TW550361B - Combustion plant with water-cooled grate elements - Google Patents

Description

550361 A7 厂 —_ B7 _ 五、發明說明（） 本發明關於一種具有液冷式爐柵元件的焚化設備，該 爐柵元件各有一條供應通道和一條回流通道以供一種冷媒 流動。 焚化爐柵用的液冷式（特別是水冷式）的爐柵元件係 長久已來習知者，例如見於國際專利W〇96/29544A1與德 專利DE-PS 624892,第一文件中發表了一種向大氣開放的 容器的裝置，但該容器只能回流通道連接到大氣。而前流 通道液體則經一運送泵進送，如此，在此區域中之冷媒壓 力，以及流過量係由此運送泵以及接在泵後方的調節閥決 定。第二文件發表了一種焚化爐，其中，在上端設有一個 向大氣開放的容器，但此容器不當用冷凝裝置用，而係使 低壓蒸氣能跑出到大氣中。在此焚化爐栅，冷媒的冷却量 多多少少有些偶然性，因爲初級氣體（它當作冷却液的回 冷却媒之用）不能任意改變。依習知方式，所供應的初級 氣體在焚化技術的作爲上係在在爐柵上定方向。因此決不 能將在循環系統中可能形成的水蒸氣有一定的冷凝作用。 在將代焚化設備的缺點爲：須花較大之調節工程上的成本 ，以使一方面確保將爐柵元件充分冷却，另方面，當有太 過強力的熱作用到爐柵元件上時，確保所需的安全。 本發明的目的在提供一種焚化爐，具有供爐栅元件冷 却用的冷却系統，它足夠用於使冷媒循環而不需調節裝置 及運送裝置，而且還不需特殊裝置來維持安全性防止過壓 力。 在上述種類的焚化設備，這種目的達成之道，係使該 _______4_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - · --線· A7 550361 ___B7___ 五、發明說明（） 供應通道與回流通道與一個對大氣開放的冷凝裝置連接’ 該冷凝裝置在該爐柵元件上方，且在供應通道中設有一 U 形的冷却水容納器，該容納器的一腿的水液高度相當於任 意選擇的最大壓力，另一條較短的腿與個別爐柵元件用的 一個中央分配器連接，該中央分配器位在爐柵元件下方。 一種特佳的設計係特別用於負責操作的安全性’其特 徵在：該較短的腿之與中央分配器連接的上端位在該最低 的爐栅元件的冷媒流的最低點下方一段可選擇的安全高度 量之處。 向大氣開放的冷凝裝置可確保即使當循環冷却系統中 的冷媒完全蒸發時，所產生的壓力也不會高於該液體容納 器（Vorlage)之較長腿的液體高度所預定的壓力（該液體 高度可自由選擇）。在實用上，目前所選的液體高度係在 最下方爐柵元件的冷媒流的最低點上方4.85米處，以防止 冷却系統中的過壓力超過0.5巴，因爲如若不然，這種設 備就會降到具有其他安全標準的蒸氣鍋爐規定之下。最低 的爐柵元件的最低液流位面與該較短之腿的上端（它與中 央分配器連接）之間的距離稱爲「安全高度量」，且其定 出之液體高度會在該U形液體容納器中產生一股壓力，此 壓力要和冷却系統中的逆向流抗拮，即使當局部有特別強 的熱流入到一爐柵元件時，而在其中有於冷媒蒸發而形成 大量氣泡時，亦能抗拮逆向流。在實用上，基於安全理由 ’這種安全高度量選設成使它相當於在此焚化爐柵中的冷 媒流的最高點與最低點之間的一個傾斜的焚化爐柵的高度 ------ --5____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . --線· 550361 A7 _____ B7__ 五、發明說明（） 差的兩倍値。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了在個別爐柵元件中使各爐柵元件與相關的中央分 配器之間的壓力差均勻，以及使流動條件均勻，依本發明 一有利的進一步的特色，係將該中央分配器設在爐柵階段 的爐柵元件（它們沿流向並聯）下方且沿焚化爐縱方向以 一段高度距離設置，此高度距離在該整個焚化爐的長度範 圍中保持一樣，且比安全高度量小。 --線. 如果在本發明另一設計中，回流通道具有一中央收集 器，以供該個別之沿流向並聯之爐柵階段的爐柵元件（該 中央收集器設在爐柵元件下方。且焚化爐柵的縱方向設置 ，其高度距離沿整個焚化爐柵的長度範圍保持不變。該高 度距離小於該安全高度量，則情形亦後如此。因此中央分 配器與收集室的設置成使得距焚化爐栅的高度距離小於安 全高度量，因爲在一些狀態下，須作操作上的改變。又， 在這種情形中，須確保中央收集器與中央分配器距焚化爐 柵的高度距離比起與安全高度呈相關的高度距離小。這種 中央收集室與中央分配室係固定設置，且以後高度幾乎不 能再改變。這點對於接到該U形冷却液容納器的較短腿的 連接部的情形（該連接部將安全局度距離確定）並不適用 於這種量。 爲了確保液流經過所有爐柵元件的速度保持一樣，且 從中央分配器經該爐柵元件到中央收集器的液流方向有所 需的壓力降，故依本發明一有利的進一步特點中，在爐柵 元件與中央收集器之間的各流出管路中都裝入一節流閥。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 550361 A7 _________ B7_ 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於爐柵元件容納較少的冷却液，但需要有某種液體 的貯存，俾在過度蒸發時，經常還有足夠的冷却液可用， 因此^本發明另一有利設計中，該ϋ形冷却液容納器的較 短的第二腿有一附加之儲存體積，以儲存冷却液。 依本發明，要達成液體貯存的一種較佳設計，其特徵 係如下示：將該u形冷却液容納器的較短腿設計成一種容 器形式，較長的腿（其直徑較細）沒入該容器中，且一直 伸到較短腿底部附近，該封閉的上端一直到達最低的爐樹 元件的最低冷媒流的最低點下方爲止，且在容器最高點下 方分支到中央分配器。在此，該圓筒形容器宜比該較短腿 的測地學（geodaetisch)高度更高，亦即：該容器超出該 通到中央分配器的分枝。 線· 爲了把冷却系統中存在的全部冷却液再回流，依本發 明進一步特色，該中央收集器由其最低點開始，經一管路 與一「冷凝液收集容器」連接。由此處起，冷却液可再用 以下方式導入系統中··將該冷凝液收集容器經一栗及一管 路與該冷凝裝置連接。在此，特別適合的做法，係將該管 路依本發明用噴灑噴開口到該冷凝裝置中。 如果在本發明另一特點中，將該冷凝容器設以一冷却 裝置，則該冷凝的冷媒可呈冷却的形式回流到該冷却裝置 中。如此，可依本發明的進一步特點，將冷凝裝置設計成 具有水冷式冷却體及一個可切換之濕冷凝裝置的表面冷凝 器的方式。在此，該可切換的濕冷凝裝置由該噴灑噴嘴構 成，冷ίΡ之冷凝液經該噴嘴從冷凝液收集容器噴灑出來。 適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐) ' 550361 A7 ________B7______ 五、發明說明（） 這種濕冷凝裝置（其中，回流到冷凝裝置的蒸氣在該受冷 却的水滴上凝結，即使冷凝裝置的水冷却之管會受到故障 ，仍能以某些方式確保冷却液循環。 如果在本發明另一有利設計中可將冷凝裝對大氣關閉 ’並接到一真空源，則可用特別簡單的方式將此焚化設備 的冷却系統操作。在此情形中，利用冷凝裝置的蒸發室中 壓力下降而產生中央收集器中的相同的真空，如此，該冷 媒配合壓力下降從爐柵元件流到中央收集室，其中，這種 流動開始的作用還會受到以下方式支持：在焚化室中在焚 化爐栅上方將所謂的起始燃燒物（Anfahrbrenner)點燃， 該起始燃燒物使熱流作用到該爐柵。如此，該位於爐柵元 件中的冷媒被加熱甚至蒸發，如此，該冷却系統依一種重 力暖氣系統的方式動作。 以下利用圖式中所示的實施例說明本發明。圖式中： 第一圖一個具有爐柵與冷却系統的焚化設備。 〔圖號說明〕 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . i線- ⑴ 燃燒室 ⑵ 焚化爐柵 (2.1)(2.2)(2.3)(2.4)(2.5) 爐柵級 (3) 帶出滾子 (4) 送交位置 (5) 中央分配器 ⑹〜（10) 供應管路 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 550361 A7 _B7 五、發明說明（） (11)〜（15) 出口管路 (16)〜（20) 節流閥 (21) 中央收集器 (22) 管路 (23) 冷凝管路 (23.1) 上蒸氣室 (24) 供應通道 (25) 冷却液容納器 (26)(27) 腿 (28) 底 (29) 分枝 (29a) ;連接管蜂^ (30) 容器的部分 (31) 冷凝管路 (32) 收集容器 (33) 冷却裝置 (34) 泵 (35) 管路 (36) 噴灑噴嘴 (37) 冷却管 (38) 供應通道 (39) 出口通道 (40) 管路 (41) 後端 _9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 550361 A7 ______B7__ 五、發明說明（） (42) 位置點 在一燃燒室〔整體用（1)表示〕中設有一焚化爐栅(2)， 它有五個前後相隨的爐柵級(2·1)(2·2)(2·3)(2·4)(2·5)，由相鄰 的爐柵元件構成，該爐栅級呈屋瓦狀重疊且傾斜，因此， 設有一個帶出滾子(3)的焚化爐柵的後端(41)比起燃料的送 交位置(4)更低。個別的爐栅級與一個當作供應通道用的中 央分配器(5)經由供應管路⑹〜（10)連接。冷却液（通常爲 水）經這些管路送到個別的爐柵級，然後經出口管路（11) 〜（15)回流，出口管路（11)〜（15)各有一節流閥（16)〜（20)， 以在該中央分配器(5)與個別之要冷却的爐栅元件之間造成 一種系統過壓力，出口管路(11)〜（15)開口到一個中央收集 器(21)(它當做回流通道之用），有一條管路(22)由該中央 收集器通到一冷凝裝置(23)。落在冷凝裝置(23)中的冷凝液 經一供應通道(24)到一個冷却液容納器〔用(25)表示〕，該 冷却液容納器設計成U形管形式，其較長之腿用（26)表示 ，較短之腿用（27)表示，後者當作液體貯存器之用，且其 直徑遠比該直徑較細之較長的腿(26)更大，較長之腿(26)沒 入較短之腿(27)〔它同時當作「儲備液體」的容器〕中， 且一直到達較短之腿(27)的底(28)上方不遠處。有一條接到 中央分配器⑸的連接管路(29)構成此U形冷却流容納器 (25)的較短腿(27)的上端。基於不文還要詳述的理由，該較 短腿〔它同時也構成一容器(27)〕向上延長超出連接管路 (29)的接頭位置，容器(27)的這一部分用（30)表示，其上端 _10 __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # ΊδΊν ·. 線_ A7 550361 ____B7____ 五、發明說明（） 用(30a)表示。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 中央分配器(5)以及中央收集器(21)都設在焚化爐柵(2) 下方，且斜度與焚化爐柵相同，以使各爐柵元件受到相同 壓力。 有一冷凝管路(31)從中央收集器(21)的最低位置出發， 通到一冷凝液收集容器(32)，該收集容器(32)的下端設有一 冷却裝置(33)。冷凝液從該冷凝液收集容器下端起利用一 泵(34)經一管路(35)泵到該冷凝裝置(23)，在該處經一噴灑 噴嘴(36)噴入該冷凝裝置(23)中。冷凝裝置之冷却管（它們 被一種冷媒流過）用（37)示意表示，其供應通道用（38)表示 ，其出口通道用（39)表示。 作用方式如下： 當焚化設備在操作時，該冷却系統--亦即被冷媒流 --線· 過的爐柵元件，中央分配器(5)、冷却液容納器(25)、冷凝 裝置(23)—直充滿到略超過連接管路爲止，這個位置點係 用（42)表示。在此狀態，在冷却循環中呈液壓平衡。然後 ，冷却裝置(23)〔它在一般的操作時係對大氣開放者〕短 時地關閉，並經一管路(40)接到一直空源。如此，未充以 液體的上蒸氣室(23.1)就呈某種真空。如果此時，移行燃燒 物在燃燒室中點燃，而在焚化爐柵(2)上沒有燃料，則有一 股熱流通到焚化爐柵。如果冷却系統充滿水，則熱供應到 焚化爐柵以及到爐柵元件中的冷媒，一直到在96.72°C的溫 度造成從液相過渡到飽和蒸氣相的過渡爲止。冷媒開始蒸 發，產生的飽和蒸氣經中央收集器(21)及「連接管道」（22) __ 11_ 本纟氏張適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公爱) 550361 A7 _____B7___ 五、發明說明（） 導往冷凝裝置(23)，該冷凝裝置(23)此時已對大氣開放而導 流通了。此處，飽和蒸氣在冷却管(37)上冷凝。由於冷媒 容納器(25)中的液體與中央收集器中及冷凝裝置(23)的蒸氣 室(23.1)的飽和蒸氣之間的密度差，因此冷媒循環流動。從 中央收集器（21)來而捕集在冷凝液收集容器(32)中的冷 凝液被冷却裝置(33)冷却，並利用泵(34)經管路(35)噴灑到 冷凝裝置(23)的蒸氣室(23.1)中。噴入冷却之冷凝液的作用 爲一種混合冷凝作用，其中，蒸氣凝結在冷的冷凝液滴上 ’因此該冷凝液滴可以觸發表面冷凝作用。此外，如此使 落在中央收集器(21)中的冷凝液再送到循環中。 冷却液容納器(25)的度量尺寸設計成使它有一個U形 管’其具有一較長的腿及一較短的腿，其中，較長之腿的 最上方的點〔它由冷凝裝置(23)中液體位面形成〕在最下 方的爐栅元件(2.5)的冷媒液的最低點上方的距離爲4.85米 ，俾使系統中不能產生超過0.5巴的壓力，因爲如若不然 ，則該設備就歸入蒸氣鍋爐規定之下，且其構造將更繁複 。這種高度差4.85m在圖中用Η表示。在最低的爐柵元件 (2.5)中冷媒流的最低點到較短之腿的上端〔它由連接管路 (29)構成〕的高度差相當於一種安全高度量S，此高度量宜 選設成大約相當於最上方爐柵元件(4)之冷媒流最高點與最 下方的爐柵元件的冷媒流的最低點(41)之間的高度差的兩 倍。這種安全高度量造成一水段柱及一定的壓力，此壓力 足夠在即使在任何爐柵元件中蒸氣產生得最厲害時也能將 所產生之壓力抗衡，使得冷媒流向絕不會發生倒轉情事。 _____\ι______ 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *tr«»J·. --線· 550361 A7 _ B7____ 五、發明說明（） 爲了確保經常存在足夠的冷媒，故較短之第二腿設計成直 徑比較長之腿更粗的容器的形式，以便不但能容納該較細 的腿以形成一 U形管系統，並且也形成某種液體的貯存器 ，該容器(27)之向上突伸超出連接管路(29)的部分(30)特別 用於作這種貯存器目的。由於該冷凝裝置(23)在一般操作 時係向大氣開放，因此在此冷却系統中形成的壓力不會比 較長的腿在最下方爐柵元件的流媒流的最低位置(41)上方 的水柱高度Η所預設的壓力更高。這種可自由選擇的高度 決定系統中的最大壓力’而最低的爐柵元件的冷媒流的最 低位置(41)到連接管路(29)的距離S〔亦即到較短腿的上點 的距離〕所產生的液體壓力的作用須對抗爐柵元件中產生 的蒸氣泡並將之克服’以防止冷媒流反向。由於這種安全 高度量可以選擇’因此該對抗的壓力可調整到夠高，使得 作用到-爐柵上之可預料的最大的熱：=這： 有對應壓力的蒸氣體積。 ______13_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) iro,» •線

Claims (1)

1. :3988 59 ABCD 550361 六、申請專利範圍 度距離Hr小於該安全高度量s。 5 ·如申請專利範圍第1或第2項之焚化設備，其中 在爐柵元件(2.1)〜（2.5)與中央收集器(21)之間各出口管 路(11)〜（5)中裝入一節流閥（16)〜（2〇)。 6 .如申請專利範圍第1或第2項之焚化設備，其中 該U形冷却液容納器(25)的短的第二腿(27)有一附加之 儲存體積以儲存冷却液。 7 ·如申請專利範圍第6項之焚化設備，其中： 該U形冷却液容納器(25)的短腿(27)設計成一種容器形 式，直徑較細的較長的腿(26)沒入該容器中一直到該短腿 (27)之底(28)附近爲止，該封閉的上端(30a)則一直緊挨在最 低的爐柵元件(2.5)的最低的冷媒流的最低點(41)下方爲止， 且在該圓筒形容器最高點下方有一分支(29a)通到中央分配 器(5)。 8 ·如申請專利範圍第1或第2項之焚化設備，其中 中央收集器(5)由其最低點起經由一管路(31)與一冷凝 流收集容器(32)連接。 9 ·如申請專利範圍第8項之焚化設備，其中：該冷 凝液收集容器(32)經一泵(34)及一管路(35)與該冷凝裝置(23) 連接。 1 〇 ·如申請專利範圍第8項之焚化設備，其中： 2 •本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱〉 ~~~ .........................等..............1T——i---------t (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 550361 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 該管路(35)以一噴灑噴嘴(36)開口到該冷凝裝置(23)中 〇 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 1 1 ·如申請專利範圍第8項之焚化設備，其中： 該冷凝液收集容器(32)與一冷却裝置(33)連接。 1 2 ·如申請專利範圍第1或第2項之焚化設備，其 中： 該冷凝裝置(23)設計成表面冷凝器的形式，具有水冷 式的冷却體(37)與一個可切換的濕冷凝裝置(36)。 1 3 ·如申請專利範圍第1或第2項之焚化設備，其 中： 該冷凝裝置(23)可對大氣封閉，且可接到一真空源。 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)

   本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X2^7公釐） 裝 訂 線 // 7 A8B8C8D8

   550361 六、申請專利範圍 _ 1·—種具有水冷式爐柵元件的焚化設備’該爐柵兀 件各具有一種冷媒的一條供應通道與一條回流通道，其特 徵在： 該供應通道與回流通道與一個對大氣開放的冷凝裝置 (23)連接，該冷凝裝置(23)位在爐柵元件(2.1)〜（2.5)上方’ 在供應通道中設有一 U形的冷却水容納器(25)，該容納器 (25)的一腿的水液高度Η相當於任意選擇的最大壓力’另 一條較短的腿(27)與個別爐柵元件(2.1)〜（2.5)用的一個中央 分配器(5)連接，該中央分配器（5)位在該爐柵元件（2.1)〜 (2.5) 下方。 2 ·如申請專利範圍第1項之焚化設備，其中： 該較短之腿(27)之與該中央分配器(5)連接的上端(29)位 於最低的爐柵元件(2.5)的冷媒流的最低點下方一段選設的 安全高度量S處。 3 ·如申請專利範圍第2項之焚化設備，其中： 該中央分配器（5)隔一段高度距離設在爐柵級（2.1)〜 (2.5) 之沿流向並聯的爐柵元件下方，該高度距離Ην沿焚化 爐柵縱向在整個焚化爐柵的長度範圍中保持相同，且小於 該安全高度量S。 4 ·如申請專利範圍第2項之焚化設備，其中： 該回流通道有一中央收集器(21)以供該爐柵級(2.1)〜 (2.5) 的沿流向並聯的個別爐柵元件之用，該中央收集器(2) 沿焚化爐柵縱向隔一段高度距離Hr設在該爐柵元件下方， 該高度距離沿整段焚化爐柵(2)的長度範圍保持相同，此高 本紙張尺度適用中關家標準(CNS)A4規格(210 X 29½變) --—- .....................— 裝:.·-------------訂·ί ——r......線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)