190672. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és égő, kemencék fűtésére
13 190672 14 perzióját használjuk, például metán, propán, dízelolaj, valamint szintetikus fűtőanyagok, így Ha és CO keverék. Az oxidálógáz feleslegét úgy állapítjuk meg, hogy az oxigén koncentráció a füstben 5 2 térfogat%. Ehhez 111,6% sztöchimetrikus oxidálógázt kell alkalmazni levegő használata esetén, és 103,1%-os oxigén használata esetén. Az oxigén-beszívásos égő vázlata a 3a és 3b ábrákon látható. 1,58 mm; 2,38 mm és 3,17 mm átmérőjű fúvókáknál kísérleteket végeztünk hat és nyolc egymástól egyenletes távolságra, körben elhelyezett 4 oxidálógázfúvókával, amely 5 kör középpontjában a 6 üzemanyag-fúvóka tengelye volt. Az 5 kör átmérője 50,8 mm és 127 mm között változott. Gondoskodtunk arról, hogy az oxidálógáz egy része a 6 üzemanyagfúvóka körüli 10 gyűrűn haladjon át a láng stabilizálása érdekében. Különböző égési paramétereket vizsgálunk, és 20 hasonlítottuk össze a hagyományos megoldással egy kísérleti 61 kemencében, amelynek vázlatát a 6. ábra mutatja, és amely alkalmas volt ipari műveletek szimulálására. A 61 kemence a tűzálló 62 béléssel van ellátva, és az 25 alján a 63 hóelnyelőegység van kialakítva. A 61 kemence belső méretei: 1,2x1,2x2,4 m. A 64 égő teljesítménye 5,275x109-1,055x109 Joule között volt. Három különböző típusú égőt alkalmaz- 3® tunk: egy olyan égőt, amely a találmány szerint volt kialakítva, a fenti leírásnak megfelelően, és két hagyományos égőt, amelyeket a 4. és 5. ábrán tüntettünk fel. A 4. ábrán egy hagyományos örvényáramlású égő látható, 35 amely a tűzálló 41 égőtőrabre van szerelve (101,6 mm átmérőjű és 279,4 mm hosszú) a kemence 42 falába süllyesztve, amely égő egy központi 43 üzemanyag-vezetékkel rendelkezik (11,1 mm átmérőjű), amelyet a 44 oxidáló- ^0 gáz-fúvóka vesz körül (76,2 mm átmérőjű). A 44 oxidálógáz-fúvóka a 45 örvénykeltó elemet tartalmazza, amely tangenciális összetevőt ad az oxidálógáz áramlásának, ami a 41 égótömbbel együtt stabilizálja a lángot. ^5 A másik égő, amelynek előlnézete az 5a ábrán és hosszmetszete az 5b ábrán látható, koncentrikus fúvókákat tartalmaz, ahol az 51 üzemanyag-vezetéket az 5 oxidálógáz-vezeték veszi körül. A központi 53 üzemanyag-fúvó- ^0 kát (belső átmérője 6,14 mm) a gyűrű alakú 54 oxidálógáz-fúvóka veszi körül (belső átmérője 9,52 mm és külső átmérője 15,875 mm). A találmányt a továbbiakban kísérleti eredmények alapján ismertetjük: ^5 1) Működési tartomány stabilitása Először az oxigénbeszívásos égőt az üzemanyag-áramot körülvevő oxigéngyűrű nélkül alkalmaztuk; az égő instabilan működött és a láng homlokfelülete előre-hátra ingadozott a kemence belső és hátsó vége között. Ennek következtében a kemence mindannyiszor vibrált, amikor a láng frontja a kemencében hátulról előre mozgott az égő felé. Ha az oxigén egy részét (a teljes oxigénmennyiség 5-10%-át) az üzemanyag bevezető nyílás körüli gyűrűn vezetjük át, folyamatos lángfrontot kapunk az égő közelében az oxigónköpeny és a földgáz határfelületén. Ez stabilizálta az égést a kemencében, és megakadályozta a láng oszcillálását és a kemence vibrálását. Az egyetlen látható lángfront ott alakul ki, ahol a gyűrűn átáramló oxigén reakcióba lépett az üzemanyag egy részével. Nem volt látható lángfelület az égési reakcióban az oxigénsugár és a földgáz nagy része között. Ez ellentétben áll a hagyományos égőkkel, ahol jól meghatározott, látható láng van. Az égő stabilan működött egészen 274,32 m/sec sebességig terjedő oxigénsugárral, de ennél nagyobb sebességek is lehetségesek. Például egy kísérletsorozatban 15,85 m3 földgázt és 32,38 m3 oxigént használtunk, valamint nyolc oxigénfúvókát, amelyek átmérője 1,58 mm volt. Az oxigénnek körülbelül 7%-át a gyűrűbe vezettük be a láng stabilizálásához, a többi pedig a fúvókákon áramlott át. Ezekkel a feltételekkel az oxigén sebessége a számítások szerint kb. 298 m/sec volt, ha a nyomás a fúvóka kimenetén 755 Pa volt. A fúvóka egyenes furattal rendelkezik, hogy a fúvókán belül a sebesség ne legyen nagyobb a hangsebességnél. A fúvókát elhagyó oxigén kiterjed és eléri a 298,7 m/sec sebességet. Az égő stabilan működött, olyan fúvókákkal, amelyek 50,8; 99,8; 127 mm átmérőjű körökön voltak elhelyezve. Úgy találtuk, hogy az égő szintén stabilan működik kis sebességű oxigén sugarakkal, azonban ez az eset a gyakorlatban kisebb jelentőségű. Az égő stabilan működött nagyról kis fűtési sebességre történő változtatás során, amikor a változási arány 20:1-ig terjedt. Az egyik kísérletsorozatban egy speciális ipari kemencét szimuláltunk, amely kemence hőmérsékletét egy szűk tartományban úgyhogy az égőt váltakozva nagyon nagy és nagyon alacsony fűtési sebességgel működtettük. Például az egyik kísérletben az égő az alábbi sebességekkel működött: Nagy fűtési Kis fűtési Sebesség sebesség Köbméter földgáz 29,73 1,41 Köbméter oxigén a fúvókákhoz 57,76 0 Köbméter oxigén a gyűrűhöz 2,54 4,38 8
