SK278178B6 - Combustion boiler - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spaľovacieho kotla pozostávajúceho zo spaľovacej komory opatrenej šikmým rotorom, tvoreného stupňovito a striedavo usporiadanými pevnými doskami a vratne pohyblivými doskami so spoločným pohonom, pričom medzi každou pevnou doskou a každou pohyblivou doskou je vytvorená medzera na prívod spaľovacieho vzduchu.

Doterajší stav techniky

Pri spaľovacích peciach, do ktorých sa privádza palivo kontinuálne alebo prerušovane, sa žiada pokiaľ možno čo najdokonalejšie spálenie paliva, aby bol odpad popolčeka čo možno najmenší. Z tohto dôvodu sa požaduje, aby bolo palivo na rošte pomerne veľmi dlho, aby bol k dispozícii čas potrebný na čo najdokonalejšie spálenie. Aby sa pritom vytvorili rovnomerné podmienky na spaľovanie, je žiaduce prepravovať palivo na rošte z jedného konca na druhý, aby bolo možné dodávať čerstvé palivo, a tak sa vytvoril pre všetko spaľované palivo jednotný stav. Pri preprave paliva z jedného konca roštu na druhý je potrebné zaistiť, aby žiadne palivo pred dosiahnutím konca roštu na strane odpadu popolčeka nemohlo roštom prepadnúť, pretože palivo, ktoré by prepadlo, spravidla nie je ešte úplne spálené.

Ďalej je známy spaľovací kotol s roštom v úvode zmieneného typu. Rošt je pri tomto vyhotovení vytvorený zo stupňovito usporiadaných pevných dosiek, medzi ktorými je usporiadaná vždy jedna vratne sa pohybujúca doska. Pohybujúce sa dosky sú vytvorené duté a sú pretekané vodou, čím sa má dosiahnuť ochrana materiálu dosiek. Medziľahlvmi priestormi medzi pohyblivými a pevnými doskami prúdi primárny vzduch pre spaľovanie, zatiaľ čo bočnými otvormi steny kotla, ktoré sú usporiadané v úrovni palivového lôžka, môže vstupovať sekundárny vzduch. Pohyb pohyblivých dosiek roštu zaisťuje premiestňovanie paliva po stupňoch roštu smerom dole, pričom na najnižšom konci roštu padá palivo do nádoby na popol. Spaľovanie v ohnisku alebo v kúrenisku je podporované plameňom, ktorý je od bočnej steny kotla nasmerovaný na rošt a ktorý je vytváraný z iného paliva, napríklad z plynu. Aby sa pri premiestňovaní paliva po rošte, keď sa mení jeho kvalita, dosiahlo prispôsobenie prívodu vzduchu, sú pod roštom usporiadané rôzne komory, do ktorých je fúkaný spaľovací vzduch v rôznych množstvách, v ktorých potom vystupuje cez príslušné medzi ľah lé priestory roštu. Šikmo nad roštom usporiadaný a vodou chladený tepelný štít zaisťuje relatívne rýchle ochladzovanie spaľovaného plynu nad roštom. Usporiadanie pohyblivých dosiek a pevných dosiek roštu je vyhotovené tak, že medzi dvoma stacionárnymi doskami sa vytvára vždy len jedna medzera, pretože jedna stacionárna doska a jedna pevná doska dosadajú vždy bezprostredne na seba.

Známy spaľovací kotol s týmto roštom má celý rad nedostatkov. Použitie primárneho a sekundárneho vzduchu neumožňuje dokonale kontrolovateľné spaľovanie. To isté platí pre vodné chladenie pohyblivých dosiek roštu, ktoré neumožňujú úplné spaľovanie ťažko spáliteľného paliva, napríklad odpadu. Pohyblivé dosky, ktoré sú uložené na pevných doskách, podliehajú pomerne veľkému opotrebovaniu, pretože pevné častice paliva pri relatívnom pohybe na seba uložených dosiek poškodzujú ich povrchy. Ďalšia nevýhoda známeho kotla spočíva v tom, že palivo padá na rošt cez skosenie. Preto úplne podlieha náhode a nikdy nemožno vopred povedať, kedy sa palivo na rošte zastaví. Je potom samozrejmé, že z toho vyplýva rôzny čas zotrvania jednotlivých častíc paliva na rošte.

Z uvedených dôvodov neumožňuje známy kotol úplné a v dostatočnej miere kontrolovateľné spaľovanie paliva. Okrem toho neumožňuje tento známy kotol výrazné zníženie obsahu škodlivín v spaľovaných plynoch.

Podstata vynálezu

Vynález si kladie za úlohu vytvoriť spaľovací kotol s roštom, ktorý by umožňoval kontrolovateľné a čo najúplnejšie spaľovanie, prípadne i z hľadiska spaľovania problematických palív, ako je napríklad odpad.

Vytýčená úloha sa rieši spaľovacím kotlom v úvode zmieneného typu, ktorého podstata podľa vynálezu spočíva v tom, že pevné dosky šikmého roštu sú vertikálne prestaviteľné upevnené na spoločnom prvom držiaku a pohyblivé dosky šikmého roštu sú vertikálne prestaviteľné upevnené na spoločnom druhom držiaku.

Výšková prestaviteľnosť jednotlivých dosiek roštu umožňuje nastavenie rôznych medziľahlých priestorov pre priechod spaľovacieho vzduchu, čo umožňuje jednak nastaviť medziľahlé priestory podľa rôznych spaľovaných palív a jednak rôznu nastaviteľnosť po dĺžke roštu, čim sa zaistí vytvorenie požadovaného profdu prúdenia spaľovacieho vzduchu roštom. Tým možno nastaviť na začiatku nižšiu nízkotepelnú karbonizáciu uhlia ako je stechiometrická, zatiaľ čo na konci roštu dochádza k nadstechiometrickému úplnému dokonalému spaľovaniu. Na tento účel možno zväčšiť medziľahlé priestory medzi doskami na konci roštu.

Spaľovací kotol je podľa obzvlášť výhodného vyhotovenia vynálezu vytvorený tak, že sa spaľovanie uskutočňuje výlučne s primárnym vzduchom, ktorý prechádza medziľahlými priestormi medzi doskami, pričom nie je pripustený žiaden sekundárny vzduch. Uložením pevných dosiek na jednej strane a pohyblivých dosiek na druhej strane vždy spoločného držiaka možno uskutočniť uloženie susediacich pevných a pohyblivých dosiek nezávisle od seba. Tým odpadá nevyhnutnosť uložiť dosky jedného druhu na doskách druhého druhu, čím sa podstatne zníži zodpovedajúce mechanické namáhanie. Podľa vynálezu sa vytvárajú vzduchové medzery medzi jednou pevnou doskou a obidvoma susediacimi pohyblivými doskami, prípadne medzi jednou pohyblivou doskou a obidvoma susediacimi pevnými doskami.

Spoločný držiak na pohyblivé dosky umožňuje ľahkú realizáciu ich pohonu pre vratný pohyb, a to tak, že sa zaistí vratný pohyb celého držiaka pohyblivých dosiek.

Podľa výhodného usporiadania sú pohyblivé dosky vo svojich krajných polohách navzájom prekryté s obidvoma susediacimi pevnými doskami. Tým sa zabráni prepadaniu paliva roštom.

Podľa konštrukčne veľmi jednoduchého a výhodného vyhotovenia sú dosky uložené v spoločných držiakoch na výškovo prestaviteľných doskových zvislých podperách.

Spoločný druhý držiak je podľa výhodného vyhotovenia vytvorený ako žľab s prierezom v tvare písmena U, na ktorého bočných stenách sú upevnené doskové zvislé podpery pre pohyblivé dosky. Spojenie pohyblivých dosiek so zodpovedajúcimi zvislými podperami možno uskutočniť prostredníctvom skrutkových spojov.

Pri konštrukčne výhodnom vyhotovení majú so spoločným prvým držiakom spojené doskové zvislé podpery odstupňovanú hornú hranu a v odstupňovaní je vytvorené zahĺbenie, v ktorom je uložená pevná doska. Do tohto zahĺbenia môže byť pevná doska jednoducho vložená, a tým je pevne držaná bez ďalších upevňovacích prostriedkov.

Výhodne sú doskové zvislé podpery usporiadané tak, že na seba tesne nadväzujú a prívod vzduchu je upravený vo vnútri doskových zvislých podpier. Tak sa spoľahlivo zabráni prívodu bočného sekundárneho vzduchu.

Podľa výhodného vytvorenia spaľovacieho kotla podľa vynálezu je mechanizmus na prívod paliva k šikmému roštu tvorený privádzacím dnom, ktoré je upravené v úrovni najvyššej dosky šikmého roštu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je podrobnejšie vysvetlený na príkladoch vyhotovenia v spojení s výkresovou časťou.

Na obr. 1 je schematicky znázornená spaľovacia pec, hlavne na spaľovanie odpadu.

Na obr. 2 je schematicky znázornené detailné usporiadanie roštu v spaľovacej peci podľa obr. 1.

Na obr. 3 je znázornený držiak na pohyblivé dosky, ktorého prierez je vytvorený v tvare písmena U.

Obr. 4 znázorňuje otvormi opatrenú profilovanú koľajnicu pre jednostranný držiak pevnej dosky.

Na obr. 5 je schematicky znázornený rošt s veľkou šírkou, ktorý je zostavený z troch vedľa seba usporiadaných jednotlivých roštov podľa obr. 2.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Do spaľovacej pece, ktorá je schematicky znázornená na obr. 1, sa privádza palivo cez klapku 1, usporiadanú v kryte. Palivo je výhodne homogénne zmiešané s bázickou prísadou, aby boli kyselinotvorné prvky viazané neutralizačnou reakciou na neškodné soli. Palivo dopadá na posuvné dno 2, ktoré je opatrené klinmi 3 v tvare pílových zubov, z ktorých aspoň niektoré sú vratne pohyblivé prostredníctvom pohonu 4. Pretože palivo sa môže dostať cez ploché zošikmenie v tvare pílového zuba vytvoreného klinu 3, avšak strmým zošikmením je posúvané dopredu, pohybuje sa palivo k prednej hrane 4 posuvného dna 2 a zatláča výkyvné zavesenú klapku 5 na bok a padá na privádzacie dno 6, po ktorom sa pohybuje šmýkadlo 7 vratne poháňané pohonom 8. Krytom spaľovacej pece možno k palivu, ktoré je uložené na prevádzacom dne 6, pridávať bázickú prísadu v kvapalnej podobe, ako je to na obr. 1 znázornené obidvoma šípkami. Toto pridávanie je nadbytočné, pokiaľ bolo predtým palivo homogénne spojené s bázickým aditívom.

Na privádzacie dno 6 nadväzuje v rovnakej výške začiatok roštu 9, ktorý pozostáva zo stupňovito usporiadaných pevných dosiek 10 a medzi nimi usporiadaných pohyblivých dosiek 11. Pohyblivé dosky 11 sú na obr. 1 znázornené vo svojej zasunutej polohe, v ktorej sa čiastočne prekrývajú s pevnými doskami 10 usporiadanými pod nimi. Prostredníctvom vratného pohybu, ktorý- je zaisťovaný rovnakým pohonom 8 ako pohon šmýkadla7, je posúvané palivo po rošte 9 šikmo dole, až úplne zho rí a spadne do nádoby 12 na popol, z ktorej je popol odstraňovaný napríklad prostredníctvom dopravnej závitovky 13. Spaľovací priestor 14, ktorý je usporiadaný nad roštom 9, je v smere k dnu 6 a k posuvnému dnu 2 vymedzený stenou 15, ktorá je držaná v držiaku 16, usporiadanom kúsok nad začiatkom roštu 9. Spaľované plyny prechádzajú priechodom 17, ktorý je usporiadaný pod stropom, k výstupu 18 kotla. Pokiaľ sú steny kotla dobre izolované a pokiaľ majú vysokú tepelnú kapacitu a pokiaľ môžu prípadne vyžarovať teplo, je možné priestor nad roštom 9 vykurovať na značne vysoké teploty, čím sa zaistí rozpad škodlivín obsiahnutých v spaľovaných plynoch na neškodné zložky. Na výstup 18 kotla môže nadväzovať tepelný výmenník, filter a pod.

Konštrukcia roštu 9 je podrobnejšie vysvetlená v spojení s obr. 2. Pohyblivé dosky 11 sú upravené, rovnako aj pevné dosky 10, po celej šírke roštu 9. Vo vnútri tejto šírky sú usporiadané dva profilové kusy 19 v tvare písmena U, ktoré pracujú ako prvý spoločný držiak 20, a to na pevné dosky 10. Profilový kus 19 v tvare písmena U je detailne znázornený na obr. 4. Má osem dvojíc 21 otvorov, na ktorých je priskrutkovaná vždy jedna dosková zvislá podpera 22. Doskové zvislé podpery 22 majú dva pozdĺžne otvory 23, 24, z ktorých jeden je vytvorený v tvare písmena T, a tak umožňuje nastavovanie tak vo zvislom, ako i vo vodorovnom smere. Prostredníctvom skrutkového spoja doskových zvislých podpier 22 v ich pozdĺžnych otvoroch 23, 24 sú doskové zvislé podpery 22 výškovo prestaviteľné na spoločnom prvom držiaku 20. Doskové zvislé podpery 22 majú na svojich horných hranách odstupňovanie 25, prostredníctvom ktorého sa vytvára zahĺbenie 26, ktoré je otvorené vzhľadom na doskovú zvislú podperu 22 predchádzajúcu v dopravnom smere. Do zahĺbenia 26 je vložená zodpovedajúca pevná doska 10, ktorá tak spočíva na dvoch doskových zvislých podperách 22 usporiadaných blízko protiľahlých stien kotla. Na obr. 2 na seba tesne nadväzuje osem doskových zvislých podpier 22, ktoré vytvárajú špáry 27.

Vo vnútri spoločného prvého držiaka 20 je usporiadaný žľab 28 s prierezom v tvare písmena U, ktorý vytvára spoločný druhý držiak na pohyblivé dosky 11. Žľab 28 s prierezom v tvare písmena U je v detaile znázornený na obr. 3 a pozostáva z pravouhlého dna 30 a dvoch bočných stien 31, ktorých výška sa v súlade so zošikmením roštu 9 zmenšuje v dopravnom smere. Bočné steny 31 sú opatrené dvojicami 32 vývrtov, ktoré navzájom lícujú. Prostredníctvom jednej dvojice 32 vývrtov je na zodpovedajúcej bočnej stene 31 žľabu 28 upevnená vždy jedna dosková zvislá podpera 33. I v tomto prípade je vyhotovené upevnenie prostredníctvom dvojíc 34, 35 pozdĺžnych otvorov, čo umožňuje výškovo prestavovať doskové zvislé podpery 33. Na horných hranách 36 doskových zvislých podpier 33 sa opiera vždy jedna pohyblivá doska 11, ktorá je k doskovej zvislej podpere 33 priskrutkovaná prostredníctvom upevňovacieho uhla. Tak sú pohyblivé dosky 11 teda rovnako podopreté a držané dvoma doskovými zvislými podperami 33, pričom rozstup alebo vzdialenosť medzi bodmi podopretia je o niečo menší ako rozstup alebo vzdialenosť medzi bodmi podopretia pevných dosiek 10 na príslušných doskových zvislých podperách 22. Aj doskové zvislé podpery 33 nadväzujú tesne jedna na druhú a vytvárajú špáry 37.

Prívod vzduchu sa uskutočňuje žľabom 28 s prierezom v tvare písmena U, a to prostredníctvom podtlaku,

SK 278178 Β6 ktorý sa vytvára nad roštom 9 a prostredníctvom ktorého sa nasáva vzduch medzi pevnými doskami 10 a pohyblivými doskami 11. Na podklade prívodu vzduchu spôsobeného podtlakom sa vytvára mimoriadne rovnomerné prúdenie vzduchu, ktoré možno v prípade potreby riadiť prostredníctvom rozdielnych vzdialeností, prípadne rozstupom medzi pevnými doskami 10 a pohyblivými doskami 11 na začiatku roštu 9 oproti koncu roštu 9 tak, že sa na začiatku roštu 9 vytvára nízkotepelná karbonizácia nižšia ako stechiometrická, zatiaľ čo na konci roštu 9 sa vytvára nadstechiometrické spaľovanie, ktoré však nevedie k neprípustnému zvýšeniu teploty palivového lôžka, pretože palivo je na konci roštu 9 už do značnej miery spopolnené, takže nemôže dôjsť k nadmernému zvýšeniu teploty ani pri prehnanej ponuke spaľovacieho vzduchu, ktorá je k dispozícii. Nadmerné množstvo kyslíka, naopak, môže v komore dodatočných reakcií priaznivo ovplyvniť, prípadne umožniť tepelný rozpad škodlivín.

Pretože podopretie pevných dosiek 10 a pohyblivých dosiek 11 sa uskutočňuje - tak, ako je to znázornené - len na dvoch čiarach blízko konca pevnej dosky 10 a pohyblivej dosky 11 prostredníctvom hrán doskových zvislých podpier 22, prípadne 33, je možné používať len pevné dosky 10 a pohyblivé dosky 11 s určitou maximálnou dĺžkou, pretože pri jej prekročení by sa riskovalo prehnutie pevných dosiek 10 a pohyblivých dosiek 11, a tým i nedefinované privádzanie spaľovacieho vzduchu. Pokiaľ by mal byť vzhľadom na požadovaný výkon spaľovacej pece používaný rošt 9 s väčšou šírkou, môže byť zložený - tak, ako je to schematicky znázornené na obr. 5 - rošt, ktorý je zložený z väčšieho počtu jednotlivých roštov 9. V takom prípade možno použiť pevné dosky 10 a pohyblivé dosky 11 jednotlivého roštu 9, tak, ako bol znázornený v príklade vyhotovenia podľa obr. 2, pričom sa bez podstatných medziľahlých priestorov doplnia tri rady pevných dosiek 10 a pohyblivých dosiek 11 na požadovanú väčšiu šírku roštu 9 bez toho, aby tým došlo k nebezpečenstvu prehnutia pevných dosiek 10 a pohyblivých dosiek 11, ktoré by mohlo vzniknúť pri ich prípadnom neúmernom predlžovaní.

Claims (11)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spaľovací kotol pozostávajúci zo spaľovacej komory opatrenej šikmým roštom, tvoreným stupňovité a striedavo usporiadanými pevnými doskami a vratne pohyblivými doskami so spoločným pohonom, pričom medzi každou pevnou doskou a každou pohyblivou doskou je vytvorená medzera pre prívod spaľovacieho vzduchu, vyznačujúci sa tým, že pevné dosky (10) šikmého roštu (9) sú vertikálne prestaviteľné upevnené na spoločnom prvom držiaku (20) a pohyblivé dosky (11) šikmého roštu (9) sú vertikálne prestaviteľné upevnené na spoločnom druhom držiaku (29).
2. 2. Spaľovací kotol podľa nároku 1, v y i n a č u j ú c i sa t ý m , že pohyblivé dosky (11) sú vo svojich krajných polohách vzájomne prekryté s obidvoma susediacimi pevnými doskami (10).
3. 3. Spaľovací kotol podľa nároku 1 alebo 2, vyzná č u j ú c i sa tým, že dosky (10, 11) sú uložené v spoločných držiakoch (20, 29) na výškovo prestaviteľných doskových zvislých podperách (22, 23).
4. 4. Spaľovací kotol podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že spoločný druhý držiak (29) je vytvorený ako žľab (28) s prierezom v tvare U, na ktoré- ho bočných stenách (31) sú upevnené doskové zvislé podpery (33) pre pohyblivé dosky (11).
5. 5. Spaľovací kotol podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že pohyblivé dosky (11) sú so

   5 zvislými podperami (33) spojené skrutkovými spojmi.
6. 6. Spaľovací kotol podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že so spoločným prvým držiakom (20) spojené doskové zvislé podpery (22) majú odstupňovanú hornú hranu a v odstupňovaní (25) je

   10 vytvorené zahĺbenie (26), v ktorom je uložená pevná doska (10).
7. 7. Spaľovací kotol podľa jedného z nárokov 3 až 6, vyznačujúci sa tým, že doskové zvislé podpery (22, 33) na seba tesne nadväzujú a prívod

   15 vzduchu je upravený vo vnútri doskových zvislých podpier (22,33).
8. 8. Spaľovací kotol podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že mechanizmus na prívod paliva k šikmému roštu (
9. 9) je tvorený privádzacím dnom

   20 (6), ktoré je usporiadané v úrovni najvyššej dosky (
10. 10,
11. 11) šikmého roštu (9).