FI123021B

FI123021B - Tulistimella varustettu polttokattila

Info

Publication number: FI123021B
Application number: FI20105445A
Authority: FI
Inventors: Kari Maekelae; Kari Jaeaeskelaeinen; Asko Rantee
Original assignee: Metso Power Oy
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2012-10-15
Also published as: US20110259284A1; BRPI1101749A2; FI20105445A0; EP2381169A2; CN102242922A; FI20105445A; CA2736951A1; RU2011116182A

Description

TULISTIMELLA VARUSTETTU POLTTOKATTILA Keksinnön ala 5 Keksinnön kohteena on polttokattila lämpöenergian tuottamiseksi ja talteen-ottamiseksi.

Keksinnön tausta 10 Polttokattiloissa muodostuu paljon yhdisteitä, jotka ovat haitallisia kattilan lämmönsiirtopintojen materiaaleille. Erityisesti bio- ja jätepolttoaineita poltettaessa on havaittu kattilan lämmönsiirtopintojen, erityisesti tulistimien ja niiden lämmönsiirtopintojen syöpymistä, eli korroosiota. Lisäksi on havaittu, että poltossa syntyvää tuhkaa kerääntyy lämmönsiirtopintoihin, joka heikentää 15 lämmönsiirtoa ja siten lämpöenergian hyödyntämistä.

Edellä mainittuja biopolttoaineita ovat luonnosta peräisin olevat kasviperäiset materiaalit, kuten puuhake, kuori, peltobiomassa, sahanpuru, mustalipeä ja vastaavat. Jätepolttoaineita ovat esimerkiksi lajitellut kotitalousjätteet, teolli-20 suuden ja kaupan jätteet ja purkupuu. Nämä polttoaineet sisältävät merkittävissä määrin klooria. Yhdessä polttoaineesta vapautuvien natriumin ja kaliumin kanssa ne muodostavat savukaasuihin kaasumaisia alkaliklorideja, jotka kondensoituvat ja kerrostuvat lämmönsiirtopinnoille, erityisesti tulistin-pinnoille. Kerrostumista ja kondensoitumista tapahtuu erityisesti kohteissa, 25 joissa lämmönsiirtopintojen pintalämpötila on alle 650 O. Kun lämmönsiirto- ^ pinnan pintalämpötila on yli 450 Ό, alkalikloridit aiheuttavat kloorikorroosiota.

c\j

CD

9 Kloridien aiheuttamien korroosio-ongelmien poistamiseksi on esitetty erilaisia ten lisäaineiden syöttämistä tulipesään. Julkaisussa WO-2006/134227-A1 on 30 esitetty, että höyrykattilan tulistinalueelle ruiskutetaan liuosmuodossa olevaa

CL

sulfaattipitoista yhdistettä, joka sitoo tulipesässä muodostuvat alkalikloridit. 3 Julkaisun WO-02/059526-A1 mukaisesti syötetään liuosmaista sulfaattiyhdis-

LO

° tettä tai rikkihappoa savukaasuihin ennen tulistimia. Julkaisussa EP- c3 2071239-A2 on puolestaan esitetty, että korroosion estämiseksi tarvittavaa 35 lisäainetta syötetään kattilan savukaasuihin jäähdytetyn palkin avulla.

2

On myös tunnettua vähentää erityyppisten kattiloiden typpioksidipäästöjä syöttämällä niiden tulipesään erilaisia lisäaineita, jotka vähentävät palamisessa syntyneiden typpioksidien määrää savukaasuissa. Tällainen ratkaisu on esitetty esimerkiksi julkaisussa WO-9813649-A1, jossa kerrosleijukattilan 5 tulipesään on asennettu jäähdytettyjä putkipaneelipintoja, joissa on erilliset lisäainekanavat lisäainetta varten.

Julkaisussa WO-96/02792 on puolestaan esitetty lämmönvaihdin, joka on sijoitettu taskumaiseen osastoon, joka kerää hiukkasia ja joka on erillään kat-10 tilan alaosassa olevasta leijupedistä, kattilan keskiosaan. Taskussa olevaa materiaalia leijutetaan kaasulla, joka on ei-aggressiivista ja olennaisen hapetonta, jotta vältetään lämmönvaihtimen korroosio-ongelmia. Julkaisussa WO-03/104547-A1 on puolestaan esitetty kattila, jossa on erillinen osasto, jossa on tulistin ja jossa on myös poltto käynnissä. Tavoitteena on sellaisten polt-15 toaineiden poltto, jotka eivät aiheuta korroosio-ongelmia kammioon sijoitetussa tulistimessa.

Tunnetun tekniikan mukaisesti polttokattilan tulistimet on sijoitettu joko poltto-kattilan tulipesään, tyypillisesti tulipesän yläosaan, tai tulipesän jälkeiseen 20 savukaasukanavaan, johon tulipesän savukaasut johdetaan. Tulistimet voivat olla sijoitettuna joko samaan savukaasukanavaan tai rinnakkaisiin savukaa-sukanaviin. Tulistimet sijaitsevat savukaasun virtauksessa ja savukaasun lämpöenergia siirtyy tulistimeen sekä lämpösäteilyn ja lämmön konvektion avulla, jolloin voidaan puhua yhdistelmätulistimista. Voidaan myös käyttää 25 erityisiä säteilytulistimia, joiden käyttö perustuu pääsääntöisesti liekin läm-pösäteilyn hyödyntämiseen, ja erityisiä konvektiotulistimia, joiden käyttö pe-™ rustuu pääsääntöisesti tulistimen ja savukaasujen kosketuksen avulla tapah-

CD

9 tuvaan lämpöenergian konvektioon. Säteilytulistin on sijoitettuna yleensä tuliin pesän yläosaan, esim. tulipesään seinään, ja se on suorassa kontaktissa g 30 liekin lämpösäteilyyn. Tällöin liekin ja tulistimen välillä on suora näköyhteys

CL

(engl. line-of-sight). Konvektiotulistin on yleensä suojassa liekin lämpösätei-5 lyltä ja sijaitsee tulipesän ulkopuolella, esim. savukaasukanavassa. Tulisti- ° men tyyppi vaikuttaa myös tulistimen rakenteeseen, jolloin esim. säteilytulis- c\j timessa putket sijoittuvat hyvin lähelle toisiaan ja muodostavat levymäisen 35 pinnan tai tason.

3

Tulistimet toimivat lämmönsiirtiminä, jotka käsittävät tyypillisesti toisiinsa liitetyistä putkista konstruoidun rakenteen, jonka avulla lämpöenergia siirretään putken sisällä virtaavaan väliaineeseen, kuten kaasuun, nesteeseen tai niiden sekoitukseen.

5

Edellä esitetyt keinot tulistimien korroosio-ongelmien poistamiseksi eivät usein ole käytännöllisiä, erityisesti jos on järjestettävä erillinen lisäaineen syöttö tai erillinen kaasun syöttö tulistimien suojaksi, jotta vältettäisiin savukaasujen vahingolliset vaikutukset.

10

Keksinnön lyhyt selostus

Nyt esitettävän keksinnön tarkoituksena on siten saada aikaan sellainen järjestelmä, jonka avulla vältetään edellä esitettyjä ongelmia, jotka liittyvät eri-15 tyisesti nimenomaan savukaasujen aiheuttamaan korroosioon ja syöpymi-seen.

Keksinnön mukainen polttokattila on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

20 Keksinnön periaatteena on lämpösäteilyn hyödyntäminen tulistimessa, ja samalla savukaasujen vahingollisten vaikutuksien estäminen tulistimen osalta, jolloin ei pyritä hyödyntämään lämmönsiirtoa konvektion avulla.

Erään suoritusmuodon periaatteena on, että tulistin sijoitetaan kammioon, 25 johon savukaasun ja samalla myös savukaasun sisältämien vahingollisten ^ yhdisteiden, korrosoivien tai syövyttävien aineiden pääsyä on merkittävästi ™ rajoitettu, joten pääsy on estetty kokonaan tai lähes kokonaan. Tavoitteena

CD

9 on estää tai voimakkaasti rajoittaa näiden yhdisteiden ja aineiden pääsyä 2 tulistimen lämmönsiirtopinnoille. Savukaasujen kiertoa tulistimen luona pyri- i 30 tään välttämään eri tavoin.

Q_

LO

3 Erään esimerkin mukaisesti kammio on konstruoitu siten, että kammiossa ei m 5 tapahdu jatkuvaa savukaasujen läpivirtausta tulistimen ohitse. Lämpöenergi-

O

c\j an siirtyminen tulistimeen perustuu pääosin lämpösäteilyyn, ja mahdollisuus 35 lämpöenergian siirtymiseen tulistimeen konvektion avulla on estetty kokonaan tai lähes kokonaan.

4

Eräässä esimerkissä kammio on valmistettu vain alhaalta tai vain yhdeltä sivultaan avoimeksi niin, että savukaasujen virtaus kammioon ja erityisesti kammion lävitse tulistimen ohi on mahdollisimman hyvin estetty.

5

Eräässä esimerkissä kammio on konstruoitu niin, että kammiossa oleva kaasu pysyy kammiossa tulipesässä nousevan savukaasuvirtauksen dynaamisen paineen vaikutuksesta. Kaasu patoutuu kammioon ja pysyy kammiossa. Tällä tavoin tulistimen ohitse ei virtaa jatkuvasti savukaasuja eikä kammiossa 10 oleva kaasu vaihdu. Sopivimmin on niin, että kammio sijaitsee tulipesän yläosassa ja on alhaalta avoin. Kammioon on sijoitettuna sopivimmin säteilytu-listin. Sopivimmin on lisäksi niin, että tulistimella ja sen lämmönsiirtopinnoilla on suora näköyhteys liekkiin, jotta lämpöenergian talteenotto tapahtuisi lämpösäteilyyn perustuen, koska lämmön siirtymistä konvektion avulla pyritään 15 välttämään. Konvektiota ei siten ole tarkoitus mahdollistaa savukaasuvirtauksen avulla, eikä siten myöskään esimerkiksi tulipesässä olevien hiukkasten, partikkelien tai petimateriaalin avulla.

Suoralla näköyhteydellä ei tässä selostuksessa viitata pelkästään tulipesässä 20 tapahtuvan polton näkyvään liekkiin, vaan myös näköyhteydellä lämpösäteilyä tuottavaan lähteeseen, josta näkyvä liekki muodostaa vain osan, jolloin lämpösäteily on näkymätöntä ja lähinnä infrapuna-alueella.

Kyseessä ei myöskään ole kammio, jossa tapahtuisi erillinen polttoaineen 25 poltto ja jonka savukaasut yhdistetään kattilan tulipesässä tapahtuvan polton ^ savukaasuihin niin, että erillisen polton savukaasut johdettaisiin tulistimen tai ™ kammion läpi tulipesään. Kammioon pyrkivät lähinnä lämpösäteily ja savu-

CD

9 kaasut, jotka syntyvät tulipesässä tapahtuvan polton yhteydessä. Kyseinen ^ poltto on lämpöenergian primäärinen lähde.

Ϊ 30

CL

Eräässä esimerkissä savukaasujen virtausta, ja samalla myös erilaisten 5 hiukkasten ja partikkelien virtausta, ohjataan kammion avoimen pohjan tai m o sivun luona olevan yhden tai useamman suuttimen kaasu-, jauhe- tai nes- ° tesuihkulla niin, että kammion avoimen suuaukon eteen muodostuu kaasu-, 35 jauhe- tai nesteverho, joka ohjaa savukaasujen virtauksen pois kammion suuaukon luota ja estää savukaasujen pääsyä kammioon. Suihkutettava 5 kaasu, jauhe tai neste voi lisäksi olla sinänsä tunnetun tekniikan mukaista lisäainetta, jolla vähennetään savukaasujen aiheuttamia korroosio-ongelmia. Suihkutettava kaasu voi olla sinänsä tunnetun tekniikan mukaista kaasua, jolla vähennetään korroosio-ongelmia, tai esim. kaasu, joka on vapaata kor-5 rodoivista aineista, esim. inertti kaasu. Kyseessä voi myös olla ilmaa tai polt-tokattilasta peräisin olevaa kaasua.

Yhden tai useamman kaasu-, jauhe- tai nestesuihkun avulla on muodostettavissa myös verho tai sulku, joka sijoittuu kammion avoimen suuaukon eteen 10 ja estää savukaasujen virtauksen suuaukon läpi kammioon.

Eräässä toisessa esimerkissä kammion sisään tai välittömästi kammion suu-aukon luokse on sijoitettu yksi tai useampi suutin, jonka tarkoituksena on täyttää kammio kaasulla, jolla vähennetään korroosio-ja syöpymisongelmia, 15 laimennetaan kammioon päässeitä savukaasuja, tai kokonaan korvataan kammiossa oleva kaasu jollakin toisella kaasulla, esim. inertillä kaasulla. Täyttö tapahtuu esim. kerran kattilan toiminnan alkaessa tai tarvittaessa, tietyin väliajoin. Näin kammioon ei pääse patoutumaan missään vaiheessa savukaasuja. Kammioon suuttimien avulla syötetty kaasu pysyy kammiossa 20 sopivimmin nousevan savukaasuvirtauksen dynaamisen paineen vaikutuksesta. Kammioon voidaan suihkuttaa myös em. lisäaineita neste- tai jau-hesuihkun avulla.

Edellä esitetyt suuttimet voivat sijoittua tarpeen mukaan kammion sisään tai 25 kammion läheisyyteen.

C\J

δ ™ Erään suoritusmuodon mukaisesti kammio on sijoitettu tulipesän yläosassa

CD

o olevan nokan sisään, jolloin kattilan seiniin ei ole tarpeen tehdä muutoksia.

? Nokka on tulipesän yläosassa oleva rakenne, joka kaventaa tulipesän ylä- ^ 30 osan pienemmäksi kuin tulipesän alaosan. Samalla nokka ohjaa savukaasut tulistimien luokse ja savukaasukanavaan nokan ylitse. Kammio on tyypillisesti ti kuutiomainen, käsittäen väliainetta kuljettavista putkista muodostuvat sivu in o seinät, joista yksi tai useampi on samalla tulipesän sivuseinä, tai joista yksi ° tai useampi on samalla nokan sivuseinä. Kammiossa ei ole pohjaa tai se on 35 alhaalta avoin. Kammiolla on katto, joka voi olla osa nokkaa.

6

Eräässä esimerkissä kammio on sijoitettu tulipesän ulkopuolelle niin, että kammion suuaukko on tulipesän horisontaalisessa tai vertikaalisessa seinässä ja jatkuu kammioon joko kammion pohjan tai sen jonkin sivun kautta. Tässäkin tapauksessa kammiossa on säteilytulistin, jolla on suora näköyhteys 5 liekkiin. Eräässä esimerkissä kammio on sijoitettu tulipesän sisäpuolelle niin, että kammion sivuseinistä yksi tai useampi on samalla tulipesän sivuseinä. Kammion kattona voi olla myös tulipesän katto.

Kaasujen virtausta kammiossa pyritään välttämään. Kammion rakenteen 10 osalta usein on mahdollista, että kammio ei ole täysin tiivis vaan mahdollistaa kaasujen ja savukaasujen vuodot erilaisten rakojen ja reikien kautta. Näitä vuotoja pyritään kuitenkin rajaamaan merkittävästi ja pitämään ne merkityksettöminä. Voi olla kuitenkin tarpeellista järjestää kammioon jatkuva tuuletus vuotojen avulla. Kammioon voidaan järjestää myös erillinen tuuletuskanava, 15 joka on avattavissa ja suljettavissa tarpeen mukaan, esim. ohjatun venttiilin avulla, ja jonka kautta kammiossa olevat kaasut tai savukaasut voidaan poistaa kammiosta.

Kammion seinistä yksi tai useampi on muodostettu käyttäen väliainetta kuljet-20 tavia putkia, joilla otetaan talteen tulipesän lämpöenergia säteilyn ja/tai kon-vektion avulla. Kammion seinien sisäpuli on sopivimmin päällystetty eristävällä massauksella.

Kuvioiden lyhyt selostus 25 ^ Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla samalla oheisiin o ™ kuvioihin, joissa:

CD

o ^ kuvio 1 esittää kaavamaisesti kerrosleijukattilaa sivustapäin katsottuna, £ 30 johon kerrosleijukattilaan on järjestetty kammio tulistimineen,

CL

LO

5 kuvio 2 esittää tarkemmin kuviossa 1 esitettyä kammiota ja tulistinta, m o ° kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä esimerkkiä kammion sijoittelusta 35 tulipesän sisäpuolelle, sivustapäin katsottuna, 7 kuvio 4 esittää kaavamaisesti erästä esimerkkiä kammion sijoittelusta tulipesän ulkopuolelle, sivustapäin katsottuna, kuvio 5 esittää kaavamaisesti ki e rto leiju katti I aa sivustapäin katsottuna, 5 jossa kiertoleijukattilassa voidaan soveltaa kammiota tulistimi- neen, kuvio 6 esittää kaavamaisesti soodakattilan alaosaa sivustapäin katsottuna, jossa soodakattilassa voidaan soveltaa kammiota tulisti-10 mineen.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus

Piirustuksissa toiminnaltaan vastaavia osia on merkitty samalla viitenumerol-15 la.

Kuviossa 1 on esitetty eräs esimerkki höyrykattilasta, jossa sovelletaan edellä esitettyä kammio- ja tulistinratkaisua. Höyrykattilana ja kammio- ja tulistin-ratkaisun sijoituspaikkana voidaan soveltaa leijupolttoon perustuvaa kattilaa, 20 erityisesti kerrosleijukattilaa (BFB), joka on esitetty kuvassa 1, tai kiertoleiju-kattilaa (CFB), joka on esitetty kuvassa 5. Kerrosleijukattiloissa on kaasuvir-tauksen avulla aikaansaatu leijupeti. Sijoituspaikkana voidaan soveltaa myös soodakattilaa, joka on esitetty kuvassa 6, ja joka perustuu mustalipeän polttoon, tai polttokattilaa, jossa polttoainetta poltetaan arinan päällä, tai muussa 25 höyrykattilassa.

C\J

δ ™ Kuviossa 1 on esitetty polttokattila 1, joka on tässä esimerkissä kerrosleiju-

CD

9 kattila, jossa on tulipesä 2. Tulipesän seinämät on muodostettu vesijäähdyt- ^ teisistä putkista, jotka on liitetty evillä toisiinsa. Tulipesän alaosassa on suut- 30 timet 3 leijutusilman, eli primääri-ilman syöttämiseksi ilmalaatikosta 4 tuli-

CL

pesään 2. Leijutusilman vaikutuksesta tulipesän alaosassa oleva leijukerros 5 5 saadaan leijumaan, eli jatkuvaan liikkeeseen tulipesässä 2. Tulipesään syö- ° tetään polttoainetta polttoaineen syöttöelimistä 6 ja sekundääri-ilmaa sekunti dääri-ilmasuuttimista 7. Tässä kattilassa tulipesään syötetään myös tertiääri- 35 ilmaa tertiääri-ilmasuuttimista 8. Polttoaineena käytetään esim. biopolttoaineita ja/tai jätepolttoaineita. Polttoaineen palamisen yhteydessä syntyvä 8 liekki 12 sijoittuu leijukerroksen yläpuolella ja ulottuu esimerkiksi sekundääri-ilmasuuttimien 7 yläpuolelle ja usein myös tertiääri-ilmasuuttimiin saakka. Polttoaineen poltto happea sisältävän kaasun avulla tulipesän 2 alaosassa on lämpöenergian primäärinen lähde.

5

Tulipesän yläosassa on tulistimet 9 ja 13, joiden tehtävänä on tuottaa tulistettua höyryä, joka käytetään tyypillisesti turbiinissa (ei esitetty kuviossa). Kuten kuviosta käy ilmi, tulipesän seinämän muodostavat putket on takaseinältä 2b taivutettu sisäänpäin niin, että muodostuu kohti tulipesän etuseinää 2a oleva 10 nokka 10. Nokan 10 tehtävänä on ohjata savukaasut halutulla tavalla tulisti-mille 9 ja 13. Tulistin 9 on esimerkiksi säteilytulistin, tai yhdistelmätulistin, jonka toiminta perustuu lämpösäteilyyn ja lämmön konvektioon, ja tulistin 13 on esimerkiksi konvektiotulistin. Tulistimet, ja nokka, on piirretty kuvioon yksinkertaistettuna ja havainnollistaen väliaineen kiertoa.

15

Tulipesässä muodostuvat savukaasut 19 johdetaan tulipesän yhteydessä olevan savukaasukanavan 11 kautta eteenpäin. Savukaasukanavaan voi olla sijoitettuna lämmönsiirtopintoja tai lämmönvaihtimia 14.

20 Kuvion 1 esimerkissä kammio 17 tulistinta 15 varten on sijoitettu tulipesän yläosassa sijaitsevan nokan 10 sisään. Kammion 17 pohja on avoin ja muodostaa samalla suuaukon 18. Kammioon sijoitetulla tulistimella on suora näköyhteys 16 primääriseen lämmönlähteeseen, jota kuvassa 1 edustaa liekki 12. Näköyhteys mahdollistetaan suuaukon 18 tai vastaavan aukon avulla.

25 ^ Suuaukko 18 voi koostua yhdestä tai useammasta erillisestä aukosta. Mikäli ^ suuaukko kohdistuu useista aukoista, voidaan esim. aukkojen koko sopivasti

CD

o valitsemalla estää savukaasujen virtaus kammion sisälle ja samalla kuitenkin 2 sallitaan lämpösäteilyn pääsy kammion sisälle ja tulistimen lämmönsiirtopin- * 30 noille.

CL

LO

5 Kuvassa 1 esitetyssä esimerkissä savukaasujen pääsy kammioon on estetty

LO

o siten, että kammiossa oleva kaasu pysyy kammiossa nousevan savukaasu- S virtauksen ansiosta, joten kaasu patoutuu kammioon. Näin kammioon ei 35 pääse korvaavaa kaasua, erityisesti savukaasuja.

9

Kuvassa 2 esitetyssä esimerkissä hyödynnetään myös suutinta 20, joka tässä esimerkissä on sijoittuneena tulipesän seinään 2b, kammion läheisyyteen. Suuttimesta ulos puhallettu ja sopivasti suunnattu neste, jauhe tai kaasu ohjaa savukaasuja 19 pois kammion ja sen suuaukon luota. Lisäksi, suihkun 5 läpi on savukaasujen vaikea päästä kammioon.

Kuvassa 2 esitetyssä esimerkissä hyödynnetään myös suutinta 21, joka tässä esimerkissä on sijoittuneena kammion 17 sisään. Suuttimesta ulos puhallettu, ja tarvittaessa sopivasti suunnattu neste, jauhe tai kaasu neutraloi tai 10 laimentaa kammiossa olevaa kaasua, esim. kammioon päässyttä savukaasua, tai täyttää kammion halutulla kaasulla niin, että kammiossa oleva kaasu korvautuu kyseisellä halutulla kaasulla. Kaasu on esimerkiksi ei-korrosoiva tai ei-syövyttävä kaasu, esim. inertti kaasu. Kaasu pysyy kammiossa 17 pa-toutumisen ansiosta. Kaasun avulla voidaan kammiossa ylläpitää myös pai-15 netta, joka on korkeampi kuin kammion ulkopuolella tulipesässä, jolloin kaasujen virtaus tapahtuu vain kammiosta ulospäin, esim. suuaukon kautta.

Suuttimista 20 ja 21 on käytössä eri esimerkeissä vain joko toinen tai molemmat.

20

Kuvassa 3 on esitetty esimerkki, jossa kammio 17 on sijoittuneena tulipesän 2 sisäpuolelle niin, että kammion takaosa rajautuu tulipesän seinään, esimerkiksi sen etuseinään 2a, takaseinään 2b tai johonkin sivuseinään. Kammio on avoin ainakin yhdeltä sivultaan, joka muodostaa samalla suuaukon 18. 25 Kammioon sijoitetulla tulistimella 15 on suora näköyhteys 16 primääriseen ^ lämmönlähteeseen. Suutin 21 on tässä esimerkissä sijoittuneena kammion ™ seinään. Suuttimien 20 ja 21 toiminta vastaa sitä, mikä on selostettu kuvan 2

CD

9 yhteydessä.

CD

g 30 Kuvassa 4 on esitetty esimerkki, jossa kammio 17 on sijoittuneena tulipesän

CL

2 ulkopuolelle niin, että kammion etuosa rajautuu tulipesän seinään, esimer- 5 kiksi sen etuseinään 2a, takaseinään 2b tai johonkin sivuseinään. Kammio on m ° avoin ainakin yhdeltä sivultaan, joka muodostaa samalla suuaukon 18.

° Kammioon on yhteys tulipesästä tulipesän seinän lävitse ja suuaukko 18 on 35 muodostettu kyseiseen seinään. Kammioon sijoitetulla tulistimella 15 on suora näköyhteys 16 primääriseen lämmönlähteeseen. Suutin 21 on tässä esi- 10 merkissä sijoittuneena tulipesän seinään, kammion läheisyyteen. Suuttimien 20 ja 21 toiminta vastaa sitä, mikä on selostettu kuvan 2 yhteydessä.

Esitetty kammio- ja tulistinratkaisua voidaan soveltaa myös kiertoleijukattilas-5 sa sekä soodakattilassa tai arinapolttoa soveltavassa kattilassa. Kuviossa 5 on esitetty polttokattila 1, joka on kiertoleijukattila. Kattila käsittää tulipesän 2, savukaasukanavan 11 ja syklonin 25. Syklonissa tapahtuu savukaasujen mukaan tempautuneiden leijukerroksen partikkelien erottaminen. Savukaasuista erotetut leijukerrospartikkelit palautetaan takaisin tulipesään 2. Tulipe-10 sän alaosasta syötetään leijutusilmaa tulipesään. Leijutusilman nopeus ja määrä säädetään sellaiseksi, että sen vaikutuksesta leijukerrospartikkelit täyttävät olennaisesti koko tulipesän. Tulipesään syötetään polttoainetta, joka voi olla biopolttoainetta, jätepolttoainetta tai hiiltä polttoaineen syöttö-välineistä 6 ja polttoilmaa ilmasuuttimista 7. Polttoilmaa voidaan syöttää use-15 ämmältäkin tasolta. Kattilassa on lisäksi useita tulistimia 9, 22, 23 ja 24.

Poltto kattilaan on sijoitettu kuvassa 3 esitetty kammio 17 ja tulistin 15. Vaihtoehtoisesti, kyseisessä polttokattilassa voidaan soveltaa kuvien 2 tai 4 esimerkkien mukaisia kammioita.

20

Kuviossa 6 on esitetty polttokattila, joka on soodakattila. Soodakattilassa käytetään polttoaineena sellun valmistuksesta syntyvää keittokemikaaleja sekä puusta liuenneita osia sisältävää liuosta, eli mustalipeää. Kattilassa on tulipe-sä 2, johon syötetään mustalipeää polttoaineen syöttövälineistä 6 ja polttoil-25 maa kattilan eri korkeuksille sijoitetuista ilmasuuttimista 26, 7 ja 8. Lipeän ^ palamisessa tulipesän pohjalle syntyy sulaa 27, jota johdetaan pois tulipesäs- ™ tä edelleen käsiteltäväksi. Tulipesän yläosassa on tulistimet ja savukaasut

CD

9 johdetaan pois tulipesästä savukaasukanavan kautta.

σ> 30 Polttokattilaan on sijoitettavissa kuvassa 3 esitetty kammio 17 ja tulistin 15.

CL

Vaihtoehtoisesti, kyseisessä polttokattilassa voidaan soveltaa kuvien 2 tai 4 5 esimerkkien mukaisia kammioita.

LO

o ° Keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa edellä esimerkinomaisesti esitettyihin suo- 35 ritusmuotoihin, vaan keksintöä on tarkoitus laajasti soveltaa seuraavassa määriteltyjen patenttivaatimusten määrittelemien piirteiden puitteissa.

Claims

1. Polttokattila lämpöenergian tuottamiseksi ja talteenottamiseksi, jolloin polt-tokattila (1) käsittää ainakin: 5. tulipesän (2), jota rajaavat seinät, pohja ja katto, ja jonka alaosassa polttokattilan lämpöenergian primäärinä lähteenä toimiva poltto on järjestetty tapahtumaan; - elimet (6) polttoaineen syöttämiseksi tulipesään polttoa varten; - elimet (3, 7, 8, 26) polttokaasun syöttämiseksi tulipesään polttoa varten; 10. yhden tai useamman savukaasukanavan (11), joka on sijoittuneena tu lipesän yläosaan ja johtaa poltossa syntyvät savukaasut (19) ulos tuli-pesästä; tunnettu siitä, että polttokattila käsittää lisäksi: - ainakin yhden kammion (17), johon on sijoittuneena ainakin yksi höyryn 15 tulistin (15) lämpöenergian hyödyntämiseksi; - jolloin kyseinen kammio on sovitettu sallimaan mainitun tulistimen ja mainitun primäärin lähteen välille suora näköyhteys (16), jotta lämpö-energian vastaanotto lämpösäteilyn avulla mahdollistettaisiin; ja - jolloin kyseinen kammio on lisäksi sovitettu estämään mainittujen savu- 20 kaasujen (19) pääsy mainitun tulistimen luokse joko kokonaan tai lähes kokonaan, jotta lämpöenergian vastaanotto konvektion avulla vältettäisiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, että kammio 25 on yhteydessä tulipesään suuaukon (18) välityksellä, jonka suuaukon kautta ^ on suora näköyhteys tulistimen ja mainitun primäärin lähteen välillä. C\J i CD

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, että kammion ^ pohja on avoin ja muodostaa mainitun suuaukon. Ϊ 30 CL

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, 5 että kammiossa oleva kaasu on sovitettu pysymään kammiossa savukaasu in ° jen virtauksen dynaamisen paineen vaikutuksesta, δ CVJ

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, että polttokattila käsittää lisäksi tulipesän yläosaan sijoittuvan nokan (10), joka ohjaa savukaasuja, jolloin mainittu kammio on sijoittuneena nokan sisään.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, 5 että kammio on sijoittuneena tulipesän ulkopuolelle ja sinne on yhteys tulipe- sän seinän läpi, tai kammio on sijoittuneena tulipesän sisäpuolelle, jolloin kammion pohja tai jokin sivu on avoin ja muodostaa mainitun suuaukon.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, 10 että kammioon tai kammion läheisyyteen on sijoitettuna ainakin yksi suutin (20) kaasun, jauheen tai nesteen puhaltamiseksi tulipesään niin suunnattuna, että ohjataan savukaasuja pois kammion luota ja estetään savukaasujen pääsy kammioon.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, että kammioon tai kammion läheisyyteen on sijoitettuna ainakin yksi suutin (20) nesteen, jauheen tai kaasun puhaltamiseksi kammion sisään, jolloin kyseinen neste, jauhe tai kaasu on konfiguroitu neutraloimaan savukaasun kor-rodoivien tai syövyttävien aineiden vaikutusta, laimentamaan kammion savu-20 kaasun pitoisuutta, tai korvaamaan kammion savukaasu ei-korrodoivalla tai ei-syövyttävällä kaasulla.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, että kaasuna on ilma tai inertti kaasu. 25

^ 10. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, että ™ kyseinen neste, jauhe tai kaasu on rauta(lll)sulfaatti Fe2(S04)3 tai alumiini- CD 9 (lll)sulfaatti AI2(S04)3 tai niiden sekoitus. CD £ 30

11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, CL että tulistin käsittää toisiinsa kiinnitettyjä putkia, joiden sisällä virtaa väliaine, 5 johon tulistimen keräämää lämpöenergiaa siirretään. m o

° 12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, 35 että polttokattila on kerrosleijukattila, tai kiertoleijukattila, tai soodakattila, tai arinapolttoa soveltava polttokattila.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen polttokattila, tunnettu siitä, että polttokattila on kerrosleijukattila tai kiertoleijukattila, jolloin polttokattila käsittää lisäksi tulipesän alaosaan sijoittuvan leijupedin (5) ja elimet (3) leiju-5 tusilman syöttämiseksi tulipesään. C\J δ c\j i CD O O) X cc CL m LO O δ CVJ