CZ292939B6 - Způsob zvýšení přestupu tepla ve spalovacím zařízení a spalovací zařízení pro provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Při způsobu zvýšení přestupu tepla ve spalovacím zařízení, vytvořeném se spádovými trubkami a stoupacími trubkami na principu cirkulující vířivé vrstvy, ve výhřevných plochách zařazených za spalovacím zařízením, se proud kouřového plynu s unášenými pevnými hmotami, stoupající z vířivé vrstvy, vede za spalovací komorou ochlazovanou stoupacími trubkami v šachtě ve směru gravitace a na konci této šachty po oddělení pevných hmot se vede tento proud prostřednictvím vychýlení proti směru gravitace rozšířeným průřezem šachty. Jen hrubší podíl pevných hmot se však vede nazpět dolů do spalovací komory pro získání materiálu lože a kouřový plyn se zbylým prachem předává teplo zářením a konvekcí na dále zařazených výhřevných plochách a spádové trubky uspořádané v zadní stěně odlučovacího ústrojí se ohřívají. U spalovacího zařízení pro provádění tohoto způsobu je zadní stěna (7) vytvořena jako součást systému spádových trubek a pro vytvoření odlučovací komory (2) je ohnuta s nálevkovitou spodní částí. Odlučovací komora (2) je upravena vedle horní části spalovací komory (1) ve tvaru vychylovacího ústrojí kouřových plynů, na které je připojena sběrná šachta (11) pro zpětné vedení materiálu lože. Spalovací komora (1) a odlučovací komora (2) mají boční stěny (5, 6), které jsou vytvořeny jako součást systému stoupacích trubek, který vyúsťuje do parního bubnu (16), který je uspořádán na skupině přetlakových trubek a je spojen s tělesem zařízení v oblasti přední stěny (3).ŕ

Description

Vynález se týká způsobu zvýšení přestupu tepla ve spalovacím zařízení, vytvořeném se spádovými trubkami a stoupacími trubkami na principu cirkulující vířivé vrstvy, ve výhřevných plochách zařazených za spalovacím zařízením, oproti konvekčním výhřevným plochám, při němž se proud kouřového plynu s unášenými pevnými hmotami, stoupající z vířivé vrstvy, vede za spalovací komorou ochlazovanou stoupacími trubkami v šachtě ve směru gravitace a na konci této šachty po oddělení pevných hmot se vede tento proud prostřednictvím vychýlení proti směru gravitace 1 rozšířeným průřezem šachty. Vynález se dále týká spalovacího zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Jsou známé způsoby, u nichž jsou jako primární odlučovače uspořádány cyklony, jako částečně nechlazené a odstupňované cyklony, uspořádané vedle spalovací komory nebo nad ní. Částice, v nichž je akumulováno teplo a které jsou unášeny kouřovým plynem, se v těchto cyklonech zvětší části odlučují, takže v dále zařazených topných plochách již k výměně tepla nepřispívají. Toto provedení s cyklony je kromě toho těžké, náročné na zastavěný prostor a kromě nákladné izolace plechové konstrukce má značné tepelné ztráty způsobené zářením. Tato konstrukce rovněž znamená, že doby náběhu jsou dlouhé.

Ze spisu DE-A-34 40 583 je známé stacionární spalovací zařízení s vířivou vrstvou, u něhož je spalinami unášený prach pokud možno úplně odlučován, aby se zabránilo znečišťování okolního prostředí, takže přiřazené výhřevné plochy jsou vyhřívány zejména konvekcí. V použitém chladicím systému není vytvořen rozdíl mezi systémem spádových trubek a stoupacích trubek.

Ze spisů JP-A-11 84 301 a z WO-90/05 020 známá spalovací zařízení s vířivou vrstvou pracují na principu cirkulující vířivé vrstvy, přičemž hrubý prach a jemný prach se odlučují společně a tato směs prachu je podle své velikosti částic různě dále zpracovávána. Vytápěné spádové trubky zde nejsou zveřejněny.

Podstata vynálezu

Vynález si klade za úkol zdokonalit přestup tepla do výhřevných ploch za spalovací komorou, a to tím, že se zvýší vyzařování prachu a odlučovací systém se zapojí do chlazené části konstrukce parního kotle. Tím se zmenší konstrukční velikost při shodném tepelném výkonu a tepelné ztráty se zmenší částečně zmenšením povrchových ploch a částečně zapojením odlučovače do chladicího okruhu vyvíječe páry, čímž se také zdokonalí účinnost. Vzhledem k jednoduché konstrukci odlučovače jej lze snadno vyrobit ze stěn s podélnými žebry trubek. Mimoto umožňu- 4 je konstrukce podle vynálezu vzhledem k provedení ocelové konstrukce a vzhledem ke zmenšené hmotnosti, zejména izolace, zkrácení doby rozběhu. Konstrukce podle vynálezu umožňuje ekonomickým a jednoduchým způsobem chlazené provedení odlučovací komory a zpětné vedení materiálu lože zvětšuje výhřevnou plochu sloužící pro výměnu tepla a umožňuje tak větší tepelný výkon při shodné konstrukční velikosti. Zapojení odlučovače, popřípadě jeho stěny, do konstrukce trubkové stěny tak zvyšuje i pevnost tělesa kotle, a tím i pevnost celé konstrukce.

Uvedený úkol splňuje způsob zvýšení přestupu tepla ve spalovacím zařízení, vytvořeném se spádovými trubkami a stoupacími trubkami na principu cirkulující vířivé vrstvy, ve výhřevných plochách zařazených za spalovacím zařízením, oproti konvekčním výhřevným plochám, při němž

-1CZ 292939 B6 se proud kouřového plynu s unášenými pevnými hmotami, stoupající z vířivé vrstvy, vede za spalovací komorou ochlazovanou stoupacími trubkami v šachtě ve směru gravitace a na konci této šachty po oddělení pevných hmot se vede tento proud prostřednictvím vychýlení proti směru gravitace rozšířeným průřezem šachty, podle vynálezu, jehož podstatou je, že jen hrubší podíl 5 pevných hmot se vede nazpět dolů do spalovací komory pro získání materiálu lože a kouřový plyn se zbylým prachem předává teplo zářením a konvekcí na dále zařazených výhřevných plochách a spádové trubky uspořádané v zadní stěně odlučovacího ústrojí se ohřívají.

Uvedený úkol dále splňuje spalovací zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu, s odlučovalo cím a vratným ústrojím, zejména samonosné konstrukce, pro oddělování a zpětné vedení materiálu lože do spalovací komoiy, uspořádaným paralelně se spalovací komorou, a se systé\ mem stoupacích trubek a spádových trubek, přičemž podstatou vynálezu je, že u odlučovacího a vratného ústrojí je zadní stěna vytvořena jako součást systému spádových trubek a pro vytvoření odlučovací komory je ohnuta s nálevkovitou spodní částí, přičemž odlučovací komora je 15 upravena vedle horní části spalovací komory ve tvaru vychylovacího ústrojí kouřových plynů, na které je připojena sběrná šachta pro zpětné vedení materiálu lože, a spalovací komora a odlučovací komora mají boční stěny, které jsou vytvořeny jako součást systému stoupacích trubek, který vyúsťuje do parního bubnu, který je uspořádán na skupině přetlakových trubek a je spojen s tělesem zařízení v oblasti přední stěny.

Odlučovací a vratné ústrojí je s výhodou vytvořeno jako svislá šachta, protékaná kouřovým plynem, prostá vestaveb, která je tvořena mezilehlou stěnou a ve směru proudění rovnou vychylovací stěnou, která dole vytváří odlučovací komoru, vytvořenou ve tvaru písmene U, prostou vestaveb, na kterou je připojena sběrná šachta s ústrojím zpětného vedení pro odloučený 25 materiál lože, přičemž vychylovací stěna a stěny odlučovací komory jsou vytvořeny chlazené jako součást systému spádových a stoupacích trubek.

Odlučovací komora má s výhodou v půdorysu pravoúhlý průřez a je vytvořena ve tvaru svislé Šachty, na kterou je zhruba v polovině její výšky připojeno vychylovací ústrojí se zvětšujícím se 30 průřezem, přičemž dolů se zužující spodní část odlučovací komory je vytvořena s ústrojím zpětného vedení odloučených částic do spalovací komory ve stěnové konstrukci trubek s podélnými žebry.

S výhodou je u vstupu do spalovací komory uspořádáno ústrojí zpětného vedení těsně nad dnem 35 spalovací komory přičemž alespoň částečně je vytvořeno jako stěna s podélnými žebry a je vázáno do systému spádových trubek.

S výhodou je v oblasti spalovací komory vytvořeno ústrojí zpětného vedení prosté utěsňovacího orgánu pro vedení materiálu do spalovací komory podél stěny až do oblasti dna spalovací 40 komory.

Ústrojí zpětného vedení je s výhodou vytvořeno jako utěsňovací orgán ve tvaru sifonu, ventilu ve tvaru písmene L nebo jezu.

} 45 Přímočaře po celé šířce spalovací komory je s výhodou uspořádána vychylovací stěna ve tvaru stěny s podélnými žebry s uvnitř upravenou obrusnou vrstvou, přičemž odlučovací komora je 1 v horní části dvoudílná a v dalším průběhu tvoří kryt spalovací komoiy.

Boční stěny jsou s výhodou odstupňované a jsou vytvořeny s vlastními sběrnými kusy, které jsou 50 připojeny svými spádovými trubkami na parní buben.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 a obr. 2 je znázorněn vždy půdoiys a nárys možného příkladu provedení.

-2CZ 292939 B6

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna horní část spalovací komory 1 vyvíječe tepla s vychylovací stěnou 14. Spalovací komora 1 s přední a stěnou 3, mezilehlou stěnou 4, bočními stěnami 5 a 6 a zadní stěnou 7 vytvářejí těleso kotle jako statickou jednotku. Zahnutá vychylovací stěna 14 vytváří z části kiyt spalovací komoiy 1 a rozděluje odlučovací komoru 2 do dvou částí, které jsou za sebou protékány spalinami ze spalovací komory 1. Pro zachování souměrnosti proudění může být také přední stěna 3 a případně mohou být obě boční stěny 5 a 6 vytvořeny jako mezilehlá stěna s připojenou vychylovací stěnou 14, čímž se ještě dále zdokonalí vlastnosti vířivé vrstvy. Vychylovací stěna 14 a její spodní sběrač 12 jsou nejméně na vstupní straně proudu opatřeny obrusnou ♦ vrstvou 15, přičemž zadní strana vychylovací stěny 14 a všechny ostatní mezní strany odlučovací komory 2 jsou obloženy tenkou obrusnou vrstvou, případně pro lepší příjem tepla jsou ponechány holé. Odlučovací komora 2 je tvořena zadní stěnou 7, částmi bočních stěn 5 a 6 a mezilehlé stěny

4. Slabě vyhřívaná zadní stěna 7 je vytvořena jako část systému spádových trubek a slouží pro zásobování vodou systému stoupacích trubek, který je v podstatě tvořen stěnami spalovací komory 1, přičemž do systému stoupacích trubek je zapojena také vychylovací stěna 14. Trubky s podélnými žebry vychylovací stěny 14 jsou napájeny vlastními sběrači, které jsou prostřednictvím systému spádových trubek spojeny s parním bubnem 16. Tak se zabrání vytváření vyzdívaných mezilehlých stěn.

Ve spalovací komoře 1 se provádí spalování na principu cirkulující vířivé vrstvy, při kterém vytvářený kouřový plyn vynáší ze spalovací komory 1 směrem vzhůru materiál lože, jako například popílek, písek a spalované hmoty. Aby se získal hmotný materiál a aby se umožnil stabilní spalovací proces, jez kouřového plynu oddělován hlavně hrubý podíl pevných hmot, a to prostřednictvím uspořádání vychylovací stěny 14 podle vynálezu, načež je opět přiváděn nazpět do spalovací komory 1. Na výkrese je dráha materiálu lože vyznačena čerchovanými šipkami a dráha kouřového plynu šipkami s plnými čarami.

Podíl pevných hmot je v důsledku podstatně větší měrné hmotnosti ve srovnání s kouřovými plyny oddělován ve vychýlení přes horní hranu 13 mezilehlé stěny 4 odstředivou silou navenek a při druhém vychýlení v oblasti spodního konce vychylovací stěny 14 je vytlačován dolů ve směru k ústrojí 9 zpětného vedení a tak je oddělován od proudu kouřových plynů. Na vychylovací stěně 14 zabrzděné, případně vychýlené, hlavně větší částice pevných hmot padají do odlučovací komory 2 prostřednictvím vzhůru vychýleného proudu kouřového plynu a jsou přitom částečně působením rychlosti proudění vychylovány na zadní stěnu 7, zahnutou ve směru k ústrojí 9 zpětného vedení, a jsou přiváděny do sběrné šachty 11, případně také do sběrného prostoru 10 a ústrojí 9 zpětného vedení. Odlučovací komora 2 je přitom vytvořena tak, že se větší částice pevných hmot v důsledku vyšších setrvačných sil nemohou podílet na ostrém vychýlení proudu kouřových plynů o 180° a tak i na zmenšení rychlosti kouřových plynů.

Jemnější částice, které jsou vychýleny a které jsou kouřovým plynem vynášeny do druhé chodu, přispívají k výměně tepla v dále zařazených výhřevných plochách. Na podkladě malého průměru zrn jemnějšího materiálu nedochází u přiřazených výhřevných ploch k žádným erozím. I

Odloučený materiál je prostřednictvím sifonového ústrojí 9 zpětného vedení, jak je to znázorněno ¹ na obr. 1, nebo prostřednictvím ventilu ve tvaru písmene L nebo přetokového jezu veden nazpět.

Ve většině případů se však vystačí s jednoduchým ústrojím 9 zpětného vedení, například se šikmou rovinou, jak je to znázorněno na obr. 2, takže není potřebné žádné zvláštní utěsnění. Ústrojí 9 zpětného vedení účelně vyúsťuje, jak je to znázorněno na obou obrázcích, zhruba v polovině výšky spalovací komory 1, přičemž materiál lože je prostřednictvím dolů vedeného stěnového proudění zaváděn nazpět do vlastního vířivého lože. V případě horního přímého materiálového zpětného vedení bez utěsnění, jak je to znázorněno na obr. 2, klouže odloučený materiál volně do spalovací komory 1 a padá podél mezilehlé stěny 4 do spodní části spalovací

-3CL 292939 B6 komory 1. Toto volné zpětné vedení materiálu je možné bez utěsnění, protože vždy dolů proudící materiálová vrstva se vytváří nejprve na stěnách spalovací komory 1, jak je to znázorněno čerchovanými šipkami na obr. 1 a obr. 2, a strhává nazpět vedený materiál směrem dolů, přičemž prakticky nejsou tlakové rozdíly v horní oblasti vířivé vrstvy a tak se zabrání obtokovému proudění kouřového plynu skrz odlučovací komoru 2. Materiál tak padá až do spodní oblasti spalovací komory 1 a je společně s přiváděným palivem opět rozvířen, přičemž popílek spáleného paliva je s materiálem opět společně transportován směrem vzhůru.

Ustrojí 9 zpětného vedení může být však také nejprve uspořádáno v blízkosti dna spalovací komory L kde je materiál lože veden prostřednictvím vhodného utěsňovacího orgánu nazpět pro zamezení obtokových proudění ze spalovací komory 1 skrz odlučovací komoru 2 do spalovací komory 1.

Podstatný znak vynálezu spočívá také v tom, že jak spalovací komora 1, tak i odlučovací komora 2 jsou vytvořeny ve tvaru čtyřúhelníku nebo čtvercové. Připojení vychylovací stěny 14 do konstrukce kotle tak také zvýší pevnost celé jednotky. Prostřednictvím jednoduché konstrukce vychylovací stěny 14 a čtvercového nebo pravoúhlého vytvoření odlučovací komory 2 lze tyto komponenty vyrobit stejnými metodami jako všechny ostatní stěny a také je snadno integrovat do tělesa kotle. Tato konstrukce také umožňuje ekonomickým a jednoduchým způsobem chlazené provedení odlučovače a zpětného vedení materiálu lože.

Pro větší výkony kotlů jsou snadno možné modifikované varianty, případně provedení. Jednak může být kotel protažen jak co do výšky, tak i co do šířky, a jednak je možné symetrické provedení se dvěma odlučovacími komorami 2, a to tak, že vychylovací stěna 14 je rozdělena do dvou dílů a jeden díl, jak je to znázorněno, je uspořádán na mezilehlé stěně 4 a druhý díl na přední stěně 3, která je vytvořena jako mezilehlá stěna 4. Odtah kouřového plynu, případně uspořádání přiřazených výhřevných ploch, jsou potom provedeny napříč k rovině výkresu, případně souměrně dopředu a dozadu. Tato symetrická konstrukce poskytuje stavebnímu objektu vysokou stabilitu, případně pevnost, což umožňuje zvýšit maximální velikost výkonu.

Claims (9)

1. Způsob zvýšení přestupu tepla ve spalovacím zařízení, vytvořeném se spádovými trubkami a stoupacími trubkami na principu cirkulující vířivé vrstvy, ve výhřevných plochách zařazených za spalovacím zařízením, oproti konvekčním výhřevným plochám, při němž se proud kouřového plynu s unášenými pevnými hmotami, stoupající z vířivé vrstvy, vede za spalovací komorou ochlazovanou stoupacími trubkami v šachtě ve směru gravitace a na konci této šachty po oddělení pevných hmot se vede tento proud prostřednictvím vychýlení proti směru gravitace rozšířeným průřezem šachty, vyznačující se tím, že jen hrubší podíl pevných hmot se vede nazpět dolů do spalovací komory pro získání materiálu lože a kouřový plyn se zbylým prachem předává teplo zářením a konvekcí na dále zařazených výhřevných plochách a spádové trubky uspořádané v zadní stěně odlučovacího ústrojí se ohřívají.

2. Spalovací zařízení pro provádění způsobu podle nároku 1, s odlučovacím a vratným ústrojím, zejména samonosné konstrukce, pro oddělování a zpětné vedení materiálu lože do spalovací komory (1), uspořádaným paralelně se spalovací komorou (1), a se systémem stoupacích trubek a spádových trubek, vyznačující se tím, žeu odlučovacího a vratného ústrojí je zadní stěna (7) vytvořena jako součást systému spádových trubek a pro vytvoření odlučovací komory (2) je ohnuta s nálevkovitou spodní částí, přičemž odlučovací komora (2) je upravena vedle horní části spalovací komory (1) ve tvaru vychylovacího ústrojí kouřových plynů,

-4CZ 292939 B6 na které je připojena sběrná šachta (11) pro zpětné vedení materiálu lože, a spalovací komora (1) a odlučovací komora (2) mají boční stěny (5, 6), které jsou vytvořeny jako součást systému stoupacích trubek, který vyúsťuje do parního bubnu (16), který je uspořádán na skupině přetlakových trubek a je spojen s tělesem zařízení v oblasti přední stěny (3).

3. Spalovací zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že odlučovací a vratné ústrojí je vytvořeno jako svislá šachta (11), protékaná kouřovým plynem, prostá vestaveb, která je tvořena mezilehlou stěnou (4) a ve směru proudění rovnou vychylovací stěnou (14), která dole vytváří odlučovací komoru (2), vytvořenou ve tvaru písmene U, prostou vestaveb, na kterou je připojena sběrná šachta (11) s ústrojím (9) zpětného vedení pro odloučený materiál lože, přičemž vychylovací stěna (14) a stěny odlučovací komory (2) jsou vytvořeny chlazené jako součást systému spádových a stoupacích trubek. *

4. Spalovací zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že odlučovací komora (2) má v půdorysu pravoúhlý průřez a je vytvořena ve tvaru svislé šachty, na kterou je zhruba v polovině její výšky připojeno vychylovací ústrojí se zvětšujícím se průřezem, přičemž dolů se zužující spodní část odlučovací komory (2) je vytvořena s ústrojím (9) zpětného vedení odloučených částic do spalovací komory (1) ve stěnové konstrukci trubek s podélnými žebiy.

5. Spalovací zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, žeu vstupu do spalovací komory (1) je uspořádáno ústrojí (9) zpětného vedení těsně nad dnem spalovací komory (1), přičemž alespoň částečně je vytvořeno jako stěna s podélnými žebry a je vázáno do systému spádových trubek.

6. Spalovací zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že v oblasti spalovací komory (1) je vytvořeno ústrojí (9) zpětného vedení prosté utěsňovacího orgánu pro vedení materiálu do spalovací komory (1) podél stěny až do oblasti dna spalovací komory (1).

7. Spalovací zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že ústrojí (9) zpětného vedení je vytvořeno jako utěsňovací orgán ve tvaru sifonu, ventilu ve tvaru písmene L nebo jezu.

8. Spalovací zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že přímočaře po celé šířce spalovací komory (1) je uspořádána vychylovací stěna (14) ve tvaru stěny s podélnými žebry s uvnitř upravenou obrusnou vrstvou (15), přičemž odlučovací komora (2) je v horní části dvoudílná a v dalším průběhu tvoří kryt spalovací komory (1).

9. Spalovací zařízení podle nároku 2, v y z n a č u j í c í se t í m, že boční stěny (5, 6) jsou odstupňované a jsou vytvořeny s vlastními sběrnými kusy, které jsou připojeny svými spádovými trubkami na parní buben (16).