CZ15297U1

CZ15297U1 - Ústí spalovacího hořáku

Info

Publication number: CZ15297U1
Application number: CZ200516330U
Authority: CZ
Inventors: Radko Ing. Valášek Ph.D.; Pavel Ing. Hatzel; Pavel Hartman; Martin Kafka
Original assignee: Dis-R S. R. O.
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2005-04-04
Also published as: WO2006089496A1

Description

Ústí spalovacího hořáku

Oblast techniky

Technické řešení se týká zakrytí ústí spalovacího hořáku, jehož účelem je zabránění unikání tepla do okolního prostoru spalovacího hořáku a současně usměrnění plamene spalovacího hořáku do spalovací komory kotle. Ústí tedy propojuje výstup spalovacího hořáku se spalovací komorou kotle energetického zdroje, příkladně kotle tepelné elektrárny. V praxi bývá zaústěno do spalovací komory kotle více spalovacích hořáků. Spalovací hořáky jsou konstruovány pro spalování mazutu, plynu, uhelného prachu, resp. pro zvolenou dvojici kombinací uvedených paliv.

Dosavadní stav techniky

Současný stav techniky je charakterizován samonosným tepelným ústím z kovu ve tvaru prstence, který je umístěn mezi výstupem spalovacího hořáku a spalovací komorou kotle. Nejčastějším materiálem, ze kterého je tepelné krytí vyrobeno, je ocel. Tato konstrukce vykazuje v krátkém čase provozu kotle vady, projevující se popraskáním ocelového prstence, což znamená odstavení kotle z provozu a výměnu tepelného ústí spalovacího hořáku. Práce s výměnou tepelného zakrytí ústí zahrnují rovněž práce stavební, neboť zaústění prstence do spalovací komory kotle je provedeno zděním.

Alternativně bývá tepelné zaústění vytvořeno z keramiky, avšak výše uvedené nedostatky se tímto řešením neodstranily a to ani v případě, že prstencové tepelné krytí bylo rozděleno do několika samostatných částí. Styčné plochy keramických dílů tepelného krytí jsou překryty ocelo20 vými pláty vydutého profilu, jejichž křivost odpovídá poloměru tepelného krytí, popřípadě ocelové pláty vykazují profil velkého písmena T.

Je proto účelem technického řešení navrhnout konstrukci ústí spalovacího hořáku s dlouhodobou odolností proti poškození a s dobrými tepelně izolačními vlastnostmi, znamenajícími zlepšení účinnosti spalovacího hořáku.

Podstata technického řešení

Ústí spalovacího hořáku podle technického řešení je tvořeno soustavou složenou z jednotlivých plošných segmentů ze žáruvzdorného materiálu, které jsou řazeny vedle sebe po celém obvodu ústí spalovacího hořáku. Jednotlivé plošné segmenty jsou rozebíratelně s možností tepelné dilatace ve třech směrech uchyceny k vnitřnímu povrchu vnějšího nosného prstence, který obepíná ústí spalovacího hořáku. Ve výhodném provedení jsou jednotlivé plošné segmenty řazeny vedle sebe s částečným vzájemným překrytím a to opět po celém obvodu ústí spalovacího hořáku. V alternativním provedení ústí spalovacího hořáku však mohou být jednotlivé plošné segmenty řazeny těsně vedle sebe bez vzájemného částečného překrývání.

Nosný prstenec je vyroben ze žáruvzdorné ocele odolávající teplotě alespoň 600 °C, při které zůstane zachována její garantovaná pevnost. Nosný prstenec je dále rozebíratelně spojen se spalovacím hořákem a to prostřednictvím vnitřní výztuhy mající tvar obruče, přičemž vnitřní výztuha je pevně spojena s nosným prstencem. Vnější povrch nosného prstence je jednak opatřen alespoň jednou vnější výztuhou ve tvaru prstence a jednak opatřen tepelnou izolací odolávající teplotě alespoň 1000 °C, přičemž tepelná izolace současně umožňuje tepelnou dilataci nosného prstence. Rovněž vnitřní povrch nosného prstence může být opatřen výztužnými žebry, která také eliminují možnou deformaci nosného prstence.

Podle dalšího význaku technického řešení je rozebíratelné spojení každého plošného segmentu k vnitřnímu povrchu nosného prstence specifikováno do oblasti jednoho konce tohoto plošného segmentu. V případě provedení ústí spalovacího hořáku s částečným vzájemným překrytím vedle sebe řazených plošných segmentů potom druhý konec každého plošného segmentu je umístěn

- 1 CZ 15297 Ul mezi podpěru upevněnou k vnitřnímu povrchu nosného prstence a zakončení navazujícího plošného segmentu.

S výhodou je prostor mezi vnitřním povrchem nosného prstence a soustavou jednotlivých plošných segmentů vyplněn tepelnou izolací odolávající teplotě alespoň 1000 °C. Ze strany spalovací komory kotle jsou v kraji mezi nosný prstenec a soustavu jednotlivých plošných segmentů vloženy krycí plechy, které mohou být ještě ze své vnější strany, to je opět ze strany spalovací komory kotle, překryty tepelnou izolací odolávající teplotě alespoň 1000 °C. Krycí plechy chrání tepelnou izolaci umístěnou v celém prostoru mezi vnitřním povrchem nosného prstence a soustavou plošných segmentů a to včetně celé soustavy plošných segmentů.

ío Do rozsahu ochrany technického řešení rovněž náleží, že plošné segmenty jsou buď ze žáruvzdorné ocele na odlitky nebo ze žáruvzdorné ocele, které odolávají teplotě alespoň 1000 °C.

Přehled obrázků na výkresech

Konstrukce ústí spalovacího hořáku podle technického řešení je schematicky a v příkladných provedeních ukázána na výkresech, na nichž značí obr. 1 řez spalovacím hořákem včetně seg15 mentového ústí spalovacího hořáku, obr. 2 detailní řez segmentovým ústím hořáku v pohledu shora, obr. 3 rozebíratelné uspořádání plošných segmentů ve vnitřním prostoru nosného prstence a to v řezu vedeném v linii A-A znázorněné v obr. 2, obr. 4 shodně s obr. 3 plošné segmenty rozebíratelně uchycené k vnitřnímu povrchu nosného prstence doplněné o tepelnou izolaci, obr. 5 prostorový pohled na provedení plošného segmentu, obr. 6 profil plošného segmentu z obr. 5, obr. 7 detail rozebíratelného uchycení plošného segmentu k vnitřnímu povrchu nosného prstence a obr. 8 provedení sestavy krycích plechů umístěných ze strany spalovací komory kotle do čelního prostoru mezi nosný prstenec a soustavu jednotlivých plošných segmentů.

Příklady provedení technického řešení

Podle obr. 1 na spalovací hořák 10 navazuje ústí I, které je napojeno na spalovací komoru H neznázoměného kotle energetického zdroje. Spalovací komora 11 je osazena neznázoměnou trubkovou stěnou, naznačenou v obr. 1 osou 17 této trubkové stěny.

Spalovací hořák _10 podle obr. 1 je kombinovaný a to pro spalování mazutu a práškového uhlí, přičemž dodávka mazutu se zastaví po stabilizování provozu spalovacího hořáku 10 na uhelný prach. Mazut je dodáván přívodem 21, který je zakončen vzduchovým zaviřovačem 18 mazuto30 vého hořáku. Vstupním potrubím 23 je dodáváno do spalovacího hořáku 10 práškové uhlí, vzduch vstupuje vstupním kanálem 22. Okolo obvodu vzduchového zaviřovače 18 mazutového hořáku je uspořádán jednak zaviřovač J9 primární směsi a jednak zaviřovač 20 sekundárního vzduchu.

Ústí X spalovacího hořáku 10 je tvořeno jednotlivými plošnými segmenty 3 vyrobenými ze žáru35 vzdorné ocele na odlitky nebo ze žáruvzdorné ocele, které odolávají teplotě alespoň 1000 °C. Plošné segmenty 3 se vzájemně částečně překrývají, jsou rozmístěny po celém obvodu ústí i spalovacího hořáku 10 a jsou rozebíratelně s možností tepelné dilatace ve všech směrech uchyceny k vnitřnímu povrchu 4 vnějšího nosného prstence 2, který obklopuje ústí i spalovacího hořáku 10. Spalovací hořák 10 je zaústěn do prostoru vymezeného soustavou plošných segmentů ⁴θ 2., jejichž výstup je již součástí spalovací komory H neznázoměného kotle. Sestava spalovacího hořáku 10 a plošných segmentů 3 s nosným prstencem 2 je detailněji ukázána na obr. 2. Nosný prstenec 2 je vyroben ze žáruvzdorné ocele, která odolává teplotě alespoň 600 °C, při které se nemění její pevnostní charakteristiky. Na vnitřním povrchu 4 nosného prstence 2 jsou pevně uchycena výztužná žebra 8, zatímco vnější povrch 14 nosného prstence 2 je opatřen ještě vnější výztuhou 13, mající také tvar prstence.

Podle obr. 1 a 2 je nosný prstenec 2 rozebíratelně spojen se spalovacím hořákem 10 a to prostřednictvím vnitřní výztuhy 12 ve tvaru obruče, která je přivařena ke vstupnímu okraji tohoto nosného prstence 2. Spalovací hořák 10 je usazen na nosném rámu 30 sousedícím s vyzdívkou 16

-2CZ 15297 Ul spalovací komory 11 neznázoměného kotle. Část nosného prstence 2 je umístěna ve vyzdívce .16 spalovací komory 11 neznázoměného kotle. Ze strany spalovací komory 11 kotle jsou k výstupnímu okraji nosného prstence 2 vloženy do prostoru mezi nosný prstenec 2 a soustavu plošných segmentů 3 krycí plechy 15, které jsou ještě z vnější strany, to je opět ze strany spalovací komory

Η. kotle, zakryty tepelnou izolací 9 odolávající teplotě alespoň 1000 °C. Krycí plechy 15, viz obr. 8, jsou tvořeny jednotlivými sekcemi 28 zakončenými přepážkami 29 a jednotlivé sekce 28 jsou vyplněny tepelnou izolací 9 odolávající teplotě alespoň 1000 °C. Přepážky 29 usnadňují uchycení tepelné izolace 9.

Rovněž prostor mezi vnějším povrchem 14 nosného prstence 2 a vyzdívkou 16 neznázoměného ío kotle je vyplněn tepelnou izolací 9 odolávající teplotě alespoň 1000 °C, která současně umožňuje tepelnou dilataci nosného prstence 2. Tepelná izolace 9 odolávající teplotě alespoň 1000 °C je vložena i mezi vnitřní povrch 4 nosného prstence 2 a soustavu plošných segmentů 3. Tepelná izolace 9 překrývá také výztužná žebra 8 pevně spojená s vnitřním povrchem 4 nosného prstence a vnější výztuhu 13 pevně spojenou s vnějším povrchem 14 nosného prstence 2.

Na obr. 3 je řez nosným prstencem 2 a soustavou jednotlivých plošných segmentů 3 vedený kolmo na rotační osu nosného prstence 2. Soustava plošných segmentů 3 je rozebíratelně uchycena k vnitřnímu povrchu 4 nosného prstence 2 a to v oblasti jednoho konce 6 každého plošného segmentu 3 prostřednictvím trojice výstupků 26 s upevňovacími otvory 27, viz obr. 5 a 6. Výstupky 26 plošných segmentů 3 jsou vloženy mezi dvojici stojin 25 upevněných k vnitřnímu po20 vrchu 4 nosného prstence 2 a rozebíratelné spojení je zajištěno čepy 24, viz obr. 7, procházejícími otvory ve dvojici stojin 25 a současně upevňovacími otvory 27 ve výstupcích 26 plošných segmentů 3.

Plošné segmenty 3 jsou řazeny s částečným vzájemným překrytím vedle sebe po celém obvodu ústí i spalovacího hořáku 10. Druhý konec 7 každého plošného segmentu 3 ze soustavy plošných segmentů 3 je umístěn mezi podpěru 5 uchycenou k jedné stojině 25 a zakončení navazujícího plošného segmentu 3, viz obr. 7. Tímto konstrukčním uspořádáním soustavy plošných segmentů je zajištěna jejich tepelná dilatace ve všech směrech a rovněž eliminováno ohybové namáhání každého plošného segmentu 3 zejména v místech jejich rozebíratelného spojení realizovaného prostřednictvím výstupků 26 s dvojicemi stojin 25, viz obr. 7. Konstrukce zajišťuje vrácení jed30 notlivých plošných segmentů 3 po jejich vychladnutí do své výchozí polohy, čímž nedochází k napětí v soustavě plošných segmentů 3. Rovněž bylo dosaženo kvalitního a nepropustného zakrytí vnitřního povrchu 4 nosného prstence 2, zejména před uhelným prachem. Tepelným deformacím nosného prstence 2 brání rovněž výztužná žebra 8 spojená pevně s vnitřním povrchem 4 nosného prstence 2.

S výhodou je prostor mezi vnitřním povrchem 4 nosného prstence 2 a soustavou jednotlivých plošných segmentů 3 vyplněn tepelnou izolací 9 odolávající teplotě alespoň 1000 °C, jak je ukázáno na obr. 4.

V alternativním neznázoměném provedení ústí I spalovacího hořáku 10 mohou být plošné segmenty 3 řazeny těsně vedle sebe po celém obvodu ústí 1, to znamená bez částečného vzájemného překrytí.

Claims

1. Ústí spalovacího hořáku, napojené na spalovací komoru kotle energetického zdroje, vyznačující se tím, že je tvořeno soustavou jednotlivých plošných segmentů (3) ze žáruvzdorného materiálu, které jsou řazeny vedle sebe po celém obvodu ústí (1) spalovacího

45 hořáku (10) a jsou rozebíratelně s možností tepelné dilatace ve všech směrech uchyceny k

-3 CZ 15297 Ul vnitřnímu povrchu (4) vnějšího nosného prstence (2) obklopujícího ústí (1) spalovacího hořáku (10).

2. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že plošné segmenty (3) jsou řazeny vedle sebe s částečným vzájemným překrytím po celém obvodu ústí (1)

5 spalovac ího hořáku (10).

3. Ústí spalovacího hořáku podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že rozebíratelné spojení každého plošného segmentu (3) k vnitřnímu povrchu (4) nosného prstence (2) je specifikováno do oblasti jednoho konce (6) plošného segmentu (3), zatímco jeho druhý konec (7) je umístěn mezi podpěru (5) upevněnou k vnitřnímu povrchu (4) nosného prstence (2) a zakonío čení navazujícího plošného segmentu (3) ze soustavy jednotlivých plošných segmentů (3).

4. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosný prstenec (2) je vyroben ze žáruvzdorné ocele odolávající alespoň teplotě 600 °C se zachováním její požadované pevnosti při této teplotě.

5. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnitřní povrch

15 (4) nosného prstence (2) je opatřen výztužnými žebry (8).

6. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější povrch (14) nosného prstence (2) je opatřen alespoň jednou vnější výztuhou (13) ve tvaru obruče.

7. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že nosný prstenec (2) je rozebíratelně spojen se spalovacím hořákem (10) prostřednictvím vnitřní výztuhy (12) ve

20 tvaru obruče.

8. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že prostor mezi vnitřním povrchem (4) nosného prstence (2) a soustavou jednotlivých plošných segmentů (3) je vyplněn tepelnou izolací (9) odolávající teplotě alespoň 1000 °C.

9. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi nosný 25 prstenec (2) a soustavu jednotlivých plošných segmentů (3) jsou ze strany spalovací komory (11) kotle vloženy krycí plechy (15), které jsou z vnější strany překryty tepelnou izolací (9) odolávající teplotě alespoň 1000 °C.

10. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že vnější povrch (14) nosného prstence (2) je opatřen tepelnou izolací (9) odolávající teplotě alespoň 1000 °C a

30 umožňující tepelnou dilataci nosného prstence (2).

11. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že plošné segmenty (3) jsou ze žáruvzdorné ocele na odlitky odolávající teplotě alespoň 1000 °C.

12. Ústí spalovacího hořáku podle nároku 1, vyznačující se tím, že plošné segmenty (3) jsou ze žáruvzdorné ocele odolávající teplotě alespoň 1000 °C.