176420. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tüzelőanyagok égőkamrában történő elégetésére és az eljárás foganatosítására alkalmazott gyűrűs égőkamra
3 176420 4 zónában az égőkamra tengelye mentén örvénylő cirkulációs áramlás jön létre, amely előreáramló, égő tüzelőanyag-levegő-keverékből és visszaáramló forró égéstermékekből áll. Az égéstermékek egyrészt biztosítják a hőközlést a friss tüzelőanyag-le- ® vegő-árammal, másrészt pedig az égés stabilizálását. A kamra keveredési zónájába jut az előzetesen szintén koaxiális gyűrűkbe vezetett és így megosztott szekunderlevegő, amely hozzávegyülve az égéstermékekhez, ezek hőmérsékletét csökkenti és 10 hűti az égőkamrában levő égőalkatrészeket. A fenti eljárás foganatosítására való gyűrűs égőkamrának két koncentrikus lángcsőgyűrűje van, amelyek a kamra égési zónájának egy részét behatárolják, közöttük egy lángtartógyűrű helyez- 15 kedik el, amely a lángcsövek közti teret két koncentrikus gyűrű alakú csatornára bontja. Ezekben ellentétes értelmű lapátos perdítők vannak, amelyek biztosítják a csatomagyűrűkben a primerlevegő-sugarak ellentétes értelmű perdítését és beve- 20 tését az égési zónába. A lángtartógyűrű égési zóna felé eső oldalfalán nyílások vannak a tüzelőanyag égési zónába vezetésére. A szekunderlevegő bevezető elemei lapátos perdítők, amelyek az egyik lángcsőre vannak szerelve és a primerlevegő per- 25 dítőitől valamivel a gáz-levegő-áram irányában eltolva helyezkednek el. A fent leírt tüzelési eljárás és az annak foganatosítására való égőkamra jelentős hátránya, hogy az égési zónában a forró égéstermékek visszaáramlása 30 jön létre. A cirkulációs áramlás ilyen módon kialakított felépítése meghosszabbítja a tulajdonképpeni égési zónát és nem teszi lehetővé az égési zóna tűzterének hatékonyabb kihasználását, mivel térfogatának egy részét az égéstermékek ellenárama 35 tölti ki, s ott nem tud a tüzelőanyag-levegő-keverék elégni. Emellett a tüzelőanyag égése az égési zónában minimális légfelesleg, s így magas hőmérséklet mellett zajlik. Ezáltal növekszik az égéskor keletkező 40 káros égéstermék-összetevők mennyisége is, mint pl. a nitrogénoxid, amely a környező atmoszférába jut. A magas hőmérséklet az égési zónában a tüzelőanyagelosztó szerkezetek — így a lángtartógyűrű-nyüásokkal ellátott falának — fokozott fel- 45 melegedéséhez vezet, aminek következtében csökken a berendezés üzembiztonsága. A találmánnyal megoldandó feladat olyan égéskamrában történő tüzelési eljárás kifejlesztése és az eljárás foganatosítására alkalmas gyűrűs égőkamra 50 megalkotása, amelyek az égési folyamat nagy intenzitását és az égési zóna hosszúságának csökkentését biztosítják a tüzelőanyag-levegő-keverék intenzív perdítésével létrehozott cirkulációs áramlás révén, amikor is az áramlás pályái az égőkamra hosszten- 55 gelyére merőleges síkban helyezkednek el. Célunk továbbá az égéstermékek káros összetevőinek csökkentése és a tüzelőanyagelosztó elemek üzembiztonságának javítása az égési zónában keletkező hőmérséklet csökkentésével. 60 A kitűzött feladatot azzal oldjuk meg, hogy az égőkamrában történő tüzelési eljárás során a primer- és szekunderlevegő áramát előbb koaxiális gyűrűkben osztjuk fel, a koaxiális primerlevegő-sugarakat az égőkamra hossztengelyéhez képest meg- 65 perdítjük, oly módon, hogy a szomszédos sugarak perdülete ellentétes értelmű legyen, végül a megperdített primerlevegő-sugarakat a tüzelőanyaggal egyidejűleg a kamra égési zónájába vezetjük, ahol a tüzelőanyag-levegő-keverék cirkulációs áramlása jön létre. A találmány szerint a szekunderlevegő-áram egy részét közvetlenül az égési zónába vezetjük, a primerlevegő-sugarakat pedig érintőleges irányban perdítjük. A kitűzött feladat megoldásához tartozik még a tüzelési eljárás foganatosítására való gyűrűs égőkamra kialakítása. Az égési zónát két koncentrikus lángcsőgyűrű határolja be. A lángcsőgyűrűk között lángtartógyűrű helyezkedik el, amelynek oldalfalán tüzelőanyag-bevezető-nyílások vannak és a lángcsőgyűrűkkel két koncentrikus csatomagyűrűt képez. A szekunderlevegő bevezető elemei mellett a koncentrikus csatomagyűrűkben helyezkednek el a primerlevegő bevezető elemei, amelyek két ellentétes perdítőszögű lapátos perdítőből állnak. A találmány szerinti kivitelnél mindegyik csatornagyűrűben a primerlevegő bevezető elemeihez, a lapátos perdítő mellé a levegőáramlás irányában egy réseit perdítő csatlakozik érintőlegesen kialakított résekkel, a szekunderlevegő bevezető elemei pedig a primerlevegő bevezető elemei és a koncentrikus lángcsőgyűrűk között helyezkednek el. A találmány szerinti megoldás előnye, hogy a primerlevegő égési zónába vezetése érintőleges irányban és ellentétesen perdített sugarak formájában történik, ezáltal az égési zónában intenzív cirkulációs áramlás jön létre, amely számos nagyméretű intenzív -örvényből áll. Ezek az égési zóna teljes keresztmetszetét betöltik és nem jön létre az égéstermékek visszaáramlása, aminek következtében az égési zóna hossza, így az égőkamra hossza is lényegesen csökkenthető. A tüzelőanyag-levegő-keverék ilyen pályán történő mozgása annak tökéletes elégését az égőkamra eddiginél rövidebb szakaszán biztosítja. Az intenzív hő- és anyagcsere mind az örvények belsejében, mind közöttük kedvező feltételeket teremt a tüzelőanyag levegővel való keveredéséhez, valamint a friss tüzelőanyag-levegő-keverék meggyulladásához és intenzívvé teszi az égési folyamatot. A szekunderlevegő egy részének az égési zónába vezetése lehetővé teszi továbbá, hogy az égési folyamat az égési zónában mérsékeltebb hőmérsékleti szinten játszódjon le, ami csökkenti a tüzelőberendezés alkatrészeinek, így a lángcsőgyűrűknek felmelegedését és növeli az égőkamra élettartamát, valamint az égéstermékek kisebb nitrogénoxid tartalmát eredményezi. A szekunderlevegő bevezető elemei a lángcsőgyűrűk és a primerlevegő bevezető elemei között két gyűrű alakú rés formájában helyezkednek el, amelyek mindegyikében egy-egy lapátos perdítő van. Ez a rés áteresztő keresztmetszetének legalább egy részét eltakarja, ugyanakkor az egyescsatornagyűrűkben a szekunderlevegő lapátos perdítője a primerlevegő lapátos, illetve réseit perdítőjével azonos értelmű levegőáram perdítő szög alatt van elrendezve. A szekunderlevegő egy részének égési zónába juttatása perdített sugarak formájában még inten-2
