FI122210B

FI122210B - Kiertopetikattilan keittopintarakenne

Info

Publication number: FI122210B
Application number: FI20060488A
Authority: FI
Inventors: Pentti Lankinen
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2011-10-14
Also published as: FI20060488A0; US9038577B1; KR20080113284A; PL2021691T3; WO2007135239A2; ES2449766T3; JP4938845B2; WO2007135239A3; EP2021691A2; EP2021691B1; CN101558265B; AU2007253231A1; CN101558265A; FI20060488A; KR101147722B1; AU2007253231B2; RU2391602C1; JP2009537781A; ZA200808397B

Description

ΚΙERTOPETIKATTILAN KEITTOPINTARAKENNE

Esillä oleva keksintö kohdistuu vaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen kiertopeti-5 kattilan (CFB-kattilan) keittopintarakenteeseen. Erityisesti keksintö kohdistuu suuren CFB-kattilan, tyypillisesti yli 400 MWe:n läpivirtauskattilan, tulipesän sisään sovitettavaan keittopintarakenteeseen.

CFB-kattiloissa kuumennetun syöttöveden höyrystäminen eli keittäminen tapahtuu 10 useimmiten kattilan tulipesän ulkoseinien vesiputkipaneeleilla. Kattilan tehoa kasvatettaessa on tulipesän poikkipinta-alaa kasvatettava suoraan verrannollisesti tehon kanssa, jotta tarvittava määrä polttoainetta voidaan polttaa alkuperäistä vastaavalla happipitoisen leijutuskaasun virtausnopeudella. Koska kattilan vaakasuoran poikkileikkauksen muotoa ei ole edullista tehdä kovin pitkänomaiseksi eikä kattilan korke-15 utta voida kasvattaa liiaksi, tulipesän ulkoseinien muodostamien keittopintojen kokonaisala uhkaa suurissa kattiloissa jäädä liian pieneksi. Jos leijutuskaasuna käytetään ilman asemasta esim. happirikastettua ilmaa, keittopinnaksi käytettävissä olevien tulipesän seinien pinta-ala voi pienentyä entisestään. Keittopinnan lisätarve voi kasvaa myös käytettäessä hyvän lämpöarvon omaavaa vähätuhkaista polttoainet-20 ta, esimerkiksi kuivaa kivihiiltä.

Riittävän keittopinta-alan varmistamiseksi on suuriin CFB-kattiloihin ehdotettu erilaisia tulipesän sisään sovitettavia lisäkeittopintoja. US-patentissa No. 5,215,042 esi-r- tetään CFB-kattilan tulipesän jakaminen seinästä seinään ulottuvilla pitkittäisillä, ^ 25 poikittaisilla tai ristikkäisillä vesiputkiseinillä, joiden alaosassa on materiaalin kulun i o mahdollistava aukko tai aukkoja. US-patentissa No. 5,678,497 ehdotetaan tulipe- o sän lämmönvaihtopinnan lisäämistä jakamalla tulipesä kahtia pitkittäisellä välisei- | nällä, johon liittyy lyhyitä poikittaisia seinämiä. Molemmissa edellä mainituissa rat- oo kaisuissa on väliseinien aukoista huolimatta riski, että kiintoaineen ja kaasun virta- 00 1 o 30 ukset eivät ole tasapainossa jaetun tulipesän eri osien välillä, jolloin voin syntyä o o esimerkiksi lisääntyneitä ympäristöpäästöjä tai jopa koko kattilan toiminnan värähte lyä. US-patentissa No. 6,470,833 esitetään ratkaisu, jossa CFB-kattilan tulipesän toimintaa on pyritty tasapainottamaan muodostamalla lisäkeittopintoja tulipesän si- 2 sään sovitettuihin, sen pohjalta kattoon ulottuviin erillisiin suljettuihin höyrystysonkaloihin. Näiden höyrystysonkaloiden haittapuolena on, että ne vähentävät käytettävissä olevaa pohjan pinta-alaa ja lisäävät lämmönvaihtopintaa vain suhteellisen vähän.

5

Nyt esillä olevan keksinnön tavoitteena on saada aikaan kiertopetikattilan keittopin-tarakenne, joka vähentää edellä mainittuja tunnetun tekniikan mukaisiin kiertopetikattilan keittopintarakenteisiin liittyviä ongelmia.

10 Erityisesti keksinnön tavoitteena on saada aikaan yksinkertainen ja kestävä kiertopetikattilan keittopintarakenne, joka mahdollistaa riittävän suuren keittotehon ilman että kattilan palamisprosessi häiriintyy.

Edellä mainittujen tunnetun tekniikan ongelmien ratkaisemiseksi esitetään kiertope-15 tikattilan keittopintarakenne, jossa on keittopintarakenne, jonka tunnusomaiset piirteet on esitetty itsenäisen laitevaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Siten esillä olevan keksinnön mukaiselle kiertopetikattilan keittopintarakenteelle on ominaista, että se käsittää vähintään yhden vesiputkipaneeleista muodostetun, kier-20 topetikattilan tulipesän pohjalta kattoon ulottuvan, irti tulipesän seinistä olevan erillisen pystysuoran keittopintayksikön, joka keittopintayksikkö koostuu kahdesta ristik-käin yhteen liitetystä pystysuorasta vesiputkipaneelista.

-- Keksinnön mukaisten keittopintayksiköiden vesiputkipaneelit ovat edullisesti tavan- ^ 25 omaisia vesiputkipaneeleja, jotka on muodostettu liittämällä yhteen joukko vesiput- o kia evien eli kapeiden metallilevyjen avulla siten, että muodostuu ainakin osittain o tiivis tasomainen paneeli. Keittopintayksiköiden vesiputkipaneelien korkeus vastaa | siten tulipesän korkeutta ja niiden leveys on edullisesti 1-5 m, erityisen edullisesti 2- oo 3 m. Kun kaksi tällaista paneelia liitetään ristikkäin yhteen, muodostuu kestävä ja o 30 jäykkä rakenne. Keksinnön mukaisten keittopintayksiköiden muodostama keittopin-§ tarakenne on käyttövarma ja luotettava jopa asennettuna suuren CFB-kattilan tuli- pesään, jonka korkeus voi olla 40 - 50 m, vaikka vesiputkipaneelien leveys olisi esim. vain 2-3 m.

3

Koska keittopintayksiköiden sisään ei jää tyhjää tilaa, kuten US-patentissa No. 6,470,833 esitetyssä ratkaisussa, keksinnön mukainen keittopintarakenne ei olennaisesti pienennä tulipesän palamisprosessiin käytettävissä olevan poikkipinnan 5 alaa eikä siten aiheuta tarvetta suurentaa tulipesän ulkomittoja. Keittopintayksiköt ovat erillisiä ja irti tulipesän ulkoseinistä, minkä vuoksi tulipesässä olevat kaasut ja kiintoaineet pääsevät mahdollisimman vapaasti liikkumaan tulipesän kaikissa osissa. Siten tulipesän eri osat ovat tasapainossa keskenään ja kattilan toimintaa voidaan helposti säätää siten, että ympäristöpäästöt minimoituvat.

10

Pieneen CFB-kattilaan voidaan joissakin tilanteissa sovittaa vain yksi keksinnön mukainen keittopintayksikkö, mutta suurissa kattiloissa on edullisesti kaksi tai useampia keittopintayksikköjä. Erään edullisen ratkaisun mukaan kattila käsittää kolme kattilan pituussuunnassa peräkkäin olevaa keittopintayksikköä. Erityisesti erittäin 15 suurissa kattiloissa keittopintayksiköitä voi olla neljä tai vieläkin useampia ja ne voivat olla sovitettuna tulipesään myös muulla tavoin kuin pituussuunnassa peräkkäin, esimerkiksi kahteen riviin.

Edullisesti keittopintayksiköiden vesiputkipaneelitovat suorassa kulmassa keske-20 nään. Tällä ratkaisulla vältetään kiintoaineen liikkumisen kannalta liian ahtaiden nurkkien, ns. kuolleiden nurkkien, muodostuminen. Joissakin tapauksissa paneelien välinen pienin kulma voi kuitenkin jossain määrin poiketa suorasta kulmasta.

r- Keittopintayksikköjen vesiputkipaneelit ovat edullisesti symmetrisesti ristikkäin, jol- ° 25 loin saadaan lisää lämmönvaihtopintaa tasaisesti joka suuntaan. Erityisesti tulipe- o sän sivuseiniä lähimpänä olevien keittopintayksiköiden vesiputkipaneelit voivat kui- o tenkin olla liitetty T:n muotoisesti ristikkäin yhteen siten, että sivuseinän puoleinen | paneeliosa puuttuu. Tällöin kiintoaineen virtaus sivuseinän läheisyydessä on mah- oo dollisimman vapaata. Joissakin tapauksissa voi olla edullista liittää keittopintayksi- o 30 köiden vesiputkipaneelit toisiinsa myös L:n muotoisesti, jota tässä yhteydessä pide-o o tään ristikkäin yhteen liittämisen erikoistapauksena, jossa kahden suunnan panee- liosat puuttuvat. Erään edullisen ratkaisun mukaan tulipesän keskelle muodostetaan yksi tai kaksi symmetrisesti ristikkäistä keittopintayksikköä ja kummankin sivu- 4 seinän läheisyyteen yksi T:n muotoisesti ristikkäin oleva keittopintayksikkö.

Edullisesti keittopintayksiköt sovitetaan tulipesään siten, että kunkin keittopintayksi-kön ensimmäinen vesiputkipaneeli on tulipesän katon vesiputkien suunnassa, eli 5 tulipesän poikkileikkauksen pituussuunnassa. Tällöin toinen vesiputkipaneeli on edullisesti ensimmäistä paneelia vastaan kohtisuorassa eli tulipesän poikkisuun-nassa. Joissakin tapauksissa voi olla edullista sovittaa keittopintayksiköiden vesi-putkipaneeleja myös kattilan seinien suhteen vinoon asentoon.

10 Kun kohtisuorassa olevat keittopintayksiköiden vesiputkipaneelit on suunnattu kattilan tulipesän seinien suuntaisesti, vesiputkipaneelien vesiputket voidaan edullisella ja yksinkertaisella tavalla sovittaa kulkemaan tulipesän katon vesiputkipaneelin vesiputkien välistä. Luonnollisesti, jos keittopintayksiköiden vesiputkipaneelien putkien halkaisijat ovat suurempia kuin katon vesiputkipaneelin putkien välit, ts. putkien vä-15 Iillä olevien evien leveydet, on katon vesiputkia taivutettava sopivalla tavalla, että vesiputkipaneelien putket mahtuvat katon vesiputkien väistä. Myöhemmin tarkastellaan yksityiskohtaisemmin edullista tapaa taivuttaa keittopintayksiköiden vesiputkipaneelien putkia tulipesän yläosassa.

20 Symmetrisesti ristiin asetetut vesiputkipaneelit voivat edullisesti olla suunnilleen yhtä leveitä. Erään edullisen ratkaisun mukaan tulipesän poikittaissuuntaisten paneelien leveys on kuitenkin noin 1.5 - 2 kertaa pitkittäissuuntaisten paneelien leveys. Tällä tavalla saadaan riittävän suuri keittopinta-ala, vaikka paneelit sovitetaan siten, i- että ne eivät osu esimerkiksi kattilan etu- ja takaseinillä olevien käynnistyspolttimien ^ 25 liekkien eteen. Edullisesti paneeleihin, erityisesti keittopintayksiköiden leveämpien i o paneelien alaosaan, on muodostettu aukko tai aukkoja, jotta paneelit estävät mah- o dollisimman vähän kiintoaineen liikkumista tulipesässä. Paneelien edullisimmat le- | veydet ja leveyksien suhteet riippuvat esimerkiksi keittopintayksiköiden lukumääräs- oo tä ja kattilan tulipesän mitoista. Edullisesti ensimmäisten ja toisten vesiputkipaneeli- o 30 en leveyksien suhde on välillä 1:3- 3:1.

o o

(M

Esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan kunkin keittopin-tayksikön vesiputkipaneelien vesiputket on yläosastaan liitetty erillisiin, eri korkeuk- 5 sille sovitettuihin, vesiputkipaneelien suuntaisiin kokoojakammioihin. Kun keittopin-tayksikön vesiputket liitetään tällä tavoin yhden kokoojakammion asemasta kahteen erilliseen kokoojakammioon, vesiputkien liittäminen kokoojakammioihin helpottuu ja vesiputkien tulipesän ulkopuolella olevat liitososat voidaan pitää lyhyinä ja niiden 5 taivutukset suhteellisen yksinkertaisina.

Kokoojakammioista, joiden pituudet ovat edullisesti suunnilleen yhtä suuria kuin vastaavien vesiputkipaneelien leveydet, höyry johdetaan edullisesti yhdysputkilla veden ja höyryn erottimeen. Erityisesti kun kattila on läpivirtauskattila, kunkin keitto-10 pintayksikön kokoojakammiot on edullisesti liitetty toisiinsa höyryn paineen tasaus-putkella. Edelleen keittopintayksiköiden kokoojakammiot liitetään edullisesti höyryn paineen tasausputkilla myös tulipesän sivuseinien vesiputkipaneelien kokoojakammioihin.

15 Keksinnön mukaisten keittopintayksiköiden vesiputkipaneelit on edullisesti ripustettu roikkumaan vesiputkipaneelien kokoojakammioista. Sitä varten riittävän suuri osa, edullisesti vähintään neljänosa, erityisen edullisesti vähintään kolmasosa, vesiputkipaneelien vesiputkista on liitetty kokoojakammioiden alareunaan pystysuoraan, ilman taivutuksia. Kokoojakammiot on edullisesti ripustettu roikkumaan 20 kattilan kiinteästä tukirakenteesta.

Koska keksinnön mukaisten tulipesän sisään sijoitettavien keittopintayksiköiden vesiputkipaneelit tulevat tulipesässä lämmitetyksi molemmilta puolilta, on paneelit suunniteltava, erityisesti läpivirtauskattiloissa, siten, että kuumennetun syöttöveden ° 25 virtaus jakautuu toivotulla tavalla niiden ja vain yhdeltä puolelta lämmitettävien tuli- o pesän ulkoseinien keittopintojen välille. Erään edullisen ratkaisun mukaan läpivir- o tauskattilan ulkoseinien keittopintojen vesiputket ovat tavanomaisia suoria vesiput- | kia ja tulipesän keittopintojen vesiputket ovat tehokkaan lämmönvaihdon ja keitto- oo pintojen jäähdytyksen varmistamiseksi ns. rihlaputkia.

o 30

CD

o Vastaavasti voivat keksinnön mukaisten tulipesän sisäisten keittopintojen vesiputki en halkaisijat ja putkien tiheys olla erilaisia kuin kattilan ulkoseinien vesiputkien halkaisijat ja tiheys. Erityisesti kun keittopintayksiköiden vesiputkipaneelien putkien 6 tiheys on suurempi kuin tulipesän katon vesiputkien tiheys, on keksinnön mukaisten, katon vesiputkien suuntaa vastaan kohtisuorassa olevien keittopintojen vesi-putkipaneelien vesiputkia taivutettava siten, että ainakin joissakin kohdissa vähintään kaksi keittopintojen vesiputkipaneelien vesiputkea kulkee samasta katon vesi-5 putkien välistä.

Erään edullisen ratkaisun mukaan keksinnön mukaisten keittopintayksiköiden vesiputkipaneelien vesiputkien keskipisteiden etäisyyden ja tulipesän katon vesiputkien keskipisteiden etäisyyden suhde on noin 2:3. Tällöin taivutetaan edullisesti keitto-10 pintayksiköiden tulipesän katon putkien suuntaa vastaan kohtisuorassa olevien vesiputkipaneelien vesiputkien läpivientikohdassa joka toista tulipesän katon vesiputkea kohti viereistä putkea siten, että joka toiseen katon vesiputkien väliin syntyy riittävä väli keittopintayksiköiden ko. vesiputkipaneelien vesiputkien läpivientiä varten. Keittopintayksiköiden kyseisten vesiputkipaneelien vesiputkien läpivienti voidaan 15 tällöin edullisesti järjestää siten, että joka kolmas vesiputki kulkee taivuttamatta katon vesiputkien väliin muodostetusta aukosta ja seuraavat kaksi putkea taivutetaan kulkemaan jonossa samasta aukosta.

Säännöllinen ratkaisu, jossa osa vesiputkista kulkee taivuttamatta katon läpi voi-20 daan saada aikaan myös kun keittopintayksiköiden vesiputkipaneelien vesiputkien keskipisteiden etäisyyden ja tulipesän katon vesiputkien keskipisteiden etäisyyksien suhde on N:M, missä N ja M ovat erisuuria pieniä kokonaislukuja, edullisesti pienempiä kuin viisi. Jos esimerkiksi N on kolme ja M on neljä, voidaan neljä keittopin-^ tayksikön paneelin putkea saattaa kulkemaan säännöllisesti joka kolmannesta ka- ^ 25 ton vesiputkien välistä, jolloin joka neljäs keittopintayksikön paneelin putki voi kul- o kea pystysuoraan, o | Edellä kuvatut erot keksinnön mukaisten keittopintojen ja tulipesän ulkoseinien keit- oo topintojen välillä aiheuttavat sen, että tulipesän sisään asetettavien keittopintojen o 30 lämpötilajakautuma ei ainakaan kaikissa tilanteissa välttämättä vastaa täysin katti-o lan ulkoseinien vesiputkipaneelien lämpötilajakautumaa. Nämä erot aiheuttavat si ten sen, että keksinnön mukaisten vesiputkipaneelien lämpölaajeneminen voi jossain määrin poiketa kattilan muusta lämpölaajenemisesta. Yleensä suuret CFB- 7 kattilat ovat ylhäältä ripustettuja, jolloin, kun kattilan lämpötila nostetaan kattilan toimintatilaan ja sen seinien pituus kasvaa lämpölaajenemisen johdosta, kattilan alaosa ja kaikki siihen liitettävät laitteet on suunniteltu siten, että kattilan alaosa voi liikkua alaspain jopa kymmeniä senttimetrejä.

5

Sen varalta, että esimerkiksi kattilaa ylösajettaessa tulipesään sijoitettavien keitto-pintarakenteiden lämpötila on korkeampi kuin kattilan ulkoseinien lämpötila, on keit-topintarakenteet edullisesti järjestetty sellaisiksi, että ne voivat tarvittaessa liikkua tulipesän ulkoseinien suhteen. Esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritus-10 muodon mukaan tämä saadaan aikaan siten, että keittopintarakenteen keittopin-tayksiköiden alaosat on kiinteästi liitetty kattilan pohjaan, mutta keittopintayksiköi-den yläosat voivat liikkua kattilan katon suhteen. Tätä varten on keittopintarakenne järjestetty olemaan irti kattilan sivuseinistä ja rakennetta kannattavat kokoojakam-miot on edullisesti ripustettu roikkumaan joustavien elementtien avulla. Keittopinta-15 rakenteen ripustuksen joustavan elementin, esimerkiksi jousen, kireys on edullisesti säädettävissä siten, että kireyttä säätämällä voidaan eliminoida keittopintayksikön mahdollisia värähtelyjä.

Tällaisessa ratkaisussa keittopintarakennetta ei voida liittää kiinteästi kattilan kat-20 toon, vaan liitos käsittää pystysuunnassa joustavan rakenteen, edullisesti palkeen. Tällainen rakenne mahdollistaa sen, että keittopintarakenne on kaasutiiviisti liitetty yhteen katon kanssa, mutta rakenne voi jossain määrin liikkua pystysuunnassa katon suhteen.

^ 25 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista oo o o Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti pystysuoraa poikkileikkausta kiertopetikattilasta, jos- | sa on esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukainen 00 keittopintarakenne.

1 30 o o Kuvio 2 esittää kaaviomaisesti vaakasuoraa poikkileikkausta kiertopetikattilasta, jossa on esillä olevan keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukainen keittopintarakenne.

8

Kuvio 3 esittää kaaviomaisesti esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisen keittopintayksikön yläosaa.

5 Kuvio 1 esittää esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista CFB-kattilaa 10, joka käsittää tulipesän 12, joka on ripustettu roikkumaan kiinteästä tukirakenteesta 14 kannatusosilla 16, esimerkiksi kannatustangoilla. Keksinnön mukainen kattila voi olla luonnonkiertokattila, ts. lieriökattila, mutta erityisen edullisesti se on ylikriittinen läpivirtauskattila. Tulipesää rajoittavat pohja 18, katto 20 ja 10 sivuseinät 22, jotka ovat yleensä vesiputkirakenteisia. Tulipesään liittyvät myös myös CFB-kattilan tavanomaiset muut osat, kuten polttoaineen ja palamisilman syöttölaitteet, savukaasun ja pohjatuhkan poistokanavat sekä hiukkaserottimia ja niihin liittyvät palautuskanavat. Yksinkertaisuuden vuoksi näitä nyt esillä olevan keksinnön kannalta epäolennaisia yksityiskohtia ei ole esitetty kuviossa 1.

15

Tulipesän ulkoiseinät 22 on yleensä valmistettu vesiputkipaneeleista, joissa savu-kaasukanavan lämmönvaihto-osassa esilämmitetty syöttövesi keitetään eli muutetaan höyryksi. Nyt esillä olevan keksinnön mukaisesti Kuviossa 1 esitettyyn CFB-kattilaan kuuluu myös tulipesän 12 sisälle sovitettu keittopintarakenne 24, joka kä-20 sittää kolme tulipesän pohjalta 18 kattoon 20 ulottuvaa pystysuoraa keittopintayk-sikköä 26. Keittopintayksiköt 26 koostuvat kahdesta vesiputkipaneelista 28, 30, jotka on liitetty toisiinsa kohtisuorasti ristin muotoon.

Esilämmitetty syöttövesi ja mahdollinen nesteen ja höyryn erottimelta palautettava c3 25 neste tuodaan keittopintayksiköiden vesiputkipaneelien 28, 30 alaosaan liitetyille o jakotukeille 32, 34, joista se johdetaan paneeleille 28, 30 höyrystymään ja edelleen o höyrynä kokoojakammioihin 36, 38. Jos kattila on ns. lieriökattila, niin vettä ja höy- | ryä paneeleilla 28, 30 ylöspäin ajavana voimana on lieriön laskuputkessa olevan oo nestepatsaan paino. Jos taas kattila on ns. pakkokiertokattila, erityisesti ns. ylikriitti- o 30 nen läpivirtauskattila, ajavana voimana on vesipiirin pumpun tuottama paine. Jako-o o tukit 32, 34 ja kokoojakammiot 36, 38 on edullisesti asetettu paneelien suuntaisesti ristin muotoon, keskenään eri korkeustasoille. Keittopintayksiköissä 26 muodostettu höyry, jonka joukossa voi edelleen olla jonkin verran nestemäistä vettä, johdetaan 9 yleensä kokoojakammioista 36, 38 veden ja höyryn erotuslaitteelle (jota ei ole esitetty Kuviossa 1), josta höyry jatkaa edelleen esimerkiksi savukaasukanavaan sovitettuihin tulistimiin.

5 Vesiputkipaneelit 28, 30 on edullisesti ripustettu roikkumaan tukirakenteesta 14 ko-koojakammioihin 36, 38 liitetyillä kannatusosilla, esimerkiksi kannatustangoilla 40, 42. Vesiputkipaneelien 28, 30 läpivienti tulipesän pohjasta 18 on edullisesti tehty kiinteäksi siten, että paneelit eivät pääse liikkumaan pohjan suhteen. Koska kattilan keskelle asetetut vesiputkipaneelit 28, 30 voivat joissakin tilanteissa olla eri lämpöti-10 lassa kuin kattilan sivuseinien 22 vesiputkipaneelit, näiden eri paneelien lämpölaajenemiset voivat poiketa toisistaan. Tästä syystä vesiputkipaneelit 28, 30 on edullisesti liitetty tulipesän kattoon 20 pystysuuntaisen liikkeen mahdollistavien, ristin-muotoisten palkeiden 44 avulla. Jotta paneelien 28, 30 kannatus toimii kaikissa tilanteissa, on kannatusosien 40, 42 osana edullisesti jousimainen elementti 46. Ri-15 pustuksen joustavan elementin kireys on edullisesti säädettävissä, jotta voidaan tarvittaessa eliminoida keittopintayksikön värähtelyjä, esimerkiksi poikittaisia tai kiertovärähtelyjä.

Kuvion 1 mukaisessa ratkaisussa kaikki keittopintayksiköt 26 ovat identtisiä, joka 20 suuntaan ulottuvan ristin muotoisia. Kuvio 2 esittää kaaviomaisesti keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon vaakasuoraa poikkileikkausta, josta näkyy, että tulipe-sään 12’ asetetuista neljästä keittopintayksiköstä keskimmäiset 48 ovat joka suuntaan ulottuvan, ts. symmetrisen ristin muotoisia, mutta tulipesän päätyseiniä 52 lä--r- hinnä olevat yksiköt 50 ovat T:n muotoisia siten, että keittopintayksiköistä puuttuu c3 25 päätyseinän puoleinen paneeliosa.

i oo o o Keksinnön mukaisten keittopintayksiköiden vesiputkipaneelit 54, 56 on edullisesti | liitetty kiinteästi toisiinsa suorakulmaan, jolloin muodostuu kestävä rakenne, joka oo muodostaa paljon lisälämmönvaihtopintaa tulipesään 12. Paneelien välinen kulma o 30 voi myös jossain määrin poiketa suorasta kulmasta varsinkin, jos paneelien muo-o o dostamasta ristirakenteesta puuttuu kaksi paneeliosaa, ja keittopintayksikön poikki leikkaus on L:n muotoinen. Keittopintayksiköt 48,50 on edullisesti asetettu jonoon tulipesän 12 pisimmälle halkaisijalle, mutta joissakin tapauksissa yksiköt voidaan 10 sijoittaa myös toisin, esimerkiksi kahteen jonoon.

Keittopintayksiköiden paneelien 54,56 leveydet ovat edullisesti likimain yhtä suuret. Usein voi kuitenkin olla edullista käyttää jossain määrin erilaisia paneelien leveyk-5 siä, esimerkiksi siten, että tulipesän poikkisuunnassa olevat paneelit 54 ovat 1,5-2 kertaa leveämpiä kuin vastaavat pitkittäissuuntaiset paneelit 56. Tällöin tulipesän etu-ja takaseiniltä, ts. sen pitkiltä ulkoseiniltä tulevat materiaalivirtaukset, tai esim. käynnistyspolttimien liekit, voidaan sovittaa siten, että ne eivät osu suoraan pitkittäisiin vesiputkipaneeleihin 56.

10

Erityisesti kun keittopintayksiköiden paneeliosien leveys on huomattava osa vastaavasta tulipesän mitasta, on paneeleihin, erityisesti niiden alaosiin, edullisesti muodostettu aukko 58 tai aukkoja tulipesässä olevan kiintoaineen mahdollisimman esteettömän kulun mahdollistamiseksi.

15

Kuviossa 3 on esitetty tarkemmin yhden symmetrisen ristin muotoisen keittopin-tayksikön 60 vesiputkipaneelien 62, 64 läpiviennit ristinmuotoisen paljekotelon 66 avulla tulipesän katosta 20 sekä paneelien 62, 64 vesiputkien liittäminen kattilan vesipiiriin. Keittopintayksikössä 60 muodostunut höyry kerätään edullisesti kahteen 20 eri korkeudella sijaitsevaan, vesiputkipaneelien 62, 64 suuntaiseen kokoojakammi-oon 36, 38. Tällöin vesiputkipaneelien 62, 64 vesiputkien liittämiseen kokoojakam-mioiden 36, 38 eri puolille tarvittavat vesiputkien jatkeet ja erityisesti niiden putki-kaaret 68 voidaan muodostaa yksinkertaisella tavalla kompaktiin tilaan.

° 25 Kokoojakammioihin 36, 38 kerääntynyt höyry johdetaan veden ja höyryn erottimeen o kokoojakammioihin 36, 38 liitetyillä yhdysputkilla 70, 72. Höyryn paineen tasaami- o seksi on kokoojakammiot 36, 38 edullisesti liitetty yhteen tasapainotusputkella 74.

| Vastaavasti kokoojakammiot 36, 38 on edullisesti liitetty sivuseinien kokoojakam- oo mioihin (ei Kuviossa 3) tasapainotusputkilla 76, 78. Kuviossa 3 näkyvät myös ko- o 30 koojakammioihin 36, 38 liitetyt, keittopintayksikön 60 kannatustankojen kiinnitys-o elimet 80.

Jos keittopintayksikön 60 vesiputkipaneelien 62, 64 vesiputkien keskipisteiden etäi- 11 syydet ovat samat kuin tulipesän katon vesiputkipaneelin 82 vesiputkien 84 keskipisteiden etäisyydet ja paneelien 62, 64 vesiputkien halkaisijat ovat pienemmät kuin tulipesän katon 20 vesiputkipaneelin 82 evien leveydet, voidaan paneelien vesiputket 62, 64 yksinkertaisesti johtaa suoraan tulipesän katon 20 läpi vesiputkipaneelin 5 82 eviin muodostetuista aukoista. Jos evien leveys ei ole riittävän suuri, on tulipe sän katon 20 vesiputkia 84 taivutettava ko. läpivientien muodostamiseksi. Jos taas vesiputkipaneeleissa 62, 64 on vesiputkia tiheämmässä kuin katon vesiputkipanee-lissa 82, on ainakin osaa keittopintayksikön 60 tulipesän katon 20 vesiputkia 84 vastaan kohtisuorassa olevan vesiputkipaneelin 62 vesiputkista 86 taivutettava lä-10 pivientien muodostamista varten.

Esillä olevan keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan ristinmuotoisen paljeko-telon 66 alaosa on liitetty kiinteästi tulipesän katon 20 vesiputkipaneeliin 82, ja vastaavasti paljekotelon kansi 88 on liitetty kiinteästi keittopintayksikön 60 vesiputki-15 paneelien 62, 64 vesiputkiin. Paljekotelon 66 alaosan ja kannen 88 välissä on joustava elementti 90, edullisesti metallipalje, joka mahdollistaa vesiputkipaneelien 62, 64 vesiputkien pystysuoran liikkeen tulipesän katon 20 suhteen. Paljekotelo 66 ja tulipesän katto 20 muodostavat yhdessä kaasutiiviin rakenteen, joka estää pala-miskaasujen ja tulipesän hiukkasten pääsyn tulipesän katon läpi.

20

Ristinmuotoisen paljekotelon 66 tulipesän katon 20 vesiputkien 84 suuntaisen haaran 92 sisällä tulipesän katon 20 vesiputkia 84 ’ taivutetaan tarvittaessa siten, että muodostuu riittävä aukko (ei näy Kuviossa 3) keittopintayksikön 60 vastaavan pa- r- neeliosan 64 vesiputkien johtamiseksi katon läpi. Vastaavasti tuilipesän katon 20 ^ 25 vesiputkia 84 vastaan kohtisuorassa olevan paljekotelon 66 haaran 94 sisällä vesi- i o putkia 84” taivutetaan tarvittaessa siten, että muodostuu aukkoja (ei näy Kuviossa 0 3) keittopintayksikön vastaavan paneeliosan 62 vesiputkien johtamiseksi katon läpi.

CC

CL

oo Keksinnön erään edullisen ratkaisun mukaan keittopintayksikön 60 vesiputkipanee- o 30 lien 62, 64 vesiputkien keskipisteiden etäisyyksien ja katon 20 vesiputkipaneelin 82 o o vesiputkien 84 vastaavien etäisyyksien suhde on 2:3. Tällöin voidaan edullisesti tai vuttaa katon läpiviennin kohdalla paneelin 62 kolme vesiputkea tulipesän katon 20 vesiputkien 84 suuntaiseen jonoon, joka johdetaan katon 20 läpi samasta vesiput- 12 kien 84” välistä. Kuviossa 3 ei näy paneelin 62 vesiputkien taivuttaminen jonoon, mutta kotelon 66 haaran 94 yläpuolella ovat nähtävissä näin muodostettujen jonojen yläosat.

5 Edellä on keksintöä selostettu viittaamalla eräisiin esimerkinomaisiin ratkaisuihin. Näitä ratkaisuja ei ole tarkoitettu rajaamaan keksinnön aluetta, vaan keksintöä rajaavat vain liitteenä olevat patenttivaatimukset ja niissä olevat määritelmät.

δ

CM

00 o 'ί ο

X

CL

00 00

"X

o

CD

o o

CM

Claims

1. Kiertopetikattilan (10) keittopintarakenne (24), joka käsittää vähintään yhden ve-siputkipaneeleista muodostetun, kiertopetikattilan tulipesän pohjalta kattoon ulottu- 5 van, irti tulipesän seinistä olevan erillisen pystysuoran keittopintayksikön (26, 48, 50, 60), tunnettu siitä, että keittopintayksikkö koostuu kahdesta ristikkäin yhteen liitetystä pystysuorasta vesiputkipaneelista (28, 30, 54, 56, 62, 64).

2. Vaatimuksen 1 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että keittopinta-10 rakenne (24) käsittää vähintään kaksi keittopintayksikköä (26, 48, 50).

3. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että vesi-putkipaneelit (28, 30, 54, 56, 62, 64) ovat suorassa kulmassa keskenään.

4. Vaatimuksen 3 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että vähintään yhden keittopintayksikön (48) vesiputkipaneelit (54, 56) ovat symmetrisesti ristikkäin.

5. Vaatimuksen 3 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että vähintään 20 yhden keittopintayksikön (50) vesiputkipaneelit ovat T:n muotoisesti ristikkäin.

6. Vaatimuksen 3 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että kunkin keittopintayksikön (60) ensimmäinen vesiputkipaneeli (64) on tulipesän katon vesiput- -- kien suuntainen ja toinen vesiputkipaneeli (62) sitä vastaan kohtisuorassa. w 25 i

7. Vaatimuksen 6 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että ensimmäi- 0 sen (64) ja toisen (62) vesiputkipaneelin leveyksien suhde on 1:3 — 3:1. CC CL oo

8. Vaatimuksen 6 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että kunkin ve- o 30 siputkipaneelin (28, 30, 62, 64) vesiputket on yläosastaan liitetty erillisiin vesiputki-o o paneelien suuntaisiin kokoojakammioihin (36, 38).

9. Vaatimuksen 8 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että kattila (10) on läpivirtauskattila ja kunkin keittopintayksikön (60) kokoojakammiot (36, 38) on liitetty toisiinsa höyryn paineen tasausputkella (74).

10. Vaatimuksen 8 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että kattila (10) 5 on läpivirtauskattila ja kunkin keittopintayksikön (60) kokoojakammiot (36, 38) on liitetty höyryn paineen tasausputkella (76, 78) tulipesän sivuseinien vesiputkipanee-lien kokoojakammioihin.

11. Vaatimuksen 8 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että vesiputki-10 paneelit (28, 30, 62, 64) on ripustettu roikkumaan mainituista kokoojakammioista (36, 38).

12. Vaatimuksen 11 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että kokoojakammiot (36, 38) on ripustettu joustavasti roikkumaan kattilan (10) kiinteästä tukira- 15 kenteesta (14).

13. Vaatimuksen 12 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että ripustuksen (40, 42, 46) joustavan elementin (46) kireys on keittopintayksikön värähtelyjen eliminoimiseksi säädettävä. 20

14. Vaatimuksen 12 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että kukin keit-topintayksikkö (26, 60) on liitetty tulipesän kattoon (20) joustavalla rakenteella (44, 90), joka mahdollistaa keittopintayksikön ja katon välisen pystysuuntaisen liikkeen. ^ 25

15. Vaatimuksen 14 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että keittopin- i o tayksikön (26, 60) ja katon (20) välisen pystysuuntaisen liikkeen mahdollistava ra- 0 kenne käsittää palkeen (44, 90). CC CL oo

16. Vaatimuksen 11 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että ainakin o 30 osa mainitun toisen vesiputkipaneelin (62) vesiputkista (86) on järjestetty muodos-o o tamaan katon (20) läpiviennin kohdalla katon vesiputkien suuntaisia jonoja.

17. Vaatimuksen 16 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että ainakin mainitun toisen vesiputkipaneelin (62) vesiputkien (86) keskipisteiden etäisyyden suhde katon (20) vesiputkipaneelin (82) vesiputkien (84) etäisyyteen on N:M, missä N ja M ovat erisuuria pieniä kokonaislukuja.

18. Vaatimuksen 17 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että N ja M ovat pienempiä kuin viisi.

19. Vaatimuksen 18 mukainen keittopintarakenne, tunnettu siitä, että N on kaksi ja M on kolme. 10 δ (M oo o sj- o X Χ CL 00 00 sj- o CD O o (M