Original title:
Vliv konstrukčních parametrů návrhu procesního hořáku na stabilitu a parametry spalovaní
Translated title:
The Influence of Operating Parameters and Construction Parameters of the Process Burner on Stability and Combustion Processes Parameters
Authors:
Skryja, Pavel ; Jegla, Zdeněk (referee) ; Odstrčil, Miloslav (referee) ; Stehlík, Petr (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2017
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[cze][eng]
Předložená práce řeší vliv konstrukčních uspořádání na parametry spalování a na stabilitu hoření. Pozornost je věnována známým i novým perspektivním metodám spalování. Důležitou částí práce je vlastní návrhový postup výpočtu injektorového hořáku a zkoušky hořáku s potlačenou tvorbou oxidů dusíku. Práce prezentuje návrh procesního injektorového hořáku s novým způsobem spalování pomocí vírového proudění. Hořák je tvořen dvoustupňovým přívodem spalovacího vzduchu. V prvním stupni je pomocí ejekčního účinku plynného paliva přisáván spalovací vzduch do prostoru směšovače. Druhý stupeň spalovacího vzduchu je přisáván ejekčním účinkem plyno-vzdušné směsi prvního stupně, kde vstřikovací tryska je vybavena vnitřním axiálním vířičem. Spalovací vzduch druhého stupně je do hořáku přiveden radiálním vířičem a do spalovacího prostoru následně axiálním vířičem. Účinky všech tří vířičů se sčítají. Další typ navrženého hořáku je hořák s difuzním plamenem. U tohoto hořáku byl modifikován jednostupňový přívod spalovacího vzduchu za dvoustupňový. Hořák byl testován pro různé nastavení axiálního vířiče a sekundárních trysek. Cílem bylo nalezení klíčových konstrukčních parametrů jak pro dobrou stabilitu plamene, tak pro nízkou tvorbu polutantů. V případě injektorových hořáků, na základě analýzy proudění, se podařilo vytvořit postup konstrukčního uspořádání, kde vírové číslo dosahuje hodnotu kolem 2,6. Pro difuzní hořáky, byly nalezeny konfigurace, které vyhovují jak požadavkům stability hoření, tak snížení emisí, např. ze 70 ppm NOx pro jednostupňové spalování na emise v hodnotě 30 ppm (vztaženo na suché spaliny při 3% O2) pro dvoustupňové spalování. Přínosem práce je aplikace poznatků z oblasti proudění a hoření při návrzích hořáků a dále návrhy nového uspořádání hořáků, které využívají produkty mikrovlnné pyrolýzy, zejména při zpracování biomasy pro energetické účely.
The objectives of this paper focus upon composing recommendations with respect to burners design while observing aerodynamic, together with present and advanced developments in the field of flame technology principles. Specifically the aims are set at flame stability and pollutions. Important part of this paper is a novel design procedure dealing with premixed burners. Further, by exploiting the results of testing program enabled one to design burners exhibiting low level of nitrogen oxides emissions. On the basis of aerodynamic analysis of premixed burners flow path several recommendations on the geometry resulted in proposing two ejectors, which transport the combustion air. In the first ejector the fuel jet, generated by flow through a nozzle, draws the specified part of the combustion air, and then the mixture is a driving agent of the second ejector. The remaining part of combustion air flows first through the radial curved vanes, and second its tangential velocity component is augmented by axial vanes prior it enters mixing part of the second ejector. For the additional contribution to the rotating motion the inclined axial vanes built inside the nozzle of the second ejector are responsible. The resulting swirling number reaches the values up to 2.6. For the burner so arranged fire stability and low NOx emissions in the wide operating conditions can be expected. Within the frame of extensive testing program in the field of diffusion burners several modifications have been carried out such as setting of axial vanes which secure the swirling motion, changes of combustion air flows path, and modifications of secondary nozzles, these resulted in extending zone of stabilized flame and reducing the formation of NOx, e.g. NOx emissions of 70 ppm, prior the modifications, have dropped to 30 ppm (dry flue gas 3% O2). The main contribution of this paper stands in applications of development activities results in aerodynamic and flame within their implementation in the field of burners design. Further, it is the proposed design of burners which are capable of simultaneously firing products of the biomass microwave pyrolysis, namely syngas and bio-oils.
Keywords:
burner; combustion; emission; Flame stability; emise; injektorový hořák; spalování; Stabilita hoření
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/64983
guest ::
