CZ14121U1 - Spalovací zařízení pro pevné palivo - Google Patents

Description

Spalovací zařízení pro pevné palivo

Oblast techniky

Technické řešení se týká spalovacího zařízení pro pevné palivo, které sestává ze zásobníku pevného paliva a z pod ním uspořádaného válcového segmentového roštu v předtopeništi, na které navazuje kotel.

Dosavadní stav techniky

Spalování uhlí za účelem získání teplaje nejznámější a dosud stále nej rozšířenější způsob zajišťování výroby tepla.

Přesto, že technická úroveň spalovacích zařízení již v historii tohoto oboru doznala nespočet změn, je odstraňování nevýhod, kterými se užívání tuhých paliv oproti palivům ušlechtilým vyznačuje, stále předmětem dalšího vývoje roštových ohnišť. Zdokonalování roštových ohnišť je žádoucí zejména u menších kotlů, které se využívají pro široký okruh vytápění od rodinných domků, rekreačních objektů až po malé průmyslové objekty. Zejména v těchto případech se vyžaduje, aby kotle byly provozovány v co nejvyšší míře automatizovaně a ekologicky, to jest, aby se minimalizovaly zásahy ze strany uživatelů.

V zásadě se jedná nejen o dobrou konstrukci kotle, ale zejména také o přívod optimálního množství spalovacího vzduchu k právě spalovanému množství uhlí. Při přebytku nebo nedostatku spalovacího vzduchu dochází k nežádoucím stavům s bezprostředním dopadem na snižování životnosti kotle, na jeho účinnost a produkci škodlivých emisí. Je proto nezbytné, aby optimali20 zace množství spalovacího vzduchu a paliva byla spolehlivá, co možná nejjednodušší, nenákladná a kontinuální.

Ze stavu techniky, například z dokumentu EP 0 035 908, je znám teplovodní kotel s otočným válcovým roštem, nad kterým je uspořádán zásobník pro pevné palivo, které takto volně padá, popřípadě jehož nejspodnější vrstva trvale přiléhá na obvod tohoto válcového roštu, který sestává z navzájem na sebe bočně přiléhajících a s osou válcového roštu rovnoběžných trubek, v jejichž stěnách jsou vytvořeny výstupní otvory pro vzduch. Tyto výstupní otvory jsou vytvořeny pouze v těch částech obvodů jednotlivých trubek, které jsou odvráceny od osy válcového roštu. Spalovací vzduch se do jednotlivých trubek, obvykle současně do několika sousedních trubek, zavádí přívodními manžetami, které odpružené dosedají na otevřená čela těchto trubek.

Nedostatkem popsaného řešení je zejména nákladná konstrukce válcového roštu, nerovnoměrné rozložení přívodu spalovacího vzduchu po délce trubek, které se případně musí kompenzovat velikostí výstupních otvorů v těchto trubkách, přičemž tato kompenzace je vyhovující vždy pouze pro určitý režim provozu kotle, popřípadě druh pevného paliva a podobně. Jiným nedostatkem je zanášení a obtížné čištění těchto výstupních otvorů.

V poněkud mladším dokumentu CZ 5114 Ul je proto navrženo řešení spočívající v tom, že válcový rošt je sestaven z jednotlivých roštnic ve tvaru masivních desek, které jsou hvězdicovitě či jako paprsky uspořádány na obvodu zřejmě dutého hřídele. Na radiálně vnějších okrajích jednotlivých roštnic jsou uspořádány rozšířené ložné části, mezi kterými jsou mezery pro průchod spalovacího vzduchu z prostorů mezi jednotlivými roštnicemi, kam je tento spalovací vzduch přiváděn dutým hřídelem.

Popsané řešení má nevýhodu spočívající v absenci kapes či jiných prostorů pro přechodné uložení paliva a strusky na obvodu válcového roštu a také nepopsané zařízení pro přívod spalovacího vzduchu do právě požadovaných prostorů mezi jednotlivými roštnicemi bude zřejmě poměrně složité. Jiným pravděpodobným nedostatkem je skutečnost, že jednotlivé vzduchové prostory mezi roštnicemi mají na obvodu válcového roštu pouze jednu výstupní štěrbinu pro vzduch, takže bude také omezeno množství spalovacího vzduchu, které lze přivést k hořícímu palivu.

-1 CZ 14121 Ul

Ze zveřejněné české přihlášky vynálezu PV 1998-0626 je známo spalovací zařízení, které sestává ze zásobníku pevného paliva a pod ním uspořádaného válcového roštu, ve kterém jsou vytvořeny vzduchové prostory pro selektivní přívod spalovacího vzduchu ke zvoleným oblastem obvodu tohoto válcového roštu, který je sestaven z navzájem a s osou válcového roštu rovnoběžně uspořádaných roštových prvků, ve kterých a/nebo mezi kterými jsou vytvořeny průchody pro spalovací vzduch, přičemž válcový rošt je dále v oblasti nejméně jedné ze svých čelních stran opatřen v plášti spalovacího zařízení uspořádaným přívodem spalovacího vzduchu do zvolených vzduchových prostorů a/nebo roštových prvků. Roštové prvky jsou tvořeny plnými tělesy podlouhlého tvaru, uspořádanými ve směru obvodu se vzájemnými odstupy v radiálně vnější straně vzduchových prostorů, přičemž na tato plná tělesa navazuje nejméně jeden čelní prstenec válcového roštu, který zakrývá radiálně vnější část čelní strany válcového roštu, v jejíž radiálně vnitřní části jsou vzduchové prostory čelně otevřeny a na čelní stranu válcového roštu zde dosedá vstup vzduchu. Rovněž toto spalovací zařízení, které lze považovat za nejbližší stav techniky, neumožňuje vytvoření specifických podmínek pro spalování biomasy, je-li tato obsažena ve spalovaném pevném palivu.

Konečně, z užitného vzoru CZ 10256 je známo spalovací zařízení s propracovaným systémem spalování a vyhořívání pevného paliva a s tepelným výměníkem, obsahujícím svisle uspořádané žárové trubky.

Z uvedeného je patrné, že spalovací zařízení pro pevná paliva jsou již značně propracována. Určitým nedostatkem těchto známých konstrukcí je skutečnost, že se v nich nedaří kombinace s prvky podobně propracovaných spalovacích zařízení na kapalná či plynná paliva.

Úkolem tohoto technického řešení je proto nalezení jednoduché a spolehlivé konstrukce spalovacího zařízení pro pevná paliva, ve které budou použity prvky typické pro spalovací zařízení na kapalná či plynná paliva.

Podstata technického řešení

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých spalovacích zařízení tohoto druhu do značné míry odstraňuje spalovací zařízení pro pevné palivo, které sestává ze zásobníku pevného paliva a z pod ním uspořádaného válcového segmentového roštu v předtopeništi, na které navazuje kotel, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že válcový kotel je žárotrubný s vodo30 rovně uspořádaným plamencem ve své spodní části, nad kterým je vodorovně uspořádán první tah žárových trubek a po jehož stranách jsou uspořádány žárové trubky druhého tahu, přičemž nad tahy je ve válcovém kotli uspořádán parní prostor.

V tomto spalovacím zařízení je tedy topeniště či předtopeniště s válcovým segmentovým roštem kombinováno s vodorovně uspořádaným válcovým kotlem, který je typický pro spalovací zaří35 zení na kapalná či plynná paliva, čímž se dosáhne výhod obou těchto základních typů.

Přehled obrázků na výkrese

Podstata technického řešení je dále objasněna na neomezujícím příkladu jeho provedení, který je popsán na základě připojeného výkresu, který znázorňuje:

- na obr. 1 schematický boční pohled na spalovací zařízení podle tohoto technického řešení a 40 - na obr. 2 schematický příčný řez válcovým kotlem spalovacího zařízení z obr. 1.

Příklady provedení technického řešení

Spalovací zařízení podle tohoto technického řešení sestává ze zásobníku 1 pro pevné palivo, například hnědé uhlí, který je uspořádán nad válcovým segmentovým roštem 6, na který tedy pevné palivo padá, popřípadě nejspodnější vrstva tohoto pevného paliva trvale přiléhá působe45 ním zemské tíže. Válcový segmentový rošt 6 se pomocí neznázoměného pohonu krokově otáčí v předtopeništi 2 spalovacího zařízení a pevné palivo vyhořívá v horní oblasti válcového segmen-2CZ 14121 Ul tového roštu 6 a zbylý popel či škvára padá při otáčení válcového segmentového roštu 6 do neznázoměného popelníku. Šipkou naznačené spaliny pak vstupují do vodorovně uspořádaného plamence 4 válcového kotle 3, kde probíhá jejich vyhořívání, a procházejí dále v protisměru prvním tahem 5 vodorovně uspořádaných žárových trubek a dále opět v protisměru, tedy sou5 běžně se směrem průchodu plamencem 4, druhým tahem 7 opět vodorovně uspořádaných žárových trubek a konečně do neznázoměného odtahu spalin. Žárové trubky prvního tahu 5 jsou přitom ve válcovém kotli 3 uspořádány v oblouku nad plamencem 4, zatímco žárové trubky druhého tahu 7 jsou, rozděleny do dvou skupin, uspořádány po obou stranách prvního tahu 5, popřípadě plamence 4. Tímto uspořádáním žárových trubek je zajištěno optimální předávání tepla io okolní vodě, nad kterou se v horní části válcového kotle 3 nachází parní prostor 8.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Spalovací zařízení pro pevné palivo, které sestává ze zásobníku (1) pevného paliva a z pod ním uspořádaného válcového segmentového roštu (6) v předtopeništi (2), na které navazuje kotel (3), vyznačující se tím, že válcový kotel (3) je žárotrubný s vodorovně uspořádaným

   15 plamencem (4) ve své spodní části, nad kterým je vodorovně uspořádán první tah (5) žárových trubek a po jehož stranách jsou uspořádány žárové trubky druhého tahu (7), přičemž nad tahy (5, 7) je ve válcovém kotli (3) uspořádán parní prostor (8).