PL200315B1 - Komora spalania kotła odzysknicowego z układem doprowadzania powietrza wtórnego - Google Patents

Abstract

Przedmiot wynalazku obejmuje urz adzenie do dostar- czania powietrza do komory spalania kot la odzysknicowe- go, w postaci strumieni, przy czym komora spalania posia- da scian e przedni a, scian e tyln a i sciany boczne. Urz adze- nia do wtryskiwania lugu czarnego s a usytuowane na scia- nach komory spalania, na jednym lub wielu poziomach komory spalania. Dodatkowo na kilku poziomach, na ró z- nych wysoko sciach usytuowane s a otwory do wprowadza- nia powietrza do komory spalania dostarczanego z uk ladu zasilania. W uk ladzie dostarczania powietrza wtórnego, zastosowano dwa stanowiska dostarczania, usytuowane na ró znych wysoko sciach, powy zej najni zszego poziomu, lub poziomów dostarczania powietrza do spalania i poni zej poziomu, lub poziomów wtryskiwania lugu czarnego. Powie- trze jest dostarczane z otworów, znajduj acych si e na dwóch przeciwnych scianach, na dwóch wspomnianych powy zej poziomach, przy czym otwory powietrzne s a tak zlokalizo- wane, ze strumienie powietrza s a wprowadzane szachow- nicowo, przy czym na jednej z przeciwleg lych scian znajdu- je si e parzysta ilosc dysz wytwarzaj acych strumienie, a na drugiej nieparzysta. Dysze powietrzne przynajmniej dwóch ze wspomnianych wy zej poziomów dostarczania powietrza zlokalizowane s a zasadniczo jedna nad drug a, w zasadni- czo pionowym szeregu. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest komora spalania kotła odzysknicowego z układem doprowadzania powietrza wtórnego, zwłaszcza dla kotłów odzysknicowych opalanych ługiem odpadkowym z procesów roztwarzania.

Optymalne dostarczanie powietrza do spalania w dolnej części komory spalania kotła odzysknicowego opalanego czarnym ługiem odgrywa znaczącą rolę w procesie regulacji spalania w kotle.

Ponieważ w odzysknicowym kotle energetycznym reakcje chemiczne przebiegają bardzo szybko, prędkość zachodzących procesów jest zasadniczo uzależniona od szybkości mieszania powietrza i czarnego ł ugu. Ten etap mieszania okreś la prę dkość spalania i ma również wpł yw na efektywność procesów. Powietrze i czarny ług wprowadza się zwykle do kotła poprzez indywidualne otwory i jest to szczególnie ważne, że dużą prędkość mieszania w kotle można osiągnąć, gdy dostarcza się strumienie powietrza, których profil przepływu w kierunku do góry nie jest bardzo zróżnicowany.

Duża prędkość „unoszenia”, występująca w centralnej części komory spalania jest szczególnie szkodliwa ponieważ wywołuje ona efekt „wynoszenia” kropel wtryskiwanego ługu czarnego. Symetria procesu spalania musi być regulowana na wskroś całego obszaru przekroju poprzecznego kotła a dostarczanie powietrza musi być dostosowane do każ dej sytuacji, gdy jest to wymagane.

Ług czarny jest zasadniczo wprowadzany do energetycznego kotła odzysknicowego w postaci kropel o dużych wymiarach, tak aby ułatwić przepływ kropli w kierunku do dołu i aby wykluczyć możliwość przepływu ich w postaci nieprzereagowanej (jako oczyszczonego oparu) w kierunku do góry, wraz z przepływem gazów do górnej części kotła. Duży wymiar kropel, który prowadzi do tego, że krople ługu są bardziej oddalone od siebie, niż w przypadku strumienia czarnego ługu o małych wymiarach kropel, oznacza, że odpowiednie zmieszanie jest nawet bardziej ważne w kotle odzysknicowym. W procesie pirolizy brył ługu czarnego, wytwarza się zwęglony materiał i gazy palne. Zwęglone produkty spalania opadają w kierunku do dołu, na dno komory spalania i tworzą złoże zwęglonego materiału, który musi być spalony.

Stechiometryczna ilość powietrza jest dostarczana do komory spalania kotła odzysknicowego w zależności od ilości dostarczanego ługu czarnego a dodatkowo jeszcze dostarcza się nadmiarową ilość powietrza, aby zapewnić realizację procesu spalania zupełnego. Jednak, zbyt duża ilość powietrza nadmiarowego powoduje zmniejszenie efektywności kotła i zwiększenie kosztów jego eksploatacji. Powietrze jest zwykle wprowadzane do kotła na trzech różnych poziomach: powietrze pierwotne w dolnej części komory spalania, powietrze wtórne ponad strumieniem powietrza pierwotnego ale poniżej dysz wtryskowych ługu, i powietrze trzecie ponad dyszami wtryskowymi ługu, dla zapewnienia zupełnego spalania. Powietrze wprowadzane jest zwykle poprzez kila otworów powietrznych rozlokowanych na wszystkich czterech ścianach komory spalania, lub tylko na dwóch przeciwległych ścianach komory spalania.

Ilość powietrza pierwotnego obejmuje zwykle 20 - 35% ogólnej ilości powietrza dostarczanego do komory spalania, zależnie od zawartości ługu i stałych substancji suchych w paliwie. Zadaniem powietrza pierwotnego jest uniesienie złoża zwęglonego materiału w kierunku otworów powietrznych. Powietrze wtórne stanowi zwykle 35 - 60% ogólnej ilości dostarczonego powietrza a powietrze trzecie, którego strumień może być rozdzielony na kilku poziomach w kierunku pionowym, zwykle stanowi 10 - 40% ogólnej ilości powietrza. W kotle można zastosować więcej niż trzy poziomy dostarczania powietrza do komory spalania.

Mieszanie czarnego ługu i powietrza jest trudne, ze względu na pionowy, skierowany w kierunku do góry, przepływ gazu, który powstaje w części środkowej kotła, co stanowi utrudnienie dla przepływu słabego strumienia powietrza wtórnego. Mówiąc bardziej szczegółowo, strumienie powietrza pierwotnego wprowadzane poprzez ściany boczne, w dennej części kotła, zderzają się wzajemnie w centralnej części kotła i tworzą, wraz z siatką strumieni powietrza wtórnego, przepływ strumieni gazów, w kierunku do góry, z bardzo dużą prędkością, który porywa spaliny i inne produkty gazowe niezupełnego spalania lub zanieczyszczenia z dolnej części komory spalania. Ten strumień gazu, zwany również „ciągiem kropelkowym” porywa również cząstki czarnego ługu przepływające w przeciwprądzie w kierunku do dołu i unosi je do górnej części kotła, gdzie przykleją się one do powierzchni grzewczych kotła i powodują ich zanieczyszczenie i zatkanie. W środkowej części kotła, prędkość gazów przepływających w kierunku do góry, może być nawet więcej niż cztery razy większa niż prędkość średnia gazów, wynikająca z niezupełnego lub słabego mieszania gazów. Dzięki temu, strefa przepływu gazów o dużej prędkości jest tworzona w środkowej części kotła, co sprawia, że mieszanie gazów spalinowych w strefach brzegowych strumienia przepływu jest bardzo utrudnione.

PL 200 315 B1 „Ciąg kropelkowy”, omówiony powyżej, ma wpływ na proces spalania w takiej sytuacji, gdy strumienie powietrza trzeciego muszą być wykorzystywane nie tylko do spalania niespalonych gazów, powstających w procesie spalania (CO, H2S, NH3 i tak dalej) ale również do spalania niespalonego materiału zwęglonego, zawartego w kropelkach paliwa. Gdy wymagana prędkość spalania dla materiału zwęglonego jest mniejsza niż dla niespalonych gazów, aby zapewnić zupełne spalanie, należy zwiększyć nadmiar ilości tlenu stosowanego w procesie spalania. Wtedy spaliny opuszczające komorę spalania zawierają większą ilość resztek CO i H2S i proces utylizacji w komorze spalania jest mniej efektywny, niż byłoby to możliwe.

Układ doprowadzania strumienia powietrza wtórnego również charakteryzuje się tym, że obejmuje przynajmniej jeden poziom, na którym rozmieszczone są otwory powietrzne, jeden blisko drugiego, patrząc w kierunku poziomym. Te przewody, realizują mieszane modele przepływu, w których gazy w komorze spalania są wprawiane w ruch w kierunku pionowym, przy wykorzystaniu omawianego wyżej „ciągu”, to znaczy przepływają one w kierunku ścian i następnie w kierunku do góry (lub do dołu) i przepływają następnie w kierunku głównego strumienia spalin.

Inny wariant rozkładu otworów doprowadzających powietrze wtórne obejmuje przeplatany układ dysz, przykładowo przedstawiony w opisach USA nr 5 121 700, 5 305 698, w których dysza o dużych wymiarach jest usytuowana naprzeciwko dyszy o małych wymiarach. Dysze o zróżnicowanych wymiarach są usytuowane przemiennie, w zróżnicowany sposób, na dwóch przeciwległych ścianach.

Opis patentowy USA nr 5 724 895, któremu odpowiada publikacja WO 9412829 ujawnia budowę układu zasilania powietrzem koniecznym do spalania. W tym układzie, poprzez zmianę mieszania pionowego na mieszanie poziome, uzyskuje się bardziej korzystny model przepływu w komorze spalania, w którym można uniknąć zjawiska silnego, centralnego, skierowanego do góry, „ciągu” przepływu gazów. Mieszanie poziome zostało zastosowane w całej przestrzeni komory spalania. Warunki mieszania poziomego zostały poprawione dzięki umieszczeniu dodatkowych otworów wlotowych powietrza, przykładowo na więcej niż sześciu różnych wysokościach w układzie pionowo oddalonych od siebie szeregach, ponad otworami powietrznymi, rozmieszczonymi na najwyższych poziomach.

W sposobie według opisu USA nr 5454908 część powietrza koniecznego do spalania wprowadzana jest do kotła odzysknicowego w pewnej odległości ponad wlotem ługu czarnego, tak aby wytworzyć atmosferę redukcyjną, przy czym między momentem wprowadzenia ługu czarnego i wspomnianej wyżej części powietrza koniecznego do spalania, ustala się przerwę czasową wynoszącą przynajmniej trzy sekundy. Wadą opisywanego tutaj układu jest powstanie wysoko usytuowanego, pionowego obszaru spalania, który pojawia się w ekstremalnych przypadkach przy wierzchołku komory spalania. Jeśli ten obszar spalania posiada atmosferę redukcyjną, w komorze spalania, należy przynajmniej miejscowo użyć materiałów bardziej wydajnych na wyższym poziomie, niż byłby konieczny, gdyby spalanie zachodziło niżej w komorze spalania. Inne wady tego układu doprowadzania powietrza, w którym spalanie odbywa się wysoko w komorze spalania, i temperatura przy wylocie z komory spalania jest bardzo wysoka, związane są z tym, że później w kotle powstaje duża przestrzeń, w której zachodzi zjawisko konwekcyjnego przenoszenia ciepła, a temperatura w dolnej części komory spalania jest niska i powstaje bardziej kosztowny układ. Niższa temperatura w dolnej części komory spalania nie pozwala na realizację procesu spalania z niską emisją SO2, tak jak to się dzieje w przypadku układu spalania, w którym temperatura w dolnej części komory spalania jest wyższa.

Opis US 5022331 ujawnia sposób i urządzenie do wprowadzania do komory spalania kotła odzysknicowego, powietrza koniecznego do spalania w postaci strumieni powietrza. Powietrze konieczne do spalania jest wprowadzane w postaci strumieni powietrznych, przez przelotowe otwory powietrzne o przynajmniej dwu wymiarach. Przelotowe otwory powietrzne wykonane w ścianach komory spalania są zwymiarowane w sposób zróżnicowany, tak, że ich hydrauliczne średnice zwiększają się w kierunku od naroża komory spalania do środka ściany komory spalania, przy czym zwiększa się stopień penetracji odpowiednich strumieni powietrznych przepływających przez przelotowe otwory powietrzne. Ponad najniższym poziomem dostarczania powietrza i poniżej poziomu wtryskiwania ługu czarnego znajduje się tylko jeden poziom dostarczania powietrza.

Przedmiotem wynalazku jest komora spalania kotła odzysknicowego z układem doprowadzania powietrza wtórnego w formie strumieni powietrznych. Komora ta posiada ścianę przednią, ścianę tylną i ś ciany boczne oraz urzą dzenia sł u żące do wtryskiwania ł ugu czarnego, rozmieszczone na ś cianach, na określonym poziomie, i większą ilość otworów powietrznych, zlokalizowanych w kilku poziomych rzędach na ścianach komory spalania, służących do wprowadzania powietrza do tej komory, pochodzącego z układu zasilania.

PL 200 315 B1

Układ obejmuje dwie poziomo rozstawione linie zasilania powietrzem usytuowane na różnych wysokościach ponad najniżej usytuowaną linią, lub liniami zasilania powietrzem poniżej jednej, lub wielu linii wtryskiwania ługu czarnego. Powietrze jest podawane z otworów znajdujących się w dwóch przeciwległych ścianach, na omówionych wyżej poziomach, a otwory powietrzne na każdym poziomi są usytuowane w ten sposób, że dysze powietrzne są rozmieszczone w układzie przestawnym, w którym parzysta ilość dysz rozmieszczona jest na jednej ścianie, a na ścianie przeciwległej rozmieszczona jest nieparzysta ilość dysz i dysze powietrzne rozmieszczone na dwóch poziomach są usytuowane zasadniczo w pionowych rzędach.

Istota wynalazku polega na tym, że każdy z wyżej wymienionych rzędów jest utworzony przez dwie dysze powietrzne.

Korzystnie, dysze powietrzne usytuowane na dwóch poziomach, są zlokalizowane na tylnej i przedniej ś cianie komory spalania.

W konstrukcji według wynalazku, odległość V, mierzona w kierunku pionowym między poszczególnymi poziomami, pomiędzy poziomymi osiami symetrii otworów powietrznych spełnia zależność:

V/L < 0,5, gdzie L stanowi odległość między dwoma sąsiadującymi otworami powietrznymi, usytuowanymi na tym samym poziomie, mierzoną między wzdłużnymi osiami symetrii sąsiednich otworów powietrznych.

Korzystnie, stosunek V/L wynosi 0,25 - 0,5 a odległość V, mierzona w kierunku pionowym wynosi 1 - 2 m.

Zgodnie z wynalazkiem, zasadniczo powietrze nie jest dostarczane z pozostałych ścian.

Ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi trzy, przy czym jedna z nich usytuowana jest na jednej z przeciwległych ścian a dwie usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest mniejsza niż 500 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

Ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi trzy, przy czym jedna z nich usytuowana jest na jednej z przeciwległych ścian a dwie usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest zawarta między 500 i 1500 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

Ilość dysz powietrznych na każdym z przynajmniej dwu poziomów wynosi pięć, przy czym dwie z nich usytuowane są na jednej z przeciwległych ścian a trzy usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest zawarta między 500 i 4000 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

Ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi siedem, przy czym trzy z nich usytuowane są na jednej z przeciwległych ścian a cztery usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest zawarta między 1500 i 4000 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

Ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi dziewięć, przy czym cztery z nich usytuowane są na jednej z przeciwległych ścian a dwie usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest zawarta między 2500 i 4000 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

Ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi siedem, dziewięć, jedenaście lub trzynaście, przy czym odpowiednio trzy, cztery, pięć lub sześć dysz usytuowanych jest na jednej z przeciwległych ścian a dwie usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym wynosi powyżej 4000 palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

Korzystnie, ilość najniżej usytuowanych poziomów dysz powietrznych wynosi jeden.

Ilość najniżej usytuowanych poziomów powietrznych, poniżej dwu najniższych poziomów powietrznych wynosi dwa, a dysze powietrzne usytuowane na poziomie powietrznym, który jest usytuowany wyżej w kierunku pionowym, poniżej tych dwu poziomów rozmieszczone są w układzie przestawnym na dwu przeciwległych ścianach, tak, że ilość dysz powietrznych jest większa o jedną niż ilość dysz powietrznych tych dwu poziomów na tej samej ścianie, a mniejsze dysze powietrzne rozmieszczone są na pozostałych ścianach.

Prędkość powietrza przepływającego przez otwory powietrzne znajdujących się na dwóch poziomach powietrznych wynosi przynajmniej 40 m/s.

Według wynalazku, komora spalania wyposażona jest w dysze powietrzne, przez które dostarczane jest powietrze trzecie, rozmieszczone na jednym poziomie, lub na kilku poziomach, które to poziomy usytuowane są powyżej poziomu, lub poziomów, na których usytuowane są dysze wtryskujące

PL 200 315 B1 ług czarny i tym, że ilość dysz powietrznych na każdym poziomie dostarczania powietrza trzeciego jest większa niż ilość dysz powietrznych rozmieszczonych na poziomie dostarczania powietrza wtórnego.

Pionowa odległość między najniżej usytuowanym poziomem dostarczania powietrza trzeciego i poziomem, na którym rozmieszczone są dysze wtryskujące ł ug czarny jest wię ksza niż 2 m.

Otwory powietrzne tworzą pionowe linie, tak, że pionowe osie symetrii otworów pionowego szeregu zasadniczo tworzą jedną linię prostą.

Otwory powietrzne, usytuowane w pionowym rzędzie są bocznie przesunięte, tak, że powstaje pewna odległość, odpowiadająca wielkości przesunięcia, między otworami powietrznymi usytuowanymi jeden na drugim, przy czym odległość ta, mierzona między wzdłużnymi osiami symetrii otworów powietrznych, usytuowanych jeden nad drugim, jest mniejsza niż 1,5 H lub mniejsza niż 1,5 W, w zależności od tego, który z tych wymiarów jest większy, przy czym H oznacza wysokość najwyższego otworu a W - szerokość najszerszego otworu, przy czym odległość wynikająca z przesunięcia otworów wynosi 0,075 - 0,16 m.

Układ zasilania powietrzem jest połączony z elementami układu spalania przenoszącymi spaliny z kotła odzysknicowego, w celu wywołania recyrkulacji części spalin do komory spalania lub z przewodem dostarczającym gaz zapachowy do komory spalania.

Przedmiotowy wynalazek obejmuje budowę ulepszonego układu zasilania powietrzem koniecznym do spalania w kotle odzysknicowym. Szczególnie, zaproponowano tu układ zasilania powietrzem wtórnym, w którym skutecznie unika się, tego, że którykolwiek ze strumieni gazu, miejscowy lub centralny przepływa w kierunku do góry z dużą prędkością porównywalną z przeciętną prędkością gazu, przepływającego w kierunku do góry. Inna z cech przedmiotowego wynalazku umożliwia stałe przenikanie powietrza koniecznego do spalania do kotła przy różnych poziomach obciążenia. Inna cecha wynalazku przyczynia się do stworzenia lepszych warunków koniecznych do zmieszania ługu czarnego i powietrza koniecznego do spalania w komorze spalania.

Urządzenie o ulepszonej konstrukcji według wynalazku, służące do doprowadzania jest również przeznaczone do ograniczenia ilości emisji substancji szkodliwych, pochodzących z komory spalania kotła.

Zgodnie z wynalazkiem, powietrze wtórne wprowadzane jest do komory spalania na dwóch poziomach, poprzez otwory powietrzne znajdujące się tylko w dwóch przeciwległych ścianach, korzystnie ścianie przedniej i tylnej.

Zasadniczo, powietrze nie jest dostarczane przez dwie pozostałe ściany, to znaczy ściany boczne. W układzie przestawnym strumień powietrza, pochodzący z otworów usytuowanych na ścianie, posiadającej parzystą ilość dysz powietrznych jest skierowany między dwa przylegające do siebie otwory, usytuowane na ścianie przeciwległej, na której rozmieszczona jest nieparzysta ilość otworów powietrznych. Podobnie, strumienie powietrza, pochodzące z dysz, usytuowanych na ścianie posiadającej nieparzystą ilość otworów, są zasadniczo skierowane zasadniczo bezpośrednio w płaszczyźnie poziomej w kierunku ściany przeciwległej. Strumienie powietrza pochodzące z otworów powietrznych, rozmieszczonych na przeciwległych ścianach mijają się bezkolizyjnie.

W ten sposób na dwóch pobocznych poziomach, boczne rozstawienie dysz na jednym poziomie ścian bocznych jest symetryczne. Na ścianie posiadającej nieparzystą ilość dysz powietrznych, przykładowo trzy, środkowa dysza powietrzna jest usytuowana zasadniczo na osi centralnej ściany, a inne dysze są zlokalizowane w tej samej odległo ści, po obydwu stronach dyszy środkowej. Na jednej z przeciwległych ścian, posiadającej parzystą ilość dysz, przykładowo dwie, dysze te usytuowane są bocznie, w połowie odległości między dyszami ściany przeciwległej. W ten sposób rozstawienie dysz jest symetryczne w stosunku do pionowej płaszczyzny, która jest równoległa do pozostałych ścian, (to znaczy ścian nie posiadających dysz powietrza wtórnego) i przechodzącej przez środek szeregów ścian, posiadających dysze powietrza wtórnego.

Przedmiotowy wynalazek został oparty na wymienionych niżej zasadach, aby uniknąć występowania silnego pionowego przepływu, ale aby jeszcze można było uzyskać w komorze spalania efektywne wymieszanie strumieni powietrza koniecznego do spalania i niespalonych, palnych pozostałości ługu czarnego, w postaci drobnych kropelek:

-silny strumienie powietrza wtórnego (silne strumienie powietrza wytwarzane poniżej miejsc usytuowania urządzeń wtryskujących ług czarny).

-takie rozmieszczenie tych strumieni, aby nie kolidowały one między sobą, co w prosty sposób pozwala na zrealizowanie silnego przepływu w kierunku do góry i niepożądanego profilu przepływu do góry dla gazów w komorach spalania. Zamiast tego, powinny być generowane strumienie poprzeczne, konieczne do uzyskania wysokiego stopnia zmieszania gazów.

PL 200 315 B1

-minimalne ssanie gazów w kierunku pionowym do tych strumieni, ponad urządzeniami wtryskującymi ług czarny, co zwiększa przepływ gazu w kierunku do góry.

-minimalne ssanie kropelek ługu z dysz w kierunku strumieni powietrza trzeciego.

-pokrycie powierzchni dostarczania powietrza trzeciego za pomocą kilku strumieni powietrza, które pokrywają dobrze i równomiernie powierzchnię przekroju poprzecznego komory spalania oby zabezpieczyć odpowiednie ukształtowanie strumieni skierowanych pionowo, co może zabezpieczyć przed ich uderzeniem obszar spalania końcowego, w którym nie może zachodzić ostateczne spalanie niespalonych gazów. W tym obszarze nie może również dochodzić do kolizji między poszczególnymi strumieniami gazów, ale powinien pojawić się silny przepływ w kierunku poprzecznym i powinno zachodzić skuteczne mieszanie gazów.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pos. 1 przedstawia schematycznie przekrój wzdłużny kotła odzysknicowego, fig. 1 - widok boczny dolnej części komory spalania kotła odzysknicowego, wraz z układem otworów powietrznych według wynalazku i fig. 2 - widok z góry dolnej części komory spalania kotła odzysknicowego, wraz z układem dysz powietrznych według wynalazku.

Pos. 1 przedstawia konwencjonalną konstrukcję kotła odzysknicowego. Kocioł 1 obejmuje komorę spalania 2 wyposażoną w dno, ściany parownika 4 i przegrzewacz 5. W procesie spalania, przy dnie komory spalania kotła formowane jest złoże wysuszonego i częściowo spalonego ługu czarnego. Roztopione składniki ługu przepływają przez szczeliny powstające w złożu w kierunku dna komory spalania, skąd są odprowadzane poprzez przelew do zbiornika odpadów płynnych 7. Ług czarny wprowadzany jest do komory spalania przez otwory znajdujące się w strefie 8. Powietrze wprowadzane jest na trzech różnych poziomach poprzez: otwory powietrza pierwotnego 9, otwory powietrza wtórnego 10 i otwory powietrza trzeciego 11.

Jak wiadomo, komora spalania kotła odzysknicowego posiada ścianę przednią, tylną i ściany boczne. Dysze wtryskujące ług czarny są rozmieszczone na tych ścianach, na kilku poziomach. Na tych ścianach usytuowanych jest również wiele otworów powietrznych rozmieszczonych w wielu poziomych rzędach, poprzez które powietrze pobierane ze źródła zasilania doprowadzane jest do komory spalania.

Według przedmiotowego wynalazku, otwory powietrzne, poprzez które doprowadzane jest powietrze wtórne, są rozmieszczone w specyficzny sposób. W połączeniu z tym wynalazkiem, stosowanie tu powietrza wtórnego jest powiązane z zasilaniem komory spalania powietrzem, poprzez otwory znajdujące się między otworami znajdującymi się na najniższym poziomie, czyli otworami powietrza pierwotnego i otworami, przez które dostarczany jest ług czarny, znajdującymi się na jednym, względnie na kilku poziomach. W układzie według wynalazku, powietrze wtórne jest dostarczane poprzez dysze rozmieszczone w układzie przestawnym na przeciwległych ścianach, na przynajmniej dwóch poziomach, korzystnie na dwóch poziomach.

Każdy z tych poziomów, na których dostarczane jest powietrze zawiera parzystą ilość dysz rozmieszczonych na jednej ze ścian i ich nieparzystą ilość na ścianie przeciwległej, jak to zostało przedstawione na fig. 2. Pierwszy zestaw dysz powietrznych został przedstawiony na fig. 2. W tym układzie przestawnym, strumień powietrza pochodzący z otworu powietrznego usytuowanego na ścianie posiadającej parzystą ilość otworów jest skierowany między dwa usytuowane obok siebie otwory powietrzne przeciwległej ściany, posiadającej nieparzystą ilość otworów powietrznych. Strumienie powietrza, pochodzące z otworów znajdujących się na przeciwległych ścianach mijają się wzajemnie, nie kolidując faktycznie ze sobą. Otwory powietrzne znajdujące się na różnych poziomach usytuowane są na tych samych ścianach, przykładowo na ścianie przedniej i tylnej.

Zgodnie z przykładem wykonania wynalazku, przestawionym na fig. 1, otwory powietrzne usytuowane jeden nad drugim na dwu poziomach, w pionowych rzędach są przesunięte w kierunku poziomym o pewną odległość. Wymiar tego przesunięcia jest mierzony w ten sposób, że stanowi on odległość między dwiema pionowymi osiami symetrii dwóch otworów, umieszczonych jeden nad drugim. Na fig. 1, oznaczeniem D1 oznaczono odległość między wzdłużnymi osiami a i b. Odległość D1 jest mniejsza niż wymiar 1,5 H lub 1,5 W zależnie od tego, która wartość jest większa. Wymiar H określa najdłuższą wysokość otworu powietrznego, a wymiar W - szerokość najszerszego otworu powietrznego ze wszystkich otworów znajdujących się na obydwu poziomach. Wymiar przesunięcia otworów powietrznych, usytuowanych jeden nad drugim, może być korzystny ze względu na to, że ściany komory spalania kotła wyłożone są rurami. Wymiary przesunięcia między pozostałymi osiami otworów, przedstawionych na fig. 1 oznaczono oznacznikami D2 i D3.

PL 200 315 B1

Korzystnie, wymiar przesunięć D1, D2, D3 jest mniejszy niż wymiar H, lub mniejszy niż wymiar W. Zwykle, ten wymiar między dwoma otworami powietrznymi usytuowanymi jeden nad drugim wynosi 0,075 - 0,16 m.

Dwa poziomy powietrzne są tak zlokalizowane, że istnieje odległość pionowa V między poziomami powietrznymi. Odległość V jest mierzona w ten sposób, że jest to odległość w kierunku pionowym między poziomymi osiami symetrii otworów, usytuowanych jeden nad drugim, które na fig. 1 zostały oznaczone literami d i e. Odległość V spełnia następującą zależność: V/L < 0,5, gdzie L oznacza odległość między sąsiednimi otworami, leżącymi na tym samym poziomie, mierzoną między wzdłużnymi osiami symetrii sąsiadujących otworów. Na fig. 1, odległość L jest odległością między liniami b ic. Wartość odległości L zależy przykładowo od liczby otworów, znajdujących się w ścianie komory spalania. Jeżeli ilość otworów w ścianie komory spalania jest parzysta, a w ścianie przeciwległej nieparzysta, odległość L, użyta w tej zależności stanowi wartość minimalną.

Zwykle proporcja V/L ma wartość 0,05 - 0,5, korzystnie 0,25 - 0,5. Przeważnie, pionowy wymiar V wynosi 1 - 2 m.

Korzystnie, kształt otworów powietrza wtórnego jest zbliżony do sześciokąta, aby zminimalizować obszar niechłodzonych płetw rur parownika. Otwory powietrzne mają powierzchnię o wielkości a i szerokość W. Korzystnie, stosunek wielkości powierzchni i szerokości podniesionej do potęgi drugiej, czyli a/W² wynosi więcej niż 4, ale może mieć mniejszą wartość. Przykładowo, proporcja ta może wynosić od 5 do 10. Istotną cechą wynalazku jest to, że każdy otwór powietrzny jest usytuowany bliżej otworu powietrznego usytuowanego powyżej niż otworu, usytuowanego w tym samym rzędzie. W ekstremalnym przypadku, pionowa odległość V jest zbliżona do wartości zerowej, dzięki czemu dwa otwory powietrzne, usytuowane jeden nad drugim mogą być zastąpione jednym otworem o dużej wysokości i małej szerokości.

Przeważnie, najniżej usytuowany poziom dostarczania powietrza pierwotnego zlokalizowany jest na wysokości 0,7 -1,0 m od dna komory spalania (od powierzchni lustra płynnego żużla). Odległość między poziomem dostarczania powietrza pierwotnego i najniższym poziomem dostarczania powietrza wtórnego, obejmującego dysze powietrzne znajdujące się tylko na dwu ścianach wynosi około 0,8 - 1,5 m, w którym to przypadku najniżej usytuowany poziom dostarczania powietrza wtórnego jest zlokalizowany na wysokości 1,5 - 2,5 m od dna komory spalania (od powierzchni lustra płynnego żużla). Poziom dostarczania powietrza wtórnego, usytuowany w dolnej części komory spalania obejmujący dysze powietrzne zlokalizowane na czterech ścianach znajduje się na wysokości 1 - 1,4 od powierzchni lustra płynnego żużla.

Otwory powietrzne tego samego poziomu dostarczania powietrza wtórnego nie muszą być zlokalizowane dokładnie na tej samej wysokości na przeciwległych ścianach. To oznacza, że dysze powietrzne znajdujące się na przeciwległych ścianach nie są usytuowane na tej samej płaszczyźnie poziomej. Jednak, różnica między wysokością usytuowania otworów powietrznych na tym samym poziomie na przeciwległych ścianach odpowiada mniejszemu wymiarowi niż 10% głębokości komory spalania.

Zgodnie z korzystnym przykładem wykonania wynalazku, dysze powietrzne dostarczające na odpowiednim poziomie powietrze wtórne, są usytuowane na ścianie przedniej i tylnej komory spalania, ale układ według wynalazku może być wykorzystywany równie dobrze na jej ścianach bocznych.

Ilość dysz powietrza wtórnego, usytuowanych na odpowiednich poziomach jest określona poprzez podane niżej wielkości zależnie od ilości palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego dostarczanego do kotła odzysknicowego.

Przy ilości:

- mniej niż 500 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d, stosuje się 1 + 2 dysze w jednym poziomie (6 dysz razem w przypadku dwóch poziomów dysz powietrznych)

- 500 - 1500 ton stosuje się 1 + 2 lub 2 + 3 dysze na jednym poziomie

- 1500 - 2000 ton stosuje się 3 + 4 dysze na jednym poziomie

- 2500 - 4000 ton stosuje się 2 + 3, 3 + 4 lub 4 + 5 dysz na jednym poziomie

- > 4000 ton stosuje się 3 + 4, 4 + 5 lub 6 + 7 dysz na jednym poziomie.

Określenie „1 + 2 dysze w jednym poziomie” oznacza, że jedna dysza jest usytuowana na jednej z przeciwległych ścian, a na drugiej usytuowane są dwie dysze. Figury 1 i 2 przedstawiają rozmieszczenie dysz, w którym na dwóch poziomach rozmieszczone są dysze w układzie 2 + 3.

Zgodnie z wynalazkiem, prędkość przepływu powietrza wtórnego dostarczanego przez otwory do komory spalania wynosi korzystnie przynajmniej 40 m/s.

Aby zapobiec tworzeniu się pionowych strumieni, które mogłyby uderzać o powierzchnię komory spalania w jej obszarze, gdzie powinien następować proces końcowego spalania niespalonych

PL 200 315 B1 gazów, ilość dysz powietrznych, usytuowanych na poziomie dostarczania powietrza trzeciego, w zastrzeganym układzie jest większa niż ilość dysz powietrznych na poziomie dostarczania powietrza wtórnego.

Korzystnie, odległość mierzona w pionie, między najniższym poziomem dostarczania powietrza trzeciego, i poziomem wtryskiwania ługu czarnego jest dwa razy większa niż odległość, mierzona w pionie między poszczególnymi poziomami dostarczania powietrza wtórnego.

W ukł adzie wedł ug wynalazku, ukł ad zasilania powietrzem koniecznym do spalania moż e być połączony z urządzeniami służącymi do przenoszenia spalin z kotła odzysknicowego, w celu uzyskania częściowej recyrkulacji spalin w komorze spalania. Układ zasilania powietrzem może być również połączony do przewodu doprowadzania gazów wonnych do komory spalania.

Wprawdzie przedmiotowy wynalazek został opisany w połączeniu z najbardziej korzystnym i stosowanym w praktyce rozwiązaniem, które zostało powyżej rozważone, jest oczywiste, że wynalazek ten nie jest ograniczony do ujawnionego przykładu wykonania, ale wręcz przeciwnie, jest tak zaprojektowany, że może obejmować różne modyfikacje i układy ekwiwalentne, które objęte są wspólna ideą wynalazczą i zakresem ochrony przedstawionym w zastrzeżeniach patentowych.

Wynalazek ten obejmuje również taki przykład wykonania, zgodnie z którym dysze powietrzne, opisane powyżej tworzą pierwszy zestaw dysz powietrznych. Dodatkowo do pierwszego zestawu dysz powietrznych, na przeciwległej ścianie, w poziomo usytuowanym rzędzie, ulokowany jest drugi zestaw dysz powietrznych, tak, że pierwszy i drugi zestaw dysz powietrznych tworzą przeciwległe pary i strumień powietrza przepływający przez drugą dyszę stanowi mniej niż 25% strumienia powietrza wypływającego z przeciwległej dyszy pierwszego zestawu dysz powietrznych. Większa część, to znaczy więcej niż 75% powietrza jest wprowadzana przez dysze pierwszego zestawu dysz powietrznych. Otwory powietrzne drugiego zestawu dysz powietrznych są rozmieszczone w układzie jeden nad drugim, to znaczy w ten sam sposób, jak to został o opisane powyżej w przypadku otworów powietrznych pierwszego zestawu dysz powietrznych. Zgodnie z innym przykładem wykonania wynalazku, drugi zestaw dysz powietrznych jest rozmieszczony w pobliżu lub w narożu komory spalania, dzięki czemu strumień powietrza, wypływający z drugiego zestawu dysz powietrznych stanowi mniej niż 25% strumienia wypływającego z pierwszego zestawu dysz powietrznych. Korzystnie, otwór powietrza wtórnego jest usytuowany w każdym narożu komory spalania. Strumienie gazu w obszarach naroży komory spalania mogą być regulowane za pomocą elementów słabych strumieni powietrza. Jednak, korzystne jest, gdy całkowity strumień powietrza jest wprowadzany do komory spalania poprzez pierwszy zestaw dysz powietrznych, w którym to przypadku, komora spalania nie jest wyposażona w drugi zestaw dysz powietrznych.

Claims (22)

1. Komora spalania kotła odzysknicowego z układem doprowadzania powietrza wtórnego w formie strumieni powietrznych do tej komory, przy czym komora spalania posiada ś cianę przednią , ścianę tylną i ściany boczne oraz urządzenia służące do wtryskiwania ługu czarnego, rozmieszczone na ścianach komory spalania, na określonym poziomie, i większą ilość otworów powietrznych, zlokalizowanych w kilku poziomych rzędach na ścianach komory spalania, służących do wprowadzania powietrza do tej komory, pochodzącego z układu zasilania, przy czym układ obejmuje dwie poziomo rozstawione linie zasilania powietrzem usytuowane na różnych wysokościach ponad najniżej usytuowaną linią, lub liniami zasilania powietrzem i poniżej jednej, lub wielu linii wtryskiwania ługu czarnego, przy czym powietrze jest podawane z otworów znajdujących się w dwóch przeciwległych ścianach, na omówionych wyżej poziomach, a otwory powietrzne na każdym poziomie są usytuowane w ten sposób, że dysze powietrzne są rozmieszczone w układzie przestawnym, w którym parzysta ilość dysz rozmieszczona jest na jednej ścianie, a na ścianie przeciwległej rozmieszczona jest nieparzysta ilość dysz i dysze powietrzne rozmieszczone na dwóch poziomach są usytuowane zasadniczo w pionowych rzędach, znamienna tym, że każdy z nich jest utworzony przez dwie dysze powietrzne.

2. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że dysze powietrzne usytuowane na dwóch poziomach, są zlokalizowane na tylnej i przedniej ścianie komory spalania.

3. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że odległość (V), mierzona w kierunku pionowym między poszczególnymi poziomami, pomiędzy poziomymi osiami symetrii otworów powietrznych spełnia zależność: (V/L) < 0,5, gdzie (L) stanowi odległość między dwoma sąsiadującymi otworami powietrznymi, usytuowanymi na tym samym poziomie, mierzoną między wzdłużnymi osiami symetrii sąsiednich otworów powietrznych.

PL 200 315 B1

4. Komora według zastrz. 3, znamienna tym, że stosunek (V/L) wynosi 0,25 - 0,5.

5. Komora według zastrz. 3, znamienna tym, że odległość (V), mierzona w kierunku pionowym wynosi 1 - 2 m.

6. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że zasadniczo powietrze nie jest dostarczane z pozostałych ścian.

7. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi trzy, przy czym jedna z nich usytuowana jest na jednej z przeciwległych ścian a dwie usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest mniejsza niż 500 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

8. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi trzy, przy czym jedna z nich usytuowana jest na jednej z przeciwległych ścian a dwie usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest zawarta między 500 i 1500 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

9. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość dysz powietrznych na każdym z przynajmniej dwu poziomów wynosi pięć, przy czym dwie z nich usytuowane są na jednej z przeciwległych ścian a trzy usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest zawarta między 500 i 4000 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

10. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi siedem, przy czym trzy z nich usytuowane są na jednej z przeciwległych ścian a cztery usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest zawarta między 1500 i 4000 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

11. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi dziewięć, przy czym cztery z nich usytuowane są na jednej z przeciwległych ścian a dwie usytuowane są na drugiej, przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym jest zawarta między 2500 i 4000 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d,

12. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość dysz powietrznych na każdym z dwu poziomów wynosi siedem, dziewięć, jedenaście lub trzynaście, przy czym odpowiednio trzy, cztery, pięć lub sześć dysz usytuowanych jest na jednej z przeciwległych ścian a dwie usytuowane są na drugiej , przeciwległej ścianie, gdy ilość paliwa w kotle odzysknicowym wynosi powyżej 4000 ton palnych składników stałych wysuszonego ługu czarnego/d.

13. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość najniżej usytuowanych poziomów dysz powietrznych wynosi jeden.

14. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość najniżej usytuowanych poziomów powietrznych, poniżej dwu najniższych poziomów powietrznych wynosi dwa, a dysze powietrzne usytuowane na poziomie powietrznym, który jest usytuowany wyżej w kierunku pionowym, poniżej tych dwu poziomów rozmieszczone są w układzie przestawnym na dwu przeciwległych ścianach, tak, że ilość dysz powietrznych jest większa o jedną niż ilość dysz powietrznych tych dwu poziomów na tej samej ścianie, a mniejsze dysze powietrzne rozmieszczone są na pozostałych ścianach.

15. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że prędkość powietrza przepływającego przez otwory powietrzne znajdujących się na dwóch poziomach powietrznych wynosi przynajmniej 40 m/s.

16. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że komora spalania wyposażona jest w dysze powietrzne, przez które dostarczane jest powietrze trzecie, rozmieszczone na jednym poziomie, lub na kilku poziomach, które to poziomy usytuowane są powyżej poziomu, lub poziomów, na których usytuowane są dysze wtryskujące ług czarny i tym, że ilość dysz powietrznych na każdym poziomie dostarczania powietrza trzeciego jest większa niż ilość dysz powietrznych rozmieszczonych na poziomie dostarczania powietrza wtórnego.

17. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że pionowa odległość między najniżej usytuowanym poziomem dostarczania powietrza trzeciego i poziomem, na którym rozmieszczone są dysze wtryskujące ług czarny jest większa niż 2 m.

18. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory powietrzne tworzą pionowe linie, tak, że pionowe osie symetrii otworów pionowego szeregu zasadniczo tworzą jedną linię prostą.

19. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że otwory powietrzne, usytuowane w pionowym rzędzie są bocznie przesunięte, tak, że powstaje odległość (D1, D2, D3), odpowiadająca wielkości przesunięcia, między otworami powietrznymi usytuowanymi jeden na drugim, przy czym odległość ta, mierzona między wzdłużnymi osiami symetrii otworów powietrznych, usytuowanych jeden nad drugim,

PL 200 315 B1 jest mniejsza niż 1,5 (H) lub mniejsza niż 1,5 W, w zależności od tego, który z tych wymiarów jest większy, przy czym (H) oznacza wysokość najwyższego otworu a (W) - szerokość najszerszego otworu.

20. Komora według zastrz. 19, znamienna tym, że odległość wynikająca z przesunięcia otworów wynosi 0,075 - 0,16 m.

21. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że układ zasilania powietrzem jest połączony z elementami ukł adu spalania przenoszą cymi spaliny z kotł a odzysknicowego, w celu wywoł ania recyrkulacji części spalin do komory spalania.

22. Komora według zastrz. 1, znamienna tym, że układ zasilania powietrzem jest połączony z przewodem dostarczającym gaz zapachowy do komory spalania.