184158. lajstromszámú szabadalom • Nagyteljesítményű égéskamra
1 154 158 2 A találmány tárgya nagy teljesítményű égéskamra, amelynek alkalmazása valamennyi olyan területen lehetséges, ahol tüzelőanyagokat használnak fel megfelelő oxigénhordozókkal hő- vagy energiatermelés, technológiai körfolyamatok végrehajtására vagy a környezetvédelem problémáinak megoldása céljából termikus eljárások révén, például az erőmű technikában, az energiatermelő gépek gyártásában, az üveg- és kerámiaiparban, a vegyiparban, továbbá a káros anyagokat megsemmisítő berendezéseknél. Korábbról már ismeretesek különféle égő-égéskamrarendszerek, amelyekben gáz alakú, por alakú vagy folyékony tüzelőanyagokat oxigénhordozóval reagáltatnak. Ezek a rendszerek az ismert áramlási módokban, párhuzamos vagy keresztirányú áramlással valamint előkeveréssel, ezen belül lángstabilizálással vagy túlnyomással üzemelnek. Az üzemeltetett műszaki berendezés függvényében ezeknél mindig csak korlátozott égéskamraterheléseket tudnak elérni. Hiányosságok mutatkoznak a tüzelőanyag és az oxigénhordozó közötti keverési arányok szabályozhatóságában is. Az égőrendszerek többnyire szigorúan egy adott tüzelőanyagra korlátozottan vannak kivitelezve, így különféle oxigénhordozók és tüzelőanyagok felhasználása egyazon égőrendszerben alig vagy egyáltalán nem lehetséges. További hátrányt jelent az, hogy a reakcióban részt vevő anyagok előmelegítése csak korlátozottan lehetséges. Nagy teljesítményű égőknél emellett káros nitrózus gázok (NOx-gázok) keletkezését is megállapították. Célunk a találmánnyal különböző reakcióban résztvevő anyagok, valamint a legkülönbözőbb alkalmazási területek viszonylatában egyaránt univerzálisan alkalmazható, nagy teljesítményű égéskamra létrehozása, amelynek a korábbihoz képest lényegesen nagyobb az égéskamra-térfogatra vonatkoztatott fajlagos hőteljesítménye. A találmány által megoldandó feladat olyan nagy teljesítményű égéskamra kialakítása, ahol a reakcióban résztvevő anyagok áramlási módja kiváló elégetési minőséget biztosít. A találmány értelmében a fentieket azáltal érjük el, hogy az égéskamratérben két gyűrű alakú fúvókarendszer úgy van egymással szemben elrendezve, hogy az ezekből kilépő anyagáramok, vagyis egyrészt az oxigénhordozó, másrészt pedig a tüzelőanyag gyűrűsugárban, egymással ellentétes irányban áramolnak. A nagyobb vagy agresszívebb anyagáramot faimenti, tengelye körül forgó vagy csak tengelyirányban áramló gyűrűsugárként fújjuk be az égéskamratérbe. A kisebb vagy nem agresszív anyagáram a második fúvókarendszerből a nagyobb anyagárammal azonos vagy ellentétes irányban perdített vagy perdület nélküli szabad gyűrűsugárként lép be az égéskamratérbe, a nagyobb anyagárammal szemközti irányból. A falmenti gyűrűsugát belső szabad sugárhatára és az ellentétes irányú szabad gyűrűsugár külső szabad sugárhatára között nagyturbulenciájú külső reakciózóna alakul ki, amely a sztöchiometrikus keveredés elérésekor és gyújtóforrás jelenlétében azonnal reagál. A nagyobb anyagáram nem reagáló részei végigáramlanak az égéskamra fala mentén, az égéskamra alján visszafordulnak és a kisebb anyagáram fúvókarendszerének szabad gyűrűs keresztmetszetébe áramolnak. A nagyobb anyagáram ezen visszaterelt és felmelegített részei és a kisebb gyűrű alakú anyagáram belső zónája között egy további reakciózóna alakul ki, amelyet az első tökéletesen körbe vesz és beárnyékol. A találmány értelmében a fúvókarendszerek elrendezéséhez és az égéskamra kialakításához az alábbi mértani összefüggéseket lehet megadni: A két fűvókarendszer kilépőnyílásainak egymástól való távolságára az 1 — dj . c -1 4 • tgß 5t A kisebb anyagáram fúvókarendszerének magassága l2-§2-d,' ezen fűvókarendszer és az égéskamra alja közötti távolság pedig I3 ~ S3 1 d|. A kisebb anyagáram fúvókarendszerénél az áramlási gyűrű középátmérője d2 = 64 ’ di, az égéskamra kilépőnyílásánál levő szűkület átmérője pedig d3 = 5S • d!. Ezekben a képletekben Sj 5 korrekciós tényezőket jelölnek, amelyek elsősorban a reakcióban felhasznált anyagoktól függenek, míg d] a nagyobb anyagáram fúvókarendszerében levő áramlási gyűrű középátmérőjét ß pedig az áramlási szöget jelenti, amely szintén elsősorban a reakcióban résztvevő anyagoktól függ. A találmány értelmében a fúvókarendszerek gyűrűs fúvókából vagy gyűrű alakban elrendezett egyedi fúvókákbó! állnak. Az égéskamratér hengeresen van kiképezve. Arra az esetre, ha a nagyobb falmenti anyagáram folyékony közegből állna, az égéskamrateret célszerű a két fúvókarendszer között a kisebb anyagáram fúvókarendszere felé kúposán szűkülő alakkal kiképezni, hogy biztosítva legyen a folyadékkal öntözött égéskamrafal kellő érintkezése a reakcióban résztvevő másik anyag ellentétes irányba áramló szabad gyűrűáramával. A két reakcióban résztvevő anyag találmány szerinti égéskamrával elért áramlási viszonyai ezen anyagok optimális keveredését és ezzel kiváló elégetési minőséget biztosítanak. Lángleszakadások, amelyek az eddig ismert rendszerekben általában nagy áramlási sebességek esetében léptek fel, a tetszés szerinti sebességű szabad sugarak között a csekély egymáshoz képesti sebességek miatt teljesen kizártak. Még a reakcióban résztvevő anyagok maximális áramlási sebességeinél is rendelkezésre áll kellő hosszúságú érintkezési idő, hogy például a nagy koncentrációjú nitrózus gázokat tetszés szerinti előrnelegítési hőmérsékleten az égésgázokkal tökéletes reakcióba hozzuk és azokat a környezet számára ártalmatlanná tegyük. A találmány szerinti égéskamra tetszés szerinti tüzelőanyag-oxigén-arányok mellett működőképes és kiválóan szabályozható. Ezenkívül tetszés szerinti oxigánhordozók és tetszés szerinti, vagyis gáz alakú, folyékony vagy por alakú halmazállapotban levő tüzelőanyagok egyaránt felhasználásra kerülhetnek benne. Mindezek mellett a találmány szerinti égéskamra tetszőlegesen magas előmelegítési hőmérsékleteket is lehetővé tesz az oxigénhordozók számára. A tüzelőanyag és 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
