CZ31556U1 - Uspořádání cyklonového odlučovače prachu ze spalin kotlů - Google Patents

Description

Oblast techniky

Zařízení se týká oblasti energetiky a zabezpečuje ekologický provoz kotlů malých výkonů prostřednictvím čištění spalin od tuhých znečišťujících látek metodou mechanického odlučování působením odstředivé a setrvační sily. Použití tohoto typu odlučovače zajišťuje požadovanou úroveň koncentrace tuhých znečišťujících látek ve spalinách na výstupu z kotle.

Dosavadní stav techniky

Užívání kotlů na tuhá paliva pro vytápění v domácnostech je provázeno emisí tuhých znečišťujících látek do ovzduší, přičemž se charakteristiky těchto částic prachu ve spalinách pohybují ve velmi širokém rozmezí a závisí na druhu paliva a typu kotle.

Cyklonové odlučovače jsou nejrozšířenější mechanické odlučovače. Jedná se o jednoduchá zařízení, která se obvykle skládají ze vstupního potrubí ústícího do válcové části, na jehož spodní části je umístěn kužel končící výstupním otvorem, poté následuje přepadová trubka pro odvod nosného média zbaveného tuhých částic.

Princip odloučení tuhých částic je založen na využití odstředivé síly, která působí na částice při spirálovém pohybu spalin válcovou nebo kuželovou komorou odlučovače a vyvolává relativní rychlost částic kolmou k odlučovacím plochám. Spaliny jsou tedy uváděny do rotačního (spirálovitého) pohybu, přičemž částice se dostávají ke stěnám odlučovače, na které se odloučí z proudu spalin. Odloučené spaliny pak padají do výsypky odlučovače, z níž jsou poté odváděny.

Odlišnou charakteristikou spalin kotlů malého výkonu od industriálních kotlů je výrazně menší průměr emitovaných částic, který patří k submikronové oblasti částic ve spektru. Rovněž se velmi významně mění koncentrace prachu podle režimu fungování kotle. Pro snížení jeho koncentrace se užívají různé druhy odlučovačů, mezi které patří i cyklonové odlučovače.

Cyklonové odlučovače mají stabilní aerodynamický odpor, proto nemají vliv na provoz kotlů. Kolísání prašnosti ve spalinách neovlivňuje práci cyklónu a zbytková prašnost za cyklónem je konstantní.

V současné době jsou známy cyklonové odlučovače instalované přímo do tělesa kotle, ale tato varianta je využívána nej častěji v průmyslových kotlích. Konstrukce takových cyklono vých odlučovačů nejsou vhodné k odloučení částic ve spalinách z kotlů malých výkonů.

Rovněž jsou známy cyklonové odlučovače, které jsou instalované do kouřovodu. Tyto cyklony je možno mechanicky odpojit a provozovat tak kotel i bez odlučování částic.

Podstata technického řešení

Pro efektivní odlučování jemných částic je tedy nutné dosáhnout dostatečné úrovně setrvačné síly a také doby setrvaní spalin v cyklonu. Tento cíl může být dosažen řadou konstrukčních vlastností cyklonu.

Konstrukce cyklonového odlučovače je složena z pěti vzájemně na sebe navazujících částí: části pro tvorbu víru, válcové části, kónické části, výstupní části a zásobníku popele. Cyklonový odlučovač popsaný v této přihlášce je možné nainstalovat před i za teplovodním výměníkem kotle. Spaliny obsahující částice prachu jsou přiváděny do části pro tvorbu víru, jehož působením

- 1 CZ 31556 U1 vzniká odstředivá síla. Působením této síly dochází k odlučování částic z proudu spalin a během průchodu válcovou částí cyklonu se pohybují kolem jeho stěn. V kónické části cyklonu pak probíhá oddělování částic z proudu spalin, které odhází nahoru výstupní částí, přičemž odloučené částice padají do zásobníku popela.

Cyklonový odlučovač je neoddělitelnou součástí teplovodního tělesa kotle, čímž se zvyšuje účinnost samotného kotle. Stěny cyklonu jsou chlazeny vodou, což vytváří výrazný teplotní gradient, díky čemuž se zvětšuje termoprecipitační síla. Tato síla pozitivně ovlivňuje proces odlučování prachu.

Tento typ odlučovače jsou předurčené pro běžné uživatele, poněvadž jsou bezpečné, a také jsou charakterizovány spolehlivým a komfortním provozem.

Objasnění výkresů

Na obrázku 1 je znázorněna instalace cyklonového odlučovače za výměníkem. Obrázek 2 znázorňuje instalaci cyklonového odlučovače před výměník. Obrázek 3 ukazuje situaci popsanou v příkladu 2 uskutečnění technického řešení.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

V tělese kotle 3 je umístěn výměník 1. Spaliny po průchodu výměníkem 1 postupují do cyklonového odlučovače 2, který je neoddělitelnou částí kotle 3 a je umístěn za výměníkem T Tento cyklonový odlučovač 2 je sestaven z několika částí: z horní části 4 pro tvorbu víru, navazující válcové části 5, ústící do kónické části 6 a výstupní části 7, která zasahuje do prvních dvou částí. Po odloučení prachu, spaliny odcházejí dál do komína a odloučený prach padá do zásobníku popela. Příklad je graficky znázorněn na obrázku 1.

Příklad 2

Spaliny po průchodu výměníkem 1 postupují do skupiny vzájemně na sebe navazujících cyklonových odlučovačů 2, která je neoddělitelnou částí kotle 3. Každý cyklonový odlučovač 2 v této skupině, je sestaven z několika částí: horní části 4 pro tvorbu víru, navazující válcové části 5, ústící kónické části 6 a výstupní části 7, která zasahuje do prvních dvou částí. Po odloučení prachu spaliny odcházejí dále do komína a odloučený prach padá do zásobníku popela. Příklad je graficky znázorněn na obrázku 3.

Příklad 3

Příklad 3 se od předchozích příkladů odlišuje tím, že spaliny nejdříve procházejí cyklonovým odlučovačem 2. Tento cyklonový odlučovač 2 je sestaven z několika častí: části 4 pro tvorbu víru, válcové části 5, kónické části 6 a výstupní části 7. Odloučený prach padá do zásobníku popela. Po odloučení prachu v cyklonu spaliny dále odcházejí do výměníku i a pak postupují dále do komína. Příklad je graficky znázorněn na obrázku 2.

Průmyslová využitelnost

Zařízení je využitelné v oblasti energetiky. Výše popsaný systém čištění spalin cyklonovým odlučovačem může být využit v kotlích s tepelným výkonem od 5 do 500 kW spalujících tuhá paliva jako je např. dřevo, pelety (dřevní nebo alternativní), uhlí, štěpka a případně také

-2CZ 31556 U1 komunální odpad.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (4)

1. Uspořádání cyklonového odlučovače (2) prachu ze spalin kotlů (3), vyznačující se tím, že je neoddělitelnou součástí vnitřního teplovodního tělesa kotle (3) a je složeno z horní části (4) pro tvorbu víru, navazující válcové části (5) ústící do kónické části (6), a výstupní části (7), která zasahuje svou délkou do prvních dvou částí.

2. Uspořádání cyklonového odlučovače (2) prachu ze spalin kotlů (3) podle nároku 1, vyznačující se tím, že cyklonový odlučovač (2) je umístěn před nebo za teplovodním výměníkem (1) kotle (3).

3. Uspořádání cyklonového odlučovače (2) prachu ze spalin kotlů (3) podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že stěny cyklonového odlučovače (2) jsou chlazeny vodou.

4. Uspořádání cyklonového odlučovače (2) prachu ze spalin kotlů (3) podle nároku 1, vyznačující se tím, že nejméně jeden cyklonový odlučovač (2) je v tělesu kotle (3) instalován samostatně nebo v páru nebo ve skupině.