FI74126C - Anordning foer foerbraenning av fasta braenslen. - Google Patents

Description

74126

Laite kiinteiden polttoaineiden polttamiseksi

Keksinnön kohteena on kattilalaitteisto kiinteiden polttoaineiden, kuten esim. hakkuujätteiden, jotka ovat esimerkiksi puunkuorien ja/tai hakkeen muodossa, pelletoidun turpeen, hiilen jne. polttamiseksi, mikä laitteisto käsittää lämmitysväliaineosaan yhdistetyn 5 tulipesän ja tässä olevan arinalaitteen, joka syöttää polttoainetta polttoaineensyöttöaukosta sen palaessa tulipesän läpi, josta savukaasut virtaavat lämmitysväliaineosaan ja edelleen savupiippuun, sekä vähintään yhden syöttöaukon ainakin primäärisen ja sekundäärisen polttoilman muodossa olevan polttoilman säädettävää syöttöä 10 varten.

Hakkuujätteiden ja muiden biologisten materiaalien käyttö polttoaineena on lisääntynyt huolimatta tehokkaiden kattilalaitteistojen puuttumisesta, jotka korkealla hyötysuhteella ja jatkuvan kuormituk-15 sen suurilla vaihteluilla pystyvät polttamaan tällaisia hakkuujätteitä huolimatta niiden haitoista, kuten hyvin vaihtelevasta laadusta ja vaihtelevasta kosteuspitoisuudesta kosteuspitoisuuden ollessa usein jopa 70 % ja enemmänkin.

20 Keksinnön tehtävänä on tästä syystä aivan yksinkertaisesti saada aikaan tällainen kattilalaitteisto, joka mahdollistaa korkealla hyötysuhteella hakkuujätteiden ja muiden biologisten polttoaineiden tehokkaan ja täydellisen palamisen, joiden polttoaineiden kosteuspitoisuus voi olla korkea ilman, että niitä tarvitsee ensin kuivata, 25 ja tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisella kattilalaitteistolla, jolla on patenttivaatimuksissa esitetyt tunnusmerkit.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuv. 1 esittää osittain leikkauksena sivukuvaa kek-30 sinnön mukaisesta kattilalaitteistosta, kuv. 2 esittää osittain leikkauksena kuvaa kattilalaitteistosta pääasiassa kuvion 1 viivaa II-II pitkin, kuv. 3 esittää kaaviomaisesti muunnettua suoritusmuotoa esillä olevan kattilalaitteiston kiinteästä arinakerroksesta sivulta katsottuna, kuv. 4 esittää suurennetussa mittakaavassa pit- 2 74126 kittäistä leikkauskuvaa pääasiassa kuv. 3 viivojen IV-IV välistä, kuv. 5 esittää suurennetussa mittakaavassa leikkauskuvaa pääasiassa kuvion 3 viivaa V-V pitkin, kuviot 6 ja 7 esittävät tasokuvaa kuvion 3 mukaiseen kiinteään arinakerrokseen kuuluvista levyistä 5 tai vast, kiskosta.

Esillä oleva kiinteiden polttoaineiden kattilalaitteisto käsittää tulipesän tai uunin, jota yleisesti merkitään numerolla 1, ja tuli-pesään 1 yhdistetyn lämmitysväliaineosan 2, jonka kautta savukaasut 10 johdetaan savupiippuun savuputken 3 kautta ja jossa läpivirtaava lämmitysväliaine höyrystetään tai lämmitetään sen lämmön avulla, joka kehittyy polttoaineen palaessa tulipesässä, jolloin höyryä, vettä tai ilmaa voidaan käyttää lämmitysväliaineena. Lämmitysväli-aineosa 2 voi olla rakenteeltaan minkä tahansa tunnetun tyyppinen 15 eikä se kuulu olennaisena osana esillä olevaan keksintöön, minkä johdosta sitä ei ole lähemmin esitetty piirustuksissa tai selitetty tässä.

Tulipesään 1 on järjestetty olennaisesti vaakasuora, polttoaineen kuljetuksesta tulipesätilan läpi huolehtiva arinalaite 4, joka ulottuu 20 koko tulipesätilan yli polttoaineensyöttökourusta tai -kuilusta 5 tuhkan automaattista poistoa varten olevaan moottorilla 6 käytettyyn tuhkanpoistoruuviin 7. Mainittu arinalaite 4, jota seuraavassa nimitetään kaavinta-arinaksi, käsittää liikkuvan, kaapimilla tai tarrai-milla 9 varustetun syöttöosan 4a ja kiinteän kaavintapohjan 4b, 25 jonka päällä polttoaine syötetään syöttöosalla 4a tulipesän 1 läpi poltettaessa.

Kaavinta-arinan syöttöosa 4a käsittää kaksi päätöntä ketjua 8, joiden väliin on tuettu syöttöosan tarraimet 9, jotka ulottuvat täydellä 30 korkeudella tulipesän vastakkaisten sivuseinien 10 väliin, kuten esitetään kuviossa 2. Nämä ketjut 8 kulkevat tarraimineen 9 kahden päätyrullan 11 ja 12 kautta, jotka sijaitsevat varsinaisen tulipesätilan ulkopuolella, ja jotka on yläosastaan järjestetty kulkemaan tulipesän sivuseinämissä 10 olevissa ohjausurissa 13. Toinen pääty-35 rullista 11,12 on käytetty, esimerkiksi kaavinta-arinan poistopäässä oleva päätyrulla 12, kuten on esitetty kuvioissa 1 ja 2. Tätä rullaa käytetään moottorilla 14 voimansiirron 15 kautta nopeudella, joka säätyy automaattisesti riippuen vallitsevista olosuhteista. Pääty- 74126 rulla 12 on esitetty avoimeksi ja se on laakeroitu akselistaan 14 laakereihin 15 ja vastaavalla tavalla kuin päätyrulla 12 voi myös päätyrulla 11 olla muodostettu ja laakeroitu.

5 Kaavinta-arinan yläosan poikki on syöttöosan tarraimet 9 järjestetty kulkemaan pystyssä syrjittäin kaavintapohjan 4 päällä, joka itse tulipesätilassa muodostuu arinasta 16. Tämä arina muodostuu kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä suoritusmuodossa pitkittäisistä U-proftileistä 17, jotka on järjestetty siten, että niiden haarat ovat ylöspäin, 10 ja pitkittäisistä U- tai E-profiileista 18, jotka on järjestetty ylöspäin käännettyjen U-profiilien päälle siten, että niiden haarat ovat ylöspäin. Arina 16 on jalkaraudan 19 avulla kaavinta-arinan ketjujen ylä- ja alaosien väliin järjestetyssä pellissä 22 olevien poikittaisten harjanteiden 20,21 päällä, joka pelti osan 23 avulla 15 muodostaa sen osan kaavintapohjasta, joka on polttoaineensyöttökourun 5 alapuolella ja muodostaa kaavinta-arinan polttoaineen syöttöosan. Polttoaineen määrää, jonka kaavinta-arinan annetaan kuljettaa mukana tarraimiensa 9 avulla syöttöosasta, säädetään kaavinta-arinan liikkumissuunnassa syöttökourun 5 jälkeen järjestetyn, nostettavan ja las-20 kettavan luukun 24 avulla, joka sijaitsee kaavinta-arinan 4 yläpuolella ja jonka asema tämän yläpuolella on siten määräävä syötetyn polt-toainekerroksen paksuudelle, jonka kaavinta-arina 4 kuljettaa mukanaan tulipesätilaan.

25 Poikittaisista harjanteista 20 ja 21, jotka on muodostettu kaavinta-arinan ketjujen ylä- ja alaosan väliin järjestettyyn peltiin 22, numerolla 21 merkityt on muodostettu ilmakanaviksi primäärisen polt-toilman syöttämiseksi alhaalta käsin ilmaa läpipäästävällä arinalla hitaasti kulkevaan polttoainekerrokseen. Ilmakanavat 21 on varustettu 30 sopivasti sivuillaan ulosvirtausaukoilla 25, jotka on varustettu pelleillä tai läpillä 26, jotka eivät ainoastaan mahdollista sitä, että ulosvirtaava ilma voidaan suunnata siten, että se saatetaan pyyhkäisemään lähellä olevien harjanteiden sivuja näiden jäähdyttämiseksi, vaan myös sellaisen ilmavirtauksen säädön, että palaminen 35 pidetään aiotulla tasolla polttoainekerroksessa koko sen pituudella. Primääri-ilmaa käytetään pääasiassa polttoainekerroksen kaasutusta (pyrolyysiä) ja määrättyä palamista varten C^^ksi.

74126

Tulipesätilaan numeroilla 27 ja 28 merkittyihin päätyseinämiin on järjestetty ilmantuloaukot 29 sekundäärisen polttoilman syöttämiseksi eri tasoilla polttoainekerroksen yläpuolelle, ja sekundääri-ilmaa käytetään pääasiassa palamisen aikaansaamiseksi CC^ksi, 5 joka antaa lämpöä paitsi lämmitysväliaineosaan 2 myös mainittuun syöttöosaan kourun 5 kautta syötetyn polttoaineen kuivaamiseksi asteittain johdettaessa sitä itse palamisalueelle.

Tulipesätilan muun tilan suhteen kapeaan ja siten nopeutta lisäävänä 10 kuristuksena toimivaan siirtymäkohtaan 30, joka johtaa lämmitysväliaineosaan 2, on järjestetty lisäksi ilmantuloaukot 31 tertiääri-sen polttoilman syöttämiseksi tälle siirtymäalueelle, jossa tapahtuu täydellinen palaminen alhaalta tulevista savukaasuista ilman, että vaikutetaan lämpötilaan polttoainekerroksen alussa.

15

Ilman johtamiseksi sekundääri- ja tertiääri-ilman ilmantuloaukkoihin 29 ja 31 ja primääri-ilman tuloaukkoon nämä on liitetty ilmakanaviin 32,33, jotka on järjestetty tulipesätilan seinien sisälle ja ulkosivulle, minkä johdosta polttoilma esilämmitetään ennen kuin se saa-20 tetaan osallistumaan palamiseen. Saapuva ilma virtaa ensin ylöspäin sisäpuolisten kanavien 32 kautta ja sitten eri tuloaukkoihin ulkopuolisten kanavien 33 kautta.

Tulipesätilan seinämät 10,27 ja 28 muodostuvat yhteenliitetyistä ja 25 mainitut sisäpuoliset ilmakanavat 32 muodostavista lohkoista, jotka on valmistettu alumiinisintraatista, joka kestää hyvin korkeita lämpötiloja ja jolla on vähäiset lämmönjohto-ominaisuudet, minkä ansiosta tulipesän lämpötila voidaan pitää niinkin korkealla tasolla kuin 2500°C, mutta samanaikaisesti kestävät alumiinisintraa-30 tista valmistetut tulipesän seinämät suuria lämpötilanvaihtelulta.

Nämä korkeat lämpötilat asettavat myös suuria vaatimuksia kaavinta-arinalle 4 ja etenkin sen tarraimille 9 ja arinan 16 muodostaville profiileille 17 ja 18 ja tästä syystä nämä samoin kuin ainakin tar-35 raimet 9 on valmistettu piikarbidista, joka myös kestää niinkin korkeita lämpötiloja kuin 2000-2500°C.

5 74126

Kuvioissa 3-8 esitetään kaavinta-arinan arina 16 muunnettuna suoritusmuotona, joka käsittää useita peräkkäin järjestettyjä, olennaisesti identtisiä osastoja 34, jotka on tuettu harjanteille 20,21 järjestettyyn kehykseen 35, joka muodostuu sopivasti laatikkopal-5 keistä 36, joiden kautta ilmaa voidaan johtaa jäähdyttämistä varten ja sitten käyttää polttoilmana. Jokainen tällainen osasto 34 käsittää useita vierekkäin järjestettyjä arinalevyjä 37, jotka polttoaineen syöttösuunnassa etummaisesta päästään 38, joka on siirretty muun levyn suhteen levypaksuutta vastaavalla etäisyydellä, ovat 10 kehyksen pitkittäisten palkkien välissä ulottuvaa tukirautaa 39 vasten ja jotka takimmaisesta päästään on tuettu takana olevien levyjen etummaiseen, siirrettyyn päähän 38. Ensimmäiseen osastoon 34 kuuluvat levyt 37 on tuettu mainitussa liikkumissuunnassa takimmaisesta päästään kehyksen poikittaiselle palkille järjestetyllä tuki-15 raudalla 40 ja lisätukirautoja voi olla järjestetty jokaisen osaston päiden väliin, kuten esitetään kohdassa 41 kuviossa 3.

Arinalevyt 37 on varustettu koko pinnaltaan rei’illä 42, jotka on järjestetty pitkittäisiin riveihin keskinäisen etäisyyden ollessa 20 sama reikärivien välissä, jolloin kuvioissa 3-8 esitetyssä esimerkissä yksi reikärivi on jokaisessa liitoksessa kahden vastakkain olevan levyn 37 välissä ja niiden reiät 42 on muodostettu näiden levyjen vastakkain oleviin reunaosiin, kuten on esitetty kuviossa 6. Jokaisen tällaisen reikärivin päälle on järjestetty piikarbidista 25 tai vastaavasta materiaalista valmistettu U-muotoinen arinakisko 43, joka on tuettu sen haarojen ollessa alaspäin vähintään kahdella välike-elimellä 44,45, jotka on tapeilla 46 järjestetty välyksellä jokaisen reikärivin yhteen ensimmäisistä tai vast, viimeisistä rei-istä 42, kuten nähdään kuviosta 4, jolloin jokaisen kiskon poltto-30 aineen liikesuunnassa takimmaisella välike-elimellä 44 on tappi 47, joka ulottuu välyksellä kiskossa olevaan läpikulkevaan reikään 48, kun taas jokaisen kiskon mainitussa liikkumissuunnassa etummaisessa välike-elimessä 45 on tappi 49, joka ulottuu välyksellä kiskon ala-sivulla olevaan pitkittäiseen rakoon 50 tai uraan määrätyn liikkeen 35 mahdollistamiseksi kiskon ja välike-elinten välillä. Kuviossa 4 esitetään, että välike-elimet 44 voivat olla kiinnitettyjä sekä levyyn 37 että kiskoon 43 ja välike-elimet 45 ainoastaan levyyn tulenkestävän 6 741 26 sementin 51 avulla, mutta välike-elimet 44,45 voivat olla myös irtonaisesti järjestettyjä sekä levyjen että kiskojen suhteen.

Primääri-ilma, joka virtaa sisään ilmakanavien 21 kautta, tulee 5 siten virtaamaan ylöspäin levyjen vapaiden ja arinakiskojen 43 alapuolella olevien reikien 42 kautta ja saatetaan tällöin ensin pyyhkäisemään jokaisen kiskon sisäsivua ja sitten levyjen 37 yläsivua, ennen kuin se saavuttaa arinakiskojen 43 yläpuolella olevan poltto-ainekerroksen. Siten saadaan aikaan arinan 16 tehokas keskeytymätön 10 jäähdytys ja samanaikaisesti primäärisen polttoilman tehokas esi-lämmitys. Arinan tämän jäähdyttämisen johdosta siinä ei tarvitse tehdä mitään muita osia kuin arinakiskot 43 korkeaa lämpötilaa kestävästä materiaalista kuten piikarbidista tai vastaavasta, ja tästä huolimatta arinasta tulee hyvin kestävä myös niinkin korkeissa pala-15 mistilan lämpötiloissa kuin 2500°C.

Kuvioiden 3-8 samoin kuin kuvioiden 1 ja 2 mukaisessa suoritusmuodossa voi kaavinta-arinan tarraimet 9 olla varustettu piirustuksissa ei-esitetyillä ulkonemilla, jotka ulottuvat alas arinakiskojen 43 20 väliin sen polttoaineen ja/tai tuhkan kaapimiseksi mukana, joka voi olla arinakiskojen 43 välissä. Kiskojen 43 alapuolella oleva tila pidetään periaatteessa puhtaana sekä polttoaineesta että tuhkasta sisäänvirtaavalla primääri-ilmalla.

25 Arinan 16 päissä on kuviossa 3 esitetty liukukouru 50 tuhkan siirtämiseksi arinalta tuhkanpoistoruuviin 7.

Vaikkakaan lähemmin ei ole esitetty, voi kattila olla varustettu automaattisella sytytyslaitteella ja elimillä lämmön talteenotta-30 miseksi poistuvista savukaasuista, jota sitten voidaan käyttää polttoilman lämmittämiseksi ja polttoaineen esikuivattamiseksi ennen kaikkea silloin, kun polttoaine muodostuu puunkuorista ja turpeesta.

Niiden periaatteiden mukaisesti, jotka on esillä olevan keksinnön 35 perustana, polttoaine, joka syötetään keskeytymättä ja automaattisesti syöttökourun 5 kautta, niin että polttoaineen syöttöosa on aina täytetty polttoaineella, syötetään säädettynä määränä tulipesään ja i.

7 74126 kaasutetaan ja poltetaan asteittain poistopäähän päin kasvavalla polttolämpötilalla sen kulkiessa tulipesän läpi. Kaavinta-arinan tarraimilla kohdistetaan polttoaineeseen sen kulkiessa myös määrätty sekoitus, joka parantaa ilmansyöttöä polttoaineeseen ja siten 5 myötävaikuttaa siihen, että saadaan aikaan hyvin tehokas ja täydellinen palaminen. Lopuksi on jäljellä vain tuhkaa, joka automaattisesti syötetään alas tuhkanpoistokuljettimen poikkileikkaukseltaan suppilomaiseen aukkoon. Tulipesän numerolla 28 merkittyyn päätyseinämään on kiinnitetty kääntyvästi samasta materiaalista kuin seinämät 10,27, 10 28 valmistettu läppä 51, jonka avulla polttoaine voidaan pidättää, jos se jostain syystä ei ole täysin palanut.

Esillä oleva keksintö ei ole rajoitettu yllä selitettyyn ja piirustuksissa esitettyyn, vaan sitä voidaan muuttaa ja muuntaa monin eri 15 tavoin patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (5)

8 74126

1. Laite kiinteiden polttoaineiden, ensisijaisesti hakkuujätteiden, joka on esimerkiksi puunkuorien ja/tai hakkeen muodossa, ja muiden biologis- 5 ten materiaalien, kuten esim. turpeen, polttamiseksi, mikä laite käsittää lämmitysväliaineosaan (2) yhdistetyn tullpesän (1) ja tähän järjestetyn arinalaitteen (A), joka syöttää polttoalneensyöttöaukosta (5) polttoainetta sen palaessa tullpesän (1) läpi, josta savukaasut vir-taavat lämmitysväliaineosan (2) kautta savupiippuun, sekä vähintään 10 yhden syöttöaukon ilman lisäämiseksi säädettävästi ainakin primäärisenä ja sekundäärisenä polttoilmana, jolloin elimet (21,29) on järjestetty primäärisen polttoilman syöttämiseksi alhaaltapäin arinalaitteen läpi ja sekundäärisen polttoilman syöttämiseksi arinalaitteen (4) yläpuolelle, jonka lisäksi tämä liikkumissuunnassa takaosastaan sijaitsee polttoai-15 neen syöttöaukossa (5), tunnettu siltä, että arinalaite (4) käsittää kiinteän arlnatason (16), jonka päällä polttoaine suoraan lepää ja johon elimet (21) primäärisen polttoilman lisäämiseksi on liitetty alhaaltapäin, sekä tämän arinatason päällä liikkuvat, poikittaiset tar-rainelimet (9), jotka ulottuvat tullpesän kahden vastakkaisen sivuseinän 20 välissä ja joita käytetään näiden ulkopuolelta mainitun arlnatason (16) päällä olevan polttoaineen syöttämiseksi tullpesän (1) läpi samanaikaisesti polttoaineen sekoituksen kanssa.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siltä, että 25 mainitun arinatason (16) ainakin itse tullpesätllassa sijaitseva osa käsittää etäisyydellä toisistaan olevat pitkittäiset E- tai U-muotoiset profiilit (18,43), jotka ovat yhteydessä elimiin primääri- ilman syöttämiseksi, mitkä elimet käsittävät kiinteän arlnatason alla sijaitsevat ilmakanavat (21), jossa on sivuihin muodostetut, ensisijaisesti sälein 30 (26) säädettävät ulosvirtausaukot (25) primääri-ilman sisäänjohtamiseksi arinatason alaslvulle ja E- tai U-muotoisille profiileille (18,45), jonka haarat ovat käännetyt alaspäin slsäänvirtaavan primääri-ilman ohjaamiseksi arinatason profiiliharjujen välissä oleviin väleihin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että arinalaitteen tarrainelimet (9) ovat päistään kiinnitetyt päättömillä ketjuilla (8), jotka kulkevat päätyrullien (11,12) kautta ja jotka |. 9 74126 1 yläpäästään kulkevat ohjausurlssa (13), jotka ovat muodostetut tulipesän mainittuihin vastakkaisiin sivuseiniin (10), jolloin ainakin toinen mainituista päätyrullista (11,12) on käytetty.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että arlnalaitteen U-muotoisia profiileja (43) kannattaa laattojen (37) päälle järjestetyt etäisyyselimet (44,5) näihin laattoihin rivittäin muodostettujen reikien (42) yli primääristä polttoilmaa varten.

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokainen arlnalaitteen U-muotoinen profiili (8) on vierekkäin sijoitettujen U-muotoisten profiilien (17) ylöspäin suuntautuneiden haarojen kannattama, jolloin nämä haarat välissään muodostavat ilmakanavia primääristä polttoilmaa varten. 15 20 25 30 35 10 741 26