190672. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és égő, kemencék fűtésére
7 190672 8 A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példa és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra az elméleti lánghőmérséklet változása földgáz esetén az oxidálógáz oxigénkoncentrációjának függvényében, a 2. ábra a lánghőmérséklet oxigénbefúvásos égő esetén különböző mértékű oxigéndú- 8Ítás használatával az oxidálógázban, különböző kemencegáz cirkulálási tényező mellett, a 3. a. b. ábra egy oxigénbefúvásos égő vázlata a találmány szerinti eljárás végrehajtáséhoz, a 4. ábra örvénylő áramlásé levegővel működő égőfej vázlata, és a tűzálló tömb hosszmetszete, az 5. a. b. ábra egy hagyományos gyűrűs égő vázlata, a 6. ábra egy olyan kemence vázlata, amelyben a találmány szerinti eljárás és égő alkalmazható, és a 7. ábra egy oxigénbefúvásos égő és egy hagyományos koncentrikus égő nitrogénoxid kibocsátási szintjeinek összehasonlítása. A találmány tárgyát egy olyan kiviteli alak alapján ismertetjük, amikor a kemence fűtésére szolgáló eljárást és berendezést az atmoszféra felé lényegében zárt térrel rendelkező kemencénél alkalmazzuk, ami általánosan használt az acéliparban fémtöltet hevítésére, vagy más ipari alkalmazásoknál, például az üvegiparban üveg hevítésére, stb. A találmány szerint az üzemanyag- és oxidálógáz-sugarakat különböző helyekről juttatjuk be a kemencébe. Lehetséges az, hogy csak egyetlen üzemanyag-sugarat alkalmazunk, amelyet több oxidálógáz-sugár vesz körül, és lehetséges az is, hogy csak egyetlen oxidálógáz-sugarat alkalmazunk, amelyet több üzemanyagsugár vesz körül, továbbá lehetséges egyetlen oxidálógáz-sugár és egyetlen üzemanyag-sugár, vagy mindkettőből több sugár alkalmazása; egy különösen előnyös kiviteli alaknál egy központosán elhelyezett üzemanyag-fúvókát több, körben elhelyezett oxidálógáz-fúvóka vesz körül (előnyösen hat-nyolc fúvóka). Az üzemanyag-fúvóka széle és az oxidálógáz-fúvóka széle között mért X távolság (vagy egy másik kiviteli alaknál az üzemanyag-sugár széle és a hozzá legközelebbi oxidálógázsugár széle között mórt távolság ezek kilépési pontján) legalább négyszer annyi mint az oxidálógáz-sugár vagy sugarak D átmérője a fúvóka nyílásában (azaz az oxidálógáz-fúvóka belső átmérője). Az oxidálógáz-sugarakat olyan sebességgel kell bejuttatni, ami elegendő szívóhatás létrehozására az egyes oxidálógáz-fúvókák környezetében, hogy a kemencegázokat, amelyek lényegében égéstermékekből és az oxidálógáz nem oxigéntartalmú részéből állnak, be lehet szívni az oxidálógáz-sugarakba közvetlenül ezek környezetéből, azaz az egyes oxidálógáz-sugarakat körülvevő térből (ellentétben azokkal az eljárásokkal, amelyek körülvevő térből (ellentétben azokkal az eljárásokkal, amelyek külön cirkuláltató vezetékeket és berendezéseket tartalmaznak az égéstermékeknek a kemence egy másik részéből pl. a füstjáratból való visszavezetésére). A találmány szerint ennek a beszívásnak azelőtt kell megtörténnie, mielőtt az oxidálógáz és az üzemanyag-sugarak keverednek. Az oxidálógáz-sugárba az oxidálószer-fúvóka nyílása és az attól mért Y távolság (3. ábra) között beszívott kemencegázok mennyisége egyenesen arányos az oxidálógáz-sugár tömegsebességével és fordítottan arányos az oxidálógáz-fúvóka átmérőjével. Mint már említettük, az Y távolságnak legalább négyszer olyan nagynak kell lennie, mint az oxidálógáz-sugár D átmérője a fúvókánál, és előnyösen legalább nyolcszor akkorának, mint az oxidálógáz-sugár átmérője. A D átmérő hússzorosáig terjedő X távolsággal végzett kísérletek megfelelő eredményt adnak. Szintén kísérleti úton határoztuk meg, hogy általában nagyobb átlagos kemencehömérsékleteken és nagyobb fűtési sebességeknél nagyobb távolságot kell alkalmazni az oxidálógáz- és az üzemanyag-fúvókák között, annak érdekében, hogy pl. a nitrogénoxid kibocsátást bizonyos szint alatt tartsuk, ahogy azt 8 fentiekben már leírtuk. Az oxidálógáz-sugár kilépési sebességének elegendően nagynak kell lennie a beszivási hatás előállításához. Azonban van egy másik tényező is, amely a sebességet érinti, és amely lényeges a találmány szempontjából. Amint az alábbiakban még ismertetjük, az oxidálógáz-sugár sebességének elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy kellő nagyságú impulzus keletkezzék az oxidálógáz-sugár kilépésénél. Kívánatos, hogy az oxidálógáz-sugár impulzus legalább hasonló legyen egy ekvivalens levegősugár impulzushoz, egy hagyományos levegővel működő égőnél és fűtési eljárásnál. Mint már említettük, az oxigén vagy oxigénben dúsított levegő használata levegő helyett azt eredményezi, hogy kisebb tömegű gáz lép be a kemencébe, (ezért kisebb a gáz impulzusa) és nagyobb a lánghőmérséklet. A találmány szerint a beszívott kemencegázoknak egy oxigént vagy oxigénben dúsított levegőt alkalmazó rendszerben azt a szerepet kell játszani, amit a nitrogén játszott egy levegővel működő rendszerben, azaz a gáz keveredésében és cirkulációjához szükséges tömeget kell szolgáltatnia, és mint semleges komponensnek az üzemanyag égési reakcióban fékező (hígító) anyagként kell működnie és csökkentenie az üzemanyag égési folyamata folyamán a láng hőmérsékletét. A nitrogén helyettesítése forró kemencegázokkal az oxidálógáz áramában jelentős mértékben hozzá5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
