EGZEMPLARZ ARCHIWALNY

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej d2)opis OCHRONNY WZORU UŻYTKOWEGO (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: EGZEMPLARZ ARCHIWALNY (19) PL (11)62244 (13) Y1 (51) IntCI. F23D 1/00 ( ) F23C 1/12 ( ) F23K 3/02 ( ) (54) Palnik pyłowy, zwłaszcza do kotła energetycznego (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 09/02 (73) Uprawniony z prawa ochronnego: Południowy Koncern Energetyczny Spółka Akcyjna, Katowice, PL (45) O udzieleniu prawa ochronnego ogłoszono: WUP 05/06 (72) Twórca(y) wzoru użytkowego: Bernard Piwoń, Ruda Śląska, PL Piotr Kucjas, Ruda Śląska, PL Mariusz Temich, Ruda Śląska, PL Jerzy Kiolbasa, Ruda Śląska, PL >- CM CM (O

2 Palnik pyłowy, zwłaszcza do kotła energetycznego Przedmiotem wzoru użytkowego jest palnik pyłowy zwłaszcza do kotła energetycznego, przeznaczony do spalania mieszanki pyłowo-powietrznej w kotłach energetycznych. Znany jest z polskiego opisu patentowego nr palnik wirowy do spalania pyłu węgla kamiennego o niskiej wartości opałowej, w którym w przewodzie mieszanki pyłowo-powietrznej są osadzone żaluzje, przez które część gazu nośnego z mieszanki pyłowo-powietrznej przepływa do kanałów rozmieszczonych symetrycznie pomiędzy łopatami powietrza wtórnego. Osie symetrii tych kanałów są usytuowane równolegle do kanałów znajdujących się pomiędzy łopatami powietrz wtórnego, przy czym osie symetrii kanałów są usytuowane równolegle do osi kanałów znajdujących się pomiędzy łopatami. Znany jest z polskiego opisu patentowego nr palnik pyłowy zasilany pyłem o wysokiej koncentracji, w którym w osi poziomej palnika znajduje się dodatkowa dysza pyłowa osadzona suwliwe poziomo wewnątrz tulei z żaroodpornego materiału ceramicznego, usytuowana centrycznie w stosunku do dyszy głównej, przy czym w korpusie palnika jest osadzona dźwignia położenia dyszy dodatkowej względem wylotu z palnika. Znany z polskiego opisu patentowego nr palnik do spalania pyłu węglowego ma pomiędzy pierwszym kanałem a drugim kanałem umieszczony element dyfuzorowy składający się z kielichowej ścianki, czołowej tarczy oraz cylindrycznej ścianki, między którymi jest umieszczona cylindryczna ścianka. Na czołowej tarczy elementu dyfiizorowego są umieszczone zespoły do wytwarzania atmosfery utleniającej wokół tarczy. Korzystnie zespoły do wytwarzania atmosfery utleniającej są połączone z drugim kanałem doprowadzającym gaz zawierający tlen. Na czołowej tarczy elementu dyfiizorowego są umieszczone zespoły do wytwarzania atmosfery utleniającej wokół

3 2 tarczy. Zespoły do wytwarzania atmosfery utleniającej są połączone z drugim kanałem doprowadzającym gaz zawierającym tlen. Na czołowej tarczy są rozmieszczone otwory wchodzące w skład zespołów. Korzystnie czołowa tarcza elementu dyfiizorowego jest płaska. Palnik do spalania pyłu węglowego także według polskiego opisu patentowego nr zbudowany jest w ten sposób, że pomiędzy pierwszym kanałem a drugim kanałem jest umieszczony element dyflizorowy składający się z kielichowej ścianki, czołowej tarczy oraz cylindrycznej ścianki, między którymi jest umieszczona cylindryczna ścianka, zaś wewnątrz przewodu dostarczającego mieszankę jest umieszczony współosiowo człon rozdzielający strumień mieszanki sproszkowanego paliwa i gazu zawierającego tlen, przy czym człon rozdzielający zawiera pierwszą część, która z przewodem tworzy pierwszy odcinek kanału przelotowego doprowadzającego mieszankę o stałym przekroju poprzecznym oraz drugą część, stanowiącą przedłużenie pierwszej części w kierunku przepływu mieszanki, przy czym pomiędzy przewodem i drugą częścią przewodu rozdzielającego jest utworzony drugi odcinek kanału przelotowego doprowadzającego mieszankę, którego przekrój poprzeczny zwiększa się w kierunku przepływu mieszanki. Pierwsza część członu rozdzielającego ma kształt prostego walca o przekroju kołowym, a druga część ma kształt stożka zbieżnego w kierunku przepływu mieszanki. Stożkowa druga część członu rozdzielającego ma dwa umieszczone naprzemiennie na obudowie segmenty o różnym kształcie powierzchni, przy czym drugie segmenty stanowią części rozdzielające przepływ mieszanki. Pierwszy segment ma obudowaną powierzchnię większą niż drugi segment. Obudowana powierzchnia drugiej części członu rozdzielającego ma różne kąty zbieżności w różnych płaszczyznach przekroju osiowego. Na czołowej tarczy elementu dyfiizorowego są umieszczone zespoły do wytwarzania atmosfery utleniającej wokół końcowej tarczy. Zespoły do wytwarzania atmosfery utleniającej są połączone z drugim kanałem doprowadzającym gaz zawierający tlen. Na czołowej tarczy elementu dyfiizorowego są rozmieszczone otwory wchodzące w skład zespołów. Czołowa tarcza elementu dyfiizorowego jest płaska. Znany jest z polskiego opisu wzoru użytkowego nr Ru palnik pyłowy. W palniku tym na dyszę powietrza nałożony jest dodatkowo płaszcz w postaci tulei z kołnierzem, przy czym średnica wewnętrzna płaszcza jest większa od średnicy zewnętrznej dyszy. Płaszcz zamocowany jest do dyszy powietrza tak, że od strony kołnierza posiada szczelinę wlotową, którą na skutek podciśnienia panującego w komorze spalania pieca, zasysane jest powietrze z otoczenia. Powietrze z otoczenia zasysane przez

4 3 szczelinę wlotową, przechodzi dalej przez przestrzeń między płaszczem a dyszą powietrza, chłodząc ją a zarazem stanowi uzupełnienie powietrza podawanego przez dyszę. Ponadto w palniku tym, na końcówkę dyszy mieszanki pyłowo-powietrznej, znajdującą się wewnątrz dyszy powietrza, jest nałożona suwliwe tuleja, stanowiąca przedłużenie tej dyszy, przy czym tuleja połączona jest z mechanizmem śrubowym, regulującym jej ustawienie, a tym samym ustawienie dyszy mieszanki pyłowo-powietrznej względem dyszy powietrza. Znany jest z polskiego opisu wzoru użytkowego nr Ru palnik pyłowy z regulowanym zawirowaniem powietrza wtórnego, który jest wyposażony w podwójny zespół kanałów powietrza wtórnego o stałych przekrojach, rozmieszczonych osiowo symetrycznie wokół przewodu mieszaniny pyłowo powietrznej, zasilanych z kanału powietrza wtórnego, w których umieszczona jest klapa regulująca w celu umożliwienia określonego rozdziału powietrza wtórnego na obydwa kanały. W celu uzyskania stałego przekroju kanały te utworzone są przez przemienne elementy łukowe, z których jedne są zakończone od strony wlotu powietrza ostrą krawędzią utworzoną pomiędzy promieniami krzywizny ri i r2, drugie zaś od strony wlotu powietrza. Jeden z kanałów powietrza wtórnego jest skierowany pod kątem a= 30 w stosunku do osi palnika, zaś drugi pod kątem 0=50. Znana jest również z polskiego zgłoszenia patentowego nr P rura osłonowa palnika, która jest stosowana w palnikach olejowych kotłów energetycznych. Na rurę wewnętrzną z trwale przymocowanym odcinkiem rury o większej średnicy nałożona jest rura zewnętrzna z przymocowanymi pierścieniami dystansowymi, przy czym pierścień, umieszczony bliżej tarczy, ma otwory umieszczone symetrycznie na średnicy podziałowej, a do odcinka rury o większej średnicy przymocowane są kostki podpory, natomiast między kostkami podpory, za pomocą sworznia, zamocowane są przegubowo płaskowniki podpory, ponadto rury zewnętrzna i wewnętrzna, od strony na zewnątrz koła, jest zamknięta tarcza, która posiada otwory na wysokości szczeliny, między rurą zewnętrzną, a rurą wewnętrzną. W znanych dotychczas palnikach posiadających tylko jedną obudowę, czynnik roboczy przechodząc przez palnik pod stosunkowo wysokim ciśnieniem około 1600mm H20, przy temperaturze pyłu w przewodach od 90 do 95 C a za wylotem z palnika nawet 1100 C oraz erozyjnych właściwościach samego pyłu węglowego co powoduje przetarcie się obudowy palnika a w konsekwencji doprowadza do jego zniszczenia. Erozja w omawianym przypadku jest związana ze zmianą kierunku ruchu czynnika roboczego, którym jest mieszanka pyłowo-powietrzna w palniku pyłowym. W czasie gdy mieszanka

5 4 pyłowo-powietrzna przechodzi przez przegięcie wewnątrz palnika następuje jej nie ujednorodnienie, mieszanka uderza w górną krawędź obudowy powodując wycieranie i erozję materiału. Powstaje szczelina, która z biegiem czasu powiększa się. Przez zmianę zawirowania powietrza zmienia się wielkość recyrkulacji gazów spalinowych na wylocie z palnika a tym samym warunki aerodynamiczne zapłonu i spalania pyłu węglowego. W wyniku erozji spalanie następuje wewnątrz palnika zamiast w komorze kotła, co pociąga za sobą straty ekonomiczne i tak zwane świecenie kotła. Średni czas pracy palnika w takich warunkach wynosi 1,5 roku i po tym okresie trzeba wymienić palnik na nowy. W tym celu konieczne jest wyłączenie kotła, ostudzenie go, rozszlakowanie komory, zbudowanie podestu pod rusztowania oraz rusztowań, które są konieczne do wymiany palników umieszczonych na wysokości 16m. Aby wymienić palnik konieczne jest wykucie 600mm betonu w kolumnie palnikowej w celu dostania się do palników, po czym odcina się je za pomocą palnika gazowego. Następnie montuje się nowe palniki, ustawia ich geometrię i zalewa 600mm warstwą betonu, co pociąga za sobą dalsze koszty. Wymiana palnika jest bardzo pracochłonna i wiąże się z wyłączeniem kotła energetycznego na okres od dni. Powyższego problemu nie da się rozwiązać poprzez zastosowanie bardziej odpornych materiałów, ponieważ ze względu na podwójne przegięcie w palniku oraz na konieczność łączenia palników z metalowym przewodem doprowadzającym mieszankę pyłowo-powietrzna, nie jest możliwe wykonanie palnika na przykład z materiałów ceramicznych lub ze stali austenitycznej. Celem wzoru użytkowego jest zwiększenie żywotności palnika, obniżenie kosztów jego eksploatacji oraz przedłużenie cyklu między remontami kolumn palnikowych w kotłach energetycznych. O kształcie przegiętego pod kątem od 15 do 25 przewodu rurowego Istotą wzoru użytkowego jest palnik pyłowy*, który składa się z wylotowej rury, kolankowej rury, wprowadzającej rury i doprowadzającej rury o zróżnicowanej długości, na które nałożone są dodatkowe segmenty rur tworzące osłonę o kształcie zbliżonym do kształtu palnika, przy czym średnica wewnętrzna osłony jest większa od średnicy zewnętrznej przewodu rurowego palnika tak, że między przewodem rurowym palnika a osłoną powstaje luka, która po wypełnieniu materiałem żaroodpornym o wysokiej odporności na ścieranie tworzy wraz z osłoną płaszcz ochronny palnika. Osłona zamontowana jest na palniku pyłowym od strony wylotowej niesymetrycznie do osi palnika pyłowego tak, że dolna część palnika pyłowego wspiera się na końcowej rurze osłony palnika. Od strony wlotowej palnika pyłowego osłona palnika zamontowana jest symetrycznie do palnika pyłowego. Luka jest najszersza pomiędzy wylotową rurą

6 5 i kolankową rurą palnika pyłowego oraz końcową rurą i środkową rurą osłony palnika. Luka od strony wylotu zamknięta jest zaślepką w postaci pierścienia, zamocowaną w sposób nierozłączny do końcowej rury osłony palnika i do wylotowej rury palnika a z drugiej strony luka zamknięta jest zaślepką w postaci pierścienia z symetrycznie usytuowanym otworem, w której zainstalowana jest doprowadzająca rura przewodu doprowadzającego mieszankę pyłowo-powietrzną do palnika pyłowego. Zaletą tego rozwiązania jest jego prosta budowa oraz możliwość zabezpieczenia palnika niedużym nakładem pracy i kosztów. Płaszcz ochronny w postaci osłony wypełnionej materiałem żaroodpornym o wysokiej odporności na ścieranie, zapobiega szybkiemu zniszczeniu palnika, przedłużając jego żywotność. Zapewnia długotrwałą i bezawaryjną pracę nie tylko palnika, ale również pośrednio całego kotła energetycznego, co przynosi wymierne korzyści ekonomiczne. Dzięki rozwiązaniu wg wzoru cykl między remontami kolumn palnikowych w kotłach energetycznych został przedłużony z 1,5 do 4 lat. Przedmiot wzoru użytkowego został bliżej przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia palnik pyłowy w częściowym przekroju podłużnym i w widoku z boku zaś fig. 2 - palnik pyłowy od strony wylotowej i częściowym przekroju podłużnym. Jak przedstawiono na rysunku palnik pyłowy ma postać przewodu rurowego o pierścieniowym przekroju poprzecznym i jest złożony z wylotowej rury 1, kolankowej rury 2 i wprowadzającej rury 3. Poszczególne odcinki rur 1, 2 i 3 są gładkie. Kolankowa rura 2 połączona jest z jednej strony z wylotową rurą 1 a z drugiej strony z wprowadzającą rurą 3 za pomocą spawu tak, że kąt zawarty pomiędzy osiami geometrycznymi wylotowej rury 1 i wprowadzającej rury 3 wynosi od 15 do 25. Wylotowa rura 1 wykonana jest ze stali żaroodpornej i ma długość 391 mm na dłuższym odcinku oraz 375 mm na krótszym odcinku. Z wylotową rurą I połączona jest odpowiednio spawem kolankowa rura 2, która ma szerokość 57 mm na dłuższym odcinku oraz 21 mm na krótszym odcinku. Przyspawana do kolankowej rury 2 wprowadzająca rura 3 ma 280 mm długości na dłuższym odcinku oraz 263 mm na krótszym odcinku. Do wprowadzającej rury 3 przyspawana jest doprowadzająca rura 4, która jest częścią przewodu doprowadzającego mieszaninę pyłowo - powietrzną do palnika pyłowego. Doprowadzająca rura 4 ma 350 mm długości oraz średnicę zewnętrzną i zewnętrzną taką samą jak poszczególne odcinki rur 1, 2 i 3 palnika pyłowego. Rury 1, 2 i 3 stanowiące części składowe palnika pyłowego są ścięte od strony płaszczyzn stycznych. Palnik pyłowy dzięki temu przypomina wygiętą pod kątem 15 do 25 rurę o średnicy zewnętrznej 219 mm oraz grubości ścianki 12 mm i długości 1000 mm. Palnik pyłowy wyposażony jest w płaszcz ochronny o kształcie

7 6 zbliżonym do kształtu palnika pyłowego. Płaszcz ochronny ma przekrój okrągły i składa się z osłony w postaci wygiętego przewodu złożonego z segmentów: końcowej rury 5, środkowej rury 6 i dolotowej rury 7. Środkowa rura 6 osłony połączona jest z jednej strony spawem z końcową rurą 5 a z drugiej strony spawem z dolotową rurą 7. Końcowa rura 5 osłony ma długość 241 mm na dłuższym odcinku oraz 223 mm na krótszym odcinku i osłania swoją powierzchnią około 1/2 długości wylotowej rury 1 palnika pyłowego. Środkowa rura 6 ma szerokość 57 mm na dłuższym odcinku oraz 21 mm na krótszym odcinku. Dolotowa rura 7 ma 488 mm na dłuższym odcinku oraz 470 mm na krótszym odcinku. Dolotowa rura 7 osłania swą powierzchnię wprowadzającą rurę 3 i część sięgającą do około 1/2 długości doprowadzającej rury 4 palnika pyłowego. Pozostała, nie osłonięta część wylotowej rury 1 sięga w głąb komory kotła energetycznego. Średnica zewnętrzna osłony palnika wynosi 273 mm a grubość jej ścianki 7,1 mm. Osłona palnika zamontowana jest na palniku pyłowym od strony wylotowej niesymetrycznie do osi palnika pyłowego tak, że dolna część palnika pyłowego wspiera się na wylotowej rurze 5 osłony. Od strony wlotowej palnika osłona palnika pyłowego montowana jest symetrycznie do osi palnika pyłowego. Dzięki temu między osłoną palnika a powierzchnią obwodową rozciągającą się wokół przewodu rurowego palnika powstaje przestrzeń wolna stanowiąca lukę (szczelinę) 8, która wynika z różnicy średnicy wewnętrznej osłony - 258,8 mm i średnicy zewnętrznej przewodu rurowego palnika mm co daje 39,8 mm. Luka 8 jest najszersza z jednej strony pomiędzy odcinkami rur 1 i 2 palnika pyłowego oraz segmentami rur 5 i 6 osłony. Luka 8 między przewodem rurowym palnika pyłowego a osłoną palnika wypełniona jest betonem korundowym 150 w ilości 31 kg, który jest odporny na temperaturę do 1500 C i ma wysoką odporność na ścieranie. Luka 8 po wypełnieniu betonem tworzy wraz z osłoną płaszcz ochronny palnika. Luka 8 od strony wylotu palnika zamknięta jest zaślepką 9 w postaci pierścienia o średnicy zewnętrznej 273 mm i średnicy wewnętrznej 220 mm za pomocą spawu do segmentu rury 5 osłony palnika i do wylotowej rury 1 palnika pyłowego. Z drugiej strony luka 8 zamknięta jest zaślepką 10 w postaci pierścienia z symetrycznie usytuowanym otworem, w którym zainstalowana jest doprowadzająca rura 4 przewodu doprowadzającego mieszaninę pyłowo - powietrzną do palnika pyłowego. Przeprowadzone próby i doświadczenia wykazały pełną przydatność palnika według wzoru użytkowego. RZECZNIK PATENTOWY mgr Inł. Jadwig* KuHfeka

8 11264 Zastrzeżenia ochronne 1. Palnik pyłowy, zwłaszcza do kotła energetycznego, o kształcie przegiętego pod kątem od 15 do 25 przewodu rurowego, znamienny tym, że składa się z wylotowej rury (I), kolankowej rury (2), wprowadzającej rury (3) i doprowadzającej rury (4) o zróżnicowanej długości, na które nałożone są dodatkowe segmenty rur (5, 6 i 7) tworzące osłonę o kształcie zbliżonym do kształtu palnika, przy czym średnica wewnętrzna osłony jest większa od średnicy zewnętrznej przewodu rurowego palnika tak, że między przewodem rurowym palnika a osłoną powstaje luka (8), która po wypełnieniu materiałem żaroodpornym o wysokiej odporności na ścieranie tworzy wraz z osłoną płaszcz ochronny palnika. 2. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że osłona zamontowana jest na palniku pyłowym od strony wylotowej niesymetrycznie do osi palnika pyłowego tak, że dolna część palnika pyłowego wspiera się na końcowej rurze (5) osłony palnika. 3. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że od strony wlotowej palnika pyłowego osłona palnika zamontowana jest symetrycznie do palnika pyłowego. 4. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że luka (8) jest najszersza pomiędzy wylotową rurą (1) i kolankową rurą (2) palnika pyłowego oraz końcową rurą (5) i środkową rurą (6) osłony palnika. 5. Palnik według zastrz. 1, znamienny tym, że luka (8) od strony wylotu zamknięta jest zaślepką (9) w postaci pierścienia, zamocowaną w sposób nierozłączny do końcowej rury (5) osłony palnika i do wylotowej rury (1) palnika a z drugiej strony luka (8) zamknięta jest zaślepką (10) w postaci pierścienia z symetrycznie usytuowanym otworem, w której zainstalowana jest doprowadzająca rura (4) przewodu doprowadzającego mieszankę pyłowo-powietrzną do palnika pyłowego. R7ECZNIK PATENTOWY mgr Ini. Jadwiga Kulińska

9 _ (1 oo O*

10 Fig.2 RZECZNIK PATENTOWY