PL209461B1 - Element dopalający do kotłów lub pieców na paliwo stałe, zwłaszcza węgiel - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest element dopalający do kotłów lub pieców na paliwo stałe, zwłaszcza węgiel, przydatny w szczególności do kotłów bądź pieców wyposażonych w palnik retortowy.

Znany jest na przykład z polskiego zgłoszenia wzoru użytkowego W-104952 bezdymny kocioł wodny wyposażony w palnik retortowy. Nad palnikiem, poniżej kanałów grzewczych, kocioł ten ma zainstalowany odchylacz spalin, powodujący odpowiednie kierowanie spalin do kanałów grzewczych, łączących komorę wymiennika z umieszczoną nad nią komorą wylotową spalin. Wyposażenie kotła z palnikiem retortowym w kierownicę spalin usytuowaną nad paleniskiem znane jest również z opisu patentowego P-367811. W konstrukcjach tych paliwo doprowadzane jest przez układy nawęglania z jednej strony palnika retortowego, co nie sprzyja równomiernemu spalania w palniku retortowym, powodując określone straty sprawności kotła.

Znany jest ponadto, na przykład z polskiego opisu patentowego nr P-348314 kocioł ekologiczny na paliwo stałe wyposażony w palenisko retortowe dwustopniowe, umożliwiające zasilanie z dwóch kierunków. Nad paleniskiem, a poniżej wymiennika ciepła, kocioł ten wyposażony jest również w kierownicę płomieni, mającą za zadanie podwyższenie sprawności kotła.

Stosowane kotły na paliwo stałe z palnikiem retortowym wykazują w praktyce wystarczającą sprawność energetyczną oraz spełniają normy w zakresie odprowadzonych do środowiska produktów spalania w sytuacji zasilania węglem o dobrych parametrach jakościowych. W sytuacji zasilania kotłów węglem o parametrach jakościowych gorszych, emisja produktów spalania w zasadniczy sposób zwiększa się, powodując wynikające z tego straty energetyczne oraz ekonomiczne.

Znany jest ponadto z amerykańskiego opisu patentowego US 4782765 piec, który zawiera element w postaci walcowego korpusu zakończonego stożkiem zwrócony ku palnikowi.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji elementu dopalającego do kotłów lub pieców na paliwo stałe, zwłaszcza węgiel, która zapewni właściwe parametry techniczno-ekonomiczne użytkowania również w przypadku stosowania paliwa węglowego o gorszej jakości.

Element dopalający do kotłów lub pieców na paliwo stałe, zwłaszcza węgiel, mocowany jest w komorze spalania za pomocą ukł adu dź wigni umoż liwiają cych ustawienie w dobranym ustawieniu przestrzennym w stosunku do palnika retortowego i ma postać stożka zwróconego wierzchołkiem ku palnikowi, który ku górze przechodzi w korpus walcowy. Istota wynalazku polega na tym, że korpus walcowy wyposażony jest w centrycznie zamocowany uchwyt mocujący wystający ponad powierzchnię tylną korpusu, a wierzchołek części stożkowej elementu dopalającego zlokalizowany jest w pionowej osi charakterystycznego dla konkretnego palnika retortowego obszaru o najmniejszej intensywności spalania złoża i zachodzi w to płonące złoże na głębokość nie większą niż ¼ wysokości części stożkowej elementu dopalającego.

Korzystnym jest, gdy walcowy korpus elementu dopalającego w swej górnej części ma odcinek uformowany na kształt zbliżony do stożka ściętego, skierowanego podstawą o większej średnicy ku górze, co dodatkowo kieruje strumień spalin wychodzący z komory spalania ku wymiennikowi.

W takim przypadku najlepiej jest, gdy krawę d ź boczna górnej części elementu dopalają cego ma kontur krzywoliniowy wklęsły w kierunku osi wzdłużnej tego elementu dopalającego.

Praktycznie najbardziej pożądanym jest takie wykonanie elementu dopalającego, w którym kąt zbieżności powierzchni części stożkowej jest zbliżony do 60°.

Najprostszym jest takie wykonanie, w którym uchwyt mocujący ma postać pręta osadzonego na sztywno w korpusie elementu dopalającego, a jego oś wzdłużna pokrywa się z osią wzdłużną korpusu tego elementu dopalającego.

Dla łatwości zamocowania elementu dopalającego w komorze spalania celowym jest wyposażenie elementu mocującego przy jego swobodnym końcu w zewnętrzny gwint.

Najlepiej jest, gdy uchwyt mocujący wykonany jest ze stali żaroodpornej, co jest istotne dla żywotności elementu dopalającego.

Również korpus elementu dopalającego dla uzyskania odpowiedniej jego żywotności powinien być wykonany z materiału żaroodpornego, w szczególności ceramicznego bądź kompozytowego.

Zasadniczą zaletą elementu dopalającego według wynalazku jest zapewnienie dokładnego spalania złoża węglowego na palenisku retortowym, powodującego w konsekwencji zarówno obniżenie zużycia paliwa, jak i zmniejszenie ilości stałych produktów spalania. Wynika to stąd, że element dopalający, umieszczony w strefie najmniejszej intensywności spalania, wskutek nagrzania do wysokiej temperatury poprawia spalanie złoża w tej strefie, a jednocześnie powoduje dodatkowe dopalanie proPL 209 461 B1 duktów spalania, takich, jak sadza, czy tlenki węgla, na drodze ich przepływu bezpośrednio nad paleniskiem retortowym. Skutkiem jest obniżenie 5 do 10 krotne ilości tlenków węgla w spalinach kotłów węglowych, a także prawie całkowita eliminacja sadzy powstającej w procesie spalania węgla. Dodatkowo zasadniczo eliminuje się ilość spieków paliwa w palenisku, a stałe produkty spalania mają postać luźnych popiołów, bądź drobnego żużla, co związane jest również ze wzrostem temperatury spalania węgla na palenisku retortowym nawet o ok. 500°C w stosunku do kotłów bez dopalacza. Uzyskane korzyści w zakresie parametrów technicznych przekładają się wprost na parametry ekonomiczne, co jest zauważalne zwłaszcza przy zasilaniu kotłów lub pieców węglem o niższej jakości.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia uproszczony przekrój pionowy przez palnik retortowy kotła węglowego, a fig. 2 - uproszczony widok boczny elementu dopalającego z uchwytem mocującym w postaci pręta nagwintowanego.

Do paleniska 1 kotła węglowego (fig. 1) węgiel doprowadzany jest przewodem nawęglania 2, którego zakończenie stanowi palnik retortowy 3 wyposażony w segment napowietrzania 4. Do korpusu palnika retortowego 3 zamocowany jest rozłącznie uchwyt 5, w którym osadzana jest prowadnica pionowa 6 sprzężona z prowadnicą poziomą 7, której jeden, zachodzący nad palnik retortowy 3 koniec zaopatrzony jest w gniazdo 8 do zamocowania elementu dopalającego 9. Pozycje prowadnic 6, 7 ustalane są mechanizmami śrubowymi 10. Element dopalający 9 w najprostszej postaci ma korpus walcowy 9a, wyposażony od dołu w część stożkową 9b o kącie zbieżności α równym w przybliżeniu 60°. Od góry korpus walcowy 9a wyposażony jest w zamocowany w nim na sztywno uchwyt mocujący 9c wyposażony w zewnętrzny gwint 9d, którym zamocowany jest w gnieździe 8 za pomocą nakrętki 11. Po wstępnym rozruchu kotła na palniku retortowym 3 powstaje palące się złoże 12. Obserwując to złoże 12 określa się jego pole o najmniejszej intensywności spalania, po czym za pomocą prowadnicy pionowej 6, prowadnicy poziomej 7 oraz ich mechanizmów śrubowych 10 ustawia się element dopalający 9 nad osią tego pola. Następnie za pomocą prowadnicy pionowej 6 opuszcza się element dopalający w dół tak, że zagłębia się on w złoże 12. W zależności od wielkości pola o najmniejszej intensywności spalania głębokość a zagłębienia części stożkowej 9b reguluje się i następnie ustala się mechanizmem śrubowym 10 na stałe. Maksymalna głębokość a zagłębienia części stożkowej 9b w złożu jest nie większa, niż wysokości h tej części stożkowej 9b elementu dopalającego 9.

W innym wykonaniu elementu dopalającego 9 (fig. 2) ma on w górnej części korpusu walcowego 9a odcinek 13 uformowany na kształt zbliżony do stożka ściętego, którego górna średnica 01 jest większa od średnicy korpusu walcowego 9a elementu dopalającego 9. Jednocześnie korzystnie odcinek 13 ma kontur 13' krzywoliniowy, wklęsły w kierunku osi wzdłużnej O elementu dopalającego 9.

Dla uzyskania wysokiej żywotności element dopalający 9 ma korpus 9a i część stożkową 9b wykonane z materiału ceramicznego odpornego na wysoką temperaturę, a uchwyt mocujący 9c wykonany jest ze stali żaroodpornej.

Claims (8)

1. Element dopalający do kotłów lub pieców na paliwo stałe, zwłaszcza węgiel, mocowany w komorze spalania za pomocą układu dźwigni umożliwiających ustawienie w dobranym ustawieniu przestrzennym w stosunku do palnika retortowego i mający postać stożka zwróconego wierzchołkiem ku palnikowi, który ku górze przechodzi w korpus walcowy, znamienny tym, że korpus walcowy (9a) wyposażony jest w centrycznie zamocowany uchwyt mocujący (9c) wystający ponad powierzchnię tylną korpusu (9a), przy czym wierzchołek części stożkowej (9b) elementu dopalającego (3) zlokalizowany jest w pionowej osi (O) charakterystycznego dla konkretnego palnika retortowego (3) obszaru o najmniejszej intensywności spalania złoża (12) i zachodzi w płonące złoże (12) na głębokość (a) nie większą niż wysokości (h) części stożkowej (9b) elementu dopalającego.

2. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus walcowy (9a) w swej górnej części ma odcinek (13) uformowany na kształt zbliżony do stożka ściętego skierowanego podstawą o większej średnicy (d1) ku górze.

3. Element według zastrz. 2, znamienny tym, że tworząca górnej części korpusu walcowego (9a) ma kontur krzywoliniowy, wklęsły w kierunku osi wzdłużnej (O).

4. Element według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że kąt zbieżności (α) stożka, stanowiącego dolną część stożkową (9b) jest zbliżony do 60°.

PL 209 461 B1

5. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że uchwyt mocujący (9c) ma postać pręta osadzonego na sztywno w korpusie (9a), którego oś pokrywa się z osią wzdłużną (O) korpusu (9a).

6. Element według zastrz. 5, znamienny tym, że uchwyt mocujący (9c) przy swobodnym końcu jest wyposażony w zewnętrzny gwint (9d).

7. Element według zastrz. 6, znamienny tym, że uchwyt mocujący (9c) wykonany jest ze stali żaroodpornej.

8. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że ma korpus (9a, 9b) wykonany z materiału żaroodpornego, w szczególności z materiału ceramicznego, bądź kompozytowego.