PL192179B1 - Reaktor ceramiczny do procesów spalania - Google Patents

Abstract

1. Reaktor ceramiczny do procesów spala- nia, maj acy korpus cylindryczny, sk ladaj acy si e z szeregu ceramicznych modu lów, przy czym modu ly s a przymocowane do siebie za pomoc a sztywnych srodków lacz acych, a modu ly zawie- raj a kilka segmentów, tworz acych razem mo- du l, a segmenty i/lub modu ly s a ze sob a po la- czone za pomoc a srodków lacz acych, znamien- ny tym, ze srodki lacz ace (5) stanowi a p lyty la- cz ace (51, 51') i klamry lacz ace (52, 52'), przy czym p lyty lacz ace (51, 51') s a usytuowane na segmentach (6, 61) w pobli zu naro zy (53) seg- mentów (6, 61) i wystaj a promieniowo na ze- wn atrz, a klamry lacz ace (52, 52') s a zaopatrzone w co najmniej jedno wg lebienie (54), w które wchodz a co najmniej dwie p lyty lacz ace (51, 51'). PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest reaktor ceramiczny do procesów spalania, mający korpus cylindryczny, składający się z szeregu ceramicznych modułów, przy czym moduły są przymocowane do siebie za pomocą sztywnych środków łączących, z tym że moduły zawierają kilka segmentów, tworzących razem moduł, a segmenty i/lub moduły są ze sobą połączone za pomocą środków łączących.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5041268 ujawnia reaktor do procesów spalania o wydłużonym cylindrycznym korpusie. Korpus cylindryczny jest otoczony zewnętrzną powłoką stalową. W procesie spalania korpus cylindryczny nagrzewa się do wysokiej temperatury. Tylko materiały o odpowiedniej żaroodporności można stosować do budowy korpusu cylindrycznego tego typu reaktora. Poniżej ten specjalny typ reaktora określa się jako reaktor o spalaniu całkowitym. Stwierdzono, że reaktor typu ujawnionego w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5041268 pracuje najlepiej wtedy, gdy ścianka korpusu cylindrycznego jest stosunkowo cienka, wynosząc korzystnie mniej niż 10 mm, tak aby ciepło generowane w procesie spalania było szybko rozpraszane wskutek intensywnego promieniowania podczerwonego ścianki cylindrycznej. Stwierdzono również, że te reaktory funkcjonują bardzo zadawalająco w przypadku dużych ich rozmiarów, ale ścianka korpusu cylindrycznego nadal musi pozostawać stosunkowo cienka. Wykazano, że reaktory o długości większej od pięciu metrów i średnicy wynoszącej około jednego metra są w pełni wykonalne i że proces spalania jest wtedy bardzo skuteczny i czysty.

Jedynym materiałem nadającym się do produkcji opisanego wyżej reaktora okazał się wysokiej jakości materiał ceramiczny. Jednakże wytwarzanie takich reaktorów na większą skalę niesie ze sobą kilka problemów.

Bardzo trudno jest wytwarzać duże korpusy cylindryczne z ceramiki o stosunkowo cienkich ściankach. Po pierwsze, matryca używana do produkcji niezbędnego korpusu ceramicznego jest bardzo droga ze względu na swoje duże rozmiary. Po drugie, transport korpusu cylindrycznego jest również bardzo trudny, ponieważ materiał ceramiczny jest bardzo twardy i wskutek tego bardzo łatwo pęka. Również przy intensywnym użytkowaniu prawie nieuniknione jest powstawanie pęknięć w materiale ceramicznym. Duże, składające się z jednej części reaktory są bardzo kosztowne przy wymianie, wskutek czego pojawia się potrzeba reaktora, który będzie można naprawiać przy stosunkowo niskich kosztach.

Niemiecki opis patentowy DE-OS 29 40 245 ujawnia gazowy reaktor do procesów spalania o zasadniczo cylindrycznym korpusie, który jest wykorzystywany w systemie ogrzewania. Reaktor gazowy ma ceramiczną centralną rurę ogniową składającą się z elementów w kształcie pierścieni i wzdłużnych elementów łączących, które razem spełniają rolę środków łączących utrzymujących ze sobą elementy ścian rury ogniowej. Problemem tej konstrukcji jest to, że nie można jej rozbierać na mniejsze części i po złożeniu nie można już wymieniać poszczególnych części.

Piece ceramiczne o dużych rozmiarach i piece do wypalania gliny i porcelany są dobrze znane w technice. Te piece ceramiczne są zwykle zbudowane z kilku bloków ceramicznych, osadzonych w ramie lub obudowie stalowej. W tych znanych piecach, bloki stanowią ce ś cianki pieca są bardzo grube i dlatego są one samonośne. Ale wskutek grubości ścianek taka struktura jest niepraktyczna dla wewnętrznego reaktora do procesów spalania, ponieważ generowane ciepło nie może ulegać rozpraszaniu poprzez grube ścianki.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5687572 ujawnia zespół komory spalania o cienkich ś ciankach z tylnym chłodzeniem uderzeniowym. Ten zespół komory spalania jest wykorzystywany w silniku turbiny gazowej z cienkimi ściankami z wyłożeniem nieporowatym materiałem ceramicznym, których tylna strona jest chłodzona metodą uderzeniową. Powłoka ceramiczna jest podtrzymywana przez porowatą zewnętrzną powłokę metalową. To chłodzenie jest potrzebne po to, aby zewnętrzną powłokę metalową chronić przed wysoką temperaturą. Konieczność stosowania systemu chłodzenia czyni ten typ powłoki ceramicznej nieprzydatnym w reaktorze o spalaniu całkowitym, ponieważ proces czystego spalania wymaga obecności ścian wysokotemperaturowych, gdzie zachodzi utlenianie katalityczne i redukcja produktów spalania.

Dlatego celem tego wynalazku jest dostarczenie ceramicznego reaktora do procesów spalania, mającego cienkie ścianki, który będzie można tanio i również stosunkowo łatwo wytwarzać w większych rozmiarach. Ponadto celem tego wynalazku jest dostarczanie reaktora, który będzie można łatwo transportować oraz naprawiać prostymi i tanimi sposobami albo w którym będzie można wymieniać uszkodzone części bez konieczności wymiany całego reaktora. Jeszcze innym celem tego wynaPL 192 179 B1 lazku jest wytwarzanie reaktora, w którym będzie można wymieniać uszkodzone części w taki sposób, aby nie trzeba było demontować całego reaktora.

Wymienione wyżej cele osiąga się zgodnie z wynalazkiem dzięki reaktorowi charakteryzującemu się tym, że te środki łączące stanowią płyty łączące oraz klamry łączące, przy czym płyty łączące są usytuowane na segmentach w pobliżu naroży segmentów i wystają promieniowo na zewnątrz, a klamry łączące są zaopatrzone w co najmniej jedno wgłębienie, w które wchodzą co najmniej dwie płyty łączące.

W sposób korzystny płyty łączące i/lub klamry łączące są zaopatrzone w środki utrzymujące, zapobiegające wypadaniu klamer łączących z płyt łączących.

Środki utrzymujące mogą stanowić kołki ceramiczne, wchodzące w otwory w płycie łączącej i klamrze łączą cej.

Korzystnie, kołki ceramiczne są zaopatrzone w owalne płytki końcowe, a płyty łączące są zaopatrzone w owalne otwory, w które wchodzą owalne płytki końcowe.

W szczególnie korzystnym wykonaniu, brzegi płyt łączących i wgłębienia na klamrach łączących mają współpracujące ze sobą kołnierze.

W korzystnej postaci wykonania płyty łączące i/lub klamry łączące są wykonane z materiału ceramicznego, korzystnie o identycznych lub podobnych właściwościach, jakie ma materiał ceramiczny reaktora.

Korzystnie, od dwóch do ośmiu segmentów stanowi jeden moduł w kształcie kręgu. Zgodnie z ogólną zasadą mniejsza liczba segmentów jest dostateczna do wytwarzania mniejszych reaktorów, natomiast w reaktory o większej średnicy konieczne może być zastosowanie większej liczby segmentów. W specjalnej postaci wykonania, reaktor zawiera opóźniającą spalanie wkładkę w kształcie stożka z promieniowo wystającymi podporami oraz segmenty co najmniej jednego modułu zaopatrzone we wgłębienia, w które wchodzą podpory wkładki. Ta wkładka ma zasadnicze znaczenie dla właściwego funkcjonowania tych reaktorów o spalaniu całkowitym.

W korzystnej postaci wykonania, klamra łączą ca jest zaopatrzona w dwa symetryczne wgłębienia, a w każde z nich wchodzą dwie płyty łączące dwóch sąsiednich segmentów. W ten sposób jedna klamra łącząca przytrzymuje ze sobą cztery segmenty na ich narożach, dzięki czemu liczba tych klamer łączących może być mała.

Korzystnie, wgłębienie w klamrze łączącej ma kształt podłużnej szczeliny, przy czym płaszczyzna szczeliny pokrywa się z osią środkową reaktora.

Korzystnie, podłużna szczelina w klamrze łączącej ma przekrój poprzeczny w kształcie strzałki.

W celu uzyskania lepszych wł a ś ciwoś ci mechanicznych klamra łączą ca jest zaopatrzona w ż ebra usztywniające.

Stwierdzono, że najbardziej praktycznym jest rozwiązanie, w którym płyty łączące są zintegrowane z segmentami.

Korzystnie, reaktor zawiera kopułowy moduł końcowy.

W korzystnej postaci wykonania, podpory opóźniającej spalanie wkładki są zaopatrzone w oddzielne podpory wkładane we wgłębienia segmentów.

Korzystnie, podpory opóźniającej spalanie wkładki są zintegrowane ze stożkiem, mają kształt pustych w środku prętów o przekroju poprzecznym w kształcie litery „U i spoczywają we współpracujących z nimi podporach uformowanych na segmentach.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia reaktor w korzystnej postaci wynalazku w rzucie perspektywicznym, fig. 2a-c przedstawiają segment środkowych modułów reaktora z fig. 1, w rzucie perspektywicznym, w widoku z boku i w widoku z przodu, fig. 3a-c przedstawiają segment moduł u koń cowego reaktora z fig. 1, w rzucie perspektywicznym, w widoku z boku i w widoku z przodu, fig. 4a-d przedstawiają klamrę łączącą używaną jako środek łączący w reaktorze z fig. 1, w rzucie perspektywicznym od góry, w rzucie perspektywicznym od dołu, w widoku z boku i w widoku z przodu, fig. 4e przedstawia zmodyfikowaną klamrę łączącą używaną jako środek łączący do łączenia pewnych części reaktora z fig. 1, w widoku z góry, fig. 5a-d przedstawiają kołek utrzymujący do klamry łączącej z fig. 4a-e, w rzucie perspektywicznym, w widoku z boku, w widoku z góry i w widoku z przodu, fig. 6 przedstawia reaktor w korzystnej postaci wykonania według wynalazku, z dwoma wyjętymi segmentami w celu pokazania wnętrza reaktora z ustawioną wkł adką opóź niają c ą spalanie, w rzucie perspektywicznym, fig. 7 przedstawia zmodyfikowaną postać wkładki w kształcie stożka używaną w modułach reaktora o strukturze podobnej do

PL 192 179 B1 przedstawionej na fig. 1, w rzucie perspektywicznym, fig. 8 przedstawia inny moduł reaktora wykonanego z segmentów uniwersalnych, w przekroju poprzecznym.

Na fig. 1 pokazano w rzucie perspektywicznym reaktor 1 według wynalazku. Ten reaktor jest tzw. reaktorem o spalaniu całkowitym. Mniejsze wersje takiego reaktora są wytwarzane przez firmę RCWO Complete Combustion Reactor Bureau Ltd. na Węgrzech pod nazwą NOCO Reactor^®. Te mniejsze wersje reaktora są wykonywane z jednego kawałka materiału. Reaktor 1 z fig. 1 przedstawia większą wersję reaktora, który składa się z dwóch modułów środkowych 2 w kształcie kręgu oraz jednego modułu końcowego 3. Moduły 2 i 3 są do siebie przymocowane za pomocą sztywnych środków łączących 5. Z prawej strony pokazano moduł końcowy 3 o kopułowym zakończeniu 31. Reaktor 1 jest podparty na szynie 9 w kształcie litery „U, w którą wchodzą środki łączące 5 na dolnej części reaktora. Reaktor zawiera również moduł dolny, którego, aby lepiej zilustrować wnętrza reaktora 1 nie pokazano na fig. 1. Jak widać wyraźnie na fig. 1, cztery segmenty 6 tworzą moduł środkowy 2, a cztery segmenty 61 składają się na moduł końcowy 3.

Segmenty 6 i 61 są wykonane z wysokiej jakości materiału ceramicznego, zwykle bazującej na krzemionce mieszaniny. Moduł dolny nie musi wytrzymywać tak wysokiej temperatury jak inne moduły, dzięki czemu może on być wykonywany z wysokiej jakości stali, chociaż do jego produkcji można również używać materiału ceramicznego.

Środki łączące 5 stanowią płyty łączące 51 (patrz również fig. 2 i 3) oraz klamry łączące 52 (patrz również fig. 4). Płyty łączące 51 są usytuowane na segmentach 6 i 61 w pobliżu naroży 53 segmentów 6 i 61. Płyty łączące 51 wystają promieniowo na zewnątrz w taki sposób, aby płaszczyzna powierzchni styku 62 płyt łączących 51 leżała w osi środkowej reaktora 1. Płyty łączące 51 są integralną częścią segmentów i mają taką samą grubość, co ścianki segmentów. Jak to najlepiej widać na fig. 2a i 3a, płyty łączące są uformowane w postaci części szerokiej krawędzi 65, „ufałdowanych na prostych bokach segmentów, prostopadle do łukowatej ścianki segmentów 6 i 61. Porównując fig. 2a i 3a można wyraźnie zauważyć, że segmenty 6 i 61 mają prawie identyczną budowę z wyjątkiem kopułowego zakończenia 31 na segmencie 61. Kształt kopułowego zakończenia 31 odgrywa ważną rolę w formowaniu właściwych warunków turbulencji w komorze reaktora 1.

Jeden łukowaty bok segmentu 6 i 61 jest zaopatrzony w pas łukowaty 66, który tworzy część pierścienia 10, gdy segmenty składa się ze sobą w postaci korpusu cylindrycznego.

Pierścień 10 ma większą wewnętrzną średnicę od średnicy zewnętrznej modułów 20 w kształcie kręgów. Gdy moduły 20 są składane w celu utworzenia korpusu cylindrycznego, pierścienie 10 nachodzą na krawędzie 11 segmentów 6.

W sytuacji pokazanej na fig. 4 i 5, klamry łączące 52 mają co najmniej jedno wgłębienie 54, w które wchodzą dwie płyty łączące 51. W celu zapobieżenia wypadaniu klamer łączących 52 z płyt łączących 51, przewidziano, że płyty łączące 51 i/lub klamry łączące 52 będą zaopatrzone w środki utrzymujące 7. W sugerowanej, najbardziej korzystnej postaci wykonania, środki utrzymujące 7 stanowią kołki ceramiczne 70, które wchodzą do otworów 55 w płycie łączącej 51 i klamrze łączącej 52.

Kołki ceramiczne 70 są ponadto zaopatrzone w owalne płytki końcowe 71. Otwory 55 na płytach łączących 51 i klamrach łączących 52 mają taki kształt owalny, że ich rozmiar i kształt odpowiada owalnym płytkom końcowym. Po wetknięciu w otwory owalne, kołki ceramiczne 70 odwracane są o 90° w taki sposób, aby płytki końcowe 71 zapobiegały wypadaniu kołków ceramicznych 70.

Połączenie mechaniczne pomiędzy modułami 2 jest realizowane za pomocą blokowanych środków łączących 5. Dlatego środki łączące 5 zawierają kołnierze 56 na krawędziach płyt łączących 51 oraz współpracujące z nimi kołnierze 57 we wgłębieniach 54 w klamrach łączących 52. To właśnie kołnierze 56 oraz 57 zapewniają siły połączeń pomiędzy modułami 20 i segmentami 6 i 61. Wymiary części stanowiących środki łączące 5, zwłaszcza kołnierzy, zapewniają niewielkie luzy w celu pozostawienia pewnej przestrzeni dla dylatacji lub przemieszczania się różnych części. Ta dylatacja jest potrzebna wskutek różnych rozszerzalności cieplnych i sztywności materiału ceramicznego. Utrzymujące kołki ceramiczne 70 również mogą nieco przemieszczać się w kierunku bocznym w owalnych otworach 55, umożliwiając w ten sposób pewne przemieszczanie się segmentów 6 i 61 względem innych segmentów w sąsiednim module.

Taki układ zapobiega indukowanym termicznie naprężeniom mechanicznym pomiędzy sąsiednimi modułami 2 i 3. Należy zauważyć, że wzajemne przemieszczenia pomiędzy segmentami nie mogą również być zbyt duże. Ponieważ pomiędzy segmentami i modułami nie ma uszczelnień, nieuniknione są niewielkie szczeliny. Efektywność procesu spalania wewnątrz reaktora będzie mniejsza, jeśli zbyt duża ilość gazów będzie uciekać poprzez szczeliny pomiędzy modułami i segmentami.

PL 192 179 B1

Ze względu na duże obciążenie termiczne oddziałujące na cylindryczny korpus reaktora o spalaniu całkowitym, środki łączące 5 muszą być wykonane z materiału żaroodpornego.

Stwierdzono, że w najlepszej sytuacji płyty łączące 51 i/lub klamry łączące 52 powinny być wykonane z materiału ceramicznego, najlepiej o identycznych lub podobnych właściwościach do tych, jakie ma materiał reaktora. Szczególnie sugerowanym materiałem do budowy segmentów jest wysokiej jakości materiał SiSiC. Jest to drogi rodzaj materiału ceramicznego, ale jest on odporny na temperaturę do 1800°C. Materiałem alternatywnym do budowy segmentów jest SiC, który jest nieco tańszy, ale może być stosowany tylko do temperatury spalania poniżej 1300°C. Materiałem sugerowanym do budowy klamer łączących jest Corderite, który można tanio wytwarzać metodą tłoczenia. Corderite preferuje się również dlatego, ponieważ jest on nieco bardziej elastyczny i dlatego mniej podatny na pękanie pod naprężeniem. Jednakże do specjalnych zastosowań sugeruje się wykonywanie klamer łączących również z materiałów SiC lub SiSiC. Ale dla większości zastosowań klamry łączące wykonane z Corderite'u są zupełnie akceptowalne. Są one równocześnie bardziej ekonomiczne, ponieważ duże ilości są tańsze w produkcji metodą tłoczenia. Z drugiej jednej strony materiały SiC i SiSiC wymagają drogich procedur wytwarzania matryc. Z tego względu wynalazek cechuje ta ważna zaleta, że istnieje możliwość łatwej wymiany uszkodzonych części reaktora 1 bez konieczności wymiany całego reaktora. Alternatywnie, segmenty można wytwarzać również z Corderite'u, jeśli tylko proces spalania jest utrzymywany przy stosunkowo niskiej temperaturze.

W sytuacji pokazanej na fig. 4d, klamra łączą ca 52 jest zaopatrzona w dwa symetryczne wgłębienia 54. W każde z tych wgłębień 54 wchodzą dwie płyty łączące 51 dwóch sąsiednich segmentów 6 lub 61, to znaczy jedna klamra łącząca 52 łączy ze sobą cztery segmenty 6 lub 61 na ich narożach. Na fig. 4e pokazano klamrę łączącą 52', która ma tylko jedno wgłębienie 54. Klamra łącząca 52' stanowi praktycznie połowę klamry łączącej 52 i jest używana do łączenia płyt łączących 51' w pobliżu kopułowego zakończenia 31 segmentów 61. Moduł dolny (nie pokazany na rysunku) lub płyta podpierająca modułu dolnego jest wyposażona w podobne płyty łączące jak płyty łączące 51 i dlatego można ją mocować do sąsiedniego kopułowo zakończonego modułu 2 za pomocą zwykłych klamer łączących 52.

Jak to najlepiej widać na fig. 4d i 4e, wgłębienie 54 w klamrze łączącej 52 i 52' ma kształt podłużnej szczeliny. W szczelinę tę wchodzą dwie płyty łączące 51 z odpowiednią tolerancją, wskutek czego klamra łącząca 52 może gładko ślizgać się na płytach łączących 51, nie będąc zbyt ciasną ani zbyt luźną. Podłużna szczelina ma przekrój poprzeczny w kształcie strzałki. Rozszerzenie w pobliżu grota strzałki tworzy kołnierz 56, w który wchodzi kołnierz 57 płyty łączącej 51. W celu poprawienia wytrzymałości mechanicznej klamer łączących 52, klamry te są zaopatrzone w żebra usztywniające 58. Dolna strona klamry ma wgłębienie 59, które zostawia wolne miejsce dla opaski tworzącej pierścień 10.

Generalnie rozważa się, że jeden moduł w kształcie kręgu będzie obejmował od dwóch do ośmiu segmentów. Z punktu widzenia konstrukcji i wytwarzania, preferuje się parzyste ilości, ale nic nie przeszkadza wytwarzaniu modułów zbudowanych z trzech, pięciu, siedmiu lub nawet większej liczby segmentów.

Specjalnością reaktora o spalaniu całkowitym jest opóźniająca spalanie wkładka 8 w kształcie stożka. Wkładkę tę pokazano na fig. 6. Wkładka 8 dzieli komorę reaktora na dwie komory. Specjalne turbulencje wywoływane przez wkładkę 8 zwiększają efektywność reaktora i zapewniają całkowite, pozbawione sadzy spalanie paliwa. W celu właściwego usytuowania i mechanicznego podparcia wkładki 8 w kształcie stożka sugeruje się zaopatrzenie wkładki 8 w promieniście wystające podpory 80. Segmenty 6 przynajmniej jednego modułu 2 lub 3 są zaopatrzone we wgłębienia 81, w które wchodzą podpory 80 wkładki 8. Aby jednakże koszty wytwarzania były niskie, zaleca się utrzymywanie liczby różnych części na jak najniższym poziomie. Z tego względu przewiduje się, że wszystkie segmenty 6 i 61 będą zaopatrzone we wgłębienia 81, jak to pokazano na fig. 1 i fig. 6.

Wgłębienia 81 wykonuje się w postaci dwóch wycięć 82 w ściankach segmentów. Dzięki takiemu rozwiązaniu grubość materiału pozostaje w znacznym stopniu taka sama we wszystkich częściach segmentów, a naprężenia termiczne są mniejsze. Podpory 80 są zintegrowane ze stożkiem wkładki 8. Rozważa się również możliwość, że w przypadku większych wersji reaktora 1 podpory opóźniającej spalanie wkładki 8 będą wyposażone w oddzielne podpory (nie pokazane na rysunku).

Oddzielne podpory mocuje się właściwie do stożka jednym końcem, a drugi koniec lub oddzielną podporę wsuwa się we wgłębienie 81 segmentów. W tym przypadku podpory oddzielne mają odpowiednie wgłębienia w stożku wkładki 8. W innej możliwej postaci wykonania podpory, oddzielne

PL 192 179 B1 wkładki są zbudowane w postaci pustych prętów, w których otwory z jednej strony wchodzą kołki wystające z wkładki, a z drugiej strony kołki wystające z segmentów w kierunku stożka. W jeszcze innej, nie przedstawionej postaci wykonania, wgłębienia, w które wchodzą podpory 80 są ukształtowane pomiędzy płytami łączącymi segmentów.

Na fig. 7 pokazano jeszcze jedną korzystną realizację opóźniającej spalanie wkładki 8 w kształcie stożka. W tym wypadku wkładka 8 jest również zintegrowana z podporami 83, podobnie jak w postaci wykonania z fig. 6, ale tutaj podpory 83 mają pierścieniowy lub w kształcie litery „U przekrój poprzeczny. Wkładka 8 i podpory 83 są odlewane razem. Ze ścianką segmentów 61 zintegrowane są podpory 85, w które wchodzą zewnętrzne zakończenia podpór 83 w kształcie pustych rur lub ich połówek. U podstawy podpór 83 występują otwory 84 łączące wnęki wewnątrz podpór 83 z przestrzenią, którą otacza stożek wkładki 8. Te otwory 84 przyczyniają się do powstawania turbulencji wewnątrz reaktora 1, a pusta struktura podpór 83 zapewnia większą wytrzymałość mechaniczną.

Ten typ wkładki 8 nadaje się szczególnie dobrze do reaktorów łączonych z turbinami gazowymi, w których ciśnienie gazu na stożku wkładki 8 jest dużo większe. Jest to ważne zastosowanie, ponieważ turbiny gazowe wykorzystuje się do spalania tanich paliw i odpadów. Pusta struktura podpór potrafi zapobiegać pękaniu podpór nawet w przypadku niewielkich wad odlewniczych. Ta specyficzna postać została pokazana w odniesieniu do segmentu 61 dla modułu końcowego, ale taką samą konstrukcję można zrealizować również dla segmentu 6.

Na fig. 8 pokazano sposób budowania większych modułów o różnych średnicach przy użyciu tego samego typu uniwersalnych segmentów. Na fig. 8 pokazano moduł reaktora 90, który obejmuje osiem segmentów 91. W rzeczywistości tylko cztery lub sześć segmentów 91 tworzyłoby doskonały moduł cylindryczny zależnie od konstrukcji uniwersalnego segmentu 91. Jednakże za pomocą odpowiednio zaprojektowanych środków łączących można ze sobą łączyć więcej segmentów 91 w celu utworzenia modułu o większej średnicy. (Należy zauważyć, że mniejsze moduły nadal trzeba wykonywać z dwóch do czterech segmentów).

Segmenty 91 są tak zaprojektowane, że można ze sobą łączyć dowolną ich liczbę (w praktyce co najmniej cztery) w celu utworzenia modułów o różnych średnicach. W ten sposób tworzy się moduły o przekroju poprzecznym w kształcie kwiatu, jak to pokazano na fig. 8. Zasada działania reaktora o spalaniu całkowitym pozostaje zasadniczo nie zmieniona mimo lekkiego odstępstwa od przekroju kołowego. To rozwiązanie ma oczywiste ekonomiczne zalety, ponieważ do wykonywania reaktorów o bardzo róż nych rozmiarach potrzebne są segmenty tylko jednego typu. W ten sposób uniwersalne segmenty 91 można produkować masowo przy niższych kosztach produkcji jednego segmentu.

Chociaż reaktor będący przedmiotem wynalazku pokazano w odniesieniu do korzystnej postaci wykonania pokazanej na załączonych figurach, to wynalazek ten obejmuje swoim zasięgiem również inne zmodyfikowane postacie, które są oczywistymi dla osoby dobrze znającej tę dziedzinę techniki. Nie trzeba np. formować wszystkich modułów z tej samej liczby segmentów. W pełni możliwe jest zbudowanie modułów o kopułowych zakończeniach z mniejszej liczby segmentów, np. z dwóch segmentów półkolistych i połączenie takiego modułu końcowego z modułem centralnym w kształcie kręgu, składającym się z czterech segmentów łukowych. Pod uwagę można wziąć również inne nowe żaroodporne materiały przeznaczone do wytwarzania segmentów i środków łączących.

Claims (19)

1. Reaktor ceramiczny do procesów spalania, mający korpus cylindryczny, składający się z szeregu ceramicznych modułów, przy czym moduły są przymocowane do siebie za pomocą sztywnych środków łączących, a moduły zawierają kilka segmentów, tworzących razem moduł, a segmenty i/lub moduły są ze sobą połączone za pomocą środków łączących, znamienny tym, że środki łączące (5) stanowią płyty łączące (51, 51') i klamry łączące (52, 52'), przy czym płyty łączące (51, 51') są usytuowane na segmentach (6, 61) w pobliżu naroży (53) segmentów (6, 61) i wystają promieniowo na zewnątrz, a klamry łączące (52, 52') są zaopatrzone w co najmniej jedno wgłębienie (54), w które wchodzą co najmniej dwie płyty łączące (51, 51').

2. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że płyty łączące (51, 51') i/lub klamry łączące (52, 52') są zaopatrzone w środki utrzymujące (7), zapobiegające wypadaniu klamer łączących (52, 52') z płyt łączących (51, 51').

PL 192 179 B1

3. Reaktor według zastrz. 2, znamienny tym, że środki utrzymujące (7) stanowią kołki ceramiczne (70), wchodzące w otwory (55) w płycie łączącej (51, 51') i klamrze łączącej (52, 52').

4. Reaktor według zastrz. 3, znamienny tym, że kołki ceramiczne (70) są zaopatrzone w owalne pł ytki koń cowe (71), a pł yty łączą ce (51, 51') są zaopatrzone w owalne otwory (55), w które wchodzą owalne płytki końcowe (71).

5. Reaktor wedł ug zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, ż e brzegi pł yt łączą cych (51, 51') i wgłębienia (54) na klamrach łączących (52, 52') mają współpracujące ze sobą kołnierze (57, 56).

6. Reaktor według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że płyty łączące (51, 51') i/lub klamry łączące (52, 52') są wykonane z materiału ceramicznego, korzystnie o identycznych lub podobnych właściwościach, jakie ma materiał ceramiczny reaktora.

7. Reaktor według zastrz. 5, znamienny tym, że płyty łączące (51, 51') i/lub klamry łączące (52, 52') są wykonane z materiału ceramicznego, korzystnie o identycznych lub podobnych właściwościach, jakie ma materiał ceramiczny reaktora.

8. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że od 2 do 8 segmentów (6) stanowi jeden moduł w kształcie kręgu (2).

9. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera opóź niają cą spalanie wkładkę (8) w kształcie stożka z promieniowo wystającymi podporami (80, 83) oraz segmenty (6, 61) co najmniej jednego modułu (2, 3) zaopatrzone we wgłębienia (81), w które wchodzą podpory wkładki (8).

10. Reaktor według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 7, znamienny tym, że klamra łącząca (52) jest zaopatrzona w dwa symetryczne wgłębienia (54), a w każde z nich wchodzą dwie płyty łączące (51) dwóch sąsiednich segmentów (6).

11. Reaktor według zastrz. 5, znamienny tym, że klamra łącząca (52) jest zaopatrzona w dwa symetryczne wgłębienia (54), a w każde z nich wchodzą dwie płyty łączące (51) dwóch sąsiednich segmentów (6).

12. Reaktor według zastrz. 1 albo 11, znamienny tym, że wgłębienie (54) w klamrze łączącej (52, 52') ma kształt podłużnej szczeliny, przy czym płaszczyzna szczeliny pokrywa się z osią środkową reaktora.

13. Reaktor według zastrz. 5, znamienny tym, że wgłębienie (54) w klamrze łączącej (52, 52') ma kształt podłużnej szczeliny, przy czym płaszczyzna szczeliny pokrywa się z osią środkową reaktora.

14. Reaktor według zastrz. 12, znamienny tym, że podłużna szczelina w klamrze łączącej (52, 52') ma przekrój poprzeczny w kształcie strzałki.

15. Reaktor według zastrz. 1 albo 14, znamienny tym, że klamra łącząca (52, 52') jest zaopatrzona w żebra usztywniające (58).

16. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że płyty łączące (51, 51') są zintegrowane z segmentami (6, 61).

17. Reaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera kopułowy moduł końcowy (3).

18. Reaktor według zastrz. 8, znamienny tym, że podpory opóźniającej spalanie wkładki (8) są zaopatrzone w oddzielne podpory wkładane we wgłębienia (81) segmentów (6, 61).

19. Reaktor według zastrz. 8 albo 18, znamienny tym, że podpory (83) opóźniającej spalanie wkładki są zintegrowane ze stożkiem, mają kształt pustych w środku prętów o przekroju poprzecznym w kształcie litery „U i spoczywają we współ pracują cych z nimi podporach (85) uformowanych na segmentach (6, 61).