CZ9636U1 - Spalovací komora se stacionární fluidní oxidační vrstvou - Google Patents

Description

Spalovací komora se stacionární fluidní oxidační vrstvou

Oblast techniky

Technické řešení se týká spalovací komory se stacionární fluidní oxidační vrstvou. Tato komora je opatřená ve své spodní části fluidním roštem s tryskami a nad ním přívodním potrubím paliva se šnekovým podavačem.

Dosavadní stav techniky

U doposud známých a používaných kotlů je na běžné fluidní topeniště se stacionární s oxidační fluidní vrstvou napojena tlaková část kotle, to jest spalovací komora s membránovými stěnami nebo s klečovým výpamíkem.

U takovýchto spalovacích komor bývá značným problémem dosahovat vysokých účinností kotle za současně nízkých emisí oxidu uhelnatého CO a oxidů dusíku NO_X. Aby CO dobře vyhořel, musí být dostatek kyslíku ve spalovací komoře. Dostatek kyslíku však způsobuje vyšší NO_X a vysokou komínovou ztrátu, tj. nízkou účinnost.

Sekundární vzduch vzhledem k nízkým teplotám ve spalovací komoře má jen malý účinek na dohoření CO.

Teplota spalin nad fluidní vrstvou vzhledem k odběru tepla, a to jak konvekcí tak sáláním, do stěn spalovací komory kotle po výšce kotle, zejména v oblastech 2 m až 3 m nad tryskami fluidního roštu, rychle klesá, takže přibližně 2 m nad fluidní vrstvou dosahují teploty asi 700 °C. Ve třech metrech nad fluidní vrstvou je již jen 650 °C, přičemž v oblastech 650 °C končí dohořívání CO. Vzhledem k tomu, že tato teplota je poměrně nízko nad fluidní vrstvou, nestačí CO dokonale shořet, a to i když je přebytek kyslíku ve spalovací komoře velký a dosahuje například hodnoty cca 2. Se snižováním přebytku vzduchu, to jest kyslíku ve spalovací komoře, rostou výrazně emise CO, a to výrazně nad povolené emisní limity. Další CO vzniká na chladných stěnách spalovací komory kotle. CO tedy vzniká nedokonalým spálením uhlíku, ať už jde o kusové nebo prachové uhlí, ve spalovací komoře, například vlivem nízkých přebytků kyslíku, vlivem nízké teploty hoření či rychlosti hoření, vlivem krátké doby zdržení CO v dostatečné teplotě a vlivem dochlazení dohořívajících částic na chladné stěně spalovací komory.

Takto požadavky na nízké emise CO lze splnit pouze na úkor vyšších obsahů NO_X ve spalinách a nižší účinnosti.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje spalovací komora se stacionární fluidní oxidační vrstvou, opatřená ve své spodní části fluidním roštem s tryskami a nad ním přívodním potrubím paliva se šnekovým podavačem, podle technického řešení, jehož podstatou je, že nad fluidním topeništěm v prostoru spalovací komory je nainstalována klenba pro oddělení prostoru s dostatečnou teplotou pro dohoření hořlaviny od ostatního prostoru spalovací komory pro prodloužení dráhy hořící hořlaviny a její přivedení do míst s dostatkem kyslíku.

Přehled obrázků na výkrese

Technické řešení bude dále podrobněji popsáno podle přiloženého výkresu, kde je schematicky znázorněn kotel se spalovací komorou se stacionární fluidní oxidační vrstvou podle technického řešení.

-1 CZ 9636 Ul

Příklady provedení technického řešení

Na obrázku je znázorněno schéma kotle se stacionární oxidační fluidní vrstvou s vestavěným fluidním roštem 2. Ve spodní části spalovací komory 1 je vestavěn fluidní rošt 2 s tryskami. Přívodní potrubí 3 spalovacího vzduchuje připojeno přes neznázoměný ventilátor k ohříváku 4 vzduchu, umístěnému v prostoru odchodu spalin z kotle. Ohřívák 5 vody, umístěný v témže prostoru, je spojen se vstupem bubnu 6 kotle, jehož výstup je přes přehřívák 7 páry spojen s výstupním potrubím 8 přehřáté páry. Ve spodní části spalovací komory I je nad fluidním roštem 2 vestavěna žárobetonová vyzdívka 9, kterou jsou obezděny stěny kotle od úrovně fluidního roštu 2 po úroveň zaústění přívodního potrubí 10 paliva s podavačem do spalovací ío komory L Nad úrovní přívodního potrubí JO paliva je uspořádána klenba JJ., ukotvená ke stěně kotle nad přívodním potrubím JO paliva.

V činnosti kotle se stacionární oxidační fluidní vrstvou s vestavěným fluidním roštem 2 podle technického řešení hoří palivo ve fluidní vrstvě a spaliny odcházejí podél přehříváku 7 páry, ohříváku 5 vody a ohříváku 4 vzduchu do okolního prostoru. Fluidní vrstva je udržována ve vznosu spalovacím vzduchem přiváděným přívodním potrubím 3 spalovacího vzduchu, které je připojeno přes neznázoměný ventilátor k ohříváku 4 vzduchu, umístěnému v prostoru odchodu spalin z kotle.

Při spalování paliva v kotli platí, že CO dohoří jen tehdy, když má molekula CO kyslík kolem sebe, když se nachází v dostatečné teplotě a jestliže za teplosměnnou plochou kotle, na které vzniká CO ochlazením spalin, se ještě nachází oblast vhodná pro jeho dohoření. CO vzniklý v oblasti spalovací komory I pod žárobetonovou vyzdívkou 9, vzniklý na chladné části spalovací komory i, v další části spalovací komory I ještě dohoří, jestliže má vytvořené dobré podmínky pro jeho dohoření.

Zavedením klenby 11 se prodlouží dráha spalin nad fluidním roštem 2 při minimálním poklesu teploty a tím dochází k dalšímu dohořívání CO i za snížených přebytků kyslíku ve spalovací komoře L

Tímto opatřením se zvětší i doba potřebná na dohoření CO a tím je možný nižší obsah kyslíku O2, nižší NO_X při podlimitních emisích CO a tím je možná současně i vyšší účinnost kotle.

Průmyslová využitelnost

Spalovací komoru se stacionární fluidní oxidační vrstvou, opatřenou klenbou pro oddělení prostoru s dostatečnou teplotou pro dohoření hořlaviny od ostatního prostoru spalovací komory lze s výhodou použít jak pro přestavbu kotle na pevná paliva na kotel fluidní, tak i při konstrukci nových fluidních kotlů.

Claims (1)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   35 1. Spalovací komora se stacionární fluidní oxidační vrstvou, opatřená ve své spodní části fluidním roštem (2) s tryskami a nad ním přívodním potrubím (10) paliva se šnekovým podavačem, vyznačující se tím, že nad fluidním roštem (2) je v prostoru spalovací komory (1) nad úrovní přívodního potrubí (10) paliva nainstalována klenba (11), připevněná ke stěně spalovací komory (1), do níž je přívodní potrubí (10) paliva zaústěno, pro oddělení

   40 prostoru s dostatečnou teplotou pro dohoření hořlaviny od ostatního prostoru spalovací komory (1) pro prodloužení dráhy hořící hořlaviny a její přivedení do míst s dostatkem kyslíku.