PL179911B1 - Urzadzenie do spalania PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 . Urzadzenie do spalania dzialajace na za- sadzie obiegowego zloza fluidalnego wyposazone w rur y opadowe i wznosne, posiadajace komore spalania chlodzona rurami wznosnymi, do której przylega szyb skierowany w kierunku zgodnym z kierunkiem dzialania sily bezwladnosci, przy czym przy zakonczeniu komory spalania, usytu- owany jest srodek zawracajacy strumien spalin pochodzacych ze zloza fluidalnego wraz z czast- kami materialu stalego, w kierunku dzialania sily bezwladnosci, a za tym szybem, po zmianie kie- runku przewodu sluzacego do oddzielania, usytu- owany jest szyb o zwiekszajacym sie przekroju poprzecznym, znamienne tym, ze w komorze spalania (1) usytuowany jest srodek sluzacy do zawracania wiekszych czastek materialu stalego, szczególnie materialu zloza w kierunku do dolu, i tym, ze na tylnej scianie (7) urzadzenia oddziela- jacego usytuowane sa rur y opadowe, ogrzewane spalinami obciazonymi pylem. F ig 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do spalania działające na zasadzie obiegowego złoża fluidalnego wyposażone w rury opadowe i wznośne.

Znane są urządzenia, w których jako oddzielacze pierwotne stosowane są cyklony, częściowo nie chłodzone, umieszczone obok lub w górnej części komory spalania. Akumulujące ciepło cząsteczki przenoszone przez strumień spalin są w tych cyklonach w dużej części oddzielane i dzięki temu nie uczestniczą w wymianie ciepła na powierzchniach grzewczych rozmieszczonych w dalszych częściach urządzenia. Taka zabudowa cyklonów sprawia poza tym trudności przy jej realizacji, zajmuje dużo miejsca i mimo kosztownej izolacji blaszanej konstrukcji, powoduje znaczące straty ciepła przez promieniowanie. Zabudowa ta warunkuje również znaczny czas konieczny do rozruchu urządzenia.

Z opisu DE-A-3440583 znane jest urządzenie do spalania ze stacjonarnym złożem fluidalnym, w którym pył unoszony przez spaliny oddzielany jest możliwie całkowicie od gazu aby zmniejszyć obciążenie środowiska naturalnego poprzez co końcowe powierzchnie grzewcze ogrzewane są głównie przez konwekcję. W zastosowanym układzie chłodzenia układy rur opadowych i wznośnych nie różnią się między sobą.

Opisy JP-A-1184301 i WO 90/05020 ujawniają konstrukcje urządzeń do spalania ze złożem fluidalnym działających na zasadzie obiegowego złoża fluidalnego, w których duże i małe cząstki pyłu oddzielone są wspólnie i ta mieszanina pyłu odpowiednio do wielkości ziaren obrabiana jest dalej w zróżnicowany sposób. W opisach tych nie ujawniono konstrukcji z ogrzewanymi rurami opadowymi.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do spalania działające na zasadzie obiegowego złoża fluidalnego wyposażone w rury opadowe i wznośne. Urządzenie to posiada komorę spalania chłodzoną rurami wznośnymi, do której przylega szyb skierowany w kierunku zgodnym z kierunkiem działania siły bezwładności. Przy zakończeniu komory spalania usytuowany jest środek zawracający strumień spalin pochodzących ze złoża fluidalnego wraz z cząstkami materiału stałego, w kierunku działania siły bezwładności. Za tym szybem, po zmianie kierunku przewodu służącego do oddzielania, usytuowany jest szyb o zwiększającym się przekroju poprzecznym

Istota wynalazku polega na tym, że w komorze spalania usytuowany jest środek służący do zawracania większych cząstek materiału stałego, szczególnie materiału złoża w kierunku do dołu. Na tylnej ścianie urządzenia oddzielającego usytuowane są rury opadowe, ogrzewane spalinami obciążonymi pyłem.

Korzystnie, tylna ściana urządzenia oddzielającego i zawracającego wykonana jest jako element układu rur opadowych i wygięta jest u dołu w kształcie leja, tworząc komorę oddzielacza. Komora oddzielacza usytuowana obok górnej części komory spalania stanowi kanał zwrotny spalin, do którego dołączony jest szyb zbiorczy, zawracający materiał złoża. Komora spalania i komora oddzielacza posiadają boczne ściany, które stanowią elementy układu rur wznośnych, uchodzących do walczaka kotła, który umieszczony jest na zespole rur, i w obszarze przedniej ściany połączony z korpusem kotła.

Urządzenie oddzielające i zawracające wykonane jest w postaci pionowego szybu o wolnej przestrzeni wewnętrznej, utworzonego przez ścianę pośrednią i ukształtowaną płasko w kierunku przepływu ściankę kierującą, który w dolnej części tworzy pustą komorę oddzielacza w kształcie litery U połączoną z szybem zbiorczym i urządzeniem zawracającym, oddzielającym materiał złoża, przy czym ścianka kierująca i ściany komory oddzielacza tworzą część układu rur opadowych i wznośnych.

Komora oddzielacza w podstawowym zarysie, ma przekrój poprzeczny w kształcie prostokąta i wykonana jest w kształcie pionowego szybu, do którego w połowie wysokości

179 911 przyłączony jest kanał zwrotny o zwiększającym się przekroju poprzecznym, przy czym dolna część komory oddzielacza zwężająca się do dołu wraz z urządzeniem zawracającym oddzielone cząstki do komory spalania, wykonana jest z płetwowych ścian rurowych.

Urządzenie zawracające przy ujściu do komory spalania, usytuowane jest nieco powyżej dna komory spalania i co najmniej częściowo wykonane jest z rur płetwowych i włączone w układ rur opadowych.

W obszarze komory spalania, bez elementu uszczelniającego, usytuowane jest urządzenie zawracające. W komorze spalania materiał złoża prowadzony jest wzdłuż ściany, przy występowaniu strumienia przyściennego, aż do dolnego obszaru komory spalania.

Urządzenie zawracające zbudowane jest jako element uszczelniający w formie syfonu, zaworu przelewowego lub przelewu.

Ścianka kierująca wzdłuż całej szerokości korpusu kotła usytuowana jest prostoliniowo w konstrukcji płetwowych ścian rurowych wyposażonych od wewnątrz w warstwę chroniącą przed zużyciem. Komora oddzielacza, w górnej części podzielona jest na dwie części_; a dalej stanowi sklepienie komory spalania.

Ściany boczne korpusu kotła są stopniowane i wyposażone w kieszenie zbiorcze, które za pomocą osobnych rur opadowych przyłączone są do walczaka.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia polepszenie warunków przejmowania ciepła na powierzchniach grzewczych znajdujących się za komorą spalania, podczas gdy zwiększa się promieniowanie gorącego pyłu, a układ oddzielania włączony jest do chłodzonej części kotła parowego.

Dzięki temu zmniejszy się rozmiary instalacji i straty ciepła, częściowo poprzez zmniejszenie górnych powierzchni a częściowo poprzez włączenie oddzielacza w obieg chłodzenia wytwornicy pary, tak że poprawia się również współczynnik sprawności.

Poprzez prostą zabudowę oddzielacza można go wyprodukować w prosty sposób z rur płetwowych, dzięki czemu konstrukcja zgodna z wynalazkiem umożliwia skrócenie czasu rozruchu kotła poprzez wykonanie jej ze stali i zmniejszenie jej ciężaru, a szczególnie ciężaru izolacji.

Ponadto, konstrukcja zgodna z wynalazkiem umożliwia nieskomplikowaną realizację chłodzenia komory oddzielacza i zawracania złoża.

Włączenie oddzielacza względnie jego ściany do konstrukcji kotła zwiększa również trwałość obudowy kotła, a poprzez to całąjego konstrukcję.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przedstawiają schematycznie możliwe konstrukcje urządzenia.

Figura 1 przedstawia górną część komory spalania 1 wytwornicy pary ze ścianką kierującej 14. Komora spalania 1 ze ścianką przednią 3„ pośrednią 4 ścianami bocznymi 5 i 6 jak również ścianą tylną 7 tworzy obudowę kotła jako statyczną całość. Nachylona ścianka kierująca 14 tworzy częściowo sklepienie komory spalania i dzieli komorę oddzielacza 2 na dwie części, przez które kolejno przechodzą gazy odlotowe z komory spalania 1.

Dla zapewnienia symetrii strumienia, również ściana przednia 3 względnie obydwie ściany boczne 5 i 6 wraz z przyłączoną ścianką kierującą 14 mogą być wykonane jako ściany działowe, dzięki czemu jeszcze bardziej ulegną poprawie właściwości fluidyzacji, Ścianka kierująca 14 i jej dolna komora zbiorcza 12 przynajmniej po stronie napływu strumienia spalin wyposażone są w warstwę materiału 15 odpornego na zużycie, podczas gdy tylna strona ścianki 14 i pozostała ścianki ograniczające komory oddzielacza 2, pokryte są cienką warstwą materiału odpornego na zużycie względnie dla uzyskania lepszego przejmowania ciepła, są nieosłonięte. Komora oddzielacza 2 utworzona jest poprzez tylną ścianę 7 i części ścian bocznych 5 i 6 oraz ściany pośredniej 4. Słabo ogrzewana tylna ścianka 7 stanowi część układu rur opadowych i służy do zaopatrywania w wodę chłodzącą układu rur wznośnych, który zasadniczo utworzony jest ze ścian komory spalania 1, przy czym również ścianka kierująca 14 włączona jest w układ rur wznośnych. Rury płetwowe ścianki kierującej 14 zasilane są z własnej komory zbiorczej 12 i poprzez układ rur opadowych połączone są z walczakiem koła 16. Dzięki temu nie jest konieczna zabudowa murowanych ścian działowych.

179 911

W komorze spalania 1 zachodzi spalanie na zasadzie obiegowego złoża fluidalnego, przy czym powstające tam spaliny unoszą z komory spalania 1 materiał złoża obejmujący przykładowo, popiół, piasek, paliwo. Aby otrzymać właściwy skład złoża i umożliwić stabilny proces spalania, większe cząstki składowe materiału stałego są oddzielane ze spalin głównie za pomocą usytuowanej zgodnie z wynalazkiem ścianki kierującej 14 i z powrotem kierowane są do komory spalania 1. Na rysunku droga przepływu materiału złoża pokazana jest za pomocą strzałek kreskowych, a droga przepływu spalin za pomocą strzałek ciągłych.

W wyniku tego, że materiał stały ma znacznie większą gęstość niż spaliny w przestrzeni nad górną krawędzią 13 ściany pośredniej 4, gdzie następuje zmiana kierunku przepływu na przeciwny, dzięki działaniu siły uniosu działającej w kierunku na zewnątrz, i w przestrzeni znajdującej się przy dolnym zakończeniu ścianki kierującej 14, gdzie po raz drugi następuje zmiana kierunku przepływu, materiał stały przepływa w dół, w kierunku urządzenia zawracającego 9 i w ten sposób oddzielany jest od spalin.

Większe cząsteczki materiału stałego, które zostały wyhamowane, względnie zmieniły kierunek przy ściance kierującej 14, opadają do komory oddzielacza 2 poprzez zawrócony w kierunku do góry strumień spalin i są przy tym częściowo kierowane ku wygiętej w kierunku urządzenia zawracającego 9 tylnej ściance 7 i doprowadzane są do szybu zbiorczego 11 względnie również do przestrzeni zbiorczej 10 i urządzenia zawracającego 9. Komora oddzielacza 2 jest przy tym tak usytuowana, że większe cząstki materiału stałego, wskutek działania większej siły nośnej i zmniejszenia prędkości spalin, nie mogą być porywane przez strumień spalin zmieniający ostro kierunek o 180°.

Mniejsze cząstki, porywane przez strumień spalin i wyniesione do kanału drugiego ciągu, biorą udział w wymianie ciepła zachodzącej na przyłączonych dalej powierzchniach grzewczych. Ze względu na małe wymiary tych cząstek, na tych powierzchniach grzewczych nie występuje zjawisko erozji.

Oddzielone cząstki materiału stałego zawracane są przez urządzenie zawracające 9, które jak na fig. 1 ma postać syfonu, lub zaworu przelewowego, albo przelewu. Przeważnie urządzenie zawracające 9 ma prostszą postać, na przykład, tak jak to przedstawiono na fig. 2, stanowi je ukośna płaszczyzna, tak że nie jest potrzebne szczególne uszczelnienie. Wylot urządzenia zawracającego 9 jest celowo usytuowany prawie w połowie wysokości komory spalania 1, jak to zaznaczono na obydwu figurach, przy czym materiał złoża zawracany jest do złoża właściwego przepływając w kierunku do dołu i tworząc strumienie przyścienne. W przypadku zastosowania górnego bezpośredniego zawracania materiału stałego, bez uszczelnienia, jak na fig. 2 oddzielony materiał zsuwa się swobodnie do komory spalania 1 i opada wzdłuż ściany pośredniej 4 w kierunku dolnej części komory spalania. To swobodne zawracanie materiału złoża możliwe jest bez stosowania uszczelnienia, ponieważ po pierwsze na ściankach komory spalania zawsze występuje warstwa materiału złoża, która porusza się w kierunku do dołu - patrz strzałki kreskowe na fig. 1 i fig. 2 i która porywa ze sobą zawracany materiał w kierunku do dołu i po drugie ponieważ w górnym obszarze złoża fluidalnego praktycznie nie występują różnice wielkości ciśnienia, co zapobiega powstawaniu strumienia obejściowego spalin kierowanego przez komorę oddzielacza 2.1 tak materiał złoża opada aż do dolnego obszaru komory spalania i podlega fluidyzacji wraz z materiałem dostarczanym do komory spalania, przy czym popiół wraz z materiałem złoża jest przenoszony w kierunku do góry.

Urządzenie zawracające 9 może być również usytuowane w pobliżu dna komory spalania, gdzie materiał złoża jest zawracany poprzez stosowne urządzenie uszczelniające służące do dolnego połączenia strumieni obejściowych komory spalania 1 poprzez komorę oddzielacza 2, do komory spalania 1.

Zasadnicza cecha znamienna wynalazku polega na tym, że zarówno komora spalania 1, jak również komora oddzielacza 2 ma przekrój poprzeczny w kształcie prostokąta lub kwadratu. Wbudowanie do konstrukcji kotła ścianki kierującej 14 zwiększa trwałość całej instalacji. Dzięki prostocie zabudowy ścianki kierującej 14 i prostokątnemu lub kwadratowemu ukształtowaniu komory oddzielacza 2 elementy te mogą być zmontowane przy użyciu takich samych sposobów, jak wszystkie inne ściany i w prosty sposób wmontowane w kor

179 911 pus kotła. Taki sposób budowy kotła umożliwia wykonanie chłodzonego oddzielacza i realizacji zawracania materiału złoża prostym gospodarczym sposobem.

Przy większych obciążeniach kotła, możliwe jest zastosowanie zmodyfikowanych wariantów i konstrukcji.

Z jednej strony kocioł może mieć większą wysokość i szerokość, a z drugiej strony możliwe jest wykonanie kotła w układzie symetrycznym z dwiema komorami oddzielacza 2, w którym ścianka kierująca 14 jest rozgałęziona i jedna część, jak to przedstawiono na rysunku usytuowana jest przy ścianie pośredniej 4, a druga przy ścianie przedniej 3, która zbudowana jest tak, jak ściana pośrednia 4. Ciąg wsteczny spalin względnie końcowe powierzchnie grzewcze usytuowane są wtedy poprzecznie do płaszczyzny rysunku, ewentualnie symetrycznie do przodu i w dół i do tyłu. Symetryczna zabudowa daje całej konstrukcji większą stabilność względnie trwałości, tak że można maksymalnie zwiększyć obciążenie kotła.

179 911

5—

179 911

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do spalania działające na zasadzie obiegowego złoża fluidalnego wyposażone w rury opadowe i wznośne, posiadające komorę spalania chłodzoną rurami wznośnymi, do której przylega szyb skierowany w kierunku zgodnym z kierunkiem działania siły bezwładności, przy czym przy zakończeniu komory spalania, usytuowany jest środek zawracający strumień spalin pochodzących ze złoża fluidalnego wraz z cząstkami materiału stałego, w kierunku działania siły bezwładności, a za tym szybem, po zmianie kierunku przewodu służącego do oddzielania, usytuowany jest szyb o zwiększającym się przekroju poprzecznym, znamienne tym, że w komorze spalania (1) usytuowany jest środek służący do zawracania większych cząstek materiału stałego, szczególnie materiału złoża w kierunku do dołu, i tym, że na tylnej ścianie (7) urządzenia oddzielającego usytuowane są rury opadowe, ogrzewane spalinami obciążonymi pyłem.
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tylna ściana (7) urządzenia oddzielającego i zawracającego (9) wykonana jest jako element układu rur opadowych i wygięta jest u dołu w kształcie leja, tworząc komorę oddzielacza (2) przy czym komora oddzielacza (2) usytuowana obok górnej części komory spalania (1) stanowi kanał zwrotny spalin, do którego dołączony jest szyb zbiorczy (11), zawracający materiał złoża, a komora spalania (1) i komora oddzielacza (2) posiadają boczne ściany (5, 6), które stanowią elementy układu rur wznośnych, które uchodzą do walczaka (16) kotła, który umieszczony jest na zespole rur, i w obszarze przedniej ściany (3) połączony jest z korpusem kotła.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamiepnc tym, że urządzenie oddzielające i zawracające wykonane jest w postaci pionowego szybu o wolnej przestrzeni wewnętrznej, utworzonego przez ścianę pośrednią (4) i ukształtowaną płasko w kierunku przepływu ściankę kierującą (14), który w dolnej części tworzy pustą komorę oddzielacza (2) w kształcie litery U połączoną z szybem zbiorczym (11) i urządzeniem zawracającym (9) oddzielającym materiał złoża, przy czym ścianka kierująca (14) i ściany komory oddzielacza (2) tworzą część układu rur opadowych i wznośnych.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że komora oddzielacza (2) w podstawowym zarysie, ma przekrój poprzeczny w kształcie prostokąta i wykonana jest w kształcie pionowego szybu, do którego w połowie wysokości przyłączony jest kanał zwrotny o zwiększającym się przekroju poprzecznym, przy czym dolna część komory oddzielacza (2) zwężająca się do dołu wraz z urządzeniem zawracającym oddzielone cząstki do komory spalania (1), wykonana jest z płetwowych ścian rurowych.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że urządzenie zawracające (9) przy ujściu do komory spalania (1) usytuowane jest nieco powyżej dna komory spalania i co najmniej częściowo wykonane jest z rur płetwowych i włączone w układ rur opadowych.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że w obszarze komory spalania (1), bez elementu uszczelniającego, usytuowane jest urządzenie zawracające (9), i że w komorze spalania (1) materiał złoża prowadzony jest wzdłuż ściany, przy występowaniu strumienia przyściennego, aż do dolnego obszaru komory spalania (1).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że urządzenie zawracające (9) zbudowane jest jako element uszczelniający w formie syfonu, zaworu przelewowego lub przelewu.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że ścianka kierująca (14), wzdłuż całej szerokości korpusu kotła usytuowana jest prostoliniowo w konstrukcji płetwowych ścian rurowych wyposażonych od wewnątrz w warstwę (15) chroniącą przed zużyciem, a komora (2) w górnej części podzielona jest na dwie części, a dalej stanowi sklepienie komory spalania (1).

   179 911
9. 9. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że ściany boczne (5, 6) korpusu kotła są stopniowane i wyposażone w kieszenie zbiorcze, które za pomocą osobnych rur opadowych przyłączone są do walczaka (16).

   * * *