CZ296050B6 - Roštový systém pro spalovací kotel - Google Patents

Abstract

Roštový systém pro spalovací kotel sestávající z v podélném směru roštového systému stupňovitě umístěných desek (17), přitom alespoň dvě desky (17) jsou v příčném směru umístěny vedle sebe a mezi vedle sebe ležícími deskami (17) jsou umístěny hřebenové vnitřní stěny (1), přičemž hřebenové vnitřní stěny (1) mají výstupní otvory (8, 9) pro plyny a směsi plynů.

Description

Vynález se týká roštového systému pro spalovací kotel, sestávajícího z desek stupňovitě umístěných v podélném směru roštového systému.

Dosavadní stav techniky

Ve spalovacích pecích, do nichž se palivo přivádí kontinuálně nebo přerušovaně, se dbá o pokud možno úplné shoření paliva k udržení co nejmenšího množství popela. K tomu je potřebné, ponechat palivo na roštu relativně dlouho k využití potřebné doby hoření k úplnému shoření. Aby se přitom docílily stejné podmínky spalování, je potřebné dopravovat palivo na roštu z jednoho konce na druhý, tím se může přivést čerstvé palivo, přičemž se nastaví stejný stav. Při dopravě paliva z jednoho konce roštu na druhý se dbá, aby žádná část paliva před dosažením konce roštu na straně popela nemohla propadnout roštem, poněvadž propadlé palivo úplně neshoří.

Ve spisu DE 40 00 973 je popsán rošt a jím vybavený spalovací kotel, u něhož je v podélném směru roštového systému stupňovitě vedle sebe umístěno více desek. Část desek je upevněna pevně na prvním závěsu a další desky jsou namontovány na druhém závěsu pohyblivě. Upevnění každé desky na příslušném závěsu je výškově stavitelné. Tím se mohou nastavit rozdílné mezery pro průchod spalovacího vzduchu. Pohyblivé desky jsou pohyblivé v podélném směru roštového systému tam a zpět. Tím se může palivo kontinuálně dopravovat ze vstupní strany na výstupní stranu spalovacího kotle.

Ke spalování vysoko kalorických paliv jsou třeba vyšší teploty spalování, které vedou k tepelnému přetížení materiálu roštových desek popsaného roštového systému. K docílení optimálního spalování se může přívod vzduchu zvýšit jen omezeně. Toto je podmíněno nedostatečným chlazením roštových desek.

Ve spisu EP 0 811 803 je popsán roštový prvek s rošty chlazenými tekutinou. Je navrhováno vést chladicí prostředek přímými kanály v roštech příčně k podélnému směru roštových prvků. Na bočních stranách roštů je vytvořen přívod a odvod a rovněž změny směru kanálů. Z hlediska toku chladicího prostředku mohou být kanály provozovány buď v řadě, nebo v paralelním uspořádání. Tím se může stanovit chladicí výkon podle požadavků.

Ve spisu EP 0 621 449 je popsán roštový prvek chlazený tekutinou, z něhož je chladicí voda uvedena meandrovitě dutinou v roštu.

V evropském patentu EP 0 277 053 je popsán spalovací rošt s příčnými tyčemi roštu, u něhož jsou roštové desky střídavě pevné a v podélném směru tam a zpět pohyblivé, přičemž jsou roštové desky umístěny stupňovitě. V roštových deskách jsou umístěny kanály k vyfukování spalovacího vzduchu do spalovacího prostoru. Dvě vedle sebe ležící roštové desky k sobě přiléhají svými bočními plochami, přičemž čelní plochy mají dva úkosy. Tím nastává promíchání pevných spalin.

Ve spisu EP 0 243 981 je popsán roštový systém s vedle sebe ležícími roštovými prvky. Mezi roštovými prvky jsou umístěny prvky vnitřní stěny, které jsou ve vzájemném záběru. Mezi vnitřními stěnami je umístěno pero, kterým se může vyrovnat boční pohyb roštových desek. Prvky vnitřní stěny jsou ve vzájemném záběru tak, že části spáleného paliva nemohou vypadnout do meziprostoru mezi roštovými deskami, respektive mezi prvky vnitřní stěny.

-1 CZ 296050 B6

Ve spisu EP 0 001 072 je publikován roštový systém, u kterého jsou roštové desky rovněž umístěny stupňovitě nad sebou. Mezi v příčném směru vedle sebe ležícími roštovými deskami jsou vytvořeny boční vnitřní stěny, které jsou ve vzájemném záběru, který dovoluje vzájemný pohyb bez sevření. Boční vnitřní stěny mají zaoblené zakrytí, přičemž se zakrytí vedle sebe ležících bočních vnitřních stěn překrývají. Tímto překrytím vzniká malá mezera ve směru kboku spalovacího prostoru.

Tyto roštové prvky sice mohou pracovat s vysokými teplotami. Ventilace spalovacího prostoru ale nemůže být řízena tak, že je zajištěno optimální úplné spalování.

Podstata vynálezu

Na základě znalosti těchto známých roštových prvků je úkolem vynálezu vytvořit roštový systém pro spalovací kotel, který sestává z desek stupňovitě umístěných v podélném směru roštového systému, přičemž roštový systém musí umožňovat kontrolované a úplné spalování vysoko kalorických paliv za vysokých teplot.

S ohledem na tento úkol je roštový systém vpředu uvedeného typu charakterizován tím, že alespoň dvě desky jsou umístěny v příčném směru vedle sebe a mezi vedle sebe ležícími deskami jsou umístěny hřebenové vnitřní stěny, přičemž hřebenové vnitřní stěny mají výstupní otvory pro plyny a plynné směsi.

Hřebenové vnitřní stěny poprvé umožňují umístit desky vedle sebe příčně ke spalovacímu prostoru, přičemž každá z desek se může ohřívat samostatně. Desky tím mohou být menší a mohou se ideálně přizpůsobit požadovanému výkonu spalování. Pomocí otvorů výstupu vzduchu v hřebenových vnitřních stěnách může nastat přívod vzduchu uvnitř spalovacího prostoru, takže se mohou docílit optimální spalovací výkony.

Ve zvláště výhodném provedení má hřebenová vnitřní stěna v průřezu kopulovitou krycí desku, takže nastává prostorové rozdělení spalovacího prostoru ve spalovacím kotli. Krycí deska kromě toho musí být v podélném směru spalovacího prostoru zešikmená a tím přizpůsobená stupňovitě za sebou následujícím deskám, které přiléhají na hřebenovou vnitřní stěnu.

Je výhodné, když má hřebenová vnitřní stěna na přední a zadní čelní ploše nos, přičemž nosy jsou umístěny tak, že se nosy na navzájem přiléhajících vnitřních stěnách v podélném směru spalovacího prostoru překrývají a hřebenové vnitřní stěny tak jsou ve vzájemném záběru. Pomocí nosů je vytvořena mezi hřebenovými vnitřními stěnami dostatečná mezera, takže se negativně neprojevuje tepelná roztažnost hřebenových vnitřních stěn.

Výstupní otvory jsou umístěny výhodně na zadní čelní ploše pod krycí deskou a na bočních plochách nad sousedními deskami. Tím se hlaví spalovací zóny roštu dostatečně ventilují v závislosti na palivu přídavným spalovacím vzduchem. K zabránění vzniku termických oxidů dusíku NO_X, které vznikají především u středně a vysoko kalorických paliv a u nich se vyskytujících vyšších teplot spalování, je výhodné, když se spaliny vedou výstupními otvory zpět do spalovacího prostoru.

Ventilace spalovacího prostoru se může dále zlepšit tím, že k volným bočním stěnám desek přiléhají boční vnitřní stěny. Boční vnitřní stěny musí mít výstupní otvory nad přilehlými deskami. Tím se mohou přidat spaliny nebo přídavný vzduch jak v průřezu spalovacího prostoru, tak také od bočních stěn.

Boční vnitřní stěny musí mít vertikální stojiny, které slouží jako nosník pro boční vnitřní stěny a jako přívodní kanály.

-2CZ 296050 B6

Boční vnitřní stěny, případně hřebenové vnitřní stěny jsou výhodně neseny kanály, které jsou umístěny v podélném směru podél trubkového systému. Kanály jsou přednostně vytvořeny jako nosný prvek, takže se spaliny nebo přídavný vzduch mohou vést k výstupním otvorům v bočních vnitřních stěnách a/nebo hřebenových bočních stěnách.

Ukazuje se, že rošty ke spalování vysoko kalorických paliv musí být chlazeny separátním sekundárním chladicím prostředkem. Desky jsou proto výhodně vytvořeny jako duté těleso a v deskách jsou vytvořeny spirálovitá vodicí a stabilizační žebra. Každá deska má vstup a výstup pro chladicí prostředek, připojený k dutému tělesu. Prostřednictvím separátního chladicího prostředkuje řízení teploty roštu nezávislé na přiváděném spalovacím vzduchu, takže lze spalovací vzduch přivést stupňovitě tak, že spalování může nastat přerušovaně, případně podstechiometricky, jako pyrolýza s dodatečným spalováním, případně nadstechiometricky ve spalovací komoře.

Jako sekundární chladicí prostředek se mohou použít plyny, směsi plynů a všechna hydraulická média, jestliže to dovoluje jejich viskozita a splňují požadavek chlazení. Vstup, případně výstup pro chladicí médium je s výhodou umístěn pod roštovou deskou, přičemž směr proudění je volně volitelný. Pomocí spirálovitého kanálu je chladicí prostředek s výhodou rozdělen v desce rovnoměrně a stabilizuje se chladicí tok.

Zvláště je výhodné, když je vytvořen pro chladicí prostředek tepelný výměník, přičemž energie odváděná z chladicího prostředku se předává vsázce pro spálení na roštu. Jeho pomocí se může energie dále využít, například pro spalování, tak, že se předá spalovacímu vzduchu. Energie se může také přivést k palivu k sušení, nebo se může použít pro ohřev kondenzátu.

Zvláště úplné a kontrolované spalování paliva je umožněno tím, že každá druhá deska v podélném směruje pohyblivá sem a zpět a je opatřena příslušným pohonem, přičemž pevné desky jsou upevněny na společném prvním závěsu a pohyblivé desky jsou upevněny na druhém společném závěsu a upevnění každé desky na příslušném závěsu je výškově stavitelné. Tím se může volně volit meziprostor mezi stupňovitě umístěnými deskami a můžese ve spalovacím prostoru nastavit podle požadavků množství přiváděného vzduchu. Pohybem každé druhé desky se zabraňuje, že palivo propadá roštem.

Dále je výhodné, když jsou hřebenové vnitřní stěny a boční vnitřní stěny vytvořeny tuhé.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je v následujícím blíže objasněn pomocí příkladu provedení, znázorněného na výkresech. Na výkresech znázorňuje:

obr. 1 boční pohled na hřebenovou vnitřní stěnu v příčném řezu, obr. 2 čelní pohled na hřebenovou vnitřní stěnu s bočními výstupními otvory v příčném řezu, obr. 3 čelní pohled na hřebenovou vnitřní stěnu s výstupním otvorem na zadní čelní ploše, obr. 4 čelní pohled na boční vnitřní stěnu s výstupními otvory a stojinami, obr. 5 pohled v řezu na boční vnitřní stěnu s výstupním otvorem a stojinou, obr. 6 půdorys desky se spirálovitými vodícími a stabilizačními žebry vpříčném řezu, obr. 7 podélný řez deskou s kanály pro chladicí prostředek a obr. 8 příčný řez deskou.

-3 CZ 296050 B6

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn příčný řez hřebenovou vnitřní stěnou 1 a je patrná v podélném směru spalovacího prostoru zešikmená krycí deska 2. Na přední čelní ploše 3 a zadní čelní ploše 4 jsou vytvořeny nosy 5 a 6. Je patrné, že výška těchto nosů 5, 6 je rozdílná, takže nosy 5, 6 přiléhajících hřebenových vnitřních stěn 1 mohou ležet nad sebou. Hřebenová vnitřní stěna 1 má stojinu 7, pomocí které mohou být hřebenové vnitřní stěny 1 neseny a tvoří kanály pro plyny a směsi plynů.

Z obr. 1 je dále patrné, že je na zadní čelní ploše 4 hřebenové vnitřní stěny 1 vytvořen výstupní otvor 8 pro plyny a směsi plynů a na boční ploše hřebenové vnitřní stěny 1 jsou vytvořeny vzduchové boční výstupní otvory 9.

Z obr. 2 jsou patrné boční výstupní otvory 9 na bočních plochách hřebenové vnitřní stěny 1, které jsou připojeny k přívodnímu kanálu 10 do vnitřního prostoru hřebenové vnitřní stěny 1 pro plyny a plynné směsi. Vzduchové boční výstupní otvory 9 musí ležet nad deskami 17 přiléhajícími k hřebenové vnitřní stěně 1, které nejsou na obrázku znázorněny.

Na obr. 3 je patrný čelní pohled na zadní čelní plochu 4 hřebenové vnitřní stěny 1. Je zřejmé, že krycí deska 2 je v průřezu hřebenovou vnitřní stěnou 1 kopulovitá. Dále je patrný radiálně do kopulovitého tvaru zaoblený výstupní otvor 8.

Hřebenové vnitřní stěny 1 jsou například z lité oceli. Přívod spalin, případně přívod vzduchu do hřebenové vnitřní stěny 1 je proveden neznázoměnými kanály, které jsou umístěny v podélném směru spalovací komory. Tyto kanály jsou přednostně vytvarovány tak, že jsou přizpůsobeny stojinám 7 hřebenových vnitřních stěn 1 a nesou je.

Na obr. 4 je patrná boční vnitřní stěna 11, která přiléhá na volné boční stěny desek 17. Boční vnitřní stěna 11 má další výstupní otvory 12, které s výhodou leží nad deskami 17 přiléhajícími k boční vnitřní stěně 11. Boční vnitřní stěny 11 jsou neseny pomocí dalších stojin 13, které jsou současně vytvořeny jako přívodní kanály. Na horní boční hraně bočních vnitřních stěn 11 je na jedné straně přednostně vytvořena drážka 14 a na druhé straně je vytvořeno pero 15, čímž mohou být boční vnitřní stěny 11 umístěny vedle sebe tak, že do sebe zapadají.

Na obr. 5 je znázorněna boční vnitřní stěna 11 v průřezu. Je patrný kuželový další výstupní otvor 12 a rovněž zešikmená další stojina 13. Na zadní straně boční vnitřní stěny 11 je vytvořena pásnice 16 k zavěšení boční vnitřní stěny 11 na neznázoměný nosník.

Mezi bočními vnitřními stěnami 11 a hřebenovými vnitřními stěnami 1 jsou umístěny desky 17, které jsou v půdoryse v řezu znázorněny na obr. 6. Deska 17 sestává z prvního litého dílu 18 s příčně k desce 17 probíhajícími vodícími a stabilizačními žebry 19. V prvním litém dílu 18 jsou vývrty pro vstup 20 a výstup 21 chladicího média do, respektive z dutého tělesa desky 17. Z obr. 6 je dále patrné, že druhý díl 22 je nasunut do prvního litého dílu 18 a je s ním svařen. Druhý díl 22 má příslušná další vodicí a stabilizační žebra 23, která spolu s vodícími a stabilizačními žebry 19 prvního litého dílu 18 tvoří meandrovitý kanál v desce 17.

V podélném řezu je deska 17 znázorněna na obr. 7. Je patrné, že vodicí a stabilizační žebra 19, 23 tvoří kanály 24 pro chladicí prostředek. Rovněž je patrné, že pod deskou 17 je vytvořen upevňovací blok 25 k montáži desek 17 na neznázorněné závěsy. Závěs může být buď pevný, nebo pomocí pohonu pohyblivý v podélném směru spalovacího prostoru sem a zpět. Pohybem desek 17 je s výhodou umožněna doprava paliva spalovacím prostorem.

Konstrukce desky 17 je detailně patrná na řezu desky 17, znázorněném na obr. 8. Je patrné, že styková hrana 26 prvního litého dílu 18 je zešikmena o úhel a.

-4CZ 296050 B6

Desky 17 jsou neznázorněným způsobem položeny stupňovitě v podélném směru spalovacího prostoru na sebe, jak je v principu znázorněno a podrobně popsáno již ve spisu DE 40 00 973. Ve spalovacím prostoru jsou umístěny alespoň dva stupňovitě za sebou následující pásy desek 17, přičemž mezi deskami 17 je vytvořeno v podélném směru stupňovitě následující přiřazení hřebenových vnitřních stěn 1. Bočně na volné konce desek 17 přiléhá řada bočních vnitřních stěn 11.

Claims (22)

1. Roštový systém pro spalovací kotel, sestávající z v podélném směru roštového systému stupňovitě umístěných desek (17), přičemž alespoň dvě desky (17) jsou v příčném směru umístěny vedle sebe a mezi vedle sebe ležícími deskami (17) jsou umístěny hřebenové vnitřní stěny (1), vyznačující se tím, že hřebenové vnitřní stěny (1) mají výstupní otvory (8, 9) pro plyny a směsi plynů.

2. Roštový systém podle nároku 1,vyznačující se tím, že hřebenové vnitřní stěny (1) mají v řezu kopulovitou krycí desku (2).

3. Roštový systém podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že hřebenové vnitřní stěny (1) mají v podélném směru šikmou krycí desku (2).

4. Roštový systémpodle nároku 3, vyznačuj ící se t í m , že na přední a zadní čelních plochách (3, 4) hřebenové vnitřní stěny (1) je vytvořen nos (5, 6), přičemž nosy (5, 6) přiléhajících hřebenových vnitřních stěn (1) leží nad sebou.

5. Roštový systém podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že na zadní čelní ploše (4) hřebenové vnitřní stěny (1) je vytvořen pod krycí deskou (2) výstupní otvor (8) pro plyny a plynné směsi.

6. Roštový systém podle jednoho z předchozích nároků, vyznačuj ící se tím, že na bočních plochách hřebenové vnitřní stěny (1) je vytvořen nad sousedními deskami (17) boční výstupní otvor (9) pro plyny a směsi plynů.

7. Roštový systém podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že na volných bočních stěnách desek (17) jsou umístěny boční vnitřní stěny (11), přičemž boční vnitřní stěny (11) mají nad sousedními deskami (17) další výstupní otvory (12) pro plyny a plynné směsi.

8. Roštový systém podle nároku 7, vyznaču j í cí se tí m , že boční vnitřní stěny (11) mají vertikální stojiny (13), které jsou vytvořeny jako nosiče pro boční vnitřní stěny (11) a jako přívodní kanály pro plyny a směsi plynů.

9. Roštový systém podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že v podélném směru jsou podél roštového systému vytvořeny kanály jako nosiče pro boční vnitřní stěny (11) a/nebo hřebenové vnitřní stěny (1) a jako přívodní kanály pro plyny a plynné směsi.

10. Roštový systém podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že přívodní kanály a výstupní otvory (8, 9) jsou vytvořeny pro vedení spalin do spalovacího prostoru spalovacího kotle.

11. Roštový systém podle jednoho z nároků 1 až 9, v y z n a č u j í c í se t í m, že přívodní kanály a výstupní otvory (8, 9) jsou vytvořeny pro vedení přídavného vzduchu do spalovacího prostoru spalovacího kotle.

12. Roštový systém podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že desky (17) jsou vytvořeny jako duté těleso, jsou opatřeny spirálovitými vodícími a stabilizačními žebry (19, 23) a mají vstup (20), připojený na duté těleso, a výstup (21) pro chladicí prostředek.

13. Roštový systém podle nároku 12, vyznačující se tím, že vstup (20) a výstup (21) jsou umístěny na spodní straně desky (17).

14. Roštový systém podle nároku 12 nebo 13, vyznačující se tím, že chladicím prostředkem je plyn, plynná směs nebo fluidy.

15. Roštový systém podle nároků 12 až 14, v y z n a č u j í c í se t í m , že je opatřen tepelným výměníkem pro předání energie odebrané chladicímu prostředku vsázce ke spálení na roštu.

16. Roštový systém podle nároku 15, vyznačující se tím, že vsázkou je spalovací vzduch.

17. Roštový systém podle nároku 15, vyznačující se tím, že tepelný výměník je vytvořen pro předání odebrané energie palivu k sušení.

18. Roštový systém podle nároku 15, vyznačující se tím, že tepelný výměník je vytvořen pro předání odebrané energie pro ohřev kondenzátu.

19. Roštový systém podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že každá druhá deska (17) je uložena pohyblivě a je připojena k pohonu pro pohyb tam a zpět, přičemž pevné desky (17) jsou upevněny na společném prvním závěsu a pohyblivé desky (17) jsou upevněny na společném druhém závěsu, přičemž upevnění každé desky (17) na závěsu je výškově stavitelné.

20. Roštový systém podle nároku 19, vyznačující se tím, že pevné desky (17) jsou jednotlivě rozebíratelně upevněny v oblasti bočních vnitřních stěn (11) a hřebenových vnitřních stěn (1) a pohyblivé desky (17) jsou jednotlivě rozebíratelně upevněny k druhému závěsu.

21. Roštový systém podle nároku 19 nebo 20, vyznačující se tím, že pevné desky (17) a pohyblivé desky (17) jsou identické.

22. Roštový systém podle jednoho z předchozích nároků, vyznačující se tím, že hřebenové vnitřní stěny (1) a boční vnitřní stěny (11) jsou vytvořeny jako tuhé.