Kelímková pec s ohřevem bezplamenným spalováním

Číslo patentu: 263408

Dátum: 11.04.1989

Autori: Dušek Josef, Mach Jan

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález se týká kelímkové pece s ohřevem bezplamenným apalováním směsi plynu se vzduchem.Pece pro udržování nebo natevování taveniny využivají ve značné míře elektrický ohřev. V místech kde je dostatek plynu a nedostatok elektrické energią jsou využívány kelímkové pecą které jsou ohřívány plynovými hořáky. ohřev je však velmi ne~ rovnoměrný. Kelímek ohřívaný dvěma až třemi hořáky je lokálně tepelně namáhán, účinnost zařízení je nízká a zplodiny hoření odcházejí nehontrolovaně do pracovního prostoru. Regulace výkonu hořáků se provádí většinou systémem zapni - vypni, nebot škrcení výkonu hořáku je závislé na udržování vhodného směšovaného poměru vzduchu a plynu. Regulační rozsah musí být znač~ ný nebot teploty tavení se pohybují od 400 do 1650 OC. Snaha zvyšovat podíl energie přenášené zářením na úkor jiných užíva~ ných způeobů sdílení tepla je známá. Realizace však narážela dosud na potíže mezi omezeným množstvím tepla, které bylo dosud možno v objemové jednotce uvolňovat známymi způsoby vedení spalovacich pochodů,a mezi vysokým odběrem tepla, které se dá zářením odvádět. Dokladem toho jsou například sálavé panely, u nichž spalování probíhá v celém průřezu průlinčité keramické deskm na jejíž čelní straně není vidět plamen. Odvod teplaz těchto zářičů je velmi intenzívní, přitom omezený výkon spalování v infrazářiči limituje maximální teploty infrazářičą které jsou do 1000 °C, takže se hodí především pro eušící pochody. Použití sálaváoh panelů pro ohřev taveniny V kelimkuje proto omezeno limitovanou teplotou do 1000 °C a dále tím,že průlinčitá keramická deska musí být přizpůsobena tvaru kelímku,který se různí podle obsahu a použitého materiálu. Povrch sálavého panelu a jeho tepelný výkon nelze zvyšovat, nebot je dán vnější plochou typového kelímku, přitom nezbytný tepelný výkon zařízení je určen obsahem a tavícíj teplqtou taveniny. AUvedené nevýhody odstraňuje kelímková pec s ohřevem bezplamenným spalováním, u které je v prostoru mezi kelímkem a pláštěm pece uložena průlinčitá radiační keramická hmota, propustná pro plyny, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že kelímek je uložen na rozváděcím keramickém tělese, přičemž spalovací prostor rczváděcího keramického tělese je vymezen dnem kelímku a ústím soustavy keramických trysek, u jejichž horního konce je vyústěna zapalovací elektroda a spodní část souatavy keramických trysek je napojená na kuželový nástavec se směěovačem plynu se vzduchem.Výhodou uvedené kelímkové pece podle vynálezu je, že umožňuje řízení spalovacího pochodu, a to kontaktně-kinetického bezplamenného spalování, při němž chemicky vázané teplo plynného paliva se uvolňuje a rediačním zářením předává v místech, kde intenzívní přestup tepla lze považovat za nejvýhodnější, zatímco přestup tepla konvekcí, který převládá v dosavadních zařízeních,je v tomto případě zanedbatelný. Ve spalovacím prostoru se spaluje do 30 objemových spalitelné směsi a zbytek této postupně vzněcované směsi se vede rychlostí 30 až 70 m/s do prostoru radiační hmoty prostupné pro plyny za účelem dokončení bezplamenného spalování a k předání takto uvolněné energie převážně zářením kelímku. ohřev kelímku omezenym přívodem tepla jeho dnem a intenzivním přestupem tepla na spodním obvodu pláště kelímku rovnoměrně po celém jeho obvodu vytváří nejlepší podmínky pro ideální prcuděni taveniny v kelímku, nebot středem osy kelímku jde proud směrem ke dnu a ohřátý kov stoupá po celém obvodu vzhůru. Další výhodou navrženého uspořádání je to, že při dobré izolaci pláště kelímku jsou ztráty tepla povrchem nízká, možnost použití otočného víka zabraňuje nejen ochlazování lázně taveniny,ale současně umožnuje řízený odtah zplodin hoření. Tato opatření vedou ke snížení pracovní teploty v okolí pece a ke zlepšení čistoty ovzduší.Na připojeném Vĺkresu je znázorněn příklad provedení plynové kelímkové pece podle vynálezu ve svislém osovém řezu.Kelímek 1 pece je umístěn v plášti 3 s vyzdívkou a izolací ze skelných vláken a je postaven na rozváděcí keramické těleso 35, které stojí na dnu A plynové pece, přičemž prostor mezi vyzdívkou pláště g, kelímkem 1, rozváděcím keramickým tělesem 1 a dnem 5 pece je vyplněn keramickými kuličkami g. Kelímek 1 je uzavřen otočným víkem Ž plynové pece s těsněním, aby nebyl ochlazován povrch tekuté lázně v kelímku 1 a zplodiny hoření45 408 odcházely místo do pracovního prostoru do odtahu 12 upravěného v horní části boční stěny pece. Ve dnu 4 pece s keramickou vyzdivkou je uložena soustava keramických trysek Q, které jsou hornim koncem vyústěny do zapalovaoího prostoru v rgzváděcím keramickém tělese l§,kam ústi zapalovaci elektroda 13 procházející kuželovým nástavcem 1 směsi, který je napojen na směšovač lg opatřený přivodem 2 vzduchu a druhým přívodem 19 plynu s regulačnim ventilem ll. Ke sledování postupu hoření je rozváděcí keramické těleso 15 opatřeno nahlížecim okénkem §. Spaloveci prostor v rozváděcím keramickém tělese 15 vymezený dnem kelimku 1 a ústím keramických trysek §čini méně než 1/3 prostoru potřebného ke spáleni celého objemu spalovací směsi.Do přivodu 2 vzduchu je dávkován plyn z přivodu 19 plynu regulačnim ventilem ll plynu. Ze směšovače lg plynu a vzduchu prochází tato směs kuželovým nástavcem I do keramických trysek É, odkud proudí směs plynu a vzduchu po zapáleni zapalovaci elektrodou 13 do omezeného spalovacího prostoru,tvořeného dnem kelímku 1 a rozváděcim keramickým tělesem 15,od nejnižšiho bezpečného tepelného výkonu 10 do plného výkonu 100 . Při startu dochází po zapálení směsi zapalovací elektrodou li k zapáleni této směsi v prostoru mezi ústím keramických trysek Q a dnem kelímku 1, kde omezený spalcvací prostor dovolí, aby vyhořelo do 30 směsi a tim se omezí spalcvaci teploty pod dnem kelímku 1 na hodnotu kolem 900 °C. S touto teplotou proudí částečně zapálená směs radiálními zářezy k okraji dna kelimku l a vstupuje rychlosti 50 m/s do radiačni vrstvy keramických kuliček g. Změnou velikosti spalovacího prostoru a rychlosti proudění směsi plynu dojde v první třetině výšky keramických kuliček g od dna kelímku 1 k intenzivnimu hořeni směsi podle tepelného zatiženi mezi 1300 až 1600 °c za současného vyzařování uvclněného tepla do kelimku 1. Ve druhé třetině výšky zásypu se keramické kuličky g svým velkým povrchem ohřivaji konvekčně i radiací dvojatomových plynů a přijaté teplo účinně vyzařuje za teploty mezi 1000 až 1200 °C na střed~ ni část vyzdivky pláště 2 kelímku 1, v obou případech podle zákona pohybu fotonů v zrnité vrstvě, kde misto a úhel dopadu fotonu neni totožný s mistem a úhlem zrodu nového fotonu.A to je výhoda radiačni vrstvy, jejíž šířka neni limitujicím faktorem. Nejvyšší vrstva radiačni hmoty mění svoji funkciv závislosti na teplotnim zatiženi systému a chová se bud jako vrstva střední úměrně teplotě plynů a kelimku 1 předává menší část tepla, nebo jen chráni horní část kelimku 1 od vychladnu4 äawa tí. Spaliny odcházejí výhradně zabudovaným odtahem 12, protože kelímek 1 je těsněním v otočném víku Ž plynotěsně oddělen od pracovního prostředí. Kromě toho je kelímek 1 tímto otočným víkem 5 chráněn od vyzařování tepla do pracovního prostoru.Intenzívní přestup tepla, zvláště v počátcích ohřevu, umožňuje zkrácení netavovacího cyklu což přispívá ke zvyšování výkonu sléváren. Regulační ventil ll plynu ve spojení se směšovačem Jgplynu e vzduchu může být ovládán bud ručną nebo automaticky, například ve vazbě na kontrolu tepla taveniny. Široký regulační rozsah od 10 do 100 výkonu umožnuje maximální zkrácení doby natavení lázně využitím nejvyššího tepelného výkonu zařízení, přičemž udržování teploty při dobré izolací pláště plynové pece a ochrany lázně víkem je možno dosáhnout při nepatrných ztrátách a nízké spotřebě energie. Všechna tato opatření vedou k podatatnému snížení energetické náročnosti a ke zlepšení pracovních podmínek jak co do snížení teplot v okolí pece, tak co do čistoty ovzduší.Kelímková pec, vytápěná sálavým zářením, umožňuje regulovatelný ohřev nebo tavení tavenin kovových nebo nekovových materiálů v metalurgických, slévárenských a jiných provozech,podle požadavků návazné licí nebo jiné zpracovací technologie.Kelímková pec s ohřevem bezplamenným spalováním, u které je v prostoru mezi kelímkem a pláštěm pece uložena průlinčitá rediační keramická hmota, propustná pro plyny, vyznačující se tím, že kelímek (1) je uložen na rozváděcím keramiokém tělese(15) Přičemž spelovací prostor rozváděcího keramického těle 98 (15) Je Vymezen dnem kelímku (1) a ústím soustavy keramických trysek (6), u jejichž horního konce je vyústěna zapalovecí elektroda (14) a spodní část souetavy keramických trysek(6) je napojena na kuželový nástavec (7) se směšovačem (12) plynu se vzduchem.

MPK / Značky

MPK: F27B 14/14

Značky: kelímková, bezplamenným, spaľovaním, ohřevem

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/6-263408-kelimkova-pec-s-ohrevem-bezplamennym-spalovanim.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Kelímková pec s ohřevem bezplamenným spalováním</a>

Podobne patenty