PL170481B1 - Palnik z dmuchawa i z rura spalania plomieniowego PL - Google Patents

Abstract

1. Palnik z dm uchaw a i z rura spalania plomieniowego przylaczana do kotla grzej- nego, wyposazony w uklad chlodzenia woda i przeznaczony zwlaszcza do spalania paliwa stalego, znamienny tym, ze rura (2) spalania plomieniowego jest zaopatrzona w plaszcz wodny (5) znajdujacy sie wewnatrz scianki rury na jej obwodzie, na jej koncowym odcinku o dlugosci okolo jednej trzeciej dlugosci rury i polaczony przez uklad chlodzenia (4) z pla- szczem wodnym (25). PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest palnik z dmuchawą i z rurą spalania płomieniowego, przyłączaną do kotła grzejnego wyposażony w układ chłodzenia wodą i przeznaczony zwłaszcza do spalania paliwa stałego.

Znane palniki zarówno olejowe jak i gazowe, które są zaopatrzone w dyszę i komorę mają tę wadę, że ulegają zakopceniu, co w określonych okolicznościach nie zapewnia całkowitego spalania, a więc obniża sprawność palnika. Do spalania ciał stałych, w szczególności rozdrobnionych wiórów i odpadów przemysłowych palniki tego typu w ogóle nie nadają się.

170 481

Do spalania ciał stałych stosuje się, umieszczane przed kotłami grzejnymi, piece wstępne wyposażone w palniki, przy czym doprowadzane rozdrobnione paliwo stałe zostaje w nich spalone, zaś płomień czyli gorące gazy są kierowane przez rurę spalania płomieniowego do komory spalania kotła grzejnego. W rurze spalania płomieniowego spełniającej rolę „gorącej komory spalania temperatury spalania osiągają wartość do 1080°C, dzięki czemu rura spalania płomieniowego może w razie dodatkowego zapotrzebowania ciepła spowodować, nawet po uprzednim przerwaniu procesu spalania, ponowny zapłon paliwa skierowanego do komory spalania (pulsacyjna praca palnika). Wprawdzie w przypadku gorącej komory spalania i przy żarzącej się rurze spalania stopień wypalania się cząsteczek oraz zawartość CO jest znacznie obniżona, natomiast proces powstawania tlenków azotu NOx, który rozpoczyna się już przy 800 do 850°C znacznie nasila się.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP 0445437 A2 znany jest palnik z dmuchawą do ciał stałych, w którym dmuchawa doprowadza zarówno powietrze pierwotne przez kanał powietrzny do spodniej części szybu zasypowego poniżej rusztu, jak i powietrze wtórne przez drugi kanał powietrzny - powyżej rusztu, a ponadto doprowadzonym przez inny kanał powietrzem chłodzi równocześnie rurę płomieniową w celu obniżenia temperatury płomienia w czasie pracy palnika. Jednakże taki układ kanałów powietrza jest stosunkowo skomplikowany i kosztowny. Jeżeli palnik nie jest wyposażony w umieszczoną przed nim gorącą komorę spalania wirowego, to w czasie jego eksploatacji wytwarza się co prawda niewielka ilość NOx, jednakże stosunkowo wysoki jest poziom wytwarzanego CO. Przyczyną tego jest fakt, że rura jest w wyniku chłodzenia powietrza zbyt zimna, aby uzyskać efektywną redukcję CO.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 3719388 A1 znany jest palnik gazowy w postaci rury z otworami płomieniowymi zaopatrzony wewnątrz w chłodnicę w postaci wygiętej rury, połączonej z układem chłodzenia wodnego. Celem chłodnicy jest zabezpieczenie gazu wewnątrz palnika przed przegrzaniem. Podobno konstrukcja palnika gazowego z chłodnicą w postaci rury połączonej z układem chłodzenia wodnego i umieszczonej nad palnikiem znana jest z niemieckiego wzoru użytkowego nr DE 8815502 Ul. Jednak zarówno opisanego rodzaju konstrukcje palników, jak i funkcje spełniane prze chłodnicę umieszczoną wewnątrz lub na zewnątrz palnika w sposób oczywisty nie mogą mieć zastosowania do palników na paliwo stałe.

Z polskiego opisu zgłoszenia wzoru użytkowego W 86230 znany jest palnik spawalniczy pracujący w ciągu technologicznym, którego obudowa jest zaopatrzona w płaszcz wodny połączony z układem chłodzenia wyposażonym w pompę i w dmuchawę chłodzenia powietrznego. Również i ta konstrukcja służy do spełnienia innego celu, a mianowicie zabezpieczenia przegrzania spawanej konstrukcji i nie może być stosowania do palników na paliwo stałe.

Celem wynalazku jest skonstruowanie przy użyciu prostych środków takiego palnika z rurą spalania płomieniowego, który zapewniłby uzyskanie wysokiej sprawności cieplnej przy niskim poziomie wytwarzania substancji szkodliwych oraz odpowiednio niskim wskaźniku powstawania N^_x.

Zadanie to rozwiązano przez skonstruowanie palnika, przeznaczonego zwłaszcza do spalania paliw stałych, w którym rura spalania płomieniowego jest zaopatrzona w płaszcz wodny, znajdujący się wewnątrz ścianki rury na jej obwodzie, na jej końcowym odcinku o długości około jednej trzeciej długości rury i połączony przez układ chłodzenia z płaszczem wodnym. Rura spalania płomieniowego jest przy tym osadzona przesuwnie w obwodzie palnika z możliwością przesuwu do przodu lub do tyłu w kierunku płaszcza wodnego koła grzejnego. Układ chłodzenia wodą palnika według wynalazku jest wyposażony w pompę obiegową, połączoną z płaszczem wodnym kotła grzejnego, przy czym przed pompą obiegową jest korzystnie umieszczona zasuwa odcinająca, zaś za nią - hamulec grawitacyjny oraz rozgałęzienie, od którego odnoga prowadzi do dolnej części płaszcza wodnego rury spalania płomieniowego, zaś druga odnoga jest połączona z dolną częścią płaszcza wodnego obudowy palnika. Ponadto w odnodze tej jest korzystnie umieszczony zawór dławikowy, zaś w drugiej odnodze jest umieszczony kurek do napełniania i opróżniania płaszcza wodnego kotła grzejnego. W górnej odnodze układu chłodzenia palnika jest umieszczony za płaszczem wodnym rury spalania płomieniowego regulator temperatury oraz zasuwa odcinającą, przy czym odnoga ta jest w, górnej części połączona z płaszczem wodnym kotła grzejnego. Ponadto odnoga to jest korzystnie zaopatrzona w rozgałęzienie, które jest połączone przez inną odnogę

170 481 z zaworem bezpieczeństwa i z górną częścią płaszcza wodnego obudowy palnika. Rura spalania płomieniowego palnika według wynalazku jest korzystnie wykonana z materiału ceramicznego, albo też zaopatrzona we wkład ceramiczny.

Dzięki chłodzeniu wodą wysuniętej części rury spalania płomieniowego, w strefie gorącej ulaga zmniejszeniu ilość Co, zaś w strefie chłodzonej wodą, dzięki miejscowemu obniżeniu temperatury zmniejsza się ilość tworzących tlenków azotu NOx. Badania wykazały, że palnik według wynalazku umożliwia redukcję ilości wytwarzanych NOxz 400 - 470 mg do około 70 - 80 mg.

Palnik według wynalazku ma zwłaszcza postać palnika z dmuchawą, przeznaczonego do spalania ciał stałych i jest wyposażony w ceramiczną rurę spalania. Może on być przyłączony do najprzeróżniejszych kotłów grzejnych.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schemat przyłączenia chłodzącej wodą rury spalania płomieniowego palnika z dmuchawą, przeznaczonego do spalania ciał stałych, do kotła grzejnego, w widoku perspektywicznym, fig. 2 - odsłonięty palnik z dmuchawą, przeznaczony do spalania ciał stałych, połączony z kotłem grzejnym, w widoku perspektywicznym, fig. 3 - palnik z dmuchawą według fig. 2, w przekroju pionowym.

Przedstawiony na fig. 1 do 3 palnik 1, przeznaczony do spalania ciał stałych, z dmuchawą 20 jest zaopatrzony w znajdującą się powyżej rusztu 21 rurową, otwartą od strony płaszcza, komorę wirowania 22 oraz połączoną z nią współosiowo rurę 2 spalania płomieniowego. W przybliżeniu trzecia część rury 2 spalania płomieniowego (fig. 3) wystaje z obudowy 23 palnika i jest połączona za pomocą kołnierza z wymiennikiem ciepła lub kotłem grzejnym 3 (fig. 2). Zarówno palnik 1 jak i kocioł grzejny 3 są zaopatrzone w płaszcz wodny 24 lub 25, przy czym płaszcz wodny 25 kotła grzejnego 3 połączony jest z układem chłodzenia wodą palnika 1.

Rura 2 spalania płomieniowego wykonana z materiału ceramicznego lub zaopatrzona we wkładkę ceramiczną - spełnia rolę gorącej komory spalania i jest zaopatrzona w układ 4 chłodzenia wodnego. Końcowy, wystający z obudowy 23 palnika odcinek rury 2 spalania płomieniowego (długości około 1/3 jej długości całkowitej) otacza połączony z układem 4 płaszcz wodny 5. Wystający z palnika odcinek rury 2 jest osadzony przesuwnie w obudowie 23 palnika 1 i może być przesuwany do przodu lub do tyłu - w kierunku płaszcza wodnego 25 kotła grzejnego 3 (fig. 2).

W dolnej części płaszcza wodnego 25 kotła grzejnego 3 znajduje się przewód z zasuwą odcinającą 7 (fig. 1), pompą obiegową 6 i hamulcem grawitacyjnym 8. Za rozgałęzieniem 9 układu chłodzenia 4 odnoga 10 przewodu z zaworem dławiącym 14 jest połączona z dolną częścią płaszcza wodnego 5 rury 2 spalania płomieniowego, natomiast odnoga 11 przewodu z kurkiem 15 do napełniania i opróżniania płaszcza wodnego 25 kotła grzejnego 3 prowadzi do dolnej części płaszcza wodnego 24 palnika 1.

Górna część płaszcza wodnego 5 rury 2 spalania płomieniowego jest połączona przez pionowy przewód rozgałęzienia 18 i górną odnogę 12, wyposażoną w regulator temperatury 16 i zasuwę odcinającą 17 - z górną częścią płaszcza wodnego 25 kotła grzejnego 3 (fig. 1).

Rozgałęzienie 18 jest ponadto połączone przez odnogę 13, wyposażoną w zawór bezpieczeństwa 19, z górną częścią płaszcza wodnego 24 palnika 1.

Odnoga 10 i odnoga 12 układu chłodzenia 4 są na odcinku między rozgałęzieniami 9 i 19 przyłączone równolegle do odnogi 11 i odnogi 13. Rura spalania płomieniowego 2 jest zaopatrywana w wodę chłodzącą odpowiednio do temperatury nastawionej na regulatorze temperatury 16 przez pompę obiegową 6 i zawór dławikowy 14. Dzięki temu wysunięty odcinek rury 2 zaopatrzony w płaszcz wodny 5 jest podczas pracy palnika 1 ochładzany do temperatury poniżej 800°C, podczas gdy pozostała część rury 2 oraz komora zawirowania 22 pozostaje gorąca, osiągając temperaturę do 1080°C. W strefie gorącej obniżona zostaje emisja CO, zaś w strefie chłodzonej wodą - emisja NOx.

Dzięki kombinacji strefy gorącej i umieszczonej za nią strefy chłodzonej wodą osiągnięto właściwy stopień redukcji obu wymienionych wyżej substancji szkodliwych. Komora zawirowania 22 wchodząca w skład strefy gorącej jest korzystnie zaopatrzona w układ ceramiczny, umożliwiając chłodzenie wodą całego obwodu rury 2 spalania płomieniowego co przyczynia się do rozkładu tlenków azotu.

170 481

Palnik według wynalazku może również być w ogóle pozbawiony komory zawirowania 22. W ówczas tylko ostatni odcinek rury 2 spalania płomieniowego jest chłodzony wodą, zaś pozostała jej część stanowi gorącą komorę spalania, zapewniając odpowiednie obniżenie poziomu tlenku węgla.

Rura spalania płomienia 2 może być również znacznie dłuższa niż przedstawiona na fig. 3. Możliwy jest także zestaw rur składający się z dwóch lub kilku rur o mniejszych średnicach, przy czym wszystkie te rury są opłukiwane na końcowej trzeciej części swej powierzchni zewnętrznej wodą. Uzyskuje się przez to znacznie większą powierzchnię chłodzenia w porównaniu z jednoczęściową rurą 2.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 Cena 2,00 zł

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Palnik z dmuchawą i z rurą spalania płomieniowego przyłączaną do kotła grzejnego, wyposażony w układ chłodzenia wodą i przeznaczony zwłaszcza do spalania paliwa stałego, znamienny tym, że rura (2) spalania płomieniowego jest zaopatrzona w płaszcz wodny (5) znajdujący się wewnątrz ścianki rury na jej obwodzie, na jej końcowym odcinku o długości około jednej trzeciej długości rury i połączony przez układ chłodzenia (4) z płaszczem wodnym (25).
2. 2. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że rura (2) spalania płomieniowego jest osadzona przesuwnie w obudowie (23) palnika (1) z możliwością przesuwu do przodu lub do tyłu w kierunku płaszcza wodnego (25) koła grzejnego (3).
3. 3. Palnik według zastrz. 2, znamienny tym, że układ (4) chłodzenia wodą rury (2) spalania płomieniowego jest połączony z płaszczem wodnym (24) chłodzonej wodą obudowy (23) palnika.
4. 4. Palnik według zastrz. 1, albo 3, znamienny tym, że układ (4) chłodzenia wodą palnika (1) jest wyposażony w pompę obiegową (6), połączoną z płaszczem wodnym (25) kotła grzejnego (3).
5. 5. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że układ (4) chłodzenia palnika jest zaopatrzony w umieszczoną pod pompą obiegową (6) zasuwę odcinającą (7).
6. 6. Palnik według zastrz. 5, znamienny tym, że jest zaopatrzony w umieszczony za pomocą obiegową (6) hamulec grawitacyjny (8).
7. 7. Palnik według zastrz. 4, znamienny tym, że jego układ (4) chłodzenia wodą jest zaopatrzony w umieszczone za pompą obiegową {6) rozgałęzienie (9), od którego odnoga (10) prowadzi do dolnej części płaszcza wodnego (5) rury (2) spalania płomieniowego, zaś druga odnoga (11) jest połączona z dolną częścią płaszcza wodnego (24) obudowy (23) palnika (1).
8. 8. Palnik według zastrz. 7, znamienny tym, że w odnodze (10) układu (4) chłodzenia palnika (1) jest umieszczony zawór dławikowy (14).
9. 9. Palnik według zastrz. 7, albo 8, znamienny tym, że w odnodze (11) układu (4) chłodzenia palnika (1) jest umieszczony kurek do napełniania i opróżniania płaszcza wodnego (25) kotła grzejnego (3).
10. 10. Palnik według zastrz. 7, znamienny tym, że w górnej odnodze (12) układu (4) chłodzenia palnika (1) jest umieszczony za płaszczem wodnym (5) rury spalania płomieniowego (2) regulator temperatury (16) oraz zasuwa odcinająca (17), przy czym odnoga ta (12) jest w górnej części połączona z płaszczem wodnym (25) kotła grzejnego (3).
11. 11. Palnik według zastrz. 10, znamienny tym, że górna odnoga (12) układu (4) chłodzenia palnika (1) jest zaopatrzona w rozgałęzienie (18), które jest połączone przez inną odnogę (13) z zaworem bezpieczeństwa (19) i górną częścią płaszcza wodnego (24) obudowy (23) palnika.
12. 12. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że rura (2) spalania płomieniowego stanowi rurę ceramiczną.
13. 13. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że rura (2) spalania płomieniowego jest zaopatrzona we wkład ceramiczny.