CZ9703740A3

CZ9703740A3 - Způsob a zařízení pro odlučování

Info

Publication number: CZ9703740A3
Application number: CZ19973740A
Authority: CZ
Inventors: Bernd Brändle; Erich Fercher; Alfred Glasner; Georg Obwaller; Emmerich Seidelberger; Karl Voigtländer
Original assignee: Ae Energietechnik Gmbh
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 2001-10-17
Also published as: PL323670A1; EP0828970A1; SK162497A3; EP0828970B1; DE59605060D1; PL179911B1; SK282507B6; AU5755096A; CZ292939B6; DK0828970T3; ATE192223T1; WO1996038689A1

Description

(57) Anotace:

i' Při způsobu zvýšení přestupu tepla ve spalovacím zařízení, vytvořeném se spádovými trubkami a stoupacími trubkami na |fí principu cirkulující vířivé vrstvy ve výhřevných plochách, zařazených za spalovacím zařízením proti konvenčním výhřevným plochám, se vede z vířivé vrstvy stoupající proud kouřového plynu s unášenými pevnými hmotami za stoupacími trubkami chlazenou spalovací komorou do šachty ve směru gravitace a na konci šachty se po oddělení pevných hmot vede prostřednictvím vychýlení proti směru gravitace rozšířeným průřezem šachty. Pro získání hmotného materiálu se vede nazpět dolů do spalovací komory jen hrubší podíl pevných hmot a kouřový plyn se zbývajícím prachem předává vyzařováním a konvekcí teplo na přiřazené topné plochy a spádové trubky, uspořádané v zadní stěně odlučovacího ústrojí, se ohřívají. U spalovacího zařízení pro provádění tohoto způsobuje zadní stěna (7) odlučovacího a vratného ústrojí 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 hmotného materiálu. 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 kotle v oblasti přední stěny (3).

CZ 1997-3740 A3 • · • · · · · • · · · · · · · ·» φ • · · ·

Způsob a zařízení pro odlučování

Oblast.techniky

Vynález se týká způsobu pro 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 proti konvekčním výhřevným plochám, u kterého se vede z vířivé vrstvy stoupající proud kouřového plynu s unášenými pevnými hmotami za stoupacími trubkami chlazenou spalovací komorou do šachty ve směru gravitace a na konci šachty po oddělení pevných hmot se vede prostřednictvím vychýlení proti směru gravitace rozšířeným průřezem šachty, jakož i spalovacího zařízení pro provádění tohoto způsobu.

techniky

Jsou známé způsoby, u kterých je jako primární odlučovač uspořádána cyklona, částečně nechlazená, vytvořená jako udusaná cyklona, vedle nebo nad spalovací komorou. Teplo unášející, proudem kouřových plynů unášené částice jsou v ní z největší části odlačovány, a nepřispívají tak v přiřazených výhřevných plochách již k výměně tepla. Tato cyklonová konstrukce je mimoto těžká, náročná na prostor a má navzdory nákladné izolqci plechové konstrukce podstatné ztráty tepla způsobené vyzařováním. Tato konstrukce také vyžaduje značné doby rozběhu.

Z DE-A-34 40 583 je známé stacionární spalovací zařízení s vířivou vrstvou, u kterého 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.

Z JP-A-1184301 a z WO 90/05020 známá spalovací zařízení s vířivou vrstvou pracují na principu cirkulující vířivé vrstvy, přičemž hrubý prach a jemný prach se odlučuje společně a tato směs prachu je podle své velikosti částic různě dále zpracovávána. Vytápěné spádové trubky zde nejsou zveřejněny.

Podstata vynálezu vy nález 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 shodnéih 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 lze jej snadno vyrobit ze stěn s podélnými žebry trubek. Mimoto umožňu 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 hmotného materiálu, žvětšuje výhřevnou, plochu sloužící pro výměnu v

tepla a umožňuje tak větší tepelný výkon při shodné konstrukč ní velikosti. Zapojení odlučovače, případně jeho stěny do konstrukce trubkové stěny tak zvyšuje také pevnost tělesa kotle a tím i celkové konstrukce.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že pro získání hmotného materiálu se vede nazpět dolů do spalovací komory jen hrubší podíl pevných hmot a kouřový plyn se zbývajícím prachem předává vyzařováním,a konvekcí teplo na přiřazené topné plochy a spádové trubky uspořádané v zadní stěně odlučovacího ústrojí se ohřívají.

Podstata spalovacího zařízení pro provádění tohoto způsobu spočívá v tom, že zadní stěna odlučovacího a vratného ústrojí je vytvořena jako součást systému spádových trubek a pro vytvoření odlučovací komory je ohnuta s nálevkovitou spodní částí, přičemž odlučovací komora je upravena vedle horní části spalovací komory ve tvaru vychylovacího ústrojí kouřových plynů, na které je připojena sběrná šachta pro zpětné vedení hmotného materiálu a spalovací komora a odlučovací komora mají boční stěny, které jsou vytvořeny jako součást systému stoupacích trubek, který vyústuje do parního bubnu, který je uspořádán na skupině přetlakových trubek a je spojen s tělesem kotlů v oblasti přední stěny.

Výhodná uspořádání vynálezu jsou uvedena v patentových nárocích 3 až 9.

Přehled_obrázků_na_výkřesech

Způsob podle vynálezu je blíže vysvětlen na příkladu provedení ve spojení s výkresovou částí, na které je schematicky znázorněno spalovací zařízení pro provádění způsobu.

•o • ·

- 4 Na obr. 1 a obr. 2 je < znázorněn. vždy půdorys a nárys možného příkladu provedení.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněna horní část spalovací komory _1 vyvíječe tepla s vychylovací stěnou 14. Spalovací komora 1. s přední 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 kryt spalovací komory JL a rozděluje odlučovací komoru 2 do dvou částí, které jsou navzájem za sebou protékány spalinami ze spalovací komory Pro zachování souměrnosti protídění. může být také přední stěna .3, 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 X, částmii. 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 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.

* · ·♦ · * · ···· • * · · · 9 9 •99 9 9 · · · · · · · » «

Ve spalovací komoře _I se provádí spalování na principu cirkulující vířivé vrstvy, při kterém vytvářený kouřový plyn vynáší ze spalovací komory 1. směrem vzhůru, hmotný materiál, jako například popílek, písek a spalované hmoty. Aby se získal hmotný materiál a aby se umožnil * stabilní spalovací proces, je z 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 hmotného materiálu 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 vykývnutého 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 výmě- 6 -

ně tepla v připojených výhřevných plochách. Na podkladě malého průměru zrn jemnějšího materiálu nedochází u přiřazených výhřevných ploch k žádným erozím.

Odloučený materiál je prostřednictvím sifonového ústrojí 9 zpětného vedení, jak jeto znázorněno 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 vyústuje, jak je to znázorněno na obou obrázcích, zhruba v polovině výšky spalovací komory _1, přičemž hmotný materiál, 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 komory 1_. Toto volné zpětné vedení materiálu je možné bez utěsnění, protože vždy dolů proudící materiálová vrstva se vytváří nejprve na stěnách spalovací komory JL, jak je to znázorněno čerchovanými šipkami na obr. 1 a obr. 2, které 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'JL a je společně s přiváděným palivem opět rozvířen, přičemž popílek spáleného paliva je s materiálem opět společně transportován směrem vzhůru.

Ústrojí 9 zpětného vedení může být však také nejprve uspořádáno v blízkosti dna spalovací komory kde je hmotný materiál veden prostřednictvím vhodného utěsnovacího orgánu nazpět pro zamezení obtokových proudění ze spalovací komory JL skrz odlučovací komoru 2 do spalovací komory JL.

Podstatný znak vynálezu spočívá také v tom, že jak spalovací komora _!» tak i odlučovací komora 2 jsou vytvořeny ve tvaru čtyřúhelníku nebo čtvercově. 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 hmotného materiálu.

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 je potom provedeno 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

PATENTOVÉ NÁROKY / -

1. Způsob zvýšení přestupu tepla ve spalovacím zařízení vy- . tvořeném se spádovými trubkami a stoupacími trubkami na prin- / čipu cirkulující vířivé vrstvy ve výhřevných plochách, zařazených za spalovacím zařízením proti konvekčním výhřevným plochám, u kterého se vede z vířivé vrstvy stoupající proud kouřového plynu s unášenými pevnými hmotami za stoupacími trubkami chlazenou spalovací komorou do šachty ve směru gravitace a na konci šachty po oddělení pevných hmot se vede prostřednictvím vychýlení proti směru gravitace rozšířeným průřezem šachty, vyznačující se tím, že pro získání hmotného materiálu se vede nazpět dolů do spalovací komory jen hrubší podíl pevných hmot a kouřový plyn se zbývajícím prachem předává vyzařováním a konvekcí teplo na přiřazené topné plochy a spádové trubky uspořádané v zadní stěně odlučovacího ústrojí se ohřívají.
2. Spalovací zařízení konstrukce s podélnými žebry na princi- pu cirkulující vířivé vrstvy s paralelně vzhledem ke spalovací komoře uspořádaným odlučovacím a vratným ústrojím pro oddělování a.pro zpětné vedení hmotného materiálu do spalovací komory, zejména samonosné konstrukce, se systémem stoupacích trubek a spádových trubek pro provádění způsobu podle nároku 1, vyznačující se tím, že zadní stěna (7) odlučovacího a vratného ústrojí je 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, na které je připojena sběrná šachta (11) pro zpětné vedení hmotného materiálu a spalovací komo• · ra (1) a odlučovací komora (2) niají boční stěny (5, 6), které jsou vytvořeny jako součást systému stoupacích trubek, který vyústuje do parního bubnu (16), který je.uspořádán na skupině přetlakových trubek a je spojen s tělesem kotlů v oblasti přední stěny (3).
3. Spalovací zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že odlučovací a vratné ústrojí je vytvořeno jako svislá,, kouřovým plynem protékaná šachta bez vestaveb, která je tvořena mezilehlou stěnou (4) a ve směru proudění rovnou vychylovací stěnou (14), která dole vytváří ve tvaru písmene U vytvořenou odlučovací komoru (2) bez vestaveb, na kterou je připojena sběrná šachta (11) s ústrojím (9) zpětného vedení pro odloučený hmotný materiál, přičemž vychylovací stěna (14) a stěny odlučovací komory (2) jsou vytvořeny chlazené jako součást systému spádových a stoupacích trubek.
4.

Spal ovací zařízení se tím, voúhlý průřez rou je zhruba podle nároku 2, vyznačující odlučovací komora (2) má v půdoryse pravytvořena ve tvaru svislé šachty, na kteže •je polovině její výšky připojeno vychylovací ústrojí, se zvětšujícím se průřezem, přičemž dolů se zužující spodní část odlučovací komory (2) je vytvořena zejména s ústrojím (9) zpětného vedení odloučených částic ve spalovací komoře'(1) ve stěnové konstrukci trubek s podélnými žebry. ^!
5.

y z n. a č podle nároku 2, v ústrojí (9) zpětného vedení je při zavedení do spalovací komory (1) uspořádáno těsně nad dnem spalovací komory (1), je nejméně částečně vytvořeno jako stěna

Spalovací zařízení se tím, že

- 10 s podélnými žebry a je vázáno do systému spádových trubek.
6. Spalovací zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že ústrojí (9) zpětného vedení je v oblasti spalovací komory (1) .vytvořeno bez utěsňovacího orgánu a materiál ve spalovací komoře (1) je veden podél stěny se stěnovým prouděním 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, vy z n ač u jí c í se tím, že vychylovací stěna (14) ve tvaru konstrukce stěny s podélnými žebry s uvnitř upravenou obrusnou vrstvou (15) je uspořádána přímočaře po celé šířce spalovací komory (1), odlučovací komora (2) je v horní části dvojdílná a v dalším průběhu vytváří kryt spalovací komory (1).
9. Spalovací zařízení podle nároku 2, vyznaču j í c í se tím, že boční stěny (5, 6) jsou odstupňované a jsou vytvořeny s vlastními sběrnými kusy (8), které jsou připojeny svými spádovými trubkami na parní buben (16).