CZ18454U1 - Kotel - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká kotle, zejména kotle pro spalování biomasy slisované do balíků, sestávajícího z vodou chlazené spalovací komory, tvořené stěnami, příčkami a stropem, přesuvného roštu skládajícího se z jednotlivých roštnic, popelového šnekového dopravníku, předehřevu primárního vzduchu a přívodů primárního a sekundárního vzduchu.

Dosavadní stav techniky

V současné době je známá celá řada zařízení pro spalování biomasy. Mezi tato zařízení patří spalovací kotle umožňující spalování balíků slámy. Tato zařízení je možné rozdělit na ty, které obsahují zařízení pro dávkování slámy z balíku před vložením spalované slámy do spalovacího prostoru, a ty které umožňují umístění celých balíků slámy do spalovacího prostoru.

Známé jsou například spalovací komory pro spalování biomasy na roštech s následným využitím tepla ve formě teplé vody, páry nebo ohřátého vzduchu. Tyto spalovací komory jsou rozděleny na dva spalovací prostory, přičemž jsou vymezeny dole šikmým přesuvným roštem a nahoře stropem, na délku čelní stěnou a zadní stěnou, které jsou provedeny jako trubkové, vodou chlazené, a dále šikmou příčkou rozdělující první a druhý spalovací prostor. V čelní stěně je zhotoven chlazený plnicí otvor balíků slámy, v zadní stěně nad šikmou příčkou dole je umístěn výstupní spalinový otvor. Trysky primárního vzduchu jsou instalovány u čelní stěny nad přesuvným roštem do obou bočních stěn ve dvou řadách rovnoběžných s homí plochou přesuvného roštu. Trysky sekundárního vzduchu jsou v čelní stěně nad keramickým blokem a v obou bočních stěnách jsou před první keramickou příčkou a současně pod úrovní spodní hrany této první keramické příčky vestavěny trysky terciálního vzduchu. Nevýhodou těchto známých provedení je, že provedení roštu a přívodu primárního vzduchu do prostoru nad rošt nejsou plně uzpůsobeny pro spalování celých balíků slámy. Jakákoliv změna měrné hmotnosti balíku nebo vlhkosti má za následek, že kotel nedosahuje jmenovitého výkonu, plně nedohořívá palivo na roštu nebo spalování probíhá s vyššími emisními hodnotami CO a TZL než stanoví předpis.

Mezi zařízení, která prostředek pro dávkování slámy před jejím vložením do spalovacího prostoru lze zařadit zařízení pro spalování balíků slámy popsané v DE 3005039. Toto zařízení sestává z prostoru, kde je umístěn balík slámy, který je tlačen pístem do dávkovacího systému, který spodní část balíku uřízne a odsune ji do spalovacího prostoru kotle. Nevýhodou tohoto zařízení je to, že musí obsahovat dávkovači systém, který celé zařízení komplikuje a značně prodražuje.

Z patentové přihlášky CZ PV 2001-1178 je známý způsob spalování biomasy slisované do velkoobjemových balíků, kde se podélně uložený slisovaný balík přivádí horizontálním dopravníkem ze zásobníku do sklopného zakladače, sklopeného v horizontální rovině, dále se zakladač překlo35 pí do vertikální roviny a přesouvací rameno zakladače přidržuje spodní čelo balíku, dále se nad překlopený zakladač s balíkem přesune zavážecí komora, dále přesouvací rameno zakladače vysune přidržovaný balík vertikálně nahoru do zavážecí komory, kde vnitřní úchyty vertikálního dopravního zařízení zavážecí komory upnou zasunutý balík, a dále se zavážecí komora s upnutým balíkem přesune nad vertikální spalovací šachtu ohniště a zaveze vertikálním spuštěním upnutý balík dolů do spalovací šachty ohniště, kde balík svým spodním čelem dosedne na provzdušňovací mechanismus. Zařízení k provádění tohoto způsobu sestává ze zavážecí linky a ze spalovacího kotle, vybaveného provzdušňovacím zařízením, a spojeného s výměníkem tepla. Z výše uvedeného popisu je zřejmé, že toto zařízení dokáže spalovat najednou celý balík, ale je opět nesmírně komplikované a proto výrobně drahé.

Z CZ 15288 U je dále známé zařízení skládající se z mobilní a pevné části. Mobilní část obsahuje elektrický zvedák, který má v dolní části dvě otočné podpěry sloužící kjeho stabilizaci při zvedání válce na transportní vozík. Transportní vozík se pohybuje po kolejničkách a jeho homí plošina respektuje průměr základny válce 1200 mm. Pevná část obsahuje dvojitě opláštěnou spalo-1 CZ 18454 Ul vací komoru, přičemž průměr prvního opláštění definuje její průměr 1900 mm. Mezi oběma plášti je ohříván vzduch nebo voda. Válec se ukládá na rošt spalovací komory, který je definován rozměrem 1200 mm, totožným s průměrem válce. Rošt je pohyblivý. Aby byl válec na něj vložen ve správné poloze, je v zadní polovině spalovací komory naproti dveřím umístěno pět kusů di5 stančních tyčí v roztečné kružnici 1400 mm. V tomto zařízení je možné spalovat celé balíky slámy, ale opět neumožňuje dokonalé prohoření celého balíku. Balík slámy na roštu plně nedohořívá, přičemž tak spalování opět probíhá s vyššími emisními hodnotami CO a TZL než stanoví předpis.

Z výše uvedeného je zřejmá celá řada nevýhod současného stavu techniky.

ío Cílem technického řešení je konstrukce kotle, který množní spalování celých balíků bez ohledu na jejich měrnou hmotnost a obsah vlhkosti, přičemž bude zajištěno plné prohoření celého balíku slámy s dosažením minimálních emisních hodnot ve spalinách.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle technického řešení naplňuje kotel, zejména kotel pro spalování biomasy slisované do balíků, sestávající z vodou chlazené spalovací komory, tvořené stěnami, příčkami a stropem, přesuvného roštu skládajícího se z jednotlivých roštnic, popelového šnekového dopravníku, předehřevu primárního vzduchu a přívodů primárního a sekundárního vzduchu, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje pohyblivý prostředek řiditelně vnikající do spalovacího komory.

Pohyblivý prostředek se pohybuje přímočarým vratným pohybem, přičemž svým vnikáním do spalovací komory zajišťuje pravidelně narušování a rozpad balíku biomasy, tvořeného zejména slámou, v průběhu jeho spalování.

Je výhodné, když je pohyblivým prostředkem tlačná deska, která je umístěná v prostoru přesuvného roštu.

V nej výhodnějším provedení je tlačná deska vyrobena z litiny, přičemž je v přesuvném roštu umístěna v jedné řadě pevných roštnic přibližně ve 3/5 jeho délky od horní hrany roštu. Tlačná deska vyjíždí z prostoru pod roštem, kolmo k rovině přesuvného roštu, do spalovací komory.

Dále je výhodné, když je tlačná deska propojena s pohonem, který sestává z nejméně jednoho hydraulického válce, který je prostřednictvím oka uložen na čepu nosného táhla, které je připev30 něno ke spodní části tlačné desky.

Ve výhodném provedení jsou v nejméně jedné stěně nad přesuvným roštem umístěny trysky primárního spalovacího vzduchu. Je výhodné, když jsou trysky primárního spalovacího vzduchu umístěny v jedné řadě rovnoběžně s horní plochou přesuvného roštu po celé délce stěny. Trysky primárního spalovacího vzduchu jsou dále s výhodou umístěny v prostoru spodní části přesuvné35 ho roštu, mezi šikmou příčkou a popelovým šnekovým dopravníkem. Primární spalovací vzduch do těchto trysek proudí pouze, je-li spodní prostor roštu zaplněn neshořelým palivem, přičemž takto vháněný primární spalovací vzduch zaručí dostatečné dohoření i vlhčího paliva.

Je výhodné, když zaplnění spodního prostoru neshořeným palivem hlídá nejméně jedno čidlo zaplnění, které je umístěno v nejméně jedné ze stěn spalovacího prostoru. Nejvýhodněji je čidlo zaplnění umístěno nad spodní částí přesuvného roštu, nejlépe v jedné nebo obou bočních stěnách.

Dále je výhodné, když jsou v čelní stěně spalovací komory, nad keramickým blokem, umístěny trysky sekundárního spalovacího vzduchu, přičemž v nej výhodnějším provedení jsou trysky sekundárního spalovacího vzduchu natočeny rovnoběžně s plochou šikmé příčky tak, že vháněný vzduch směřuje těsně pod horní okraj šikmé příčky. Takto směrované trysky zaručují dokonalejší promíchání spalin se vzduchem při minimálních vzniku CO.

-2CZ 18454 Ul

Ve výhodném provedení má kotel dvojitý strop sloužící k předehřevu primárního spalovacího vzduchu. Tento dvojitý strop sestává ze spodního a horního stropu. Spodní strop tvoří trubková stěna s topnou vodou. Homí strop tvoří plech s tenkou izolací a oplechováním. Homí strop obsahuje vstupní otvor a ventilátor primárního vzduchu, který je potrubím spojen s tryskami primár5 ního vzduchu. Předehřev je vyřešen sáním okolního vzduchu mezerou v dvojitém stropě. Vzduch je nasáván ve spodní části stropu nad čelní stěnou, přičemž následně vstupuje v homí části stropu do ventilátoru primárního vzduchu, odkud je následně potrubím rozváděn do trysek.

Díky možnosti narušovat slisované balíky biomasy během spalování, umožňuje kotel podle technického řešení bezproblémové spalování celých balíků biomasy, přičemž tak dochází k jejich vyhoření na roštu. To umožňuje zvýšit jmenovitý výkon kotle při dodržení stanovených emisních limitů po celou dobu spalování.

Přehled obrázků na výkrese

Technické řešení bude blíže osvětleno pomocí výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje v řezu celkové uspořádání kotle, obr. 2 znázorňuje v řezu pohon tlačné desky a její uložení v pohyblivém roštu a obr. 3 znázorňuje v řezu uspořádání dvojitého stropu kotle.

Příklad provedení technického řešení

Kotel pro spalování biomasy slisované do balíku 6, podle obr. 1, 2 a 3, sestává z vodou chlazené spalovací komory 2, přesuvného roštu 4, popelového šnekového dopravníku 15, předehřevu primárního vzduchu a přívodů primárního a sekundárního vzduchu.

Spalovací komora 2 je tvořena stěnami H, 16, příčkami a dvojitým stropem 19. Přesuvný rošt 4 se skládá z jednotlivých pevných roštnic 5. Přívody primárního a sekundárního vzduchu jsou zakončeny tryskami 13, 18.

Kotel pro spalování biomasy obsahuje pohyblivý prostředek I řiditelně vnikající do spalovací komory 2.

Pohyblivým prostředkem 1 je litinová tlačná deska 3 umístěná v prostoru přesuvného roštu 4. Tlačná deska 3 je v přesuvném roštu 4 umístěna v jedné řadě pevných roštnic 5 přibližně ve 3/5 jeho délky od homí hrany roštu 4. Tlačná deska 3 je umístěna kolmo k rovině přesuvného roštu

4.

Tlačná deska 3 je propojena s pohonem, který sestává z dvojice hydraulických válců 7, které jsou prostřednictvím ok 8 uloženy na čepech 9 nosného táhla 10, které je připevněno ke spodní části tlačné desky 3.

Po celé délce bočních stěn 11 jsou nad přesuvným roštem 4, rovnoběžně s jeho homí plochou, umístěny trysky 13 primárního spalovacího vzduchu. Trysky 13 primárního spalovacího vzduchu jsou dále umístěny v prostoru spodní části přesuvného roštu 4, mezi šikmou příčkou 14 a pope35 lovým šnekovým dopravníkem 15.

Nad spodní části přesuvného roštu 4 jsou dále v bočních stěnách U umístěna infra čidla 12 zaplnění.

V čelní stěně 16 spalovací komory 2 jsou nad keramickým blokem 17 umístěny trysky 1_8 sekundárního spalovacího vzduchu, které jsou natočeny rovnoběžně s plochou šikmé příčky 14 tak, že vháněný vzduch směřuje těsně pod homí okraj šikmé příčky 14.

Kotel pro spalování biomasy má dvojitý strop 19, kde spodní strop 20 tvoří trubková stěna s topnou vodou a homí strop 21 tvoří plech s tenkou izolací a oplechováním, přičemž homí strop 21 obsahuje vstupní otvor 22 a ventilátor 23 primárního vzduchu, který je potrubím spojen s tryskami 13 primárního vzduchu.

Claims (18)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Kotel, zejména kotel pro spalování biomasy slisované do balíků, sestávající z vodou chlazené spalovací komory tvořené stěnami, příčkami a stropem, přesuvného roštu skládajícího se z jednotlivých roštnic, popelového šnekového dopravníku, předehřevu primárního vzduchu a pří5 vodů primárního a sekundárního vzduchu, vyznačující se tím, že obsahuje pohyblivý prostředek (1) řiditelně vnikající do spalovací komory (2).
2. 2. Kotel, podle nároku 1, vyznačující se tím, že pohyblivým prostředkem (1) je tlačná deska (3) umístěná v prostoru přesuvného roštu (4).
3. 3. Kotel, podle nároku 2, vyznačující se tím, že tlačná deska (3) je v přesuvném ío roštu (4) umístěna v jedné řadě pevných roštnic (5).
4. 4. Kotel, podle nároku 2, vyznačující se tím, že tlačná deska (3) je v přesuvném roštu (4) umístěna přibližně ve 3/5 jeho délky od homí hrany roštu (4).
5. 5. Kotel, podle nároku 2, vyznačující se tím, že tlačná deska (3) je umístěna kolmo k rovině přesuvného roštu (4).

   15
6. 6. Kotel, podle nároku 2, vyznačující se tím, že tlačná deska (3) je propojena s pohonem.
7. 7. Kotel, podle nároku 6, vyznačující se tím, že pohon sestává z nejméně jednoho hydraulického válce (7), který je prostřednictvím oka (
8. 8) uložen na čepu (9) nosného táhla (10), které je připevněno ke spodní části tlačné desky (3).

   20 8. Kotel, podle nároku 2, v y z n a č u j í c í se tí m, že tlačná deska (3) je litinová.
9. 9. Kotel, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v nejméně jedné stěně (11) jsou nad přesuvným roštem (4) umístěny trysky (13) primárního spalovacího vzduchu.
10. 10. Kotel, podle nároku 9, vyznačující se tím, že trysky (13) primárního spalova25 čího vzduchu jsou umístěny v jedné řadě rovnoběžně s homí plochou přesuvného roštu (4) po celé délce stěny (11).
11. 11. Kotel, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že trysky (13) primárního spalovacího vzduchu jsou dále umístěny v prostoru spodní části přesuvného roštu (4).

    30
12. 12. Kotel, podle nároku 11, vyznačující se tím, že trysky (13) primárního spalovacího vzduchu jsou umístěny v prostoru mezi šikmou příčkou (14) a popelovým šnekovým dopravníkem (15).
13. 13. Kotel, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v nejméně jedné stěně (11) je umístěno nejméně jedno čidlo (12) zaplnění.

    35
14. 14. Kotel, podle nároku 13, vy z n a č uj í c í se t í m , že čidlo (12) zaplnění je umístěno nad spodní částí přesuvného roštu (4).

    -4CZ 18454 Ul
15. 15. Kotel, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v čelní stěně (16) spalovací komory (2) jsou nad keramickým blokem (17) umístěny trysky (18) sekundárního spalovacího vzduchu.
16. 16. Kotel, podle nároku 15, vyznačující se tím, že trysky (18) sekundárního 5 spalovacího vzduchu jsou natočeny rovnoběžně s plochou šikmé příčky (14) tak, že vháněný vzduch směřuje těsně pod horní okraj šikmé příčky (14).
17. 17. Kotel, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že má dvojitý strop (19), kde spodní strop (20) tvoří trubková stěna s topnou vodou a horní strop (21) tvoří plech s tenkou izolací a oplechováním, přičemž horní strop (21) obsahuje vstupní otvor (22) a ío ventilátor (23) primárního vzduchu.
18. 18. Kotel, podle nároku 17, vyznačující se tím, že ventilátor (23) primárního vzduchuje potrubím spojen s tryskami (13) primárního vzduchu.