FI124762B - Kiertoleijupetikattila - Google Patents

Description

KIERTOLEIJUPETIKATTILA

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen kiertoleijupetikattila (CFB-kattila). Siten, esillä oleva keksinnön kohteena on suuri CFB-kattila, jonka kapasiteetti on tyypillisesti yli 300 MWe, ja jonka tuli-pesän molempiin pitkiin sivuseiniin on liitetty rinnakkain useita hiukkaserottimia. Keksintö kohdistuu erityisesti savukaasukanavasysteemiin, jota käytetään puhdistettujen savukaasujen johtamiseksi hiukkaserottimista takavetoon.

Savukaasuvirtoja ja niiden mukana kulkeutuneita kiintoainehiukkasia poistetaan yleensä suuren CFB-kattilan tulipesästä savukaasun poistokanavien kautta useisiin hiukkaserottimiin, yleensä syklonierottimiin, jotka on järjestetty rinnan toistensa kanssa. Hiukkaserottimien savukaasusta erotetut hiukkaset palautetaan takaisin tulipesään, kun taas puhdistettu savukaasu ohjataan savukaasu-kanavasysteemin kautta takavetoon. Lämpöenergiaa otetaan talteen savukaasusta takavedossa ja jäähdytetty savukaasu johdetaan takavedosta edelleen eri kaasunpuhdistusvaiheisiin ja lopulta savupiippuun tai happipoltossa hiilidioksidin talteenottoon.

Pienissä ja keskikokoisissa, kapasiteetiltaan tyypillisesti noin 300 MWe tai alle olevissa, CFB-kattiloissa on tyypillisesti yhdestä neljään hiukkaserotinta, jotka kaikki on järjestetty kattilan yhdelle sivuseinälle. Suurissa CFB-kattiloissa, joiden kapasiteetti on enemmän kuin noin 300 MWe, on yleensä useita hiukkaserottimia järjestettynä kattilan molemmille vastakkaisille pitkille sivuseinille. Kun kaikki hiukkaserottimet on yhdistetty tulipesän samalle sivuseinälle tai hiukkaserottimia on vain yksi, on tunnettua järjestää takaveto samalle tulipesän puolelle kuin erottimet, jolloin järjestely on tunnettu ”in-line” -rakenteena. Vaihtoehtoisesti takaveto ja yksi tai useampia hiukkaserottimia, jotka on järjestetty samalle puolelle tulipesää, voidaan myös sijoittaa vastakkaisille puolille tulipesää, jolloin rakenne on tunnettu ”over-the-top” -rakenteena, koska savukaasukana-vat, jotka yhdistävät hiukkaserottimien kaasun poistoyhteet takavetoon, johtavat puhdistettua savukaasua tulipesän yläosan yli.

Suurilla CFB-kattiloilla, joilla on useita hiukkaserottimia kattilan kummallakin kahdella vastakkaisella pitkällä sivuseinällä, on tavallisesti poikkileikkaukseltaan suorakulmainen tulipesä, jossa pitkien sivuseinien leveys on selvästi suurempi kuin lyhyiden sivuseinien leveys. Tunnetun tekniikan mukaisesti tällaisilla suurilla CFB-kattiloilla takaveto on järjestetty lähelle tulipesän lyhyttä sivuseinää. Samalle sivuseinälle järjestettyjen hiukkaserottimien, joiden lukumäärä on tyypillisesti vähintään kolme, kaasun poistoyhteet on yhdistetty yhteiseen savukaa-sukanavaan, joka johtaa puhtaat savukaasut takavetoon. Koska kummallakin tulipesän pitkällä sivuseinällä on hiukkaserottimia, savukaasukanavasysteemi käsittää luonnollisesti kaksi savukaasukanavaa. Nämä savukaasukanavat on sitten järjestetty samansuuntaisesti tulipesän horisontaalisen poikkileikkauksen pitkän dimension kanssa, joko erottimien yläpuolelle tai tulipesän päälle. Esimerkki CFB-kattilasta, jossa savukaasukanavat ovat erottimien yläpuolella, on esitetty artikkelissa “Milestones for CFB and OTU Technology - The 460 MWe Lagisza Design Supercritical Boiler Project Update”, joka on esitetty konferenssissa CoalGen Conference, Milwaukeessa, Wisconsinissa, elokuussa 2007.

Yllä kuvattujen tyyppisten suurten CFB-kattiloiden savukaasukanavat ovat suhteellisen pitkiä, yli 30 m suurimmissa nykyisissä CFB-kattiloissa. Siitä syystä savukaasukanavat on tuettava hyvin riittävän rakenteen stabiiliuden ja kestävyyden saavuttamiseksi. US-patentissa 7,244,400 esitetyn edullisen järjestelyn mukaisesti savukaasukanavat muodostetaan tulipesän yläpuolelle, tulipesän seinien jatkeiksi. Tällä järjestelyllä saadaan aikaan tukeva ja kestävä rakenne, joka tietyissä määrin vähentää pitkien savukaasukanavien tavanomaiseen rakenteeseen liittyviä ongelmia.

Kumpikin tavanomaisen suuren kiertoleijupetikattilan kahdesta savukaasukana-vasta kerää savukaasua esimerkiksi kolmesta tai neljästä erottimesta. Siten kaasuvirrasta tulee erityisesti savukaasukanavan viimeisissä osissa erittäin suuri ja potentiaalisesti kuluttava, ellei savukaasukanavan poikkileikkaus kasva loppua kohti. Tämänkaltaiset vähitellen avartuvat savukaasukanavat ovat kuitenkin monimutkaisia rakenteita. Toinen mahdollisuus on, että pitkillä savukaa-sukanavilla on vakio poikkipinta-ala, joka on riittävän suuri, että virtausnopeus pysyy vielä lopussakin riittävän alhaisena. Tällainen rakenne kasvattaa savu-kaasukanavien painoa ja voi aiheuttaa savu kaasu virran muuttuvasta nopeudesta johtuvia ongelmia.

Artikkelissa ”Recent Alstom Power Large CFB and Scale up aspects including steps to Supercritical”, joka on esitetty konferenssissa “47. International Energy Agency Workshop on Large Scale CFB”, Zlotnickissa, Puolassa 13.10.2003, esitetään suuri CFB-kattila, jossa on kolme hiukkaserotinta kummallakin pitkällä sivuseinällä ja jossa hiukkaserottimien poistokanavat on molemmilla puolilla yhdistetty toisiinsa keruukanavalla ja edelleen takavetoon yhteisellä savukaasuka-navalla, jotka savukaasukanavat on yhdistetty keruukanavien keskelle. Tällä järjestelyllä saadaan kuitenkin aikaan monimutkainen rakenne, jota on esimerkiksi hankala tukea.

Yllä mainittujen ongelmien minimoimiseksi esillä oleva keksintö tarjoaa patenttivaatimuksen 1 mukaisen kiertoleijupetikattilan. Siten esillä oleva keksintö tarjoaa kiertoleijupetikattilan, joka käsittää suorakaiteen muotoisen tulipesän, jota ympäröi vaakasuorassa suunnassa etuseinä, takaseinä ja kaksi sivuseinää, jossa etuseinän ja takaseinän yhteinen leveys on suurempi kuin sivuseinien yhteinen leveys, useita hiukkaserottimia, jotka on yhdistetty etuseinän yläosaan ja useita hiukkaserottimia, jotka on yhdistetty takaseinän yläosaan hiukkasten erottamiseksi savukaasun ja tulipesästä poistettujen hiukkasten virrasta, joista jokainen hiukkaserotin käsittää kaasun poistoyhteen puhdistetun savukaasun poistamiseksi hiukkaserottimesta, ja savukaasukanavasysteemin, joka on yhdistetty hiukkaserottimien kaasun poistoyhteisiin puhdistetun savukaasun johtamiseksi takavetoon, jossa mainitut useat hiukkaserottimet on järjestetty lukuisiksi hiukkaserotinpareiksi, joissa jokaisessa hiukkaserotinparissa on etuerotin, joka on järjestetty etuseinän läheisyyteen ja takaerotin, joka on järjestetty takaseinän läheisyyteen ja että savukaasukanavasysteemi käsittää lukuisia ylityska-navia, joista jokainen yhdistää yhden hiukkaserotinparin etuerottimen kaasun poistoyhteen tulipesän yli ja poikki saman hiukkaserotinparin takaerottimen kaasun poistoyhteeseen ja takavetoon, joka takaveto on järjestetty tulipesän takaseinän puolelle takaerottimien ulkopuolelle.

Kuten yllä on kuvattu, suurissa kiertoleijupetikattiloissa, jossa on hiukkaserotti-mia järjestettynä tulipesän kummallekin pitkälle sivulle, takaveto on tavanomaisesti järjestetty tulipesän lyhyen sivuseinän lähelle. Siten puhdistetut savukaasut on tavanomaisesti johdettu takavetoon kahta pitkien sivuseinien suuntaista savukaasukanavaa pitkin. Esillä olevan keksinnön keksijät ovat yllättäen havainneet, että edullisempi layout kattilalaitokselle saadaan, kun takavetoa ei järjestetä lähelle tulipesän lyhyttä seinää, vaan se järjestetään yhdelle pitkälle seinälle ja johdetaan jokaisesta hiukkaserotinparista poistettava savukaasu takavetoon pitkin ylityskanavaa, joka ulottuu tulipesän yli ja poikki takavetoon.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti ylityskanavat näyttävät saavan aikaan epäsuotuisan rakenteen, koska ne rikkovat hiukkaserottimia kummallakin pitkällä sivuseinällä käsittävän kattilan pituussuuntaisen symmetrian. Kuitenkin erilaiset tarkastelut, joita esitetään seuraavassa, osoittavat, että tämä rakenne johtaa loppujen lopuksi erittäin edulliseen savukaasusysteemin rakenteeseen ja kompaktiin voimalaitoksen kokonais-layoutiin.

Esillä olevan keksinnön edullisuuden eräs pääperuste on, kuten esillä olevan keksinnön keksijät ovat havainneet, että on helpompaa järjestää monta suhteellisen lyhyttä savukaasukanavaa, joista jokainen yhdistää kaksi hiukkaserotinta takavetoon kuin järjestää kaksi pitkää savukaasukanavaa, jotka kumpikin yhdistävät monta hiukkaserotinta takavetoon. Tällaiset suhteellisen lyhyet savukaa-sukanavat, toisin sanoen ylityskanavat, on helpompi tukea kuin pidemmät savu-kaasukanavat, jotka ulottuvat tulipesän pitkiä sivuseiniä pitkin. Esillä oleva keksintö on erityisen edullinen suurissa kiertoleijupetikattiloissa, joissa tulipesän horisontaalinen poikkileikkaus pitkänomainen siten, että etuseinän ja takaseinän leveys on selvästi suurempi kuin lyhyiden sivuseinien leveys. Siten esillä oleva keksintö on erityisen edullinen, kun etuseinän ja takaseinän leveys on vähintään kolme kertaa lyhyiden sivuseinien leveys.

Suorakaiteen muotoisen tulipesän päätukipalkit on edullisesti järjestetty kohtisuoraan tulipesän vaakasuuntaisen poikkileikkauksen pitkään dimensioon nähden. Siten esillä olevan keksinnön mukaiset ylityskanavat ovat samansuuntaiset päätukipalkkien kanssa, mikä saa aikaan mahdollisuuden muodostaa kompakti yleis-layout, jossa ylityskanavat voi olla jopa järjestetty vähintään osittain päätu-kipalkkien väliin. Siksi suurissa kiertoleijupetikattiloissa, joissa on edullisesti vähintään kolme, vielä edullisemmin vähintään neljä hiukkaserotinta tulipesän molemmilla pitkillä sivuseinillä, on edullista yhdistää jokainen hiukkaserotinpari, jotka muodostuvat hiukkaserottimesta etuseinällä ja vastaavasta hiukkaserotti-mesta takaseinällä, yhteisellä ylityskanavalla takavetoon.

Esillä olevan keksinnön savukaasukanavasysteemi käsittää edullisesti vähintään kolme, vielä edullisemmin vähintään neljä, samansuuntaista ylityskanavaa. Jokaisella ylityskanavalla on edullisesti samat mitat, toisin sanoen sama pituus ja sama poikkileikkaus takavedon takaseinän tasolle asti. Siten, ylityskanavat voidaan valmistaa taloudellisesti sarjatyönä. Ylityskanavien tuenta voidaan sitten tehdä myös suoraviivaisella ja edullisella tavalla.

Samanlaisista mitoista johtuen jokainen ylityskanava saa aikaan lähes saman savukaasun painehäviön. Siten poltto-olosuhteet on helppo tehdä tulipesän keskellä samanlaisiksi kuin lähellä kumpaakin lyhyttä sivuseinää ja on mahdollista saavuttaa koko tulipesän alueella optimaalinen ja ympäristön kannalta edullinen polttoprosessi.

Esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti jokaisen ta-kaerottimen ja takavedon väliin sijoitetun ylityskanavan osan poikkipinta-ala, on noin kaksi kertaa niin suuri kuin etuerottimen ja takaerottimen väliin jäävän ylityskanavan osan poikkipinta-ala. Kasvavasta poikkileikkausalasta johtuen savukaasun nopeus säilyy suunnilleen vakiona koko ylityskanavien matkalla. Tällainen vakionopeus mahdollistaa matalan turbulenssin savu kaasu virrassa ja minimoi virtauksen mukana kulkeutuneiden hiukkasten aiheuttaman eroosion.

Savukaasusysteemi käsittää edullisesti vesi- ja höyryputkia lämmön siirtämiseksi savukaasusta veteen tai höyryyn. Esilläolevan keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti jokaisella ylityskanavalla on suorakaiteen muotoinen poikkileikkaus, jolla on vakio leveys ja korkeus, joka on takaerottimen ja ta- kavedon välillä kaksinkertainen verrattuna etuerottimen ja takaerottimen väliseen korkeuteen. Vakio leveys on edullinen tulipesän tukipalkkien järjestämiseksi ylityskanavien väliin.

Poikkileikkauksen kasvaminen saadaan aikaan edullisesti pitämällä kanavan yläpinta vakiotasolla ja kasvattamalla kanavan korkeutta alaspäin kohdassa, jossa takaerottimen kaasuvirta yhdistyy etuerottimen kaasuvirran kanssa. Siten etuerottimen ja takaerottimen välillä, toisin sanoen tulipesän yläpuolella, on vapaata tilaa, jota voidaan käyttää edullisesti esimerkiksi tulipesän sisällä olevien lämmönvaihtimien ripustuselimien järjestämiseen.

Savukaasukanavat on edullisesti tehty suorista vesiputkipaneeleista, jotka on vaaditun muodon aikaansaamiseksi taivutettu sopivalla tavalla, erityisesti kohdassa, jossa takaerottimen kaasuvirta liittyy etuerottimen kaasuvirtaan. Jäähdytetty savukaasusysteemi on edullinen kestävänä ja kevyenä rakenteena. Muodoltaan yksinkertaisten ylityskanavien tekeminen, esillä olevan keksinnön mukaisesti, mahdollistaa jäähdytetyn savukaasusysteemi n valmistamisen taloudellisesti, käyttämällä suoria vesiputkipaneeleita.

Kun käytetään, esimerkiksi kolme tai neljä pitkällä sivuseinällä olevaa hiuk-kaserotinta yhdistävässä savukaasukanavassa käytettävän kahden tai kolmen kasvavan osan sijaan, vain yhtä kasvavaa osaa, voidaan esillä olevan keksinnön mukaisilla ylityskanavilla saada aikaan suhteellisen tasainen savukaasu-virta. Takaerottimen ja vastaavan etuerottimen savukaasuvirtojen risteys muodostetaan edullisesti sellaiseksi, että virtaus takaerottimesta suunnataan risteyksessä samansuuntaiseksi etuerottimesta tulevan virtauksen kanssa. Tällä järjestelyllä savukaasut virtaavat tasaisesti savukaasukanavasysteemin läpi ilman suurta painehäviötä tai suurta turbulenssia, joka saattaisi aiheuttaa suurta eroosiota systeemin sisäpinnoilla jäljellä olevan savukaasun mukana kulkeutuneen lentotuhkan aiheuttamana. Jäähdytetyt savukaasukanavasysteemit on tavanomaisesti sisäpuolelta suojattuja tulenkestävällä vuorauksella eroosion välttämiseksi. Kuitenkin esillä olevan keksinnön mukaisten ylityskanavien yksinkertaisesta ja optimoidusta muodosta johtuen ainakin osa kanavasysteemeistä on edullisesti jätetty suojaamatta tulenkestävällä vuorauksella ja savukaasun sallitaan tulevan kosketukseen ylitys-kanavien vesi- ja höyryputkipaneelien metallipinnan kanssa. Siten ylityska-navien valmistuskustannukset vähenevät ja pintojen lämmönsiirtokyky paranee.

Takavedolla on edullisesti suorakulmainen poikkileikkaus, jossa ensimmäinen pitkä sivuseinä on kohti takaseinää ja kaksi lyhyttä sivuseinää ovat samansuuntaisia tulipesän lyhyiden sivuseinien kanssa. Siten kaikki ylityskanavat voidaan yhdistää takavedon ensimmäisen pitkän sivuseinän yläosaan. Kuitenkin esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti, joka on erityisen hyödyllinen, kun on vähintään neljä ylityskanavaa, kaksi keskimmäisintä ylitys-kanavaa on yhdistetty ensimmäiseen pitkään sivuseinään, mutta kaksi ulointa ylityskanavaa on yhdistetty kääntökanavalla takavedon lyhyiden sivuseinien yläosaan. Tämä rakenne tekee mahdolliseksi järjestää samanlaisen pilarisystee-min kaikkien päätukipalkkien tukemiseksi. Tällä rakenteella on myös mahdollista saada aikaan samanlainen pilarisysteemi kaikkien päätukipalkkien tukemiseksi. Tällä rakenteella on myös mahdollista saavuttaa savukaasun tasainen virta takavetoon, joka parantaa lämmönsiirtotehoa takavedon lämmönvaihtopin-noilla.

Yllä oleva lyhyt kuvaus sekä esillä olevan keksinnön muut tavoitteet, piirteet ja edut käyvät täydellisemmin ilmi seuraavasta esillä olevan keksinnön tällä hetkellä parhaina pidettyjen, mutta kuitenkin havainnollisten suoritusmuotojen yksityiskohtaisesta selostuksesta liitteenä oleviin piirustuksiin viitaten.

Kuvio 1 on kaaviomainen kuva esillä olevan keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesta kiertoleijupetikattilasta ylhäältä päin.

Kuvio 2 on kuviossa 1 esitetyn kiertoleijupetikattilan kaaviomainen pystysuuntainen poikkileikkaus.

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti ylhäältä päin esillä olevan keksinnön mukaista kiertoleijupetikattilaa (CFB-kattilaa) 10, ja kuvio 2 esittää kaaviomaisesti pysty suuntaista poikkileikkausta CFB-kattilasta kuvion 1 linjaa A-A pitkin. CFB-katti-lan tulipesällä 12 on suorakaiteen muotoinen poikkileikkaus, jossa on kaksi lyhyttä sivuseinää 14,14’ ja kaksi pitkää sivuseinää, etuseinä 16 ja takaseinä 16’. Useita hiukkaserottimia 18,18’ on yhdistetty savukaasun poistokanavilla 20 kumpaankin pitkään sivuseinään. FHukkaserottimien lukumäärä on kummallakin pitkällä sivuseinällä tässä neljä, mutta se voi olla myös, esimerkiksi kolme tai jopa yli neljä.

Kun polttoainetta poltetaan tulipesässä 12, kuumat savukaasut ja niiden mukana kulkeutuneet hiukkaset poistetaan savukaasun poistokanavien kautta hiukkaserottimiin 18, 18’. Savukaasusta hiukkaserottimissa 18,18’ erotetut hiukkaset palautetaan takaisin tulipesän 12 alaosaan paluukanavien 22 kautta. Paluukanavat voivat edullisesti käsittää lämmönvaihtopintoja 24 lämmön tal-teenottamiseksi kierrätetyistä kuumista hiukkasista.

Puhdistettujen savukaasujen virtoja johdetaan savukaasukanavasysteemin 26 läpi takavetoon 28. Takaveto käsittää tavallisesti lämmönvaihtopintoja 30 lämmön siirtämiseksi savukaasusta lämmönvaihtoväliaineeseen. Kuviossa 1 on symbolisesti esitetty vain yksi lämmönvaihtopinta 30, mutta käytännössä siellä on tavallisesti useita lämmönvaihtopintoja, kuten esimerkiksi tulistimia, välitulis-timia, ekonomaisereita ja ilmanlämmittimiä. Jäähdytettyä savukaasua johdetaan takavedosta edelleen kaasun puhdistusvaiheisiin, kuten pölynerottimeen ja rik-kidioksidipesuriin, joita ei ole esitetty kuviossa 1. Puhdistettu savukaasu päästetään lopuksi savupiipun kautta ympäristöön tai happipolton ollessa kyseessä se johdetaan edelleen hiilidioksidin talteenottoon.

Tavallisesti suurissa CFB-kattiloissa, joissa on useita hiukkaserottimia kummallakin tulipesän pitkällä sivuseinällä, on takaveto järjestetty tulipesän yhden lyhyen sivuseinän lähelle. Esillä oleva CFB-kattila 10 perustuu kuitenkin erilaiseen layoutiin, jossa takaveto 28 on järjestetty tulipesän takaseinän 16’ puolelle, hiukkaserottimien 18’ ulkopuolelle. Kuten parhaiten käy ilmi kuviosta 1, tällä järjestelyllä saadaan aikaan kompakti layout, jolla pystytään edullisesti esimerkiksi tukemaan systeemi, ts. tulipesä 12, hiukkaserottimet 18,18’, takaveto 28 ja sa-vukaasusysteemi 26 kompaktiin teräsrakenteeseen (ei esitetty kuvioissa). Tällä järjestelyllä kattilarakennuksen, jota ei ole esitetty kuvioissa, maksimimitat pienenevät, ja esimerkiksi erilaisten ilman, polttoaineen, savukaasun, veden ja höyryn kuljetuskanavien ja -putkien kokonaispituus pienenee.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti jokainen etuseinällä 16 oleva hiukkaserotin 18, niin kutsuttu etuerotin, ja vastaavalla kohdalla takaseinällä 16’ oleva hiukkaserotin 18’, niin kutsuttu takaerotin, muodostavat hiukkaserotinparin, joka on liitetty yhteen yhteisellä ylityskanavalla 32. Siten savukaasukanavasysteemi 26 koostuu pääasiassa lukuisista ylityskanavista 32, 32’, 32”, joista jokainen yhdistää yhden hiukkaserotinparin etuerottimen 18 kaasun poistoyhteen 34 tulipesän 12 poikki ja yli saman hiukkaserotinparin takaerottimen 18’ kaasun poistoyhtee-seen 34’ ja edelleen takavetoon 28.

Kuten voidaan nähdä kuviosta 1, jokainen ylityskanava 32, 32’, 32” on lyhyempi kuin tavanomainen savukaasukanava, joka yhdistää kaikki pitkällä sivuseinällä olevat hiukkaserottimet lyhyen sivuseinän lähelle järjestettyyn takavetoon, olisi. Koska rakenteen jäykkyyteen ja stabiiliuteen liittyvät ongelmat kasvavat nopeasti rakenteen pituuden kasvaessa, esillä oleva rakenne tarjoaa erityisesti erittäin suurille CFB-kattiloille, joiden kapasiteetti on edullisesti yli 300 MWe, vielä edullisemmin yli 500 MWe, parannuksen tavanomaiseen rakenteeseen.

Esillä olevan keksinnön mukainen savukaasukanavasysteemi 26 käsittää edullisesti vähintään kolme, edullisemmin vähintään neljä, ylityskanavaa 32, 32’, 32”. Ylityskanavat 32, 32’, 32” ovat edullisesti keskenään samanlaisia, ts. ne ovat identtisiä poikkileikkaukseltaan ja samanpituisia, palkeisiin 36 asti. Siten niissä jokaisessa on savukaasun painehäviö lähes sama, mikä auttaa saamaan tasaisen ja optimoidun palamisprosessiin tulipesässä 12. Identtiset ylityskanavat 32, 32’, 32” muodostetaan edullisesti suorista vesiputkipaneeleista, jotka voidaan valmistaa taloudellisesti sarjatyönä.

Kuten kuviosta 2 ilmenee, ylityskanavien 32, 32’, 32” loppuosan 40, ts. takaerottimen 18’ ja takavedon 28 välisen osan, korkeus 38’, on edullisesti noin kaksinkertainen ylityskanavien 32, 32’, 32” ensimmäisen osan 42, toisin sanoen etuerottimen 18 ja takaerottimen 18’ väliseen osan, korkeuteen 38 nähden. Toisaalta kuten kuviosta 1 ilmenee, ylityskanavien 32, 32’, 32” leveys 44 on edullisesti vakio koko kanaviston matkalla. Siten ylityskanavien 32, 32’, 32” poikkileikkauspinta-ala muuttuu liitoskohdassa 46, toisin sanoen kohdassa, jossa ta-kaerottimesta 18’ tuleva kaasuvirta yhdistyy etuerottimesta 18 tulevaan kaasu-virtaan ja on noin kaksi kertaa yhtä suuri kuin se on ensimmäisessä osassa 42. Vaikka loppuosa 40 kerää savukaasut kahdesta erottimesta, savukaasun nopeus on suunnilleen vakio läpi kaikkien ylityskanavien 32, 32’, 32”. Siten savukaasujen nopeus ylityskanavissa voidaan helposti optimoida niin, että savukaasun mukana kulkeutuneiden lentotuhkahiukkasten kuluttava vaikutus on siedettävällä tasolla.

Kuten kuviosta 1 näkyy, ylityskanavien 32, 32’, 32” poikkipinta-alan kasvu liitoskohdassa 46 on edullisesti tehty pitämällä niiden yläseinä vakiokorkeudella, kun taas kanavien korkeutta lisätään alaspäin. Tällainen rakenne voidaan edullisesti tehdä pääasiassa taivuttamalla suoria vesi- tai höyryputkia tarvittavaan muotoon. Esillä olevan keksinnön mukaiset muodoltaan yksinkertaiset ylitysputket tekevät mahdolliseksi jäähdyttää tehokkaasti savukaasua kustannustehokkaassa savukaasukanavasysteemissä.

Etuerottimen 18 savu kaasuvirta ohjataan ylityskanavan 32 ensimmäisen osan 42 läpi ja tulipesän 12 yläosan poikki ennen kuin takaerottimen 18’ savukaasu liittyy siihen. Siitä syystä savukaasulla on ylityskanavassa hyvin määritelty suunta ennen liittymäkohtaa 46. Tämä etuerottimesta tulevan savu kaasu virran, ns. ensimmäisen virtauksen, hyvin kehittynyt suuntautuneisuus, tekee mahdolliseksi yhdistää siihen takaerottimesta 18’ tuleva savukaasuvirta sellaisella tavalla, että takaerottimen savukaasu ei olennaisesti häiritse ensimmäistä virtausta. Savukaasuvirtojen yhdistyminen tehdään edullisesti suuntaamalla takaerottimesta 18’ tuleva savukaasuvirta liitoksen 46 kohdalla samansuuntaiseksi ensimmäisen virtauksen kanssa. Tämä järjestely pienentää turbulenssia ja pai-nehäviötä ylityskanavissa 32, 32’, 32” ja vähentää ylityskanavien sisäpintojen eroosiota.

On yleisesti tunnettu suojata savukaasukanavat sisäpuolelta tulenkestävällä vuorauksella. Yksinkertaisesta ja optimoidusta ylityskanavien 32, 32’, 32” muodosta johtuen ainakin osa 50 kanavasysteemistä on esillä olevan keksinnön edullisesta suoritusmuodosta johtuen suojaamatta tulenkestävällä vuorauksella, vaan savukaasut ovat kosketuksessa ylityskanavien vesi- tai höyryputkipanee-lien metallipintoihin. Tällainen suojaamaton alue 50 on edullisesti ylityskanavien 32, 32’, 32” ensimmäisen osan 42 loppupään lähellä. Suojaamattoman alueen 50 käyttö alentaa ylityskanavien painoa ja valmistuskustannuksia ja parantaa lämmönsiirtotehoa ylityskanavien 32, 32’, 32” pinnoilla

Takavedolla 28 on edullisesti suorakulmainen poikkileikkaus, jossa on ensimmäinen pitkä sivuseinä 52 takaseinää 16’ kohti ja kaksi lyhyttä sivuseinää 54 tu-lipesän lyhyiden sivuseinien 14, 14’ suuntaisesti. Ylityskanavat 32, 32’, 32” voidaan yhdistää takavedon 28 ensimmäisen pitkän sivuseinän 52 yläosaan. Kuitenkin esillä keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti, kuten näkyy kuviossa 1, ja mikä on erityisen käyttökelpoista, jos käytössä on vähintään neljä yli-tyskanavaa 32, 32’, 32”, kaksi ulommaista ylityskanavaa 32’, 32” on yhdistetty taivutusosalla 56 takavedon 28 lyhyiden sivuseinien 54 yläosaan ja vain jäljelle jäävät keskimmäiset ylityskanavat 32 on yhdistetty ensimmäiseen pitkään sivu-seinään 52. Tämä järjestely tekee mahdolliseksi saada suhteellisen tasainen savukaasun virtaus myös takavetoon 28, joka parantaa lämmönsiirtotehoa takavedon lämmönsiirtopinnoilla 30. Käyttämällä identtistä ylityskanavien 32, 32’, 32” muotoa palkeisiin 36 asti on mahdollista järjestää kattilan 10 tukipilarit säännölliseksi ryhmäksi, ei esitetty kuviossa 1, ylityskanavien välille.

Vaikka keksintöä on edellä kuvattu tällä hetkellä edullisimpina pidettyjen esimerkinomaisten suoritusmuotojen avulla, on ymmärrettävä, että keksintö ei rajoitu vain esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan on tarkoitettu kattamaan myös lukuisia sen piirteiden yhdistelmiä ja muunnelmia sekä muita sovellutuksia jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten määrittelemän suojapiirin puitteissa.

Claims (13)

1. Kiertoleijupetikattila (10), joka käsittää - suorakaiteen muotoisen tulipesän (12), jota ympäröi vaakasuorassa suunnassa etuseinä (16), takaseinä (16’) ja kaksi sivuseinää (14, 14’), jossa etuseinän ja takaseinän yhteinen leveys on suurempi kuin sivuseinien yhteinen leveys, - useita hiukkaserottimia (18), jotka on yhdistetty etuseinän (16) yläosaan ja useita hiukkaserottimia (18’), jotka on yhdistetty takaseinän (16’) yläosaan hiukkasten erottamiseksi savukaasun ja tuli-pesästä poistettujen hiukkasten virrasta, joista jokainen hiuk-kaserotin käsittää kaasun poistoyhteen (34, 34’) puhdistetun savukaasun poistamiseksi hiukkaserottimesta, ja - savukaasukanavasysteemin (26), joka on yhdistetty hiukkaserotti-mien kaasun poistoyhteisiin puhdistetun savukaasun johtamiseksi takavetoon (28), tunnettu siitä, että mainitut useat hiukkaserottimet on järjestetty lukuisiksi hiukkaserotinpareiksi, joissa jokaisessa hiukkaserotinparissa on etuerotin (18), joka on järjestetty etuseinän (16) läheisyyteen ja taka-erotin (18’), joka on järjestetty takaseinän (16’) läheisyyteen ja että savu-kaasukanavasysteemi käsittää lukuisia ylityskanavia (32, 32’, 32”), joista jokainen yhdistää yhden hiukkaserotinparin etuerottimen kaasun poistoyhteen (34) tulipesän yli ja poikki saman hiukkaserotinparin takaerotti-men (18’) kaasun poistoyhteeseen (34’) ja takavetoon (28), joka takaveto (28) on järjestetty tulipesän (12) takaseinän puolelle takaerottimien (18’) ulkopuolelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että etu- (16) ja takaseinän (16’) leveys on vähintään kolme kertaa sivuseinien (14, 14’) leveys.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että mainitut lukuisat hiukkaserotinparit (18, 18’) käsittävät vähintään kolme hiukkaserotinparia.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että mainitut lukuisat hiukkaserotinparit (18, 18’) käsittävät vähintään neljä hiukkaserotinparia.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että jokaisella lukuisista ylityskanavista (32, 32’, 32”) on pääasiallisesti samat mitat.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että savukaasukanavasysteemi käsittää vesi- tai höyryputkia lämmön siirtämiseksi savukaasusta veteen tai höyryyn.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että ylityskanavat (32, 32’, 32”) on tehty suorista vesiputkipaneeleista.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että ylityskanavilla (32, 32’, 32”) on vakio leveys (44) ja jokaisen ylityskanavan korkeus (38’) takaerottimen (18’) ja takavedon (28) välillä on noin kaksinkertainen verrattuna ylityskanavan korkeuteen (38) takaerottimen (18’) ja etuerottimen (18) välillä.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että ylityskanavilla (32, 32’, 32”) on yläseinä (48) vakiokorkeudella.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että vähintään osa savukaasukanavasysteemistä (26) on tulenkestävästi vuorattu sisäpuolelta.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että osaa (50) savukaasukanavasysteemistä (26) ei ole suojattu tulenkestävällä pinnalla.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että jokainen ylityskanava (32, 32’, 32”) käsittää liitoksen (46) etuerottimesta (18) poistettujen savukaasujen yhdistämiseksi takaerottimesta (18’) erotettujen savukaasujen kanssa, joka liitos on muodostettu siten, että takaerottimesta poistetut savukaasut suunnataan samansuuntaisiksi etuerotti-mesta poistettujen savukaasujen kanssa.

13. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kiertoleijupetikattila, tunnettu siitä, että takavedolla (28) on suorakulmion muotoinen poikkileikkaus, jossa ensimmäinen pitkä sivuseinä (52) on takaseinän (16’) kanssa vastakkain ja kaksi lyhyttä sivuseinää (54) ovat tulipesän (12) lyhyiden sivuseinien (14, 14’) kanssa samansuuntaiset siten, että kaksi ulointa ylityskanavaa (32’, 32”), jotka ovat lähinnä tulipesän lyhyitä sivuseiniä (14, 14’), on yhdistetty taivutusosalla (56) takavedon (28) lyhyisiin sivuseiniin (54) ja muut ylitys-kanavat (32) on yhdistetty suoraan takavedon ensimmäiseen pitkään sivuseinään (52).