Historie Ústavu procesního inženýrství na Vysokém učení technickém v Brně sahá až do roku 1960, kdy bylo založeno základní pracoviště. Od té doby toto pracoviště prošlo několika změnami až do dnešní podoby samostatného ústavu, který patří k vedoucím světovým pracovištím v oboru. Ústav se dělí do několika sekcí, a jednou z nich je i Sekce termických procesů a čištění plynů, která se zabývá vývojem hořáků. V posledních letech jsou zde hlavními odborníky Ing. Pavel Skryja a Ing. Petr Bělohradský, Ph.D., kteří se podíleli na vývoji všech níže uvedených hořáků.
Při vývoji nových typů hořáků je snaha maximálně využívat odpadní látky, a to jak plynné tak kapalné. Jedním z navržených hořáků tak je i kombinovaný olejoplynový hořák zajišťující vysokou stabilitu hoření. Spalovat může například plynná paliva s nízkou výhřevností a kapalná biopaliva nebo kapalné odpady, které jsou vedlejšími produkty z výroby biopaliv. Hořák je vhodný do procesních pecí a dohořívacích komor. Plynový hořák je typu „Low NOx“ (tj. s potlačenou tvorbou oxidů dusíku) se stupňovitým přívodem paliva. Kapalné palivo je rozprašováno tlakově. Tento hořák je chráněn užitným vzorem.
Stabilita hoření i při větším přebytku spalovacího vzduchu v případě spalování chudých paliv je zajištěna speciální hořákovou hlavou. Podstata jejího technického řešení spočívá v provedení hořákové hlavy ve tvaru toroidu, který je v oblasti čelního sražení opatřen výkonovými tryskami. Pod nimi jsou uspořádány stabilizační trysky a poutač plamene. Tato hořáková hlava je chráněna užitným vzorem a patentem. Dále je zde podána evropská patentová přihláška. Rozprašování kapalného paliva je realizováno pomocí tří speciálních tlakových trysek. Unikátní řešení takovéhoto uspořádání umožňuje dokonalé promíchání kapalného paliva se spalovacím vzduchem.
Inovací prošel i stabilizační hořák injektorového typu pro průmyslové kotle a pece o výkonu 10 až 30 kW. Vědci se zde zaměřili na hlavu hořáku, kterou realizovali jako odnímatelnou. Prochází přes ni zapalovací a hlídací elektroda plamene a probíhá v ní spalování plynovzdušné směsi. Její hlavní výhodou je konstrukce, kterou je zajištěna vysoká stabilita hoření a má vysokou odolnost proti zpětnému prohoření „flashback“ (zejména u vodíkových plynů). Inovovaná hlava hořáku může být použita u více typů hořáku – jak stabilizačních, tak i zapalovacích hořáků injektorového typu. Stačí, aby měly vhodnou koncovku pro napojení. Popsané řešení je chráněno patentem.
Další dva hořáky slouží ke spalování plynného paliva zejména za účelem výroby tepla v přetlakovém nebo podtlakovém kotli, resp. pro energetická zařízení. Jsou monoblokové a zároveň s dvojstupňovým spalováním. První stupeň spalování probíhá ve spalovacím kanále s charakterem vířivého plamene a druhý stupeň spalování probíhá před hořákem s charakterem volného plamene. První z těchto hořáků je chráněný užitným vzorem a podanou patentovou přihláškou. Je unikátní svým spalovacím kanálem, který je charakteristický spalováním paliva s vysokým přebytkem kyslíku. Pro spalování ve druhém stupni je použito čtyř sekundárních trysek. Druhý z hořáků je chráněný taktéž užitným vzorem a podanou patentovou přihláškou a evropskou patentovou přihláškou. Pro oba typy hořáků je charakteristické, že spálí 20 % paliva ve spalovacím kanále prvního stupně pomocí speciálně vyvinuté hořákové hlavy a vířiče. Pro druhý stupeň spalování je použito šesti sekundárních trysek. Oba hořáky jsou typu „Low NOx“, takže přinášejí značné zlepšení ve spalování, včetně redukce koncentrace škodlivých emisí, a byly vyvíjeny ve spolupráci s firmou PBS Power Equipment, s.r.o. v rámci projektu TAČR ALFA.
Zatím poslední vynález řeší problém likvidace olejů s množstvím různých nečistot. Tyto nečistoty brání běžnému spalování olejů, protože ucpávají trysky. Navrhovaná YE – atomizační tryska umožňuje spalovat oleje s partikulárními látkami do velikosti až 2 mm. Takovéto oleje se objevují při zpracování materiálu pyrolýzou, nebo mohou být zachyceny na čistírně odpadních vod chemických provozů nebo rafinerií. Tryskou lze bez větších problémů a přijatelných investic instalovat na běžných parovodní a teplovodní kotle nebo na procesní pece. Nová technologie umožní vytvořit z odpadního oleje, při splnění legislativních podmínek, palivo. Provozovatel tedy ušetří nejen za likvidaci odpadního oleje, ale zároveň nenakupuje palivo konvenční. Na konstrukci YE – atomizační trysky je podána přihláška českého a evropského patentu a ji získán užitný vzor.
Zdroj obrázků: Plamen – Ludmila Navrátilová, CTT
Hořák – archiv autorů, ÚPI
Rafinerie - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vohburg_BayOil1.jpg
