203401. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tüzelőanyag elégetéséhez és égőfej az eljárás foganatosítására
1 HU 203 401 B 2 A találmány a hőtechnika területére vonatokzik és gáz alakú tüzelőanyagoknak szétválasztott lángsugár körülményei közötti elégetéséhez alkalmazható különösen alacsony hőmérsékletű berendezésekben. Tüzelőanyag elégetésére ismeretes egy olyan eljárás, amelynek során örvénylő tüzelőanyag-levegő keveréket vezetnek be az égési tartományba és ezzel egyidejűleg középre az égéshez szükséges egyenletes levegőáramot vezetnek be (G. B. Naidenov: „Vikhrevy gasovye gorelki” („örvényáramú gázégőfej”), 1966, „Tekhnika” Kiadó (Moszkva), 111. old.). Ez az ismert égetési eljárás az égés lüktetését csak bizonyos üzemi körülmények között küszöböli ki, egy be nem állítható levegőmennyiségnek tengelyirányban történő bevezetése által megnöveli a zajt, és ez a levegő a fülke tartományában egy másodlagos égési front képződését okozza, ami az égőfej fémrészeinek elégéséhez vezet. Ismert továbbá egy égőfej, amelynek háza, a ház kilépő keresztmetszetéhez kapcsolódó toroidális kamrája van, és a ház örvénykeltővel van ellátva, továbbá a tengelyen fekvő és kiömlőnyílásokkal ellátott gázbevezető csöve van. (A. N. Erinov és társai: „Ésszerű eljárás gáz alakú tüzelőanyagok melegítőkályhákban való elégetéséhez”, Kijev, „Tekhnika” Kiadó, 1970, 183. old. 75d ábra). Mindazonáltal ezen berendezéssel stabil működés nem érhető el. A bejelentett eljáráshoz legközelebb egy olyan eljárás áll, amely a tüzelőanyag elégetéséhez egy toroidális égetőkamrába örvénylő köráramba egy oxigéntartalmú primer gázt, és egy középső tüzelőanyagáramot, továbbá a tüzelőanyagáram tengelyirányában egy második oxigéntartalmú gázt vezetnek be. Az ismert eljárást egy olyan égőfej valósítja meg, amely kilépőnyílásánál fogva egy toroidális kamrához csatlakozó házat és egy örvénykeltőt tartalmaz. A ház tengelyében levegő hozzávezető magcsővel ellátott gázfúvókavan elrendezve, ahol is a magcső elülső vége kinyúlik a gázfúvókából (SU-A 963.36 ±). Az eljárásnak az ismert égőfejjel való megvalósítása során például alacsony hőmérsékleti berendezésekben az égés nemkívánatos lüktető üzemmódban történik, amely megakadályozza a stabil működést. A találmánnyal célunk szétválasztott lángsugár körülményei között a stabil működés megvalósítása. A kitűzött célt azáltal valósítottuk meg, hogy a tüzelőanyag elégetése során toroidális kamrájába örvénylő köráramban oxigéntartalmú primer gázt és középen tüzelőanyagáramot vezetünk be, miközben az utóbbihoz képest tengelyirányban szekunder oxigéntartalmú gázt vezettünk be, ahol is a szekunder oxigéntartalmú gázban az oxigén mennyisége a primer oxigéntartalmú gáz oxigéntartalmának 1-25%-a. Az égőfej házat tartalmaz, amely kilépőnyílásával egy toroidális kamrához csatlakozik. Az égőfej továbbá örvényképzővel van ellátva, és a ház tengelyében levegő hozzávezető magcsővel ellátott gázfúvóka van elrendezve, ahol is a gázhozzávezető magcső elülső vége túlnyúlik a gázfúvókán kívülre és a magcső a gázfúvókán kívülre akkora távolsággal nyúlik ki, amely a ház kilépőnyílásának átmérőjéhez képest 0,2-2,5-szörös. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti eljárás megvalósítására szolgáló találmány szerinti égőfejet mutatja vázlatosan. Az égőfej 1 házat tartalmaz, amelynek 2 kilépőnyílása toroidális 3 kamrához csatlakozik és 4 örvénykeltővel van ellátva. Az 1 ház tengelyében 5 gázfúvóka van elrendezve, amely levegő hozzávezető 6 magcsővel van ellátva, amelynek elülső vége H távköznyire kinyúlik az 5 gázfúvókából, ahol a H távköz 0,2-2,5-szöröse az 1 ház 2 kilépőnyílására jellemző átmérőnek. A találmány szerinti eljárást az égőfej a következő módon valósítja meg. Az 1 házon át a 4 örvénykeltő által megpörgetett légáram összekeveredik az 5 gázfúvókán át a légáramba belépő tüzelőanyaggal. A létrejövő gázkeverék a 3 kamra felszínén egy szétválasztott lángsugár körülményei között ég el. A biztonságos működéshez stabil lángot kell elérni. A találmány szerinti eljárás révén „belső” stabilizálást érünk el a szétválasztott lángsugár gyújtásra útján azáltal, hogy a 6 magcsövön át tengelyirányban oxigéntartalmú gázt (például levegőt, oxigént) vezet be olyan mennyiségben, hogy az oxigéntartalom az oxigéntartalmú primer gáz oxigénmennyiségének 1,0-25%-át tegye ki és ezáltal egy stabilizáló tartományt képez, amely az 1 ház 2 kilépőnyílására jellemző átmérő 0,2- 2,5-szörösét kitevő H távköznyire van. Nagy hőmérsékletű berendezésekben, például fűtőkályhákban, amelyek nyomás alatt működnek, a kemence légterében 3-6% oxigéntartalom engedhető meg a környezeti levegő beszívása következtében. Amint azt a kísérletek megmutatták, a „belső” stabilizálás feltételeit az ilyen berendezések betartják, mivel a kioltás fő forrását jelentő visszaáramló gázok elegendő mennyiségű oxigént tartalmaznak. Alacsony hőmérsékletű berendezésekben, mint például nemesítő kemencékben - amelyek beszívás nélkül működnek - a kemence légterében a szabad oxigén mennyisége minimális. A biztos lángmentesítéshez és a lángstabilizáláshoz a találmány szerinti eljárás értelmében a stabilizálási tartományba oxigént kell kényszerítetten hozzávezetni. Példa Egy mérőállás boltozatában égőfejet állítottunk fel. Az égőfej szerkezete lehetőséget adott egy oxigéntartalmú szekunder gáz, például levegő hozzávezetéséhez kamrájának különböző kersztmetszeteihez. A kísérletek során a kamra alakját változtattuk. A kísérletek eredményeként megállapítottuk, hogy az égőfej működésének minőségi megváltoztatását tette lehetővé a találmány szerinti eljárás, vagyis az instabil és lüktető üzemmódú égés lüktetés nélküli zajmentes üzemeléssé volt átalakítható abban az esetben, ha a levegőhozzávezető magcső olyan távköznyire volt elrendezve, amely a ház kilépőnyílását jellemző átmérő 0,2-2,5-szöröse volt és ha ezen a magcsövön át olyan mennyiségű oxigént vezettünk hozzá, amely az oxigéntartaimú primer gáz oxigénmennyiségének 1,0-25%-át tette ki és erre a célra például levegőt használtunk. A magcsőnek a megadott tartományon kívüli elrendezése, vagyis a ház kilépő keresztmetszetét jellemző átmérő 0,2-szörösénél közelebbre vagy 2,5-szörösénél távolabbra való elhelyezése esetében és tetszőleges mennyiségű oxigén hozzáveze-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
