200387. lajstromszámú szabadalom • Égő, gáznemű és/vagy folyékony tüzelőanyagokhoz
1 HU 200387 B 2 A jelen találmány tárgya égő, amely alkalmas arra, hogy benne éghető gázokat, porlasztott vagy elpárologtatott folyékony tüzelőanyagot viszonylag nagy (pl. m > 1.2...4) légfelesleggel, nagy lángstabilitással égethessünk el; az égéshez szükséges levegő helyett abba éghető gázokkal (gőzökkel) szennyezett (0,0 ppm-től az alsó robbanási határig terjedő koncentrációjú éghető gázt - pl. CxHy, H2, CO, — vagy oldószergőzöket tartalmazó) levegőt vezessünk, de ugyanakkor arra is, hogy több azonos vagy hasonló méretű égőt egy szerkezeti egységbe foglalva különlegesen nagyteljesítményű tüzelőberendezést alakítsunk ki, az eredeti égő jellemző tulajdonságainak megtartása mellett. Ismeretes, hogy azokban a technológiai berendezésekben, ahol a gyártási folyamat során éghető gázok, vagy gőzök viszonylag kis koncentrációban szabadulnak fel (vegyiüzemek, felületkezelő berendezések szórófülkéi, szárító-, és/vagy beégetőszakaszai, stb.), az elvezetendő levegőt környezetvédelmi okokból nem lehet közvetlenül kibocsájtani, hanem az elszívott levegőt éghető komponensétől előbb meg kell tisztítani. Ez a tisztítás történhet vegyi eljárások alkalmazásával, mint pl. a DE-OS 32 04 774 és az EPA 0 178 204 sz. iratok szerint ajánlott eljárásoknál, de történhet úgy is, hogy a szennyezett levegőt külső hőenergiával termikusán oxidáljuk, mely eljárásra a 167.762 lajstromszámú magyar szabadalom is tartalmaz iránymutatást. Az ilyen berendezéseknél azonban nehezen megoldható műszaki feladatot jelent olyan tüzelőberendezés (égő) kialakítása, amely a változó levegőösszetétel mellett megfelelő stabilitást biztosít. Az ilyen teljesítményű, hőtermelési célokra alkalmazott égők kialakításánál elsősorban az előkeveréses égők jönnek számításba, amelynél az égéshez kémiailag szükséges levegőmennyiséget még az égőtérbe való bevezetés előtt keverik a tüzelőanyaghoz (azaz a sztöchiometrikus keverési arányhoz közelálló elegyet vezetnek az égőbe), és a további levegőmennyiséget (gyakorlatilag a légfelesleget) az égéstérben utólag keverik ahhoz hozzá. Az ilyen égők kialakításánál - annak érdekében, hogy a reakciótérben a láng stabilitását biztosíthassák - gyakran alkalmaznak a belépő közegeket irányító perdítőelemeket, mint pl. a HU-181.705; a DE-PS 19 17 959; az UK-PS 1 299 229 sz. iratokból megismerhető gázégőknél, vagy a RAY ÖL- und GASBRENNER GMBH által gyártott és forgalmazott „RAY-VARIOMAT” márkanevű égők esetében. Az ilyen perdítőelemek - de a HU-180.487 szerinti perforált koaxiális tárcsa is - csupán részmegoldást jelentenek. Ezek ugyanis vagy csak az égéshez szükséges közeg számára biztosítanak perdületet, vagy pedig a teljes közegmennyiséget együtt, egy tömegben látják el a kívánt perdülettel. Gondot okoz még az ilyen célra gyártott égőknél az a körülmény is, hogy a reakciótér külső falazata a keletkezett hőnek miként, és milyen anyagból gyártva tud kellő szilárdsággal ellenállni. Ezért felmerült már az a gondolat, hogy a bevezetésre kerülő levegő előmelegítésére a reakciótér mellett (illetőleg a körül) olyan csatornát alakítsanak ki, amelyben a levegő a reakciótérben áramló közeggel ellentétes irányba haladva a reakciótér falát kívül hűti, egyben maga felmelegszik, ami a termikus reakciók számára kifejezetten előnyös. Ilyen megoldás megismerhető a DE-PS 32 14 923 és a DE-PS 34 22 229 számú iratokból. Ez a megoldás azonban csak egyes egyedülálló égőknél alkalmazható, a reakciótér ilyen kiképzése megakadályozza azt, hogy több égő egybekapcsolásával - az égők áramlási viszonyainak megváltoztatásával járó méretváltozások nélkül - nagyteljesítményű tüzelőberendezést - égőblokkot - hozzunk létre. Külön ismeretesek olyan tüzelőberendezések is, amelyeknél az eltávozó égéstermék hőjének egy részét - esetleg hulladékát - arra használják fel, hogy annak hőtartalmát egy hőcserélőben átadják a bevezetésre kerülő levegőnek, amivel egyrészt a hulladékhő hasznosítását, másrészt a kedvezőbb tüzelési viszonyokat egyaránt kívánják szolgálni, az a megoldás azonban önmagában csak kis javulást eredményez a tüzelési paraméterekben. A jelen találmány olyan előkeveréses, rekuperatív hőhasznosítású égőt ismertet, amely egyszerre alkalmazza a rekuperatív hővisszanyerés (tehát az égési - levegő- előmelegítés) mindkét módszerét, azonban olymódon, hogy a bevezetett levegőt két részre osztja, kisebbik részét szerkezeti elemek hűtésére használja fel, a nagyobbik részét (egyes kiviteli alakok esetében kétszeresen is) előmelegíti, az előkevert gáz-levegő elegyet és a szekunder levegőt két különböző perdülettel vezeti a reakciótérbe, ezáltal lehetővé teszi, hogy a tökéletes keveredés érdekében a két közegnek különböző irányú és/vagy mértékű perdületet adjon, így viszonylag nagy légfelesleg alkalmazásával is nagyfokú légstabilitást ér el. Hozzájárni ehhez az a kialakítás, amely lehetővé teszi azt is, hogy több égő összekapcsolásával nagyteljesítményű, gyakorlatilag tetszőleges számú égőből álló tüzelőberendezés (tégőblokk:) legyen a találmány szerinti égőből kialakítható. Az égő üzemeltethető gázzal, porlasztott és/vagy elpárologtatott folyékony tüzelőanyaggal, amelyeket a továbbiakban az egyszerűség okából „gáz”-nak tekintünk. A találmány tárgya tehát égő gáznemű és/vagy folyékony tüzelőanyagokhoz amelyeknek reakciótere, ezt körülvevő csatornája, e körül elhelyezett hűtőköpenye a reakcióteret elől lezáró, zárólemezzel burkolt tűzcsőpajzsa van. A találmány lényege, hogy a hűtőköpeny belső teréhez egy áramvonalas idom belsejében és egy furatsoron keresztül csatlakozó, a csatorna belső teréhez az áramvonalas idomok közeivel csatlakozó gyűjtőtere, a gyűjtőtérből a reakciótérbe vezető csatornával és ebben perdítóelemmel ellátott tűzesővel, injektorral előállított tüzelőanyaglevegő elegyet szállító vezetéke, ehhez csatlakozó, kúpfelületen ferdén elhelyezett gázfúvókái vannak. A találmány egyik előnyös kiviteli alakja szerint a gázfúvókák a szimmetriatengelyhez mért 120-140’os kúppalástban a merőlegeshez mért 10-30°-os, célszerűen 15’-os szögben vannak elhelyezve. Egy további előnyös kiviteli alak szerint a perdítőelemek a levegőnek 20-45‘-os perdületet adnak. Egy további előnyös kiviteli alak szerint az égő reakciótérhez vezetékkel kapcsolt hőcserélője és hűtőköpenyének kivezető nyílásától a hőcserélőn keresztül a csatorna csatlakozó csőcsonkjához kötött vezetéke van. Egy további előnyös kiviteli alak szerint tetszőleges számú égő közös bevezető vezetékkel és közös csatlakozó csőcsonkkal egy egységként van kialakítva. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
