← zpět na experimentální a výpočetní základnu

Zkoušky hořáků mají stále nenahraditelnou roli při vývoji nových nebo při optimalizaci konstrukce stávajících hořáků. Pro účely testování hořáků je na Ústavu procesního inženýrství k dispozici zkušební zařízení, které umožňuje provádět výzkum a experimentální vývoj plynových, olejových a kombinovaných hořáků. Maximální výkon hořáku činí v závislosti na tvaru plamene a spalovaném palivu až 1800 kW.

Popis a specifikace

Spalovací komora

Stěžejním aparátem zkušebny je horizontální vodou chlazená spalovací komora o vnitřním průměru 1 m a proměnlivé délce od 2 m do 4 m. Chlazení spalovací komory umožňuje částečně simulovat podmínky podobné podmínkám v ohřevných pecích procesního průmyslu. Meziplášťový prostor komory je rozdělen na sedm samostatných sekcí, ve kterých proudí chladicí voda. Každá sekce je vybavena senzory průtoku a teploty vody na vstupu a výstupu. To nabízí možnost vyhodnotit lokální tepelné toky do stěny komory po délce plamene, což představuje jeden z klíčových parametrů procesních zařízení (např. pece, kotle, apod.).

Komora je opatřena podél své délky osmi inspekčními otvory na každé straně a dvěma inspekčními otvory na zadním čele komory. Inspekčními otvory lze nejen pozorovat plamen, ale otvory mohou být dále využity k instalaci přídavné měřicí techniky, např. termočlánky pro měření teploty v plameni.

Spalovací komora může být provozována buď v podtlaku nebo přetlaku. Rozsah tlaku v komoře při zapáleném hořáku je –300 Pa až +800 Pa.

Palivové hospodářství

Plynná paliva

Zkušebna hořáků je napojena na plynovou přípojku se zemním plynem o přetlaku v rozmezí 90 kPa až 105 kPa. Jiná plynná paliva lze přivést na|zkušebnu ze svazků tlakových lahví. Při požadavku na konkrétní složení paliva lze použít směšovací stanici plynů. Směšovací stanice umožňuje smíchat až čtyři různé plyny. Primárně jsou první tři větve určeny pro přívod vodíku, dusíku a oxidu uhličitého ze svazku tlakových lahví, čtvrtá větev je napojena na středotlaké potrubí zemního plynu. Větev navržená pro vodík je osazena hmotnostním průtokoměrem Bronkhorst F&8209;206BI, který je zároveň vybaven regulačním pilotním ventilem. Větve pro dusík a oxid uhličitý jsou vybaveny CTA průtokoměry M+W Instruments, taktéž osazenými regulačními ventily. U obou typů průtokoměrů je možné měnit provozní koeficienty a použít je tak i pro jiné druhy plynů, např. oxid uhelnatý.

Kapalná paliva

Zkušebna je vybavena třemi dávkovacími okruhy kapalných paliv:

1. Okruh lehkých topných olejů LTO

Určen pro nízkoviskózní oleje, které nepotřebují předehřev před samotným dávkováním do hořáku.

Kapacita zásobníku	250 l
Čerpadlo	odstředivé
Maximální pracovní tlak čerpadla	21 bar
Maximální průtok na hořák	400 l/h
Maximální viskozita kapaliny	35 cSt

2. Okruh těžkých topných olejů TTO

Určen pro kapalná paliva s vysokou viskozitou, které je potřeba z důvodu snížení viskozity a zvýšení kvality jejich rozprášení předehřát před samotným dávkováním do hořáku. Samotný okruh je schopen předehřát palivo na teplotu až 120 °C. V případě potřeby lze dále použít průtokový ohřívač oleje, který je schopen ohřát průtok paliva 150 l/h o dalších 30 °C.

Kapacita ohřívaného zásobníku	350 l
Čerpadlo	zubové
Maximální pracovní tlak čerpadla	22 bar
Maximální pracovní teplota čerpadla	120 °C
Maximální průtok na hořák	400 l/h
Minimální viskozita kapaliny	21 cSt

3. Okruh pro paliva obsahující tuhé částice

Tento typ paliv je na hořák dávkován užitím přetlaku vzduchu udržovaného nad hladinou v tlakovém zásobníku o kapacitě 200 l. Zásobník je umístěn na průmyslové hmotnostní váze a průtok paliva je tak určován na základě hmotnostního úbytku paliva v zásobníku za jednotku času.

Spalovací vzduch

Zkušebna hořáků je vybavena vysokotlakým ventilátorem s maximální kapacitou cca 2500 m_N³/h při přetlaku za ventilátorem cca 4000 Pa. Přívodní potrubí je osazeno snímáním teploty, tlaku a průtoku vzduchu. V současné době není možné spalovací vzduch předehřívat. V případě testování technologie kyslíkového spalování je kyslík k dispozici v mobilním zásobníku.

Atomizační medium

Pro pneumatickou atomizaci kapalných paliv lze použít (a) tlakový vzduch s možností předehřevu na teplotu až 180 °C při přetlaku 10 bar, (b) přehřátou páru o maximálním tlaku 13 bar.

Analýza spalin

Zkušebna hořáků je vybavena elektrochemickým analyzátorem spalin TESTO 350XL. Analyzátor je vybaven senzory pro měření koncentrací O₂ (měřicí rozsah 0 až 25 % obj.), CO (0 až 1000 ppm), NO (0 až 3000 ppm), NO₂ (0 až 500 ppm), SO_x (0 až 5000 ppm), C_XH_Y (0 až 40000 ppm). Teplota spalin je měřena termočlánkem typu K.

Vedle analyzátoru spalin TESTO 350XL, který je součástí zkušebního zařízení, je možné nainstalovat i další nezávislý externí analyzátor nebo soupravu pro odběr tuhých látek, těžkých kovů nebo dioxinů.

Ke stažení

Leták zkušebny hořáků (PDF)

Kontakt

Ing. Pavel SKRYJA, Ph.D.
Ústav procesního inženýrství, FSI VUT v Brně
budova D5 (NETME Centre), dveře č. 441
e-mail: skryja@fme.vutbr.cz
tel.: +420 541 144 958