RO118900B1

RO118900B1 - Arzător de combustie

Info

Publication number: RO118900B1
Application number: RO98-00747A
Authority: RO
Inventors: Toshikazu Tsumura; Kenji Kiyama; Tadashi Jimbo; Shigeki Morita; Kouji Kuramashi; Kunio Okiura; Shinichiro Nomura; Miki Mori; Noriyuki Ohyatsu; Noboru Takarayama; Toshihiko Mine; Hironobu Kobayashi; Hirofumi Okazaki
Original assignee: Babcock Hitachi Kabushiki Kaisha
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2003-12-30
Also published as: ID17830A; TW350905B; AU2650097A; CA2231403A1; RU2153129C2; ATE327476T1; WO1998003819A1; JP3892046B2; EP1335164A1; EP0852315A1; JP2007057228A; DE69735965T2; EP0852315A4; CN1154800C; DE69735965D1; US6237510B1; ATE288051T1; DK1335164T3; CZ291734B6; DE69732341D1

Abstract

Invenţia se referă la un arzător care include o duză de amestec (2), ce defineşte un pasaj de fluid în amestec, prin care curge, către un cuptor, un fluid (1) în amestec ce conţine cărbune pulverizat şi un gaz de transport, pasaje de aer secundar şi terţiar ce înconjoară duza de amestec (2), prin care curge aer secundar (6), respectiv aer terţiar (9), şi duze (24) de injecţie a aerului, prevăzute în vecinătatea unei periferii exterioare a extremităţii distale a duzei de amestec (2). Aerul (21) este injectat din duzele (24) de injecţie către axa duzei de amestec (2), astfel încât gazul la temperatură înaltă, din vecinătatea periferiei exterioare a extremităţii distale a duzei de amestec (2), este tras în fluidul (1) în amestec, în vecinătatea periferiei exterioare a acestei extremităţi distale. ŕ

Description

Invenția se referă la un arzător de combustie, destinat echipării unei instalații de ardere, de exemplu un boiler, un cuptor de încălzire (recoacere) și un cuptor care produce aer cald.

Un arzător de combustie de tipul descris cuprinde o duză de amestec, care definește un pasaj de fluid în amestec, prin care un amestec fluid, care conține combustibil solid și gaz primar, pentru scopuri de transfer, curge către un cuptor, și o duză de alimentare cu gaz care definește un pasaj de gaz, prin care curg gaze secundare și terțiare. Gazele secundare și terțiare curg pentru a înconjura gazul în amestec. Un arzător de produs petrolier, pentru aprindere, este prevăzut în interiorul duzei de amestec.

într-un arzător de combustie, clasic, este prevăzut un inel al unui stabilizator de flacără, în vecinătatea unei extremități de evacuare a duzei de amestec, iar gazele secundare și terțiare sunt turbionate cu ajutorul unor dispozitive de turbionare și sunt injectate din duzele de alimentare cu gaz.

în timpul funcționării arzătorului de combustie, o regiune, care include o regiune de aprindere și o regiune de neaprindere în interiorul regiunii de aprindere, este formată în vecinătatea orificiului de evacuare al duzei de amestec și, în continuare, o regiune bogată în aer, care conține o cantitate mai mare de oxigen, este formată pentru a înconjura regiunea de reducere. Prin intensificarea vitezei de ardere, în regiunea de reducere, se poate obține o ardere cu NO_X scăzut. Recent, au început să fie cerute arzătoare de combustie pentru a se obține arderea cu NO_X scăzut, cerându-se totodată ca ele să fie și de mare capacitate. Ca urmare, diametrul duzei de amestec a arzătorului de combustie a fost mărit. în consecință, când diametrul duzei de amestec crește, regiunea de aprindere a regiunii de reducere scade în mod relativ. Ca urmare, combustia cu NO_X scăzut in regiunea de reducere este suprimată.

De aceea, un obiectiv al acestei invenții constă în asigurarea unui arzător de combustie care să poată realiza o ardere cu NO_X scăzut, chiar dacă arzătorul de combustie este de mare capacitate.

în acest scop, în conformitate cu prezenta invenție, se asigură un arzător de combustie, care cuprinde: o duză de amestec, ce definește un pasaj de fluid în amestec, prin care un fluid în amestec, conținând un combustibil solid pulverulent și gaz de transfer, pentru transferarea combustibilului solid, curge către un cuptor; un pasaj de gaz, ce înconjoară duza de amestec, prin care curge gaz de ardere, ce conține oxigen și un mijloc pentru dirijarea unui gaz la temperatură ridicată, prezent în vecinătatea unei periferii exterioare a extremității distale a duzei de amestec în fluidul de amestec.

Obiectivul urmărit prin prezenta invenție poate fi atins prin furnizarea aerului de stabilizare a flăcării interne duzei de amestec numai în timpul funcționării arzătorului. De aceea, în instalațiile de ardere care au mai multe arzătoare, în cazul că aerul de stabilizare a flăcării interioare este furnizat în timpul funcționării arzătoarelor și este oprit când arzătoarele sunt scoase din funcțiune, cantitatea de energie pentru furnizarea aerului la înaltă presiune poate fi redusă. Acest fapt este avantajos din punct de vedere al randamentului.

Cînd sarcina arzătorului este redusă, viteza de curgere a fluidului în amestec se reduce și deci viteza de curgere a aerului de stabilizare a flăcării poate fi redusă. Prin reglarea cantității de aer de stabilizare a flăcării interioare, în conformitate cu sarcina arzătorului sau boilerului (echivalentă cu sarcina arzătorului), se poate realiza o funcționare cu randament ridicat, în care cantitatea de putere necesară pentru furnizarea aerului de stabilizare a flăcării interioare este ținută la un nivel minim.

în continuare, se prezintă exemple de realizare a unui arzător de combustie și unei instalații de ardere echipată cu acest arzător, conform invenției, în legătură cu fig.1 ...45, care reprezintă:

- fig.1, vedere cu secțiune transversală, în plan vertical, a unei variante constructive preferate a arzătorului de combustie;

- fig.2, vedere frontală, în plan vertical, după traseul ll-ll din fig.1;

RO 118900 Β1

- fig.3 și 4, vederi fragmentare, cu secțiuni transversale, după traseele lll-lll și respectiv IV-IV din fig.2;

- fig.5, vedere, cu secțiune transversală, după traseul V-V din fig.1;

- fig.6, vedere, cu secțiune transversală, fragmentară, care arată o porțiune perife- 55 rică, exterioară a unui inel stabilizator de flacără, prezentat în fig.1;

- fig.7, vedere, cu secțiune transversală, care arată o flacără a arzătorului prezentat în fig.1;

- fig.8, vedere care arată curgerea unui fluid de amestec în vecinătatea duzei de injecție prezentate în fig.1; 60

- fig.9, vedere care arată curgerea unui fluid de amestec, în vecinătatea unei duze de injecție, modificate;

- fig.10...12, vederi care arată aranjamente modificate ale duzelor de injecție;

- fig.13, schemă în care se arată un boiler ce folosește arzătorul prezentat în fig.1;

- fig.14, vedere, cu secțiune transversală, în plan vertical, care arată o altă variantă 65 constructivă a arzătorului de combustie;

- fig.15, vedere frontală, în plan vertical, după traseul XV-XV din fig.14;

- fig.16, vedere, cu secțiune transversală în plan vertical, care arată o altă variantă constructivă a arzătorului de combustie;

- fig.17, vedere frontală, în plan vertical, după traseul XVII-XVII din fig.16; 70

- fig.18, vedere, cu secțiune transversală, a unei alte variante constructive a arzătorului de combustie;

- fig. 19, vedere, cu secțiune transversală în plan vertical, care arată o altă variantă constructivă a arzătorului de combustie;

- fig.20, vedere frontală, în plan vertical, după traseul XX-XX din fig.19; 75

- fig.21, vedere, cu secțiune transversală în plan vertical, care arată o altă variantă constructivă a arzătorului de combustie;

- fig.22, vedere frontală, în plan vertical, după traseul XXII-XXII din fig.21;

- fig.23, vedere, cu secțiune transversală în plan vertical, care arată o altă variantă constructivă a arzătorului de combustie; 80

- fig.24, vedere în perspectivă care arată un disc separator de aer, prezentat în fig.21;

- fig.25, vedere, cu secțiune transversală în plan vertical, care arată o altă variantă constructivă a arzătorului de combustie; 85

- fig.26, vedere frontală, în plan vertical, după traseul XXVI-XXVI din fig.25;

- fig.27 și 28, vederi în perspectivă, care arată plăci de separare a aerului secundar, modificate;

- fig.29 pînă la 34, vederi în perspectivă care arată duze de injecție, modificate;

- fig.35 și 36, vederi care arată condiții ale flăcării; 90

- fig.37 pînă la 39, vederi la partea inferioară care arată orificii de injecție;

- fig.40, vedere, cu secțiune transversală în plan vertical, care arată o altă variantă constructivă a arzătorului de combustie;

- fig.41, vedere cu secțiune în plan vertical transversal, care arată o altă variantă constructivă a arzătorului; 95

- fig.42, vedere frontală, în plan vertical, după traseul XXXXII-XXXXII din fig.41;

- fig.43, vedere, cu secțiune în plan transversal, după traseul XXXXIII-XXXXIII din fig.41;

- fig.44, vedere fragmentară, cu secțiune în plan transversal, care arată curgerea gazului în vecinătatea unei porțiuni în punte și

100

RO 118900 Β1

- fig.45, vedere frontală, în plan vertical, care arată porțiuni în punte, modificate, într-un arzător de combustie, arătat în fig.1, un fluid în amestec, care conține cărbune combustibil, fin mărunțit și aer de transport, este furnizat unui cuptor 4 printr-un pasaj de fluid în amestec, definit de către o duză 2. Un inel 3 stabilizator de flacără este prevăzut la extremitatea distală a duzei de amestec 2, o porțiune periferică exterioară a acestui inel 3 stabilizator de flacără având o secțiune transversală în formă de L.

Aerul de ardere - aer secundar 6 și aer terțiar 9 - este furnizat dintr-o cutie de vânt 5, într-o regiune din jurul periferiei exterioare a duzei de amestec 2. Niște dispozitive de turbionare 7 și 10 imprimă o mișcare turbionară aerului secundar 6, respectiv aerului terțiar 9, astfel încât se obține o condiție optimă pentru ardere cu NO_X scăzut.

în continuare, aerul terțiar 9 este împrăștiat spre exterior sau dirijat de către o placă de ghidaj 11, astfel încât o porțiune centrală este făcută să fie săracă în aer, adică adușă într-o stare bogată în combustibil, înainte ca aerul periferic, exterior să fie amestecat cu fluid de amestec 1, viteza de ardere a combustibilului este intensificată într-o regiune, astfel încât se poate realiza o ardere cu NO_X scăzute. Aici, o cantitate de aer 21 este folosit ca gaz de stabilizare a flăcării interioare și este introdus printr-o țeavă 22 de alimentare cu gaz de stabilizare a flăcării până la o piesă frontală 23, dispusă în interiorul cutiei de vânt 5. Aerul 21 de stabilizare a flăcării interioare este introdus în continuare până la extremitatea distală a duzei de amestec 2, prin patru duze 24. Aerul 21 este injectat din patru orificii de injecție 25, dispuse adiacent la inelul stabilizator de flacără 3, către o porțiune centrală a duzei de amestec 2, astfel încât se formează patru jeturi de aer 26.

După cum se arată în fig.5, fiecare din jeturile de aer 26 servește ca un gen de stabilizator de flacără, rigid și formează niște fluxuri de circulație 14, la partea lui din aval, făcând posibilă prin aceasta stabilizarea flăcării și arderii.

După cum se arată în fig.6, un gaz de recirculație, la temperatură înaltă, este prezent imediat în aval de inelul 3 stabilizator de flacără. Jeturile de aer 26, injectate din orificiile de injecție 25 ale duzelor 24 de aer de stabilizare a flăcării interne, către porțiunea centrală a duzei de amestec 2, realizează o acțiune de transport și deci o parte 16 a gazului fierbinte de recirculație curge de-a lungul jeturilor de aer 26 în fluidul de amestec 1, astfel încât se intensifică acolo performanța de stabilizare a flăcării. întrucât turbionarea fluidului în amestec este sporită de către jeturile de aer 26, randamentul arderii după aprindere este sporit.

Dacă viteza de curgere a jeturilor de aer 26 este scăzută, respectivele jeturi de aer 26 sunt deviate de către curgerea fluidului în amestec 1 și deci sosirea jeturilor de aer 26 în porțiunea centrală a duzei de amestec 2 este întârziată. în scopul măririi regiunii de ardere, se preferă ca viteza de curgere a jeturilor de aer 26 să nu fie mai mică decât de trei ori viteza de curgere a fluidului în amestec 1. Dacă raportul dintre suma lățimilor jeturilor de aer 26 pe direcție periferică (circumferențială) și lungimea periferică a orificiului de evacuare al duzei de amestec 2 este mare, atunci cea mai mare parte a cărbunelui, pulverizat pentru a fi aprins, este împinsă către porțiunea centrală a duzei de amestec 2, astfel încât performanța de stabilizare a flăcării și de aprindere este scăzută. Când diametrul interior al duzei de amestec 2 este reprezentat prin d (fig.1) și lățimea fiecărui jet 26 de aer de stabilizare este reprezentată prin b (fig.2), lungimea periferică a orificiului de evacuare al duzei de amestec 2 este reprezentată prin nd, iar suma lățimilor jeturilor de aer pe direcție periferică este reprezentată prin 4b și, deci, se preferă să se stabilească următoarea formulă: nd/40< b < nd/8

O porțiune de presiune negativă poate fi formată în fluxul fluidului în amestec 1 de către jeturile de aer 26 și o perturbare este produsă în porțiunea de presiune negativă a

RO 118900 Β1 fluidului în amestec, iar datorită acțiunii de transport al gazului fierbinte a jeturilor de aer 26, într-o regiune de neaprindere C (fig.7) a fluidului în amestec, la extremitatea distală a duzei de amestec 2, este promovată aprinderea și stabilizarea flăcării. 150

Porțiunea de presiune negativă este formată în fluxul de fluid în amestec prin injectarea aerului radial spre interior, din patru duze de aer 24, asigurate adiacent la periferia exterioară a porțiunii extreme distale a duzei de amestec 2, către centrul duzei de amestec 2.

Regiunea de aprindere, în regiunea de neaprindere C (fig.7), este sporită fără întârzierea sosirii jeturilor de aer în porțiunea centrală a fluidului în amestec, cu condiția ca viteza 155 de curgere a jeturilor de aer din duzele de aer 24 să nu fie mai mică decât de trei ori viteza de curgere a fluidului în amestec. Dacă suma lățimilor orificiilor de injecție a duzelor de aer 24 se situează într-un interval cuprins între 10% și 50% din lungimea periferică a extremității distale a duzei de amestec, atunci fluidul în amestec ce trebuie aprins va fi forțat (în mod nejustificat, spre porțiunea centrală a duzei primare și deci poate fi realizată o aprindere satis- 160 făcătoare și stabilizarea flăcării în regiunea C de neaprindere (fig.7) datorită jeturilor de gaz.

Când direcția injecției de aer din fiecare duză de aer 24 este perpendiculară pe direcția de curgere a fluidului în amestec 1, atunci aerul din orificiul de injecție 25 formează efectiv jetul de aer 26, așa cum este arătat în fig.8, din cauza curgerii fluidului în amestec 1, iar o regiune de aprindere și stabilizare a flăcării se formează într-o regiune limită (care este dis- 165 pusă ușor în aval de orificiul de evacuare al duzei de amestec 2), între acest jet de gaz 26 și fluxul de fluid în amestec 1.

Când direcția injecției de aer din fiecare duză de aer 24 este orientată către partea din amonte, în duza de amestec 2, așa cum se arată în fig.9, atunci jetul de aer 26 injectat din duza de aer 24 este forțat înapoi față de orificiul de evacuare al duzei de amestec 2 de 170 către curgerea fluidului în amestec 1, astfel încât o regiune de aprindere și stabilizare a flăcării se formează la orificiul de evacuare al duzei de amestec 2.

Dacă orificiul de injecție 25 al fiecăreia din duzele de aer 24 este capabil să oscileze în jurul axei duzei de aer 24 și/sau unei axe perpendiculare pe respectiva axă a duzei de aer 24 sau este deplasabilă axial, atunci aerul poate fi injectat din poziția optimă, în direcția 175 optimă, în funcție de configurația arzătorului, natura combustibilului, sarcina boilerului și așa mai departe. Numărul și aranjarea duzelor de aer 24 nu sunt limitate la cele descrise mai sus, însă pot fi modificate așa cum se arată în fig. 10 până la 12.

într-un boiler, arătat în fig. 13, care folosește arzătoarele de combustie conform acestui exemplu de realizare, o parte a aerului, furnizat dintr-un ventilator de aer primar 31, trece 180 printr-un preîncălzitor de aer 34, iar restul ocolește preîncălzitorul de aer 34. Aerul care ocolește preîncălzitorul de aer 34 este furnizat la respectivele arzătoare printr-o conductă de aer rece primar 32, iar aerul care trece prin preîncălzitorul de aer este furnizat la arzătoare printro conductă 35 de aer fierbinte primar. Aerul care trece prin preîncălzitorul de aer 34 și aerul care ocolește preîncălzitorul de aer 34 este reglat în ceea ce privește viteza de curgere, cu 185 ajutorul unor amortizoare 33 și 36 de reglare a curgerii și apoi este introdus la o moară 38 printr-o conductă 37 de aer primar, a gurii de intrare în moară, astfel încât temperatura la gura de evacuare a morii de cărbune să poată căpăta o valoare prestabilită.Cărbunele (cărbune fin pulverizat) pulverizat și uscat, împreună cu aerul transportor, este introdus în arzătorul asociat printr-o conductă 39, de alimentare cu cărbune și, în continuare, este fur- 190 nizat unui cuptor 4 printr-o duză de amestec 2. Alt aer necesar (aer de ardere) este furnizat dintr-un ventilator 41, de aer de ardere. După ce aerul este încălzit de către preîncălzitorul de aer 34, el este introdus în cutia de vânt 5, printr-o conductă 42, de aer de ardere, și este furnizat cuptorului 4 prin arzătoarele respective. Aerul 21 de stabilizare a flăcării interioare

RO 118900 Β1 se ramifică, dintr-o conductă de alimentare cu aer primar, la partea de evacuare a preîncălzitorului de aer 34 și este introdus în fiecare piesă frontală 23, pentru aer de stabilizare a flăcării interne, prin conducta 22, de alimentare cu aer de stabilizare a flăcării interne. Sistemul de alimentare următor este așa cum se arată în fig.1. Aerul de transport este introdus la o presiune mai ridicată decât cea la care este introdus aerul de ardere și este convenabil ca aer de stabilizare a flăcării interioare. întrucât aerul fierbinte din preîncălzitorul de aer 34 este folosit ca aer de stabilizare a flăcării interne, se obține un avantaj care constă în aceea că fluidul în amestec este încălzit, astfel încât randamentul de ardere este sporit.

Aerul de stabilizare a flăcării interne poate fi furnizat cu ajutorul unui ventilator pentru scopuri exclusive, în acest caz, întrucât presiunea de alimentare, optimă poate fi fixată pentru aerul de stabilizare a flăcării interne, se poate realiza o funcțioonare eficientă din punct de vedere energetic, în acest caz poate fi furnizată, de asemenea, oricare din cantitățile de aer cu temperatură joasă, din amonte de preîncălzitorul 34 (fig. 13) și de aer fierbinte (temperatură înaltă), din aval de preîncălzitorul 34. în acest caz, prin furnizarea aerului fierbinte din aval de preîncălzitorul 34, în timpul funcționării arzătoarelor, cărbunele pulverizat și fluidul în amestec 1 pot fi încălzite după injecție de gaz de stabilizare a flăcării interne, sporind prin aceasta randamentul arderii, iar prin furnizarea aerului la temperatură joasă, din amonte de preîncălzitorul de aer 34, când arzătoarele sunt oprite, porțiunile de evacuare ale arzătoarelor pot fi răcite, suprimând prin aceasta influența căldurii de radiație din cuptorul 4.

Aer bogat în oxigen, având o concentrație de oxigen de numai puțin de 21%, poate fi folosit ca aer de stabilizare a flăcării interioare. în acest caz, performanța de stabilizare a flăcării și de aprindere este sporită în continuare, astfel încât este promovată în continuare arderea cu NO_X scăzut și de înalt randament.

Prezenta invenție poate fi aplicată și altor structuri de arzătoare.

La un arzător, arătat în fig. 14, duzele 24 se extind printr-o placă 11 de ghidare a aerului terțiar, pentru a asigura patru jeturi 26, de aer de stabilizare a flăcării (fig.15).

La arzătorul arătat în fig.16, un singur pasaj 46, de alimentare cu aer de ardere, este prevăzut în jurul periferiei exterioare a duzei de amestec 2. La această structură de arzător, în special când aerului de ardere i se imprimă o mișcare de turbionare, niște fluxuri de recirculație 15, dintr-un gaz fierbinte, sunt generate între fluxul fluidului în amestec 1 și fluxul aerului de ardere 44, fiind promovate deci efectele prezentei invenții.

La arzătorul arătat în fig. 18, comparativ cu arzătorul arătat în fig.1, este prevăzut un separator 27, care separă aerul secundar 6 de aerul terțiar 9. în acest exemplu, amestecarea fluidului în amestec 1 cu aerul periferic, exterior, este întârziată în conformitate cu împrăștierea curgerii fluidului în amestec 1, menținând prin aceasta reducerea NO_X în vecinătatea arzătorului.

La arzătorul arătat în fig.19, o zonă a pasajului de curgere din porțiunea extremă, distală a duzei de amestec 2 descrește în mod progresiv către gura de evacuare a acestuia.

Niște duze de aer 24 se extind de-a lungul duzei de amestec 2. Curgerea fluidului în amestec 1 este dirijată către porțiunea centrală (adică spre axă) a duzei de amestec 2, iar aerul secundar 6 și aerul terțiar 9 este turbionat către exterior și deci niște fluxuri de recirculație 15 iau naștere între fluxul de fluid în amestec 1 și fluxurile aerului de ardere 6 și 9, fiind promovate astfel efectele prezentei invenții.

Arzătorul arătat în fig.21 cuprinde o duză de amestec 2, prin care trece un gaz 1 în amestec (flux de cărbune fin pulverizat) compus din cărbune pulverizat (combustibil) și aer de transport (aer primar), un ajutaj Venturi 112, format pe o suprafață periferică a duzei de amestec 2, pentru a gâtui curgerea fluxului 1 de cărbune pulverizat, astfel încât să împiedice un retur de flacără, un dispozitiv 114 care reglează concentrația de cărbune pulverizat, el

RO 118900 Β1 fiind prevăzut la extremitatea distală a unui arzător 110, de produse petroliere, care se extinde în interiorul duzei de amestec 2 către cuptorul 4, pentru reglarea distribuției de concentrație a particulelor de cărbune pulverizat în fluxul 1 de cărbune pulverizat, un inel 3 de stabilizare a arderii prevăzut la extremitatea distală a duzei de amestec 2 pentru aprinderea cărbunelui pulverizat din fluxul 1 de cărbune pulverizat și, pentru stabilizarea flăcării, un disc inelar 116, care intensifică aprinderea și stabilizarea flăcării și are efect de separare a flăcării arzătorului din aerul secundar 6, duze 24, de injecție a gazului pentru injectarea unui gaz 21 dintr-o țeavă 22, de furnizare a gazului în cuptorul 4 și aducere a gazului fierbinte în vecinătatea inelului 3 al stabilizatorului de flacără către porțiunea centrală a arzătorului, un manșon secundar 118, care formează un pasaj în jurul periferiei exterioare a duzei de amestec 2, pasaj prin care trece aerul secundar de ardere 6, un ghidaj 11 format într-un mod de evazare la extremitatea distală a manșonului secundar 118, un manșon terțiar 120, care conlucrează cu manșonul secundar 118 pentru a forma între ele un pasaj destinat aerului terțiar de ardere 9, un amortizor 122, de aer secundar, pentru reglarea cantității de aer secundar ce trebuie să fie furnizat și un rezistor 10, de aer terțiar, pentru reglarea aerului terțiar 9, ce trebuie să fie furnizat, și pentru reglarea forței de turbionare a aerului terțiar 9, furnizat la periferia exterioară a flăcării arzătorului. Aerul secundar și aerul terțiar sunt furnizate dintr-o cutie de vânt 5, aceste elemente constitutive ale arzătorului fiind prevăzute pentru a fi expuse întrun gât 124, pentru arzător. La acest arzător, gazul în amestec 1 (flux de cărbune pulverizat), compus din cărbune fin pulverizat și aer primar, este furnizat duzei de amestec 2. Fluxul de cărbune pulverizat este gâtuit de către un ajutaj Venturi 112 și deci concentrația particulelor de cărbune pulverizat în fluxul 1 de cărbune pulverizat este sporită în vecinătatea inelului 3, de stabilizare a flăcării, datorită prevederii dispozitivului 114, de reglare a concentrației de cărbune pulverizat.

Aprinderea cărbunelui pulverizat și stabilizarea flăcării au loc în vecinătatea inelului 3. în acest moment, o porțiune de presiune negativă a fluxului 1 de cărbune pulverizat se formează imediat în aval de inelul 3 de stabilizare a flăcării. O parte a aerului secundar 6 și fluxul 1 de cărbune pulverizat din duza de amestec 2 sunt trase în această porțiune de presiune negativă, formând prin aceasta o regiune de aprindere a fluxului 1 de cărbune pulverizat. în regiunea de aprindere se produce gaz fierbinte, iar acest gaz fierbinte este afluit în fluxul 1 de cărbune pulverizat, de către niște jeturi 26 de gaz (aici, aer) injectate din duzele de injecție 24 către porțiunea centrală a duzei de amestec 2, prin aceasta reducând o regiune de neaprindere a gazului combustibil pentru a asigura o regiune de aprindere, intensificând în acest fel capacitatea arzătorului de stabilizare a flăcării.

Dispozitivul 114, de reglare a concentrației de cărbune pulverizat, este prevăzut în porțiunea centrală a duzei de amestec 2 ca un mijloc de intensificare a aprinderii combustibilului și de sporire a performanței de stabilizare a flăcării în vecinătatea inelului 3 de stabilizare a flăcării. Dispozitivul 114, de reglare a concentrației de cărbune pulverizat, este montat pe suprafața periferică exterioară a porțiunii extreme, distale, a arzătorului 110, de produse petroliere, care este folosit la punerea în funcțiune a arzătorului. Arzătorul 110 este folosit nu numai la punerea în funcțiune a arzătorului, ci și în timpul unei funcționări cu sarcină scăzută. La un arzător de tipul care nu este prevăzut cu arzător de produse petroliere, un suport (nearătat) poate fi prevăzut la locul unde arzătorul de produse petroliere trebuie să fie montat, dispozitivul 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat putând fi montat pe acest suport.

245

250

255

260

265

270

275

280

285

RO 118900 Β1

După cum se arată în mod specific în fig.23, dispozitivul 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat, montat pe suprafața periferică exterioară a arzătorului de produse petroliere 110, are aceeași formă ca una ce se obține prin rotirea unei plăci trapezoidale în jurul axei arzătorului de produse petroliere 110. O porțiune conicizată din amonte a dispozitivului 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat are un unghi de înclinare a de 20°, iar o porțiune înclinată, din aval,a acestuia are un unghi de înclinare b de 15°, raportul dintre o dimensiune r_x a unui diametru exterior d al porțiunii paralele a acestuia (paralelă cu suprafață periferică interioară și duzei de amestec 2 și cu axa arzătorului) și o lungime c pe direcția fluxului de gaz fiind egal cu unitatea.

Dacă lungimea c a porțiunii paralele a dispozitivului 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat este prea mare, atunci cutia de vânt 5 trebuie mărită dimensional, iar acest lucru este dezavantajos din punct de vedere al prețului de cost. Dimensiunea diametrului exterior d al porțiunii paralele este limitată de diametrul duzei de amestec 2. Diametrul exterior d este de regulă egal cu aproximativ 0,7 din diametrul duzei de amestec 2. în scopul de a rectifica fluxul 1 de cărbune pulverizat, concentrat cu ajutorul suprafeței conice din amonte a dispozitivului 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat, raportul η = c/d, dintre diametrul exterior d al porțiunii paralele a dispozitivului 114 și lungimea c a acestuia este, preferabil, 1 < r, < 2.

Este de asemenea necesar ca unghiul i de înclinare a porțiunii conicizate de la partea din aval a ajutajului Venturi 112, format pe suprafața periferică interioară a duzei de amestec 2, în raport cu axa arzătorului să fie mai mic decât unghiul de înclinare a al porțiunii conicizate din amonte a dispozitivului 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat (i < a).

La această variantă constructivă, unghiul de înclinare a este de circa 20°, iar unghiul de înclinare i este de circa 10°.

Dispozitivul 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat are rolul de a spori concentrația de cărbune pulverizat în fluidul de amestec care curge în vecinătatea suprafeței periferice interioare a duzei de amestec 2, cu ajutorul porțiunii conicizate din amonte. Unghiul de înclinare a al suprafeței conicizate din amonte a dispozitivului 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat ia valori cuprinse, preferabil, între 15° și 25°. Dacă unghiul de înclinare a este mai mic de 15°, efectul de tragere a particulelor de cărbune pulverizat către suprafața periferică interioară a duzei de amestec 2 este scăzut, iar dacă unghiul de înclinare a este mai mare de 25°, atunci o cantitate mai mare de particule de cărbune pulverizat lovește în suprafața periferică, interioară a duzei de amestec 2, astfel încât această suprafață periferică interioară se poate uza mai ușor.

în scopul de a forma flacăra de înaltă temperatură la orificiul de evacuare al arzătorului, este important să crească concentrația de cărbune pulverizat în vecinătatea inelului 3, de stabilizare a flăcării, și de asemenea, să scadă în mod gradat viteza de curgere a fluxului 1 de cărbune pulverizat, astfel încât fluxul 1 de cărbune pulverizat nu va fi separat de suprafața exterioară a porțiunii extreme distale (porțiunea părții din aval) a dispozitivului 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat, în scopul de a realiza aceste funcții, unghiul de înclinare b al suprafeței conicizate de la partea din aval a dispozitivului 114 de reglare a concentrației de cărbune trebui să fie fixat, preferabil, la 6° până la 18°, astfel încât să scadă în mod gradat viteza de curgere a fluxului 1 de cărbune pulverizat. Chiar dacă unghiul de

RO 118900 Β1 înclinare b este mai mic 6°, efectul de concentrație echivalentă poate fi obținut, însă adâncimea dispozitivului 114, de reglare a concentrației de cărbune pulverizat, precum și adîncimea cutiei de vânt 5 cresc în mod nejustificat, fapt care face să crească mărimea cuptorului. Dacă unghiul de înclinare b este mai mare de 18°, este posibil să apară separarea.

Unghiul de înclinare a și unghiul de înclinare b pot fi fixate în mod independent unul de altul. Cu privire la funcția porțiunii paralele a dispozitivului 114 de reglare a concentrației de cărbune pulverizat, după ce fluxul 1 de cărbune pulverizat, a cărui concentrație de particule de cărbune pulverizat este sporită în vecinătatea suprafeței periferice, interioare a duzei de amestec 2, este deviat de către suprafața conicizată de la partea din amonte, este determinat să curgă stabil, pentru un timp, într-o direcție paralelă cu suprafața periferică, interioară, a duzei de amestec 2. Cu prevederea acestei porțiuni paralele, fluxul 1, de cărbune pulverizat, poate fi rectificat într-un mod stabil, de către dispozitivul 114, de reglare a concentrației de cărbune pulverizat, chiar dacă concentrația cărbunelui pulverizat, a combustibilului și natura cărbunelui variază, iar sarcina de ardere este modificată în mod abrupt.

După cum este clar din diagrama de densitate a cărbunelui, arătată în fig.23, concentrația cărbunelui pulverizat este relativ ridicată în vecinătatea inelului 3, de stabilizare a flăcării, și relativ scăzută în porțiunea centrală a arzătorului.

Printr-o determinare adecvată a unghiurilor de înclinare pe care le au suprafețele conicizate ale dispozitivului 114, de reglare a concentrației de cărbune pulverizat și a dimensiunilor porțiunii paralele a acestuia, și de asemenea, printr-o determinare adecvată a unghiului i de înclinare a porțiunii conicizate de la partea din aval, a ajutajului Venturi 112, concentrația cărbunelui pulverizat din fludiul în amestec poate fi mărită în vecinătatea inelului 3, de stabilizare a flăcării, și de asemenea, fluidul în amestec poate fi furnizat la viteză redusă până la orificiul de evacuare al arzătorului, astfel încât aprinderea combustibilului și stabilizarea flăcării pot fi realizate în mod pozitiv, într-un mod stabil, la orificiul de evacuare al arzătorului.

La această variantă constructivă, discul inelar 116, de separare a aerului secundar este prevăzut pentru dirijarea fluxului de aer secundar 6 către periferia exterioară a extremității distale a duzei de amestec 2 (a se vedea fig.22 și 24). Discul 116 are rolul de separare a aerului secundar 6 de flacăra arzătorului și, de asemenea, rolul de amestecare a aerului secundar 6 cu gazul fierbinte imediat în aval de inelul 3 stabilizator de flacără, prin aceasta intensificând acolo capacitatea de aprindere și stabilizare a flăcării, a inelului 3 de stabilizare a flăcării. După cum se arată în fig.21 și 22, porțiunea radială către interior a fluxului de aer secundar 6 este întreruptă de către discul 116, iar orificiile 25 ale duzelor 24 de injecție a gazului sunt deschise în aval de discul 116. Cu acest aranjament, jeturile 26 din duzele 24 de injecție a gazului nu sunt influențate direct de către aerul secundar 6, astfel încât acțiunea de transport al cărbunelui pulverizat este promovată datorită jeturilor 26.

în fig.25 este arătată o altă variantă constructivă la care în locul discului de separare 116 se folosește o multitudine de plăci de separare 116. La această variantă constructivă, plăcile 116, de separare a aerului secundar 6, sunt prevăzute în patru secțiuni, la periferia exterioară de la extremitatea distală a orificiului de evacuare al duzei de amestec (fig.26, 27). Prin divizarea fluxului de aer secundar 6 de către plăcile 116, de separare a aerului secundar, fluxul de aer secundar 6 este amestecat cu gazul fierbinte produs imediat după inelul 3, de stabilizare a flăcării, într-o regiune din aval de plăcile 116, de separare a aerului secundar, astfel încât aprinderea combustibilului și capacitatea de stabilizare a flăcării, pe care o are inelul de stabilizare, sunt îmbunătățite. După cum se arată în fig.26, în acele regiuni unde aerul secundar 6 curge liber între plăcile 116, de separare a aerului secundar, energia cinetică a aerului secundar 6 este relativ mare și deci aceste regiuni au efect de

335

340

345

350

355

360

365

370

375

380

RO 118900 Β1 promovare a separării fluxului de aer secundar de flacăra arzătorului. Dacă fluxul de aer secundar 6 este amestecat prea devreme cu fluidul 1 în amestec, în acea regiune a cuptorului 4, dispusă imediat după orificiul de evacuare al arzătorului, nu poate fi realizată arderea cu NO_X scăzut (ardere de reducere) si deci este eficient să se separe flacăra arzătorului de fluxul de aer secundar 6.

După cum se arată în fig.28, se poate folosi un aranjament în care niște plăci 116 de separare a aerului secundar sunt înclinate la un unghi prestabilit în raport cu axa duzei de amestec 2 și se suprapun una peste alta pe direcție circumferențială. Cu acest aranjament, între fiecare două plăci adiacente 116 se formează un spațiu ca o fantă. Aerul secundar 6 este injectat din aceste spații în interiorul cuptorului, în acest caz, deși energia cinetică a aerului secundar 6, injectat din respectivele spații, este mică comparativ cu cea a aerului secundar 6 furnizat în cuptor prin spațiile dintre plăcile 116 din fig.27. întrucât aerul secundar este furnizat în respectivul cuptor sub forma unei pelicule, răcirea plăcilor 116, de separare a aerului secundar, precum și oprirea depunerii de cenușă pe ele pot fi efectuate.

După cum se arată în fig.29, în această variantă constructivă, fiecare din duzele de 24, de injecție a gazului, are două orificii rotunde (circulare) sau găuri 25, formate printr-un perete periferic, în porțiunea extremă a duzei având o extremitate distală închisă, cele două orificii 25 fiind aranjate adiacent unul față de altul, pe direcție longitudinală. Cantitatea de injecție de gaz din orificiile 25 reprezintă 2% din cantitatea de aer primar.

în fig.30 până la 32 sunt arătate orificii 25, modificate. Orificiul 25 poate fi format la o extremitate distală a unei duze îndoite (fig.30). Orificiul 25, de formă ovală, având axa mare care se extinde paralel sau perpendicular față de axa duzei, poate fi format printr-un perete periferic din porțiunea extremă, distală a duzei, având o extremitate distală închisă (fig.31 până la 32). Prin formarea unui ghidaj 28 la marginea periferică a orificiului 25, așa cum se arată în fig.33, forța injecției de gaz din orificiul 25 poate fi sporită.

Duzele 24 de injecție a gazului pot fi deplasate pe direcția A (fig.34) a axei arzătorului, astfel încât distanța dintre orificiul de jet 25, al fiecărei duze 24 de injecție a gazului și orificiul de evacuare al arzătorului, pe direcția axei arzătorului (adică distanța de la orificiul de jet 25 până la inelul 3 de stabilizare a flăcării), poate fi modificată în conformitate cu natura combustibilului, condițiile de ardere și de sarcină ale arzătorului, numărul de trepte de arzătoare aranjate în cuptorul de ardere și așa mai departe. Fiecare dintre duzele 24 de injecție a gazului poate fi rotită pe direcția circumferențială B (fig.34), în jurul axei proprii, astfel încât să se modifice direcția de injecție a gazului. De exemplu, când se folosește un carburant cu raport de combustibil ridicat sau cărbune pulverizat grosier, care nu este excelent la aprindere și în privința proprietăților de stabilizare a flăcării, este eficient ca jeturile să fie dirijate de la duzele 24, de injecție a gazului, către partea din amonte a duzei de amestec 2.

Efectele de stabilizare a flăcării de către jeturile de gaz vor fi descrise făcând referiri la fig.35 și 36. Niște fluxuri de circulație A de gaz fierbinte sunt prezente într-o regiune situată în aval de inelul 3 de stabilizare a flăcării, prevăzut la porțiunea de evacuare a duzei de amestec 2, și promovează aprinderea combustibilului și stabilizarea flăcării în vecinătatea inelului 3, de stabilizare a flăcării; într-o construcție clasică din fig.35, la care nu se prevede nici o duză 24 de injecție a gazului, se formează o regiune mare de neaprindere C, în interiorul regiunii de aprindere B. Pe de altă parte, la varianta constructivă arătată în fig.36, conform invenției, jeturile de aer 26, injectate din duzele 24 de injecție a gazului, către porțiunea centrală a duzei de amestec 2, realizează acțiunea de transport al gazului fierbinte și deci o parte a fluxurilor A de circulație curge de-a lungul jeturilor 26 în fluidul de amestec 1 (flux de cărbune pulverizat), astfel încât aprinderea și performanța de stabilizare a flăcării sunt sporite.

RO 118900 Β1

De aceea, la această variantă constructivă, regiunea de neaprindere C este mai mică, comparativ cu cea de la construcția clasică, iar temperatura flăcării în regiunea de reducere crește în mod relativ, astfel încât crește gradul de reducere a NO_X. în afară de aceasta, turbionarea fluidului 1 în amestec este sporită de către jeturile 26, de aer, iar acest lucru este eficient pentru intensificarea vitezei de ardere după aprindere.

în scopul de a intensifica reducerea NO_X, este eficient să se reducă în suficientă măsură NO_X în N₂, în flacără de reducere de înaltă temperatură și apoi să se încarce aerul de ardere într-o cantitate corespunzătoare lipsei, completând prin aceasta arderea. De aceea, se cere să se separe aerul terțiar 9 de flacără.

în legătură cu aceasta, unghiul e de înclinare a ghidajului 11 și raportul dimensional r₂ = f/g (a se vedea fig.23) devine important, unde f reprezintă o lățime de conicizare a ghidajului 11, perpendiculară pe axa arzătorului, iar g reprezintă distanța dintre un orificiu al gâtului 124 pentru arzător (care este dispus la extremitatea de pornire a suprafeței de conicizare a acestuia, și este paralel cu axa arzătorului) și o porțiune a manșonului secundar 118 paralel cu axa arzătorului. Unghiul de înclinare e, al ghidajului 11, este unghiul de înclinare al unei porțiuni de evazare extreme, distale, în raport cu axa arzătorului.

Dacă unghiul e de înclinare al ghidajului 11 este prea mare, atunci fluxul 1 de cărbune pulverizat din duza 2, de amestec, nu poate fi amestecat în mod satisfăcător cu fluxul de aer secundar 6 și, de aceea, unghiul de înclinare e ia valori, preferabil, în intervalul 35° până la circa 55°.

Unghiul h, de înclinare din porțiunea conicizată a gâtului 124 pentru arzător, dispus la porțiunea de evacuare a arzătorului de axa arzătorului, este de circa 35° pînă la circa 55°.

Dacă unghiurile de înclinare e și h sunt amândouă prea mari, atunci aerul terțiar se distanțează prea mult de flacăra arzătorului, obținută ca rezultat al arderii cărbunelui pulverizat, iar amestecarea nu poate fi efectuată în mod satisfăcător, astfel încât flacăra de ardere stabilă nu poate fi obținută. Dacă unghiurile de înclinare e și h sunt amândouă prea mici, atunci efectul de separare a flăcării arzătorului de fluxul de aer terțiar 9 nu poate fi obținut în mod satisfăcător, iar fluxul de aer tertiar 9 este furnizat în cantitate excesivă în flacăra arzătorului, astfel încât nu se poate realiza arderea cu NO_X scăzut a cărbunelui pulverizat.

Preferabil, raportul dimensional r₂= f/g este 0,5 < r₂ < 1. Dacă f/g este mai mic de 0,5, atunci efectul de separare a flăcării arzătorului de fluxul 9, de aer terțiar, nu poate fi obținut în mod satisfăcător, iar dacă f/g este mai mare de 1, atunci fluxul de aer tertiar 9 lovește în ghidajul 11 și nu curge efectiv în cuptorul 4. De aceea, în această variantă constructivă, unghiul de înclinare e, al ghidajului 11, este fixat la 45°, iar unghiul h, al porțiunii conicizate a gâtului 124, al arzătorului, dispus în porțiunea de evacuare a arzătorului, în raport cu axa arzătorului, este fixat la 45°, iar raportul dimensional r₂=f/g este fixat la 0,8.

Orificiile 25, de injecție a gazului, pot avea orice formă convenabilă atâta timp cât raportul r₃= l/m (fig.37) dintre lungimea I a orificiului 25, pe direcția axei duzei de injecție 24, și lungimea m a orificiului 25, pe direcția diametrului duzei de injecție, nu este mai mic de

1. De exemplu, orificiul 25 poate fi dreptunghiular, așa cum se vede în fig.38. Prin asigurarea orificiilor 25 de injecție care satisfac relația r₃ > 1, se obține avantajul că jeturile 25 pot ajunge în porțiunea centrală a arzătorului, fără să fie mult influențate de către fluxul de fluid 1 în amestec.

în cazul în care două sau mai multe orificii 25, de injecție, sunt formate în duza de injecție 24 (fig.39), este de preferat ca distanța X dintre axele orificiilor 25, de injecție, să nu fie mai mare de 2,5 ori diametrul R, al orificiului 25. Dacă cele două orificii de injecție a gazului sunt distanțate prea mult unul față de altul, atunci se formează două jeturi separate.

435

440

445

450

455

460

465

470

475

RO 118900 Β1

Pe de altă parte, dacă X/R < 2,5, atunci cele două jeturi, situate aproape unul de altul, se combină într-un singur jet, imediat după ce cele două jeturi sunt injectate din orificiile 25 și nu mai este necesar să crească viteza de curgere a gazului dej injecție; în afară de aceasta, jetul este injectat din orificiul de injecție aparent mare, putând fi produs un jet ce are forță mare de penetrare.

Când nu se folosesc mai puțin de două orificii de injecție și diametrul găurii aparente a orificiului de injecție este mărit, fără modificarea vitezei de curgere a gazului injectat din fiecare orificiu de injecție, atunci forța de penetrare a jetului de gaz poate fi sporită. Când numărul de orificii de injecție este mărit, în timp ce se păstrează constantă suma ariilor orificiilor de injecție, în scopul de a crește diametrul aparent, numărul orificiilor de injecție nu este limitat; într-un astfel de caz, preferabil, multitudinea orificiilor de injecție este aranjată pe lungimea duzei de injecție a gazului (adică pe direcția axei duzei), astfel încât jeturile de gaz nu vor întâmpina o rezistență mare de la fluxul de fluid în amestec.

Când viteza de curgere a gazului injectat din orificiul de injecție a gazului nu este mai mică de trei ori viteza de curgere a fluidului în amestec, atunci jeturile de gaz injectate din orificiile de injecție a gazului intră în fluxul de fluid în amestec către porțiunea centrală acestuia, cu o suficientă forță de penetrare, reducând efectiv, prin aceasta, regiunea de neaprindere a flăcării.

într-o altă variantă constructivă a arzătorului, conform invenției, arătată în fig.40, un manșon secundar 118 și un manșon terțiar 120 sunt rotunjite sau curbate în porțiunile lor de la colț, în configurație transversală. Cu această construcție, aerul secundar 6 și aerul terțiar 9 poate fi furnizat în respectivul cuptor fără a suferi o pierdere de presiune din manșonul 118 și manșonul 120, iar viteza de curgere necesară fluxurilor de aer de ardere poate fi obținută cu o pierdere minimă de presiune.

La acest arzător, nu este necesar să se asigure amortizorul 122 (fig.25) pe manșonul 118, iar raportul de alimentare dintre aerul secundar 6 și aerul terțiar 9 se reglează cu ajutorul unui rezistor 10 de aer terțiar. La arzătorul din fig.40, aerul de ardere este furnizat la viteză ridicată până la o regiune din jurul fluxului de cărbune pulverizat și, de asemenea, particulele de cărbune pulverizat sunt strânse (adunate) în vecinătatea unei suprafețe periferice, interioare a duzei 2, de admisie, și deci aprinderea arzătorului și funcția de stabilizare a flăcării se realizează în mod mai eficient. Arzătorul arătat în fig.41 cuprinde o duză de amestec 2 și un element de tijă care se extinde în interiorul duzei de amestec 2. Aici, elementul de tijă este o țeava 202. Un fluid în amestec 1, care conține cărbune pulverizat și aer de transport, curge printr-un pasaj definit de către duza de amestec 2 și țeava 202. Un arzător 110 de produse petroliere se extinde în interiorul țevii 202 către cuptorul 4. Un stabilizator de flacără, exterior, 204, este prevăzut, la o extremitate distală a duzei de amestec 2, iar un stabilizator de flacără, interior, 206, este prevăzut la o extremitatea distală a țevii 202.

Un concentrator 208 este prevăzut pe o suprafață periferică, exterioară a țevii 202 și divide fluidul 1 în amestec, între o porțiune de fluid în amestec, de concentrație ridicată în cărbune pulverizat, care curge într-o regiune radială, exterioară și o porțiune de fluid în amestec, de concentrație scăzută în cărbune pulverizat, care curge într-o regiune radială, interioară. Patru porțiuni 300 în punte sunt prevăzute pentru a fi distanțate echiunghiular și a se extinde radial, în scopul de a lega stabilizatorul de fladără, exterior 204 cu stabilizatorul de flacără interior, 206 (fig.42). După cum se arată în fig.43, fiecare porțiune 300, în punte, are o secțiune transversală în formă de V, care se conicizează către partea din amonte. De aceea, porțiunile 300, în punte, întrerup parțial fluxul de fluid 1 în amestec, însă nu vor fi uzate de către fluidul în amestec. Fiecare porțiune 300, în punte, poate avea o secțiune transversală, în formă de U sau o secțiune transversală semicirculară care descrește progresiv, în lățime către partea din amonte, numărul de porțiuni 300, în punte, nefiind limitat la patru.

RO 118900 Β1 în ce privește întreruperea parțială a fluxului de fluid în amestec, niște jeturi de aer pot fi injectate din orificiul 25 ale duzelor 24 de injecție a gazului către porțiunea centrală a duzei de amestec 2, ca în variantele constructive de mai sus. 530

După cum se arată în fig.41, porțiunile în punte și jeturile de aer sunt aliniate cu porțiunile în punte.

După cum se vede în fig.44, regiunile A, la care fluxurile de circulație, datorate turbioanelor, sunt formate în aval de stabilizatorul de flacără, exterior, 204, și stabilizatorul de flacără, interior, 206. Cărbunele pulverizat, cu dimensiuni relativ mici ale particulelor, este 535 tras în regiunile A și este ars pentru a produce gaz de ardere, de înaltă temperatură. Acest gaz de ardere, cu temperatură ridicată, curge din stabilizatorul 204 de flacără, exterior până la stabilizatorul 206, de flacără, interior, de-a lungul porțiunilor 300, în punte, și promovează aprinderea fluidului în amestec la suprafața stabilizatorului 206 de flacără, interior. După cum se vede în fig.45, prin extinderea porțiunilor 300 în punte, precum și a jeturilor de aer 26, în 540 direcții tangențiale la stabilizatorul interior 206, de flacără, aprinderea este promovată pe întreaga arie a suprafeței stabilizatorului interior, 206, de flacără.

în această descriere, numerele de poziție identice semnifică elemente identice sau elemente care produc efecte similare, astfel că ele nu mai sunt explicate.

Prezenta invenție poate fi aplicată la un arzător de combustie folosit într-o instalație, 545 de exemplu un boiler, un cuptor de încălzire și un cuptor pentru producerea de aer cald.

Claims

Revendicări

1. Arzător de combustie, destinat echipării unei instalații de combustie sau a unui 550 boiler, caracterizat prin aceea că, respectiv, cuprinde o duză (2) de amestec ce definește un pasaj pentru un fluid (1) în amestec, prin care curge fluidul (1) în amestec, conținând combustibil solid, pulverulent și un gaz de transport pentru transferarea respectivului combustibil solid, către un cuptor (4); un pasaj de trecere, ce înconjoară numita duză (2) de amestec, prin care curge un gaz de ardere ce conține oxigen; un stabilizator (3) de flacără 555 prevăzut la extremitatea distală a duzei (2) de amestec menționate și mijloace de separare prevăzute la extremitatea distală a stabilizatorului de flacără (3) pe partea pasajului de trecere a gazului, pentru grăbirea separării gazului combustibil conținând oxigen, care trece prin acest pasaj, de fluidul în amestec.
2. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mai cu- 560 prinde duze de injecție a gazului (24), prevăzute în vecinătatea stabilizatorului de flacără (3) prevăzut la extremitatea distală a duzei de amestec (2), în interiorul căreia este aruncat un gaz din duzele de injecție (24).
3. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că o porțiune periferică exterioară a stabilizatorului de flacără (3) are secțiune transversală în formă 565 de L.
4. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un stabilizator de flacără interior (21) prevăzut cu duza de amestec (2).
5. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un stabilizator de flacără interior (21) prevăzut cu duza de amestec (2) și o porțiune 570 în punte (300), care leagă extremitatea distală a duzei de amestec (2) cu stabilizatorul de flacără interior (21).
6. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un stabilizator de flacără interior (21) prevăzut cu duza de amestec (2) și o porțiune

RO 118900 Β1 în punte (300) care leagă extremitatea duzei de amestec (2) cu stabilizatorul interior de flacără (21) și în care un gaz este aruncat din duzele de injecție (24) în lungul porțiunii în punte (300).
7. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că duzele de injecție (24) sunt prevăzute a fi orientate într-o direcție tangențială la circumferința interioară a extremității distale a duzei de amestec (2).
8. Arzător de combustie, conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că porțiunea în punte (300) este prevăzută într-o direcție tangențială la stabilizatorul interior de flacără (21).
9. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un element în formă de tijă (202), prevăzut radial central în duza de amestec (2).
10. Arzător de combustie, conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un element în formă de tijă (202), prevăzut radial central în duza de amestec (2) și în care stabilizatorul interior de flacără (21) este prevăzut în vecinătatea extremității distale a elementului în formă de tijă (202).
11. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mijloacele de separare cuprind o placă de separare (116) de formă inelară, prevăzută la extremitatea distală a stabilizatorului de flacără, pe partea pasajului de gaz, pentru a servi ca mijloace de separare a gazului combustibil, conținând oxigen care trece prin pasajul de gaz, de fluidul în amestec (1).
12. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mai cuprinde o porțiune de ghidare (11) prevăzută în pasajul de gaz, pentru devierea radială spre exterior a curgerii.
13. Arzător conform revendicării 11, caracterizat prin aceea că mai cuprinde o porțiune de ghidare (11), prevăzută în pasajul de gaz, pentru devierea radială, spre exterior, a curgerii, și în care extremitatea din amonte a porțiunii de ghidare (11) față de pasajul de gaz este dispusă în amonte de arzător, față de poziția în care este prevăzută placa de separare (116).
14. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mai cuprinde o porțiune de ghidare (11) prevăzută în pasajul de gaz, pentru devierea radială, spre exterior, a curgerii gazului combustibil conținând oxigen, și o porțiune de turbionare (7, 10), pentru imprimarea unei mișcări de turbionare gazului combustibil conținînd oxigen, porțiunea de ghidare (11) și porțiunea de turbionare (7,10) fiind prevăzute pe cel puțin o parte a pasajului de gaz.
15. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că aria pasajului de curgere a porțiunii periferice a duzei de amestec (2) descrește progresiv către extremitatea distală a acesteia și mai cuprinde o porțiune de turbionare (7,10), pentru a imprima o mișcare de turbionare gazului combustibil conținând oxigen.
16. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un dispozitiv de reglaj (114), prevăzut în duza de amestec (2) pentru reglarea concentrației fluidului în amestec (1).
17. Arzător de combustie, conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că elementul în formă de tijă (202) este un element tubular, având o gaură prin care curge gazul.
18. Arzător de combustie, conform revendicării 17, caracterizat prin aceea că o parte a gazului combustibil conținînd oxigen este măsurat și făcut să curgă prin interiorul elementului în formă de tijă (202).

RO 118900 Β1
19. Arzător de combustie, conform revendicării 16, caracterizat prin aceea că dispozitivul de reglaj (114) cuprinde porțiuni extreme opuse oblice, în pantă, și o porțiune paralelă, situată între porțiunile oblice, astfel încât să fie paralelă cu suprafața interioară a peretelui duzei de amestec (2) și în care înclinarea (a) a porțiunii oblice a dispozitivului de reglare a concentrației (114) pe partea din amonte a duzei de amestec față de axa centrală a arzătorului (110) este în domeniul 15°la 25°, înclinarea (b) a porțiunii oblice a dispozitivului de reglare a concentrației pe partea din aval a duzei de amestec (2) față de axa centrală a arzătorului (110) este în domeniul 6°la 18°și raportul dimensional η = c/d dintre un diametru exterior (d) al porțiunii paralele și o lungime (c) a porțiunii paralele de-a lungul direcției de curgere a gazului este 1 < r₁ <2.
20. Arzător de combustie, conform revendicării 16, caracterizat prin aceea că mai cuprinde o porțiune Venturi, prevăzută pe o suprafață interioară a peretelui duzei de amestec (2), în amonte de dispozitivul de reglare a concentrației (114) pentru strangularea curgerii fluidului în amestec (1).
21. Arzător de combustie, conform revendicării 12, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un gât de arzător, prevăzut pe suprafața peretelui cuptorului (4), iar înclinarea porțiunii de ghidare față de axa centrală a arzătorului are un unghi cuprins între 35°și 55°.
22. Arzător de combustie, conform revendicării 12, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un gât de arzător, prevăzut pe suprafața peretelui cuptorului (4), iar înclinarea suprafeței înclinate a gâtului de arzător față de axa centrală a arzătorului are un unghi cuprins între 35° și 55°.
23. Arzător de combustie, conform revendicării 12, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un gât de arzător, prevăzut pe suprafața peretelui cuptorului (4) și în care un raport dimensional r₂= f/g, dintre lățimea (f) a porțiunii de ghidaj perpendiculară pe axa centrală a respectivului arzător și distanța (g) dintre o extremitate de pornire a suprafeței înclinate a gâtului arzătorului și o porțiune paralelă cu axa centrală a arzătorului satisface relația 0,5 < r₂ < 1.
24. Arzător de combustie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că pasajul de gaz are formă aerodinamică.
25. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că viteza de injecție a gazului din duzele de injecție (24) este de trei ori mai mare decît viteza de curgere a fluidului (1) în amestec în duza de amestec (2).
26. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că suma lățimilor unor jeturi de gaz (26) din respectivele duze de injecțe (24) a gazului este efectiv egală cu 10% până la 50% din lungimea periferică a extremității distale a duzei (2) de amestec.
27. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că direcția de injecție a jeturilor de gaz (26) din fiecare duză de injecție (24) a gazului este dirijată către partea din amonte a interiorului fiecărei duze de amestec (2).
28. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că debitul jeturilor de gaz (26) injectate din duzele de injecție (24) a gazului, poziția de injecție a gazului și direcția de injecție sunt variabile, în funcție de sarcina, natura combustibilului solid sau numărul de trepte în care sunt montate arzătoarele în cuptor.
29. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că jetul de gaz (26) injectat din duzele de injecție (24) a gazului este introdus dintr-o porțiune cu temperatură joasă sau dintr-o porțiune cu temperatură înaltă a unui sistem de alimentare a transportorului de gaz, pentru transferul combustibilului solid în formă de pulbere.

625

630

635

640

645

650

655

660

665

RO 118900 Β1
30. Arzător de combustie, conform revendicării 29, caracterizat prin aceea că jetul de gaz (26) injectat din duzele de injecție (24) a gazului este introdus dintr-o porțiune cu temperatură înaltă a sistemului de alimentare a transportorului de gaz pentru transferul combustibilului solid în formă de pulbere în timpul funcționării arzătorului și este introdus în porțiunea cu temperatură joasă când arzătorul este oprit.
31. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un ventilator (41) sau un compresor prevăzut în sistemul de alimentare pentru furnizarea gazului ce trebuie injectat din duzele de injecție (24) a gazului și respectivul gaz este aer rece sau fierbinte, debitat dintr-un orificiu de evacuare, al unui preîncălzitor (34) pentru preîncălzirea aerului.
32. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că jetul de gaz (26) injectat din duzele de injecție (24) a gazului este aer bogat în oxigen, având o concentrație în oxigen de cel puțin 21%.
33. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un dispozitiv (33, 36) pentru reglarea fluxului prevăzut într-un sistem de alimentare cu gaz ce trebuie injectat din duzele de injecție (24) a gazului.
34. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că debitul de gaz care trebuie injectat din duzele de injecție (24) a gazului variază în funcție de condițiile de exploatare a arzătorului.
35. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că mai cuprinde cel puțin un orificiu (25) de injecție a gazului, pe direcția radială a duzei de injecție (24) a gazului, astfel încât raportul r₃=a/b, dintre lungimea (a) respectivului orificiu de injecție și lungimea (b) aceluiași orificiu de injecție, pe direcția diametrului, este mai mare ca 1, r₃>1.
36. Arzător de combustie, conform revendicării 35, caracterizat prin aceea că orificiul (25) de injecție a gazului, din duza de injecție (24), este de formă circulară sau ovală.
37. Arzător de combustie, conform revendicării 35, caracterizat prin aceea că duza de injecție (24) are două sau mai multe orificii de injecție (25), iar distanța dintre aceste orificii (25) de injecție a gazului este de cel mult de 2,5 ori mai mare decât diametrul respectivelor orificii de injecție.
38. Arzător de combustie, conform revendicării 35, caracterizat prin aceea că jetul de gaz (26), injectat din respectivele duze de injecție (24) a gazului, este aer cald cu o temperatură egală sau mai ridicată decât cea a fluidului (1) de amestec.
39. Arzător de combustie, conform revendicării 35, caracterizat prin aceea că orificiile (25) de injecție ale duzei (24) sunt poziționate variabil pe direcția axei duzei și/sau orientarea orificiilor (25) de injecție este mobilă, paralel cu axa duzei de amestec (2) sau în jurul acesteia.
40. Arzător de combustie, conform revendicării 3, caracterizat prin aceea că mai cuprinde un stabilizator de flacără (3), care are niște plăci (11) de stabilizare a flăcării, în dinte de fierăstrău, montate la interiorul periferiei extremității distale a numitei duze de amestec (2).
41. Arzător de combustie, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că orificiul de injecție (25) al duzei de injecție (24) este dispus în extensia perpendicularelor ce se extind de la axa centrală a arzătorului către plăcile (11) de stabilizare a flăcării.