CZ9904630A3 - Spalovací komora se stacionární fluidní oxidační vrstvou - Google Patents

Description

Spalovací komora se stacionární fluidní oxidační vrstvou

Oblast techniky

Vynález 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, a nad úrovní přívodního potrubí paliva uspořádanou spodní klenbou, ukotvenou ke stěně kotle nad přívodním potrubím paliva.

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 CO a NO_X. Aby CO dobře vyhořelo, 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 2m až 3m nad tryskami fluidního roštu, rychle klesá, takže přibližně 2m 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

X,

-2emisní 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 vynálezu

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, a nad úrovní přívodního potrubí paliva uspořádanou spodní klenbou, ukotvenou ke stěně kotle nad přívodním potrubím paliva, podle vynálezu, jehož podstatou je, že nad úrovní přívodního potrubí paliva jsou stěny kotle obezděny izolační vyzdívkou, u jejíhož horního konce je uspořádaná horní klenba, ukotvená ke stěně kotle protilehlé vůči přívodnímu potrubí paliva. Výhodné je, jestliže je mezi volným krajem spodní klenby a horní klenbou uspořádán rošt z rozřaďovacích lamel. Výhodné rovněž je, jestliže pod úrovní přívodního potrubí paliva jsou stěny kotle obezděny žárobetonovou vyzdívkou.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude dále podrobněji popsán podle přiloženého výkresu, kde je schematicky znázorněn kotel se spalovací komora se stacionární fluidní oxidační vrstvou podle vynálezu.

-5 4444·*···· ” J “ 444>· 4

4444 44 444 4444 44

Příklady provedení vynálezu

Na obrázku je znázorněno schéma kotle se stacionární oxidační fluidní vrstvou s vestavěným fluidním roštem. Ve spodní části spalovací komory 1 je vestavěn fluidní rošt 2 s tryskami. Přívodní potrubí 3 spalovacího vzduchu je připojeno pres 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 1 je nad fluidním roštem 2 vestavěna žárobetonová vyzdívka 9, kterou jsou obezděny stěny kotle od úrovně fluidní roštu 2 po úroveň zaústění přívodního potrubí 10 paliva s podavačem do spalovací komory 1. Nad úrovní zaústění přívodního potrubí 10 paliva do spalovací komory 1 jsou stěny kotle obezděny izolační vyzdívkou 11. Nad úrovní přívodního potrubí 10 pálívaje uspořádána spodní klenba 12. ukotvená ke stěně kotle nad přívodním potrubím 10 paliva. V úrovni horního konce izolační vyzdívky 11 je uspořádaná horní klenba 13, ukotvená ke stěně kotle protilehlé vůči přívodnímu potrubí 10 paliva. Mezi spodní klenbou 12 a horní klenbou 13 je uspořádán lamelový rošt 14.

V činnosti kotle se stacionární oxidační fluidní vrstvou s vestavěným fluidním roštem 4 podle vynálezu hoří palivo ve fluidní vrstvě a spaliny odcházejí podél přehříváku 7 páry, ohříváku 5 vody a ohříváku 4 vzduchu do neznázoměných odlučovačů a komína. 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 vzniklé v oblasti spalovací komory 1 pod

-4žárobetonovou vyzdívkou 9, vzniklé na chladné částí spalovací komory 1, v další částí spalovací komory J ještě dohoří, jestliže má vytvořené dobré podmínky pro jeho dohoření.

Zateplením spalovací komory 1, to jest vyzdění spalovací komory 1 izolační vyzdívkou 11, dojde k tomu, že nedochází jíž v této další části spalovací komory 1 ke snižování teploty a tím dochází k dalšímu dohořívání CO i za snížených přebytků kyslíku ve spalovací komoře 1. Zateplením teplosměné plochy se zvětší doba potřebná na dohoření CO a tím je možný nižší obsah O2, nižší NO_X při podlimitních emisích CO a tím je možná současně i vyšší účinnost kotle.

Pro vyšší vyhoření CO a pro zavedení nedohořelých CO do oblasti s dostatkem kyslíku, pro prodloužení doby a dráhy CO v dostatečné teplotě a pro zamíchám spalin se instalují spodní klenba 12, ukotvená ke stěně kotle nad přívodním potrubím 10 paliva, případně i horní klenba 13, ukotvená ke stěně kotle protilehlé vůči přívodnímu potrubí 10 paliva.

Pro ještě účinnější zamíchání spalin a tím zvýšení kontaktu O2 s nedohořelým CO, pro zvýšení vyhoření úletových části paliva, to jest prachu, se instaluje lamelový rošt 14 s rozřeďovacími lamelami. Prach se na lamelách lamelového roštu 14 odráží a vrací se zpět do spalovací komory 1, na lamelách dochází k dohoření prachových částic, zavířením spalin dochází ke zdržení prachu ve spalovací komoře lak jeho hoření a zavířením spalin dochází i k promíchání nedohořelého CO s kyslíkem a k jeho dohoření

Účinky kleneb 12 a 13 a rozřaďovacích lamel lamelového roštu 14 se vhodným způsobem doplňují se zateplením spalovací komory, jejímž účinkem je velmi nízký obsah CO i při nízkých přebytcích O₂, a tím se podstatným způsoben sníží obsah NO_X ve spalinách, sníží se nedopal a zvýší se podstatným způsobem účinnost kotle.

Konkrétně se v příkladném provedení zvýšila účinnost kotle na 90% a výše, ftft

-5ftft ftft · ftft ftft • ftftft ···· · • ftft · · ft··* • · ♦ · · ftft ftftft ··♦ • ftft ftft · ♦ ftft·· ftft ··· ftft·· ftft ftft nedopal v popelovinách se snížil na 0,5 -ř 3 % i při prachovém uhlí, takže došlo k vyhoření hořlaviny na 98 % a více.

Průmyslová využitelnost

Spalovací komoru 1 se stacionární fluidní oxidační vrstvou, opatřenou spodní klenbou 12 pro oddělení prostoru s dostatečnou teplotou pro dohoření hořlaviny od ostatního prostoru spalovací komory 1 a se stěnami kotle nad úrovní fluidní vrstvy ve vznosu, obezděnými tepelně izolační vyzdívkou 11 lze s výhodou použít jak pro přestavbu kotle na pevná paliva na kotel fluidní, tak i při konstrukci nových fluidních kotlů.

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   9 4 4

   4 9 · • 4

   4 4

   4 94 • ·· ~žfqqQ^W5S

   44 44

   4 4 4 4

   4 4 4 4

   44 44

   1. 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, a nad úrovní přívodního potrubí paliva uspořádanou spodní klenbou, ukotvenou ke stěně kotle nad přívodním potrubím paliva, vyznačující se tím, že nad úrovní fluidní vrstvy ve vznosu jsou stěny kotle obezděny tepelně izolační vyzdívkou (11).
2. 2. Spalovací komora podle nároku 1, vyznačující se tím, že u horního konce tepelně izolační vyzdívky (11) je uspořádaná horní klenba (13), ukotvená ke stěně kotle protilehlé vůči stěně kotle, do níž je zaústěno přívodní potrubí (10) paliva.
3. 3. Spalovací komora podle nároku 2, vyznačující se tím, že mezi horní klenbou (13) a volným krajem spodní klenby (12) je uspořádán rošt (14) z rozřaďovacích lamel.
4. 4. Spalovací komora podle nároku 2, vyznačující se tím, že mezi stěnou kotle, do níž je zaústěno přívodní potrubí (10) paliva a volným krajem spodní klenby (12) je uspořádán rošt (14) z rozřaďovacích lamel.
5. 5. Spalovací komora podle nároku 1, vyznačující se tím, že pod úrovní přívodního potrubí (10) paliva jsou stěny kotle obezděny žárobetonovou vyzdívkou (9).