PL194339B1 - Kocioł ze złożem fluidalnym - Google Patents

Abstract

1. Kociol ze zlozem fluidalnym zawierajacy komore spalania zdefiniowana przez sciany, strop oraz dno, posiadajaca zloze czastek sta- lych, powierzchnie odparowujace tworzace przy- najmniej dwie zasadniczo pionowe komory, które to komory posiadaja owalny lub wielokatny prze- krój poprzeczny oraz siegaja od dna w góre na przynajmniej 80% wysokosci komory spalania, znamienny tym, ze dno (5) posiada ciagla konstrukcje, a komory (12) parownika sa odda- lone od scian bocznych komory spalania, oraz umieszczone sa niezaleznie wewnatrz komory spalania tak, iz przestrzen wewnatrz komory spalania pozostaje otwarta i mozliwy jest swo- bodny ruch czastek nawet w poblizu wspo- mnianych komór. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kocioł ze złożem fluidalnym, o dużej pojemności, stosowany do wytwarzania pary wodnej.

Komora spalania konwencjonalnego kotła ze złożem fluidalnym zawiera wewnętrzną sekcję o prostokątnym przekroju poprzecznym, zdefiniowaną przez cztery ściany boczne, dno oraz strop, w której to wewnętrznej sekcji materiał złoża zawierający przynajmniej paliwo stałe jest poddawany fluidyzacji za pomocą gazu fluidyzacyjnego wprowadzanego poprzez dno, głównie za pomocą powietrza wykorzystywanego do przeprowadzenia egzotermicznej reakcji chemicznej w kotle. Ściany boczne komory spalania są typowo wyposażone w kanały wprowadzające paliwo oraz powietrze wtórne.

Ściany komory spalania są zwykle wykonane z paneli wykonanych z żebrowanych rur, tak więc energia uwalniana w reakcjach chemicznych zachodzących w wyniku spalenia paliwa jest wykorzystywana do odparowania wody płynącej w rurach. Także często wewnątrz kotła umieszczane są powierzchnie przegrzewające zwiększające ilość energii przekazanej parze wodnej.

Gdy celem jest wykonanie kotła o dużej pojemności, niezbędne są duża objętość w jakiej zachodzi reakcja, oraz duże powierzchnie przegrzewające i powierzchnie parownika. Powierzchnia podstawy kotła jest wprost proporcjonalna do pojemności kotła bazując na wymaganej objętości i prędkości powietrza fluidyzacyjnego. Ponieważ strukturalnie niekorzystnym rozwiązaniem jest budowa bardzo długiego i wąskiego dna komory spalania, także wysokość kotła, oraz szerokość jego dna muszą być zwiększone w celu uzyskania wystarczająco dużej powierzchni parownika ścian bocznych. Znaczne zwiększenie wysokości może spowodować powstanie problemów strukturalnych, a zwiększenie szerokości utrudnia jednorodne wprowadzanie paliwa i powietrza wtórnego. Aby rozwiązać te problemy wewnątrz komory spalania można umieścić dodatkowe struktury zwiększające powierzchnie parownika kotła.

Najbardziej konwencjonalnym sposobem zwiększenia powierzchni parownika kotła jest wprowadzenie ścian działowych sięgających od jednej ściany bocznej kotła do drugiej. Rozwiązanie tego typu zostało ujawnione na przykład w opisie patentowym USA numer 3,736,908. W takich ścianach działowych muszą być umieszczone specjalne otwory, zapewniające jednorodność materiałów i procesów zachodzących w różnych częściach kotła. Nawet jeśli takich otworów jest dużo, trudno jest w kotłach posiadających ściany działowe osiągnąć jednorodność wymaganą z punktu widzenia optymalnej efektywności i minimalizacji emisji do środowiska. Problemy te są najbardziej widoczne w dolnych narożnikach kotła, które są miejscami najbardziej krytycznymi w odniesieniu do jednorodności pracy kotła, a liczba tych narożników w sposób nieunikniony rośnie przy wprowadzeniu ścian działowych usytuowanych pomiędzy dwoma ścianami bocznymi.

Przepływ wody płynącej w dwóch fazach w rurach parownika jest zjawiskiem trudnym do sterowania o złożonej charakterystyce geometrycznej, z tego punktu widzenia jednym z problemów towarzyszących wprowadzeniu prostej ściany działowej jest to, iż w przeciwieństwie do ścian bocznych kotła, energia cieplna jest przekazywana do rur wewnątrz ściany z obu stron. Aby uzyskać odparowywanie oraz utrzymać równowagę, pomiędzy odparowywaniem, a krążeniem wody w ścianach działowych, wymiary rur w ścianach działowych muszą być większe lub też muszą one być rozmieszczone gęściej niż ma to miejsce w ścianach bocznych. Uzyskanie ścian działowych, które są stosunkowo cienkie, uwzględniając ich wysokość, sięgających od dna komory spalania aż po jej szczyt, może być trudne w przypadku wysokiego kotła uwzględniając warunek zapewnienia wystarczającej sztywności ścian.

Ze stanu techniki znane jest zastosowanie chłodzonych ścian działowych, wyposażonych w różnego rodzaju elementy niezbędne do pracy kotła ze złożem fluidalnym. Na przykład, opisy patentowe USA numer 5,678,497 i WO 98/25074 ujawniają układy, w których środki wprowadzające powietrze wtórne są przymocowane do chłodzonych ścian działowych.

Zamiast ścian działowych znane jest także stosowanie do wnętrza komory spalania innego rodzaju struktur pomocniczych, które są wykorzystywane do wytwarzania pary wodnej, jak również w innych celach, związanych z działaniem kotła. Opis patentowy USA numer 5,070,822 ujawnia układ, w którym wewnątrz cylindrycznej komory spalania umieszczony jest cylindryczny koncentryczny oddzielacz cząstek, którego zewnętrzna osłona jest utworzona z powierzchni wymieniającej ciepło. W dolnej części tej samej struktury znajdują się także elementy służące do wprowadzania paliwa do komory spalania. Opis patentowy USA numer 4,817,563 ujawnia rozwiązanie, w którym chłodzone, zwężające się ku górze struktury umieszczone w dolnej części komory spalania obejmują 40-70% dna komory spalania, i są wykorzystywane do wprowadzania paliwa i powietrza wtórnego. Wszystkie te

PL 194 339 B1 układy są jednakże dość drogie i znajdują mniejsze zastosowanie w kotłach ze złożem fluidalnym większych rozmiarów, a uzyskiwana dzięki nim powierzchnia parownika jest mniej znacząca.

Przedmiotem wynalazku jest kocioł ze złożem fluidalnym zawierający komorę spalania zdefiniowaną przez ściany, strop oraz dno posiadającą złoże cząstek stałych, powierzchnie parownika tworzące przynajmniej dwie zasadniczo pionowe komory, które to komory posiadają owalny lub wielokątny przekrój poprzeczny oraz sięgają od dna w górę na przynajmniej 80% wysokości komory spalania.

Istota wynalazku polega na tym, że dno posiada ciągłą konstrukcję, a komory są oddalone od ścian bocznych komory spalania, oraz umieszczone są niezależnie wewnątrz komory spalania tak, iż przestrzeń wewnątrz komory spalania pozostaje otwarta i możliwy jest swobodny ruch cząstek nawet w pobliżu wspomnianych komór.

Korzystnie, komory sięgają od dna komory spalania do jej stropu.

W rozwiązaniu według wynalazku, 20-70%, a korzystnie 40-60% powierzchni parowania kotła znajduje się w komorze parownika.

Kocioł według wynalazku posiada przynajmniej dwie, zasadniczo pionowo usytuowane komory, rozmieszczone w przynajmniej dwóch rzędach, wewnątrz komory spalania. Przekrój poprzeczny komór ma kształt figury wypukłej, korzystnie prostokąta i pozostaje prawie niezmienny na przynajmniej 50% wysokości komory spalania, a każda z przekątnych poziomego przekroju komór według wynalazku jest przynajmniej w 60% długości równoległa do przekątnej komory spalania.

Korzystnie, odległość pomiędzy przeciwległymi ścianami komór wynosi przynajmniej 0,5 m.

Według wynalazku, w komorach kotła umieszczone są środki służące do wprowadzania powietrza wtórnego i paliwa, jak również znajdują się tu powierzchnie przegrzewające, przy czym przegrzewacz usytuowany w tych komorach jest przegrzewaczem typu naściennego.

W zaproponowanym rozwiązaniu, komora wymiany ciepła stacjonarnego złoża fluidalnego znajduje się w dolnej części komór, w których umieszczona jest struktura poprawiająca sztywność komory wymiany ciepła i struktura poprawiająca sztywność komory spalania.

W komorze według wynalazku, a korzystnie w komorach znajduje się oddzielacz cząstek, zwłaszcza oddzielacz cyklonowy o prostokątnym przekroju poprzecznym lub kwadratowym.

Korzystnie, długość dłuższego boku przekroju oddzielacza cząstek jest przynajmniej dwukrotnie większa niż długość krótszego boku, a wewnątrz oddzielacza cząstek znajduje się pionowa ściana działowa.

Zaleta przedmiotowego wynalazku polega na tym, że w szczególności zaproponowany układ pozwala na ułożenie powierzchni parownika w dużych kotłach ze złożem fluidalnym. Poza tym pozwala on na zastosowanie pomocniczych powierzchni odparowujących w kotłach ze złożem fluidalnym takich, aby na wszystkich powierzchniach parownika powstawały podobne warunki odparowywania.

Kocioł według wynalazku jest urządzeniem, w którym występuje dobre wymieszanie materiałów i panują jednorodne warunki przebiegu reakcji spalania, pomimo obecności pomocniczych powierzchni odparowujących, co w rezultacie pozwala na osiągnięcie dobrej efektywności spalania i redukcji szkodliwych zanieczyszczeń.

Wynalazek można w szczególności zastosować w kotłach ze złożem fluidalnym, w których powierzchnie parownika są umieszczone w kotle ze złożem fluidalnym tak, iż wewnątrz komory spalania utworzone zostają zasadniczo pionowe komory. W tym opisie wynalazku, oraz w zastrzeżeniach patentowych termin komora określa strukturę otoczoną ścianami, wewnątrz której utworzona zostaje zasadniczo zamknięta przestrzeń. Ściany są typowo wykonane z prostych paneli rur wodnych wykonanych z żebrowanych rur wodnych. Wysokość komór w kotle ze złożem fluidalnym jest w przybliżeniu równa wysokości komory spalania, korzystnie przynajmniej 80% wysokości komory spalania. Komory sięgają korzystnie od dna do szczytu, a więc mogą być wykorzystane do wzmocnienia konstrukcji komory spalania.

Wykorzystując układ według prezentowanego wynalazku wewnątrz komory spalania kotła ze złożem fluidalnym można stworzyć żądaną liczbę komór, a więc wielkość kotła nie jest ograniczona wymaganą wielkością powierzchni parownika. W małych kotłach może być umieszczona na przykład jedna bądź dwie komory według prezentowanego wynalazku. W dużych kotłach korzystnie umieszczonych jest wiele komór na przykład, trzy, cztery, sześć lub osiem, nawet do dziesięciu lub więcej komór. Komory mogą być umieszczone jedna za drugą w dwóch lub kilku rzędach, lub też w innym porządku, który jest uważany za najlepszy w danym przypadku. W kotach ze złożem fluidalnym korzystnie około 20-70%, korzystniej 40-60% powierzchni parownika kotła tworzą powierzchnie komór według prezentowanego wynalazku.

PL 194 339 B1

Komory według prezentowanego wynalazku są typowo patrząc w przekroju poprzecznym dwuwymiarowe, tak więc dwie przeciwległe ściany są oddalone od siebie na niewielką odległość. Obie strony przeciwległych powierzchni parownika nie są zasadniczo ogrzewane, a jest ogrzewana tylko jedna z nich. Tak więc warunki jakie panują w pobliżu wszystkich powierzchni parownika, to jest powierzchni parownika ścian kotła oraz ścian komór, są w przybliżeniu jednakowe. Tak więc struktury rur wodnych mogą być wymiarowane w taki sam sposób jak struktury rur wodnych zewnętrznych ścian kotła. Jest to znacząca zaleta w odniesieniu do wymiarowania obiegów pary wodnej oraz ochrony przed zagrożeniami zwłaszcza w przypadku kotłów przepływowych.

Wewnątrz komór umieszczona jest typowo sekcja wewnętrzna, która może być wykorzystana w kilku celach. Na przykład, wewnątrz komór może zostać zbudowana struktura nośna wymagana z uwagi na obciążenia strukturalne komór, przez co jeśli jest to konieczne, możliwe jest zbudowanie wystarczająco wysokich komór. Struktura nośna umieszczona wewnątrz komór, może być także wykorzystana do podniesienia wytrzymałości strukturalnej komory spalania całego kotła.

Komory według prezentowanego wynalazku posiadają taki kształt, iż ich przekrój poprzeczny jest w przybliżeniu stały w większej części wysokości komory spalania, korzystnie przynajmniej na 50% wysokości komory spalania. Struktury pomocnicze wymagane przez różnego rodzaju funkcje reaktora ze złożem fluidalnym lub kotła zwłaszcza, gdy zamocowane są w górnej lub dolnej części komory mogą, zmienić kształt komory w tym punkcie.

Przez zastosowanie układu według prezentowanego wynalazku, kocioł ze złożem fluidalnym, może być wyposażony w większą liczbę powierzchni parownika bez potrzeby podziału komory spalania na niezależne części za pomocą ścian działowych. Całe dno komory spalania, z wyjątkiem oddzielnych komór, może być wykonane jako ciągłe. Tak więc proces zachodzący wewnątrz komory spalania, typowo proces spalania, nie musi być dzielony na niezależne części, ale materiał złoża może przemieszczać się niemalże swobodnie wewnątrz całej przestrzeni komory spalania.

Poziomy przekrój komór ma kształt wypukły, to jest patrząc od wewnątrz komory, kąty tworzone przez sąsiadujące ściany tej komory są mniejsze niż 180°. Ponadto, komory są korzystnie oddalone od ścian bocznych komory spalania. Tak więc komory nie tworzą wewnętrznych narożników wewnątrz komory spalania, które mogły by stwarzać problemy w odniesieniu do procesu mieszania, ale wszystkie narożniki tworzone przez komory są narożnikami zewnętrznymi patrząc od strony komory spalania. Tak więc większość objętości komory spalania, nawet w pobliżu komór, jest dostępna dla cząstek, które mogą się tam przemieszczać, a ich ruch nie jest zasadniczo ograniczony. Aby nie ograniczać ruchu cząstek wewnątrz komory spalania, każda z przekątnych komór jest korzystnie nie więcej niż 60%, korzystniej nie więcej niż 50%, równoległa do przekątnej komory spalania.

Do komór odparowujących według prezentowanego wynalazku można także przymocować inne struktury pełniące inne funkcje związane z pracą kotła ze złożem fluidalnym. Najkorzystniej wewnątrz komór umieszcza się środki służące do wprowadzania powietrza wtórnego. Także wewnątrz komór mogą być umieszczone środki służące do wprowadzania paliwa lub kamienia wapiennego, tak więc przesył paliwa lub kamienia wapiennego wewnątrz komory jest realizowany pneumatycznie lub z wykorzystaniem podajnika śrubowego zamontowanego w pozycji pochylonej.

Komory mogą być korzystnie wykonane z płaskich paneli złożonych z rur wodnych, nawet jeśli w niektórych przypadkach korzystnie jest wykorzystać komory o owalnym przekroju poprzecznym. Przekrój poprzeczny komory posiada korzystnie kształt wielokąta, korzystniej prostokąta. Przekrój w kształcie prostokąta może przyjąć formę kwadratu, ale korzystnie jest wydłużony tak, iż proporcje odpowiednich długości boku dłuższego do długości boku krótszego wynosi przynajmniej dwa. Komora posiadająca wydłużony przekrój jest korzystna, ponieważ daje dużą powierzchnię odparowującą nie zwiększając w znaczący sposób całkowitej powierzchni dna kotła. Aby umożliwić zamontowanie wielu różnych struktur i urządzeń wewnątrz komór, odległość pomiędzy przeciwległymi ścianami komory powinna wynosić korzystnie przynajmniej 0.5m, a najkorzystniej 1 m.

W jednej lub kilku komorach kotła ze złożem fluidalnym można zainstalować oddzielacz cząstek. Tak więc w górnej części komory utworzonych zostaje jeden lub większa liczba otworów, poprzez które przepływa gaz wytworzony w piecu, materiał złoża fluidalnego unoszony przez wspomniany gaz może przedostać się do wewnętrznej sekcji komory. Wewnątrz komory umieszczony jest oddzielacz zderzeniowy lub oddzielacz cyklonowy, oddzielający gazy spalinowe od materiału złoża unoszonego przez wspomniane gazy spalinowe. Oczyszczone gazy spalinowe są odprowadzane poprzez górną część komory, a oddzielony materiał złoża fluidalnego powraca do komory spalania.

PL 194 339 B1

Według korzystnego przykładu wykonania wynalazku komory zawierające oddzielacz cząstek mają kwadratowy przekrój poprzeczny, przez co kanały wlotowe prowadzące z komory spalania są umieszczone w jednej lub kilku ścianach bocznych w pobliżu narożników komory. Najkorzystniej wlot jest umieszczony w każdej ze ścian bocznych kwadratowej komory.

Komory zawierające oddzielacz cząstek mogą posiadać przekrój poprzeczny o wydłużonym kształcie tak, iż w jednej komorze powstają dwa lub kilka wirów wytworzonych poprzez środki otworów wlotowego i wylotowego. Pomiędzy różnymi wirami może znajdować się umieszczona wewnątrz komory ściana działowa lub też wiry te mogą znajdować się w tej samej przestrzeni.

W dolnych częściach komór korzystnie mogą znajdować się komory wymiany ciepła, na przykład służące do przegrzewania pary wodnej. Gorący materiał złoża jest prowadzany do komory wymiany ciepła albo bezpośrednio z otaczającego ją złoża fluidalnego lub też z kanału zwrotnego którym wprowadzane są cząstki pochodzące z oddzielacza cząstek znajdującego się w komorze. Komory wymiany ciepła umieszczone w komorach ograniczają potrzebę instalowania komór wymiany ciepła połączonych ze ścianami bocznymi komory spalania, przez co pozostawiona jest większa powierzchnia ścian bocznych, na przykład wykorzystywana do wprowadzania paliwa.

W połączeniu z komorami wprowadzone mogą zostać także powierzchnie przegrzewające parę wodną, na przykład powierzchnie przegrzewające typu naściennego. Wtym przypadku wnętrze komór jest wyposażone w rury łączące przenoszące parę wodną, biegnące od miejsca w którym rury przegrzewające są wyprowadzane na zewnątrz ściany komory, to jest do komory spalania tak, iż rury i panele rurowe przebiegają w kierunku do góry, w pobliżu ściany, kończąc się rurą rozgałęźną umieszczoną powyżej stropu komory spalania.

Przez umieszczenie w kotle odpowiedniej liczby oddzielnych komór, odległość pomiędzy dwoma sąsiadującymi punktami wprowadzenia paliwa i powietrza wtórnego może być wszędzie odległością odpowiednią. Tak więc przy wykorzystaniu układu według prezentowanego wynalazku, jednorodne warunki w jakich zachodzi proces mogą być utworzone w całkowicie nowy sposób, nawet w komory spalania większych kotłów.

Gdy wykorzystuje się układ według prezentowanego wynalazku, powierzchnie odparowujące o odpowiedniej wielkości mogą być ukształtowane nawet w kotłach ze złożem fluidalnym, bez zwiększania wysokości komory spalania czy też pogorszenia stopnia wymieszania materiału. Przez dodanie struktur pomocniczych wewnątrz komór według prezentowanego wynalazku, poprawieniu ulega sztywność kotła, jednorodność materiałów i procesów, ponadto zwiększeniu ulega wolna powierzchnia ścian bocznych kotła.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku na którym: fig. 1 schematycznie przedstawia pionowy przekrój kotła z obiegowym złożem fluidalnym, wyposażonego w komory według wynalazku; fig. 2 - poziomy przekrój kotła z fig. 1; fig. 3 - pionowy przekrój komory parownika według wynalazku, w której zamontowano powierzchnię przegrzewającą; fig. 4 - pionowy przekrój dolnej części komory parownika według wynalazku, do której przymocowana jest komora wymiany ciepła; fig. 5 poziomy przekrój kolejnego przykładu wykonania kotła ze złożem fluidalnym, zawierającego komory według wynalazku zawierające powierzchnie przegrzewające parę wodną, komory wymiany ciepła oraz oddzielacze cząstek; fig. 6 - pionowy przekrój przykładu wykonania kotła ze złożem fluidalnym zawierającego komory według wynalazku; fig. 7 - poziomy przekrój kolejnego przykładu wykonania kotła ze złożem fluidalnym.

Figura 1i 2 schematycznie przedstawiają kocioł ze złożem fluidalnym zawierający przykładową strukturę według prezentowanego wynalazku. Głównymi częściami kotła 1 są komora spalania 2 oraz oddzielacz cząstek 3. Komora spalania 2 jest zdefiniowana przez ściany boczne 4, dno 5 oraz strop 6. Komora spalania 2 jest wyposażona w kanały 7 służące do podawania paliwa oraz materiału, na przykład piasku lub kamienia wapiennego. Dno kotła jest wyposażone w środki 8 służące do dostarczania powietrza wtórnego fluidyzującego materiał złoża. Niższa część komory spalania jest także wyposażona w kanały 9 służące do doprowadzania powietrza wtórnego.

Poprzez środki doprowadzające powietrze do kotła podtrzymywany jest proces spalania paliwa. Popiół oraz materiał złoża są odprowadzane łącznie z powietrzem fluidyzacyjnym, oraz gazami spalinowymi poprzez kanał 10 do oddzielacza 3, większa część cząstek stałych jest oddzielana od gazów spalinowych i powraca poprzez rurę powrotną 11 do dolnej części komory spalania 2.

Ściany boczne 4 komory spalania są wykonane z paneli zbudowanych z rur wodnych, zawierających użebrowane rury wodne w sposób znany i nie są przedstawione szczegółowo na rysunku.

PL 194 339 B1

Energia uwolniona w procesie spalania paliwa jest wykorzystywana do odparowania wody płynącej w rurach wodnych ścian bocznych.

Wewnątrz komory spalania znajdują się komory 12 według prezentowanego wynalazku, wykonane ze ścian zbudowanych z rur wodnych, sięgających od dna komory spalania po jej szczyt. Ściany 13 komór są wykonane z paneli zbudowanych z rur wodnych, których rury wodne połączone są z rurami zasilającymi 14 poniżej komory spalania, oraz z rurami rozgałęźnymi 15 powyżej komory spalania. Wewnątrz komór przedstawiono przykładowe środki 16, 17, służące do doprowadzania powietrza wtórnego, oraz paliwa do centralnej części komory spalania.

Figura 2 ilustruje poziomy przekrój kotła ze złożem fluidalnym według fig. 1. W kotle według fig. 1 i 2 znajduje się dziewięć komór w dwóch rzędach. Liczba i lokalizacja komór może się różnić od tu przedstawionych. Komory mogą być rozmieszczone na przykład wszystkie w jednym rzędzie lub też możliwe jest ich rozmieszczenie w więcej niż w dwóch rzędach.

Na fig. 2 przekrój komór jest prostokątny, przy proporcji odpowiednich długości boku dłuższego i boku krótszego wynoszącej od trzech do pięciu. Ta proporcja może przyjmować inne wartości, nawet powyżej pięciu lub mniej niż trzy. W niektórych przypadkach komory mogą posiadać przekrój w kształcie kwadratu.

Na fig. 2 mniejsze komory 12a są wyposażone w zaznaczone symbolicznie struktury 18 poprawiające sztywność komór, a w największej z komór 12b, zaznaczono symbolicznie strukturę 19 wzmacniającą w szczególności sztywność komory spalania.

Całkowita liczba komór znajdujących się w piecu może się zmieniać w zależności od potrzeb, nawet w bardzo szerokim zakresie. W mniejszych kotłach może znajdować się tylko jedna bądź dwie komory, ale w większych kotłach może znajdować się nawet ponad dziesięć komór.

Figura 3 przedstawia, w jaki sposób powierzchnie przegrzewające 20 typu ścian skrzydłowych mogą być przymocowane, na przykład do komór 12 parownika, umieszczonych w kotle ze złożem fluidalnym według fig. 1. Powierzchnie przegrzewające są wykonane z paneli rurowych, w których para wodna, która ma zostać przegrzana przepływa z rur zasilających 21 znajdujących się wewnątrz komory parownika, do rur rozgałęźnych 22, znajdujących się powyżej stropu komory spalania.

Tak jak to pokazuje fig. 4 komora 30 wymiany ciepła jest umieszczona w dolnej części komory 12 parownika. Gorący materiał złoża przepływa z komory spalania 2 poprzez wlot 31 do komory. Z wykorzystaniem urządzeń 32 w komorze utrzymywana jest wolna fluidyzacja, przez co materiał złoża ochładza się na powierzchniach 33 wymieniających ciepło. Materiał jest odprowadzany poprzez otwór 34 w dolnej części komory do kanału 35, gdzie przenoszony jest do góry z wykorzystaniem fluidyzacji wygenerowanej przez urządzenia 36, następnie przepływa przez wylot 37 z powrotem do komory spalania 2. Konstrukcja komory wymieniającej ciepło znajdującej się w komorze parownika może się także różnić od tej przedstawionej na figurze.

Figura 5 przedstawia pionowy przekrój komory spalania kotła ze złożem fluidalnym, w którym zastosowano dwa typy komór 12c, 12d parownika. Pierwsze części komór 12c parownika są wyposażone w powierzchnie przegrzewające 20, oraz komory 30 wymiany ciepła według fig. 3 i 4. Druga część komór 12d parownika jest wyposażona w oddzielacz cząstek 40. Oddzielacz cząstek według fig. 5, posiada prostokątny przekrój poprzeczny, proporcja długości boku dłuższego do długości boku krótszego wynosi około dwóch. W górnej części oddzielacza cząstek znajdują się dwa otwory wylotowe 41 gazu, ponadto w dolnej części znajduje się otwór, poprzez który oddzielony materiał może zostać zwrócony do komory spalania.

Cząstki materiału unoszone przez gaz są wprowadzane do oddzielacza tak, iż strumień gazu sprzyja tak jak to tylko możliwe powstawaniu zawirowań. Tak więc kanały 42, 43, służące do kierowania strumienia gazu prostopadle do ściany oddzielacza, są korzystnie umieszczone w punkcie, w którym kierunek przepływu zawirowania odwrócony jest od ściany. W innych częściach ścian bocznych mogą znajdować się ukośnie zorientowane kanały wlotowe 44, które biegną równolegle do strumienia zawirowania.

W niektórych przypadkach korzystnie jest umieścić ścianę działową 45 pomiędzy dwoma wirami oddzielacza cząstek 40. Proporcja boków przekroju oddzielacza cząstek, może się różnić od tej przedstawionej w fig. 5. Oddzielacz może mieć na przykład przekrój kwadratowy.

Figura 6 przedstawia trzeci przykład wykonania wynalazku, w którym komora 12 parownika sięga od dna5 komory spalania 2 aż do stropu 6, ale zagina się poniżej stropu i przechodzi przez ścianę boczną 4a komory spalania w pobliżu stropu komory spalania. Ten rodzaj układu może być korzystny w niektórych przypadkach w odniesieniu, na przykład do sterowania rozszerzalności termicznej układu. W ten sam sposób dolna część komory może być wygięta tak, aby przejść przez ścianę boczną.

PL 194 339 B1

Na fig. 7 przedstawiono poziomy przekrój kotła ze złożem fluidalnym, w którym komory według prezentowanego wynalazku są umieszczone w kotle tak, iż powierzchnie ich ścian nie są równoległe względem ścian komory spalania, ale znajdują się względem nich pod kątem 45°, to jest utworzona zostaje konstrukcja diamentowa.

Wynalazek został opisany w odniesieniu do przykładów wykonania, które są uważane obecnie za najkorzystniejsze, jednakże należy zrozumieć, że wynalazek nie jest ograniczony wyłącznie do tych przykładów wykonania, ale obejmuje także szereg układów mieszczących się w zakresie wynalazku określonego przez przedstawione poniżej zastrzeżenia patentowe.

Claims (24)

1. Kocioł ze złożem fluidalnym zawierający komorę spalania zdefiniowaną przez ściany, strop oraz dno, posiadającą złoże cząstek stałych, powierzchnie odparowujące tworzące przynajmniej dwie zasadniczo pionowe komory, które to komory posiadają owalny lub wielokątny przekrój poprzeczny oraz sięgają od dna w górę na przynajmniej 80% wysokości komory spalania, znamienny tym, że dno (5) posiada ciągłą konstrukcję, a komory (12) parownika są oddalone od ścian bocznych komory spalania, oraz umieszczone są niezależnie wewnątrz komory spalania tak, iż przestrzeń wewnątrz komory spalania pozostaje otwarta i możliwy jest swobodny ruch cząstek nawet w pobliżu wspomnianych komór.

2. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że komory (12) parownika sięgają od dna komory spalania (2) do jej stropu (6).

3. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że 20-70% powierzchni parowania kotła znajduje się w komorze parownika.

4. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że 40-60% powierzchni parowania kotła znajduje się w komorze parownika.

5. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że istnieją przynajmniej dwie, zasadniczo pionowo usytuowane komory (12) parownika.

6. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że komory (12) parownika są rozmieszczone w przynajmniej dwóch rzędach wewnątrz komory spalania.

7. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że przekrój komór (12) parownika ma kształt figury wypukłej.

8. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że przekrój komór (12) parownika jest prostokątny.

9. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że przekrój komór (12) parownika pozostaje prawie niezmienny na przynajmniej 50% wysokości komory spalania.

10. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z przekątnych poziomego przekroju komór (12) parownika jest przynajmniej w 60% długości równoległa do przekątnej komory spalania.

11. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że odległość pomiędzy przeciwległymi ścianami komór (12) parownika wynosi przynajmniej 0,5 m.

12. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że w komorach (12) parownika umieszczone są środki służące do wprowadzania powietrza wtórnego.

13. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że w komorach (12) parownika umieszczone są środki służące do wprowadzania paliwa.

14. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że w komorach (12) parownika umieszczone są powierzchnie przegrzewające.

15. Kocioł według zastrz. 14, znamienny tym, że przegrzewacz usytuowany w komorach (12) parownika jest przegrzewaczem typu naściennego.

16. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że komora wymiany ciepła stacjonarnego złoża fluidalnego znajduje się w dolnej części komór (12) parownika.

17. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że w komorach (12) parownika umieszczona jest struktura poprawiająca sztywność komory wymiany ciepła.

18. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że w komorach (12) parownika umieszczona jest struktura poprawiająca sztywność komory spalania.

19. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że w komorze, a korzystnie w komorach (12) parownika znajduje się oddzielacz cząstek (40).

20. Kocioł według zastrz. 19, znamienny tym, że oddzielacz cząstek (40) jest oddzielaczem cyklonowym.

PL 194 339 B1

21. Kocioł według zastrz. 20, znamienny tym, że przekrój oddzielacza cząstek (40) jest prostokątny.

22. Kocioł według zastrz. 21, znamienny tym, że przekrój oddzielacza cząstek (40) jest kwadratowy.

23. Kocioł według zastrz. 21, znamienny tym, że długość dłuższego boku przekroju oddzielacza cząstek (40) jest przynajmniej dwukrotnie większa niż długość krótszego boku.

24.Kocioł według zastrz. 23, znamienny tym, że wewnątrz oddzielacza cząstek (40) znajduje się pionowa ściana działowa.