PL215817B1 - Palenisko wirowe - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest palenisko wirowe do spalania paliwa stałego, które może być wykorzystywane w piecach, kotłach przemysłowych i ciepłowniczych przy ich rekonstrukcji oraz przy opracowywaniu nowej instalacji.

Znane są, stosowane w energetyce palenisko komorowe o rozmieszczeniu kątowym palników, których dysze skierowane są z kątów paleniska stycznie w stronę umownego ciała obrotu z pionową osią. Dzięki strumieniom powietrzno-paliwowym w palenisku powstaje wir z pionową osią obrotu, zapewniający stałe rozpalanie oraz dobre wypalanie części palnych. Znane z Patentu RU 2230980 rozwiązanie techniczne najbliższe zgłaszanemu palenisku, z punktu widzenia istoty techniki, jest palenisko wirowe, posiadające system dostarczania paliwa, ruszt ze złożem zawiesinowym oraz umieszczone w górnej części okno wypuszczania gazu ze skierowanymi w kierunku paleniska dyszami. Przy tym okno wypuszczające gaz może być otoczone obmurowaniem lub okrągłym przewodem powietrznym z dyszami na bocznej ścianie w górnej części paleniska. Cząstki paliwa dopalają się i zostają utrzymane w palenisku dzięki znajdującym się w oknie wypuszczającym gaz i skierowanym w stronę paleniska dyszom, natomiast umieszczony w dolnej części ruszt i gorąca warstwa pozwalają włączyć do wymiany ciepła dolną część ekranów paleniska oraz spalić większe cząstki paliwa, bez konieczności jego rozdrobnienia. Wada znanego rozwiązania jest obniżona niezawodność pracy rusztu oraz konieczności zastosowania pracy ręcznej w celu oczyszczenia paleniska z osadów z powodu możliwości zapchania się gorącej warstwy.

Celem wynalazku jest zwiększenie wydajności, obniżenie emisji szkodliwych tlenków oraz zwiększenie eksploatacji paleniska dzięki stworzeniu aktywnej aerodynamicznej instalacji, zapewniającej równomierne, intensywne rozłożenie procesów paleniskowych na całej powierzchni paleniska oraz polepszenie bezawaryjnej pracy paleniska.

Z patentu RU 2230980 znane jest palenisko wirowe, zawierające ekrany rur, system dostarczający paliwo, ruszt oraz umieszczony na górze okrągły przewód powietrzny z dyszami.

Palenisko wirowe według wynalazku ma ruszt chłodzony wodą oraz listwę przegarniającą paliwo, charakteryzuje się tym, że ma okrągły przewód powietrzny umieszczony symetrycznie w osi paleniska, oraz w kątach paleniska na całej jego wysokości rzędami umieszczone ma dysze powietrza wtórnego, skierowane stycznie do płomienia wirowego z pionową osią i zwrotem ku dołowi pod kątem 5-45°. Ponadto, palenisko ma kołowy kolektor w postaci ekranu z rur wygiętych w stronę okrągłego przewodu powietrznego, natomiast okrągły przewód powietrzny ma dolne i górne dysze styczne do kołowego kolektora, przy czym dolne dysze skierowane są w dół a górne dysze skierowane są w górę.

Wynalazek umożliwia zwiększenie wydajności, obniżenie emisji szkodliwych tlenków podczas eksploatacji paleniska dzięki stworzeniu aktywnej aerodynamicznej instalacji. Dzięki jednokierunkowemu i zgodnemu dostarczaniu wtórnego i pierwotnego powietrza, w palenisku wirowym tworzy się intensywny wir z pionową osią obrotu. Przy tym najbardziej intensywne przekazywanie impulsu wiru z dmuchu powietrza odbywa się wtedy, gdy dysze umieszczone są ku dołowi pod kątem 5-45°. Wir wypełniony palnymi częściami oraz aktywna instalacja aerodynamiczna, zapewnia równomierne rozłożenie procesów spalania na całej powierzchni paleniska, a ponadto pod kontrolą zostaje maksymalna wysokość temperatur, obniża się emisja szkodliwych tlenków, zwiększa się wydajność i zapewniona zostaje pełna możliwość eksploatacji, tzn. zwiększa się moc paleniska. Wykorzystanie rusztu chłodzonego woda z listwą przegarniającą paliwo zwiększa niezawodność pracy paleniska.

Palenisko wirowe według wynalazku przedstawione zostało w przykładzie wykonania na rysunku schematycznym.

Palenisko wirowe 1 utworzone zostało przez ekrany 2 paleniska i posiada system dostarczający paliwo wraz z podajnikiem 4 oraz zbiornikiem 5 na paliwo. W dolnej części palenisko wirowe 1 wyposażone jest w ruszt 6 z listwą przegarniającą 7 i przenośnikiem 8 usuwającym osady i popiół z rusztu 6, przy czym na ruszcie 6 mogą być spalane duże części więc nie jest wymagane dokładne rozdrobnienie paliwa, a w proces spalania zostaje włączona cała powierzchnia paleniska wirowego 1 oraz ekrany paleniska 2, rozpoczynając od dołu paleniska wirowego 1. Ruszt 6 schładzany jest wodą, listwa przegarniająca 7 umożliwia mechaniczne przegarniania warstwy paliwa oraz usunięcie z paleniska osadów i popiołów. Schładzanie wodą zapewnia niezawodność działania paleniska wirowego 1 w zakresie utrzymania odpowiedniej temperatury.

PL 215 817 B1

W górnej części palenisko wirowe 1 posiada ekran 9, utworzony przez wygięte rury ekranów paleniska 2 do wnętrza paleniska wirowego 1 ku okrągłemu przewodowi powietrza 10 z wylotem gazów dymnych 11 o okrągłym przekroju. Ekran 9 posiada formę poziomego lub lekko pochylonego ekranu (dla rur na parę zgodnie z normami dotyczącymi projektowania kotłów zaleca się pochylenie nie mniejsze niż 15°) z kołowym kolektorem 12 rur ekranów, nad którym umieszczony został kołowy obieg powietrza. Kołowy obieg powietrza umieszczony został wokół osi 13 paleniska wirowego 1. Okrągły przewód powietrzny 10 posiada górne dysze 14 ostrego dmuchu powietrza skierowane do góry oraz dysze dolne 15 ostrego dmuchu powietrza skierowane do dołu (na rysunku umownie zostały zaznaczone strzałkami), przy czym dysze ostrego dmuchu powietrza 14 i 15 umieszczone zostały stycznie do kołowego kolektora 12. W kątach paleniska wirowego 1 na całej wysokości od ekranu 9 paleniska wirowego 1 do rusztu paleniska 6 w czterech pionowych rzędach znajdują się dysze 16 powietrza wtórnego. Przy czym dysze 16 powietrza wtórnego skierowane są stycznie do wiru powietrza nad płomieniem z pionową osią 13 i o nachyleniu ku dołowi pod kątem 5-45° (na rysunku umownie zostały zaznaczone strzałkami). Poza przedstawionymi elementami występują również konwekcyjne powierzchnie grzewcze 17 oraz wentylator 18 i obiegi powietrza 19.

Dzięki zsynchronizowanemu dostarczaniu wtórnego i pierwotnego powietrza w palenisku wirowym według wynalazku tworzy się aktywna aerodynamiczna strefa oraz intensywny wir z pionową osią obrotu (na rysunku umownie został zaznaczony strzałkami), utrzymujący cząstki i napełniony odpowiednio strumieniem cząstek palnych. W ten sposób zapewniona zostaje bardziej intensywna wymiana ciepła i masy, równomierna absorpcja ciepła przez ekrany, rozłożenie procesów paleniskowych na całej powierzchni paleniska, oraz kontrolowana zostaje temperatura. Odpowiednio obniża się emisja szkodliwych tlenków oraz zapychanie ekranów przez osady, zwiększa się wydajność, pojawia się możliwość pełnej eksploatacji paleniska, zapewniona zostaje bezawaryjna i efektywna praca paleniska i kotła.

Palenisko wirowe 1 pracuje w następujący sposób:

Rozdrobnione paliwo stałe ze zbiornika 5 przy pomocy podajników 4 i poprzez dozownik paliwa 3 dostarczający paliwo, zostaje wprowadzone do paleniska wirowego 1. Duże cząstki paliwa dostają się do dolnej części i spalają się na schładzanym wodą ruszcie 6 w strumieniu powietrza pierwotnego, które dostarczane jest przy pomocy wentylatora 18. Proces paleniskowy rozchodzi się po całej powierzchni paleniska wirowego 1 i ekranów 2.

Listwa przegarniająca 7, dzięki ruchom zwrotnym na ruszcie 6, porusza palącą się warstwę paliwa, intensyfikując jego spalanie i zapewniając mechaniczne usunięcie odpadów paleniskowych do przenośnika 8, usuwającego popiół. W ten sposób palenisko pracuje bezawaryjnie, w przypadku dużych cząstek paliwa nie wymaga dokładnego rozdrobnienia paliwa. W górnej części, dzięki dostarczeniu przez pionowe rzędy dysz 16 powietrza wtórnego w palenisku wirowym 1 tworzy się aktywna warstwa aerodynamiczna oraz intensywny wir wokół pionowej osi 13 obrotu. Wir ten wciąga drobne cząstki paliwa i dzięki siłom odśrodkowym zatrzymuje je. Przy czym pod ekranem 9, przy wejściu do okrągłego przewodu powietrza 10 oraz przy wyjściu do wylotu 11 wypuszczającego gazy dymne, powietrze przyspiesza a siły odśrodkowe odrzucają cząstki ku ściankom paleniska wirowego 1 i dyszom 16 powietrza wtórnego, a następnie kierują się do dołu, zapewniając równomierne wypełnienie paleniska wirowego 1 cząstkami palnymi, powodując intensywną wymianę ciepła, obniżenie temperatury, zmniejszenie emisji szkodliwych tlenków oraz równomierną absorpcję ciepła przez ekrany paleniska 2. Rozłożenie dysz 16 powietrza wtórnego w kątach paleniska wirowego 1 włącza te strefy w proces paleniskowy.

Dolne dysze 15 ostrego dmuchu powietrza, umieszczone w okrągłym przewodzie powietrza 10 i skierowane do dołu, zapewniają utrzymanie cząstek w palenisku wirowym 1, a górne dysze 14 ostrego dmuchu powietrza skierowane do góry umożliwiają dopalenie w strumieniu wiru wyniesionych z paleniska wirowego 1 cząstek niepełnego spalania.

Następnie gazy dymne zostają schłodzone na konwekcyjnych powierzchniach grzewczych 17 i zostają usunięte z kotła. Powietrze do dysz 14, 15 i 16 dostaje się od wentylatora 18 przy pomocy obiegu powietrza 19. Ekran 9, z rur z kolektorem kołowym 12, zapewnia schłodzenie konstrukcji pułapu oraz jego niezawodną pracę.

W palenisku według wynalazku może zostać przeprowadzone spalanie nie tylko pyłu, ale również rozdrobnionego paliwa przy jednoczesnym utrzymaniu cząstek w wirze. Duże cząstki zostają dopalone na mechanicznym ruszcie a usunięcie odpadów paleniskowych do systemu usuwającego popiół następuje przy pomocy listwy przegarniającej. Przy tym zapewnione zostaje usunięcie mechanicznego niedopału z zastosowanego paliwa. Schładzanie wodą rusztu utrzymuje jego bezawaryjną pracę.

PL 215 817 B1

Pionowy wir, zajmujący całe palenisko, intensywna wymiana ciepła i masy oraz równomierne zapełnienie paleniska strumieniem części palnych, zapewnia zwiększoną wydajność, intensywną wymianę ciepła z ekranami, niskotemperaturowy proces paleniskowy z minimalną emisją szkodliwych tlenków oraz możliwość pełnej eksploatacji paleniska.

Claims (5)

1. PaIenisko wirowe, wyposażone w ekrany, system dostarczania paliwa, ruszt oraz umieszczony w górnej części obieg powietrza z dyszami stycznymi powietrza pierwotnego, tworzącymi okno wypuszczania gazu z rusztem schładzanym wodą, i posiadającym listwę przegarniającą, znamienne tym, że ma okrągły przewód powietrzny (10) umieszczony symetrycznie w osi paleniska (13), a w kątach paleniska wirowego (1) na całej wysokości ekranów paleniska (2) od rusztu (6) rzędami umieszczone ma dysze (16), powietrza wtórnego skierowane stycznie do płomienia wirowego z pionową osią i zwrotem ku dołowi pod kątem 5-45°.

2. Palenisko wirowe według zastrz. 1, znamienne tym, że w górnej części ma ekran (9) z rur, który ma kształt poziomego lub lekko pochylonego ekranu z kołowym kolektorem (12), nad którym umieszczony jest okrągły przewód powietrzny (10).

3. Palenisko wirowe według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że okrągły przewód powietrzny (10) posiada na obwodzie dolne (15) i górne (14) dysze umieszczone styczne do kolektora (12), przy czym dysze (15) dolne skierowane są w dół, natomiast górne (14) dysze skierowane są do góry.

4. Palenisko wirowe według zastrz. 1, znamienne tym, że posiada ekran (9), utworzony przez wygięte rury ekranów paleniska (2) do wnętrza paleniska wirowego (1) ku okrągłemu przewodowi powietrznemu (10) z wylotem gazów dymnych (11) o okrągłym przekroju.

5. Palenisko wirowe według zastrz. 1, znamienne tym, że ma poza paleniskiem wirowym (1) spalania, ekran paleniska (2) złożony z rur oraz zbiornik wody z pompą.