FI110026B - Leijupetikattilan arinarakenne - Google Patents

Description

110026

LEIJUPETIKATTILAN ARINARAKENNE ROSTKONSTRUKTION I PANNA MED FLUIDISERAD BÄDD

Esillä oleva keksintö kohdistuu ensimmäisen patenttivaatimuksen alkuosassa määriteltyyn leijupetikattilan, kuten leijukerrospolttokattilan, arinarakenteeseen.

5

Leijupetikattilat käsittävät pääasiallisesti pystysuorien seinämien rajoittaman tulipesän, jossa ylläpidetään kiintoainehiukkasista muodostettu leijupeti, kattilan alaosaan tulipesän alapuolelle sovitetun ilmakaapin ja 10 arinan, joka on sovitettu tulipesän ja ilmakaapin väliin leijupedin kannattamiseksi tulipesässä. Arinaan on tyypillisesti sovitettu elimiä, kuten suuttimia, leiju-tusilman ja/tai muun kaasun jakamiseksi ilmakaapista tulipesään. Arinaan on yleensä lisäksi yhdistetty elimiä 15 karkean kiintoaineen, kuten petimateriaalin, tuhkan tai muun vastaavan poistamiseksi arinalta. Kattilan pohjassa on tällöin myös kiintoaineen poistokanava, arinalta poistetun kiintoaineen poistamiseksi kattilasta.

20 Esillä oleva keksintö kohdistuukin erikoisesti niihin arinarakenteen elimiin, joilla leijukerrospoltossa syntyvää karkeaa materiaalia poistetaan tulipesän pohjalta.

. Karkeaa materiaalia kerääntyy leijupetikattilassa ' ; 25 tulipesän pohjalle eli arinalle, kun leijukerrospoltossa ’··’ käytetään polttoaineita, jotka sisältävät runsaasti **·' karkeaa palamatonta ainetta, kuten kiviä tai rautaromua, ; ." tai kun itse polttoprosessissa syntyy karkeaa palamatonta '·. ainetta esim. tuhkan agglomeroituessa. Arinalle kerääntyvä : 30 palamaton materiaali on poistettava ennen kuin se haittaa leijupetikattilan toimintaa esim. estämällä leijutus- ja palamisilman tarkoituksenmukaisen jakautumisen tulipesään. .···. Karkean materiaalin poistamiseksi tarvitaan tehokkaita laitteita.

• I · 35 :...· Tulipesän pohjalle sijoitettu yksi tuhkanpoistokanava tai 2 110026 useampi tavanomainen tuhkanpoistoputki eivät tällöin useinkaan riitä poistamaan karkeata materiaalia tehokkaasti, sillä leijutusilma ei pysty siirtämään raskaita tai epäedullisen muotoisia kappaleita pitkiä 5 matkoja vaakasuoraan. Materiaalin kulkeutuminen tulipesän pohjaa pitkin vaikeutuu erityisesti silloin, kun pohjassa on ylöspäin nousevia ilmasuuttimia tai muita epätasaisuuksia, joihin karkea materiaali voi jäädä kiinni.

10 Eräs tapa, jolla on pyritty parantamaan materiaalin poistoa leijupedin pohjalta, on suuntaavien leijutusil-masuuttimien käyttö, jotka leijutusilmasuuttimet puhalluksin ohjaavat materiaalia kohti poistoaukkoa tai -kanavaa, kuten on esitetty esimerkiksi US-patentissa 15 5,395,596. Pohja voidaan tehdä myös porrastetuksi tai alaspäin kohti poistoaukkoa viettäväksi, jolloin painovoima auttaa materiaalin vaakasuuntaista siirtymistä. Tällaisia ratkaisuja on esitetty esimerkiksi US-patentissa 4,372,228. Näissä ratkaisuissa ongelmana voi kuitenkin 20 olla liikkuvan materiaalin ja suurella nopeudella syötettävän kuljetusilman aiheuttama ilmasuuttimien ja niiden ympäristöjen kuluminen. Lisäksi, ainakin silloin, kun pohjan korkeuserot ovat suuret, on eri suuttimien kohdalla vallitsevien erilaisten petipaineiden takia 25 vaikea varmistaa tasaista ilmansyöttöä koko arinan ; /; alueella.

n,’. Toinen ehdotettu menetelmä tuhkan poistamiseksi on tuli- » i pesän pohjan muodostaminen suppiloista, jotka ohjaavat » » · 30 palamattoman aineksen koko tulipesän alueelta yhteisiin » * · tuhkanpoistokuiluihin. Tulipesän arina muodostetaan tällöin erillisistä tuhkasuppiloiden yläpuolelle *: asetettavista ilmansyöttöputkista. Tällaisia ratkaisuja on

esitetty esimerkiksi US-patentissa 4 757 771 ja EP

35 patentissa 0 289 974. Näiden ratkaisujen eräänä vaikeutena ,···, on kattilan poikki kulkevien erillisten ilmansyöttöputkien kestävyyden ja toimintavarmuuden takaaminen. Lisäksi eril- 110026 3 liset ilmansyöttöputket aiheuttavat painehäviöitä, mikä johtaa suuttimien välisiin painehäviöeroihin pitkin ilman-syöttöputken pituutta. Kulloisestakin asennuspaikasta riippuvien painehäviöerojen kompensointi suuttimien paine-5 häviöiden avulla ei toimi kuin tietyllä leijutusilman syöttönopeudella. Sen vuoksi usein käytetäänkin ilmasuuttimia, joiden painehäviöt ovat niin suuria, että ilmansyöttöputkien painehäviöiden merkitys jää pieneksi. Tällöin kokonaispainehäviöt ja niiden aiheuttamat 10 kustannukset tulevat kuitenkin suuriksi.

Eräänä hankaluutena ilmansyöttöputkia käytettäessä voidaan vielä mainita se, että ilmansyöttöputkina voidaan käyttää ainoastaan sellaisia suuttimia, joissa materiaalin pääsy suuttimiin vastavirtaan on estetty, sillä suhteellisen 15 pienikin määrä materiaalia ilmansyöttöputkissa saattaisi ainakin osittain tukkia putket, jolloin painehäviöt niissä kasvaisivat entisestään.

Kun arina on valmistettu tuhkasuppiloista, jotka yhdessä 20 oleellisesti peittävät koko tulipesän pohjan, muodostuu ongelmaksi myös se, että suppilot käyttötilanteessa tulevat sisältämään hyvin suuren määrän materiaalia. Kun suppiloiden sisältämää materiaalia ei leijuteta, sen kautta voi poistua runsaasti myös palamatonta '.·. 25 polttoainetta tai muuta polttoprosessin kannalta tarpeellista materiaalia, jota olisi pitänyt voida "! hyödyntää tulipesässä. Lisäksi suppiloihin kerääntyvä suuri materiaalimassa asettaa vaatimuksia suppiloiden * ·’ rakenteen lujuudelle, i ’·' 30 f · US-patentti 4,263,877 kuvaa mm. ratkaisua, jossa tulipesän pohja on muodostettu useista ilmakaapeista, joissa on ; kalteva yläosa. Kaltevalta tulipesän pohjalta nousee pys- tysuoria ilmasuuttimia, joiden yläosat on järjestetty 35 ulottumaan samalle tasolle. Tässä ratkaisussa osa edellä i · i ;;; kuvatuista ongelmista on pyritty ratkaisemaan, mutta edel- leen tulipesän kaltevaa pohjaa pitkin valuva karkea » 4 110026 materiaali, kuten polttoaineen mukana tulipesään tuleva rautaromu tms., voi helposti tarttua pohjasta ylöspäin nouseviin pitkiin suuttimiin, jotka materiaali joutuu kohtaamaan valuessaan kohti tuhkan poistoputkea tai 5 putkia, jotka on sovitettu suhteellisen pitkän välimatkan päähän toisistaan.

Edellä esitetystä nykyisen tekniikan kuvauksesta havaitaan, että on olemassa tarve uusille ratkaisuille, 10 joilla karkea tuhka ja muu palamaton aines voidaan tehokkaasti ja kattilan toimintaan haitallisesti vaikuttamatta kuljettaa oleellisesti koko tulipesän pohjan alalta tuhkanpoistoon.

15 Nyt esillä olevan keksinnön tarkoitus onkin siksi aikaansaada parannettu arinarakenne, jossa edellä mainitut tunnetun tekniikan haitat on minimoitu.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on erityisesti ai- 20 kaansaada arinarakenne parannetulla karkean tuhkan poisto-ratkaisulla, jossa tuhkanpoistoelimien rakenne on kestävä ja niihin kohdistuva kuormitus on minimoitu, ja jossa käyttökelpoisen aineen turha poisto arinalta on minimoitu.

25 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tällöin myös ^ aikaansaada arinarakenne, jossa poistettavan materiaalin “! tarttuminen leijutusilmasuuttimiin on minimoitu.

* ·* Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on lisäksi : " 30 aikaansaada arinarakenne, jolla vältetään liian suuret ·.· * painehäviöt ilmansyötössä ja paine-eroista johtuvat ilmansyöttöongelmat ja jolla aikaansaadaan toimintavarma ilmansyöttö.

35 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tällöin vielä ·;·; aikaansaada arinarakenne, jossa ilmansyöttöputkien ja niissä olevien suuttimien kestävyyteen haitallisesti vai- 5 110026 kuttavat tekijät on minimoitu.

Edellä esitettyjen tarkoitusperien saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle arinarakenteelle tunnusomaista se, 5 mitä on määritelty jäljempänä esitetyn ensimmäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.

Tyypillinen keksinnön mukainen arina käsittää useita arinasta ilmakaapin sisään työntyviä pääasiallisesti pysty-10 suoria tulipesään avautuvia ja pohjastaan kiintoaineen poistokanavaan yhdistettyjä taskuja karkean petimateriaa-lin poistamiseksi arinalta. Keksinnön mukaisessa tyypillisessä arinarakenneratkaisussa on täten leijupetikattilan tulipesän arina, eli tulipesän pohjaan 15 muodostettu ilmakaapin yläpinta, muotoiltu siten, että arina tulee jaetuksi toisaalta pääasiallisesti vaakasuoriin, varsinaisiin ilmansyöttöalueisiin, joihin on sijoitettu pääosa ilmasuuttimista, ja toisaalta tuhkanpoistoalueisiin, jotka käsittävät osittain pys-20 tysuoria ja osittain alaspäin viettäviä kaltevia pintoja, joita pitkin poistettava karkea materiaali valuu yhteen tai useampaan tuhkanpoistokanavaan tai -kuiluun.

Arinan alapuolella olevat taskut on tyypillisesti muodos-·,·. 25 tettu kahdesta pienen välimatkan päähän toisistaan sovite tusta samansuuntaisesta pystysuorasta pitkästä seinästä ja ainakin yhdestä pitkät seinät yhdistävästä poikittaisesta ,ΙΊ seinästä, joka poikittainen seinä on kalteva. Taskujen * vaakasuora poikkileikkaus arinan tasolla on raon muotoinen ·' " 30 siten, että taskun pituus pt arinan tasolla on tyypillises- v * ti vähintään kaksi kertaa sen leveys lt. Poikittaisten seinien kaltevuudesta johtuen taskujen pituus lyhenee V. alaspäin mentäessä, jolloin kaltevan seinän voidaan sanoa muodostavan myös pohjan taskulle.

35 i "t; Kukin tasku muodostetaan keksinnön erään tyypillisen suoritusmuodon mukaan edullisesti siten, että pitkittäiset 6 110026 seinät yhdistetään kahdella kaltevalla poikittaisella seinällä siten, että näin muodostettujen taskujen rakojen suuntainen pystysuora poikkileikkaus on suppilomaisesti alaspäin kapeneva. Kaltevan poikittaisen seinän kaltevuus-5 kulma a on edullisesti vähintään 15°. Jos kaltevuuskulma voidaan tehdä suuremmaksi kuin poistettavan kiintoaineen vapaa valumiskulma, saadaan kiintoaine helposti itsestään valumaan taskun pohjalle. Muissa tapauksissa voidaan valumista alaspäin edesauttaa sopivasti järjestetyin sinänsä 10 tunnetuin puhalluksin.

Taskut on edullisesti sovitettu arinaan keskenään samansuuntaisesti välimatkan päähän toinen toisistaan siten, että taskut jakavat arinan arinakaistoihin tai -lohkoihin, 15 jotka muodostavat arinan varsinaiset ilmansyöttöalueet ja joihin on sovitettu leijutusilmasuuttimia leijutusilman syöttämiseksi tulipesään. Leijutusilmasuuttimet on yhdistetty arinan alapuolella olevaan ilmakaappiin. Ilmakaappi on edullisesti yksi yhtenäinen koko arinan alapuolen 20 kattava laatikko. Ilmakaappi voidaan tietenkin tarvittaessa jakaa eri osiin, jolloin arinan eri alueilla olevat suutinryhmät voidaan yhdistää ilmakaapin eri osiin.

Taskut jakavat edullisesti arinan kaistoihin tai lohkoi-*.*; 25 hin, joiden leveys la, eli taskujen väliin jäävä arinan . osa, on vähintään yhtä suuri kuin taskujen leveys lt, eli vähintään yhtä suuri kuin taskujen pitkittäisten seinien > · !’! välinen välimatka. Arinakaistojen leveys la on tyypillisesti yhtä suuri tai suurempi kuin 20 cm. Taskujen ^ 30 leveys lt on tyypillisesti yhtä suuri tai suurempi kuin 10 ·' ‘ cm. Tyypillisesti la on välillä 1 - 20 x lt, edullisesti välillä 2 - 10 x lt.

: Tyypillisessä keksinnön mukaisessa arinaratkaisussa vaa- 35 kasuorien ilmansyöttöalueiden pinta-ala on yli puolet koko Ti! tulipesän pohjan pinta-alasta, mutta erilaisilla polttoai- T neilla optimaalinen ilmansyöttöalueen osuus pohjan pinta- 7 110026 alasta voi vaihdella jopa välillä 50 - 95 %. Silloin kun materiaalin vaakasuora liikkuvuus arinalla on hyvä, voidaan suuri osa, eli tyypillisesti 70 - 95 % pohja- pinta-alasta käyttää ilmansyöttöalueina. Tällöin taskujen 5 aukot kattavat vastaavasti 30 - 5 % arinan pohjapinta- alasta. Kun käytetään polttoainetta, josta muodostuu paljon huonosti liikkuvaa materiaalia, ilmansyöttöalueiden osuus pohjan pinta-alasta on tyypillisesti n. 50 - 70 %.

10 Jos poistettavan materiaalin liikkuvuus on huono, on ilmansyöttöalueet toteutettava siten, että leijupetiä kannattavan pohjan jokaisesta kohdasta on hyvin lyhyt matka lähimmän taskun aukolle eli lähimmälle tuhkan-poistoalueelle. Tämä saavutetaan jakamalla tulipesän pohja 15 eli arina vuorottaisiin ilmansyöttö- ja tuhkanpoistokais-toihin, jossa arinassa ilmansyöttökaistat ovat niin kapeita, että voidaan olettaa materiaalin varmasti kulkeutuvan niistä leijutusilman avulla tuhkanpoistoalueisiin. Ilmansyöttökaistat voivat olla jopa niin kapeita, että 20 kaistalle on sovitettu ainoastaan yksi pitkittäissuuntainen rivi ilmansyöttösuuttimia. Tällöin arinalta, eli kaistalta, poistettavien karkeiden kappaleiden ei tarvitse tiellään kohti lähinnä olevaa tuhkanpoistokaistaa koskaan kulkea ilmasuuttimen ohi, ja 25 jääminen kiinni suuttimeen on siten hyvin epätodennä- , koista.

h'! Tarvittaessa voidaan materiaalin kulkeutuvuutta ilmansyöt- y 1 töalueilla tehostaa järjestämällä myös ilmansyöttöalueiden : *’ 30 eli arinakaistojen yläpinta loivasti lähimpään tuhkanpois- 1 * toalueeseen tai -rakoon viettäviksi ja/tai käyttämällä suuntaavia ilmansyöttösuuttimia.

I I t

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti on 35 taskujen pitkät seinät muodostettu ilmakaapin 'h! ensimmäisestä seinästä pääasiallisesti vastakkaiseen toi- seen seinään ulottuvasta jäähdytetystä paneelista, joka » 8 110026 tyypillisesti on valmistettu tulipesän jäähdytettyjen seinien kaltaisesta rakenteesta. Tällöin taskun ensimmäinen paneeleita yhdistävä poikittainen seinä voidaan sovittaa kulkemaan pääasiallisesti ilmakaappia rajoittavan 5 ensimmäisen seinän yläosasta kaltevasti alaviistoon kohti ilmakaapin keskiosaa, ja taskun toinen paneeleita yhdistävä poikittainen seinä voidaan sovittaa kulkemaan ilmakaappia rajoittavan vastakkaisen toisen seinän yläosasta kaltevasti alaviistoon kohti ilmakaapin keskiosaa, 10 eli kohti em. ensimmäistä poikittaista seinää siten, että poikittaiset seinät muodostavat kapean suppilomaisen taskun jäähdytettyjen paneelien väliin.

Em. keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu erityisen hyvin 15 käytettäväksi sellaisissa kattiloissa, joissa myös arina on muodostettu jäähdytysputkista muodostetusta tasomaisesta, pääasiallisesti vaakatasossa olevasta jäähdytystasosta, ja joissa ainakin osa taskujen poikittaisista seinistä voidaan muodostaa jäähdytystasosta 20 alaspäin ilmakaappiin taivutetuista jäähdytysputkista.

Haluttaessa voidaan ilmakaappiin muodostaa ensimmäisen ja toisen jäähdytetyn paneelin väliin kaksi tai useampia kapeita peräkkäisiä taskuja, jolloin paneelien väliin 25 sovitetaan ensimmäisen ja toisen poikittaisen seinän . .*. lisäksi ainakin yksi arinasta kaltevasti alaviistoon kulkeva kolmas poikittainen seinä, joka ensimmäisen poikittaisen seinän kanssa muodostaa alaspäin suppilomaisesti kapenevan “ 30 taskun, ja neljäs poikittainen seinä, joka toisen • · V ’ poikittaisen seinän kanssa muodostaa alaspäin suppilomaisesti kapenevan taskun. Taskuja voidaan poikit-.V. täisiä seiniä lisäämällä muodostaa jäähdytettyjen paneelien väliin useampiakin. On selvää, että taskuja 35 voidaan samalla periaatteella muodostaa ei-jäähdytettyjen, ;;; esim. massattujen, pitkittäisten seinien väliin.

9 110026

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan voidaan taskut muodostaa ensimmäiseltä poikittaiselta sivultaan alaspäin kalteviksi ja toiselta poikittaiselta sivultaan avonaisiksi. Tällöin taskujen avoin sivu edullisesti avau-5 tuu ilmakaappiin taskuihin nähden poikittain sovitettuun kiintoaineen keräily- tai poistokanavaan, jolloin taskuihin valuva ja taskun ensimmäistä sivua ja pohjaa pitkin alaspäin valuva aines poistuu taskusta toisen avonaisen sivun kautta tähän keräilykanavaan.

10

Oleellista keksinnön mukaiselle ratkaisulle on se, että ainakin pääosa leijutusilmasuuttimista on sovitettu välittömästi ilmakaapin yläpintaan, ilmakaapin ylimmän pinnan muodostaviin, pääasiallisesti vaakasuoriin tai pitkittäis-15 ten selänteiden muotoisiin arinakaistoihin/alueisiin. Keksinnön mukaisella ratkaisulla päästään tällöin suhteellisen pieniin painehäviöihin, kun leijutusilmaa voidaan syöttää suuttimiin suoraan ilmakaapista ilman erillisiä ilmansyöttöputkistoja. Syötettäessä ilmaa ilmakaapista on 20 painehäviö tasainen koko arinan alueella, eikä varsinaisia suuttimia tarvitse säätää painehäviön tasaamiseksi. Pieni tuhkan takaisinvirtaus suuttimien kautta ilmakaappiin ei liioin aiheuta painehäviön nousua, kuten takaisinvirtaus ilmansyöttöputkiin saattaisi tehdä, tukkiessaan jo itses-\\ 25 sään kapeat putket osittain. Näin keksinnön mukaisella ratkaisulla vältetään edellä mainitut epätasaiseen painehäviöön johtavat syyt ja leijutusilmaa pystytään • * · . * * I yksinkertaisesti jakamaan tasaisesti koko arinan alueelle.

* · ; ” 30 Eräänä keksinnön mukaisen ratkaisun etuna esim. ilmansyöt- v ' töputkista muodostettuihin arinaratkaisuihin verrattuna voidaan vielä mainita se, että kun suuttimilla varustetut : leijutusilman syöttöalueet keksinnön mukaisessa ratkaisussa ovat välittömästi ja kiinteästi ilmakaapin 35 yläosaan liittyviä osia, ne ovat tukevia eikä niiden kestävyyden takaaminen vaadi erityisiä tukikonstruktioita.

10 110026 Tämän keksinnön mukaisen ratkaisun eräänä etuna on myös se, että vaikka tuhkanpoisto tällä ratkaisulla saadaan tehokkaasti toimimaan koko leijupetikattilan pohjan alueella, tuhkanpoistoalueille muodostuva, aikaisempien 5 ratkaisujen tuhkasuppiloita vastaava tuhkankeruutila, eli kapeat suppilot, täyttävät vain pienen osan tulipesän alaosasta. Siten tuhkankeruualueelle ilmansyöttötason alapuolelle jäävän leijuttamattoman materiaalin määrä on pieni ja käyttökelpoisen hienon palavan materiaalin 10 ennenaikaisen palamattomana poistumisen riski on pieni. Lisäksi tulipesän pohjaan kohdistuva kuormitus tällä ratkaisulla on suhteellisen pieni.

15 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti pystysuoraa leikkausta leijupetikattilan tulipesän alaosasta, jossa on 20 keksinnön mukainen arinarakenne;

Kuvio 2 esittää kuvion 1 vaakasuoraa leikkausta viivaa AA pitkin otettuna;

Kuvio 3 esittää kuvion 1 tulipesän alaosaa viivaa BB pitkin otettuna; ·,·. 25 Kuvio 4 esittää kaaviollisesti kuvion 2 mukaisesti toista ! keksinnön mukaista arinarakenneratkaisua; • * *

Kuvio 5 esittää kuvion 4 arinarakennetta tulipesän ala- t « osaan sovitettuna kuvion 3 mukaisesti; : ·’ Kuvio 6 esittää aksonometrisesti osaa kuvioissa 4 ja 5 : ’* 30 esitetystä arinarakenteesta; V * Kuvio 7 esittää kuvioiden 3 ja 5 mukaisesti pystysuoraa leikkausta kolmannesta keksinnön mukaisesta arinarakenteesta tulipesän alaosaan sovitettuna; Kuvio 8 esittää kuvion 3 kaltaista rakennetta, jossa kek- 35 sinnön mukainen tasku on muodostettu jäähdytettynä rakenteena;

Kuvio 9 esittää kuvion 8 leikkausta viivaa CC pitkin; I > > u 110026

Kuvio 10 esittää esimerkinomaisesti aksonometrisesti ylhäältä päin katsottuna erään keksinnön mukaisen arinan vesiputkirakennetta;

Kuvio 11 esittää Kuvion 10 vesiputkirakennetta Kuvioiden 3 5 tai 8 mukaisesti edestä päin katsottuna ja

Kuvio 12 esittää Kuvion 10 vesiputkirakennetta ylhäältä päin katsottuna.

Kuvioissa 1, 2 ja 3 on esitetty leijupetikattilan 10 tulipesän alaosa 10, jossa keksinnön mukainen arina 12 on sovitettu tulipesän alaosan ja ilmakaapin 14 väliin. Tulipesässä ylläpidetään kiintoainehiukkasista muodostettu leijupeti. Arina 12 käsittää tasomaisen arinalevyn 16, johon on muodostettu aukkoja 18, joihin on yhdistetty alas 15 ilmakaappiin 14 työntyviä taskuja 20. Taskut 20 toimivat karkean tuhkamateriaalin ja muun palamattoman materiaalin keräilytiloina. Arinalevyyn on sovitettu suuttimia 22, jotka jakavat leijutus- tai polttoilmaa ilmakaapista 14 arinalevyn 16 yläpuolelle tulipesään.

20

Arinaan yhdistetyt taskut 20 on muodostettu kahdesta samansuuntaisesta yläreunoistaan arinaan kiinnitetystä pitkänomaisesta pystysuorasta seinästä 24 ja 26, jotka yläosistaan ulottuvat ilmakaapin 14 ensimmäisestä seinästä Y: 25 28 sen toiseen, vastakkaiseen seinään 30. Taskujen . ;’· poikittaiset kapeat sivut on muodostettu arinaan kiinnitetyistä ja pitkät seinät 24, 26 yhdistävistä poikittaisista kaltevista seinistä 32, 34, jotka ovat ,’ toinen ensimmäisestä seinästä 28 toinen toisesta seinästä 3030 alaspäin kohti ilmakaapin keskustaa viettäviä.

Taskujen seinien 24, 26, 32, 34 yläreunat muodostavat < * arinan yläosaan vaakasuoralta poikkileikkaukseltaan pit- 1 > * Y känomaisen raon 36, joka rako muodostaa taskun sisääntulo- 35 aukon 18. Taskut ovat Kuvan 1 mukaisesti leikattuna myös Y_ kokonaisuudessaan seinien 28 ja 30 suuntaisilta pystysuo- » riita poikkileikkauksiltaan kapean raon muotoisia, kuten I > 12 1 10026 kuviosta 1 ilmenee. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa taskujen aukot kattavat tyypillisesti < 50 % arinan poikkipinta-alasta ja niiden vaakasuoran poikkipinnan pituus arinan tasolla on vähintään kaksi kertaa 5 poikkipinnan leveys.

Taskun vaakasuora rakomainen poikkipinta-ala pienenee kuitenkin alaspäin mentäessä poikittaisista kaltevista seinistä 32, 34 johtuen. Taskun pystysuora kohtisuoraan 10 seiniä 28, 30 vastaan otettu poikkileikkaus onkin siksi suppilon muotoinen, kuten kuviosta 3 ilmenee.

Taskujen 20 pohjat on yhdistetty kiintoaineen poisto-kanaviin 38. Poistokanavat 38 voidaan vuorostaan jollakin 15 tavanomaisella tavalla yhdistää yhteen yhteiseen poistoputkeen, mitä ei kuitenkaan kuvioissa ole esitetty.

Kuvioista 1 ja 2 käy selvästi ilmi miten arinarakenne keksinnön mukaisessa ratkaisussa on jaettu erillisiin 20 kaistoihin tai lohkoihin 40χ, 402, 403, 4Ο4 ja 40s. Erillisissä arinakaistoissa olevat suuttimet 22 ovat kaikki yhteydessä yhteiseen ilmakaappiin 14. Kuvioista 1 ja 3 käy selvästi ilmi että ilmakaappirakenne on taskujen alapuolella yhtenäinen.

25

Suuttimilla varustettujen arinakaistojen 40i....40s leveys . : : la on kuvioiden 1-3 esittämässä suoritusmuodossa huomat- t · · tavasti suurempi kuin taskujen sisääntuloaukkojen leveys lt, leveyden la ollessa noin 3-4 kertaa leveys lt. 30 Kuvion 1 esittämät arinakaistat 40 ovat yläpinnoiltaan » · * tasomaiset. Haluttaessa ne kuitenkin voidaan tehdä . . kuperiksi selänteiksi, jos karkean materiaalin valuminen sitä vaatii.

·;· 35 Keksinnön mukainen taskurakenne on, kuten kuvioista käy ilmi, erittäin tukeva, tulipesän, arinan ja ilmakaapin ‘ . rakenteisiin tukeutuva. Keksinnön mukaiset taskut voidaan 13 110026 kuitenkin, kuten kuvioista myös käy ilmi, muodostaa suhteellisen kapeiksi, erikoisesti koko tulipesän poikkipinta-alan kattaviin tunnettuihin tuhkanpoistosuppiloihin verrattuna. Keksinnön mukaisiin taskuihin kohdistuva 5 poistettavan karkean materiaalin massa ja siten myös tukemistarve on pienempi kuin tunnetuissa suuremmilla suppiloilla varustetuissa arinoissa.

Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty toinen, vaihtoehtoinen 10 keksinnön mukainen arinarakenneratkaisu. Kuvioissa on soveltuvin osin käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 1 - 3. Kuvioiden 4-5 mukaiseen arinarakenteeseen on poikittaisten taskujen 20 lisäksi yhdistetty taskuille yhteinen ja taskuihin nähden 15 poikittainen karkean materiaalin keräilykanava, -kuilu tai -kouru 42. Keräilykanava 42 on sovitettu kulkemaan ilmakaapin poikki, ilmakaapin kolmannesta seinästä 44 vastakkaiseen neljänteen seinään 46, jakaen ilmakaapin kahteen osaan. Samalla keräilykanava 42 jakaa ilmakaapin 20 14 arinatasolla seinästä 28 seinään 30 ulottuvat taskut 20 kahteen osaan 20' ja 20''. Taskujen osat 20', 20'' ovat pääasiallisesti toinen toistensa peilikuvia ja pystysuoralta poikkileikkaukseltaan suorakulmaisen kolmion muotoisia, kuten kuviosta 5 käy ilmi, jolloin yksi kolmion • · .·.· 25 sivuista on arinan suuntainen, toinen sivu on ·,·,·* pääasiallisesti kohtisuorassa arinaan ja kolmas sivu vino.

. Taskujen osat rajoittuvat kolmelta puolelta seiniin, pit- kittäisiin seiniin 24', 26' ja kaltevaan poikittaiseen < · |‘.tt sivuseinään 32'. Taskujen toinen sivu 48 on avoin, jolloin 30 taskun arinalta valuva tuhka tms. pääsee vapaasti valumaan taskusta keräilykanavaan 42, kuten nuolet kuviossa 5 . . osoittavat.

t · ··’ Tarvittaessa voidaan Kuvioiden 4 ja 5 mukaista arinaraken- ·· 35 netta tietenkin modifioida siten, että yhden pitkän keräi- * * i · lykanavan 42 sijasta käytetään useita keräilykanavia, ‘ . jotka voivat olla keskenään samansuuntaisiksi sovitettuja » · 14 1 10026 tai poikittain toinen toisiinsa nähden. Myös itse taskut voidaan muodostaa siten, että ne ovat keskenään poikittaisia .

5 Kuviossa 6 on esitetty osa erästä keksinnön mukaista arinarakennetta, joka on pääasiallisesti kuvioiden 4-5 esittämän ratkaisun kaltainen, paitsi että arinakaistat 40 kuvion 6 tapauksessa ovat erittäin kapeat. Arinakaistaan on sen pituussuuntaan sovitettu ainoastaan yksi suutti-10 mistä 22 muodostettu suutinrivi. Kuvion 6 esittämässä tapauksessa arinakaistojen 40 leveydet la ovat pääasiallisesti taskujen leveyden lt suuruiset. Eri arinakaistojen suuttimet 22 on samalla puolella keräilykanavaa kuitenkin myös kuvion 6 esittämässä tapauksessa yhdistetty samaan 15 ilmakaappiin. Haluttaessa voidaan tietenkin suuri ilmakaappi jakaa pienempiin osiin tai molemmin puolin keräilykanavaa olevat ilmakaapin osat yhdistää keräilykanavan alapuolelta yhteiseksi ilmatilaksi.

20 Kuviossa 7 on esitetty kuvioiden 3 ja 5 mukaisesti kolmas keksinnön mukainen arinaratkaisu, jossa pitkään ilmakaappiin 14 on sovitettu kolme peräkkäistä taskua 20i, 202, 2Ο3 yhden pitkän taskun sijasta. Näin taskut voidaan tehdä vähemmän syviksi ja/tai vielä jyrkemmiksi kuin muodostet-·*·* 25 taessa ilmakaappiin ainoastaan yksi tasku, joka ulottuisi seinästä 28 seinään 30. Näitä kolmen tai useamman taskun ·,·.· sarjoja sovitetaan arinaan sen syvyyssuuntaan tarpeellinen j '/· määrä peräkkäin, kuvion 1 mukaisesti. Kuvion 7 tapauksessa taskut on sovitettu peräkkäin samaan pystytasoon eli 30 samalle etäisyydelle kuvan katsojasta. Suurilla arinoilla, joissa taskuja sovitetaan useita myös arinan syvyyssuun-: taan, voidaan Kuvion 7 mukaiset peräkkäiset taskut !..* sovittaa limittäin eri pystytasoille eli eri etäisyydelle kuvan katsojasta.

35 : : Kuvioissa 8 ja 9 on esitetty kuvioiden 3 ja 1 mukainen arinarakenne, jossa tasku 20 on muodostettu jäähdytysput-

I 1 I I

15 110026 kista 50. Taskun pitkät seinät 24, 26 on muodostettu ilma-kaapin läpi kulkevista jäähdytysputkista muodostetuista jäähdytyspaneeleista 52. Taskujen poikittaiset seinät 32 ja 34 on vastaavasti muodostettu arinan yläosasta alaspäin 5 taivutetuista jäähdytysputkista 54, jotka on yhdistetty esim. evillä 56 pitkiin seiniin 24, 26. Taskut ovat muodoltaan samanmuotoiset kuin kuvioiden 1-3 taskut. Jäähdytyspaneeli 52 sovitetaan kuitenkin edullisesti kulkemaan koko korkeudeltaan seinästä 28 seinään 30, 10 joiden seinien jäähdytysvesikiertoon paneeli voidaan yhdistää.

Ilmakaapin taskujen väliset osat voidaan yhdistää jäähdy-tyspaneelien alapuolelta yhteiseksi kaasutilaksi. Taskujen 15 alaosat yhdistetään poistoputkiin 38, jotka kuvion esittämässä tapauksessa ovat massattuja, lämpöä kestävästä materiaalista valmistettuja, mutta voivat haluttaessa olla jäähdytetyistä rakenteista valmistettuja.

20 Kuten Kuviosta 8 käy ilmi, voidaan arinan alapuolelle ilmakaappiin 14 sovittaa kanavapoltin 58, jolla käyntiinlähdön yhteydessä kuumennetaan tulipesää ja siinä olevaa petimateriaalia. Kanavapoltin vaatii suhteellisen suuren tilan, jossa edullisesti on massauksella vuoratut korkeita ,V 25 lämpötiloja kestävät seinät. Kanavapolttimia ei voida : ; : sovittaa tavanomaisten palkkiarinoiden tuloputkiin, vaan . tulipesän kuumennus on näissä järjestettävä muulla tavalla l'.·; tapahtuvaksi.

30 Edellä esitetyissä kuvioissa taskut 20 on muodostettu heti tulipesän seinistä alkaviksi. Arinan kehälle, tulipesän , , seinien ja taskujen väliin, voidaan kuitenkin jättää arinakaistojen levyinen tai jopa leveämpi reunaosa, josta karkea petimateriaali järjestetään valumaan lähimpään ··· 35 taskuun.

‘ . Haluttaessa voidaan taskujen pitkät, edellisten Kuvioiden ie 110026 seiniä 24 ja 26 vastaavat seinät, muodostaa kahdesta erillisestä vesiputkipaneeliosasta (ei ole esitetty), jotka vesiputkirakenteensa osalta ovat yhdistettävissä eri seiniin, kuten vastakkaisiin seiniin 28 ja 30. Vesiput-5 kipaneeliosien ilmakaappiin työntyvät päät voidaan tulipesän rakentamisen yhteydessä yhdistää toinen toisiinsa yhden yhtenäisen seinän muodostamiseksi ilmakaappiin. Eri seinistä ilmakaappiin työntyvien kahden erillisen paneelin sovittaminen ilmakaappiin on usein 10 helpompaa kuin yhden pitkän seinän sovittaminen samaan tilaan.

Kuvioissa 10 - 12 on esitetty tyypillisen keksinnön mukaisen arinan ja ilmakaapin vesiputkirakenne. Tässä 15 tapauksessa arina on rakennettu tulipesän kahdesta vastakkaisesta seinästä 60, 62 kohti tulipesän keskiosaa kohti vaakasuoraan taivutetuista vesiputkista 64. Vierekkäiset vesiputket on yhdistty toisiinsa evillä kaasutiividen seinämien muodostamiseksi, vaikka sitä 20 näissä kuvioissa ei ole esitetty. Arinan vaakasuorat vesi-putket ulottuvat tulipesän keskiosaan, josta ne on taivutettu kulkemaan pääasiallisesti pystysuoraan alaspäin ilmakaapin 14 pohjaan saakka, josta vesiputket. on . . taivutettu kulkemaan vaakasuorassa takaisin kohti ‘ [ 25 tulipesän seiniä. Näin taivutetut vesiputket muodostavat tulipesän taivuttamattomien vesiputkien 66 kanssa ··'·* pystysuoralta poikkileikkaukseltaan suorakulmion muotoisen : ’.· ilmakaapin tilan.

: 30 Kuvioiden 10 - 12 esittämässä ratkaisussa on arinaan jär jestetty kaksi suppilomaista ja kapean raon muotoista : taskua 68. Taskujen kaltevat seinät on muodostettu tuli- pesän seinästä kaltevasti alaspäin kohti tulipesän kes- kiosaa taivutetusta vesiputkesta 70. Taskujen tulipesän 35 seiniä 60, 62 vastaan poikittain sovitetut seinät on muo- dostettu kustakin seinästä 60, 62 kohti tulipesän kes- kiosaa vaakatasoon taivutetusta vesiputkesta 72, joka - * · » 17 110026 vesiputki tulipesän keskiosassa on taivutettu kääntymään alaspäin 180° ja kulkemaan vaakasuorassa välimatkan verran takaisin kohti ko. seinää, minkä jälkeen vesiputki uudelleen on taivutettu alaspäin 180° ja kulkemaan vaakasuorassa 5 takaisin tulipesän keskikohtaa kohti. Näin taskujen suppi-lonmuotoiset seinät on muodostettu vesiputkista, jotka kummaltakin tulipesän seinältä on järjestetty kulkemaan ensiksi kohti tulipesän keskiosaa ja sen jälkeen alaspäin yhä lyheneviä matkoja tulipesän keskiosan ja taskun kalte-10 van sivun välillä. Arinan ja taskut muodostavat vesiputket 64, 70 ja 72 yhdistyvät ilmakaapin sivulla oleviin kokoomaputkiin 74.

Kuviosta 10 nähdään hyvin, miten kahdelta vastakkaiselta 15 seinältä tulevat vesiputket voidaan yhdistää muodostamaan tulipesän keskiosassa yli koko tulipesän poikkileikkauksen ulottuvan yhtenäisen arinan tai tulipesän seinästä toiseen seinään ulottuvan taskun.

20 Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esitettyihin sovellutusmuotoihin vaan, sitä on tarkoitus soveltaa laajasti jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa. Täten voidaan esim. taskut muodostaa muunkin kuin suppilon muotoisiksi. Taskujen .·.* 25 poikittaiset seinät voivat esim. molemmat olla osittain pystysuorat tai toinen pystysuora ja toinen kalteva. Pit-. ί : kittäisetkin seinät voivat tarvittaessa olla hieman kalte- : vat.

, ;·. 30 Keksinnön mukaisessa arinarakenteessa voidaan käyttää mitä erilaisimpia suuttimia leijutusilman jakamiseen, koska . esim. suuttimien takaisinvirtaus ei tuota suuria ongelmia.

» » · » » »

Claims (17)

1. Leijupetikattilan arinarakenne, joka leijupetikattila käsittää - pääasiallisesti pystysuorien seinämien rajoittaman tuli-5 pesän, jossa ylläpidetään kiintoainehiukkasista muodostettu leijupeti, - kattilan alaosaan tulipesän alapuolelle sovitetun ilma-kaapin (14) , - arinan (12), joka on sovitettu tulipesän ja ilmakaapin 10 väliin ilmakaapin (14) yläpintaan leijupedin kannattamiseksi tulipesässä, ja johon on sovitettu - elimiä (22) leijutusilman tai muun vastaavan kaasun jakamiseksi ilmakaapista tulipesään ja - elimiä (20) leijupetimateriaalin, karkean tuhkan 15 tai muun vastaavan poistamiseksi arinalta, ja - kiintoaineen poistokanavan (38) tai keräilykanavan (42) arinalta poistetun kiintoaineen poistamiseksi kattilasta, tunnettu siitä, että arinaan sovitetut elimet petimateriaalin poistamiseksi 20 arinalta käsittävät useita arinasta ilmakaapin sisään työntyviä, pääasiallisesti pystysuoria tulipesään avautuvia taskuja (20), joiden vaakasuora poikkileikkaus arinan tasolla on pitkänomaisen raon muotoinen ja pystysuora • * rakojen suuntainen poikkileikkaus on alaspäin kaventuva ja 25 joiden pohja käsittää alaspäin viettävän kaltevan pinnan, jota pitkin kiintoaine valuu poistokanavaan (38) tai keräi-·.·. lykanavaan (42) .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu 30 siitä, että taskut on sovitettu arinaan samansuuntaisesti välimatkan päähän toinen toisistaan siten, että taskut jakavat arinan kaistoihin tai lohkoihin (40j, 402, 403, 404, 405) . t » · »» ·

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu t* t siitä, että taskut jakavat arinan pitkänomaisiin kaistoihin "· tai lohkoihin (40], 402, 403, 404, 405) . » » 19 110026

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että taskut on muodostettu - kahdesta pienen välimatkan päähän toisistaan sovitetusta pääasiallisesti samansuuntaisesta pystysuorasta pitkästä 5 seinästä (24, 26) ja - ainakin yhdestä pitkiä seiniä yhdistävästä poikittaisesta seinästä (32, 34), joka poikittainen seinä on kalteva.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen arinarakenne, tunnettu 10 siitä, että kaksi pitkittäistä seinää (24, 26) on yhdistetty toisiinsa kahdella kaltevalla poikittaisella seinällä (32,34) taskun muodostamiseksi pitkittäisten seinien väliin siten, että taskun raon suuntainen pystysuora poikkileikkaus on suppilomaisesti alaspäin kaventuva. 15

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että taskujen pitkät seinät (24, 26) on muodostettu pääasiallisesti ilmakaapin ensimmäisestä seinästä (28) vastakkaiseen toiseen seinään (30) ulottuvasta jäähdytetys- 20 tä paneelista (52), ja että taskun ensimmäinen poikittainen , ·,· seinä (32) on sovitettu kulkemaan pääasiallisesti ilmakaa pin ensimmäisen seinän (28) yläosasta kaltevasti alaviis-toon kohti ilmakaapin keskiosaa, sekä siitä että taskun toinen poikittainen seinä (34) on sovitettu kulkemaan : · 25 pääasiallisesti ilmakaapin toisen seinän (30) yläosasta kaltevasti alaviistoon kohti ilmakaapin keskiosaa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että ilmakaappiin on ensimmäisen ja toisen jäähdyte- 30 tyn paneelin (52, 52') väliin muodostettu kaksi taskua (201, 202) siten, että paneelien väliin on ensimmäisen ja toisen poikittaisen seinän lisäksi sovitettu arinasta kaltevasti alaviistoon kulkeva kolmas poikittainen seinä, joka ensimmäisen poikittaisen seinän kanssa muodostaa 35 alaspäin suppilomaisesti kapenevan taskun, ja neljäs poikittainen seinä, joka toisen poikittaisen seinän kanssa muodostaa alaspäin suppilomaisesti kapenevan taskun. 20 110026

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että taskujen pitkät seinät (24, 26) on muodostettu pääasiallisesti ilmakaapin ensimmäisestä seinästä (28) vastakkaiseen toiseen seinään (30) ulottuvasta jäähdytetys- 5 tä paneelista (52), ja että ilmakaappiin on ensimmäisen ja toisen jäähdytetyn paneelin väliin muodostettu ainakin kaksi taskua (202, 202/ 203) siten, että paneelien väliin on sovitettu kunkin taskun muodostamiseksi kaksi poikittaista seinää, jotka arinasta välimatkan päässä toisistaan kulke-10 vat kaltevasti alaspäin toisiaan kohti.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että taskujen pystysuorat seinät ja poikittaiset seinät on muodostettu jäähdytysputkista (50). 15

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että - taskut on muodostettu kahdesta pystysuorasta pitkästä seinästä ja yhdestä poikittaisesta kaltevasta seinästä, 20 joka muodostaa taskujen toisen sivun, ja siitä, että ,· - taskujen toinen sivu on avoin ja avautuu ilmakaappiin taskuihin nähden poikittain sovitettuun kiintoaineen pois-’) tokanavaan.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että taskut jakavat ilmakaapin yläosan pitkänomaisiin kaistoihin (40), jotka alaosastaan ovat yhteydessä ilmakaapin jakamattomaan osaan.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että taskut jakavat ilmakaapin yläosan pitkänomaisiin pääasiallisesti taskujen pituisiin varsinaisiin arina-kaistoihin, joiden leveys la on suurempi kuin taskujen leveys lt, ja siitä, että arinakaistojen leveys la > 20 cm 35 ja taskujen leveys lt > 10 cm.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen arinarakenne, tunnettu 21 1 10026 siitä, että la on välillä (2 - 10) x lt.

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että arina on muodostettu jäähdytysputkista muo-5 dostetusta tasomaisesta pääasiallisesti vaakatasossa olevasta jäähdytystasosta, ja siitä, että ainakin osa taskuista on muodostettu jäähdytystasosta alaspäin ilraakaap-piin taivutetuista jäähdytysputkista (54).

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että taskujen aukot kattavat < 50 % arinan poikkipinta-alasta ja siitä, että taskujen vaakasuoran poikkipinnan pituus arinan tasolla on vähintään kaksi kertaa poikkipinnan leveys. 15

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että taskuilla on ainakin osittain kalteva pohja, jonka kaltevuuskulma a on vähintään 15°.

17. Patenttivaatimuksen 4 mukainen arinarakenne, tunnettu siitä, että taskujen pystysuora poikkileikkaus pitkien ! seinien tasossa on pääasiallisesti suorakulmaisen kolmion muotoinen siten, että yksi kolmion sivuista on arinan suuntainen ja toinen sivu on pääasiallisesti kohtisuorassa 25 arinaan nähden. > t 22 110026