycia węgla niskiej jakości, takiego jak węgiel brunatny i lignit, do spalania w palniku, trzeba uzyskać zarówno sprawne spalanie jak i zmniejszenie kohezji popiołu.

Do stosowanych za granicą sposobów spalania węgla brunatnego należy sposób spalania stycznego i sposób spalania narożnego. W pierwszym z nich, w każdej ścianie pieca znajduje się komora palnikowa zawierająca kanały paliwowe i kanały powietrza do spalania. W drugim z nich, w każ dym naroż u pieca znajduje się komora palnikowa zawierają ca kanał y paliwowe i kanał y powietrza do spalania.

Poniżej opisano różnice pomiędzy tymi sposobami a tak zwanym sposobem spalania przeciwległego, w którym w każdej przeciwległej powierzchni ściennej pieca jest umieszczona grupa palników, jak powszechnie stosuje się w Japonii, służąca do spalania węgla bitumicznego.

W sposobie spalania przeciwległego, każ dy palnik (szereg kanałów do paliwa i powietrza do spalania) działa na zasadzie samoczynnego stabilizowania płomienia. W sposobach używanych do spalania węgla brunatnego, zamiast sposobu samoczynnego stabilizowania płomienia stosowanego na wylocie z palnika, strumień powietrza do spalania ma pewien pęd i jest mieszany z paliwem wokół środka pieca, co powoduje stabilne spalanie.

Rozwiązania znane ze stanu techniki pokazano na załączonych rysunkach, przy czym pos. I przedstawia przykład znanej dotychczas komory palnikowej, w rzucie od czoła, od strony pieca, pos. IIa i pos. IIb - znany dotychczas piec z widoczną zmianą obszaru spalania podczas zmniejszania obcią żenia z konfiguracją palników dla sposobu spalania narożnego (pos. IIa) przy wysokim obciążeniu

PL 206 626 B1 i (pos. IIb) przy niskim obciążeniu, pokazany w przekroju, w rzucie głównym; pos. III - znany dotychczas piec z widocznym umieszczonym wewnątrz piecowym czujnikiem płomienia celem monitorowania środka pieca, pokazany w przekroju, w rzucie pionowym.

Na Pos. I pokazano rzut od czoła przykładowej komory palnikowej 37 używanej w sposobie spalania narożnego lub sposobie spalania stycznego, widzianej od strony pieca. Każdy strumień powietrza ma inną prędkość w zależności od jego przeznaczenia. Centralna dysza powietrza 124 miesza powietrze z paliwem doprowadzanym przez strumień gazów spalinowych z dyszy paliwowej 125, co zwiększa stężenie tlenu i przyspiesza spalanie. Dysza powietrza skrajnie zewnętrznego 126 doprowadza silny strumień o prędkości 50 m/s lub większej, stabilizując w ten sposób spalanie paliwa wokół środka pieca.

Kluczową techniką niezbędną do ustalenia dominacji na rynku światowym w stosunkowo nowej dziedzinie spalania węgla o niskiej jakości, takiego jak węgiel brunatny, jest palnik do pyłu węglowego działający nawet przy zmianach obciążenia w zależności od wahań zapotrzebowania na energię elektryczną. W Europie Wschodniej kotły muszą działać przy obciążeniu częściowym, które w pewnych przypadkach jest na tak niskim poziomie, że wynosi nawet tylko 30%. W takich przypadkach w obecnej technice występuje szereg problemów.

Jak wspomniano wcześniej, istotne znaczenie w stosowanych dotychczas sposobach spalania węgla brunatnego (sposób spalania narożnego i sposób spalania stycznego) jest zastosowanie silnego strumienia mieszanki paliwa z powietrzem do spalania tak, żeby doprowadzić do stabilizacji spalania w piecu. Zmniejszając obciążenie pieca, zmniejsza się również wspomniany powyżej pęd strumienia z komory palnikowej 37, powodując w rezultacie niestabilność płomienia.

Na pos. Ila i pos. Ilb przedstawiono przekrój przez piec 41 w sposobie spalania narożnego, gdzie widać przykład zmiany kształtu płomienia, kiedy zmniejsza się obciążenie pieca 41 od stanu obciążenia wysokiego do stanu obciążenia niskiego. Przy wysokim obciążeniu, które pokazano na pos. Ila, strumień z komory palnikowej 37 tworzy sekcję nadmuchową 38 w pobliżu wylotu palnika, i dalej tworzy stabilny obszar spalania pomiędzy sąsiedztwem wylotu a środkiem pieca 41, w wyniku czego uzyskuje się sprawne spalanie.

W przeciwnej sytuacji, przy niskim obciążeniu, zmniejsza się prędkość strumienia, a tym samym pęd każdego strumienia z komory palnikowej 37. Tym samym nie powstaje stabilny obszar spalania, jak pokazano na pos. Ila, a tym samym spalanie nie jest stabilne (cały obszar pieca 41 staje się ciemny, jak pokazano na pos. Ilb. Aby zapobiec zgaśnięciu płomienia palnika przy niskim obciążeniu, w pobliżu wlotu 49 powietrza dodatkowego w górnej części pieca 41 umieszcza się czujnik płomienia 48 do monitorowania powstawania stabilnego obszaru spalania w piecu 41, co widać na przekrojach na pos. III. Czujnik płomienia 48 określa, czy płomień zgasł, kiedy zmniejszyła się jasność pieca 41, jak pokazano na pos. Ilb.

W związku z tym, ponieważ na powstawanie stabilnego obszaru spalania w piecu 41 ma wpływ pęd strumienia 9 każdego palnika, więc dotychczasowy sposób nie ma zastosowania przy niskich obciążeniach. Tutaj, na pos. Ila i pos. Ilb w dolnej części pieca 41 znajdują się komory 37, w wyniku czego strumienie mieszanki paliwa z gazem nośnym z komór palnikowych 37 mieszają się z powietrzem do spalania doprowadzanym z wlotów 49 powietrza dodatkowego, w wyniku czego powstaje płomień.

Ponadto, dotychczas w trakcie pracy urządzenia spalającego (piec) w warunkach wysokiego obciążenia, to znaczy, kiedy do palników są doprowadzane duże ilości paliwa, promieniowanie cieplne płomienia podgrzewa konstrukcję palnika do wyższej temperatury. Ponieważ popiół z węgla o niskim uwęgleniu, takiego jak węgiel brunatny i lignit, ma niższą temperaturę topnienia, więc popiół leżący na podgrzanej sekcji konstrukcji palnika topi się, w rezultacie czego stopniowo narasta stopiona warstwa popiołu. Narastanie stopionego popiołu może zakłócić spalanie paliwa. W ten sposób, w trakcie działania przy wysokim obciążeniu, płomień musi powstawać w miejscu dalekim od palnika.

Celem wynalazku jest opracowanie palnika do paliwa stałego i sposobu spalania za pomocą tego palnika, umożliwiającego realizację stabilnego spalania w szerokim przedziale obciążeń pieca, od warunków wysokiego obciążenia roboczego do warunków niskiego obciążenia roboczego, a tym samym nadających się do spalania paliwa o niskim uwęgleniu, takiego jak węgiel brunatny i lignit, urządzenia do spalania z takim palnikiem i o takim sposobie jego działania oraz kotła opalanego węglem za pomocą wspomnianego palnika.

Dalszym celem wynalazku jest skonstruowanie palnika nadającego się do stosowania w sposobie spalania przeciwległego i zdolnego do skutecznego spalania pyłu węglowego, takiego jak węgiel

PL 206 626 B1 brunatny o słabych właściwościach z punktu widzenia zawartości popiołu, w pobliżu wylotu palnika, a tym samym zapobiegającego kohezji popiołu w sąsiedztwie palnika montowanego w urzą dzeniu do spalania.

Następnym celem wynalazku jest skonstruowanie palnika nadającego się do stosowania w sposobie spalania naroż nego i spalania stycznego wokół ś rodka pieca, nawet przy niskim obci ążeniu pieca poprzez zapobieganie kohezji popiołu na ścianach bocznych pieca, oraz urządzenia do spalania z takim palnikiem.

Innym też celem wynalazku jest skonstruowanie palnika wielokanałowego nadającego się do stosowania w sposobie spalania przeciwległego oraz spalania narożnego i spalania stycznego, oraz urządzenia do spalania z takim palnikiem.

Należy wspomnieć, że znany ze stanu techniki palnik o zmniejszonym wytwarzaniu NOx ma konfigurację nadającą się do zmniejszania stężenia NOx w gazach spalinowych w trakcie spalania zwykłego węgla bitumicznego. Niemniej jednak, w urządzeniu do spalania paliw mocno zapalnych, takich jak węgiel brunatny i torf, używanym gazem nośnym nie jest powietrze pierwotne, ale gaz spalinowy o niskim stężeniu tlenu aby zapobiec samoczynnemu zapłonowi. W tym wypadku, zapłon w pobliż u palnika jest trudny i powoduje nastę pujące wspomniane poniżej problemy:

Z powodu trudnoś ci z prowadzeniem płomieni w pobliżu palnika, działanie bez spalania wspomaganego za pomocą gazu olejowego lub gazu opałowego jest ograniczone do warunków dużego obciążenia, w których temperatura spalania w piecu do spalania jest odpowiednio wysoka.

Nie uzyskuje się zmniejszenia wytwarzania NOx, ponieważ wydajność spalania jest mała w obszarze bliskim palnika, gdzie ilość paliwa jest za duża w stosunku do ilości powietrza do spalania, to znaczy, ponieważ wydajność spalania jest wysoka po zmieszaniu z powietrzem drugorzędowym i trzeciorzę dowym.

Wspomniane powyżej problemy wynikają z używania gazu o małym stężeniu tlenu jako gazu nośnego węgla. W celu ich rozwiązania istnieje możliwość doprowadzania powietrza do spalania do dyszy paliwowej w pobliżu wylotu palnika tak, żeby zwiększyć stężenia tlenu. Niemniej jednak, taka konfiguracja zmniejsza stężenie pyłu węglowego, a tym samym nie poprawia parametrów spalania.

Zatem celem wynalazku jest również opracowanie palnika do paliwa stałego zdolnego do szybkiego i sprawnego spalania pyłu węglowego, takiego jak węgiel brunatny o słabych właściwościach z punktu widzenia zawartoś ci popioł u, w pobliż u wylotu palnika, a tym samym uzyskiwania spalania o zmniejszonym wytwarzaniu NOx oraz urzą dzenia do spalania z takim palnikiem.

Palnik do paliwa stałego, zawierający dyszę paliwową do wytryskiwania mieszanki płynów złożonej z paliwa stałego i gazu nośnego, wewnątrz której jest umieszczony element kształtowy składający się z sekcji o stopniowo zwiększającym się przekroju poprzecznym i sekcji o stopniowo zmniejszającym się przekroju poprzecznym, patrząc w kierunku od strony wlotowej palnika ku stronie wylotowej palnika natomiast po stronie wlotowej elementu kształtowego na wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej jest umieszczony element zwężający kanał do chwilowego zmniejszania przekroju poprzecznego kanału dyszy paliwowej w kierunku od strony wlotowej palnika ku stronie wylotowej palnika oraz do powiększania przekroju poprzecznego do wartości początkowej, zaś po zewnętrznej stronie ściany dyszy paliwowej jest usytuowana co najmniej jedna dysza powietrza zewnętrznego wytryskująca powietrze według wynalazku charakteryzuje się tym, że na wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej przy stronie wylotowej elementu kształtowego są umieszczone dodatkowe dysze powietrza wtryskujące powietrze wzdłuż wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej.

Korzystnie w dyszy paliwowej jest umieszczona centralna dysza powietrza do wytryskiwania powietrza.

Korzystnie wyloty dodatkowych dysz powietrza są umieszczone na stronie wylotowej palnika, od strony wylotu dyszy paliwowej, patrząc w kierunku przepływu paliwa.

Korzystnie wylot centralnej dyszy powietrza jest umieszczony na stronie wylotowej palnika od strony wylotu dyszy paliwowej, patrząc w kierunku przepływu paliwa.

Korzystnie wewnątrz dyszy powietrza zewnętrznego jest umieszczony zawirowywacz, zaś wewnątrz dyszy powietrza zewnętrznego jest umieszczony zawirowywacz.

Korzystnie wewnątrz centralnej dyszy powietrza jest umieszczony zawirowywacz.

Korzystnie położenie zawirowywacza wewnątrz centralnej dyszy powietrza jest zmienne w kierunku centralnej osi palnika, wewnątrz centralnej dyszy powietrza.

Korzystnie na wylocie z dyszy powietrza zewnętrznego jest umieszczona prowadnica, zaś na wylocie z dyszy jest umieszczona prowadnica.

PL 206 626 B1

Korzystnie prowadnica jest pochylona pod kątem co najwyżej 45 stopni względem centralnej osi palnika.

Korzystnie pomiędzy dyszą paliwową a dyszą powietrza zewnętrznego jest umieszczony pierścień stabilizujący płomień usytuowany na końcu przegrody, który stanowi przeszkodę zarówno dla strumienia gazu płynącego z dyszy paliwowej jak i dla strumienia powietrza płynącego z dysz powietrza zewnętrznego.

Korzystnie pierścień stabilizujący płomień ma występy w kształcie zębów rekina, skierowane do wewnątrz, w kierunku powierzchni ściany końcowej dyszy paliwowej.

Korzystnie wylot dodatkowych dysz powietrza jest umieszczony pomiędzy sekcją stożkową elementu kształtowego o stopniowo zmniejszającym się przekroju poprzecznym a pierścieniem stabilizującym płomień.

Korzystnie dodatkowe dysze powietrza są połączone z sekcją doprowadzania powietrza, która z kolei jest połączona ze skrzyniami dmuchowymi do doprowadzania powietrza do spalania do dyszy powietrza zewnętrznego.

Korzystnie dodatkowe dysze powietrza są połączone z sekcją doprowadzania powietrza, która z kolei jest połączona z urządzeniem doprowadzającym gazy do spalania, zwłaszcza powietrza do spalania do sekcji doprowadzania powietrza.

Korzystnie urządzenie do doprowadzania powietrza do spalania jest połączone ze środkami do doprowadzania gazu wzbogaconego w tlen lub czystego tlenu.

Korzystnie w urządzeniu do doprowadzania powietrza do spalania jest umieszczone urządzenie do regulowania natężenia przepływu gazów do spalania.

Korzystnie przekrój poprzeczny kanału wylotowego centralnej dyszy powietrza jest mniejszy niż przekrój poprzeczny kanału wlotowego centralnej dyszy powietrza.

Korzystnie centralna dysza powietrza ma kształt cylindryczny i do części na jej wlocie jest przyłączona para rur do doprowadzania powietrza w kierunku stycznym w każdym z przeciwległych położeń na mającym kształt okręgu przekroju poprzecznym centralnej dyszy powietrza.

Sposób spalania za pomocą palnika do paliwa stałego według wynalazku charakteryzuje się tym, że reguluje się zależnie od obciążenia spalania ilość powietrza wypływającego z dodatkowych dysz powietrza jak również stosunek pomiędzy ilością powietrza wypływającego z dodatkowych dysz powietrza a ilością powietrza wypływającego z dysz powietrza zewnętrznego lub, alternatywnie, z centralnej dyszy powietrza.

Korzystnie przy niskim obciążeniu spalania, zwiększa się ilość powietrza wytryskiwanego z dodatkowych dysz powietrza, w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, natomiast przy wysokim obciążeniu spalania, ilość powietrza wytryskiwanego z dodatkowych dysz powietrza zmniejsza się w porównaniu ze stanem przy niskim obciążeniu spalania.

Korzystnie przy niskim obciążeniu spalania, ilość powietrza doprowadzanego z dodatkowych dysz powietrza zwiększa się, w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, a równocześnie zmniejsza się ilość powietrza doprowadzanego z dyszy powietrza zewnętrznego umieszczonej najbliżej dyszy paliwowej spośród dysz powietrza zewnętrznego albo, alternatywnie, zwiększa się natężenie jego zawirowania w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, natomiast przy wysokim obciążeniu spalania, ilość powietrza doprowadzanego z dodatkowych dysz powietrza zmniejsza się w porównaniu ze stanem przy niskim obciążeniu spalania, a równocześnie zmniejsza się ilość powietrza doprowadzanego z dyszy powietrza zewnętrznego, znajdującej się najbliżej dyszy paliwowej spośród dysz powietrza zewnętrznego albo, alternatywnie, zwiększa się natężenie jego zawirowania w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania.

Korzystnie tryb wytryskiwania powietrza wybiera się, w zależności od obciążenia spalania, z grupy, w skład której wchodzą: tryb wytryskiwania powietrza, w którym strumień powietrza z centralnej dyszy powietrza wytryskuje się w postaci strumienia prostoliniowego lub strumienia słabo zawirowanego oraz tryb wytryskiwania powietrza, w którym strumień powietrza z centralnej dyszy powietrza jest wytryskiwany w postaci strumienia silnie zawirowanego.

Korzystnie przy niskim obciążeniu spalania, z centralnej dyszy powietrza wytryskuje się silnie zawirowany strumień, natomiast przy wysokim obciążeniu spalania, z centralnej dyszy powietrza wytryskuje się prostoliniowy lub słabo zawirowany strumień.

Korzystnie przy niskim obciążeniu spalania, ilość powietrza wytryskiwanego z dodatkowych dysz powietrza zwiększa się w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, a równocześnie zmniejsza się udział ilości powietrza wytryskiwanego z centralnej dyszy powietrza, w porównaniu

PL 206 626 B1 ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, natomiast przy wysokim obciążeniu spalania, ilość powietrza wytryskiwanego z dodatkowych dysz powietrza zmniejsza się, a równocześnie zwiększa się ilość powietrza wytryskiwanego z centralnej dyszy powietrza w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania.

Korzystnie stosunek całkowitej ilości powietrza doprowadzanego przez dyszę paliwową, centralną dyszę powietrza oraz dodatkowe dysze powietrza do ilości powietrza niezbędnej do zakończenia spalania substancji lotnych przez paliwo utrzymuje się na poziomie 0,85-0,95.

Reasumując palnik według wynalazku nadaje się do spalania płynu mieszankowego, w skład którego wchodzą: paliwo stałe złożone z węgla o niskim uwęgleniu, takiego jak węgiel brunatny i lignit oraz gazu nośnego o stężeniu tlenu poniżej 21%.

Pierwszym palnikiem według wynalazku jest palnik do paliwa stałego, w skład którego wchodzi: centralna dysza powietrza do wyrzucania powietrza, dysza paliwowa, usytuowana na zewnątrz centralnej dyszy powietrza i wyrzucająca płyn mieszankowy, w skład którego wchodzi paliwo stałe i gaz nośny, dodatkowe otwory powietrza lub dodatkowe dysze powietrza w powierzchni ściany wewnętrznej dyszy paliwowej i wyrzucające powietrze, oraz co najmniej jedna dysza powietrza zewnętrznego usytuowana na zewnątrz dyszy paliwowej i wyrzucająca powietrze do spalania.

We wspomnianym powyżej palniku istnieje możliwość zwiększenia ilości powietrza wyrzucanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza w celu wyrzucania powietrza wzdłuż wewnętrznej strony ściany dyszy paliwowej. Powietrze wyrzucane z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza zwiększa stężenie tlenu w pobliżu wewnętrznej strony ściany dyszy paliwowej. Przyspiesza to spalanie w porównaniu z przypadkiem mniejszego stężenia tlenu. W ten sposób następuje przyspieszenie spalania paliwa, a tym samym płomień powstaje począwszy od sąsiedztwa dyszy paliwowej.

W skł ad wspomnianego powyż ej palnika wchodzi ponadto zawirowywacz umieszczony w centralnej dyszy powietrza, przy czym sposób wyrzucania powietrza z centralnej dyszy powietrza można wybrać w zależności od obciążenia spalania spośród dwóch sposobów: przy zastosowaniu strumienia prostoliniowego lub strumienia słabo zawirowanego oraz przy zastosowaniu strumienia silnie zawirowanego.

W tym przypadku, korzystnie, przed wylotem dyszy paliwowej wewną trz palnika znajduje się (a) wylot centralnej dyszy powietrza i/lub (b) wylot dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza. W konfiguracji tego typu, wewnątrz dyszy paliwowej następuje mieszanie paliwa z powietrzem wtryskiwanym z (a) centralnej dyszy powietrza i/lub (b) dodatkowych otworów powietrza. Umożliwia to częściowe zwiększanie stężenia tlenu w gazie nośnym paliwa.

Korzystnie, zarówno odległość pomiędzy wylotem dyszy paliwowej a wylotem centralnej dyszy powietrza jak i odległość pomiędzy wylotem dyszy paliwowej a wylotem dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza ustala się w taki sposób, żeby czas przebywania paliwa w dyszy paliwowej nie przekraczał czasu opóźnienia zapłonu paliwa (około 0,1 s). Celem tego jest zapobieżenie zapłonowi wstecznemu i stratom przypalania powodowanym przez powstawanie płomienia wewnątrz dyszy paliwowej. Prędkość przepływu gazu nośnego paliwa przez dyszę paliwową wynosi 10-20 m/s, więc wspomniane powyżej odległości wynoszą 1-2 m lub mniej.

W przypadku, kiedy element zwężający kanał, służący do chwilowego zwężania przekroju poprzecznego dyszy paliwowej stopniowo zaczynający się przed palnikiem i do przywracania przekroju poprzecznego, znajduje się na wewnętrznej stronie ściany dyszy paliwowej palnika, to przepływ cząstek (pyłu węglowego) o większej bezwładności niż cząstki gazu nośnego paliwa (gazu spalinowego i podobnych) koncentruje się w obszarze osi centralnej. Ponadto, kiedy na zewn ę trznej stronie ś ciany centralnej dyszy powietrza znajduje się element kształtowy składający się zarówno ze stożkowej sekcji o stopniowo zwiększającym się przekroju poprzecznym począwszy od miejsca przed palnikiem a następnie stożkowej sekcji o stopniowo zmniejszającym się przekroju poprzecznym tak, żeby znalazła się za elementem zwężającym kanał, to przepływ cząstek paliwa (pyłu węglowego) skoncentrowany w obszarze osi centralnej jest ekspandowany przez element kształtowy, a następnie po minięciu elementu kształtowego płynie przez kanał dyszy paliwowej. W tym czasie przepływ cząstek paliwa (pyłu węglowego) o większej bezwładności niż gaz nośny paliwa (gaz spalinowy) koncentruje się w wewnętrznym obszarze bocznym ściany dyszy paliwowej i płynie w kierunku wylotu. Ten skoncentrowany przepływ pyłu węglowego w obszarze wewnętrznym ściany bocznej dyszy paliwowej łatwo styka się z powietrzem zewnę trznym (powietrzem do spalania) w pobliż u wylotu z dyszy paliwowej, a nastę pnie

PL 206 626 B1 styka się z gazem o wysokiej temperaturze w strefach recyrkulacji za opisanym dalej pierścieniem stabilizującym płomień, w wyniku czego może się łatwo zapalić.

Kiedy wspomniany powyżej palnik, według wynalazku, działa przy wysokim obciążeniu, to paliwo wyrzucane z dyszy paliwowej jest ogrzewane przez silne promieniowanie cieplne z pieca. Sytuacja ta umożliwia stabilne spalanie nawet, kiedy paliwo jest wyrzucane z dyszy paliwowej z wysoką prędkością. W tym czasie powietrze jest wyrzucane w postaci strumienia prostoliniowego albo strumienia słabo zawirowanego (o stopniu zawirowania 0,3 lub mniejszym) z centralnej dyszy powietrza, w wyniku czego płomień jest wydmuchiwany z sąsiedztwa palnika tak, żeby powstawał daleko od niego. Zapobiega to podgrzewaniu konstrukcji palnika przez wysokie temperatury powstające w wyniku promieniowania, termicznego płomienia.

Natomiast, kiedy wspomniany powyżej palnik, według wynalazku, działa przy niskim obciążeniu, to powietrze jest wyrzucane w postaci silnie zawirowanego strumienia (o stopniu zawirowania 0,5 lub większym) z centralnej dyszy powietrza, co powoduje przyspieszenie mieszania strumienia paliwa z powietrzem. Ponadto, ponieważ zawirowany strumień powietrza z centralnej dyszy paliwowej zmniejsza prędkość wyrzucania paliwa w obszarze centralnej osi palnika, to następuje wydłużenie czasu przebywania paliwa w pobliżu dyszy paliwowej. W ten sposób następuje podgrzewanie paliwa w pobliżu dyszy paliwowej w temperaturze niezbędnej do spalania, w wyniku czego płomień powstaje począwszy od miejsca w sąsiedztwie dyszy paliwowej.

We wspomnianym powyżej palniku, według wynalazku, stosunek ilości powietrza wyrzucanego z centralnej dyszy paliwowej do iloś ci powietrza wyrzucanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza, jest regulowany w zależności od obciążenia podczas spalania. Na przykład, przy niskim obciążeniu spalania, ilość powietrza wyrzucanego z centralnej dyszy paliwowej, jest zmniejszona, natomiast ilość powietrza wyrzucanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza, jest zwiększona. Natomiast przy wysokich obciążeniach spalania, ilość powietrza wyrzucanego z centralnej dyszy paliwowej, jest zwiększona, podczas gdy ilość powietrza wyrzucanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza, jest zmniejszona.

We wspomnianym powyżej palniku według wynalazku, korzystnie, ilość powietrza jest regulowana podczas spalania w taki sposób, żeby stosunek ilości powietrza do ilości substancji lotnych (stosunek całkowitej ilości powietrza doprowadzanego z dyszy paliwowej, centralnej dyszy powietrza oraz dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza, do ilości powietrza niezbędnej do zakończenia spalania substancji lotnych znajdujących się w paliwie) wynosi 0,85-0,95.

Ponadto, korzystnie, na końcu przegrody pomiędzy dyszą paliwową a dyszą powietrza zewnętrznego znajduje się przeszkoda (pierścień stabilizujący płomień) zarówno dla przepływu gazu z dyszy paliwowej jak i przepływu powietrza z dyszy powietrza zewnętrznego.

Ciśnienie za pierścieniem stabilizującym płomień zmniejsza się, w wyniku czego powstają strefy recyrkulacji kierujące przepływ z miejsca za tym pierścieniem do miejsca przed nim. Wewnątrz tych stref recyrkulacji znajduje się, oprócz paliwa i powietrza wtryskiwanych z dysz zewnętrznych, spalony gaz o wysokiej temperaturze powstający za pierścieniem. W ten sposób, w strefach recyrkulacji istnieje wysoka temperatura, wskutek czego służą one jako źródło zapłonu dla strumienia paliwa płynącego w sąsiedztwie. Umożliwia to stabilne powstawanie płomienia począwszy od wylotu dyszy paliwowej.

Ponadto, na wewnętrznej powierzchni ściany wylotu dyszy paliwowej można umieścić pierścień stabilizujący płomień w formie występów w kształcie zębów rekina. Taki pierścień stabilizujący płomień podobnie przyspiesza zapłon paliwa.

We wspomnianym powyżej palniku, według wynalazku, przekrój poprzeczny kanału wylotowego centralnej dyszy paliwowej może być mniejszy niż przekrój poprzeczny kanału wlotowego centralnej dyszy paliwowej. Ponadto położenie zawirowywacza usytuowanego w centralnej dyszy powietrza może być ruchome wzdłuż centralnej osi palnika wewnątrz centralnej dyszy powietrza. W związku z taką konfiguracją, regulacja położenia zawirowywacza umożliwia regulację stopnia zawirowania strumienia powietrza w zależności od obciążenia spalania.

Przy niskim obciążeniu, zawirowywacz jest przemieszczany w kierunku wylotu o mniejszym przekroju poprzecznym w centralnej dyszy powietrza, co powoduje silne zawirowanie strumienia powietrza z centralnej dyszy paliwowej, w wyniku czego płomień powstaje w pobliżu palnika. Natomiast przy wysokim obciążeniu zawirowywacz jest przemieszczany ku wlotowi o większym przekroju poprzecznym w centralnej dyszy powietrza, co powoduje słabe zawirowanie strumienia powietrza z centralnej dyszy powietrza, w wyniku czego płomień powstaje daleko od palnika wewnątrz pieca.

PL 206 626 B1

W razie za duż ego wzrostu temperatury palnika lub powierzchni ś ciany pieca, popiół ze spalania przywiera do konstrukcji palnika oraz do ściany pieca, i kohezja stopniowo rośnie. Zjawisko to nosi nazwę zażużlania. W celu eliminacji zażużlania, w reakcji na sygnał z termometru lub miernika natężenia promieniowania znajdującego się w palniku lub na powierzchni ściany pieca, można odpowiednio wyregulować stopień zawirowania powietrza wyrzucanego z centralnej dyszy powietrza, albo, alternatywnie, wyregulować ilość powietrza wyrzucanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza. Regulacja ilości powietrza lub intensywności jego zawirowania powoduje zmianę miejsca, w którym powstaje płomień w piecu, co umożliwia regulację natężenia promieniowania termicznego działającego na palnik i na powierzchnię ściany pieca.

Przy wysokim obciążeniu, ze względu na wysokie obciążenie termiczne pieca, korzystnie, płomień powstaje daleko od palnika. Przy niskim obciążeniu, ze względu na małe obciążenie termiczne pieca, temperatura palnika i powierzchni ściany pieca nie rośnie do tak wysokiego poziomu w porównaniu z przypadkiem wysokiego obciążenia nawet, kiedy płomień powstaje blisko palnika.

Kiedy wspomniany powyżej palnik, według wynalazku, jest używany w urządzeniu do spalania tego typu, to centralna dysza powietrza ma kształt cylindryczny. Do wlotowej części centralnej dyszy powietrza jest podłączona para rur doprowadzających powietrze. Każda z tych rur jest podłączona w taki sposób, ż eby doprowadzała powietrze z kierunku stycznego do poł o ż enia naprzeciwko koł owego przekroju poprzecznego centralnej dyszy powietrza. Kiedy urządzenie do spalania działa przy wysokich obciążeniach spalania (na przykład 60-70% lub wyższych), to każda rura doprowadza identyczną ilość powietrza do centralnej dyszy powietrza. Natomiast, kiedy urządzenie do spalania działa przy niskim obciążeniu spalania (na przykład 60-70% lub mniejszym), to każda rura doprowadza inną ilość powietrza do centralnej dyszy powietrza. W wyniku takiego działania, stopień zawirowania centralnego strumienia powietrza jest regulowany w zależności od obciążenia.

Drugim palnikiem, według wynalazku, jest palnik do paliwa stałego, w skład którego wchodzą: dysza paliwowa do wyrzucania płynu mieszankowego składającego się z paliwa stałego i gazu nośnego, dodatkowe otwory powietrza lub dodatkowe dysze powietrza znajdujące się wewnątrz powierzchni ściany dyszy paliwowej i wyrzucające powietrze oraz co najmniej jedna dysza powietrza zewnętrznego znajdująca się na zewnątrz powierzchni ściany dyszy paliwowej i wyrzucająca powietrze. W odróżnieniu od pierwszego palnika, w drugim palniku nie ma centralnej dyszy powietrza do wyrzucania powietrza.

W drugim palniku wedł ug wynalazku, istnieje moż liwość zwię kszenia iloś ci powietrza wtryskiwanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza do wtryskiwania powietrza wzdłuż wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej. Powietrze wtryskiwane z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza zwiększa stężenie tlenu w pobliżu wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej. Przyspiesza to reakcję spalania paliwa w porównaniu z przypadkiem mniejszego stężenia tlenu. W związku z tym, następuje przyspieszenie zapłonu paliwa, a tym samym płomień powstaje począwszy od miejsca w pobliżu dyszy paliwowej.

We wspomnianym powyżej palniku, wyloty (końcówki) dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza znajdują się, korzystnie, przed wylotem (końcówką) dysz paliwowych w palniku. W takiej konfiguracji, mieszanie paliwa z powietrzem wtryskiwanym z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza uzyskuje się wewnątrz dyszy paliwowej. Umożliwia to częściowe zwiększenie stężenia tlenu w gazie nośnym paliwa. Odległość pomiędzy wylotem dyszy paliwowej a wylotem dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza jest ustawiana, korzystnie, w taki sposób, żeby czas przebywania paliwa w dyszy paliwowej nie przekraczał czasu opóźnienia zapłonu (około 0,1 s) paliwa. Celem tego jest zapobieżenie zapłonowi wstecznemu i stratom przypalania powodowanym przez powstawanie płomienia wewnątrz dyszy paliwowej. Prędkość przepływu gazu nośnego paliwa przez dyszę paliwową wynosi 10-20 m/s, więc wspomniane powyżej odległości wynoszą 1-2 m lub mniej.

Korzystnie, na wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej palnika znajduje się element zwężający kanał służący do chwilowego zwężania przekroju poprzecznego dyszy paliwowej zaczynając stopniowo od wlotu palnika w kierunku jego wylotu i do przywracania przekroju poprzecznego. Takie zwężenie przekroju poprzecznego kanału dyszy paliwowej przyspiesza prędkość płynącego przez nią gazu nośnego paliwa. W ten sposób, nawet w przypadku powstawania płomienia wewnątrz dyszy paliwowej ze względu na chwilowe spowolnienie przepływu paliwa, zapobiega się przemieszczaniu się zapłonu wstecznego w kierunku wlotu zwężonej części kanału utworzonej przez ten element zwężający kanał. Ponadto, kiedy element kształtowy, składający się z sekcji o stopniowo zwięk10

PL 206 626 B1 szającym się przekroju poprzecznym począwszy od wlotu do palnika w kierunku wylotu, a następnie z sekcji o stopniowo zmniejszają cym się przekroju poprzecznym, znajduje się wewną trz dyszy paliwowej tak, żeby był usytuowany za elementem zwężającym kanał, to element kształtowy ekspanduje strumień cząstek paliwa (pyłu węglowego), koncentrujący się w obszarze osi centralnej, po czym strumień ten płynie przez kanał dyszy paliwowej. W tym czasie, strumień cząstek paliwa (pyłu węglowego), o większej bezwładności niż bezwładność gazu nośnego paliwa, jest koncentrowany na wewnętrznej stronie ściany dyszy paliwowej i płynie ku wylotowi. Ten strumień pyłu węglowego skoncentrowany na wewnętrznej stronie ściany dyszy paliwowej łatwo styka się z powietrzem zewnętrznym wtryskiwanym z zewnętrznej dyszy paliwowej w sąsiedztwie wylotu dyszy paliwowej. Strumień pyłu węglowego dodatkowo styka się z gazem o wysokiej temperaturze w strefach recyrkulacji powstających za opisanym dalej pierścieniem stabilizującym płomień, w wyniku czego ułatwiony jest jego zapłon.

Ponadto, korzystnie, na końcu powierzchni ściany, pomiędzy dyszą paliwową a dyszą powietrza zewnętrznego, znajduje się pierścień stabilizujący płomień, usytuowany naprzeciwko zarówno strumienia mieszanki paliwa stałego z dyszy paliwowej jak i strumienia powietrza.

Ciśnienie w piecu za pierścieniem stabilizującym płomień zmniejsza się, w wyniku czego powstają strefy recyrkulacji płynu mieszankowego biegnące od wylotu ku wlotowi strumienia. Wewnątrz stref recyrkulacji, oprócz powietrza, paliwa i gazu nośnego paliwa wyrzucanych z dyszy paliwowej i dyszy powietrza zewnę trznego, znajduje się spalony gaz o wysokiej temperaturze, wytwarzany w obszarze za palnikiem w piecu. W ten sposób w strefach recyrkulacji panuje wysoka temperatura, w wyniku czego sł użą one jako ź ródł a zapł onu dla strumienia paliwa. Umoż liwia to stabilne tworzenie płomienia począwszy od wylotu dyszy paliwowej.

Na wewnętrznej powierzchni ściany końcówki (wylotu) dyszy paliwowej można umieścić pierścień stabilizujący płomień w formie występów w kształcie zębów rekina. Taki pierścień stabilizujący płomień podobnie przyspiesza zapłon paliwa.

W przypadku uż ycia gazów spalinowych jako gazu noś nego paliwa stał ego, pomię dzy sekcją stożkową o zmniejszającym się przekroju poprzecznym w elemencie kształtowym a pierścieniem stabilizującym płomień znajduje się wylot dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza. Taka konfiguracja umożliwia istnienie w mieszance gazów tlenu w ilości niezbędnej do spalania. Ta mieszanka gazów uderza w pierścień stabilizujący płomień, co umożliwia mu skuteczne jej zapalenie. Następnie, nawet przy niskim obciążeniu spalania i nawet w przypadku spalania w piecu pyłu węglowego, takiego jak węgiel brunatny o słabych właściwościach pod względem zawartości popiołu, w pobliżu wylotu palnika uzyskuje się szybkie i skuteczne spalanie, co umoż liwia spalanie ze zmniejszonym wytwarzaniem NOx i zapobieżenie przywieraniu popiołu do powierzchni ściany pieca w pobliżu palnika.

We wspomnianym powyżej palniku, według wynalazku, ilość powietrza wtryskiwanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza można regulować w zależności od obciążenia spalania urządzenia do spalania (pieca).

Ogólnie mówiąc, w palnikach do paliwa stałego nieograniczających się do wspomnianego powyżej palnika do paliwa stałego, według wynalazku, przy wysokich obciążeniach spalania urządzenia do spalania (pieca) płomień paliwa stałego powstaje, korzystnie, w miejscu odległym od palnika do paliwa stałego w piecu. Natomiast przy niskim obciążeniu spalania urządzenia do spalania (pieca), płomień paliwa stałego powstaje, korzystnie, zaczynając od miejsca w sąsiedztwie powierzchni ściany pieca bezpośrednio za wylotem dyszy paliwowej do paliwa stałego.

Na przykład, w przypadku umieszczenia w palniku do paliwa stałego dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza, przy niskim obciążeniu spalania urządzenia do spalania (pieca) możliwe jest zwiększenie ilości powietrza wtryskiwanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza. Powietrze wtryśnięte z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza zwiększa stężenie tlenu w pobliżu wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej. Przyspiesza to reakcję spalania paliwa w porównaniu z przypadkiem mniejszego stężenia tlenu. W ten sposób następuje przyspieszenie zapłonu paliwa, a tym samym płomień powstaje począwszy od miejsca w sąsiedztwie wylotu (końcówki) dyszy paliwowej. Przy wysokim obciążeniu spalania urządzenia do spalania (pieca), zmniejsza się ilość powietrza wtryskiwanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza. Czynność ta zmniejsza stężenie tlenu w pobliżu wewnętrznej strony ściany dyszy paliwowej, zwalniając reakcję spalania paliwa w porównaniu z przypadkiem mniejszego stężenia tlenu. W ten sposób następuje zwolnienie zapłonu paliwa, a tym samym płomień powstaje daleko od palnika w piecu.

PL 206 626 B1

Przy wysokim obciążeniu spalania urządzenia do spalania (pieca) rośnie temperatura palnika do paliwa stałego i powierzchni jego ściany. W związku z tym popiół ze spalania przywiera do konstrukcji palnika, a jego ilość stopniowo rośnie. Zjawisko to nosi nazwę zażużlania. W celu eliminacji zażużlania na konstrukcji palnika i powierzchni ściany pieca, przy wysokim obciążeniu spalania urządzenia do spalania (pieca) płomień przemieszcza się na pewną odległość od palnika, co stosunkowo zmniejsza temperaturę palnika i powierzchni ściany pieca. Przy niskim obciążeniu spalania, ilość powietrza reguluje się, korzystnie, w taki sposób, żeby stosunek powietrza do substancji lotnych (stosunek całkowitej ilości powietrza doprowadzonego z dyszy paliwowej i dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza (jeżeli takie są) do ilości powietrza niezbędnej do zakończenia spalania substancji lotnych znajdujących się w paliwie) wynosił 0,85-0,95. Przy niskim obciążeniu spalania na ogół trudno jest uzyskać stabilne spalanie. Jednakże przy stosunku powietrza do substancji lotnych wynoszącym 0,85-0,95 rośnie temperatura płomienia, umożliwiając kontynuację stabilnego spalania.

Ponadto, w celu eliminacji zażużlania konstrukcji palnika i powierzchni ściany pieca, w reakcji na sygnał z termometru lub miernika natężenia promieniowania znajdującego się w palniku lub na powierzchni ściany pieca, można odpowiednio wyregulować ilość powietrza wyrzucanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza. Regulacja ilości powietrza powoduje zmianę miejsca, w którym powstaje płomień w piecu, co umożliwia regulację natężenia promieniowania termicznego działającego na palnik i powierzchnię ściany pieca.

Jak opisano powyżej, przy wysokim obciążeniu urządzenia do spalania, ze względu na wyższe obciążenie pieca, płomień powstaje, korzystnie, w miejscu znajdującym się daleko od palnika w piecu. Natomiast przy niskim obciążeniu spalania, ze względu na niższe obciążenie termiczne pieca, temperatura palnika i powierzchni zewnętrznej ściany pieca nie rośnie do tak wysokiego poziomu jak w przypadku wysokiego obciążenia. W związku z tym płomień może powstać w pobliżu palnika w piecu.

W sposobie spalania prowadzonego za pomocą pierwszego lub drugiego palnika, przy wysokim obciążeniu urządzenia do spalania, zapłon paliwa następuje w miejscu znajdującym się daleko od palnika, a tym samym płomień powstaje w środku pieca. W celu monitorowania płomienia wytwarzanego przez palniki przy wysokim obciążeniu, płomień jest monitorowany, korzystnie, w środku pieca, gdzie następuje mieszanie się płomieni z poszczególnych palników. Natomiast przy niskim obciążeniu urządzenia do spalania, zapłon paliwa następuje w pobliżu palnika i płomień powstaje w pobliżu każdego palnika. Ponadto, w niektórych przypadkach, każdy z palników w piecu wytwarza niezależny płomień. W ten sposób płomień powstający na wylocie z każdego palnika, korzystnie, jest monitorowany przy niskim obciążeniu.

W pierwszym i drugim palniku, według wynalazku, zamiast dodatkowych dysz powietrza można zastosować dodatkowe otwory powietrza. Te dodatkowe otwory powietrza znajdują się na powierzchni ściany dyszy paliwowej i mają kształt kołowy, eliptyczny, prostokątny lub kwadratowy. Można zastosować cztery, osiem lub dwadzieścia, maksymalnie, dodatkowych otworów powietrza rozmieszczonych w równych odstępach w kierunku promieniowym dyszy paliwowej. Pojedynczy dodatkowy otwór powietrza w postaci szczeliny w kierunku promieniowym dyszy paliwowej nie jest korzystny, ponieważ powoduje nierównomierny przepływ dodatkowego powietrza wyrzucanego ze szczeliny wewnątrz dyszy paliwowej.

Korzystnie, do tych dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza, doprowadza się ogrzane powietrze. Źródłem ciepła do tego celu może być sprężone powietrze doprowadzane do młyna wirnikowego do wytwarzania pyłu węglowego, albo, alternatywnie, powietrze doprowadzane do skrzyni dmuchowej do spalania w palniku. Bardziej zaleca się powietrze doprowadzane do młyna wentylatorowego, ponieważ ma ono wysokie ciśnienie.

Sekcja doprowadzania powietrza do dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza może być połączona ze skrzynią dmuchową do doprowadzania powietrza do spalania (powietrza zewnętrznego takiego jak powietrze drugorzędowe lub trzeciorzędowe) do dyszy powietrza zewnętrznego. Natomiast bardziej zaleca się podłączanie sekcji doprowadzania powietrza do specjalnego urządzenia doprowadzającego powietrze do spalania.

W przypadku połączenia sekcji doprowadzania powietrza do dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza ze specjalnym urządzeniem doprowadzającym powietrze do spalania, można z łatwością doprowadzić wzbogacone w tlen powietrze o zwiększonym stężeniu tlenu albo czysty tlen, w zależności od zdolności paliwa stałego, takiego jak pył węglowy, do spalania oraz w reakcji na zmniejszenie obciążenia urzą dzenia do spalania. Ponadto, urz ą dzenie regulacyjne natę 12

PL 206 626 B1 żenia przepływu powietrza do spalania przeznaczone do specjalnego urządzenia doprowadzającego powietrze do spalania umożliwia łatwą regulację natężenia przepływu.

Ponadto, w przypadku doprowadzania gazu do spalania (powietrza), przeznaczonego do zapalania paliwa, do palnika za pomocą specjalnego urządzenia doprowadzającego powietrze do spalania, ciśnienie gazów spalinowych (powietrza) może być inne od uzyskanego przez skrzynię dmuchową. Umożliwia to bez ograniczeń dobór wielkości otworów doprowadzających gazy do spalania do zapłonu. Ponadto, urządzenie do regulacji natężenia przepływu powietrza do spalania przeznaczone do specjalnego urządzenia doprowadzającego powietrze do spalania umożliwia łatwe regulowanie natężenia dopływu.

Na wylocie dyszy powietrza zewnętrznego we wspomnianych powyżej palnikach, pierwszym i drugim, według wynalazku, znajduje się prowadnica wyznaczająca kierunek wtryskiwania powietrza zewnętrznego, w wyniku czego nadaje się strumieniowi powietrza zewnętrznego (w niektórych przypadkach dalej, drugorzędowego i trzeciorzędowego) pewną dywergencję, w wyniku czego powstaje płomień rozbieżny. Równocześnie ustawia się pochylenie prowadnicy tak, żeby wynosiło 45 stopni lub mniej względem centralnej osi palnika, w wyniku czego strumień powietrza do spalania wyrzucanego z dyszy powietrza zewnętrznego uzyskuje pewien pęd, co wpływa na mieszanie płyn gazów spalinowych z pyłem węglowym. Płomień jest zwężany przez strumień powietrza o większym pędzie, w wyniku czego w piecu powstaje stabilny płomień (obszar spalania), umożliwiając sprawne spalanie pyłu węglowego.

Kiedy prowadnica do prowadzenia skrajnie zewnętrznego strumienia powietrza z dyszy powietrza skrajnie zewnętrznego jest ustawiona pod takim kątem, że dysza powietrza skrajnie zewnętrznego przemieszcza się wzdłuż palnika i zewnętrznej powierzchni ściany pieca, to skrajnie zewnętrzny strumień powietrza schładza palnik i powierzchnię zewnętrznej ściany pieca, zapobiegając w ten sposób ich zażużlaniu.

Do urządzeń do spalania wyposażonych w szereg wspomnianych powyżej palników, według wynalazku, pierwszych i drugich, umieszczonych w powierzchni ściany pieca należą kocioł opalany węglem, kocioł opalany torfem i kocioł opalany biomasą (drewnem) oraz piec grzejny i nagrzewnica dmuchu.

We wspomnianych powyżej palnikach, według wynalazku, pierwszym i drugim, albo w ścianie pieca na zewnątrz palnika, znajdują się termometry lub mierniki natężenia promieniowania. W reakcji na sygnał z takiego miernika, reguluje się stopień zawirowania powietrza wyrzucanego z centralnej dyszy powietrza, i/lub ilość powietrza wyrzucanego z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza. W wyniku tego działania reguluje się odpowiednio położenie miejsca, w którym powstaje płomień w piecu, w zależności od zmian obciążenia.

Poniżej przedstawiono przykład pomiaru odpowiedniego położenia miejsca powstawania płomienia. Przy niskim obciążeniu spalania urządzenia do spalania, końcówka płomienia w piecu w przypadku paliwa stałego powstaje w pobliżu ściany pieca na zewnątrz wylotu dyszy paliwowej. Przy wysokim natężeniu spalania urządzenia do spalania, płomień powstaje począwszy od miejsca znajdującego się w odległości 0,5 m lub dalej od wylotu dyszy paliwowej, na centralnej osi dyszy paliwowej.

Przy wysokim obciążeniu urządzenia do spalania, płomień jest monitorowany wokół środka pieca, gdzie następuje mieszanie się płomienia przy palnikach, według wynalazku, za pomocą czujnika płomienia albo kontroli wzrokowej. Natomiast przy niskim obciążeniu urządzenia do spalania, monitoruje się płomień wytwarzany na wylocie każdego palnika, według wynalazku.

Palnik, według wynalazku, może być montowany w opalanej węglem instalacji kotłowej oraz w opalanej węglem instalacji energetycznej.

W skład opalanej węglem instalacji kotłowej, wchodzi opalany węglem kocioł, rura ogniowa służąca jako kanał dla gazów spalinowych z kotła, zainstalowane w rurze ogniowej urządzenie do oczyszczania gazów spalinowych, urządzenie transportujące pył węglowy przeznaczone do doprowadzania węgla w postaci pyłu węglowego do palnika według wynalazku zainstalowanego w kotle, urządzenie regulacyjne doprowadzania pyłu węglowego przeznaczone do regulowania ilości pyłu węglowego doprowadzanego z urządzenia transportowego pyłu węglowego do palnika, oraz urządzenie regulacyjne dopływu powietrza przeznaczone do regulacji ilości powietrza wyrzucanego z palnika.

W skład opalanej węglem instalacji energetycznej, wchodzi piec ze ścianą, w której znajduje się szereg palników według wynalazku, kocioł do ogrzewania wody do wytwarzania pary wodnej za pomocą ciepła spalania uzyskanego w wyniku spalania paliwa stałego za pomocą palników, turbina parowa napędzana przez parę uzyskaną z kotła, oraz generator energii napędzany przez te turbinę paPL 206 626 B1 rową, opalana węglem instalacja energetyczna z palnikami do paliwa stałego według wynalazku w opisanej postaci.

W palnikach według wynalazku, pierwszym i drugim, palnik, stosowany w narożnym sposobie spalania lub stycznym sposobie spalania, który w dotychczasowych piecach działał dotychczas z trudnością przy niskim obciążeniu pieca, pracuje obecnie w takim układzie, że przy wysokim obciążeniu, wokół środka pieca powstaje obszar spalania ze stabilnym płomieniem, natomiast przy niskim obciążeniu pieca działa w trybie samostabilizacji płomienia.

Równocześnie konstruuje się zespół palników, według wynalazku do paliwa stałego, oraz szereg takich zespołów umieszcza się w narożach albo w przeciwległych ścianach bocznych pieca tak, żeby powstała para lub pary zespołów.

Taki sposób spalania, według wynalazku, można stosować przy szerokim zakresie obciążeń pieca (zwłaszcza w zakresie 30-100%) odpowiadających wahaniom zapotrzebowania na energię, nawet w piecu do spalania węgla niskiej jakości, takiego jak węgiel brunatny i lignit.

W szczególnoś ci, przy wysokim obciążeniu, w dolnej części strumienia paliwa z palnika powstaje sekcja wydmuchowa. Przy niskim obciążeniu stosuje się tryb samostabilizacji płomienia, to znaczy, że spalanie zaczyna się od dolnej części strumienia paliwa z palnika. Wydmuch lub zapłon w dolnej części strumienia paliwa z palnika jest sterowany poprzez regulację stosunku rozprowadzania powietrza do spalania (powietrze zewnętrzne lub skrajnie zewnętrzne) palnika i/lub poprzez regulację intensywności zawirowania powietrza do spalania za pomocą zawirowywacza usytuowanego w dyszy powietrza zewnętrznego palnika.

W przypadku zastosowania palnika według wynalazku do paleniska kotła, kocioł może działać w zależ ności od zapotrzebowania na energię . Zapobiega to za duż emu wytwarzaniu pary wodnej do produkcji energii elektrycznej W palenisku kotła, co umożliwia jego sprawne działanie i znaczne zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych paleniska kotła.

Przedmiot zgłoszenia jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia palnik do pyłu węglowego, według wynalazku, w pierwszym przykładzie wykonania, pracujący przy niskim obciążeniu, pokazany w przekroju; fig. 2 - palnik z fig. 1 do pyłu węglowego pracujący przy wysokim obciążeniu pokazany w przekroju; fig. 3 - palnik z fig. 1 do pyłu węglowego, w rzucie od czoła, od strony pieca; fig. 4 - zmodyfikowany palnik z fig. 1 do pyłu węglowego, pokazany w rzucie od czoła; fig. 5 - zmodyfikowany palnik z fig. 1 do pyłu węglowego, pokazany w przekroju; fig. 6 zmodyfikowany palnik z fig. 1 do pyłu węglowego, pokazany w przekroju; fig. 7 przedstawia palnik do pyłu węglowego, według wynalazku, w drugim przykładzie wykonania, pracujący przy wysokim obciążeniu, pokazany w przekroju poprzecznym; fig. 8 - palnik z fig. 7 do pyłu węglowego, pokazany w przekroju wzdłuż płaszczyzny A-A; fig. 9 przedstawia palnik do pyłu węglowego według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania, pokazany w przekroju; fig. 10 - palnik z fig. 9 do pyłu węglowego, w rzucie od czoła, w widoku od strony pieca; fig. 11 przedstawia palnik do paliwa stałego, według wynalazku, w czwartym przykładzie wykonania, pracujący przy niskim obciążeniu, pokazany w przekroju; fig. 12 - palnik do paliwa stałego z fig. 11, pracujący przy; wysokim obciążeniu, pokazany w przekroju poprzecznym; fig. 13 - palnik z fig. 11 do paliwa stałego, w rzucie od czoła, w widoku od strony pieca; fig. 14 przedstawia modyfikację palnika z fig. 11 do paliwa stałego, pracującego przy wysokim obciążeniu, w przekroju; fig. 15 przedstawia modyfikację palnika z fig. 11 do paliwa stałego, w rzucie od czoła, od strony pieca; fig. 16 - modyfikację palnika z fig. 11 do paliwa stałego, w przekroju; fig. 17 przedstawia palnik do paliwa stałego, według wynalazku, w piątym przykładzie wykonania, pracującego przy niskim obciążeniu, pokazany w przekroju; fig. 18 - palnik do paliwa stałego z fig. 17, pracujący przy wysokim obciążeniu, pokazany w przekroju; fig. 19 przedstawia palnik do paliwa stałego według wynalazku, w szóstym przykładzie wykonania, pokazany w przekroju poprzecznym; fig. 20 - palnik do paliwa stałego z fig. 19, w rzucie od czoła, od strony pieca; fig. 21a i fig. 21b przedstawiają palnik według wynalazku w siódmym przykładzie wykonania, przy czym na fig. 21a pokazano palnik w przekroju, a na fig. 21b pokazano palnik w rzucie od czoła; fig. 22a i fig. 22b przedstawiają palnik według wynalazku, w ósmym przykładzie wykonania, przy czym na fig. 22a pokazano palnik w przekroju, a na fig. 22b pokazano palnik w rzucie od czoła; fig. 23a i fig. 23b przedstawiają piec, w przykładzie wykonania, w sytuacji wytwarzania płomienia przez palnik według wynalazku w konfiguracji dla sposobu spalania narożnego (fig. 23a) przy wysokim obciążeniu oraz (fig. 23b) przy niskim obciążeniu, pokazany w przekroju, w rzucie głównym, fig. 24a i fig. 24b przedstawiają piec w przykładzie wykonania, w sytuacji wytwarzania płomienia przez palnik według wynalazku w konfiguracji dla sposobu spalania stycznego (fig. 24a) przy wysokim obciążeniu oraz (fig. 24b) przy niskim obciążeniu, pokazany

PL 206 626 B1 w przekroju, w rzucie głównym; fig. 25a i fig. 25b przedstawiają piec w przykładzie wykonania, w sytuacji wytwarzania płomienia przez palnik według wynalazku w konfiguracji dla sposobu spalania stycznego (fig. 25a) przy wysokim obciążeniu oraz (fig. 25b) przy niskim obciążeniu, pokazany w przekroju, w rzucie gł ównym; fig. 26a i fig. 26b przedstawiają schemat konfiguracyjny kotł a opalanego wę glem brunatnym w rzucie pionowym (fig. 26a) i w przekroju, w rzucie głównym (fig. 26b); fig. 27 przedstawia schematycznie urządzenie do spalania w przykładzie wykonania według wynalazku, fig. 28 - urządzenie do spalania z fig. 27, w przekroju poprzecznym; fig. 29 przedstawia schematycznie opalaną pyłem węglowym instalację kotłową według wynalazku.

Na fig. 1, fig. 2 i fig. 3 pokazano palnik w pierwszym przykładzie wykonania, przy czym na fig. 1 pokazano sytuację, w której paliwo wyrzucane z palnika 42 przy niskim obciążeniu jest spalane w piecu 41, na fig. 2 pokazano sytuację, w której paliwo wyrzucane z palnika przy wysokim obciążeniu jest spalane w piecu 41, zaś na fig. 3 pokazano schematycznie palnik 42 z fig. 1 w widoku od strony pieca 41.

W środku palnika 42 znajduje się dysza olejowa 24 do wspomagania spalania. Wokół dyszy olejowej 24 jest umieszczona centralna dysza powietrza 10 do wyrzucania powietrza. Wokół centralnej dyszy powietrza 10 znajduje się dysza paliwowa 11 z kanałem ustawionym koncentrycznie z centralną dyszą powietrza 10, wyrzucająca mieszankę płynów paliwowych, przy czym kanał ten jest uformowany koncentrycznie, zaś gaz nośny jest doprowadzany wokół centralnej dyszy powietrza 10. Wewnątrz zewnętrznej przegrody 22 dyszy paliwowej 11 znajdują się dodatkowe otwory powietrza (nie pokazane) albo dodatkowe dysze powietrza 12. W niniejszym przykładzie wykonania, wzdłuż wnętrza przegrody zewnętrznej 22 dyszy paliwowej 11, jak pokazano na fig. 3, znajduje się szereg dodatkowych dysz powietrza 12, albo, alternatywnie, na przegrodzie zewnętrznej 22 znajduje się szereg dodatkowych otworów powietrza. Wokół dyszy paliwowej 11 znajduje się dysza 13 powietrza drugorzędowego i dysza 14 powietrza trzeciorzędowego (w niektórych przypadkach nazywane tutaj łącznie dyszami powietrza zewnętrznego), przy czym każda z nich jest ustawiona koncentrycznie z dyszą paliwową 11 i każda z nich służy do wyrzucania powietrza. Na zewnętrznej końcówce (po stronie wylotowej pieca) dyszy paliwowej 11 znajduje się przeszkoda nazywana pierścieniem 23 stabilizującym płomień. Pierścień 23 stabilizujący płomień służy jako przeszkoda zarówno dla strumienia 16 mieszanki paliwowej i gazu nośnego (dalej zwanego strumieniem pyłu węglowego) wyrzucanego z dyszy paliwowej 11 jak i strumienia 17 powietrza drugorzędowego płynącego przez dyszę 13 powietrza drugorzędowego. W ten sposób zmniejsza się ciśnienie na stronie wylotowej (strona pieca 41) pierścienia 23 stabilizującego płomień, w rezultacie w obszarze tym jest wzbudzany przepływ w kierunku przeciwnym do przepływu strumienia 16 pyłu węglowego i strumienia 17 powietrza drugorzędowego. Ten przepływ w kierunku przeciwnym jest nazywany strefami recyrkulacji 19. Gaz o wysokiej temperaturze wytwarzany w wyniku spalania się pyłu węglowego wpływa do stref recyrkulacji 19 z obszaru wylotowego i tam pozostaje. Ten gaz o wysokiej temperaturze jest mieszany z pyłem węglowym w strumieniu paliwowym 16 na wylocie palnika 42 wewnątrz pieca 41. Równocześnie cząstki pyłu węglowego są ogrzewane w wyniku promieniowania cieplnego z pieca 41, co powoduje ich zapłon.

Wspomagająca spalanie dysza olejowa 24 leżąca wzdłuż głównej osi centralnej dyszy powietrza 10 służy do zapłonu paliwa podczas rozruchu palnika 42. Na końcu centralnej dyszy powietrza 10 znajduje się zawirowywacz 25 służący do zawirowywania wtryskiwanego z niej powietrza. Powietrze jest doprowadzane do skrzyni dmuchowej 26 doprowadzającej powietrze, po czym jest doprowadzane do pieca 41 przez dyszę powietrza drugorzędowego 13 i dyszę powietrza trzeciorzędowego 14. W dyszach 13 i 14 znajdują się zawirowywacze 27 i 28 do zawirowywania strumienia powietrza wyrzucanego z dysz, odpowiednio, powietrza drugorzędowego 13 i trzeciorzędowego 14.

Dysza 13 powietrza drugorzędowego i dysza 14 powietrza trzeciorzędowego są oddzielone od siebie przegrodą 29. Końcówka przegrody 29 stanowi prowadnicę (tuleję) powodującą wyrzucanie strumienia 18 powietrza trzeciorzędowego pod pewnym kątem do strumienia 16 pyłu węglowego. Gardziel 30 palnika 42 tworząca ścianę pieca 41 służy również jako zewnętrzna ściana dyszy 14 powietrza trzeciorzędowego. Na ścianach pieca 41 znajdują się rury 31 instalacji wodnej.

Wewnątrz przegrody zewnętrznej 22, na wlotowej stronie dyszy paliwowej 11, znajduje się element 32 zwężający kanał służący do zwężania kanału dyszy paliwowej 11. Ponadto na zewnątrz centralnej dyszy powietrza 10 znajduje się element kształtowy 33 przeznaczony do koncentrowania paliwa na znajdującej się od strony przegrody 22 powierzchni dyszy paliwowej 11. Element kształtowy 33 znajduje się na wylotowej (piecowej) stronie elementu 32 zwężającego kanał.

PL 206 626 B1

Element 32 zwężający kanał działa w tych miejscach, w których strumień cząstek paliwa (pyłu węglowego) o większej bezwładności niż bezwładność gazu nośnego paliwa (gazu spalinowego), jest koncentrowany w obszarze osi głównej palnika 42. Ponadto element kształtowy 33, znajdujący się za elementem 32 zwężającym kanał, oddziałuje na strumień cząstek paliwa (pyłu węglowego), skoncentrowany w obszarze osi głównej przez element 32 zwężający kanał, w taki sposób, że jest on ekspandowany za pomocą elementu kształtowego 33, a następnie płynie przez kanał dyszy paliwowej 11.

Ponieważ strumień cząstek paliwa (pyłu węglowego), który jest ekspandowany, i który następnie płynie kanałem dyszy paliwowej 11, ma większą bezwładność niż gaz nośny paliwa (gazy spalinowe), to strumień cząstek paliwa (pyłu węglowego) jest koncentrowany w obszarze wewnętrznym ściany bocznej dyszy paliwowej 11 i płynie w sposób kierowany ku wylotowi. Ten skoncentrowany strumień pyłu węglowego w obszarze ściany bocznej dyszy paliwowej 11 łatwo styka się z powietrzem zewnętrznym (powietrzem do spalania) w pobliżu wylotu dyszy paliwowej 11, a następnie styka się z gazem o wysokiej temperaturze w strefach recyrkulacji 19 wytwarzanych za pierścieniem 23 stabilizującym płomień, w wyniku czego łatwo się zapala.

W niniejszym przykładzie wykonania opisano poniżej konfiguracje palnika i sposobu spalania paliwa stałego za pomocą tego palnika, w których to konfiguracjach gazy spalinowe służą jako gaz nośny paliwa i w których stężenie tlenu w strumieniu 16 pyłu węglowego jest niskie. Taki sposób spalania stosuje się, na przykład, do spalania węgla brunatnego i lignitu.

Jak opisano powyżej, węgiel o niskim uwęgleniu, taki jak węgiel brunatny i lignit, jest bogaty w substancje lotne i wilgoć. Taki węgiel ma niższą wartość kaloryczną niż węgiel o wysokim uwęgleniu, a ponadto jest na ogół ubogi pod względem zdolności do rozdrabniania się na pył. Ponadto popiół z tego węgla ma niższą temperaturę topnienia. Bogata zawartość substancji lotnych łatwo powoduje samoczynny zapłon podczas składowania i rozdrabniania na pył w powietrzu. W celu eliminacji tej trudności, w przypadku rozdrabniania na pył i spalania węgla brunatnego oraz lignitu, jako gaz nośny paliwa jest używana mieszanka o niskim stężeniu tlenu składająca się z gazu spalinowego i powietrza. Równocześnie ciepło resztkowe w gazie spalinowym pomaga w odparowaniu wilgoci z pyłu węglowego.

Niemniej jednak, prędkość spalania węgla brunatnego i lignitu jest mniejsza w atmosferze o niskim stężeniu tlenu niż w powietrzu. Zatem, w przypadku niesienia pyłu węglowego, takiego jak węgiel brunatny i lignit, przez gaz nośny o niskim stężeniu tlenu, prędkość spalania zależy od szybkości mieszania węgla brunatnego i lignitu z powietrzem. Powoduje to obniżenie prędkości spalania w porównaniu z węglem bitumicznym, który może być niesiony przez powietrze. W związku z tym, w przypadku spalania węgla brunatnego i lignitu przy niskim obciążeniu palnika 42 o mniejszej wydajności spalania paliwa, w odróżnieniu od spalania węgla bitumicznego, łatwiej pojawia się zdmuchiwanie i gaśnięcie płomienia. Ponadto, w przypadku węgla brunatnego i lignitu, czas potrzebny do spalenia jest dłuższy niż dla węgla bitumicznego. Powoduje to wzrost zawartości niespalonego węgla na wylocie z pieca 41. Zatem konieczne jest przyspieszenie mieszania się paliwa z powietrzem. W przypadku zwiększenia intensywności spalania, to znaczy w przypadku spalania węgla brunatnego i lignitu przy wysokim obciążeniu i w warunkach dobrego wymieszania z powietrzem, bogata zawartość substancji lotnych powoduje zwiększenie intensywności spalania w sąsiedztwie palnika 42. W ten sposób, lokalnie rośnie obciążenie termiczne w pobliżu palnika 42, a tym samym temperatura konstrukcji palnika 42 i ściany pieca 41 na skutek promieniowania termicznego. W ten sposób pojawia się możliwość przywierania popiołu ze spalania i jego topienia się na konstrukcji palnika 42 i na ścianie pieca 41, co powoduje zażużlanie w tych miejscach. Niższa temperatura topnienia węgla brunatnego i lignitu przyspiesza zażużlanie na konstrukcji palnika 42 i ścianie pieca 41.

W niniejszym przykładzie wykonania, wspomniany powyżej problem wynikający z różnicy warunków spalania paliwa przy wysokim obciążeniu i przy niskim obciążeniu palnika 42, kiedy jest używany węgiel o niskim uwęgleniu, rozwiązano poprzez regulację położenia miejsca powstawania płomienia w zależności od obciążenia palnika 42. To znaczy, przy wysokim obciążeniu, płomień powstaje w miejscu znajdującym się daleko od palnika 42 w piecu 41. Natomiast przy niskim obciążeniu płomień powstaje począwszy od wylotu dyszy paliwowej 11. Przy niskim obciążeniu, ze względu na niższe obciążenie termiczne pieca 41, temperatura palnika 42 i ściany pieca 41 nie rośnie do tak wysokiego poziomu w porównaniu z przypadkiem wysokiego obciążenia nawet, kiedy płomień powstaje w pobliżu palnika 42 i ściany pieca 41. Zatem na konstrukcji palnika 42 i ścianie pieca 41 nie pojawia się zjawisko zażużlania.

W celu powstawania płomienia począwszy od wylotu dyszy paliwowej 11 przy niskim obciążeniu, w niniejszym przykładzie wykonania, oprócz tego, że wymusza się przebywanie gazu o wysokiej

PL 206 626 B1 temperaturze w strefach recyrkulacji 19 powstających za pierścieniem 23 stabilizującym: płomień, to doprowadza się powietrze do palnika 42 poprzez dodatkowe otwory powietrza lub dodatkowe dysze powietrza 12, zwiększając w ten sposób stężenie tlenu w strumieniu 16 pyłu węglowego w pobliżu pierścienia 23 stabilizującego płomień. W wyniku takiego działania, zwiększa się prędkość spalania w porównaniu z przypadkiem niskiego stężenia tlenu, przyspieszając w ten sposób zapłon cząstek paliwa. W ten sposób wytwarza się płomień począwszy od sąsiedztwa dyszy paliwowej 11.

Ponadto, dopływ powietrza przez centralną dyszę powietrza 10 również zwiększa stężenie tlenu w strumieniu 16 pyłu węglowego, co przyspiesza jego zapłon. Równocześnie, jak pokazano na fig. 1, w centralnej dyszy powietrza 10 skutecznie działa umieszczony tam zawirowywacz 10a wprowadzający w ruch wirowy centralny strumień powietrza 15, co powoduje przyspieszenie mieszania się strumienia powietrza 15 ze strumieniem 16 pyłu węglowego. W przypadku wystąpienia wirującego centralnego strumienia powietrza 15 płynącego z centralnej dyszy powietrza 10 jest on ekspandowany na zewnątrz w wyniku działania siły odśrodkowej, w rezultacie czego zmniejsza się prędkość tego strumienia w kierunku środka pieca 41 W związku z tym, wydłuża się czas przebywania pyłu węglowego w pobliżu wylotu palnika 42. W rezultacie, spalanie zaczyna się w pobliżu palnika 42.

Centralna dysza powietrza 10 oraz dodatkowe otwory powietrza lub dodatkowe dysze powietrza 12, korzystnie, znajdują się przed wylotem dyszy paliwowej 11. Równocześnie, korzystnie, zarówno położenia centralnej dyszy powietrza 10 jak i położenie dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza 12 wewnątrz dyszy paliwowej 11 są takie, żeby czas przebywania pyłu węglowego w dyszy paliwowej 11 stawał się krótszy niż opóźnienie zapłonu pyłu węglowego. Ma to na celu zapobieżenie zapłonowi wstecznemu i stratom wynikającym z przypaleń w dyszy paliwowej 11 powstającym w wyniku zapłonu pyłu węglowego wewnątrz dyszy paliwowej 11. Można zastosować następujące środki: czas opóźnienia zapłonu (około 0,1 s) paliwa gazowego, który to czas opóźnienia zapłonu jest krótszy niż czas opóźnienia zapłonu pyłu węglowego, zaś prędkość przepływu w dyszy paliwowej 11 wynosi 10-20 m/s. W wyniku tego, ustawia się odległość pomiędzy wylotem dyszy paliwowej 11 a wylotem centralnej dyszy paliwowej 10 oraz odległość pomiędzy wylotem dyszy paliwowej 11 a wylotem dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza 12 tak, żeby wynosiła około 1 m lub mniej.

Przy wysokim obciążeniu, zmniejsza się obciążenie termiczne w pobliżu palnika 42 tworząc płomień w miejscu znajdującym się daleko od palnika 42. W tym celu, w niniejszym przykładzie wykonania, dopływ powietrza z dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza 12 jest mniejszy w porównaniu z przypadkiem niskiego obciążenia. Z drugiej strony, dopływ powietrza z centralnej dyszy powietrza 10 jest zwiększony, podczas gdy prędkość strumienia powietrza jest zadana na takim poziomie, żeby była wyższa niż prędkość strumienia 16 pyłu węglowego w dyszy paliwowej 11. Zmniejszenie dodatkowego dopływu powietrza zmniejsza stężenie tlenu w strumieniu 16 pyłu węglowego w pobliżu pierścienia 23 stabilizującego płomień w porównaniu z przypadkiem niskiego obciążenia, opóźniając w ten sposób prędkość spalania. W ten sposób temperatura w strefach recyrkulacji 19 wytwarzanych za pierścieniem 23 stabilizującym: płomień staje się niższa, co tłumi działanie promieniowania termicznego na konstrukcję palnika 42. Ponadto zwiększenie prędkości strumienia powietrza z centralnej dyszy powietrza 10 zwiększa prędkość przepływu strumienia pyłu węglowego 16 na wylocie z dyszy paliwowej 11. W ten sposób skraca się czas przebywania cząstek paliwa w pobliżu palnika 42. W rezultacie większość paliwa zapala się daleko od palnika 42. Wskutek tego promieniowanie termiczne płomienia jest mniejsze, co tłumi powstawanie żużla na konstrukcji palnika 42 i na ścianie zewnętrznej pieca 41

W niniejszym przykładzie wykonania, zawirowywacz 25 znajduje się w centralnej dyszy powietrza 10 i służy do zawirowywania centralnego strumienia powietrza 15. W rezultacie, wypływający z palnika 42 centralny strumień powietrza 15 ekspanduje na zewnątrz, co powoduje zmniejszenie prędkości strumienia. W ten sposób prędkość strumienia powietrza równoważy się z prędkością rozprzestrzeniania się płomienia w miejscu znajdującym się daleko od palnika 42, co powoduje stabilizację spalania pyłu węglowego. Ponadto, w niniejszym przykładzie wykonania, strefy recyrkulacji 19 powstają za pierścieniem 23 stabilizującym płomień, przy czym część paliwa jest spalana wewnątrz stref recyrkulacji 19. Płomień w tym obszarze służy jako płomień pilotowy. Uzyskany płomień pilotowy może stabilnie doprowadzać gaz o wysokiej temperaturze do płomienia powstałego w miejscu znajdującym się daleko od palnika 42, stabilizując w ten sposób płomień w miejscu znajdującym się daleko od palnika 42, a tym samym zmniejszając możliwość gaśnięcia płomienia.

W celu zmniejszenia stężenia NOx w gazach spalinowych wytwarzanych w wyniku spalania pyłu węglowego, ilość powietrza reguluje się w taki sposób, korzystnie, żeby stosunek powietrza do subPL 206 626 B1 stancji lotnych (stosunek całkowitej ilości powietrza doprowadzanego z dyszy paliwowej 11, centralnej dyszy powietrza 10 oraz dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz powietrza 12, do ilości powietrza niezbędnej do zakończenia spalania substancji lotnych znajdujących się w paliwie) wynosił 0,85-0,95. Większość pyłu węglowego jest mieszana z powietrzem doprowadzanym przez dyszę paliwową 11 a następnie spalana (pierwszy etap). Następnie, gaz (paliwo) jest mieszany ze strumieniem 17 powietrza drugorzędowego i strumieniem 18 powietrza trzeciorzędowego i spalany (drugi etap). W przypadku istnienia wlotu 49 powietrza dodatkowego (patrz fig. 27) do doprowadzania powietrza za palnikiem 42 wewnątrz pieca 41, gaz (paliwo) jest mieszany z powietrzem doprowadzanym przez wlot 49 powietrza dodatkowego, a następnie całkowicie spalany (trzeci etap). Znajdujące się w paliwie substancje lotne są spalane w pierwszym etapie, ponieważ prędkość ich spalania jest wyższa niż prędkość spalania węgla stałego.

Równocześnie stosunek powietrza do substancji lotnych rzędu 0,85-0,95 powoduje niedobór stężenia tlenu, natomiast przyspiesza spalanie pyłu węglowego. Spalanie pyłu węglowego przebiega przy wysokiej temperaturze płomienia. W wyniku redukowanego chemicznie spalania pyłu węglowego w warunkach niedoboru tlenu w pierwszym etapie, NOx wytwarzany z azotu znajdującego się w pyle węglowym i powietrza jest przetwarzany na nieszkodliwy azot, co powoduje zmniejszanie stężenia NOx w gazach spalinowych wydalanych z pieca 41. Ponadto wysoka temperatura przyspiesza reakcję w drugim etapie, zmniejszając ilość niespalonego węgla.

W Tabeli 1 przedstawiono wyniki porównania stężenia NOx w gazach spalinowych z wylotu z pieca przy zmiennej ilości powietrza. W tym przypadku paliwem był węgiel brunatny, a stosunek paliwa do paliwa (węgiel stały/ substancje lotne) wynosił 0,82.

T a b e l a 1

	Warunki A	Warunki B
Ilość doprowadzanego paliwa (przy obciążeniu znamionowym)	100%	100%
Stężenie tlenu w gazie nośnym paliwa (%)	10	10
Stosunek powietrza do substancji lotnych w paliwie
Gaz nośny	0,26	0,26	A
Powietrze centralne	0,48	0,53	B
Powietrze dodatkowe	0,05	0,05	C
Łącznie (gaz nośny + powietrze centralne + powietrze dodatkowe)	0,79	0,84	D
Powietrze zewnętrzne (powietrze drugorzędowe + powietrze trzeciorzędowe)	0,67	0,67	E
Stosunek powietrza do paliwa (substancje lotne + węgiel stały)
Łącznie dla palnika (gaz nośny + powietrze centralne + powietrze dodatkowe + powietrze zewnętrzne)	0,80	0,82
Powietrze dodatkowe	0,40	0,40
Stężenie NOx na wylocie z pieca (ppm: równoważne 6% stężeniu tlenu)	165	150

W warunkach B, stosunek powietrza do substancji lotnych (kolumna D w Tabeli 1) stawał się 0,84 od wartości 0,79 w warunkach A, a stężenie NOx malało.

Palnik 42 według niniejszego przykładu wykonania jest cylindrycznym palnikiem z centralną dyszą powietrza 10, dyszą paliwową 11, dyszami 12 powietrza dodatkowego, dyszą 13 powietrza drugorzędowego oraz dyszą 14 powietrza trzeciorzędowego. Każda z nich jest cylindryczna i jest umieszczona koncentrycznie, jak pokazano na rzucie od czoła na fig. 3, patrząc od strony pieca. Jednakże dysza paliwowa 11 może być też prostokątna. Ponadto, jak pokazano w rzucie od czoła palnika na fig. 4, patrząc od strony pieca 41, dysza paliwowa 11 może być otoczona przez co najmniej część dyszy powietrza zewnętrznego, takiej jak dysza 13 powietrza drugorzędowego i dysza 14 powietrza trzeciorzędowego. Ponadto, jak pokazano w przekroju poprzecznym palnika na fig. 5, powietrze zewnętrzne może być doprowadzane dyszą pojedynczą (dyszą 13 powietrza drugorzędowego), a ponadto może być doprowadzane za pomocą trzech lub więcej dysz (nie pokazanych). W niniejszym przykładzie wykonania, jak pokazano na fig. 1 i fig. 2, w dyszy paliwowej 11 znajduje się zarówno element 32 do

PL 206 626 B1 zwężania kanału, jak i element kształtowy 33 służący do koncentrowania cząstek paliwa na danej stronie przegrody zewnętrznej 22 w dyszy paliwowej 11. Jednakże ten sam efekt uzyskuje się nawet wtedy, kiedy w palniku 42 (fig. 5) nie ma tych struktur.

Ponadto, w niniejszym przykładzie wykonania, jak pokazano na fig. 1 i fig. 2, na końcu przegrody zewnętrznej 22 w dyszy paliwowej 11 znajduje się pierścień 23 stabilizujący płomień. Jednakże w palniku 42 bez pierścienia 23 stabilizującego płomień, jak pokazano na fig. 5, może znajdować się rurowy element ekspandujący 50 przeznaczony do zwiększania intensywności zawirowania strumienia powietrza zewnętrznego (strumienia 17 powietrza drugorzędowego), co wzbudza strefy recyrkulacji 19 za końcówką przegrody zewnętrznej 22.

Na fig. 6 pokazano zmodyfikowany palnik 42 według przykładu wykonania z fig. 1. Sekcja doprowadzająca powietrze do dysz 12 powietrza dodatkowego może być podłączona do specjalnego urządzenia doprowadzającego powietrze do spalania ale w przypadku pokazanym na fig. 6, nie połączonego ze skrzynią dmuchową 26. Kiedy sekcja doprowadzająca powietrze do dysz 12 powietrza dodatkowego jest połączona ze specjalnym urządzeniem doprowadzającym powietrze do spalania, to można doprowadzać z łatwością powietrze wzbogacone w tlen, mające bogatsze stężenie tlenu, albo czysty tlen, w zależności od zdolności pyłu węglowego do spalania w reakcji na zmniejszenie obciążenia urządzenia do spalania. Ponadto, urządzenie do regulacji natężenia przepływu powietrza do spalania, przeznaczone do specjalnego urządzenia do doprowadzania powietrza do spalania, umożliwia łatwą regulację natężenia przepływu.

Na fig. 7 pokazano w przekroju poprzecznym palnik 42 w drugim przykładzie wykonania według wynalazku, działający w przypadku pracy pieca 41 przy wysokim obciążeniu. Różnica pomiędzy drugim przykładem wykonania a pierwszym przykładem wykonania polega na tym, że istnieje możliwość zmieniania położenia zawirowywacza 25 usytuowanego w centralnej dyszy powietrza 10. Działanie palnika według wynalazku przy niskim obciążeniu jest takie same jak w przypadku pracy palnika z pierwszego przykładu wykonania przy niskim obciążeniu, pokazanego na fig. 1. Równocześnie zawirowywacz 25 jest przemieszczany ku końcówce centralnej dyszy powietrznej 10. Różnica pomiędzy sytuacją działania palnika w drugim przykładzie wykonania przy wysokim obciążeniu a w pierwszym przykładzie wykonania przy wysokim obciążeniu, pokazanym na fig. 2, polega na tym, że zawirowywacz 25 jest przemieszczany ku wlotowej stronie centralnej dyszy powietrza 10. Dodatkową różnicą pomiędzy drugim przykładem wykonania a pierwszym przykładem wykonania jest to, że po przemieszczeniu zawirowywacza 25 ku wlotowej stronie centralnej dyszy powietrza 10, zwiększa się przekrój poprzeczny dyszy w centralnej dyszy powietrza 10. Taka konfiguracja zmniejsza stosunek pola powierzchni pod działaniem zawirowywacza 25 do pola powierzchni przekroju poprzecznego dyszy w porównaniu z przypadkiem, w którym zawirowywacz 25 znajduje się na końcu (po stronie wylotowej) centralnej dyszy powietrza 10.

Poniżej opisano przypadek, w którym w palniku 42 w drugim przykładzie wykonania zmienia się prędkość zawirowania centralnego strumienia powietrza 15 w warunkach, w których piec 42 działa przy wysokim obciążeniu.

Przy wysokim obciążeniu, w odróżnieniu od pierwszego przykładu wykonania, zawirowywacz 25 jest przemieszczany ku wlotowej stronie centralnej dyszy powietrza 10. W ten sposób płomień powstaje w miejscu znajdującym się z dala od palnika 42, co zmniejsza obciążenie termiczne w pobliżu palnika 42. W tym celu, w drugim przykładzie wykonania, dopływ powietrza przez dodatkowe otwory powietrza (nie pokazane) albo dodatkowe dysze powietrza 12 jest mniejszy przy wysokim obciążeniu, w porównaniu z przypadkiem niskiego obciążenia.

Ponadto, przy wysokim obciążeniu, pole powierzchni pod działaniem zawirowywacza 25 w centralnej dyszy powietrza 10 zwiększa się w porównaniu z niskim obciążeniem, w wyniku czego zmniejsza się intensywność zawirowania strumienia powietrza z centralnej dyszy powietrza 10. W ten sposób, centralny strumień powietrza 15 nie rozprzestrzenia się tak szeroko po wtryśnięciu przez centralną dyszę powietrza 10 do pieca 41 w porównaniu z przypadkiem wysokiej intensywności zawirowania. Zatem czas przebywania cząstek paliwa w pobliżu palnika 42 staje się krótszy, a tym samym zmniejsza się ilość paliwa spalanego w pobliżu palnika 42. W wyniku tego, promieniowanie termiczne przenoszone z płomienia na konstrukcję palnika 42 i na ścianę pieca 41 jest mniejsze, co tłumi zażużlanie konstrukcji palnika 42 i ściany pieca 41. Równocześnie zmniejsza się temperatura stref recyrkulacji 19 za pierścieniem 23 stabilizującym płomień, co wynika ze zmniejszenia promieniowania termicznego płomienia.

PL 206 626 B1

W drugim przykł adzie wykonania, opisano powyż ej dział anie w przypadku zmiany prę dkoś ci zawirowania centralnego strumienia powietrza 15. Jednakże oprócz tej zmiany, można również zmieniać ilość powietrza doprowadzanego do każdej dyszy powietrza 10-14, w sposób podobny do opisanego powyżej w pierwszym przykładzie wykonania. Efekt jest taki sam jak w pierwszym przykładzie wykonania.

Drugi przykład wykonania obrazuje przypadek, w którym strumień powietrza z centralnej dyszy powietrza 10 jest zawirowywany za pomocą zawirowywacza 25, i w którym łopatki odchylone względem strumienia powietrza wzbudzają intensywność zawirowania. Ponadto, w drugim przykładzie wykonania, intensywność zawirowania jest zmieniana w wyniku zmiany położenia zawirowywacza 25 w centralnej dyszy powietrza 10, a tym samym zmieniania stosunku pola powierzchni, na które działa zawirowywacz 25 do pola powierzchni przekroju poprzecznego dyszy. Jednakże intensywność zawirowania można zmieniać zmieniając kąt pochylenia łopatek zawirowywacza 25. Ponadto intensywność zawirowania można zmieniać w ten sposób, że jak pokazano na przekroju poprzecznym centralnej dyszy powietrza 10 z fig. 8, rura 52 znajdująca się przed centralną dyszą powietrza 10 jest podzielona na dwie rury 52a i 52b oraz powietrze doprowadza się w kierunku stycznym do przekroju poprzecznego centralnej dyszy powietrza 10. W tym wypadku intensywność zawirowania jest eliminowana przy wysokim obciążeniu w wyniku zastosowania dwóch przeciwległych rur 52a i 52b, natomiast intensywność zawirowania jest zwiększana przy niskim obciążeniu za pomocą głównie jednej z dwóch rur 52a i 52b do doprowadzania powietrza.

Na fig. 9 pokazano palnik w trzecim przykładzie wykonania, który służy do spalania paliwa stałego w postaci węgla, takiego jak węgiel brunatny i lignit, w trzecim przykładzie wykonania wynalazku. Na fig. 10 pokazano rzut od czoła palnika 42 widzianego od strony pieca 41

Płynną mieszankę paliwa w postaci pyłu węglowego i gazów spalinowych doprowadza się do pieca 41 poprzez dyszę paliwową 11. Na końcu dyszy paliwowej 11 znajduje się pierścień 36 stabilizujący płomień mający w rzucie z boku kształt litery L (L-owy pierścień stabilizujący płomień) z występami w kształcie zębów rekina. Strefy recyrkulacji 19 znajdują się za pierścieniem 36 stabilizującym płomień, w wyniku czego płomień powstaje zaczynając od miejsca w sąsiedztwie palnika 42. Palnik 42 pokazany na fig. 9 cechuje się tym, że znajdują się w nim dodatkowe otwory powietrza (nie pokazane) albo dodatkowe dysze powietrza 12. W ten sposób pomiędzy pierścień 36 stabilizujący płomień z występami w kształcie zębów rekina wpływa powietrze potrzebne do zapłonu (patrz fig. 10). W wyniku tego następuje łatwy zapłon wokół każdego pierścienia 36 stabilizującego płomień z występami w kształcie zębów rekina (zapłon pojawia się za pierścieniem 36 stabilizującym płomień z występami w kształcie zębów rekina).

Na fig. 11 i fig. 12 pokazano w przekroju poprzecznym palnik 42 w czwartym przykładzie wykonania wynalazku. Na fig. 11 pokazano sytuację, w której paliwo wyrzucane z palnika 42 przy niskim obciążeniu jest spalane w piecu 41 Na fig. 12 i fig. 14 pokazano sytuację, w której paliwo wyrzucane z palnika 42 przy wysokim obciążeniu jest spalane w piecu 41 Na fig. 13 pokazano schematycznie palnik 42 z fig. 11 widoczny od strony pieca 41

W palniku 42 według czwartego przykładu wykonania, w części centralnej znajduje się dysza olejowa 24 do wspomagania spalania. Wokół dyszy olejowej 24 znajduje się dysza paliwowa 11 do wyrzucania mieszanki płynów paliwa z gazem i nośnym. Wzdłuż wewnętrznej powierzchni 22 zewnętrznej ściany dyszy paliwowej 11 znajduje się szereg dodatkowych otworów powietrza (nie pokazanych) albo dodatkowych dysz powietrza 12. Wokół dyszy paliwowej 11 znajduje się dysza 13 powietrza drugorzędowego i dysza 14 powietrza trzeciorzędowego. Każda z nich jest ustawiona koncentrycznie z dyszą paliwową 11 i każda z nich wtryskuje powietrze. Na zewnętrznym końcu (od strony wylotu pieca) powierzchni ściany dyszy paliwowej 11 znajduje się pierścień 23 stabilizujący płomień. Pierścień 23 stabilizujący płomień służy jako przeszkoda zarówno dla strumienia 16 pyłu węglowego wyrzucanego z dyszy paliwowej 11 jak i dla strumienia 17 powietrza trzeciorzędowego płynącego przez dyszę 13 powietrza drugorzędowego. W ten sposób zmniejsza się ciśnienie na stronie wylotowej (po stronie pieca 41) pierścienia 23 stabilizującego płomień, w wyniku czego w obszarze tym są wzbudzane strefy recyrkulacji 19 w kierunku przeciwnym do strumienia 16 pyłu węglowego i strumienia 17 powietrza drugorzędowego. W strefach recyrkulacji 19, cząstki paliwa są podgrzewane przez promieniowanie termiczne z pieca 41, w wyniku czego następuje ich zapłon.

W przypadku zastosowania na wylocie dyszy powietrza zewnętrznego (dyszy 13 powietrza drugorzędowego, dyszy 14 powietrza trzeciorzędowego i podobnych) prowadnicy 25 do prowadzenia

PL 206 626 B1 strumienia powietrza zewnętrznego tak, żeby był on kierowany na zewnątrz względem osi głównej palnika 42, strefy recyrkulacji 19 powstają łatwiej we współpracy z pierścieniem 23 stabilizującym płomień.

Wspomagająca spalanie dysza olejowa 24 biegnąca wzdłuż głównej osi dyszy paliwowej 11 służy do zapłonu paliwa w trakcie rozruchu palnika 42. W dyszach 13 i 14 znajdują się odpowiednio, zawirowywacze 27 i 28 do zawirowywania strumieni powietrza wyrzucanych, odpowiednio, z dyszy 13 powietrza drugorzędowego i dyszy 14 powietrza trzeciorzędowego.

Dysza 13 powietrza drugorzędowego oraz dysza 14 powietrza trzeciorzędowego są oddzielone od siebie przegrodą 29. Końcówka przegrody 29 stanowi prowadnicę 25 do prowadzenia strumienia 18 powietrza trzeciorzędowego tak, żeby kierował się na zewnątrz względem strumienia 16 pyłu węglowego. Gardziel 30 palnika, tworząca ścianę pieca 41, służy również jako zewnętrzna ściana dyszy 14 powietrza trzeciorzędowego. Na ścianach pieca 41 znajdują się rury 31 instalacji wodnej.

Wewnątrz przegrody 22 na wlocie dyszy paliwowej 11 znajduje się element 32 zwężający kanał przeznaczony do zwężania kanału. Ponadto na zewnątrz dyszy olejowej 24 znajduje się element kształtowy 33 do koncentrowania paliwa na danej stronie przegrody 22 w dyszy paliwowej 11. Element kształtowy 33 znajduje się na wylotowej stronie palnika 42 (na stronie piecowej) elementu 32 zwężającego kanał.

W niniejszym przykładzie wykonania, opisano poniżej konfiguracje palnika 42 i sposobu spalania węgla brunatnego i lignitu, w których gazy spalinowe z pieca 41 są używane jako gaz nośny paliwa i w których stężenie tlenu w strumieniu 16 pyłu węglowego jest niskie.

W niniejszym czwartym przykładzie wykonania, problem zdmuchiwania i gaśnięcia płomienia przy niskich obciążeniach oraz problem przywierania popiołu i jego topnienia się na konstrukcji palnika przy wysokich obciążeniach, zarówno w wyniku różnicy warunków spalania paliwa przy wysokim obciążeniu i niskim obciążeniu palnika 42, kiedy używa się węgla o niskim uwęgleniu, rozwiązano regulując położenie miejsca powstawania płomienia w piecu 41 w zależności od obciążenia palnika 42. To znaczy, przy wysokim obciążeniu, płomień powstaje w miejscu znajdującym się daleko od palnika 42 w piecu 41. Natomiast przy niskim obciążeniu, płomień powstaje wewnątrz pieca 41 zaczynając od sąsiedztwa wylotu z dyszy paliwowej 11. Przy niskim obciążeniu, ze względu na niższe obciążenie termiczne pieca 41, temperatura palnika 42 i ściany pieca 41 wokół palnika 42 nie rośnie do tak wysokiego poziomu w porównaniu z przypadkiem wysokiego obciążenia, nawet w przypadku powstawania płomienia w pobliżu palnika 42 i ściany pieca 41. Zatem zażużlanie nie pojawia się wokół konstrukcji palnika 42 i ściany pieca 41.

W celu utworzenia płomienia wewnątrz pieca 41 zaczynającego się przy niskim obciążeniu od sąsiedztwa wylotu dyszy j paliwowej 11, w niniejszym czwartym przykładzie wykonania, oprócz tego, że wymusza się przebywanie gazu o wysokiej temperaturze w strefach recyrkulacji 19 powstających za pierścieniem 23 stabilizującym płomień i prowadnicą 25, to powietrze jest doprowadzane dodatkowymi otworami powietrza (nie pokazanymi) albo dodatkowymi dyszami 12 powietrza, co zwiększa stężenie tlenu w strumieniu 16 pyłu węglowego w pobliżu pierścienia 23 stabilizującego płomień. W wyniku tego działania rośnie prędkość spalania w porównaniu z przypadkiem niskiego stężenia tlenu, co przyspiesza zapłon cząstek paliwa. W ten sposób płomień powstaje w piecu 41 zaczynając od sąsiedztwa dyszy paliwowej 11.

Korzystnie, na wlocie końcówki (wylocie z pieca 41) dyszy paliwowej 11 znajdują się dodatkowe otwory powietrza (nie pokazane) albo dodatkowe dysze 12 powietrza. Równocześnie, korzystnie, zadaje się położenie dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz 12 powietrza w dyszy paliwowej 11 w taki sposób, żeby czas przebywania paliwa w dyszy paliwowej 11 stawał się krótszy niż czas opóźnienia zapłonu paliwa. Celem tego zabiegu jest zapobieżenie zapłonowi wstecznemu i stratom przypalania w dyszy paliwowej 11 w wyniku zapłonu paliwa wewnątrz dyszy paliwowej 11. Można zastosować następujące środki: czas opóźnienia zapłonu (około 0,1 s) paliwa gazowego, który to czas opóźnienia zapłonu jest krótszy niż dla pyłu węglowego oraz prędkość przepływu w dyszy paliwowej 11 wynoszącą 10-20 m/s. Na przykład, ustawia się odległość pomiędzy wylotem dyszy paliwowej 11 a wylotem dodatkowych otworów powietrza (nie pokazanych) lub dodatkowych dysz 12 powietrza tak, żeby wynosiła około 1 m lub mniej.

Przy wysokich obciążeniach pieca 41, obciążenie termiczne w pobliżu palnika 42 jest mniejsze wskutek powstawania płomienia wewnątrz pieca 41 w miejscu znajdującym się daleko od palnika 42. W tym celu, w tym przykładzie wykonania, ilość powietrza doprowadzanego z dodatkowych otworów powietrza (nie pokazanych) albo z dodatkowych dysz 12 powietrza jest mniejsza w porównaniu z przypadkiem niskiego obciążenia. Zmniejszenie ilości dodatkowego powietrza zmniejsza stężenie

PL 206 626 B1 tlenu w strumieniu 16 pyłu węglowego w pobliżu pierścienia 23 stabilizującego płomień w porównaniu z przypadkiem niskiego obciążenia, co zmniejsza prędkość spalania. W ten sposób następuje obniżenie temperatury stref recyrkulacji 19 powstających za pierścieniem 23 stabilizującym płomień, co tłumi promieniowanie termiczne działające na konstrukcję palnika 42. Tym samym tłumi się efekt zażużlania.

W tym przykładzie wykonania, strefy recyrkulacji 19 powstają za pierścieniem 23 stabilizującym płomień, po czym część paliwa jest spalana w tych strefach recyrkulacji 19. Płomień w tym obszarze służy jako płomień pilotowy. Uzyskany płomień pilotowy może stabilnie doprowadzać gaz o wysokiej temperaturze do płomienia powstałego w miejscu znajdującym się w piecu 41 z dala od palnika 42, co stabilizuje płomień w miejscu znajdującym się z dala od palnika 42, zmniejszając w ten sposób możliwość gaśnięcia płomienia.

Na fig. 23a pokazano sytuację, w której płomień palnika 42 powstaje w miejscu znajdującym się z dala od stref recyrkulacji 19 za pierścieniem 23 stabilizującym płomień przy wysokim obciążeniu pieca 41. W tym wypadku, w celu zmniejszenia możliwości gaśnięcia płomienia, korzystnie, płomienie są mieszane ze sobą wewnątrz pieca 41, co umożliwia stabilne spalanie w piecu, jak pokazano w przekroju poprzecznym w rzucie głównym urządzenia do spalania (piec 41) za pomocą palników 42 według wynalazku. Na fig. 23a pokazano przypadek, w którym palnik 42 znajduje się w każdym z czterech naroży pieca 41 Jednakże działanie jest takie same również w przeciwległym sposobie spalania, w którym palnik 42 znajduje się w każdej z przeciwległych ścian pieca 41.

W celu zmniejszenia stężenia NOx w gazach spalinowych wytwarzanych w wyniku spalania, reguluje się ilość powietrza, korzystnie, w taki sposób, żeby stosunek powietrza do substancji lotnych (stosunek całkowitej ilości powietrza doprowadzanego z dyszy paliwowej 11 i dodatkowych otworów powietrza lub dodatkowych dysz 12 powietrza, do ilości powietrza niezbędnej do zakończenia spalania substancji lotnej znajdującej silę w paliwie) wynosił 0,85-0,95. Większość paliwa jest mieszana z powietrzem doprowadzanym przez dodatkowe otwory powietrza lub dodatkowe dysze 12 powietrza w dyszy paliwowej 11, po czym jest spalana (pierwszy etap). Następnie, gaz (paliwo) jest mieszany ze strumieniem 17 powietrza drugorzędowego i strumieniem 18 powietrza trzeciorzędowego i spalany (drugi etap). W przypadku istnienia wlotu 49 powietrza dodatkowego (patrz fig. 27) do doprowadzania powietrza za palnikiem 42 wewnątrz pieca 41, gaz (paliwo) jest mieszany z powietrzem doprowadzanym przez wlot 49 powietrza dodatkowego, a następnie całkowicie spalany (trzeci etap). Znajdujące się w paliwie substancje lotne są spalane w pierwszym etapie, ponieważ prędkość ich spalania jest wyższa niż prędkość spalania węgla stałego.

Równocześnie stosunek powietrza do substancji lotnych rzędu 0,85-0,95 powoduje niedobór stężenia tlenu, natomiast przyspiesza spalanie paliwa. Spalanie przebiega przy wysokiej temperaturze płomienia. W wyniku redukowanego chemicznie spalania paliwa w warunkach niedoboru tlenu w pierwszym etapie, NOx wytwarzany z azotu znajdującego się w paliwie i powietrza jest przetwarzany na nieszkodliwy azot, co powoduje zmniejszanie stężenia NOx w gazach spalinowych odprowadzanych z pieca 41 Ponadto następuje przyspieszenie reakcji w drugim etapie, co zmniejsza ilość niespalonego węgla.

W Tabeli 2 przedstawiono wyniki porównania stężenia NOx W gazach spalinowych z wylotu z pieca 41 przy zmiennej ilości powietrza. W tym przypadku paliwem był węgiel brunatny, a stosunek paliwa (węgiel stały/ substancje lotne) wynosił 0,82.

W warunkach B, stosunek powietrza do substancji lotnych (kolumna C) w Tabeli 2) stawał się 0,85 od wartości 0,70 w warunkach A, a stężenie NOx w płomieniu malało.

T a b e l a 2

	Warunki A	Warunki B
1	2	3	4
Ilość doprowadzanego paliwa (przy obciążeniu znamionowym)	100%	100%
Stężenie tlenu w gazie nośnym paliwa (%)	10	10
Stosunek powietrza do substancji lotnych w paliwie
Gaz nośny	0,50	0,50	A
Powietrze centralne	0,20	0,35	B

PL 206 626 B1 cd. tabeli 2

1	2	3	4
Powietrze dodatkowe	0,70	0,85	C
Łącznie (gaz nośny + powietrze centralne + powietrze dodatkowe)	0,76	0,76	D
Powietrze zewnętrzne (powietrze drugorzędne + powietrze trzeciorzędne)
Stosunek powietrza do paliwa (substancje lotne + węgiel stały)
Łącznie dla palnika (gaz nośny + powietrze centralne + powietrze dodatkowe + powietrze zewnętrzne)	0,80	0,84
Powietrze dodatkowe	0,40	0,40
Stężenie NOx na wylocie z pieca (ppm: równoważne 6% stężeniu tlenu)	170	155

Palnik 42 w tym przykładzie wykonania jest cylindrycznym palnikiem, w skład którego wchodzi dysza paliwowa 11, dysza 13 powietrza drugorzędowego oraz dysza 14 powietrza trzeciorzędowego. Każda z nich jest cylindryczna i usytuowana koncentrycznie, jak pokazano w rzucie od czoła na fig. 13, patrząc od strony pieca 41. Jednakże dysza paliwowa 11 i element kształtowy 33 mogą być prostokątne. Ponadto, jak pokazano na fig. 15 (rzut od czoła palnika 42 w widoku od strony pieca 41) dysza paliwowa 11 może być otoczona przez co najmniej część dyszy powietrza zewnętrznego, takiej jak dysza 13 powietrza drugorzędowego i dysza 14 powietrza trzeciorzędowego. Ponadto, jak widać w palniku 42 z fig. 15, dodatkowe otwory powietrza lub dodatkowe dysze 12 powietrza mogą mieć postać pojedynczej dyszy biegnącej wzdłuż wewnętrznej strony ściany 22 dyszy paliwowej 11.

Ponadto, jak pokazano na przekroju poprzecznym palnika 42 z fig. 16, powietrze zewnętrzne można doprowadzać pojedynczą dyszą (dysza 13 powietrza drugorzędowego), a także za pomocą trzech lub więcej dysz (nie pokazanych). W niniejszym przykładzie wykonania, jak widać na fig. 11 i fig. 12, w dyszy paliwowej 11 znajdują się zarówno element 32 zwężający kanał, przeznaczony do zwężania kanału, oraz przeszkoda w postaci elementu kształtowego 33 służąca do koncentrowania cząstek paliwa wewnątrz powierzchni 22 ściany dyszy paliwowej 11. Jednakże ten sam efekt, jaki uzyskano w palniku 42 z fig. 11-15 można również uzyskać bez tych struktur.

Ponadto, w niniejszym wynalazku, jak pokazano na fig. 11 i fig. 12, pierścień 23 stabilizujący płomień znajduje się na końcu powierzchni 22 ściany dyszy paliwowej 11. Jednakże, jak widać na fig. 16, można zastosować prowadnicę 35 do prowadzenia strumienia powietrza zewnętrznego (strumienia 17 powietrza drugorzędowego) tak, żeby skierować go na zewnątrz względem dyszy paliwowej 11, co umożliwia wytwarzanie stref recyrkulacji 19 w pobliżu końca (środkowa strona pieca 41) prowadnicy 35.

Na fig. 17 i fig. 18 pokazano w przekroju palnik 42 w piątym przykładzie wykonania, przy czym na fig. 17 widać sytuację, w której paliwo wyrzucone z palnika 42 przy niskim obciążeniu jest spalane w piecu 41, zaś na fig. 18 pokazano sytuację, w której paliwo wyrzucane z palnika 42 przy wysokim obciążeniu jest spalane w piecu 41.

Główną różnicą pomiędzy tym piątym przykładem wykonania a czwartym przykładem wykonania jest to, że na końcu powierzchni 22 ściany dyszy paliwowej 11 nie ma ani pierścienia 23 stabilizującego płomień ani prowadnicy 35. W celu regulacji profilu płomienia bez pierścienia 23 stabilizującego płomień i prowadnicy 35, w dyszy powietrza drugorzędowego znajduje się zawirowywacz 27.

Przy niskim obciążeniu pieca 41 płomień powstaje począwszy od wylotu z dyszy paliwowej 11. W tym celu doprowadza się powietrze przez dodatkowe otwory powietrza (nie pokazane) albo dodatkowe dysze 12 powietrza, zwiększając w ten sposób stężenie tlenu w strumieniu 16 pyłu węglowego w pobliżu przegrody 22 dyszy paliwowej 11. W wyniku tej czynności zwiększa się prędkość spalania w porównaniu z przypadkiem niskiego stężenia tlenu, co przyspiesza zapłon cząstek paliwa. W związku z tym, płomień powstaje począwszy od sąsiedztwa dyszy paliwowej 11.

W tym przykładzie wykonania, powietrze drugorzędowe jest intensywnie wprawiane w wir (przy stopniu zawirowania 1 lub wyższym) przez zawirowywacz 27 usytuowany w dyszy 13 powietrza drugorzędowego. W wyniku działania siły odśrodkowej ruchu wirowego, strumień 17 powietrza drugorzędowego, po wyrzuceniu rozszerza się w kierunku na zewnątrz od strumienia 16 pyłu węglowego. Równocześnie zmniejsza się ciśnienie w obszarze pomiędzy strumieniem 16 pyłu węglowego a struPL 206 626 B1 mieniem 17 powietrza drugorzędowego, co powoduje powstanie stref recyrkulacji 19 w kierunku przeciwnym do strumienia 16 pyłu węglowego i strumienia 17 powietrza drugorzędowego. Ponadto, kiedy w dyszy 13 powietrza drugorzędowego znajduje się dławica (nie pokazana) zmniejszająca natężenie przepływu w celu zmniejszenia natężenia przepływu powietrza drugorzędowego prawie do zera, to pomiędzy strumieniem 18 powietrza trzeciorzędowego w dyszy 14 powietrza trzeciorzędowego a strumieniem 16 pyłu węglowego powstają strefy recyrkulacji 19.

Przy wysokim obciążeniu pieca 41 obciążenie termiczne w pobliżu palnika 42 maleje w wyniku powstawania płomienia w piecu 41 w miejscu znajdującym się z dala od palnika 42. W tym celu zmniejsza się doprowadzanie powietrza przez dodatkowe otwory powietrza lub dodatkowe dysze 12 powietrza w porównaniu z przypadkiem niskiego obciążenia. Zmniejszenie doprowadzania powietrza dodatkowego zmniejsza stężenie tlenu w strumieniu 16 pyłu węglowego w pobliżu powierzchni 22 ściany dyszy paliwowej 11 w porównaniu z przypadkiem niskiego obciążenia, co zmniejsza prędkość spalania. Ponadto, w niniejszym przykładzie wykonania, zmniejsza się intensywność zawirowania powietrza drugorzędowego przez zawirowywacz 27 w dyszy 13 powietrza drugorzędowego. Następnie strumień 17 powietrza drugorzędowego, po wyrzuceniu z dyszy 13 powietrza drugorzędowego płynie równolegle do strumienia 16 pyłu węglowego, co nie powoduje powstania stref recyrkulacji 19 w kierunku przeciwnym w obszarze pomiędzy strumieniem 16 pyłu węglowego a strumieniem 17 powietrza drugorzędowego. Ponadto, po otwarciu dławicy (nie pokazanej) znajdującej się w dyszy 13 powietrza drugorzędowego tak, żeby nastąpiło zwiększenie natężenia przepływu powietrza drugorzędowego, nie można zapobiec powstaniu stref recyrkulacji 19 w kierunku przeciwnym, w obszarze pomiędzy strumieniem 16 pyłu węglowego a strumieniem 17 powietrza drugorzędowego.

Na fig. 19 pokazano w przekroju palnik 42 do paliwa stałego według wynalazku, w szóstym przykładzie wykonania. Na fig. 20 pokazano rzut od czoła palnika 42 widzianego od strony pieca 41

Do pieca 41 doprowadza się dyszą paliwową 11 mieszankę płynów złożoną z paliwa i gazów spalinowych. Na końcu dyszy paliwowej 11 znajduje się pierścień 36 stabilizujący płomień, mający w przekroju kształt litery L. Za stabilizatorem (wewnątrz pieca 41) powstają strefy recyrkulacji 19, w wyniku czego płomień powstaje począwszy od miejsca w sąsiedztwie palnika 42. Palnik pokazany na fig. 19 cechuje się tym, że znajdują się w nim dodatkowe otwory powietrza (nie pokazane) lub dodatkowe dysze 12 powietrza (patrz fig. 20) tak, że powietrze do zapłonu jest doprowadzane pomiędzy pierścień 36 stabilizujący płomień mający występy w kształcie zębów rekina. W wyniku tego, wokół każdego z pierścieni 36 stabilizujących płomień z występami w kształcie zębów rekina następuje łatwe wzbudzenie zapłonu (zapłon pojawia się za pierścieniem 36 stabilizującym przepływ z występami w kształcie zębów rekina).

Na fig. 21a, fig. 21b pokazano w przekroju poprzecznym palnik w siódmym przykładzie wykonania, przy czym na fig. 21a pokazano przekrój palnika, natomiast na fig. 21b pokazano rzut od czoła palnika widzianego od strony pieca 41

Do pieca 41 doprowadza się dyszą paliwową 11 mieszankę płynów złożoną z paliwa w postaci pyłu węglowego i gazu nośnego (powietrza głównego). Na końcu dyszy paliwowej 11 znajduje się pierścień 36 stabilizujący płomień, mający w przekroju kształt litery L. Za stabilizatorem powstają strefy recyrkulacji 19, w wyniku czego płomień powstaje począwszy od sąsiedztwa palnika.

Wewnątrz dyszy paliwowej 11 znajduje się element kształtowy 33. Element kształtowy 33 zwiększa stężenie pyłu węglowego w pobliżu pierścienia 36 stabilizującego płomień, przyspieszając w ten sposób zapłon. Wokół dyszy paliwowej 11 jest doprowadzane ze skrzyni dmuchowej 26 powietrze do spalania (strumień 17 powietrza drugorzędowego i strumień 18 powietrza trzeciorzędowego). Strumień 18 powietrza trzeciorzędowego jest odpowiednio zawirowany przez zawirowywacz 28, co optymalizuje warunki spalania ze zmniejszonym wytwarzaniem NOx. Ponadto, strumień 18 powietrza trzeciorzędowego jest rozszerzany na zewnątrz przez płytę prowadzącą 29, co powoduje tak zwane warunki wzbogacenia w paliwo, w których brakuje powietrza w środku płomienia. W związku z tym, przebieg spalania pyłu węglowego w warunkach zmniejszonego wytwarzania NOx jest odpowiedni.

Palnik widoczny na fig. 21a, fig. 21b cechuje się tym, że znajdują się w nim dodatkowe otwory powietrza (nie pokazane) albo dodatkowe dysze 12 powietrza do zapłonu usytuowane pomiędzy elementem kształtowym 33 a wewnętrzną ścianą dyszy paliwowej 11. Zatem do strumienia pyłu węglowego skoncentrowanego na wewnętrznej ścianie bocznej dyszy paliwowej 11 element kształtowy 33 doprowadza dodatkowe powietrze do zapłonu, co powoduje zwiększenie stężenia tlenu z równoczesnym utrzymaniem na zadanym poziomie lub zwiększeniem stężenia pyłu węglowego. Poprawia to zdolność do zapłonu. Na osi głównej palnika 42 znajduje się palnik olejowy 24 używany do jego rozru24

PL 206 626 B1 chu. Pomiędzy elementem kształtowym 33 a pierścieniem 36 stabilizującym przepływ na końcu dyszy paliwowej 11 znajduje się obszar mieszania S mieszanki płynów z dodatkowym powietrzem do zapłonu. W wyniku tego, mieszanka płynów w dyszy paliwowej 11 jest odpowiednio wymieszana z dodatkowym powietrzem 21 do zapłonu. Pomiędzy pierścieniem stabilizującym 36 z występami w kształcie zębów rekina (patrz fig. 21b) znajduje się wylot dodatkowego otworu powietrza lub dodatkowej dyszy 12 powietrza. W wyniku tego, wokół każdego z pierścieni 36 stabilizujących płomień z występami w kształcie zębów rekina następuje łatwe wzbudzenie zapłonu (zapłon pojawia się za pierścieniem 36 stabilizującym przepływ z występami w kształcie zębów rekina).

Na wylocie kanału dyszy powietrza zewnętrznego może znajdować się prowadnica 36' do rozpraszania kierunku wyrzucania powietrza zewnętrznego (strumienia 17 powietrza drugorzędowego, strumienia 18 powietrza trzeciorzędowego i podobnych), przy czym wskutek współdziałania prowadnicy 36' z pierścieniem 36 stabilizującym płomień łatwiej powstają strefy recyrkulacji 19.

Na fig. 22a i fig. 22b pokazano palnik 42 w ósmym przykładzie wykonania-, przy czym na fig. 22a pokazano przekrój poprzeczny palnika 42, natomiast na fig. 22b rzut od czoła palnika 42 widzianego od strony pieca. W tej konstrukcji palnika 42 doprowadza się dodatkowe powietrze 67 do spalania przewodem zasilającym 66 przeznaczonym specjalnie do dodatkowych otworów powietrza (nie pokazanych) albo dodatkowych dysz 12 powietrza do zapłonu, poprzez dodatkowe otwory powietrza (nie pokazane) albo dodatkowe dysze powietrza 12 do zapłonu oraz do obszaru mieszania S w celu wymieszania mieszanki płynów w dyszy paliwowej 11 z dodatkowym powietrzem 67 do zapłonu.

W palniku 42 z fig. 22a, fig. 22b dodatkowe powietrze 67 do zapłonu doprowadzone przewodem zasilającym 66 może mieć ciśnienie różne od ciśnienia powietrza uzyskanego ze skrzyni dmuchowej 26, co umożliwia swobodny dobór wymiarów dodatkowych otworów powietrza (nie pokazanych) albo dodatkowych dysz 12 powietrza. Ponadto w specjalnym przewodzie dodatkowego powietrza 66 do zapłonu można umieścić mechanizm regulacyjny natężenia powietrza do zapłonu (nie pokazany), co umożliwia łatwe regulowanie wydajności zasilania. W przypadku używania wzbogaconego w tlen gazu jako dodatkowego powietrza do zapłonu 67 następuje polepszenie zdolności do zapłonu.

Na fig. 23 pokazano przekrój poprzeczny w rzucie głównym pieca 41 z palnikami według jednego ze wspomnianych powyżej przykładów wykonania wynalazku, dla prowadzenia sposobu spalania narożnego.

Ogólnie mówiąc, podobnie jak w palnikach używanych w sposobie spalania narożnego, w każdym z narożników pieca 41 znajduje się sekcja pozioma dla komory palnikowej 37. Przy wysokim obciążeniu pieca 41, jak pokazano na fig. 23a, strumień z każdego palnika w komorze palnikowej 37 tworzy sekcję wydmuchową 38 w dolnej części palnika, w rezultacie powstaje stabilny obszar spalania w piecu 41.

W przykładzie działania palnika do sposobu spalania narożnego pokazanego na fig. 23a i fig. 23b, prędkość strumienia 18 powietrza trzeciorzędowego w skrajnie zewnętrznej dyszy 14 powietrza trzeciorzędowego, przyczyniająca się do powstania stabilnego obszaru spalania w piecu wynosi 50 m/s lub więcej, natomiast prędkość strumienia 16 pyłu węglowego doprowadzanego przez gazy spalinowe wynosi 5-30 m/s, a prędkość strumienia powietrza w centralnej dyszy powietrza 10 do przyspieszania zapłonu paliwa wynosi 5-20 m/s.

Przy niskim obciążeniu pieca 41, jak pokazano na fig. 23b, stosunek rozkładu i intensywność zawirowania powietrza do spalania są regulowane w taki sposób, żeby każdy palnik tworzył płomień 36 typu płomienia samostabilizującego. Na fig. 24 pokazano przykład wykonania, w którym doprowadza się paliwo do pieca 41 z czterech komór palnikowych 37, gdzie każda z nich jest usytuowana w ścianie bocznej pieca 41, przy czym na fig. 25a - przy wysokim obciążeniu, a na fig. 25b - przy niskim obciążeniu pokazano przykład wykonania, w którym doprowadza się paliwo do pieca 41 z sześciu komór palnikowych 37, z których każda jest umieszczona w ścianie bocznej pieca 41.

Zgodnie z powyższymi ustaleniami, w dolnej części palnika 42 stężenie tlenu jest niskie, a także nie ma źródła ciepła, takiego jak krążenie gazu o wysokiej temperaturze na wysokim poziomie. W związku z tym nie następuje zapłon paliwa, w rezultacie powstaje sekcja wydmuchowa 38. W środku pieca 41 następuje mieszanie paliwa ze strumieniami z innych palników 42 i z powietrzem ze skrajnie zewnętrznej dyszy 14 powietrza, w wyniku czego powstaje stabilny obszar spalania, a tym samym stabilne spalanie. Zadaniem skrajnie zewnętrznej dyszy 14 powietrza przy wysokim obciążeniu jest powstawanie stabilnego obszaru spalania podobnego do przypadku znanego ze stanu dotychczasowego. W tym celu prędkość przepływu wynosi, korzystnie, 50 m/s lub więcej.

PL 206 626 B1

Reasumując, zgodnie z niniejszym wynalazkiem, w piecu 41 do spalania sposobem narożnym i spalania sposobem stycznym, znanymi z dotychczasowego stanu wiedzy, w strumieniu paliwa w dolnej części palnika 42 powstaje przy wysokim obciążeniu sekcja wydmuchowa 38, w wyniku czego wewnątrz pieca 41 tworzy się stabilny obszar spalania. Natomiast przy niskim obciążeniu, w strumieniu zaczynającym się od dna palnika 42 powstaje płomień w układzie samostabilizującym. Taka operacja może być realizowana w szerokim przedziale obciążeń pieca 41.

W szczególności, nie modyfikuje się chłodzenia wodnego struktury ściany każdej powierzchni ściany pieca, natomiast modyfikuje się część komory palnikowej 37 do konstrukcji palnika, w skład której wchodzą: kanał do paliwa; oraz szereg kanałów do powietrza do spalania. Następnie reguluje się: rozkład powietrza do spalania; oraz intensywność zawirowania strumienia paliwa i strumienia powietrza do spalania. W związku z tym, reguluje się działanie w zależności od niskiego lub wysokiego obciążenia pieca.

We wspomnianym powyżej rozwiązaniu, nie modyfikuje się struktury chłodzenia wodnego ścian, natomiast modyfikuje się część samej komory palnikowej 37. Jednakże wynalazek stosuje się do przypadku struktury ściany z chłodzeniem wodnym znajdującej się pomiędzy dwoma sąsiednimi palnika 42 w nowo skonstruowanych kotłach.

Na fig. 26a i fig. 26b pokazano konfigurację opalanego węglem brunatnym, paleniska 41 kotła, przy czym na fig. 26a pokazano opalane węglem brunatnym palenisko 41 kotła do spalania sposobem stycznym, w rzucie pionowym, a na fig. 26b pokazano piec 41 z fig. 26a w przekroju.

W kotle opalanym węglem brunatnym, gazy spalinowe (o temperaturze ok. 1000°C) są odprowadzane z górnej części pieca 41 kanałem spalinowym 55. Młyn wirnikowy 45 suszy i rozdrabnia na pył węgiel brunatny doprowadzony z zasobnika 43 węgla. Przewody 59 transportujące ciepło w podgrzewaczu 50 (fig. 28, fig. 29) i podobne podzespoły znajdują się w wewnętrznej górnej części pieca 41. W palniku do narożnego sposobu spalania i stycznego sposobu spalania, w każdej komorze palnikowej 37 znajduje się młyn wirnikowy 45.

Na fig. 27 pokazano schemat urządzenia do spalania z palnikami do węgla, takiego jak węgiel brunatny i lignit, według wynalazku. Na fig. 28 pokazano przekrój w rzucie głównym odpowiadający fig. 27. Poniżej zamieszczono opis odpowiadający fig. 27 i fig. 28.

W skład pieca 41 w urządzeniu do spalania wchodzą dwa pionowe rzędy palników 42 w każdym narożu. Każdy palnik 42 jest usytuowany w taki sposób, żeby był w poziomie skierowany ku środkowi pieca 41. Węgiel i podobne paliwo jest dostarczany z zasobnika 43 paliwa poprzez podajnik 44 węgla oraz do młyna wirnikowego 45. Węgiel rozpylony w młynie wirnikowym 45 jest doprowadzany rurą paliwową 54 do palnika 42. Równocześnie gazy spalinowe odprowadzone z górnej części pieca 41 są mieszane z węglem w kanale 55 gazów spalinowych znajdującym się za podajnikiem 44 węgla, po czym wprowadzane do młyna węglowego 45. Po zmieszaniu węgla z gazami ze spalania o wysokiej temperaturze następuje odparowanie wilgoci znajdującej się w węglu. Następnie, ponieważ zmniejszyło się stężenie tlenu, następuje stłumienie zapłonu samoczynnego i wybuchu węgla, nawet w przypadku podgrzania węgla podczas przekształcania go w pył w młynie wirnikowym 45. W przypadku węgla brunatnego, stężenie tlenu wynosi na ogół 8-15%. Powietrze, które ma być doprowadzone zarówno do palnika 42 jak i wylotu 49 powietrza dodatkowego za nim, jest doprowadzane za pomocą dmuchawy 46. Stosuje się dwuetapowy sposób spalania, w którym palnik 42 doprowadza powietrze w ilości mniejszej niż ilość niezbędna do zakończenia spalania paliwa i w którym wylot 49 powietrza dodatkowego doprowadza brakujące powietrze. Jednakże, istnieje również możliwość zastosowania jednoetapowego schematu spalania, w którym nie stosuje się wylotu 49 powietrza dodatkowego, i w którym palnik 42 doprowadza całą niezbędną ilość powietrza.

W palniku 42, sposób spalania zmienia się w zależności od obciążenia urządzenia do spalania (pieca 41). To znaczy, przy wysokim obciążeniu, obciążenie termiczne w pobliżu palnika 42 jest mniejsze wskutek powstawania płomienia w miejscu znajdującym się z dala od palnika 42. Natomiast przy niskim obciążeniu, płomień powstaje zaczynając od wylotu dyszy paliwowej 11. Równocześnie, w celu zapewnienia bezpiecznego działania urządzenia do spalania, trzeba monitorować płomień. W wynalazku, ponieważ sposób spalania zmienia się w zależności od obciążenia, również, korzystnie, sposób monitorowania zmienia się w zależności od obciążenia. To znaczy, przy małym obciążeniu, ponieważ płomień powstaje niezależnie w każdym palniku 42, to czujnik płomienia 47 musi znajdować się w każdym palniku 42. Natomiast, przy wysokim obciążeniu, w celu monitorowania płomienia, który powstaje w miejscu znajdującym się z dala od palnika 42, potrzebny jest czujnik 48 płomienia do mo26

PL 206 626 B1 nitorowania środka pieca 41. Odpowiedni sygnał z czujników 47 i 48 płomienia dobiera się w zależności od obciążenia i sposobu spalania, co umożliwia monitorowanie płomienia.

Ponadto, w celu zmniejszenia zażużlania struktury palnika i ściany pieca przy wysokich obciążeniach, na ścianach pieca lub w palnikach 42 pyłu węglowego można umieścić termometry lub mierniki natężenia promieniowania (żadnych nie pokazano), co umożliwia regulację natężenia przepływu powietrza dodatkowego i natężenia przepływu powietrza centralnego w reakcji na sygnał z takich przyrządów.

Na fig. 29 pokazano konfigurację, w której w systemie kotła opalanego pyłem węglowym zastosowano różne palniki według wynalazku do spalania węgla, takiego jak węgiel brunatny i lignit, w zależności od dowolnego ze wspomnianych powyżej przykładów wykonania.

Opalany pyłem węglowym kocioł z fig. 29 ma palniki 42 w konfiguracji według dwuetapowego sposobu spalania i zawiera wylot 49 powietrza dodatkowego. W piecu 41 znajduje się szereg palników 42 rozmieszczonych w trzech pionowych rzędach po pięć rzędów poziomych. Poziomego rozmieszczenia palników w piecu 41 nie pokazano. Zarówno liczbę palników 42 jak i ich rozmieszczenie określa się w zależności zarówno od wydajności (maksymalna wydajność spalania pyłu węglowego, wydajność kotła i podobne) pojedynczego palnika jak i konstrukcji kotła.

Palniki 42 w każdym stopniu są umieszczone w skrzyni dmuchowej 26. W palniku 42 znajduje się rozpylacz do wtryskiwania oleju wspomagającego spalanie z gazem nośnym zawierającym powietrze. Olej wspomagający spalanie jest doprowadzany przez rozdzielacz 58 do dyszy olejowej 24 w każdym palniku. Powietrze 51 do spalania jest podgrzewane w wymienniku ciepła 52, stając się wskutek tego gorącym powietrzem o temperaturze około 300°C. Powietrze do spalania doprowadza się do skrzyni dmuchowej 26 po regulacji natężenia przepływu za pomocą dławicy 56. Następnie powietrze do spalania wtryskuje się przez każdy z palników 42 do pieca 41 Ponadto powietrze do spalania 51 jest doprowadzane przez dławicę 57 do wylotu 49 powietrza dodatkowego.

Gazy spalinowe są odprowadzane kanałem wylotowym 55 połączonym z sąsiedztwem wylotu gazów spalinowych na wylocie z pieca, w wyniku czego są doprowadzane do podajnika 44 węgla. Pył węglowy jest doprowadzany do młyna wirnikowego 45 razem z nośnym gazem spalinowym i tam jest rozdrabniany do postaci pyłu. Następnie reguluje się rozkład wielkości ziaren, po czym pył węglowy jest doprowadzany do palnika 42. Zarówno wielkość ziarna pyłu węglowego doprowadzanego do palnika 42 jak i jego rozkład są regulowane w zależności od obciążenia kotła. Powierzchnia ścian pieca 41 ma na ogół strukturę chłodzenia wodnego do wytwarzania pierwotnej pary wodnej. Pierwotna para wodna jest przegrzewana w przegrzewaczu 50, wskutek czego staje się parą przegrzaną i jest doprowadzana do turbiny parowej, nie pokazanej. Turbina parowa jest sprzężona z generatorem energii, który wytwarza energię elektryczną.

W rurze ogniowej do odprowadzania gazów spalinowych z kotła opalanego pyłem węglowym przez komin 63 w powietrze, znajduje się urządzenie do oczyszczania gazów spalinowych, w skład którego wchodzi urządzenie 60 do usuwania NOx, elektryczny kolektor pyłów 61 oraz urządzenie 62 do usuwania SOx.

Ilość powietrza do spalania doprowadzanego do każdego z palników 42 ustala się na poziomie 89%-90% (objętościowo) teoretycznej ilości powietrza do spalenia węgla. Ilość powietrza dodatkowego z wylotu 49 powietrza dodatkowego ustala się na poziomie około 40%-30% (objętościowo) teoretycznej ilości powietrza do spalenia węgla. W związku z tym, całkowita ilość powietrza wynosi około 120% (objętościowo) teoretycznej ilości powietrza do spalenia węgla. Spalanie w płomieniu palnika 42 na pył węglowy jest realizowane za pomocą powietrza w ilości mniejszej niż teoretyczna ilość powietrza, po czym ilość niespalonego węgla z paliwa jest zmniejszana w wyniku dopalania za pomocą powietrza dodatkowego.

Wytwarzanie energii w wyniku opalania węglem za pomocą węgla o niskim uwęgleniu, takiego jak węgiel brunatny i lignit, jest realizowane przez opalany węglem system energetyczny, w skład którego wchodzą: piec z powierzchniami ścian pieca zaopatrzonymi w szereg palników 42 według wynalazku; opalany węglem kocioł do gotowania wody w celu wytworzenia pary wodnej za pomocą ciepła spalania uzyskanego w wyniku spalania pyłu węglowego w palnikach 42; turbiny parowe napędzane przez parę uzyskaną z kotła; oraz generator energii (nie pokazany) napędzany przez turbiny parowe.

Wynalazek zapewnia to, że palnik do paliwa stałego oraz sposób spalania za pomocą tego palnika, mogą realizować stabilne spalanie w szerokim przedziale obciążeń pieca od warunków pracy przy wysokim obciążeniu do warunków pracy przy niskim obciążeniu, nawet w przypadku spalania paliw stałych o raczej słabej palności, takich jak węgiel o słabym uwęgleniu, na przykład węgiel bruPL 206 626 B1 natny i lignit. Urządzenie do spalania, takie jak piec, piec grzewczy oraz nagrzewnica dmuchu, opalany węglem kocioł i instalacja, w której jest używany; oraz opalana węglem instalacja do wytwarzania energii realizują sposób działania za pomocą wspomnianych palników.

Wynalazek umożliwia zapłon od miejsca znajdującego się w sąsiedztwie palnika, nawet w przypadku zastosowania jako gazu nośnego gazu o niskim stężeniu tlenu. W związku z tym, istnieje możliwość szybkiego i sprawnego spalania w pobliżu wylotu palnika nawet pyłu węglowego takiego, jak węgiel brunatny o słabych właściwościach pod względem zawartości popiołu. Umożliwia to zmniejszenie ilości NOx znajdującego się w gazach spalinowych i zapobiega przywieraniu popiołu wokół palnika.

Claims (25)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Palnik do paliwa stałego, zawierający dyszę paliwową do wytryskiwania mieszanki płynów złożonej z paliwa stałego i gazu nośnego, wewnątrz której jest umieszczony element kształtowy składający się z sekcji o stopniowo zwiększającym się przekroju poprzecznym i sekcji o stopniowo zmniejszającym się przekroju poprzecznym, patrząc w kierunku od strony wlotowej palnika ku stronie wylotowej palnika natomiast po stronie wlotowej elementu kształtowego na wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej jest umieszczony element zwężający kanał do chwilowego zmniejszania przekroju poprzecznego kanału dyszy paliwowej w kierunku od strony wlotowej palnika ku stronie wylotowej palnika oraz do powiększania przekroju poprzecznego do wartości początkowej, zaś po zewnętrznej stronie ściany dyszy paliwowej jest usytuowana co najmniej jedna dysza powietrza zewnętrznego wytryskująca powietrze, znamienny tym, że na wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej (11) przy stronie wylotowej elementu kształtowego (33) są umieszczone dodatkowe dysze powietrza (12) wtryskujące powietrze wzdłuż wewnętrznej powierzchni ściany dyszy paliwowej (11).
2. 2. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że w dyszy paliwowej (11) jest umieszczona centralna dysza powietrza (10) do wytryskiwania powietrza.
3. 3. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wyloty dodatkowych dysz powietrza (12) są umieszczone na stronie wylotowej palnika (42), od strony wylotu dyszy paliwowej (11), patrząc w kierunku przepływu paliwa.
4. 4. Palnik według zastrz. 2, znamienny tym, że wylot centralnej dyszy powietrza (10) jest umieszczony na stronie wylotowej palnika (42) od strony wylotu dyszy paliwowej (11), patrząc w kierunku przepływu paliwa.
5. 5. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wewnątrz dyszy (13) powietrza zewnętrznego jest umieszczony zawirowywacz (27), zaś wewnątrz dyszy (14) powietrza zewnętrznego jest umieszczony zawirowywacz (28).
6. 6. Palnik według zastrz. 2, znamienny tym, że wewnątrz centralnej dyszy powietrza (10) jest umieszczony zawirowywacz (10a).
7. 7. Palnik według zastrz. 6, znamienny tym, że położenie zawirowywacza (10a) wewnątrz centralnej dyszy powietrza (10) jest zmienne w kierunku centralnej osi palnika (42), wewnątrz centralnej dyszy powietrza (10).
8. 8. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że na wylocie z dyszy (13) powietrza zewnętrznego jest umieszczona prowadnica (35), zaś na wylocie z dyszy (14) jest umieszczona prowadnica (50).
9. 9. Palnik według zastrz. 8, znamienny tym, że prowadnica (50) jest pochylona pod kątem co najwyżej 45 stopni względem centralnej osi palnika (42).
10. 10. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy dyszą paliwową (11) a dyszą (13, 14) powietrza zewnętrznego jest umieszczony pierścień (23, 36) stabilizujący płomień usytuowany na końcu przegrody (22), który stanowi przeszkodę zarówno dla strumienia gazu płynącego z dyszy paliwowej (11) jak i dla strumienia powietrza płynącego z dysz (13, 14) powietrza zewnętrznego.
11. 11. Palnik według zastrz. 10, znamienny tym, że pierścień (36) stabilizujący płomień ma występy w kształcie zębów rekina, skierowane do wewnątrz, w kierunku powierzchni ściany końcowej dyszy paliwowej (11).
12. 12. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wylot dodatkowych dysz powietrza (12) jest umieszczony pomiędzy sekcją stożkową elementu kształtowego (33) o stopniowo zmniejszającym się przekroju poprzecznym a pierścieniem (23, 36) stabilizującym płomień.

    PL 206 626 B1
13. 13. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowe dysze powietrza (12) są połączone z sekcją doprowadzania powietrza, która z kolei jest połączona ze skrzyniami dmuchowymi (26) do doprowadzania powietrza do spalania do dyszy (13, 14) powietrza zewnętrznego.
14. 14. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowe dysze powietrza (12) są połączone z sekcją doprowadzania powietrza, która z kolei jest połączona z urządzeniem doprowadzającym gazy do spalania, zwłaszcza powietrza do spalania do sekcji doprowadzania powietrza.
15. 15. Palnik według zastrz. 14, znamienny tym, że urządzenie do doprowadzania powietrza do spalania jest połączone ze środkami do doprowadzania gazu wzbogaconego w tlen lub czystego tlenu.
16. 16. Palnik według zastrz. 14, znamienny tym, że w urządzeniu do doprowadzania powietrza do spalania jest umieszczone urządzenie do regulowania natężenia przepływu gazów do spalania.
17. 17. Palnik według zastrz. 2, znamienny tym, że przekrój poprzeczny kanału wylotowego centralnej dyszy powietrza (10) jest mniejszy niż przekrój poprzeczny kanału wlotowego centralnej dyszy powietrza (10).
18. 18. Palnik według zastrz. 2, znamienny tym, że centralna dysza powietrza (10) ma kształt cylindryczny i do części na jej wlocie jest przyłączona para rur (52a, 52b) do doprowadzania powietrza w kierunku stycznym w każdym z przeciwległych położeń na mającym kształt okręgu przekroju poprzecznym centralnej dyszy powietrza (10).
19. 19. Sposób spalania za pomocą palnika do paliwa stałego, znamienny tym, że reguluje się zależnie od obciążenia spalania ilość powietrza wypływającego z dodatkowych dysz powietrza (12) jak również stosunek pomiędzy ilością powietrza wypływającego z dodatkowych dysz powietrza (12) a ilością powietrza wypływającego z dysz (13, 14) powietrza zewnętrznego lub, alternatywnie, z centralnej dyszy powietrza (10).
20. 20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że przy niskim obciążeniu spalania, zwiększa się ilość powietrza wytryskiwanego z dodatkowych dysz powietrza (12), w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, natomiast przy wysokim obciążeniu spalania, ilość powietrza wytryskiwanego z dodatkowych dysz powietrza (12) zmniejsza się w porównaniu ze stanem przy niskim obciążeniu spalania.
21. 21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że przy niskim obciążeniu spalania, ilość powietrza doprowadzanego z dodatkowych dysz powietrza (12) zwiększa się, w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, a równocześnie zmniejsza się ilość powietrza doprowadzanego z dyszy (13, 14) powietrza zewnętrznego umieszczonej najbliżej dyszy paliwowej (11) spośród dysz (13, 14) powietrza zewnętrznego albo, alternatywnie, zwiększa się natężenie jego zawirowania w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, natomiast przy wysokim obciążeniu spalania, ilość powietrza doprowadzanego z dodatkowych dysz powietrza (12) zmniejsza się w porównaniu ze stanem przy niskim obciążeniu spalania, a równocześnie zmniejsza się ilość powietrza doprowadzanego z dyszy (13, 14) powietrza zewnętrznego, znajdującej się najbliżej dyszy paliwowej (11) spośród dysz (13, 14) powietrza zewnętrznego albo, alternatywnie, zwiększa się natężenie jego zawirowania w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania.
22. 22. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że tryb wytryskiwania powietrza wybiera się, w zależności od obciążenia spalania, z grupy, w skład której wchodzą: tryb wytryskiwania powietrza, w którym strumień powietrza z centralnej dyszy powietrza (10) wytryskuje się w postaci strumienia prostoliniowego lub strumienia słabo zawirowanego oraz tryb wytryskiwania powietrza, w którym strumień powietrza z centralnej dyszy powietrza (10) jest wytryskiwany w postaci strumienia silnie zawirowanego.
23. 23. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że przy niskim obciążeniu spalania, z centralnej dyszy powietrza (10) wytryskuje się silnie zawirowany strumień, natomiast przy wysokim obciążeniu spalania, z centralnej dyszy powietrza (10) wytryskuje się prostoliniowy lub słabo zawirowany strumień.
24. 24. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że przy niskim obciążeniu spalania, ilość powietrza wytryskiwanego z dodatkowych dysz powietrza (12) zwiększa się w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, a równocześnie zmniejsza się udział ilości powietrza wytryskiwanego z centralnej dyszy powietrza (10), w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania, natomiast przy wysokim obciążeniu spalania, ilość powietrza wytryskiwanego z dodatkowych dysz powietrza (12) zmniejsza się, a równocześnie zwiększa się ilość powietrza wytryskiwanego z centralnej dyszy powietrza (10) w porównaniu ze stanem przy wysokim obciążeniu spalania.

    PL 206 626 B1
25. 25. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że stosunek całkowitej ilości powietrza doprowadzanego przez dyszę paliwową (11), centralną dyszę powietrza (10) oraz dodatkowe dysze powietrza (12) do ilości powietrza niezbędnej do zakończenia spalania substancji lotnych przez paliwo utrzymuje się na poziomie 0,85-0,95.