190672. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és égő, kemencék fűtésére
15 190672 16 Az áramlási sebességei gyors működési mágnesszelepek segítségével a kicsi és a nagy fűtési sebesség között változtattuk. Az égő sLabilan működött mindkét fűtési sebességnél és nem lépett fel instabilitás a nagy sebességről a kicsire való változásnál és fordítva. Semmilyen korlátozás nem áll fenn a vizsgált lassú és gyors fűtési sebeségek tartományában, amely használható az égő stabil működtetéséhez. Ez azt jelenti, hogy az égő stabil működési tartománya szélesebb, mint amit a fenti vizsgálatoknál alkalmaztunk. 2) Összehasonlítás egy hagyományos örvényáramlású égővel: A nitrogénoxid képződés alapján összehasonlítást végeztünk az új oxigénbeszívásos égő és a hagyományos örvényégő között. Amint a 4. ábrán látható, az örvényégó tangenciális mozgást ad az áramló oxidálógáznak, és egy tűzálló égőtömbbel van ellátva a láng stabilizálására. Az oxidálógáz és az üzemanyag keveredése, valamint az égő tűzálló csövében való tartózkodási idő olyan volt, hogy az égéstermékek hőmérséklete közel volt az elméleti lánghómérséklethez. A hagyományos örvényégó használata mellett a füstgázban a kővetkező nitrogénoxid méréseket végeztük: 0j t.érfogat% Nitrogénoxid a füstgázban az oxidélógázban kp/1,055x10® Joule 21 0,044 30 0,19 90 0,41 100 0,1 Ezekhez a vizsgálatokhoz az égéstermékek hőmérséklete a füstgázban 1149 °C- 1204 °C volt. Az égési sebességet úgy állítottuk be, az egyes vizsgálati feltételekhez, hogy a kemence hőmérsékletét a hőelnyelő egység felé a hőátadási sebességet közelítően állandó értéken tartsuk. Az üzemanyag-megtakarítás miatt, amit az égéshez szükséges levegő részben vagy egészben oxigénnel való helyettesítésével értünk el, az égési sebesség csökkent, amikor az oxidálógáz oxigéntartalma nőtt. Az adatok mutatják, hogy a nitrogénoxidok mennyisége nőtt, amikor az oxidálógáz oxigéntartalma 90%-ra nőtt. Ez előrelátható volt, mivel a lánghőmérséklet szintén nőtt, ami elősegíti a nitrogénoxidok képződését. 90 és 100% oxigén között a nitrogénoxidok képződése csökkent, mivel a nitrogén kis koncentrációban volt jelen. Ipari műveleteknél a nitrogénoxidok képződése 100% oxigén használata mellett egy hagyományos égőben a kemencébe való levegőbeszivárgás miatt valószínűleg sokkal nagyobb, mint amit a táblázat mutat. A 90%-os oxigénnél kapott nitrogénoxid képződés a kísérleti kemencében valószínűleg ahhoz az értékhez áll közel, arai egy ipari kemencében 100% oxigén alkalmazásával érhető, feltéve, hogy mindkét esetben a hagyományos égőt használunk. Amikor oxigénbeszívásos égőt vizsgáltunk 100%-os oxigén használatával, összehasonlítható feltételek mellett (megközelítőleg ugyanaz a kemencehőmérséklet és a hőátadási sebesség), a mért nitrogénoxid mennyisége 0,001 1 bs/MMBTU nagyságrendű volt. Ezekhez a vizsgalatokhoz 8 darab 1,58 mm átmérőjű fúvókát használtunk, amelyek 50,8 mm: 88,9 mm és 127 mm átmérőjű körön voltak elhelyezve, és 3,179 mm átmérőjű fúvókákat, amelyek 50,8 mm átmérőjű körön voltak elhelyezve. A nitrogénoxid képződés valamennyi vizsgált feltétel mellett lényegesen alacsonyabb volt bármely nitrogénoxid kibocsátást korlátozó szabványos határértéknél. Az eredő lánghőmérséklet - a kemencegázok miatt az oxigénsugarakba az üzemanyaggal való keveredés előtt - jóval alacsonyabb volt annál az értéknél, amelyen meggyorsul a nitrogénoxidok képződése. 3) Összehasonlítás a hagyományos koncentrikus fúvókájú égőkkel: (5. ábra) ViszgHatokat végeztünk el a találmány szerinti oxigénbeszívásos égő összehasonlítására azokkal a hagyományos égőkkel, amelyek koncentrikus fúvókákat tartalmaznak az üzemanyag és az oxigén számára. Az oxigénbeszívásos égő nyolc darab 2,38 mm átmérőjű oxigénfúvókát tartalmazott, amelyek egy 50,8 mm átmérőjű kör mentén vannak elhelyezve. A koncentrikus fúvókájú égő vázlata az 5a és 5b ábrán látható. A kísérleteket két olyan feltétel mellett végeztük, amelyek egyébként kedvezőek a nitrogénoxidok képződése számára: Magas kemencegéz-hőmérsékleten és a kemencébe való levegóbeszivárgás mellett. A kísérletek során 23,07 m3 földgáz me lett 47,28-48 m3 oxigént alkalmaztunk. A kemencegáz hőmérséklete 1523- 1579 °C volt. A szokásos fémipari alkalmazásoknál, például hőkezelő kemencéknél, az átlagos kemencehőmérséklet általában kb. 1093 °C és 1371 »C között van. A levegő-beszivárgás a kemencébe 0 és 8,5 m3 között változott. A fenti körülmények között fellépő nitrogénoxid képződést a 7. ábra mutatja. Mindkét égőnél a nitrogénoxid kibocsátás nőtt, ha fokozódott a levegő beszivárgása. Azonban összehasonlítható vizsgálati feltételek mellett a nitrogénoxid képződés közel egy nagyságrenddel kisebb volt az oxigénbeszivárgásos égőnél, mint a koncentrikus fű— vokás égőnél. A nitrogénoxidok kibocsátásának szintje a beszívásos égőnél mindig kisebb volt, mint bármely nitrogénoxid kibocsátást korlátozó szabványos előírt határérték. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás ipari kemencék fűtésére, ame-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 9
