189771. lajstromszámú szabadalom • Kerámiabetét zsáktüzterű kazánok részére
1 2 dése. — XVIIIl: Ipari Szeminárium, Miskolc 1980.JÚ- lius 24. (Elte Miskolci Csoport Tüzeléstechnikai Kutató Intézet) Csépányi Judit — 13]. oldal A Láng Ignis kazán modellvizsgálatái a kazán lángcsövében. Megállapítások: — a lángsugár az égőtér felső része felé jobbra tart: — kaotikus sebességmezők alakulnak ki (1. 1—5. ábrák). Következtetések: El kell kerülni, hogy a láng határfelülete közvetlenül érje a hőhasznositó égőtér falát, vagy' bármely más felületét. Zsáktűztér esetén ugyanis a visszamaáramló gázok elhajlítják és magukkal ragadják az oldalsó lángcsúcsokat. Az égő tér fenékrészén káros gázpáma képződik, mert a láng lecsökkent sebessége és impulzusa miatt nem képes a gázpámát kiöblíteni (1. 01 und Gasfeuerung, 1972. május). Vízszintes tűztereknél a hőterhelés - hátrányosan — az égőtér első felének felső részére koncentrálódik. Az égőtér másik fele a gázpáma miatt inaktívvá válik. A fent említett hátrányok csökkentésére olyan megoldásokat fejlesztettek ki, amelyekkel az a tüzelőanyag és a levegő keveredésének intenzív növelését külső energia felhasználásával (elektromos erőtér, mechanikus mozgatás) oldják meg. Ilyen megoldás az úgynevezett Selas égő, vagy az úgynevezett forgóserleges megoldások, valamint a plazma égők. Ezek a konstrukciók nem oldották meg a lángnak a füstgázoktól való elválasztását (lásd Dr. Szűcs Ervin: A gáztüzelés alapjai (Műszaki Kiadó, Budapest, 1970), vagy Korényi János: Kazánfűtés (Műszaki Kiadó, Budapest, 1978). A fent ismertetett hátrányok szempontjából további tökéletesítést hozott például a Láng Ignis kazán típus, melynél a füstcsövekben örvénykeltő spirális huzalokat helyeztek el a füstgázáram kinetikai energiájának egy részét hasznosítva. Az örvénykeltő spirálok alkalmazása a hőátadást javította ugyan, viszont az égés hőtechnikai problámáit nem oldotta meg (a láng és a füstgázok elválasztását). A legutóbbi időkben vált ismeretessé a nagytűzterű (nem zsáktűzte rű) kazánok fent vázolt problémáinak csökkentésére az a megoldás, amit a CGI Berichte der Deutschen Keramischen Cee. 1983. VII. publikációja ismertet: Kerámiatesttel az olajfogyasztás csökkentéséért címen (lásd Építőanyag XXXVI. szám 1984. 3, szám 96. oldal). Ezen a megoldás szerint az égőhöz olyan kerámiatestet kapcsolnak, amely az égőteret csökkenti. A kerámiatest az égéstermékeket visszavezeti a lánghoz, ami a levegő oxigénjének és a termelt hő jobb kihasználását eredményezi. Az el nem égett olajrészecskék az izzásban lévő kerámiatesttel érintkezve tökéletesen elégnek. Bár ez a megoldás elősegíti a tüzelőanyag tökéletesebb égését, azonban a tűztérbe visszairányított égéstermékek és füstgáz növeli a tűztérben keletkező turbulens tereket, és az ellenáramok megnehezítik az optimális lángkép kialakítását. Célkitűzésünk a zsáktűzterű kazánok fent vázolt hátrányainak jelentős csökkentése, az égés hatékonyságának nagymértékben való növelése, amelyet azáltal kívánunk megvalósítani, hogy a tűztérben kialakuló láng képét előre számítható és méretezhető optimális módon alakítjuk fi. miáltal a zsáktűzterekre jellemző kaotikus - kézben nem tartható - áramlási viszonyokat és nem kívánt kompressziós — dekompresszió* zónákat kiküszöböljük. A szakirodalom elemzése és kísérleteink alapján arra a felismerésre jutottunk, hogy a láng határfelületi jelenségeinek célszerű irányításával az eddig alkalmazott módszerekhez képest lényegesen jobb hatásfokú égést biztosíthatunk. Találmányunk alapját az a felismerés képezi, hogy ha a lángot megfelelő irányban vezetjük az első huzamban és ugyanakkor a füstgázokat — egy a zsáktűztérben kialakított második huzamban - a lángtértől elkülönítve vezetjük a füstcsövek irányába, úgy a láng képe teljesen kézben tartható, vagyis a tűztérben kialakuló láng - határfelületi - jelenségek fentiekben részletezett káros hatásai kiküszöbölhetőek. A találmányunk szerinti megoldás lényegét a kazán zsáktűzterében elhelyezett kerámiabetét képezi, amely a láng és a füstgázok elválasztására, a kazán és a tüzeléstechnikai hatásfok növelésére szolgál. A kerámiabetét legalább egy a zsáktűztérben az égő tengelyvonalában a láng kívánt hosszúságával közel megegyező hosszúságú lángvezető és füstgázterelő üreges kerámiabetét képezi, amelynek belseje alkotja az első huzamot, azaz a tűzteret, míg a kerámiabetét és a zsáktűztér fala közötti tér alkotja a füstgázok huzamát. A kerámiabetét elválasztja a tűzteret a füstgázok huzamától, ezért a láng körül káros felületi jelenségek nem alakulhatnak ki. A kerámiabetét célszerűen olymódon is kialakítható, hogy az égő hossztengelyére konvergens és divergens szakaszokból úgy van kialakítva, hogy az égőt követő első konvergens szakasz szűkülő keresztmetszetű, míg a további szakaszok váltakozva bővülő-szűkülő térrészeket zárnak be. A kerámiabetét optimálisan úgy méretezhető, hogy a legszűkebb mérete k 0,95 ® maximális mérete k 0,98 0 e: ahol k értéke a megengedett nyomáseséstől, az égőtér hosszától az égőtér méretétől és az égőtér terhelésétől függő konstans. 01 a?égő méretét, 0e pedig az égőtér méretét jelenti. A konvergens szakaszok hossztengely irányú vetületeinek aránya a divergens szakaszok vetületeihez képest, minimálisan 0,05, maximálisan 6. A zsáktűztérben lévő találmány szerinti kerámiabetét egy a zsáktűztér fenékfalához illesztett hősugárzást visszaverő kerámiaelemmel párosítható. A kerámiabetét anyaga legalább 1450 °C felett tartósan hőmérséklet- és hőlökés-álló anyag, amely önmagában ismert összetételű, Al, Zr, W, Mg, Si, Ti tartalma oxid, borid, nitrid, sziljeid anyagszerkezet. Ilyen kerámiaanyagok a kereskedelemben például a Morgan Norton, Magnesit, Motim gyárak terítékei. A kerámiabetét és adott esetben a hövisszaverő elem felületei önmagában ismert összetételű, oxidációt elősegítő és/vagy a sugárzóképességet fokozó bevonattal vannak ellátva, amely bevonat célszerűen a periódusos rendszer III, Vb, VIb, VIIb, VIII. oszlopainak féméiből és lantaidákból elemi állapotában, vagy ötvözet alakjában és/vagy oxid, foszfát, formában, a kerámiára vonatkoztatott 0,001-3 súly, előnyösen 0,8 súly%-ban vannak kialakítva. A találmány szerinti kerámiabetét zsáktűzterű kazánok érszére az alábbi fontos előnyöket biztosítja: — A folyékony és gáznemű tüzelőanyagok égetésével üzemelő kazánberendezések zsáktűzterében a láng határfelületének a jelenségei és folyamatai, cél189.771 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
