PL198809B1 - Obiegowe fluidyzacyjne urządzenie kotłowe - Google Patents

Abstract

1. Obiegowe fluidyzacyjne urz adzenie ko- t lowe, w sk lad którego wchodzi piec ze sciana- mi bocznymi o konstrukcji scian rurowych, do spalania paliwa i wytwarzania produktów spala- nia, z którym jest po laczony separator cz astek stalych do oddzielania cz astek od produktów spalania opuszczaj acych piec, za s z separato- rem cz astek sta lych jest polaczona zewn etrzna komora wymiennika ciep la do odbierania ciep la od produktów spalania, do której jest pod laczo- ny kana l powrotny do zawracania cz astek od- dzielonych za pomoc a separatora do pieca, przy czym elementy sk ladowe urz adzenia s a podtrzymywane za pomoc a sztywnej konstruk- cji no snej, znamienne tym, ze zawiera srodki wieszakowe, w sk lad których wchodzi co naj- mniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody do zawieszania komory (16) wymiennika ciep la do sztywnej konstrukcji no snej (52, 56). PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest obiegowe fluidyzacyjne urządzenie kotłowe.

Piece fluidyzacyjne są dobrze znane. W ich skład wchodzi sekcja piecowa, w której powietrze płynie przez złoże materiału ziarnistego w celu fluidyzacji złoża i intensyfikacji spalania paliwa w złożu w stosunkowo niskiej temperaturze. W skł ad zł o ż a mo ż e wchodzić paliwo kopalne, takie jak wę giel, piasek i sorbent tlenków siarki wytwarzanych w wyniku spalania węgla. Takie typy pieców są często używane w wytwornicach pary wodnej, w których przepuszcza się wodę w taki sposób, że wymienia ciepło ze złożem fluidalnym w celu wytworzenia pary wodnej, zapewnienia wysokiej sprawności spalania i umożliwienia spalania różnorodnych paliw, wysokiego pochłaniania siarki i niskich emisji azotu.

W obiegowych piecach fluidyzacyjnych, prędkość powietrza fluidyzującego jest taka, że gazy przepływające przez złoże porywają znaczącą ilość silnie rozdrobnionych substancji stałych. Odzyskiwanie zewnętrznych substancji stałych uzyskuje się umieszczając separator cząstek, zazwyczaj separator cyklonowy, na wylocie z pieca, do którego to separatora wpływają ze złoża fluidalnego gazy spalinowe wraz z porwanymi przez nie cząstkami stałymi. Substancje stałe są oddzielane od gazów spalinowych, które są przepuszczane do sekcji odzysku ciepła, natomiast substancje stałe są zawracane do pieca. Takie odzyskiwanie przedłuża czas przebywania paliwa w piecu i poprawia sprawność wykorzystania adsorbentu siarki, zmniejszając zużycie zarówno adsorbentu jak i paliwa.

Obiegowe piece fluidyzacyjne cechują się stosunkowo intensywnym odzyskiwaniem wewnętrznych i zewnętrznych substancji stałych, w wyniku czego stają się niewrażliwe na sposoby uwalniania ciepła z paliw, co minimalizuje wahania temperatury i stabilizuje emisje siarki na niskim poziomie. W przypadku uż ywania pieców fluidyzacyjnych do wytwarzania pary wodnej, ciepł o, uwolnione podczas reakcji egzotermicznych przebiegających w piecu, można odzyskać na powierzchniach wymieniających ciepło rozmieszczonych w kilku miejscach w piecu. Ściany sekcji piecowej są zazwyczaj tak zwanymi ścianami rurowymi wykonanymi w ten sposób, że spawa się rury ze sobą za pomocą żeber. Płyn przenoszący ciepło, zazwyczaj woda lub para wodna, płynie w ścianach rurowych, chłodząc ściany pieca i w ten sposób odbierając od nich ciepło. W piecu mogą znajdować się również inne powierzchnie wymieniające ciepło, takie jak w ścianach chłodzonego cyklonu, w sekcji odzysku ciepła za cyklonem albo w oddzielnej komorze wymiennika ciepła, która może być połączona przepływowo z wewnętrznym lub zewnę trznym układem odzyskiwania substancji stałych.

Sekcja piecowa i separator cyklonowy mogą być podparte od spodu, która to struktura jest sztywno podparta od dołu, a główny kierunek rozszerzania termicznego jest od dołu ku górze. W procesie projektowania dużych urządzeń podpartych od spodu trzeba uwzględnić obciążenia mechaniczne działające na ściany rurowe, ponieważ cały ciężar sekcji piecowej jest przenoszony poprzez ściany na dolne części kotła, w wyniku czego na ściany rurowe działają naprężenia ściskające. Może się okazać, że znacząca część tego obciążenia musi być przenoszona z górnej struktury stalowej za pomocą sprężyn o stałym obciążeniu, co może znacznie zwiększać koszty.

Z tego względu, zwłaszcza w dużych urządzeniach, stosuje się zazwyczaj piece i cyklony podparte od góry, tj. osadza się je na strukturze stalowej skonstruowanej na i nad urządzeniem, w wyniku czego główny kierunek rozszerzalności cieplnej jest z góry na dół. Urządzenia podparte od góry są na ogół łatwiejsze w montażu niż urządzenia podparte od dołu. W urządzeniach podpartych od góry ściany pieca nie muszą być usztywniane ze względu na ciężar kotła, ponieważ ściany rurowe mogą z łatwością wytrzymać naprężenia rozciągające wynikające z obciążenia.

Najbardziej typowym sposobem wytwarzania komory wymiennika ciepła jest wykonywanie jej z płyt stalowych, które są izolowane termicznie i chronione przed zuż yciem za pomocą stosunkowo grubej warstwy materiału ogniotrwałego. Takie obudowy są tanie w konstrukcji, ale, ze względu na różne rozszerzalności cieplne, trudne do łączenia z innymi podzespołami urządzenia skonstruowanego ze ścian rurowych. W celu rozwiązania tego problemu trzeba zastosować złącza elastyczne, takie jak przegrody metalowe lub tkaninowe kompensujące względne ruchy pomiędzy różnymi częściami urządzenia. Jednakże takie przegrody są drogie i podatne na zużycie.

Powszechnie stosowaną praktyką jest konstruowanie zewnętrznej komory wymiennika ciepła jako struktury podpartej od dołu. Jeżeli sekcja piecowa i separator cyklonowy urządzenia są również podparte od dołu, to względne ruchy pomiędzy różnymi zespołami mogą być stosunkowo małe, a połączenia pomiędzy nimi nie muszą kompensować dużych ruchów. Ponieważ komora wymiennika ciepła jest na ogół umieszczana w pobliżu ziemi, więc w dużych urządzeniach jest również powszechne konstruowanie komory wymiennika ciepła jako podpartej od dołu, a sekcji piecowej i separatora

PL 198 809 B1 cyklonowego jako podpartych od góry. W konstrukcjach tego typu względne ruchy termiczne mogą być bardzo duże i potrzebne są specjalne złącza rozprężne kompensujące ruchy pomiędzy cyklonem a komorą wymiennika ciepła i pomiędzy komorą wymiennika ciepła a piecem. Na ogół takie złącza rozprężne są bardzo drogimi złączami metalowymi.

Innym sposobem konstruowania komory wymiennika ciepła jest wytwarzanie ich obudów jako struktur w postaci chłodzonych ścian rurowych. W patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,911,201 ujawniono zespół zawieszający zawierający chłodzoną komorę wymiennika ciepła zintegrowaną z separatorem cyklonowym. W patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,425,412 ujawniono sposób wytwarzania pieca, cyklonu i komory wymiennika ciepła ze ścian rurowych i ścisłego ich integrowania ze sobą. W urządzeniu tego typu temperatury tych zespołów są bardzo zbliżone do siebie, a tym samym, ze względu na podobne materiały i konstrukcje, ich rozszerzalności cieplne są bardzo podobne, a pomiędzy nimi nie trzeba stosować złączy elastycznych. Natomiast wadą takich chłodzonych komór wymiennika ciepła jest to, że konstrukcja ta, zwłaszcza jeżeli w jej skład wchodzą złożone struktury oraz chłodzone złączki wlotowe i wylotowe, wymaga stosowania dużej ilości gięcia ręcznego i spawania rur, a tym samym jest czasochłonna i droga w realizacji. Również w niektórych zastosowaniach komory wymiennika ciepła ściśle zintegrowane z piecem mogą zajmować za dużo miejsca wokół dolnej części pieca. Ma to zwłaszcza miejsce w dużych urządzeniach, w których w dolnej części pieca potrzebna jest zarówno bardzo wysoka całkowita wydajność wymiany ciepła, a także, na przykład, wiele kanałów podających paliwo.

Celem wynalazku jest dostarczenie obiegowego fluidyzacyjnego urządzenia kotłowego.

Obiegowe fluidyzacyjne urządzenie kotłowe, w skład którego wchodzi piec ze ścianami bocznymi o konstrukcji ścian rurowych, do spalania paliwa i wytwarzania produktów spalania, z którym jest połączony separator cząstek stałych do oddzielania cząstek od produktów spalania opuszczających piec, zaś z separatorem cząstek stałych jest połączona zewnętrzna komora wymiennika ciepła do odbierania ciepła od produktów spalania, do której jest podłączony kanał powrotny do zawracania cząstek oddzielonych za pomocą separatora do pieca, przy czym elementy składowe urządzenia są podtrzymywane za pomocą sztywnej konstrukcji nośnej według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera środki wieszakowe, w skład których wchodzi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody do zawieszania komory wymiennika ciepła do sztywnej konstrukcji nośnej.

Korzystnie rury do pary wodnej lub rury do wody pracują w temperaturze od około 300°C do około 550°C.

Korzystnie zewnętrzna komora wymiennika ciepła ma nie chłodzone ścianki zewnętrzne.

Korzystnie sztywna konstrukcja nośna jest umieszczona nad urządzeniem kotłowym podtrzymując zespoły urządzenia kotłowego.

Korzystnie ponad około 60% długości środków wieszakowych stanowi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody.

Korzystnie separator cząstek ma prostoliniową część górną ze ścianami bocznymi w kształcie rury oraz stożkową część dolną.

Korzystnie do górnej części separatora cząstek są przymocowane środki wieszakowe do zawieszania komory wymiennika ciepła.

Korzystnie w skład środków wieszakowych wchodzi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody.

Korzystnie w skład środków wieszakowych wchodzi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody biegnące w dół od górnej części separatora cząstek.

Korzystnie w skład środków wieszakowych wchodzi co najmniej jeden rurociąg do pary wodnej i rurocią g doprowadzają cy wodę .

Korzystnie co najmniej około 50% długości środków wieszakowych stanowi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody.

Korzystnie urządzenie ponadto zawiera głowicę doprowadzającą co najmniej jeden strumień gorącej wody i pary wodnej do ścian rurowych separatora cząstek.

Korzystnie z głowicą jest połączona co najmniej część środków wieszakowych.

Korzystnie separator cząstek ma ściany boczne o konstrukcji ściany rurowej, prostoliniową sekcję górną oraz niesymetryczną część dolną.

Korzystnie w skład środków wieszakowych wchodzi co najmniej jeden rurociąg do pary wodnej i rurocią g doprowadzają cy wodę .

PL 198 809 B1

Korzystnie urządzenie ponadto posiada pręty wieszakowe do łączenia środków wieszakowych z górną sekcją separatora czą stek.

Korzystnie część środków wieszakowych stanowi co najmniej jeden z rurociągów do pary wodnej i rurociągów doprowadzających wodę.

Korzystnie urządzenie ponadto posiada pręty wieszakowe do łączenia części środków wieszakowych z górną sekcją separatora cząstek.

Korzystnie w skład części środków wieszakowych wchodzą rury ścianowe umieszczone w dolnej sekcji separatora cząstek.

Uzyskano urządzenie kotłowe tanie w budowie, zminimalizowano koszty złączy elastycznych w końcówkach prowadzących do komory wymiennika ciepła. Ponadto uzyskano zwarty piec fluidyzacyjny z komorą wymiennika ciepła, w którym wokół dolnej części komory spalania, jaka ma być użyta, znajduje się dużo wolnego miejsca, na przykład, aby doprowadzić różne materiały.

Komora wymiennika ciepła może być komorą prostą albo zespołem złożonym z kilku komór, zaworów, itp. Rury nośne do pary wodnej lub wody, którymi, w trakcie pracy kotła płynie woda lub para wodna o temperaturze zbliżonej lub wyższej niż temperatura wrzenia wody pod wysokim ciśnieniem, pracują w temperaturze około 300°C do około 550°C. Z tego względu rury z parą wodną lub wodą mają rozszerzalność cieplną podobną do rozszerzalności cieplnej pieca. Zawieszenie urządzenia wymieniającego ciepło na środkach wieszakowych, do których należą rury z gorącą parą wodną lub wodą, zamiast ustawienia tego urządzenia na ziemi lub zawieszania na sztywnych, zimnych prętach wieszakowych, znacznie zmniejsza względne ruchy cieplne pomiędzy piecem a zespołem do wymiany cieplnej.

Duży kocioł fluidyzacyjny może mieć wysokość kilkudziesięciu metrów, a tym samym ruchy cieplne mogą być rzędu dziesiątych części metra. Na przykład, mająca 30 metrów długości ściana stalowa ze stali o współczynniku rozszerzalności cieplnej rzędu 12x10^-6/°C, wydłuża się, przy zmianie temperatury o 300°C o około 11 cm. Zatem, jeżeli górne części separatora piecowego i komora wymiennika ciepła, usytuowana na wysokości o 30 m mniejszej, są zamocowane na stałe, to kanał prowadzący z komory wymiennika ciepła do dolnej części pieca musi być połączony złączem elastycznym, zdolnym do wydłużania się w kierunku pionowym o ponad 11 cm.

Zgodnie z wynalazkiem, w skład środków wieszakowych zespołu wymiennika ciepła wchodzą głównie rury do gorącej pary wodnej lub wody, a zatem wymagana elastyczność kanałów prowadzących do komory wymiennika ciepła jest wyraźnie mniejsza od tej z poprzedniego przykładu. W zalecanym przykładzie wykonania, zespół wymiennika ciepła jest zawieszony na strukturze stalowej nad urządzeniem kotłowym, przy czym ponad 60%, bardziej korzystnie nawet ponad 80%, długości środków wieszakowych zespołu wymiennika ciepła zawiera rury do gorącej pary wodnej lub wody.

W skł ad sekcji odzysku czą stek stał ych kotł a fluidyzacyjnego wchodzi sekcja separatora z cylindryczną częścią górną, stożkowa część dolna i kanał powrotny połączony z komorą wymiennika ciepła. Sekcja separatora, albo co najmniej jej część górna, może być wykonana w formie konstrukcji z chłodzonej ściany rurowej. Na ogół poziomy przekrój poprzeczny komory wymiennika ciepła jest w przybliżeniu tak duży jak przekrój poprzeczny górnej części separatora cząstek. W takim systemie komora wymiennika ciepła może znajdować się, w zalecanym przykładzie wykonania wynalazku, pod sekcją separatora w taki sposób, żeby środkami wieszakowymi komory wymiennika ciepła były wieszaki połączone z chłodzoną górną częścią separatora cząstek.

W innym zalecanym przykładzie wykonania wynalazku, ś rodkami wieszakowymi zespołu wymiennika ciepła są wieszaki, do których należą rury do gorącej wody lub pary wodnej oraz krótkie sztywne pręty wieszakowe. Korzystnie, takie chłodzone wieszaki znajdują się pomiędzy zespołem wymiennika ciepła a górną częścią separatora cząstek stałych. W zalecanym przykładzie wykonania, co najmniej 50%, a nawet jeszcze bardziej korzystnie co najmniej 70%, długości wieszaków pomiędzy górną częścią separatora cząstek a zespołem wymiennika ciepła jest wykonana z rur do gorącej wody lub pary wodnej. Rury do gorącej wody lub pary wodnej pomiędzy górną częścią separatora cząstek a zespoł em wymiennika ciepł a mog ą być , na przykład, rurocią gami doprowadzają cymi parę wodną lub wodę albo przedłużeniami rur chłodzących w górnej części separatora cząstek.

W nowoczesnej konstrukcji opisanej, na przykład, w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,281,398, separator cząstek może mieć prostokątną część górną i niesymetryczną część dolną, przy czym ściana boczna separatora znajdująca się najbliżej sekcji piecowej biegnie prawie pionowo na całej drodze w dół ku dolnej części kanału powrotnego. Wytwarzanie i konserwowanie takiego separatora jest bardzo ekonomiczne i można go podłączyć do pieca w zwarty sposób. W zalecanym

PL 198 809 B1 przykładzie wykonania wynalazku, który nadaje się zwłaszcza do niesymetrycznych separatorów cząstek, jak opisano powyżej, komora wymiennika ciepła jest zawieszona na wieszakach, których część jest połączona z kanałem powrotnym albo z dolną częścią separatora cząstek a druga część z górną sekcją separatora cząstek.

Korzystnie, we wspomnianym przykładzie wykonania, część wieszaków połączonych z górną częścią separatora stanowią rury do gorącej wody lub pary wodnej oraz krótkie sztywne pręty wieszakowe. Odpowiednio, korzystnie, część wieszaków połączonych z kanałem powrotnym albo z dolną częścią separatora cząstek stanowią krótkie sztywne pręty wieszakowe połączone z wydłużoną poziomą głowicą wlotową doprowadzającą gorącą wodę albo parę wodną do pionowych rur chłodzonego kanału powrotnego albo z dolną częścią separatora cząstek.

Cząstki stałe są na ogól prowadzone z zespołu wymiennika ciepła z powrotem do dolnej części pieca poprzez kanał z elastycznym złączem. Ponieważ zespół wymiennika ciepła, zawieszony, według wynalazku, w większym lub mniejszym stopniu podąża za ruchami termicznymi pieca, to elastyczne złącze w kanale pomiędzy zespołem wymiennika ciepła a piecem również nie musi wytrzymywać bardzo dużych ruchów, więc wystarcza złącze o średniej elastyczności.

W porównaniu z zespołem wymiennika ciepła ujawnionym w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,425,412, niniejsza konstrukcja stanowi również zwarte rozwiązanie, ale nie wymaga tak dużo miejsca w dolnej części pieca. Zatem istnieje dużo miejsca na różne podłączenia do doprowadzania do złoża, na przykład, paliwa, materiału złoża, sorbentu oraz powietrza pomocniczego.

Należy podkreślić, że istotę wynalazku stanowi to, że zawieszenie zespołu wymiennika ciepła nie jest w stałej temperaturze, ale składa się głównie z rur do gorącej wody lub pary wodnej, które pracują w przybliżeniu w temperaturze ścian rurowych zespołu kotłowego. Taka konstrukcja znacznie zmniejsza względne ruchy pomiędzy zespołem wymiennika ciepła a resztą zespołu kotłowego. Zatem nie są potrzebne złącza rozprężne o dużym zakresie ruchu. Zmniejszony zakres ruchu zmniejsza również koszty złączy rozprężnych oraz umożliwia stosowanie przegród tkaninowych a nie bardzo drogich przegród metalowych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszy przykład wykonania obiegowego fluidyzacyjnego urządzenia kotłowego według wynalazku w rzucie pionowym, schematycznie, fig. 2 - urządzenie z fig. 1 w innym rzucie pionowym, schematycznie, fig. 3 - drugi przykład wykonania obiegowego fluidyzacyjnego urządzenia kotłowego według wynalazku, w rzucie pionowym, schematycznie, oraz fig. 4 - trzeci przykład wykonania obiegowego fluidyzacyjnego urządzenia kotłowego według wynalazku w rzucie pionowym, schematycznie.

Na fig. 1 i 2 przedstawiono obiegowe fluidyzacyjne urządzenie kotłowe w postaci pieca fluidyzacyjnego 10 w pierwszym przykładzie wykonania, według wynalazku. Piec 10 służy do wytwarzania pary wodnej i w jego skład wchodzi sekcja piecowa 12, sekcja oddzielająca 14 (taka jak separator cyklonowy) oraz komora 16 wymiennika ciepła. Sekcja piecowa 12 zawiera pionową, chłodzoną wodą obudowę ze ścianą przednią 18, ścianą tylną 20, dwiema ścianami bocznymi 22 i 24, dnem 26 i sklepieniem 28.

W górnej części sekcji piecowej 12 znajduje się kanał 30 umożliwiający gazom spalinowym powstającym w sekcji piecowej 12 przepływ z sekcji piecowej 12 do sekcji oddzielającej 14. Ponadto istnieje prawidłowy układ kanałów (nie pokazany) umożliwiający oddzielonym gazom przepływ z górnej części sekcji oddzielają cej 14 do sekcji odzysku ciepł a, separatora pył ów i do komina (nie pokazanego).

Ściany boczne 18, 20, 22 i 24 sekcji piecowej 12, jak również ściany 74, 76, 80 i 82 sekcji oddzielającej 14 są utworzone z wielu rur wymieniających ciepło rozmieszczonych równolegle i w sposób szczelny dla gazów, którymi to rurami płynie płyn, który ma być ogrzewany, taki jak woda lub para wodna. Ponadto na obu końcach każdej ściany rurowej znajduje się szereg głowic, z których pokazano tylko głowicę 72, które to głowice, łącznie z dodatkowymi rurami i związanym z tym krążeniem płynu, działają w ten sposób, że prowadzą wodę przez rury wodne reaktora w znany sposób.

W odpowiednich otworach utworzonych w panelu rurowym 32 biegną cym wzdł u ż dolnej części obudowy sekcji piecowej 12 jest zamontowany układ rozprowadzania powietrza w formie szeregu dysz rozprowadzających powietrze (nie pokazanych). Panel rurowy 32 znajduje się w pewnej odległości od dna 26 tworząc w ten sposób komorę powietrzną 34 przystosowaną do odbioru powietrza ze źródła zewnętrznego (nie pokazanego) i rozprowadzania go dyszami do sekcji piecowej 12.

Sekcja oddzielająca 14 ma prostoliniową część górną 36, dolną część 38 w kształcie kosza zasypowego oraz kanał powrotny 40. Oddzielony materiał stały przechodzi z sekcji oddzielającej 14

PL 198 809 B1 kanałem powrotnym 40 do komory 16 wymiennika ciepła. Komora 16 wymiennika ciepła jest wykonana z metalowych płyt pokrytych stosunkowo grubą warstwą izolacji aby zapobiec zarówno erozji jak i powstaniu strat ciepł a. Zatem zewnę trzne ś ciany komory 16 wymiennika ciepł a nie są chł odzone. Naturalnie, na wewnętrznej stronie komory 16 wymiennika ciepła znajdują się powierzchnie wymiany ciepła (nie pokazane) do odzyskiwania ciepła z krążącego materiału stałego i wprowadzania tego ciepła do płynu, takiego jak woda lub para wodna, płynącego wewnątrz powierzchni wymiany ciepła w komorze 16 wymiennika ciepł a.

Z komory 16 wymiennika ciepła, krążący materiał jest prowadzony, przewodem powrotnym 44 do sekcji piecowej 12 pieca 10. Do przewodu powrotnego 44 może być podłączony podajnik 46 paliwa, za pomocą którego materiał stały zawierający paliwo może być wprowadzany do sekcji piecowej 12. W dolnej części sekcji piecowej 12 mogą znajdować się dodatkowe podajniki paliwa 48, jak również obojętnego materiału złoża, środka adsorbującego siarkę, itp. Do sekcji piecowej 12 jest doprowadzane wlotami 50 powietrze pomocnicze.

Na podłożu 54 jest umieszczonych szereg pionowych stalowych kolumn nośnych 52, a na nich jest ustawionych szereg, rozstawionych w pewnych odległościach od siebie, poziomych belek 56. Z belek 56 biegnie w dół szereg prętów wieszakowych 58 do podtrzymywania sekcji piecowej 12 i sekcji oddzielaj ą cej 14 pieca fluidyzacyjnego 10.

Według wynalazku, komora 16 wymiennika ciepła jest podtrzymywana przez szereg krótkich prętów wieszakowych 60 i 62, które są podtrzymywane przez rury do gorącej wody i/lub pary wodnej. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1 i 2, pręty wieszakowe 60 są podtrzymywane przez poziome głowice wlotowe 72, które doprowadzają gorącą wodę lub parę wodną do płaskiej ściany 74 sekcji oddzielającej 14. Jak pokazano na fig. 2, nawet jeżeli kanał powrotny 40 jest zbieżny w dół, to ściana 74 ma tę samą pełną szerokość na całym odcinku w dół ku głowicy 72, co umożliwia podłączenie prętów wieszakowych 60 z obu stron kanału powrotnego 40.

W przykł adzie wykonania pokazanym na fig. 1 i 2 istnieje moż liwość mocowania prę tów wieszakowych 60 bezpośrednio do poziomej głowicy 72 rur ściany 74, ponieważ kanał powrotny 40 separatora cyklonowego sekcji oddzielającej 14 jest usytuowany niesymetrycznie, będąc przedłużeniem ściany 74. Na przeciwległej zewnętrznej stronie, odpowiednia ściana boczna 76 sekcji oddzielającej 14 nie biegnie w dół tak nisko jak na wewnętrznej ścianie, a tym samym trzeba użyć innego zespołu nośnego. Jeżeli sztywny pręt łączący byłby umieszczony na całym odcinku od komory 16 wymiennika ciepła ku górnej części 36 separatora cyklonowego sekcji oddzielającej 14, to będą duże względne ruchy termiczne pomiędzy wewnętrzną i zewnętrzną stroną, oraz będzie potrzebna specjalna konstrukcja kompensująca ewentualne różnice.

Według drugiego przykładu wykonania wynalazku, gdy komora 16 wymiennika ciepła jest podtrzymywana przez górną część 36 separatora cyklonowego sekcji oddzielającej 14, to pionowe odcinki 68 rurociągów 66 wody lub pary wodnej są wykorzystywane jako część układu nośnego. Głównym zadaniem rurociągów 66 jest doprowadzanie wody lub pary wodnej do ścian rurowych sekcji oddzielającej 14 albo do jakichś innych części zespołu kotłowego pieca 10. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1 i 2, dolna część odcinka pionowego 68 rurociągu zasilającego 66 jest połączona z sekcją 16 wymiennika ciepła za pomocą krótkiego pręta wieszakowego 62. Odpowiednio, górna część odcinka pionowego 68 rurociągu zasilającego 66 jest połączona z górną częścią 36 separatora cyklonowego krótkim prętem wieszakowym 64.

Ponieważ rozszerzalność termiczna wieszaków po wewnętrznej stronie i zewnętrznej stronie komory 16 wymiennika ciepła może być według ujawnionych konstrukcji bardzo podobna, to do kompensacji ewentualnych różnic pomiędzy nimi nie są potrzebne żadne specjalne konstrukcje. Również rozszerzalność termiczna wieszaków jest zbliżona do rozszerzalności kanału powrotnego 40 i dolnej części 38 sekcji oddzielającej 14, a zatem do kompensacji ich względnych ruchów termicznych wystarczy stosunkowo krótka przegroda 70.

Układ zawieszenia komory 16 wymiennika ciepła ściśle podąża za ruchami termicznymi reszty podtrzymywanego od góry pieca 10.

Z tego względu połączenie pomiędzy komorą 16 wymiennika ciepła a dolną częścią sekcji piecowej 12 może być również wykonane jako proste poprzez zastosowanie głównie rury powrotnej 44 jako skośnej rury mającej część pionową z krótką przegrodą 78, jak to pokazano na fig. 1. Ujawniona konstrukcja jest zwarta w tym sensie, że komora 16 wymiennika ciepła znajduje się w pobliżu sekcji oddzielającej 14 i sekcji piecowej 12. Jednakże komora 16 wymiennika ciepła nie zajmuje żadnego miejsca w pobliżu dolnej części sekcji piecowej 12 lub w pobliżu podłoża 54. Z tego względu pozostaje

PL 198 809 B1 dużo miejsca na poprowadzenie innych ewentualnych przewodów i zbiorników w pobliżu dolnej części sekcji piecowej 12.

Na fig. 3 pokazano schematycznie komorę 16 wymiennika ciepła według drugiego przykładu wykonania wynalazku. W istocie rzeczy, na fig. 3 pokazano modyfikację części fig. 1, gdzie gorącą parę wodną lub wodę doprowadza się do rur ścianowych w ścianie bocznej 80 i ścianie bocznej 82 (której nie pokazano na tej figurze) sekcji oddzielającej 14 za pośrednictwem poziomych głowic wlotowych 84. Komora 16 wymiennika ciepła jest zawieszona na sztywnych prętach wieszakowych 86 przymocowanych do poziomych głowic wlotowych 84. Na fig. 3 pokazano trzy pręty wieszakowe, ale, oczywiście, ich liczba może się zmieniać w zależności od zastosowań praktycznych. Istnieje również możliwość, w razie potrzeby, łączenia typów środków zawieszających pokazanych na fig. 1 i 3. Istnieje również możliwość wydłużenia części, np. co piątej rury, rur ścianowych od ściany 76 na fig. 1 w dół, np. do poziomu poziomej głowicy wlotowej 84 oraz wykorzystywania tych rur jako części układu zawieszenia komory 16 wymiennika ciepła.

Na fig. 4 pokazano schematycznie układ zawieszenia komory 16 wymiennika ciepła połączony z symetryczną sekcją oddzielają c ą 14, zgodnie z trzecim przyk ł adem wykonania wynalazku. Na fig. 4 wszystkie środki wieszakowe komory 16 wymiennika ciepła mają pionowe odcinki 68 rur 66 do gorącej wody lub pary wodnej. Te pionowe odcinki 68 są połączone z komorą 16 wymiennika ciepła i z dolną krawędzią cylindrycznej części górnej 36 sekcji oddzielającej 14 za pomocą krótkich sztywnych prętów wieszakowych, odpowiednio, 62 i 64. Zatem rozszerzalność termiczna środków wieszakowych prawie odpowiada rozszerzalności termicznej dolnej części 38 sekcji oddzielającej 14 i kanału powrotnego 40, a krótka przegroda 70 wystarcza do kompensowania ich względnych ruchów termicznych.

Wynalazek opisano tu na przykładach powiązanych z aktualnie najbardziej zalecanymi przykładami wykonania, ale rozumie się samo przez się, że wynalazek nie ogranicza się do ujawnionych przykładów wykonania, natomiast może obejmować różne kombinacje lub modyfikacje swoich właściwości oraz kilku innych zastosowań ujętych w zakresie wynalazku, jak zdefiniowano w załączonych zastrzeżeniach patentowych.

Claims (19)

1. Obiegowe fluidyzacyjne urządzenie kotłowe, w skład którego wchodzi piec ze ścianami bocznymi o konstrukcji ścian rurowych, do spalania paliwa i wytwarzania produktów spalania, z którym jest połączony separator cząstek stałych do oddzielania cząstek od produktów spalania opuszczających piec, zaś z separatorem cząstek stałych jest połączona zewnętrzna komora wymiennika ciepła do odbierania ciepła od produktów spalania, do której jest podłączony kanał powrotny do zawracania cząstek oddzielonych za pomocą separatora do pieca, przy czym elementy składowe urządzenia są podtrzymywane za pomocą sztywnej konstrukcji nośnej, znamienne tym, że zawiera środki wieszakowe, w skład których wchodzi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody do zawieszania komory (16) wymiennika ciepła do sztywnej konstrukcji nośnej (52, 56).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rury do pary wodnej lub rury do wody pracują w temperaturze od około 300°C do około 550°C.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zewnętrzna komora (16) wymiennika ciepła ma nie chłodzone ścianki zewnętrzne.

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sztywna konstrukcja nośna (50, 56) jest umieszczona nad urządzeniem kotłowym (10) podtrzymując zespoły urządzenia kotłowego (10).

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ponad około 60% długości środków wieszakowych stanowi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody.

6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że separator cząstek (14) ma prostoliniową część górną (36) ze ścianami bocznymi w kształcie rury oraz stożkową część dolną (38).

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że do górnej części (36) separatora cząstek (14) są przymocowane środki wieszakowe do zawieszania komory (16) wymiennika ciepła.

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że w skład środków wieszakowych wchodzi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody.

9. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że w skład środków wieszakowych wchodzi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody biegnące w dół od górnej części (36) separatora cząstek (14).

PL 198 809 B1

10. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że w skład środków wieszakowych wchodzi co najmniej jeden rurociąg do pary wodnej i rurociąg doprowadzający wodę.

11. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że co najmniej około 50% długości środków wieszakowych stanowi co najmniej jedna rura do pary wodnej i rura do wody.

12. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że ponadto zawiera głowicę (72) doprowadzającą co najmniej jeden strumień gorącej wody i pary wodnej do ścian rurowych separatora cząstek (14).

13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że z głowicą (72) jest połączona co najmniej część środków wieszakowych.

14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że separator cząstek (14) ma ściany boczne o konstrukcji ściany rurowej, prostoliniową sekcję górną (36) oraz niesymetryczną część dolną (38).

15. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że w skład środków wieszakowych wchodzi co najmniej jeden rurociąg do pary wodnej i rurociąg doprowadzający wodę.

16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że ponadto posiada pręty wieszakowe do łączenia środków wieszakowych z górną sekcją (36) separatora cząstek (14).

17. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że część środków wieszakowych stanowi co najmniej jeden z rurociągów do pary wodnej i rurociągów doprowadzających wodę.

18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że ponadto posiada pręty wieszakowe do łączenia części środków wieszakowych z górną sekcją (36) separatora cząstek (14).

19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że w skład części środków wieszakowych wchodzą rury ścianowe umieszczone w dolnej sekcji (38) separatora cząstek (14).