FI59474B - Anordning foer foerbaettring av verkningsgraden vid en centralvaermeanlaeggning - Google Patents

Description

r., KUULUTUSJULKAISU _ Λ . _ . WA W <11) UTLÄGGNI NQSSKRIFT 59474 c (45) Pa “-fit tf. ay!;nn. I'.y 10 03 1931 ^ ^ (51) tt».«k.3/h*t.a.3 F 24 D 11/00 SUOMI—FINLAND (ΐΐ)Λ»ι«ιι*ΐι^-Νι«Μ#ωη| ?5o44i (22) HakwntapVvt —AiaMmln(id«g l8.02.75 ^ (23) AllnipWvi—ClWfhtodtg 18.02.73 (41) Tullut |ulklMkal — Wlvlt off«ntll| 20.08.73

Patentti· Ja rekifterihallltu* (44) NfthttvUulpanon ja kuuL|ullulwn pvm.—

Patent· och raglataratyralaaw ' Amekan utiafdech «UkrtitM puMcarad 30.04.81 (32)(33)(31) Pnr**qr *υο»Ιι·υ$—*«g»r4 priori** 19.02.7^ 26.03.74 Ruotsi-Sverige(SE) 74θ2155“1» 7U01+023-9 (71) Eric Leon Brink, Viaduktsgatan 6, 280 23 Hästveda,

Jan Kenneth Nilsson, Fredsfeldtsgatan 5, 282 0Ö fringe,

Ruot s i -S ve r i ge (SE) (72) Eric Leon Brink, Hästveda, Ruotsi-Sverige(SE) (74) Oy Kolster Ab (54) Laite hyötysuhteen parantamiseksi keskuslämpölaitoksessa -Anordning för förbättring av verkningsgraden vid en central-värmeanläggning

Keksinnön kohteena on laite hyötysuhteen parantamiseksi keskuslämpölaitoksessa, johon kuuluu lämpökeskus lämpöväliaineen esim. veden tai ilman jakelemiseksi lämpöjohtojärjestelmään, jossa laitoksessa ainakin osa savu-kaasunpoistohormia on ympäröity vaipalla, joka yhdessä savukaasunpoistohormin kanssa rajoittaa välitilan, joka muodostaa yhden johdoista lämpöväliaineen kierrättämiseksi lämpöjohtojärjestelmän ja lämpökeskuksen läpi välitilassa virtaavan lämpöväliaineen lämmittämiseksi lämmönvaihdon avulla savukaasun-poistohormissa ylöspäin virtaavilla savukaasuilla, ja jossa laitoksessa savu-kaasunpoistohormiin alavirtaan vaipasta on sovitettu pelti, jonka avulla savu-kaasunpoistohormia pääasiassa voidaan pienentää, kun polttoaineen syöttö nestemäisellä tai kaasumaisella polttoaineella lämmitettäessä keskeytetään tai kun tuli kiinteällä polttoaineella lämmitettäessä muuttuu hiillokseksi, jolloin pellin säätö ja lämmitysaggregaatin käyttö, jos sellainen aggregaatti on juoksevalla tai kaasumaisella polttoaineella tapahtuvsa lämmitystä varten, 2 59474 on sovitettu yhteen niin, että pelti tulee automaattisesti kuristetuksi aggregaatin pysähtyessä ja avatuksi ennenkuin aggregaatti käynnistyy uudelleen, sekä jossa laitoksessa lämpökeskukseen on sovitettu lämpöakkumulaattori polttoaineen sisältämää lämpöä varten.

Tällaisia laitteita tai niihin liittyviä yksityiskohtia on esitetty FI-patenttihakemuksissa 3803/73 ja 750 087 sekä DE-patenttijulkaisussa 637 632, AT-patenttijulkaisussa 271 80U ja CH-patenttijulkaisussa 185 623·

Kaikissa niissä julkaisuissa, joissa lämpöakkumulaattori on mainittu, se on muodostettu pysyvästi kattilaan kiinnitetyistä kappaleista, jotka yleensä ovat paksujen sisämuurausten muodossa. Keksinnön mukaisessa rakenteessa akkumulaattorit koostuvat lämpöteknisesti edullisista, diabaasia olevista, kappaleista. Nämä kappaleet voidaan tarvittaessa helposti poistaa kattilasta ja ne ovat myös siten siirrettävissä, että materiaalin vaihto voi tapahtua helposti. Myös savukaasun optimaalinen virtaus saadaan aikaan kappaleita siirtämällä.

Keksinnön mukaisella laitteella saavutetaan erittäin hyvä hyötysuhde verrattuna em. aiemmin tunnettuihin ratkaisuihin. Tämä on seurausta siitä, että savukaasuun sovitettu akkumulaattori pienentää sitä lämpömäärää, joka menisi häviönä ulos savukaasujen mokana. Keksinnön mukaisilla lämpöakkumulaattoreilla saadaan paitsi tietty luovutetun nettolämpöenergian määrä, niin myös lämpö-väliaineeseen tapahtuvan lämmönsiirron tasaantuminen. Tällöin on mahdollista käyttää suurta poltinta, jolla saadaan aikaan täydellinen palaminen ja hyvä käyttövarmuus ilman että liikaa lämpöä virtaisi savukaasujen mukana ulos.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista, että lämpöakkumulaattori on muodostettu vähintään yhdeksi» edullisesti kahdeksi diabaasia olevaksi erittäin suuren lämmönabsorbointi- ja lämmönluovutuskyvyn omaavaksi kappaleeksi, joista toinen rajaa tulisijan paitsi polttoaineen syöttöpuolella ja kuumien savukaasujen poistopuolla, kun taas toinen on sovitettu välimatkan päähän tulisijan kuumien savukaasujen purkausaukosta.

3 59474

Tulenkestävinä kappaleina käytetään siis hyvin suuren lämmön absor-bointikyvyn omaavia diabaasista valmistettuja kappaleita, joka diabaasi on kestävä vulkaaninen kivilaji.

Sovittamalla lisäksi pelti patenttivaatimuksen johdanto-osan mukaisesti savukaasunpoistohormiin savukaasunpoistohormia ympäröivän väliainevaipan yläpuolelle saavutetaan se etu, että voidaan estää lämmön poistuminen laitoksesta lämpimien kaasuvirtojen mukana savukaasunpoistohormin kautta väliaikoina, joita esiintyy lämmitysjaksojen välillä, joka lämpö sen sijaan syötetään lämpöjohto-järjestelmään lämpöväliaineen mukana, joten mainittuja väliaikoja voidaan pidentää ja polttoainetta säästää laitoksen lämpöhyötysuhteen paranemisen seurauksena.

Pellin em. sovittamisella vesivaipan yläpuolelle yhdessä tulenkestävien kappaleiden tulisijaan sovittamisen kanssa, joilla kappaleilla on suuri lämmön-absorbointikyky, on suuri lisämerkitys laitoksen hyötysuhteelle ja lämpötaloudelle. Ilman vaipan yläpuolelle sovitettua peltiä käytettäisiin vain osa tulenkestäviin kappaleisiin absorboidusta lämmöstä väliaineen lämmittämiseen lämpöjohtojärjestelmässä, samalla kun iso osa kappaleisiin absorboidusta lämmöstä poistuisi lämpimien kaasuvirtojen mukana savukaasunpoistohormin kautta. Pienentämällä savukaasunpoistohormia vaipan yläpuolelta lämmitysjaksojen välisten välikausien aikana estetään lämmön poistuminen kaasuvirtojen mukana savukaasunpoistohormin yläpään kautta ja siirretään sen sijaan lämmönvaihtelun avulla vaipassa virtaa-vaan väliaineeseen, mistä seuraa laitoksen hyötysuhteen ja lämpötalouden paraneminen. On soittautunut, että kun kappaleita, joilla on suuri lämmönabsorbointi-kyky, on sovitettu tulisijaan, tulee välttämättömäksi pienentää savukaasunpoistohormia vaipan yläpuolelta käytettäessä vettä väliaineena, kun polttoilman syöttö tulisijaan keskeytetään, koska savukaasuhormissa ylöspäin nousevat kuumenneet kaasut saattavat muutoin vaipassa olevan veden kiehumaan.

59474

Kuten yllä olevasta käy ilmi, paranevat hyötysuhde ja lämpötalous erittäin oleellisesti yhdistelmällä, jossa savukaasuhormin ympärille on sovitettu väliaine-vaippa, savukaasuhormiin väliainevaipan yläpuolelle pelti ja tulisijaan lämpöä-äbsorboivia kappaleita.

Käytännön vertailukokeita on suoritettu osittain keksinnön mukaisilla öljyllä lämmitettävillä laitoksilla ja osittain tavallisilla öljyllä lämmitettävillä kattiloilla, joissa ei ole väliainevaippaa, tämän yläpuolelle savukaasunpoisto-hormiin sovitettua peltiä eikä lämpöäabsorboivia kappaleita. Osoittautui, että öljyn kulutus oli enemmän kuin kaksikertaa niin suuri tavallisissa öljyllä lämmitettävissä kattiloissa kuin keksinnön mukaisissa kattiloissa. Väliajat, jolloin kattiloiden tietyillä lämpötiloilla automaattisesti pois- ja päällekyt-keytyvä öljypoltin oli poiskytkeytyneenä, olivat keksinnön mukaisilla pannuilla noin 3 h, mutta tavallisilla kattiloilla vain murto-osa tästä ajasta.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin oheiseen piirustukseen viitaten. Kuviossa 1 esitetään kaavamaisesti pystyleikkauskuvana lämminvesikattila ja siihen kuuluva savupiippu, savupiippuun asennettu vesivaippa savukaasujen ja kattilaan palaavan veden välistä lämmönvaihtelua varten ja vesivaipan yläpuolelle sovitettu savukaasupelti sekä kattilaan sovitetut lämpöäabsorboivat kappaleet. Kuviossa 2 esittää kaavamaisesti pystyleikkauskuvana keksinnön erästä suoritusmuotoa, jossa lämpöväliaineena on ilma.

Kuviossa 1 olevasta lämminvesikattilasta 11 työntyy keskelle kattilaa sovitettu savukaasuputki 12 pystysuoraan ylöspäin ei muuratun savupiipun 13 läpi, jolla esitetyssä esimerkissä on yksikerroksiselle talolle sopiva korkeus. Ulompi vesiputki 1U on asennettu savupiippuun ja ympäröi savukaasuputkea 12 vesivaippana putken 12 pituuden suurempaa osaa pitkin. Ulommalla vesiputkella lä on niin paljon suurempi halkaisija kuin sisemmällä savukaasuputkella 12, että molempien putkien väliin muodostuu riittävän leveä rako paluuveden johtamiseksi takaisin kattilaan. Molempien putkien välinen poikkileikkaukseltaan renkaanmuotoinen vesikanava on suljettu ylä- ja alapäästä ja liitetty näistä päistä lämminvesijärjestelmän 16 paluujohtoon 15 tai kattilaan 11 johtavaan paluuvesiputkeen 17· Kiertopumppu 33 on tavallisella tapaa asennettu lämpöjohtojärjestelmään. Tarvittaessa, esim. useampien kuin yhden kerrostason ollessa kyseessä, voidaan vesiputki 1U jakaa lohkoihin, jolloin jokainen lohko yhdistetään samalla tavalla kuin yllä on selitetty, mutta sillä erolla, että ylempi lohko liitetään alapäästään alapuolella sijaitsevan lohkon yläpäähän kattilaan liittämisen asemesta.

59474

Esimerkkinä esitetyssä laitoksessa on tavallinen muurattu savupiippu korvattu galvanoitua peltiä olevalla lieriöllä 18, jolloin lieriön 18 ja vesi-putken 1U välinen välitila on täytetty eristysaineella 19» esim. mineraalivillalla. Paluujohto 15, paluuvesiputki 17 ja paisunta-astiaan 21 johtava paisuntajohto 20 on sovitettu lieriön 18 sisään ja ympäröity eristysaineella 19» niin ettei näistä johdoista aiheudu lämmönhukkaa. Samoin on paisunta-astiästä tuleva ylijuoksu-johto 22 sovitettu lieriöön 18.

Katon 23 yläpuolella olevan savupiipun osan muodostaa kartio 2U, joka on galvanoitua peltiä ja kartion ja savukaasuputken ylemmän osan välinen välitila on myös täytetty eristysaineella 25, joka myös voi olla mineraalivillaa. Lämpöjohto-järjestelmän ilmanpoistoputki 26 ulottuu ylös kartioon ja sen seinämän läpi ulos. Vesiputken 1 k yläpään yläpuolelle lähelle savukaasuputken 12 poistoaukkoa on savu-kaasuputkeen sovitettu pelti 27, jonka avulla savukaasunpoistohormi voidaan pääasiallisesti pienentää, mutta ei täydellisesti sulkea. Pelti on sovitettu niin, esim. tasapainoitettu, että se normaalisti pyrkii avautumaan.

Kuviossa 1 esimerkkinä esitetty lämminvesikattila on öljyllä lämmitettävä ja siksi se on tavalliseen tapaan varustettu öljylämmityslaitteistolla 28. Diabaasia oleva kappale 29 on sovitettu tulisijan 3^ ympärille, mutta ylöspäin ja polttoaineen sisäänsyöttösivulta se on avonainen. Toinen tällainen kappale 35 on sovitettu tulisijan yläpuolelle ja sitä kannattaa ritilä 30. Kuten piirustuksesta ilmenee, kattilassa ei tarvita monimutkaista savukäytäväjärjestelmää, kun savukaasu-putki on ympäröity vesivaipalla, minkä vuoksi kattilan rakenne tulee yksinkertaisemmaksi ja halvemmaksi ja kattila voidaan tehdä pienemmäksi. Samoin savuputken liittäminen välittömästi kattilan yläsivuun säästää tilaa. Kattilassa voi olla sovitettuna putkia lämpimän veden kehittämiseksi.

Pelti 27 on edullisesti releen ja käämin 31 avulla siten, (ei esitetty) liitetty öljylaitteistoon, että pelti automaattisesti pienenee, kun laitteisto pysähtyy ja avautuu, ennen kuin laitteisto käynnistyy.

Lämpötila voidaan savukaasunpoistohormin huipussa vesivaipan ja tulisijassa olevien lämpöä absorboivien kappaleiden ansiosta pitää niin korkeana, n. 90°C, ettei nokeutumista eikä vesihöyryn lauhtumista tapahdu savukaasuputkessa. Täten estetään myös savukaasuputken syöpyminen. Laitos käsittää edullisesti laitteet mainitun lämpötilan tarkistamiseksi, jota lämpötilaa säädellään kattilan ja savu-kaasuputken väliin sovitetun pellin 32 avulla. Ifyös kattila jää pääasiassa noetto-maksi vesivaipan ja lämpöäabsorboivien kappaleiden yhdistelmän ansiosta, joka jatkuvasti pitää lämpötilan korkeana kattilassa.

59474

Keksintö ei ole sovellettavissa ainoastaan nestemäisellä polttoaineella, kuten lammitysöljyllä, lämmitettäessä, vaan myös kiinteillä polttoaineilla kuten hiilellä, puulla ja turpeella ja kaasumaisilla polttoaineilla lämmitettäessä.

Kuviossa 2 esitetään keksinnön mukaisen laitteen esimerkki, jossa lämpö-väliaineena on ilma.

Lämpökeskuksesta 111 lähtee savukaasuputki 112 pystysuoraan ylöspäin pelti-savupiipun 113 läpi, joka on eristetty mineraalivillakerroksella 11U. Savupiipun 113 ja savukaasuputken 112 väliseen välitilaan ja yhdensuuntaisesti näiden kanssa on sovitettu peltivaippa 115, joka jakaa välitilan kahteen renkaan muotoiseen tilaan, jotka ylhäällä ovat yhteydessä keskenään, koska vaippa 115 ei ulotu ylös savupiipun huippuun asti. Sisempi renkaanmuotoinen tila 117 on lämminilmajohdon 116 kautta yhteydessä lämpöjohtojärjestelmän sisääntulosivuun ja ulompi renkaan muotoinen tila 119 on paluujohdon 118 kautta yhteydessä lämpöjohtojärjestelmän paluu-sivuun. Ei esitetty tuuletin on sovitettu lampöjohtojärjestelmään kuljettamaan ilmaa, jota virtaa alas sisemmän renkaanmuotoisen tilan 117 läpi ja joka on lämmitetty lämmönvaihtelun avulla lämpimillä savukaasuilla savukaasuputkessa 112, lämminilmajohdon 116 läpi lämpöjohtojärjestelmään ja imemään ilmaa paluujohdosta 118 ylös ulomman renkaan muotoisen tilan 119 läpi, jossa se esilämmitetään epäsuoran lämmönvaihtelun avulla sisemmässä renkaanmuotoisessa tilassa 117 alaspäin virtaamalla lämpimällä ilmalla, ja sen jälkeen alaspäin sisemmän renkaan muotoisen tilan 117 läpi edelleen lämmitettäväksi epäsuoran lämmönvaihtelun avulla savukaasu-putkessa 112 olevilla lämpimillä savukaasuilla.

Lämpökeskuksen polttokammio 120 on sovitettu savukaasuputken alimpaan osaan, johon on sovitettu öljypoltin 121 polttoaineen sisäänruiskuttamista varten ja lämpöä absorboivia, esim. diabaasia olevia, kappaleita 122 on sovitettu tulisijan ympärille. Savupiipun yläpäähän sovitettuun savuputkeen 123 on sijoitettu pelti “\2k, joka on yhdistetty vastapainoon 125, joka pyrkii pitämään pellin auki. Pelti "\2h on edullisesti releen ja käämin 126 avulla siten (ei esitetty) liitetty öljylaitteistoon 121, että pelti automaattisesti pienenee, kun laitteisto pysähtyy ja avautuu välittömästi, ennen kuin laitteisto jälleen käynnistyy.

Tämän laitteen suurena etuna on se, ettei esiinny ahtaita kanavia ilman lämmittämiseksi lämpökeskuksessa, jotka kanavat helposti tukkeutuvat noesta, kuten tavallisesti tapahtuu lämpökeskuksissa, joissa lämmitettävänä ja jaeltavana lämpöväliaineena on ilma. Ilman asemesta voidaan käyttää muita kaasumaisia lämpö-väliaineita, esim. vesihöyryä.

Claims (2)

1. 7 59474
2. 1. Laite hyötysuhteen parantamiseksi keskuslämpölaitoksessa, johon kuuluu lämpökeskus (11, 111) lämpöväliaineen esim. veden tai ilman jakelemiseksi lämpöjohtojärjestelmään (16, 116, 118), jossa laitoksessa ainakin osa savukaasun-poistohormia (12, 112) on ympäröity vaipalla (14, 115)» joka yhdessä savukaasun-poistohormin kanssa rajoittaa välitilan, joka muodostaa yhden johdoista lämpö-väliaineen kierrättämiseksi lämpöjohtojärjestelmän ja lämpökeskuksen läpi välitilassa virtaavan lämpöväliaineen lämmittämiseksi lämmönvaihdon . avulla savu-kaasunpoistohormissa ylöspäin virtaavilla savukaasuilla, ja jossa laitoksessa savukaasunpoistohormiin (12, 112) alavirtaan vaipasta (1U, 115) on sovitettu pelti (27, 12^), jonka avulla savukaasunpoistohormia pääasiassa voidaan pienentää, kun polttoaineen syöttö nestemäisellä tai kaasumaisella polttoaineella lämmitettäessä keskeytetään tai kun tuli kiinteällä polttoaineella lämmitettäessä muuttuu hiillokseksi, jolloin pellin (27, 12U) säätö ja lämmitysaggregaatin (28, 121) käyttö»jos sellainen aggregaatti on juoksevalla tai kaasumaisella polttoaineella tapahtuvan, lämmitystä varten, on sovitettu yhteen niin, että pelti tulee automaattisesti kuristetuksi aggregaatin pysähtyessä ja avatuksi ennenkuin aggregaatti käynnistyy uudelleen, sekä jossa laitoksessa lämpökeskukseen on sovitettu lämpöakkumulaattori (29, 35» 122) polttoaineen sisältämää lämpöä varten, tunnettu siitä, että lämpöakkumulaattori on muodostettu vähintään yhdeksi, edullisesti kahdeksi diabaasia olevaksi erittäin suuren lämmönäbsorbointi- ja lämmönluovutuskyvyn omaavaksi kappaleeksi (29, 35» 122), joista toinen (29, 112) rajaa tulisijan (3^, 120) paitsi polttoaineen syöttöpuolella ja kuumien savukaasujen poistopuolella, kun taas toinen (35) on sovitettu välimatkan päähän tulisijan kuumien savukaasujen purkaus-aukosta.