CS229928B2 - Equipment for combustion of solid fuels - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro spalování pevných paliv, například lesního odpadu jako kůry a/nebo štěpků, rašelinových sbalků, uhlí apod., sestávajícího z topeniště napojeného na tepelnou komoru a z pohyblivého roštu, který je uspořádán v topeništi pro posun paliva od vstupního otvoru během jeho spalování, z něhož kouřové plyny proudí do tepelné komory a dále do komína a z nejméně jednoho regulovatelného přívodu vzduchu jako alespoň primárního nebo sekundárního spalovacího vzduchu. Za účelem zlepšení spalovací účinnosti zařízení a pro umožnění účinného a dokonalého spalování lesního odpadu a jiných biologických paliv, která mohou mít velký obsah vlhkosti, je pohyblivý rošt svým ve směru postupu paliva zadním koncem umístěn mimo vlastní topeniště, je však s ním ve spojení, tvoří s přikládacím otvorem, na který je napojen, sušicí pásmo paliva dříve, než je toto palivo dopraveno pohyblivým roštem do topeniště. Rošt je opatřen příčnými unášeči obíhajícími v úrovni roštu pro posuv paliva topeništěm, přičemž rovina pohyblivého roštu je umístěna nad prostředky pro přívod spalovacího vzduchu zdola к palivu a pod průduchy pro přívod sekundárního spalovacího vzduchu.

Vynález se týká zařízení pro spalování pevných paliv, lesního odpadu, například kůry a/nebo štěpků, rašelinových sbalků, uhlí apod., sestávajícího z topeniště napojeného na tepelnou komoru, z pohyblivého roštu, umístěného v topeništi pro posuv paliva při jeho spalování od přikládacího otvoru topeništěm, z něhož kouřové plyny proudí do tepelné komory a dále do komína a z nejméně jednoho přívodu pro regulaci spalovacího vzduchu, alespoň jako primárního a sekundárního spalovacího vzduchu.

Foužívání lesního odpadu a jiných biologických materiálů jako paliva se rozšířilo, chybí však vhodné kotlové zařízení, v němž by se tento lesní odpad spaloval s velkým stupněm účinnosti a s možností značného kolísání nepřetržitého zatížení spojeného s nevýhodami tohoto paliva, jako například s měnící se jakostí a s kolísajícím obsahem vlhkosti, který činí 70 procent i dokonce více.

Úkolem vynálezu je proto opatření spalovacího zařízení umožňujícího dokonalé spálení lesního odpadu a jiných biologických paliv, která mohou mít vysoký obsah vlhkosti, aniž by bylo třeba je dříve vysušit a které by mimo to bylo možno snadno vyrobit a smontovat. Tento úkol plní zařízení podle vynálezu vykazujícího význaky uvedené v připojené definici předmětu vynálezu.

Vynález je dále popsán s odvoláním na připojené výkresy, kde značí obr. 1 pohled ze strany na zařízení podle vynálezu, zčásti v řezu, obr. 2 pohled zčásti v řezu na zařízení podle vynálezu v · podstatě v rovině II—II na obr. 1, obr. 3 schéma modifikovaného provedení pevného roštového lože zařízení podle vynálezu v pohledu ze strany, obr. 4 podélný řez v podstatě mezi rovinami IV—IV na obr. 3 ve zvětšeném měřítku, obr. 5 řez v podstatě podél roviny V—V na obr. 3 ve zvětšeném měřítku, obr. 6, 7 pohled shora na desky, popřípadě roštnici v pevném roštovém loži podle obr. 3.

Zařízení podle vynálezu pro spalování pevných paliv obsahuje topeniště 1 a tepelnou komoru 2, která je napojena na topeniště 1, kterou se vedou spaliny kouřovou troubou 3 do komína a v níž se protékající médium vypařuje nebo ohřívá teplem . vzniklým spálením paliva v topeništi 1, přičemž je možno jako tepelného média použít páry, vody nebo vzduchu. Tepelná komora 2 může být jakékoliv konstrukce a není podstatnou částí vynálezu. Není proto ani blíže na výkresech zakreslena a popisována.

V topeništi 1 je umístěn v podstatě vodorovně rošt 4, který unáší palivo topeništěm 1 a sahá od vstupního žlabu 5 pro podávání paliva přes celé topeniště 1 až k šnekovému dopravníku 7 pro vynášení popelu, poháněného motorem 6. Rošt 4, který bude dále nazýván hřeblový, sestává z pohyblivé podávači části 4ia, opatřené hřebly nebo unášeči 9 a z pevného dna, po němž se palivo, spočívající na pohyblivé podávači části 4a, během spalování posouvá v topeništi 1.

Pohyblivá podávači část 4a hřeblového roštu 4 obsahuje dva nekonečné řetězy 8 spojené mezi sebou hřebly či unášeči 9 pohyblivé podávači části 4a, které dosahují plné výšky mezi protilehlými bočními stěnami topeniště 1, jak je znázorněno na obr. 2. Nekonečné řetězy 8 obíhají se svými hřebly či unášeči 9 po dvou koncových kladkách 11 a 12, které jsou umístěny mimo vlastní topeniště 1. Horní větve nekonečných řetězů 8 procházejí vodícími drážkami 13 provedenými v bočních stěnách 10 topeniště 1. Jedna z těchto koncových kladek 11, 12 je poháněna, například koncová kladka 12 ležící na vynášecím konci hřeblového roštu 4, jak je znázorněno na obr. 1, 2. Tato kladka 12 je poháněna motorem 14 přes převod 15 rychlostí regulovanou automaticky podle okamžitých poměrů. Koncová kladka 12 je otevřená a je uložená · svou osou v ložiskách 15. Stejným způsobem jako koncová kladka 12 může být uložena i koncová kladka 11.

Podél horních větví hřeblového roštu 4 jsou hřebla či unášeče 9 pohyblivé podávači části 4a uspořádány tak, že obíhají hranou vzhůru po dnu, které ve vlastním topeništi 1 obsahuje rošt 16. U příkladu provedení podle obr. 1, 2 sestává tento ' rošt 16 z podélných profilů 17 ve tvaru písmene U uspořádaných svými rameny vzhůru a z podélných profilů 18 ve tvaru písmene U nebo E, které jsou uspořádány na podélných profilech 17 ve tvaru písmene U a jejichž ramena jsou ' obrácena dolů. Rošt 16 spočívá na železných nohách 19 připevněných na příčných hřebenech 29, 21 tvarového plechu 22, který je umístěný mezi horní a dolní větví nekonečných řetězů 8 a svojí částí 23 tvoří část dna 4b, která se nachází pod vstupním žlabem 5 topiva a tvoří zásobovací část hřeblového roštu 4. Množství paliva, které hřeblový rošt 4 pomocí hřebel, či unášečů 9 může odebírat ze vstupního žlabu 5 se reguluje pomocí svisle pohyblivé klapky umístěné za vstupním žlabem 5 ve směru pohybu hřeblového roštu 4 a jejíž poloha nad tímto žlabem 5 rozhoduje o tloušťce vrstvy paliva, které hřeblový rošt 4 dopravuje do topeniště 1.

Z příčných hřebenů 20, 21 vytvořených v tvarovém plechu 22 umístěném mezi horní a dolní větví nekonečných řetězů 8 jsou v příčných hřebenech 21 vytvořeny vzduchové kanály pro přívod primárního spalovacího vzduchu postupujícího pomalu zdola k roštu 16 propouštějícímu vzduch. Vzduchové kanály v příčných hřebenech 21 jsou zpravidla po svých stranách opatřeny výstupními otvory 25, v nichž jsou umístěny ventily nebo klapky 26, které nejen umožňují, že vystupující vzduch je možno usměrnit tak, aby ovíval strany nejbližších hřebenů 20, 21 a tím je chladil, nýbrž vzduchový proud i regulují, přičemž se spalování udržuje na nastavené intenzitě po celé délce vrstvy paliva. Primárního vzduchu se používá v podstatě ke zplyňování (pyrolýze) a dokonalému spalování paliva ve vrstvě na kysličník uhličitý CO2.

V čelních stěnách 27, 28 topeniště 1 jsou provedeny v rozmanité výšce nad vrstvou paliva vzduchové průduchy 29 pro přívod sekundárního spalovacího vzduchu, který slouží v podstatě к dosažení spálení paliva na kysličník uhličitý CO2 dodávající teplo nejen do tepelné komory 2, nýbrž i do vstupní části spalovacího zařízení za účelem poznenáhlého sušení paliva dodávaného vstupním žlabem 5 při jeho přívodu do vlastního topeniště 1.

Průchod 30 z topeniště 1 do tepelné komory 2 je vzhledem к ostatnímu prostoru úzký a slouží proto jako škrticí prostředek, jímž se zvyšuje rychlost proudění. V tomto průchodu 30 jsou provedeny další vzduchové průduchy 31 pro přívod terciárního spalovacího vzduchu do tohoto průchodu 30, v němž se zdola proudící kouřové plyny dokonale spalují, aniž by tím byla ovlivněna teplota na počátku vrstvy paliva.

Pro přívod vzduchu do průduchů 29, 31 pro sekundární a terciární vzduch a pro přívod primárního vzduchu jsou průduchy 29, 31 napojeny na vzduchové kanály 32, 33 uspořádané ve stěnách topeniště 1, čímž se spalovací vzduch před tím, než se účastní spalovacího procesu, předehřívá. Primární vzduch proudí nejprve vnitřními kanály 32 vzhůru a poté vnějšími kanály 33 к rozmanitým průduchům.

Boční stěny 10 a čelní stěny 27, 28 topeniště 1 sestávají z bloků ze slinutého hliníku uspořádaných tak, aby tvořily vnitřní vzduchové kanálky 32. Stěny jsou žáruvzdorné a mají malou tepelnou vodivost, čímž je možno udržovat v topeništi 1 teplotu až 2500 °C, přičemž stěny 10, 27, 28 topeniště 1 ze slinutého hliníku jsou současně odolné proti kolísání teploty.

Tyto vysoké teploty kladou vysoké požadavky na hřeblový rošt 4 a zvláště na jeho hřeble či unášeče 9 a na profily 17, 18, tvořící rošt 16. Tyto profily, stejně jako alespoň hřebla či unášeče 9, jsou proto provedeny z křemičitého karbidu, který je odolný i proti teplotám 2000 až 2500 °C.

Na obr. 3—8 je rošt 16 hřeblového roštu 4 znázorněn v pozměněném provedení, podle něhož je uspořádán za sebou určitý počet podstatně stejných úseků 34 uložených na rámu 35 uspořádaném na hřebenech 20, 21 a obsahujícím zpravidla skříňové nosníky, kterými se vede za účelem chlazení vzduch, jehož je možno dále upotřebit jako vzduchu spalovacího. Každý úsek 34 obsahuje několik vedle sebe uspořádaných roštových desek 37, spočívajících ve směru postupu paliva svým předním koncem 38, který má vzhledem к další desce 37 sklon odpovídůjíGí tlouštee desky 37, pa železných operách 39 umístěných mezi podélnými nosníky rámu 35 a svým zadním koncem spočívajících na skloněných předních koncích 38 roštových desek 37, ležících za nimi. Roštové desky 37, z nichž se skládá úsek 34, spočívají svým zadním koncem ve směru postupu paliva na železné opěře 40 uspořádané na příčném nosníku rámu 35, přičemž další železné opěry jsou uspořádány mezi konci každého úseku 34 stejně, jak je vyznačeno vztahovou značkou 41 na obr. 3.

Roštové desky 37 jsou po celé své ploše opatřeny děrami 42 uspořádanými v podélných řadách ve stejné vzdálenosti vzájemně od sebe. V provedení znázorněném na obr. 3 až 8 je jedna řada děr 42 v každém spoji mezi dvěma vzájemně к sobě přivrácenými roštovými deskami 37 a jejich díry 42 jsou vytvořeny ve vzájemně к sobě obrácených hranách těchto desek 37, jak je znázorněno na obr. 6. Nad každou takovouto řadou děr 42 je uspořádána roštnice 43 ve tvaru písmene U a vyrobená z křemičitého karbidu nebo z jiného odpovídajícího materiálu, obrácená svými rameny dolů a nesená nejméně dvěma distančními členy 44, 45, které jsou umístěny pomocí čepů 46 zasunutých s vůlí do jedné z prvních, popřípadě posledních děr 42 každé řady děr 42, jak je patrno na obr. 4 tak, že distanční člen 44 každé roštnice 43, který je posledním distančním členem ve směru postupu paliva každé roštnice 43 je opatřen čepem 47 procházejícím s vůlí derou 48 v roštnicl 43, kdežto přední distanční člen 45 každé roštnice 43 ve směru postupu paliva je opatřen čepem 49 zasunutým s vůlí do podélného vybrání nebo drážky 50 na dolní straně roštnice 43, čímž se umožňuje určitý pohyb mezi roštnicí 43 a distančním členem 45. Na obr. 4 je znázorněno, že distanční členy 44, 45 mohou být připevněny jak к roštové desce 37, tak i к roštnici 43, že však distanční členy 45 mohou být připevněny к roštovým deskám 37 žáruvzdorným cementem 51. Distanční členy 44, 45 však mohou být též uspořádány jak vzhledem к roštovým deskám 37, tak i к roštnicím 43 volně.

Primární vzduch protékající vzduchovými kanály v hřebenech 21 proudí tedy vzhůru volnými děrami 42 v roštových deskách 37, které se nacházejí pod roštnicemi 43 roštu IS, přičemž přichází v dotyk s vnitřní stranou roštnice 43 a poté s horní stranou roštových desek 37 dříve, než dosáhne vrstvy paliva umístěného nad roštnicemi 43. Tím se dosahuje účinného nepřetržitého chlazení roštu 16 a současně účinného předehřátí primárního spalovacího vzduchu. V důsledku tohoto chlazení roštu 16 není třeba, aby další jeho části mimo roštnice 43 byly provedeny z materiálu odolného proti vysokým teplotám.. Přes to je však rošt 16 v topeništi 1 odolný i proti teplotám až 2500 °C.

V provedení podle obr. 3 až 8, jakož i podle obr. 1, 2 mohou být hřebla či unášeče 9 hřeblového roštu 4 opatřeny výstupky obrá229928 cenými mezi roštnicemi 43 dolů, aby seškrabávaly palivo a/nebo popel, které se mohou nacházet mezi roštnicemi 43. Prostor pod roštnicemi 43 se tím udržuje proudícím primárním vzduchem v podstatě čistý, jak od paliva, tak od popelu.

Na konci roštu 16 je na obr. 3 znázorněna skluzná drážka 50 pro přesyp popelu z roštu 16 na šnek 7 pro vynášení popelu.

I když to není blíže znázorněno, může být zařízení podle vynálezu vybaveno automatickým zapalováním a prostředky pro rekuperaci -tepla z odcházejících kouřových plynů. Tepla je možno užít k ohřevu spalovacího vzduchu a k předsoušení paliva, zvláště když je -tímto palivem kůra a rašelina.

V souhlasu s principy vynálezu se palivo přikládá do topeniště 1 nepřetržitě a automaticky po vstupním žlabu 5, takže přívodní část je tímto palivem nepřetržitě plněna, z této části, v níž se začíná sušit, se palivo přivádí v regulovaném množství do topeniště 1, zplyňuje se a ponenáhlu se spaluje. Přitom spalovací teplota během průchodu paliva ve směru k vynášecímu konci topeništěm 1 stoupá. Palivo se během svého postupu po hřeblovém roštu 4 pomocí hřebel či unášečů 9 zčásti promíchává, čímž se zlepšuje přívod vzduchu k palivu a dosahuje se · tak velmi účinného -a dokonalého spálení. Na konci zůstává pouze popel, který propadá otvorem s nálevkovým průřezem dopravníku pro vynášení popelu. V dolní části čelní stěny 28 topeniště 1 je výkyvně zavěšena klapka 51 z téhož materiálu jako stěny 10, 27, 28, pomocí níž je možno palivo zadržet, když není z jakékoli příčiny zcela spáleno.

Vynález není omezen na provedení znázorněné na výkresech a shora popsané, nýbrž je možno je v rámci definice předmětu obměnit a modifikovat mnoha jinými způsoby.

Claims (9)

1. Zařízení pro spalování pevných paliv, zvláště lesního odpadu, například kůry a/ /nebo štěpků a jiného biologického materiálu jako rašeliny, sestávající z topeniště - napojeného na tepelnou komoru, z roštu, který je uspořádán v topeništi pro posun paliva od vstupního žlabu během jeho spalování, a z něhož proudí kouřové plyny tepelnou komorou do komína, a z nejméně jednoho regulovatelného přívodu vzduchu, jako alespoň primárního nebo sekundárního spalovacího vzduchu, vyznačující se tím, že hřeblový rošt (4) je svým ve směru postupu paliva zadním koncem umístěn mimo vlastní topeniště [1], je však s ním ve spojení a tvoří se vstupním žlabem· (5) -sušicí pásmo dříve, než je palivo dopraveno hřeblovým roštem [4] do topeniště- (1) a je opatřen příčnými hřebly (9) pohyblivými v rovině hřeblového roštu (4) pro posun paliva topeništěm (1), přičemž hřeblový rošt (4J je umístěn nad otvory (25) a klapkami (26) pro přívod primárního spalovacího vzduchu zdola k palivu a pod průduchy (29, 31) pro přívod sekundárního spalovacího vzduchu.

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že stěny (10, 27, 28) topeniště (1) jsou složeny ze vzájemně spojených bloků ze slinutého hliníku.

3. Zařízení podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že část hřeblového roštu (4), která je umístěna ve vlastním topeništi (1) je opatřena podélnými profily (17, 18) z křemičitého karbidu nebo jiného odpovídajícího materiálu a z téhož materiálu jsou vyrobena i hřebla či unášeče (9) hřeblového roštu (4).

ynAlezu

4. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že topeniště (1) je spojeno s - tepelnou komorou (2) průchodem (30), do něhož se přivádí terciární spalovací vzduch.

5. Zařízení podle bodů 1 až 4, vyznačující se tím, že v sušicím pásmu paliva je nad hřeblovým roštem (4) uspořádána ve svislém směru pohyblivá klapka (24) pro regulaci množství paliva dopravovaného hřeblovým roštem (4) do topeniště (1).

6. Zařízení podle bodů 1 -až 5, vyznačující se tím, že hřebla či unášeče (9) hřeblového roštu (4) jsou spojena svými konci s nekonečnými řetězy (8), obíhajícími po koncových kladkách (11, 12) -a svou horní větví jsou uloženy ve vodicích drážkách (13) - provedených v bočních stěnách (10) topeniště (1).

7. Zařízeni, podle bodů 1 až 6, vyznačující se tím, že na výstupním konci hřeblového roštu (4) je uspořádán šnekový dopravník (7) pro automatické vynášení popela.

8. Zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že úseky (34) roštu (16) ve tvaru písmene U jsou neseny distančními členy (44, 45) na roštových deskách (37) opatřených děrami (42) uspořádanými v podélných řadách.

9. Zařízení podle bodu 8, vyznačující se tím, že nad každou řadou děr (47) je uspořádán profil ve tvaru písmene U, jehož ramena jsou obrácena dolů k roštovým deskám (37).