PL224811B1 - Ruchomy deflektor kotła na paliwa stałe z automatycznym podawaniem paliwa - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ruchomy deflektor na paliwa stałe z automatycznym podawaniem paliwa. Rozwiązanie techniczne według wynalazku pozwala na współpracę z większością produkowanych kotłów pod warunkiem wcześniejszej modyfikacji komory paleniskowej w postaci wykonania d odatkowego otworu przelotowego w płaszczu wodnym, który posłuży do montażu mechanizmu napędowego ruchomego deflektora.

Z uwagi na specyfikę procesu spalania paliw stałych pochodzenia węglowego i znaczne ilości lotnych części palnych wchodzących w ich skład, konieczne jest wprowadzanie dodatkowych układów, które umożliwią dopalenie palnych gazów w celu uzyskania spalania całkowitego i zupełnego. Obecnie w tym celu większość producentów kotłów na paliwa stałe stosuje dodatkowy element charakteryzujący się dużą pojemnością cieplną, który nosi nazwę deflektora.

Urządzenie to pełni szereg funkcji poprawiających jakość procesu spalania takich jak:

• rozbija płomień z palnika, • tworzy nielaminarny przepływ spalin - zmienia przepływ spalin i „wydłuża” ich czas przebywania w komorze paleniskowej, • chroni górną część komory paleniskowej przed bezpośrednim działaniem płomieni, • zwiększa udział promieniowania w procesie wymiany ciepła w komorze paleniskowej, • nagrzany do wysokiej temperatury - kumuluje energię cieplną w swojej masie i wspomaga proces dopalania niespalonych cząstek paliwa.

W stanie techniki znane są i stosowane są deflektory wykonany z materiału o dużej pojemności cieplnej - żeliwo bądź ceramika - co pozwala na lepszą kumulację ciepła. Taki deflektor został przykładowo opisany w opisie polskiego wzoru użytkowego nr 65631 a jego konstrukcji dotyczy deflektora nieruchomego wyposażonego w dodatkowe otwory, które umożliwiają poprawę parametrów emisyjnych kotła w trakcie spalania paliw stałych. Z polskiego opisu patentowego nr 398524 znany jest ró wnież deflektor odprowadzający strumień ciepła od warstwy żaru, płomienia i spalin.

Deflektor jest elementem zazwyczaj zawieszony na łańcuchu, który pozwala na ręczną regulację wysokości montażu w zależności od wytycznych instalatora.

Prace prowadzone nad poprawą efektywności procesu spalania jednoznacznie wskazują na fakt, że kotły na paliwa stałe z automatycznym podawaniem paliwa w trakcie całego sezonu grzewczego zazwyczaj pracują w zakresie od 10 do 60% swojej mocy nominalnej (Urbaniak R., Bartoszewicz J., Analysis of enviromental burdens in automatic solid fuel fired boilers, Rynek Energii, Nr. 5, 2013). Sytuacja taka doprowadza do znacznego przekroczenia norm emisyjnych zarówno CO jak i CO2, co stanowi ogromne zagrożenie dla środowiska naturalnego. W sytuacjach tego typu główny problem stanowi objętość komory paleniskowej, w które odbywa się proces spalania. Komora ta jest definiowana jako przestrzeń od paleniska do powierzchni deflektora, boczne ściany komory stanowią jednocześnie komorę paleniskową. Z uwagi na fakt, że objętość komory paleniskowej została zaprojektowana dla nominalnej mocy grzewczej kotła, w sytuacji pracy z mocą cieplną na poziomie 30% mocy znamionowej, objętość komory paleniskowej jest zbyt duża. Prowadzi to do zaburzeń w procesie sp alania powodowanych przez nadmierne wychłodzenie deflektora z uwagi na jego stałą odległość od powierzchni paleniska i wzrost emisji tlenku węgla.

Jednocześnie do procesu spalania dostarczana jest zbyt wysoka ilość tlenu, który dodatkowo wpływa na obniżenie temperatury proces spalania i wzrost stężenia CO w spalinach wylotowych.

Wytyczony problem energetyczny rozwiązuje proponowany według wynalazku ruchomy deflektor do kotłów z automatycznym podawaniem paliwa.

Rozwiązanie, według wynalazku umożliwia płynną regulację mocy cieplnej kotłów z autom atycznym podawaniem paliwa poprzez zmianę objętości komory spalania.

Przedmiotom wynalazku jest ruchomy deflektor do kotłów z automatycznym podawaniem paliwa posiadający korpus i mechanizm napędowy. Korpus deflektora połączony jest z konstrukcją kotła. Część wewnętrzna deflektora natomiast połączona jest z korpusem poprzez element łączący i składa się z elementu centralnego oraz ścianek bocznych, wykonanych z materiału o dużej pojemności cieplnej. Ścianki boczne są połączone z mechanizmem napędowym za pomocą cięgien. Cięgna natomiast są elastycznie połączone ze ściankami bocznymi za pomocą zawiasów. Korzystnym rozwiązaniem jest kiedy mechanizm napędowy umieszczony jest w korpusie deflektora i w elemencie zabezpieczającym, który chroni elementy ruchome przed zabrudzeniem, a także przed wysoką temperaturą. Korzystnym jest także kiedy mechanizm napędowy napędzany jest układem motoreduktora zasilanego

PL 224 811 B1 silnikiem połączonym z układem sterowania silnikiem. Korzystnym jest takie połączenie korpusu deflektora z konstrukcją kotła, które realizowane jest poprzez przelotowy otwór w ścianie komory paleniskowej i zamocowanie korpusu za pomocą śrub montażowych, które trzymają element mocujący.

Podczas pracy kotła z mocą nominalną deflektor znajduje się na pozycji wyjściowej rozłożonej. W sytuacji zmniejszenia zapotrzebowania na energię cieplną, układ sterowania uruchamia silnik, który za pośrednictwem motoreduktora zwiększającego moment obrotowy powoduje obniżenie pozycji deflektora. Obniżenie deflektora powoduje zmniejszenie odległości pomiędzy elementami części wewnętrznej deflektora a powierzchnią paleniska. Umożliwia to poprawę parametrów procesu spalania przy obniżonej mocy cieplnej kotła. Dalsze obniżanie zapotrzebowania na moc cieplną powoduje p onowne uruchomienie silnika i dalszy ruch deflektora. Z uwagi na elementy ograniczające, nie możliwy jest dalszy ruch deflektora w kierunku paleniska. Konstrukcja elementu napędowego powoduje dalsze ograniczanie komory paleniskowej poprzez opuszczanie ścian bocznych deflektora. W tej pozycji, możliwa jest praca kotła z mocą minimalną przy zachowaniu poprawnych parametrów emisyjnych. Jest to spowodowane zmniejszeniem objętości komory paleniskowej i utrzymanie wysokiej temperatury na ścianach bocznych komory, które są jednocześnie ścianami deflektora. W sytuacji wzrostu zap otrzebowania na energię cieplną, dochodzi do sytuacji odwrotnej, w której układ sterowania włącza silnik w kierunku przeciwnym, co powoduje początkowo prostowanie ścianek bocznych deflektora, a następnie ruch powrotny całego deflektora do pozycji początkowej.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawiono schematyczny widok komory paleniskowej, w której ruchomy deflektor znajduje się w pozycji wyjściowej, fig. 2 - schematyczny widok komory paleniskowej, w której ruchomy deflektora znajduje się w pozycji obniżonej, oraz fig. 3 - schematyczny widok komory paleniskowej, w której ruchomy deflektora znajduje się w pozycji końcowej z opuszczonymi ścianami bocznymi.

W komorze paleniskowej zamontowano standardowy palnik retortowy 14, połączony z wentylatorem nadmuchowym 6. W ściance komory paleniskowej 1 wykonano przelotowy otwór, przez który przechodzi korpus deflektora 7. Jest on połączony z konstrukcją kotła za pomocą śrub montażowych 3, które trzymają element mocujący 2. Po zewnętrznej stronie kotła zamontowano układ motoreduktora 4, który przenosi moment obrotowy z silnika 5 na elementy wykonawcze motoreduktora. Część wewnętrzna deflektora składa się z elementu centralnego 11 i ścianek bocznych 10, wykonanych z materiału o dużej pojemności cieplnej. Element łączący 8 służy do połączenia korpusu deflektora z elementem centralnym deflektora 11. Ścianki boczne 10 są połączone z mechanizmem napędowym za pomocą cięgien 9, które są elastycznie połączone ze ścianami bocznymi deflektora za pomocą zawiasów 12. Obniżenie pozycji deflektora przedstawione na fig. 2 powoduje zmniejszenie odległości pomiędzy elementami 10 i 11 a powierzchnią paleniska 13. Jednocześnie z uwagi na obniżenie deflektora z korpusu 7 wysuwa się dodatkowy element zabezpieczający 15.

Zastosowanie przedstawionego układu ruchomego deflektora umożliwia poprawną pracę kotła w szerokim zakresie mocy cieplnych przy utrzymaniu poprawnych parametrów emisyjnych.

Claims (4)

1. Ruchomy deflektor kotła na paliwa stałe z automatycznym podawaniem paliwa posiadający korpus i mechanizm napędowy, znamienny tym, że korpus deflektora (7) połączony jest z konstrukcją kotła, a deflektor, połączony z korpusem deflektora (7) poprzez element łączący (8), składa się z elementu centralnego (11) i ścianek bocznych (10), wykonanych z materiału o dużej pojemności cieplnej, przy czym ścianki boczne (10) są połączone z mechanizmem napędowym za pomocą cięgien (9), a cięgna (9) są elastycznie połączone ze ściankami bocznymi (10) za pomocą zawiasów (12).

2. Ruchomy deflektor według zastrz. 1, znamienny tym, że mechanizm napędowy umieszczony jest w korpusie deflektora (7) i elemencie zabezpieczającym (15).

3. Ruchomy deflektor według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że mechanizm napędowy połączony jest z układem motoreduktora (4) zasilanego silnikiem (5), który połączony jest z układem sterowania.

4. Ruchomy deflektor według zastrz. 1 lub 2, lub 3, znamienny tym, że połączenie korpusu deflektora (7) z konstrukcją kotła wykonano poprzez przelotowy otwór ściany komory paleniskowej (1) i mocowanie za pomocą śrub montażowych (3), które trzymają element mocujący (2).