Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do opalania kotlów ogrzewczych lub energetycznych za posrednictwem wirowej fazy fluidalnej, znajdujace zastosowanie w technice spalania rozdrobnionych paliw sta¬ lych w kotlach grzewczych i energetycznych.Dotychczas opalanie kotlów paliwami stalymi przeprowadza sie za posrednictwem róznych palenisk, do¬ stosowanych do spalania okreslonych sortymentów paliw stalych. W,paleniskach tych wystepuja okreslone ogra¬ niczenia zwiazane z sortymentem spalanego paliwa oraz straty niezupelnego spalania spowodowane przepadem wegla przez ruszt, ozuzlaniem wegla przez stapiany popiól i wyrzucaniem paliwa ze spalinami w postaci pylu.W kotlach z paleniskami rusztowymi wystepuja ponadto dodatkowe straty ciepla fizycznego spalin, wynikajace ze spalania wegla z duzym wspólczynnikiem nadmiaru powietrza spalania. Wspólna cecha dotychczasowego sposobu opalania kotlów jest zamiana energii chemicznej paliwa stalego w energie cieplna spalin i kolejnego jej przekazywania do konwekcyjnych wymienników kotla.Wada tego systemu opalania kotlów jest duzy opór wnikania ciepla od spalin do powierzchni ogrzewczych kotla — wymienników cieplnych kotla. W konsekwencji tego kotly konwekcyjne posiadaja duza powierzchnie ogrzewcza i zwiazane z tym gabaryty zewnetrzne.Problem intensyfikacji wymiany ciepla w kotlach ogrzewczych i energetycznych rozwiazuja paleniska flui¬ dalne z wymiennikami zlozowymi. W fazie fluidalnej mozna spalac rózne paliwa stale o uziarnieniu ograniczo¬ nym krytyczna predkoscia fluidyzacji i predkoscia wywiewania ziarn ze zloza. Zdolnosc przekazywania ciepla fazy fluidalnej do wymienników zlozowych jest 10—15 razy wieksza od spalin. W paleniskach fluidalnych okolo 55% ciepla wywiazanego w procesie spalania mozna przekazac bezposrednio do wymienników zlozowych kotla.Pozostalosc energii cieplnej zawarta w spalinach opuszczajacych zloze fluidalne wykorzystuje sie w konwekcyj¬ nej czesci kotla. W ten sposób uzyskuje sie znaczne zmniejszenie powierzchni ogrzewczej kotla i jego zewnetrz¬ nych gabarytów. Procesem zaklócajacym spalanie paliw stalych w fazie fluidalnej jest pecherzowanie zloza.Wada palenisk fluidalnych jest ograniczony zakres fluidyzacji okreslony niejednorodnoscia fluidyzowanych ziarn. W paleniskach fluidalnych z rusztem otworowym lub dystrybutorami kolpaczkowymi liczba niejednorod-i 2 119644 nosci fluidyzowanych ziarn w obszarze stosowanych predkosci przeplywu gazu jest okreslona stosunkiem maksy¬ malnej srednicy ziarna do minimalnej srednicy równej okolo 6.Paliwa o uziarnieniu wiekszym od 6 max. sedymentuja w zlozu fluidalnym powodujac jego spiekanie.Ziarna paliwa mniejsze od 5 minimum wynoszone sa ze zloza wraz ze spalinami i sa przyczyna niezupelnego spalania paliwa tzw. straty unosu paliwa.Ograniczony zakres fluidyzacji okreslony dopuszczalna niejednorodnoscia ziarn paliwa podraza jego koszt o proces suszenia i klasyfikacje ziarnowa.Dotychczas nie rozwiazano w skali przemyslowej problemu równomiernego zasilania zloza w paliwo. Nie¬ równomierne stezenie paliwa w zlozu fluidalnym palenisk kotlowych i pecherzowanie zloza jest przyczyna spalania paliwa z duzym wspólczynnikiem nadmiaru powietrza obnizajacym sprawnosc cieplna kotlów. Peche¬ rzowanie zloza przyczynia sie ponadto do zwiekszenia strat wskutek unosu niezupelnie spalonego paliwa.Znane jest równiez urzadzenie zawierajace palenisko z wirowym zlozem, wytwarzanym energia kinetyczna strumieni powietrza spalania i pary wodnej, przeznaczone do zgazowania paliw stalych w fazie fluidalnej i dalsze¬ go spalania wytworzonego gazu w znanych komorach ogniowych.Urzadzenie sklada sie z cylindrycznej komory nadzlozowej i usytuowanej pod nia pierscieniowej komory zlozowej, wyposazonej w dysze do wprowadzania powietrza spalania, umieszczone nad komora powietrza, stycznie do obwodu komory zlozowej. Wymienione komory tworza razem palenisko, przy czym od góry komora nadzlózowa jest polaczona z oddzielna cyklonowa komora spalania, zaopatrzona w stycznie rozmieszczone dysze.W urzadzeniu tym nie wykorzystuje sie fazy fluidalnej jako nosnika ciepla wymienników zlozowych kotla.Wytworzona w palenisku wirowa faza fluidalna stwarza korzystne warunki dla równomiernego rozprowa¬ dzania paliwa w zlozu fluidalnym, zmniejsza pecherzowanie zloza i utrzymuje w ruchu wzglednym ziarna paliwa sedymentujace z górnej czesci zloza. W wirowej fazie fluidalnej mozna spalac ziarna paliwa stalego o wielkosci równej 2 do 4 maksymalnej srednicy ziarna, w zwiazku z czym proces przygotowania paliwa sprowadza sie do prostego przesiewania paliwa dostarczanego do uzytkownika. Otwartym problemem pozostaja nadal straty, wyni¬ kajace z unosu paliwa.Znane sa równiez paleniska fluidalne z cyrkulacja pylów celem ich powtórnego spalania. Efektywnosc spalania pylów w tych paleniskach jest znikoma, ze wzgledu na krótki czas przebywania ziarn pylu w zlozu i dlatego rozwiazania te nie znajduja praktycznego zastosowania w skali przemyslowej.Istota wynalazku polega na tym, ze do dolnej wirowej czesci zloza fluidalnego wprowadza sie frakcje pylowe paliwa z predkoscia wieksza od skladowej poziomej predkosci przeplywu gazu, transportujacego ziarna fazy stalej zloza fluidalnego. Dla zwiekszenia stopnia wykorzystania energii chemicznej paliwa, spalanego w fazie fluidalnej, zawraca sie wynoszone wraz ze spalinami pyly, z pozostaloscia pierwiastka wegla, z powrotem do dolnej wirowej czesci zloza w celu zupelnego spalenia.Urzadzenie do opalania kotlów ogrzewczych lub energetycznych za posrednictwem wirowego zloza fluidal¬ nego, zawierajace cylindryczna komore nadzlozowa i pierscieniowa komore zlozowa, wyposazona w dysze do wprowadzania powietrza spalania, umieszczone nad komora powietrza, stycznie do obwodu komory zlozowej, przy czym wymienione komory tworza razem palenisko, charakteryzuje sie tym, ze w komorze zlozowej znajdu¬ je sie wymiennik ciepla w ksztalcie umozliwiajacym zachowanie wirowego transportu ziarn fazy stalej, korzy¬ stnie w postaci rur lub cylindrycznych pierscieni w celu odbioru ciepla wywiazujacego sie w procesie spalania paliwa.W dalszej czesci komory zlozowej umieszczona jest jedna lub kilka dysz sluzacych do pneumatycznego wprowadzania paliwa pylowego. Dysze sa usytuowane poziomo i stycznie do obwodu komory zlozowej, bezpo¬ srednio ponad dyszami do wprowadzania powietrza spalania. Komora zlozowa moze byc dodatkowo polaczona z zasobnikiem paliwa, wyposazonym w podajnik slimakowy, w celu zasilania zloza w paliwo o grubszym uziarnie¬ niu. Na obwodzie komory zlozowej znajduje sie jedna lub kilka rur upustowych, sluzacych do odprowadzania zloza fluidalnego, w przypadku koniecznosci obnizenia poziomu zloza celem zmniejszenia odbioru ciepla przez wymiennik. Przy opalaniu urzadzenia paliwem gruboziarnistym rury upustowe sluza do okresowego odprowadza¬ nia czesci mineralnych paliwa.Urzadzenie, wedlug wynalazku, moze byc zabudowane trwale z kotlem ogrzewczym lub energetycznym, wzglednie stanowi odrebna calosc i jest umieszczane w typowych kotlach w miejsce rusztu np. lancuchowego.Zaleta sposobu opalania kotlów ogrzewczych i energetycznych, wedlug wynalazku, jest to, ze umozliwia on zupelne spalenie paliwa stalego o uziarnieniu 5 = 0 - 35 max., przy wspólczynniku nadmiaru powietrza X = 1,05 — 1,1 dzieki pneumatycznemu wprowadzaniu frakcji pylowej paliwa, wywiewanej dotychczas ze zloza, w dolna wirowa czesc zloza z predkoscia wieksza od skladowej poziomej predkosci przeplywu fazy fluidalnej119644 3 zloza, transportowanej dynamicznym dzialaniem strumieni powietrza spalania. W ten sposób uzyskuje sie spiral¬ ny przeplyw wprowadzanych pylów, umozliwiajacy ich zupelne spalenie. W wyniku tego efektywnosc wykorzy¬ stania energii chemicznej paliwa jest bardzo wysoka co pozwala na podniesienie sprawnosci cieplnej kotlów.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia urzadzenie w przekroju pionowym, fig. 2 — urzadzenie w przekroju poziomym wzdluz linii AA, fig. 3 — wymiennik ciepla w postaci rur, w przekroju pionowym, fig. 4 - ten sam wymiennik w przekroju poziomym, fig. 5 - wymiennik ciepla w postaci cylindrycznych pierscieni, w przekroju pionowym, fig. 6 - ten sam wymien¬ nik w przekroju poziomym, fig. 7 - urzadzenie zabudowane z kotlem energetycznym, w przekroju pionowym, fig. 8 - urzadzenie umieszczone w typowym kotle ogrzewczym, w przekroju pionowym i fig. 9 - to samo urza¬ dzenie w przekroju poziomym wzdluz linii B B.Urzadzenie zawiera cylindryczna komore nadzlozowa 1 i pierscieniowa komore zlozowa 2, wyposazona w dysze 3 do wprowadzania powietrza spalania, umieszczone nad komora powietrza spalania 4, stycznie do obwodu komory zlozowej 2, przy czym wymienione komory 1, 2, i 4 tworza razem palenisko (fig. 1 i fig. 2).W komorze zlozowej 2 znajduje sie wymiennik ciepla 5 w postaci rur 6 lub cylindrycznych pierscieni 7 (fig. 3 do fig. 8). W dolnej czesci komory zlozowej 2 umieszczone sa dysze 8 do pneumatycznego wprowadzania pylowego paliwa. Dysze 8 sa usytuowane poziomo i stycznie do obwodu komory zlozowej 2, bezposrednio ponad dyszami powietrza spalania 3. Komora zlozowa 2 jest polaczona z zasobnikiem paliwa 9, wyposazonym w podajnik slimakowy 10 w celu zasilania komory zlozowej 2 paliwem o grubszej ziarnistosci. Na obwodzie komory zlozo¬ wej 2 znajduje sie rura upustowa 11.Urzadzenie jest zabudowane trwale z kotlem energetycznym (fig. 7). Inna wersja urzadzenia, wedlug wyna¬ lazku, stanowi odrebna calosc, umieszczona w typowym kotle ogrzewczym w miejsce rusztu lancuchowego (fig. 8 i fig. 9).Sposób opalania kotlów ogrzewczych lub energetycznych za posrednictwem wirowej fazy fluidalnej, we¬ dlug wynalazku, polega na tym, ze do dolnej czesci zloza fluidalnego, znajdujacego sie w dolnej czesci komory zlozowej 2 wprowadza sie pneumatycznie za posrednictwem dysz 8 frakcje pylowe paliwa z predkoscia wieksza od skladowej poziomej predkosci przeplywu gazu, transportujacego ziarna zloza fluidalnego. Strumien paliwa pylowego naklada sie na wirowy przeplyw dolnej czesci zloza, wytwarzany dynamicznym dzialaniem strumieni powietrza spalania, w wyniku czego uzyskuje sie zupelne spalenie pylu weglowego.Spaliny uchodzace z komory zlozowej 2 wraz z unoszonym pylem przechodza poprzez komore nadzlozo¬ wa 1 do wymiennika konwekcyjnego 12. Nastepnie spaliny przedostaja sie przez przegrzewacz pary 13 do rekuperatora powietrza spalania 14, z którego po odpyleniu w odpylniku 15 uchodza do komina 16. Pyly, wydzielone w kotle i odebrane w odpylniku 15 dostarczane sa przewodami transportu pneumatycznego 17 do dysz paliwa 8, którymi lacznie z paliwem pylowym zawracane sa do komory zlozowej 2.W przypadku opalania kotla rozdrobnionym paliwem stalym w postaci mialu wegla kamiennego, przero¬ stów lub mulów weglowych, paliwo przesiewane jest w segregatorze o oczkach sita 0 = 2 do 3 5 max. i podawane poprzez zasobnik 9 za pomoca podajnika slimakowego 10 do komory zlozowej 2. Powietrze spalania wprowadza sie za posrednictwem wentylatora 19 i rekuperatora 14 do komory powietrza spalania 4. Z komory 4 powietrze przedostaje sie poprzez dysze powietrza 3 do komory zlozowej 2, w której odbywa sie spalanie paliwa.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób opalania kotlów ogrzewczych lub energetycznych za posrednictwem wirowej fazy fluidalnej, znamienny tym, ze do dolnej wirowej czesci zloza fluidalnego wprowadza sie frakcje pylowe paliwa z predkoscia wieksza od skladowej poziomej predkosci przeplywu fazy stalej zloza .fluidalnego, przy czym wynoszone wraz ze spalinami pyly z pozostaloscia pierwiastka wegla, zawraca sie z powrotem do dolnej wirowej czesci zloza. 2. Urzadzenie do opalania kotlów ogrzewczych lub energetycznych za posrednictwem wirowej fazy fluidal¬ nej, zawierajace cylindryczna komore nadzlozowa i pierscieniowa komore zlozowa, wyposazona w dysze do wprowadzania powietrza spalania, umieszczone nad komora powietrza, stycznie do obwodu komory zlozowej, przy czym wymienione komory tworza razem palenisko, znamienne tym, ze w komorze zlozowej (2) znajduje sie wymiennik ciepla (5) w ksztalcie, umozliwiajacym zachowanie wirowego transportu ziarn fazy stalej, przy czym w dolnej czesci komory zlozowej (2) umieszczonajest jedna lub kilka dysz (8) do pneumatycz¬ nego wprowadzania pylowego paliwa, które sa usytuowane poziomo i stycznie do obwodu komory zlozowej (2) bezposrednio ponad dyszami (3) do wprowadzania powietrza spalania. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, ,z n a m i e n n e tym, ze wymiennik ciepla (5) jest wykonany w posta¬ ci rur (6) lub cylindrycznych pierscieni (7).4 119644 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, z n,a m i e n n e tym, ze komora zlozowa (2) jest dodatkowo polaczo¬ na z zasobnikiem paliwa (9), wyposazonym w podajnik slimakowy (10). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze jest zabudowane trwale z kotlem ogrzew¬ czym lub energetycznym, wzglednie stanowi odrebna calosc i jest umieszczone w typowych kotlach w miejsce rusztu. r/g4 ng 6119 644 WWU \ \3.^\\V\\NS\\N\\\\\^ rig-9. PL