PL219679B1 - Palnik pyłowy do spalania w kotłach energetycznych zmielonej biomasy o koncentracji powyżej 2 kg/m³ - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest palnik pyłowy do spalania w kotłach energetycznych zmielonej ₃ biomasy o koncentracji powyżej 2 kg/m³ przeznaczony zwłaszcza do współspalania dużej ilości biomasy z pyłem węglowym.

Znane jest ze stosowania wykorzystanie w palnikach pyłowych do spalania biomasy w kotłach energetycznych, konstrukcji wirowych palników pyłowych, zwłaszcza w zakresie współspalania zmielonej biomasy z pyłem węglowym. Wirowe palniki pyłowe wyposażone w usytuowane koncentrycznie, dyszę powietrza wtórnego z zawirowaczem łopatkowym, dyszę pyłową z separatorem łopatkowym pyłu i dyszę powietrza rdzeniowego z rozdzielaczem stożkowym pyłu, wykazują przy spalaniu zmielonej biomasy szereg niedogodności związanych z wysoką zawartością wilgoci w biomasie rzędu 15-20% prowadzących do szybkiego zużywania erozyjnego, separatora i innych wewnętrznych elementów palnika, co prowadzi do pogorszenia jakości spalania a nawet grozi awarią kotła energetycznego. Opisane ₃ niedogodności potęgują się przy użyciu zmielonej biomasy o koncentracji powyżej 2 kg/m³. Próbę obejścia opisanych niedogodności stanowi rozwiązanie opisane w polskim opisie ochronnym Ru 65254, w którym pył z biomasy transportowany jest zainstalowaną w znanej konstrukcji wirowego palnika pyłowego, oddzielną dyszą, usytuowaną w osi palnika i miesza się z pyłem węglowym i powietrzem poza palnikiem, w strefie spalania kotła energetycznego. Wadą opisanego rozwiązania jest niedostatecznie wymieszanie pyłu z biomasy z utleniaczem co skutkuje pogorszeniem stabilności spalania oraz niskim stopniem wypalenia biomasy.

Istota palnika pyłowego do spalania w kotłach energetycznych zmielonej biomasy o koncentracji ₃ powyżej 2 kg/m³, zawierającego w części końcowej wirowego palnika pyłowego rurę zewnętrznego powietrza wtórnego w której osadzona jest koncentrycznie dysza pyłowa oraz rura rdzeniowa zakończona stabilizatorem stożkowym, polega według wynalazku, na wyposażeniu wirowego palnika pyłowego w jego części napływowej, w rurę doprowadzającą paliwo pyłowe w postaci mieszaniny powietrza i pyłu z biomasy o koncentracji od 2 kg/m³ do 10 kg/m³, osadzoną wewnątrz kanału rozrzedzającego który jest połączony w osi palnika, trwale, komplementarnie z dyszą pyłową usytuowaną w końcowej części palnika wewnątrz dyszy zewnętrznego powietrza wtórnego. Na obwodzie wylotu rury doprowadzającej paliwo pyłowe w po33 staci mieszaniny powietrza i pyłu z biomasy o gęstości od 2 kg/m³ do 10 kg/m³ jest osadzona dysza pierścieniowa łącząca rurę wewnętrznego powietrza wtórnego połączoną ze skrzynią powietrza wtórnego wyposażoną w przegrodę rozdzielającą z wylotem kanału rozrzedzającego. Kanał rozrzedzający posiada ponadto na swoim obwodzie dysze szczelinowe z przesłoną regulacyjną, które połączone są z wylotem rury wewnętrznego powietrza wtórnego. Na wylocie rury doprowadzającej paliwo pyłowe w postaci mie₃ szaniny powietrza i pyłu z biomasy o koncentracji od 2-10 kg/m osadzone są rozmieszczone obwodowo, kliny w kształcie stożka w ilości 4-10, pokrywającej do 70% długości obwodu a tworząca stożka klina tworzy z osią wypływu rury doprowadzającej paliwo pyłowe, kąt o wartości od 5° do 30°.

Konstrukcja palnika pyłowego według wynalazku, zapewnia możliwość użycia gęstej mieszaniny powietrza z pyłem ze zmielonej biomasy, co znacznie zwiększa wydajność procesu spalania biomasy przy jednoczesnym zmniejszeniu niespalonych odpadów.

Wynalazek został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny palnika pyłowego do spalania pyłu z biomasy w kotle energetycznym o kon₃ centracji 3 kg/m³, a fig. 2 - fragment przekroju podłużnego przez wylot rury doprowadzającej do palni₃ ka pyłowego, gęstą mieszaninę powietrza i zmielonej biomasy o koncentracji 3 kg/m³.

Palnik pyłowy do spalania w kotłach energetycznych mieszaniny powietrza i pyłu z biomasy o gę₃ stości 3 kg/m³ wykorzystuje konstrukcję wirowego palnika pyłowego, który zawiera w swojej części końcowej, rurę zewnętrznego powietrza wtórnego osadzoną w skrzyni powietrza wtórnego o SP z przegrodą P. W rurze zewnętrznego powietrza wtórnego 1 umieszczona jest osiowo dysza pyłowa 2, w której osadzona jest przesuwnie wzdłuż osi, na odcinku określonym długością rury zewnętrznego powietrza wtórnego 1, rura rdzeniowa 9 zakończona stabilizatorem 10. Przesuw osiowy rury rdzeniowej 9 jest realizowany przy pomocy cięgien 10. Według wynalazku wylot dyszy pyłowej 2 jest połączony trwale, osiowo w części napływowej palnika pyłowego, z wylotem kanału rozrzedzającego 4, którego wlot jest połączony osiowo z wylotem rury 3 doprowadzającej paliwo pyłowe w postaci gęstej mieszaniny powietrza i pyłu z biomasy o koncentracji 2 kg/m -10 kg/m przykładowo o koncentracji 3 kg/m . W skrzyni powietrza wtórnego SP osadzona jest według wynalazku dodatkowa rura 8 wewnętrznego powietrza wtórnego WW, usytuowana w osi rury 1 powietrza wtórnego zewnętrznego. Rura 8 wewnętrznego powietrza wtórnego WW jest połączona przez dyszę pierścieniową 5 zamocowaną na obwodzie zewnętrznym rury 3 doprowadzającej

PL 219 679 B1 do palnika paliwo pyłowe w postaci gęstej mieszaniny powietrza i pyłu z biomasy, z wlotem kanału rozrzedzającego 4. Na powierzchni kanału rozrzedzającego 4 zainstalowane są ponadto usytuowane na jego obwodzie, dysze szczelinowe 6 z ruchomą przesłoną regulacyjną PR, w ilości od 2-9 przykładowo w ilości 5-ciu, połączone z wylotem rury 8 wewnętrznego powietrza wtórnego WW. Na wylocie rury 3 doprowadzającej gęstą mieszaninę powietrza i pyłu z biomasy, zainstalowane są rozmieszczone obwodowo kliny 7, w kształcie stożka, w ilości od 4 do 10, zajmujące do 70% obwodu całkowitego wylotu rury 3, przykładowo 30% długości obwodu. Kliny stożkowe 7 w ilości przykładowo siedmiu, są ukształtowane według wynalazku tak że, tworząca stożka klina 7 tworzy z osią przepływu gęstej mieszaniny powietrza i pyłu z biomasy w rurze 3, kąt <β o wartości 5° do 35°, przykładowo <β równy 15°. Powoduje to częściowe odchylenie kierunku strugi gęstej mieszanki powietrza i pyłu z biomasy na wlocie do kanału rozrzedzającego 4 jednocześnie umożliwiając częściowy wypływ osiowy w przerwach między klinami co zapewnia równomierne rozprowadzenie mieszaniny powietrza i pyłu z biomasy w przestrzeni kanału rozrzedzającego 4. Działanie wirowego palnika pyłowego do spalania mieszaniny pyłu z biomasy z powietrzem o wysokiej koncentracji strugi mieszaniny rzędu 2-10 kg/m jest następujące.

₃

Gęsta pyłomieszanina paliwowa w postaci powietrza i pyłu z biomasy o koncentracji 2-10 kg/m , ₃ przykładowo o koncentracji 3 kg/m , jest doprowadzana do palnika osiowo rurą 3 połączoną z kanałem rozrzedzającym 4. Część powietrza wtórnego w postaci wewnętrznego powietrza wtórnego WW wydzielona ze skrzyni powietrza SP przy pomocy przegrody P jest doprowadzana jest rurą 8 wewnętrznego powietrza wtórnego do kanału rozrzedzającego 4, przy pomocy dyszy pierścieniowej 5 zamocowanej na obwodzie rury 3 doprowadzającej gęstą mieszaninę pyłu biomasy z powietrzem oraz za pomocą dysz szczelinowych 6 rozmieszczonych bezpośrednio na obwodzie kanału rozrzedzającego 4. Ilość powietrza wtórnego WW doprowadzanego przez dysze szczelinowe 6 jest regulowana za pomocą pierścieniowej przesłony regulacyjnej PR. Wewnętrzne powietrze wtórne WW wprowadzane jest dyszami szczelinowymi 6 prostopadle do kierunku przepływu pyłomieszanki gęstej, co zapewnia równomierne wypełnienie kanału rozrzedzającego 4, pyłem z biomasy w zakresie 0,4-1 kg/m wartości koncentracji. Powietrze wtórne wewnętrzne WW wprowadzane dyszą pierścieniową 5 zabezpiecza strumień mieszaniny paliwowej w postaci gęstej pyłomieszanki biomasy i powietrza, przed jej opadaniem i kontaktem ze ścianą dyszy pyłowej 2 w końcowej części palnika, wywoływanym zmniejszeniem prędkości przepływu, powstałym w wyniku skokowej zmiany pola powierzchni przekroju poprzecznego dyszy pyłowej 2 i rury 3 doprowadzającej gęstą mieszaninę powietrza i pyłu z biomasy.

Zastosowanie w palniku według wynalazku, regulowanej ilości wewnętrznego powietrza wtórnego WW, kierowanego do kanału rozrzedzającego połączonego osiowo z rurą doprowadzającą gęstą mieszaninę pyłu z biomasy i powietrza, przy pomocy dysz szczelinowych 6 i dyszy pierścieniowej 5, zapewnia obniżenie koncentracji pyłu z biomasy w obszarze palnika do przedziału gęstości 0,4 kg/m³-1 kg/m³, zmniejszając zjawisko erozyjnego zużywania elementów końcowej części palnika, odpowiedzialnych za stabilizację spalania.

Claims (2)

1. Palnik pyłowy do spalania w kotłach energetycznych zmielonej biomasy o koncentracji powyżej ₃
2. 2 kg/m³, wykorzystujący wirowy palnik pyłowy zawierający rurę powietrza wtórnego, w której osadzona jest koncentrycznie dysza pyłowa oraz rura rdzeniowa zakończona na wylocie stabilizatorem stożkowym, znamienny tym, że posiada w części napływowej rurę doprowadzającą (3) mieszaninę powietrza i pyłu z biomasy o koncentracji od 2 kg/m³ do 10 kg/m³, połączoną osiowo z wylotem kanału rozrzedzającego, który jest połączony w osi palnika trwale, komplementarnie z dyszą pyłową (2) usytuowaną w końcowej części palnika wewnątrz dyszy zewnętrznego powietrza wtórnego (1), przy czym na obwodzie wylotu rury (3) doprowadzającej mieszaninę powietrza i biomasy o koncentracji od 2 kg/m do 10 kg/m osadzona jest dysza pierścieniowa (5) łącząca rurę wewnętrznego powietrza wtórnego (WW) z wylotem kanału rozrzedzającego (4), który posiada ponadto na swoim obwodzie, dysze szczelinowe (6) z przesłoną regulacyjną (PR), połączone z wylotem rury wewnętrznego powietrza wtórnego (WW), poza tym na wylocie rury (3) doprowadzającej mieszaninę powietrza i biomasy o koncentracji od 2 kg/m³ do 10 kg/m³ osadzone są rozmieszczone obrotowo kliny (7) w kształcie stożka w ilości od 4 do 10 pokrywającej do 70% długości obwodu wylotu a tworząca stożka klina (7) tworzy kąt (<β) o wartości od 5° do 35°, z osią wypływu rury (3) doprowadzającej mieszaninę powietrza i biomasy o koncentracji od 2 kg/m³ do 10 kg/m³.