CS262101B1 - Kotel pro sálavý ohřev kapalin - Google Patents

Abstract

Kotel je tvořen dvěma souosými válcový­ mi plášti ve tvaru uzavřených nádob, kde vnitřní kratší plášť je naplněn radiační hmotou. Vzájemné uspořádání nestejně dlouhých plášťů je v axiálním směru souměrné. Na protilehlých stranách kotle jsou v meziprostoru vytvořeny tvarově stejné prostory pro přívod a vývod kapaliny, do nichž tangenciálně ústí hrdla přívodu a vývodu kapaliny. Vstup palivové směsi stejně jako vý­ stup spalin jsou shodně umístěny v podélné ose kotle. Kotel se vyznačuje nízkou vý­ robní pracností, bezpečností při provozu, nízkými nároky na vstupní tlak palivové směsi a nižším hydraulickým odporem.

Description

Vynález řeší konstrukční provedení kotle pro sálavý ohřev kapalin s optimálním poměrem mezi teplosměnnou plochou a objemem radiační náplně, a to s ohledem na jednoduchost výroby, provozní spolehlivost a dobré hydraulické vlastnosti kotle. Určen je pro kotle malých výkonů do cca 200 kW.

V současné době jsou známy kotle pro sálavý ohřev kapalin, jejichž konstrukční řešení vychází z různých aplikací dutých deskových těles umístěných za sebou s distanční mezerou a vzájemně propojených, přičemž mezery mezi jednotlivými deskami tvoří spalovací prostor vyplněný radiační náplní. Rovněž tak jsou známá obdobná řešení, u nichž jsou dutá desková tělesa nahrazena bud¹ spirálně stočenými plochami, nebo trubkovnicemi z kruhových segmentů podle čs. AO 172 542. Trubkovnice svinuté do prostorových válců jsou zase podstatou řešení podle čs. AO 177 930. Řešení kotle s rozdělenými radiačními prostorami do čtyř funkčních jednotek znázorňuje čs. AO 177 914. Jinou konstrukci, která má plášť čtvercového průřezu vytvořený membránovou stěnou, představuje čs. AO 200 871.

Uvedené konstrukce a jiná známá řešení jsou vytvářeny se zřetelem na dosažení maximální teplosměnné plochy, umožňující intenzívní odvod sálajícího tepla. Tato snaha však většinou vede ke konstrukcím velmi složitým, výrobně náročným s množstvím svarů, které vnášejí do konstrukcí přídavná napětí. Důsledkem toho je skutečnost, že se žádná ze známých konstrukcí dosud v praxi nikde neprosadila.

Uvedené nedostatky odstraňuje kotel podle vynálezu, který je tvořený dvěma svislými válcovými souosými plášti ve tvaru uzavřených nádob. Vnitřní plášť kotle je naplněn zrnitou radiační hmotou a rnezlprostor mezi oběma plášti je naplněn teplonosným médiem, například vodou. Hrdlo pro vývod teplonosného média a hrdlo pro vstup palivové směsi jsou obě umístěna v horní části kotle. Hrdlo pro přívod teplonosného a hrdlo pro výstup spalin jsou obě umístěna v dolní části kotle. Vnější plášť kotle je delší než vnitřní plášť kotle, přičemž vzájemně jsou uspořádány v axiálním směru tak, že v dolní a horní části kotle jsou vytvořeny tvarově stejné prostory, a to rozváděči a sběrný prostor. Do obou těchto prostorů jsou tangenciálně zaústěna hrdla pro přívod a odvod teplonosného média. Hrdlo pro vstup palivové směsi a hrdlo pro výstup spalin jsou obě shodně umístěna v podélné ose kotle. Vnitřní plášť kotle může mít svou válcovou část v příčném profilu zvlněnou.

Konstrukce kotle podle vynálezu vytváří kompaktní spalovací prostor válcového tvaru, který umožňuje dokonalé spalování i palivové směsi s přebytkem vzduchu jen 1 % až 2 %. Umístění hrdel vstupu palivové směsi i výstupu spalin v podélné ose kotle umožňuje přímou dráhu spalované plynné směsi, což se projevuje nižší hlučností kotle za provozu. Tyto teoretické předpoklady zkušební provoz plně potvrdil. Dalším důsledkem tohoto řešení je snížení tlakové ztráty proudící spalované směsi, což je opět důsledek jednoduchého přímého proudění této směsi bez jakýchkoliv ohybů proudu plynů. Proto postačuje nižší vstupní tlak (o cca 20 °/oj palivové směsi na vstupu do spalovacího prostoru. Nižší tlak se projevuje nižší hlučností dmýchadla a nižší spotřebou elektřiny na jeho pohon. Meziplášťový prostor mezi oběma plášti kotle je charakteristický vytvořením tvarově stejných prostorů — rozváděcího a sběrného — na protilehlých stranách kotle.

Tyto prostory lze optimálně dimenzovat z hlediska hydraulického a zajistit dokonalé chlazení spalovacího prostoru. Toho je docíleno tangenciálním zaústěním hrdel jak přívodu, tak i odvodu teplonosného média. Důkazem úspěšnosti tohoto řešení v porovnání s dosud známými konstrukcemi je skutečnost, že při provozu kotle podle vynálezu bylo dosaženo naprosto klidného chodu bez jakýchkoliv zvukových projevů nebo rázů vlivem místních přehřátí. Při zkoušce, kdy se měřila dokonalost spalování, účinnost a dosažitelný výkon kotle, se musel z důvodu omezeného rozsahu použitého ultrazvukového měřicího· přístroje snížit průtok chladicí kapaliny z jmenovitého průtoku 4.300 1. h^-1 na pouhých 1.500 1. h^-t.

I přes toto podstatné snížení průtoku chladicí kapaliny nedošlo v provozu k žádným nežádoucím jevům. Dalším přínosem řešení meziplášťového prostoru podle vynálezu je snížení hydraulického odporu protékajícího teplonosného média, s čímž souvisí opět nižší spotřeba elektřiny potřebné k cirkulaci oproti řešením podle čs. AO 177 930, AO 197 610 i AO 200 871.

Nezanedbatelný je i větší obsah teplonosného média v kotli oproti řešením podle uvedených čs. AO, který zvyšuje úměrně i akumulační schopnost kotle pojmout tepelnou energii vyzařovanou rozžhavenou radiační hmotou při přerušení nucené cirkulace média. Důležitým zjištěným účinkem v oblasti bezpečnosti provozu kotle je jehoi odolnost vůči případné detonaci vzniklé v důsledku selhání bezpečnostních prvků. Na kotli se zvlněným vnitřním pláštěm vyrobeným z plechu tloušťky 1 mm bylv provedeny zkoušky extrémního namáhání při záměrně vyvolaných detonacích. Opakované zkoušky potvrdily naprostou spolehlivost a bezpečnost i v této havarijní situaci. Posledním, i když z výrobního hlediska asi největším přínosem kotle podle vynálezu je velmi nízká výrobní pracnost, asi třetinová oproti řešením podle čs. AO 197 610 a AO 200 871.

Na přiložených výkresech jsou znázorněny příklady provedení kotle podle vynále2 6 2101' zu, kde na obr. 1 je podélný osový řez kotlem s čercbovaně znázorněným hrdlem přívodu teplonosného média, které je před rovinou řezu a na obr. 2 je příčný řez v úrovni hrdla vývodu teplonosného média. Na obr. 3 a 4 je obdobně znázorněn kotel s vnitřním pláštěm v příčném profilu zvlněném.

Kotel podle vynálezu (obr. 1 a 2) se skládá ze dvou svislých soustředně uložených válcových plášťů, tvořících uzavřené nádoby, a to z vnitřního pláště 1 a z vnějšího pláště 2. V axiálním směru jsou oba pláště uspořádány tak, že v horní části kotle je vytvořen sběrný prostor 5 a v dolní části kotle je vytvořen rozváděči prostor 4, které jsou tvarově stejné. V podélné ose kotle je umístěno v horní části hrdlo 8 pro β

vstup palivové směsi a v dolní části kotle je umístěno hrdlo 9 pro výstup spalin. Do rozváděcího prostoru 4 je tangenciálně zaústěno hrdlo 6 pro přívod teplonosného média a do sběrného prostoru 5 je tangenciálně zaústěno hrdlo 7 pro odvod teplonosného média. Meziprostor 3 vytvořený mezi vnitřním pláštěm 1 a vnějším pláštěm 2 je naplněn teplonosným médiem. Rošt 10 umístěný v ústí hrdla 9 zabraňuje vypadávání radiační hmoty 11. Alternativní provedení kotle (obr. 3 a 4) má válcový vnitřní plášť 12 v příčném směru zvlněný.

Kottel podle vynálezu lze použít pro spalování všech druhů topných plynů, dále pro spalování směsi uhelného multiprachu se vzduchem a kromě ohřevu kapalin jej lze použít také k výrobě páry.

Claims (1)

1. PREDMET

   í. Kotel pro sálavý ohřev kapalin, využívající bezplamenné spalování plynného nebo zplynovaného paliva na povrchu radiační hmoty, který se skládá ze dvou válcových soustředně uložených plášťů tvořících uzavřené nádoby, u něhož vnitřní plášť je naplněn radiační hmotou a meziprostor mezi oběma plášti je naplněn teplonosným médiem, přičemž hrdlo vývodu teplonosného média a hrdlo vstupu palivové směsi jsou obě umístěna v horní části kotle a dále hrdlo přívodu teplonosného média a hrdlo výstupu spalin jsou obě umístěna v dolní části kotle, vyznačený tím, že vnější plášť