CZ2009443A3

CZ2009443A3 - Kotel

Info

Publication number: CZ2009443A3
Application number: CZ20090443A
Authority: CZ
Inventors: Kašpar@Tomáš
Original assignee: Step Trutnov A.S.
Priority date: 2009-07-09
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2011-01-19
Also published as: CZ302597B6

Abstract

Kotel, zejména kotel pro spalování biomasy sestává z predkomory (1), spalovací komory (2) a výmeníku (22), pricemž predkomora (1) je opatrená sklopnými vraty (4).

Description

Oblast techniky

Technické řešeni se týká kotle, zejména kotel pro spalování biomasy, sestávajícího z předkomory, spalovací komory a výměníku.

Dosavadní stav techniky

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

Mezi výše uvedená zařízení lze zařadit zařízení pro spalování rostlinného původu hmoty popsané v patentovém dokumentu OS 228635. Toto zařízení obsahuje lisovací komoru, která navazuje na zásobník volně loženého paliva. Lisovací komora je opatřena lisovacím šnekem, uloženým na duté hřídelí, přičemž je napojena na vzduchový přívod a zaústěna do spalovací komory, do níž je zaveden i výstup lisovací komory. Nevýhodou toho zařízení je to, že použitý lisovací šnek umožňuje dodávání hmoty, které sestává z malých částic, přičemž neumožňuje například dodávání celých balíků slámy.

V užitném vzoru CZ 4408 je popsána spalovací komora pro spalování dřevního odpadu, pazderí a jiných hořlavých odpadových materiálů tvořená svislou přední stěnou se vstupem paliva, svislou zadní stěnou a vodorovným stropem jež jsou provedeny jako vodotrubný systém napojený na tlakovou část kotle, dále svislými bočními stěnami ze žáruvzdorného materiálu a roštem ve spodní části, kde pod vstupem paliva, umístěným v přední stěně, je ve spalovací komoře situován na jedné šestině až polovině délky této komory, měřeno mezi přední stěnou a zadní stěnou, nepohyblivý rošt, kaskádovitě provedený z keramických bloků tvaru plochého kvádru, které jsou na spodní strany opatřeny drážkami, přičemž sklon kaskády je ve směru od přední stěny k zadní stěně 3 až 40 stupňů a na tento nepohyblivý rošt navazuje přesuvný rošt. Přísun paliva je zde řešen pevnou násypkou a přenosným zásobníkem. To je hlavni nevýhoda tohoto technického řešení, které díky tomu není ' < < i r e f <i f r ť fl ^r * r

2^ř f r < e f c e r t f co r co r·· použitelné pro průmyslové velkokapacitní využití, ale pouze pro malá spalovací zařízení.

Z dalšího užitného vzoru CZ 11182 je znám kotel na spalování biomasy, spojený s výměníkem tepla, u kterého je vertikální skříň kotle spojena s vertikální výměníkovou části, uspořádanou bočně vedle této vertikální skříně, přičemž v dělící rovině obou částí je uspořádáno těsnění. Výměníková část je výkyvné zavěšena na skříni kotle pomocí vahadla, sestávajícího z trojúhelníkového výkyvného spojovacího členu, spojeného se spojovacím šroubem a šikmou vzpěrou, přičemž trojúhelníkovitý výkyvný číen je svým horním vrcholem výkyvné spojen s výměníkovou částí, a svým spodním vrcholem je spojen se spojovacím šroubem, upevněným ke skříni kotle a udržujícím stabilitu vahadla, a svým druhým spodním vrcholem je výkyvné podepřen horním koncem šikmé vzpěry, která je svým spodním koncem výkyvné upevněny k základně. Nevýhodou této konstrukce je to, že poměrně složitá a proto je i výrobně značně nákladná.

Zařízení pro spalování celých balíků slámy je dále známo z užitného vzoru CZ 16473. Toto zařízeni je vybaveno sacím spalinovým ventilátorem a spalinovým potrubím. Spalovací komora je ohraničena dělicí stěnou a zadní stěnou, a je uvnitř pláště zhotoveného na základní ploše levou stěnou, pravou stěnou a stropem, dále předkomora je ohraničena otevírací přední stěnou a dělicí stěnou, levou stěnou, pravou stěnou a stropem a zadní stěna je provedena v celé výši pláště ke stropu, pod kterým jsou v této zadní stěně provedeny spalinové otvory. Dělicí stěna je ve spodní části zkrácena a v místě zkrácení je opatřena jednou nebo více trubkami připojenými pod děliči stěnou k pravé stěně a levé stěně s vůlí, dále nad základní plochou je ve spádu od otevírací přední stěny k zadní stěně situován přesuvný pohyblivý rošt, který přesahuje částečně do spalovací komory a mezi horní plochou přesuvného pohyblivého roštu a nejníže uloženou trubkou je vytvořena mezera pro přívod slámy do spalovací komory. Prostor předkomory je ve spodní části uzavřen přesuvným pohyblivým roštem, ale spalovací komora je ve spodní části vymezena přesuvným pohyblivým roštem jen za dělicí stěnou a u zadní stěny je na základní plochu umístěn popelník, a za spalinovým otvorem je proveden spalinový kanál.

Z užitného vzoru CZ 17061 je známa spalovací komora na biomasu a uhlí doplněná zařízením pro dodávku celých balíků slámy do spalovací komory a šnekovým vynašečem popela a nespalitelných zbytků z komory. Spalovací komora je rozdělena na první spalovací prostor a druhý spalovací prostor, přičemž je tato spalovací komora vymezena dole presuvným roštem a nahoře stropem, na délku čelní stěnou a zadní stěnou, dále na šířku levou boční stěnou a pravou boční stěnou, které jsou provedeny jako trubkové, vodou chlazené, a strop je za ohybem pokračováním čelní stěny, jeho stropní trubky stoupají šikmo vzhůru k zadní stěně a jsou napojeny na horní komoru zadní stěny, a v čelní stěně je zhotoven plnicí otvor balíků slámy, pod kterým je umístěn ve spádu od čelní stěny k zadní stěně přesuvný rošt a nad tímto je do zadní stěny připojena první komora šikmé stěny, provedené z * trubek a keramického materiálu, tyto trubky směřují šikmo vzhůru, jsou napojeny na druhou komoru a tato je svislými trubkami napojena na stropní trubky, dále na spodní stranu druhé komory a na čelní stěnu jsou napojeny s mezerami nosné trubky a na tyto nosné trubky jsou shora umístěny v celé šířce spalovací komory dva keramické bloky, čímž je vytvořen přestupní otvor mezi prvním spalovacím prostorem pod šikmou stěnou a keramickými bloky a druhým spalovacím prostorem nad keramickými bloky a šikmou stěnou, ve kterém je za svislými trubkami směrem k zadní stěně připojena ke stropu první keramická příčka, směřující svisle dolů k šikmé stěně a tato první keramická příčka zasahuje do druhého spalovacího prostoru a blíže k zadní stěně je od šikmé stěny vertikálním směrem vzhůru provedena druhá keramická příčka tak, že její horní hrana končí těsně pod úrovní spodní hrany první keramické příčky a mezi druhou keramickou příčkou a zadní stěnou je vytvořen spalinový kanál, na který navazuje spalinový otvor v zadní stěně. Nevýhodou této konstrukce je to, že neobsahuje žádné pomocné zařízení pro dávkování jednotlivých balíků slámy.

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

Cílem vynálezu je konstrukce kotle, který umožní jak spalování celých balíku, tak i spalování drobných kusů biomasy, přičemž dávkování těchto spalovaných hmot bude co nejsnazší.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje a cíle vynálezu naplňuje kotel, zejména kotel sestávající z předkomory, spalovací komory a výměníku, jehož podstat spočívá v tom, že předkomora je opatřena sklopnými vraty. Celý kotel je z větší části chlazen vodou.

♦· r

Je výhodné, kdy se sklopná vrata otáčejí okolo bodu rotace, který je umístěn v jejich dolní části, což umožňuje sklopení z vertikální do horizontální polohy a zpět.

Dále je výhodné když jsou sklopná vrata propojena s pohonem, přičemž v nejvýhodnějším provedení pohon sestává z nejméně jednoho lineárního pohonu, který je otočné připevněn ke sklopným vratům a nosné konstrukci kotle. Lineárním pohonem je s výhodou výsuvný válec nebo elektrický lineární pohon.

Velice výhodné dále je, když jsou sklopná vrata chlazena, přičemž jsou v bodě rotace prostřednictvím otočného sroubení a dutého čepu, oboustraně napojena topnou vodu jejíž cirkulace je zajišťována nucené pomocí oběhového čerpadla. Chlazená sklopná vrata zároveň zajišťují přemístění celého balíku slámy z horizontální do vertikální polohy do předkomory.

Výhodné dále je, když předkomora obsahuje řiditelný tlačný prostředek. Řiditelný tlačný prostředek se pohybuje přímočarým vratným pohybem, přičemž svým vnikáním do předkomory zajišťuje pravidelné dávkování biomasy v průběhu jejího spalování. Řiditelný tlačný prostředek sestává ve výhodném provedení z tlačného pístu, který je v základní poloze umístěn mimo předkomoru, přičemž do předkomory vyjíždí ve vodících ližinách v prostoru nad přesuvným roštem a litinovými pláty. Tlačný píst, sestávající z žárovzdorných ocelových U profilů s umožněním tepelném dilatace, je propojen s pohonem, který sestává z nejméně jednoho lineárního pohonu, který je připevněn k tlačnému pístu a nosné konstrukci kotle. Lineárním pohonem je s výhodou výsuvný válec nebo elektrický lineární pohon.

Ve výhodném provedení je dále v předkomoře v přírubách uložen šnekový dopravník.

Konstrukční provedení tohoto kotle umožňuje stejným způsobem spalovat slámu obilnin, řepky olejně, Inu či seno z travin, ale také s minimálními úpravami pelety, dřevní odpad, a nízkosirnaté uhlí velikosti ořech nebo kostka. Minimální úpravy spočívají v demontáži boční zaslepené příruby umístěné na pravé či levé chlazené stěně z vnější strany. A následným zasunutím upraveného šnekového dopravníku do průchozího hrdla zaústěného v předkomoře a montáže přírubového spoje. Takto je alternativně kotel schopen přijímat drcené palivo.

Diky možnosti jednoduchého oddělování části slisovaného balíku biomasy během spalování, umožňuje kotel podle vynálezu bezproblémové spalováni celých balíků biomasy, přičemž tak dochází k jejich vyhoření na roštu. To umožňuje dobrou

Γ € f r r v _r r- r < < r r r r

5' ^r < < r f r r _r * Í < ^f C t l < r re regulovatelnost kotle při dodržení stanovených emisními limity po celou dobu spalování.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresu, na kterém obr. 1 znázorňuje v bočním řezu celkové uspořádání kotle a obr. 2 znázorňuje v řezu půdorys kotle.

Příklad provedení technického řešení

Kotel pro spalováni biomasy slisované do balíku 6 (obr. 1, obr. 2) sestává z vodou chlazené předkomory 1, spalovací komory 2 a výměníku 22. Předkomora 1 je opatřena sklopnými vraty 4, která se otáčejí okolo bodu 12 rotace, který je umístěn v jejich dolní části. Celý kotel je z větší části chlazené vodou.

Předkomora dále sestává z chlazené dělící příčky 5 ve spodní části zkrácené pro snadný vstup oddělené části balíku do spalovací komory 2, a chlazené pravé stěny 7 a chlazené levou stěnou 8, chlazeného stropu 9, litinových plátů 10 a částí přesuvného roštu 11.

Sklopná vrata 4 jsou propojena s pohonem 33, který sestává z dvojice lineárních pohonů 13. které jsou otočně připevněny ke sklopným vratům 4 a nosné konstrukci 14 kotle. Lineárními pohony 13 jsou výsuvné válce nebo variantně elektrické lineární pohony.

Sklopná vrata 4 jsou chlazená, přičemž jsou v bodě rotace 12 prostřednictvím otočného sroubení a dutého čepu, oboustraně napojena topnou vodu. Chlazená sklopná vrata 4 zároveň zajišťují přemístění celého balíku slámy 6 z horizontální do vertikální polohy do předkomory 1 Napojení sklopných vrat 4 na topnou vodu je provedeno z levé a pravé strany v bodě rotace 12 přes otočné šroubení a dutý čep. Cirkulace topné vody je zajišťována nucené pomocí oběhového čerpadla 15.

Předkomora 1 obsahuje řiditelný tlačný prostředek 34 sestávající z tlačného pistu 23, který je v základní poloze umístěn mimo předkomoru 1, přičemž do předkomory 1 vyjíždí ve vodících ližinách 28. Tlačný píst 23, sestávající z žárovzdorných ocelových U profilů s umožněním tepelném dilatace, je propojen s pohonem 35, který sestává z lineárního pohonu 29, které jsou otočně připevněny k tlačnému pístu 23 a nosné konstrukce 14 kotle. Lineárním pohonem 29 je výsuvný válec nebo variantě elektrický lineární pohon. Tlačný píst 23 se pohybuje přímočarým vratným pohybem, přičemž svým vnikáním do předkomory 1 zajišťuje pravidelné dávkování biomasy, tvořené zejména balíkovou slámou. Z prostoru mimo předkomoru 1 vyjíždí tlačný píst 23 ve vodících ližinách 28 kolmo k rovině balíku slámy 6, nad vodorovné litinové pláty 10 a navazující na přesuvný rostli do předkomory 1.

Nad přesuvným roštem 11 jsou v pravé sténej a levé stěně 8, na rozhraní předkomory 1 a spalovací komory 2, umístěny rovnoběžně v jedné řadě s horní plochou přesuvného roštu 11, trysky přívodu 19 primárního spalovacího vzduchu.

Ve spalovací komoře 2, je v blízkosti příčky 16 oddělující spalovací komoru 2 od spalinového kanálu 3, umístěna žáruvzdorná trubka s tryskami přívodu 20 sekundárního spalovacího vzduchu. Trysky přívodu 20 sekundárního spalovacího vzduchu jsou natočeny rovnoběžně s plochou příčky 16 tak, že vháněný vzduch směřuje těsně na dolní okraj přesuvného roštu Ji. Takto směrované trysky přívodu 20 sekundárního spalovacího vzduchu zaručují dokonalejší promíchání spalin se vzduchem při minimálních vzniku CO.

V předkomoře 1 je dále v přírubách 25 uložen šnekový dopravník 26.

Spalovací komora 2 sestává z vodou chlazené pravé stěny 7 a vodou chlazené levé stěny 8, chlazené dělící příčky 5 a příčky 16 s vyzdívkou oddělující spalovací komoru 2 a spalinový kanál 3. Příčka 16 je v horní části zkrácena pro hladký průchod spalin. Spalovací komora 2 dále obsahuje chlazený stropem 17, v její dolní části jsou dále umístěny přesuvný rošt 11, skládající se z jednotlivých roštnic, a popelový šnekový dopravník 18. Ve spalovací komoře 2 jsou také umístěny přívod 19 primárního vzduchu a přívod 20 sekundárního vzduchu. Vnitřní chlazené stěny spalovací komory jsou obloženy žárovzdornými keramickými deskami 21 pro zaručení minimálního vzniku CO ve spalinách.

Spaliny jsou ze spalovací komory 2 zaústěny do spalinového kanálu 3 a následně do vertikálního žárotrubného výměníku 22. Přesuvný rošt 11 na dně předkomory 1 a spalovací komory 2 posouvá slámu ze spodní části balíku 6, přičemž ta postupné dohořívá, popel na konci přesuvného roštu 11 je vynášen šnekovým dopravníkem 18 ven. Přesuvný rošt 11 je z větší částí umístěn ve spalovací komoře 2 a z menší části v předkomoře 1, kde je zbylá část roštu vyložena vodorovnými litinovými pláty 10, nad kterými vyjíždí tlačný píst 23. V mezeře 24 mezi přesuvným roštem 11 a pravou stěnou 7 a levou stěnou 8 je provedena v tenké vrstvě vyzdívka pro zamezeni přisávání falešného vzduchu. Pod přesuvným roštem H je vytvořen první prostor 30 a druhý prostor 31. přičemž v prvním prostoru 30 jsou z pravé a levé strany instalovány vzduchové klapky 32.

Pro spalování obilnin, řepky olejně, Inu či sena z travin, ale také pelet, dřevního odpadu, a nízkosirnatého uhlí o velikosti ořech nebo kostka je variantně kotel upraven tak, že jsou demontovány boční záslepné příruby 25 umístěné na pravé stěně 7 a levé stěně 8 předkomoryl. Následně je do průchozího hrdla 27 zasunut šnekový dopravník 26. Takto je alternativně kotel schopen přijímat drcené palivo.

Claims

Patentové nároky

1. Kotel, zejména kotel pro spalování biomasy sestávající z předkomory (1), spalovací komory (2) a výměníku (22), vyznačující se tím, že předkomora (1) je opatřena sklopnými vraty (4).
2. Kotel, podle nároku 1, vyznačující se tím, že sklopná vrata (4) se otáčejí okolo bodu (12) rotace, který je umístěn v jejich dolní části.
3. Kotel, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že sklopná vrata (4) jsou propojena s pohonem (33).
4. Kotel, podle nároku 3, vyznačující se tím, že pohon (33) sestává z nejméně jednoho lineárního pohonu (13), který je otočně připevněn ke sklopným vratům (4) a nosné konstrukci (14) kotle.
5. Kotel, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že sklopná vrata (4) jsou chlazená.
6. Kotel, podle některého z předchozích nároků vyznačující se tím, že sklopná vrata (4) jsou v bodě rotace (12) prostřednictvím otočného šroubení a dutého čepu, oboustraně napojena topnou vodu.
7. Kotel, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že předkomora (1) obsahuje řiditelný tlačný prostředek (34).
8. Kotel, podle nároku 7, vyznačující se tím, že řiditelný tlačný prostředek (34) sestává z tlačného pístu (23), který je v základní poloze umístěn mimo předkomoru (1), přičemž do předkomory (1) vyjíždí ve vodících ližinách (28).
9. Kotel, podle nároku 8, vyznačující se tím, že tlačný píst (23) je propojen s pohonem (35), který sestává z nejméně jednoho lineárního pohonu (29), který je otočné připevněn k tlačnému pístu (23) a nosné konstrukce (14) kotle.
10. Kotel, podle nároku 8 a/nebo 9, vyznačujicísetím, že tlačný píst (23) sestává z žárovzdorných ocelových U profilů s umožněním tepelném dilatace.
11 .Kotel, podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v předkomoře (1) je dále v přírubách (25) uložen šnekový dopravník (26).