(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (51) T3 Int.Cl. F23K 3/00 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2011/41 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Wielowirowe mieszadło do kanałów zasilania pyłem węglowym (30) Pierwszeństwo: US (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2006/05 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2012/05 (73) Uprawniony z patentu: Wark, Rickey E., The Woodlands, US (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 RICKEY E. WARK, The Woodlands, US (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Dorota Rzążewska JAN WIERZCHOŃ & PARTNERZY BIURO PATENTÓW I ZNAKÓW TOWAROWYCH ul. Żurawia 47/ Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 13667/11/P-RO/DR/KM EP Opis Wielowirowe mieszadło do kanałów zasilania pyłem węglowym DZIEDZINA WYNALAZKU [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy systemów dostarczania zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego do komory spalania kotła opalanego węglem typu stosowanego do wytwarzania pary dla turbin w elektrowniach, a w szczególności dotyczy urządzenia mieszającego redukującego lub eliminującego nierównomierne natężenia przepływu w równoległych kanałach zasilających miedzy pulweryzatorem a komorą spalania. TŁO WYNALAZKU [0002] Dobrze znane jest zasilanie kotłów generatorów turbinowych za pomocą zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego; konstrukcje przeznaczone do wykonywania tych funkcji można powszechnie znaleźć w elektrowniach w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. Powszechne jest stosowanie w tych systemach głównego kanału zasilającego odbierającego pył węglowy z pulweryzatora/sortownika. Równie powszechne jest dzielenie głównego kanału zasilającego na szereg równoległych odnóg, które są podłączone do oddalonych od siebie punktów wokół komory spalania. [0003] Problemem, który powstaje w systemach typu opisanego powyżej jest zapewnienie, że kanały odgałęźne wykazują co najmniej w przybliżeniu równe natężenia przepływu węgla, i dlatego płomień w komorze spalania będzie ustabilizowany zarówno co do wielkości jak i położenia w komorze spalania. Przepływ pyłu węglowego przez równoległe kanały odgałęźne różnej długości i konfiguracji ma tendencję do bycia niestabilnym i naturalnie nierównomiernym. W celu poradzenia sobie z tym problemem opracowano wiele urządzeń; patrz, przykładowo, patenty USA nr , , , i KRÓTKI OPIS WYNALAZKU [0004] Prezentowany wynalazek jest, według jednego aspektu, mieszadłem do użytku w kanałach zasilających opalanych węglem komór spalania, zwykle głównego kanału zasilającego za pulweryzatorem, którego skutkiem jest promowanie jednorodności natężenia przepływu zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego z głównego kanału zasilającego do różnych kanałów odgałęźnych systemu równoległych kanałów zasilających. Generalnie, wynalazek zawiera mieszadło złożone z szeregu zasadniczo koncentrycznych ścianek, zwykle ale nie koniecznie cylindrycznych i wykonanych z materiału odpornego na zużycie takiego jak stal węglowa lub stal stopowa, tworzącego co najmniej dwa zasadniczo koncentryczne pierścieniowe kanały przepływowe odbierające wymieszany z powietrzem pył węglowy pochodzący ze źródła takiego jak pulweryzator/sortownik. Dwa kanały mogą być nazywane kanałami wewnętrznym i zewnętrznym, ale należy rozumieć, że mogą być trzy, cztery lub więcej kanałów koncentrycznych w danym przykładzie wykonania. W przypadku trzech kanałów nazywane są one kanałem wewnętrznym, pośrednim i zewnętrznym. Pierwszy szereg obwodowo oddzielonych łopatek znajduje się w zewnętrznym kanale przepływowym i ustawione są one tak, aby przekazywać skierowany w prawo ruch wirowy wymieszanemu z

3 - 2 - powietrzem pyłowi węglowemu przepływającemu przez kanał. Drugi szereg obwodowo oddzielonych łopatek znajduje się w wewnętrznym kanale przepływowym i ustawione są one tak, aby przekazywać skierowany w lewo ruch wirowy wymieszanemu z powietrzem pyłowi węglowemu przepływającemu przez kanał. [0005] W powyższym opisie, jak również w całym dokumencie pojęcia w lewo i w prawo stosowane są tylko w sensie względnym, w celu wyjaśnienia, że przepływ w jednym przepływowym kanale pierścieniowym wiruje lub obraca się wokół osi kanału zasilającego w kierunku, który jest przeciwny do wirowania lub obrotu przepływu w przylegającym pierścieniowym kanale lub kanałach przepływowych. [0006] Mieszadło może zostać wytworzone, jako cześć integralna kanału zasilającego lub wykonane w formie wkładki, która może zostać zdemontowana w celu serwisowania lub wymiany. [0007] W korzystnym przykładzie wykonania opisanym tutaj szczegółowo, występują trzy lub więcej przepływowych kanałów pierścieniowych i koncentrycznych ograniczonych cylindrycznymi ściankami i składających się z co najmniej zewnętrznego kanału przepływowego, pośredniego kanału przepływowego oraz wewnętrznego kanału przepływowego. Pola powierzchni przekroju wszystkich kanałów przepływowych są przynajmniej w przybliżeniu takie same. Aby to uzyskać, odstęp promieniowy między ściankami najbardziej zewnętrznego kanału przepływowego jest mniejszy niż odstęp promieniowy między ściankami najbardziej wewnętrznego kanału przepływowego. Łopatki w tych kanałach umieszczone są w sposób zachodzący na siebie tak, że nie ma dla pyłu węglowego prostej drogi przejścia przez mieszadło. [0008] Mieszadło może być opcjonalnie połączone z innymi funkcjami powodującymi turbulencje dalszego przepływu, co zostało opisane w dalszym ciągu. [0009] Inne zastosowania prezentowanego wynalazku staną się oczywiste dla osób posiadających znajomość dziedziny techniki podczas zapoznawania się z dalszym opisem sposobu realizacji wynalazku uważanego za najlepszy, wraz z towarzyszącymi rysunkami. KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW [0010] Przedstawiony tutaj opis odnosi się do dołączonych rysunków, gdzie podobne numery referencyjne dotyczą podobnych części w kliku widokach, i na których: [0011] FIG. 1 jest schematem całego systemu zasilania pulweryzowanym i sortowanym zmieszanym z powietrzem pyłem węglowym do komory spalania przez główny kanał zasilający i sekcję kolektora posiadającą cztery odgałęzienia; [0012] FIG. 2 jest przekrojem przez część mieszadła systemu z FIG. 1; [0013] FIG. 3 jest widokiem mieszadła z góry pokazującym trzy koncentryczne kanały pierścieniowe mieszadła; i [0014] FIG. 4 jest przekrojem mieszadła pokazującym w sposób schematyczny przeciwne kierunki obrotu między kanałem wewnętrznym i kanałem zewnętrznym.

4 - 3 - OPIS KORZYSTNEGO PRZYKŁADU WYKONANIA [0015] Nawiązując najpierw do FIG. 1, pokazany jest konwencjonalny pulweryzator/sortownik 10 do węgla, posiadający centralny pionowy wlotowy kanał 12 zasilający węglem do podawania zbrylonego węgla do pulweryzatora/sortownika w kontrolowanych ilościach. Pulweryzator/sortownik 10 składa się z głównego wylotowego kanału 14 zasilającego, który w zilustrowanym przykładzie wykonania, jest koncentryczny z kanałem 12 wlotowym zasilania, ale o znacząco większej średnicy. Niektóre pulweryzatory posiadają funkcję zasilania bocznego, w którym to przypadku kanał 12 służy, jako centralny kanał odpływowy z lub bez łopatek. Alternatywnie może on zostać zablokowany. Wkładka mieszadła 16 znajduje się w wylotowym kanale 14 zasilającym co lepiej pokazują FIG Wylotowy kanał 14 zasilający łączy się w stanowiącą ścięty stożek sekcje 18 przejściowa która działa jako kolektor zasilający zmieszanym z powietrzem pyłem węglowym kanały 20, 22, 24, 26 odgałęźne które są ustawione w sposób opisany w moich wcześniejszych patentach wymienionych wyżej, w celu zasilania czterech narożników komory 28 spalania, która jest skojarzona z kotłem zasilającym parą turbinę generatora prądu elektrycznego. Sekcja 18 przejściowa może mieć proste ścianki; tj., zasadniczo cylindryczne. [0016] W nawiązaniu do FIG. 2-4, wkładka mieszadła 16 zamontowana jest na głównym kanale 14 wylotowym za pomocą kołnierzy lub innych zespołów mechanicznych niepokazanych szczegółowo i składa się z pary promieniowo oddzielonych ścianek 29 i 30 cylindrycznych ograniczających pierwszy kanał 32 pierścieniowy wiążący przepływ pyłu węglowego zmieszanego z powietrzem. Trzecia ścianka 34 cylindryczna, koncentryczna ze ścianką 30 i kanałem 12 zamontowana jest współpłaszczyznowo i otacza powiązanie ze ścianą 30 tworząc drugi kanał 36 cylindryczny. Czwarta ścianka 38 cylindryczna zamontowana jest koncentrycznie i współpłaszczyznowo we ściankami 29, 30 i 34 określając trzeci kanał 40 pierścieniowy dla pyłu węglowego zmieszanego z powietrzem. W układzie pokazanym na FIG. 2, kanał 32 nazywany jest kanałem wewnętrznym, kanał 36 nazywany jest kanałem pośrednim, a kanał 40 nazywany jest kanałem zewnętrznym. Oczywiście, nazwy te mogą być stosowane zamiennie lub zmieniać się zależnie do tego jak wiele jest kanałów koncentrycznych w danym wykonaniu wynalazku. W celu osadzenia mieszadła 16 wokół kanału 12, konieczne może być wykonanie mieszadła 16 w postaci dwóch sekcji będących swoim lustrzanym odbiciem i skręcenie ich razem śrubami wokół kanału 12. Ścianki 29, 30, 34 i 38 mogą być nieznacznie stożkowo ścięte, jeżeli jest to pożądane. [0017] Jak lepiej widać na FIG. 3 i 4, łopatki 42 są przyspawane między ściankami 29 i 30 w celu wymuszenia obrotu lub wirowania w kierunku w prawo zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego przez skierowany w górę kanał 32. Łopatki 44 mogą zostać przymocowane np. za pomocą spawania między ściankami 30 i 34 w celu wymuszenia wirowania w lewo unoszącego się zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego przez kanał 36. Łopatki 46 są przymocowane np. za pomocą spawania, między ściankami 34 i 38 w celu wymuszenia wirowania w prawo unoszącego się zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego przez kanał 40. Łopatki pokazane jak na FIG. 3 i 4 są wszystkie pod katem w stosunku do osi poprzecznej wystarczająco, aby zachodziły na

5 - 4 - siebie w widoku od góry lub rzutowaniu tak, aby wyeliminować wszelkie przejścia bezpośrednie dla zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego przez kanały 32, 36 i 40. Pierścieniowe płyty odrzutowe 52 zamontowane są na szczytach ścianek 30, 34 i 38 w celu odchylania strumienia zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego z powrotem do środka zespołu. Płyty 52 są opcjonalne. [0018] Jak najlepiej widać na FIG. 2 i 3, promieniowy odstęp między ściankami 29 i 30 jest większy niż promieniowy odstęp między ściankami 30 i 34 i promieniowy odstęp między ściankami 30 i 34 jest większy niż odstęp między ściankami 34 i 38. Odstęp jest umiejscowiony w taki sposób, że pola przekroju kanałów 32, 36 i 40 są w przybliżeniu takie same. Należy rozumieć, że pojęcia w prawo i w lewo stosowane są w sensie względnym. [0019] Jak pokazano na FIG. 2, zębate płyty 47, 48 i 50 stalowe zostały zamontowane w sekcji 18 przejściowej, w celu wywołania turbulencji i dodatkowego mieszania w zmieszanym z powietrzem pyle węglowym, który wypływa z wkładki mieszadła 16. Płyty 47 zamontowane są zasadniczo równolegle do osi przepływu. Płyty 50 zamontowane są wokół ścianki zewnętrznej sekcji 18 przejściowej. Płyty 48 promieniowe, również konstrukcji uzębionej, są zamontowane na płytach 53 biegnąc promieniowo na zewnątrz od płyt 47. Płyty te mogą zostać ustawione w różny sposób, co zostało dokładniej opisane w Moich poprzednich patentach, o czym wspomniano wyżej. Płyty 47, 48, 50 i 53 są funkcją opcjonalną pokazanego przykładu wykonania; tj., mieszadło 16 może zostać użyte z lub bez dodatkowych płyt wywołujących turbulencje w sekcji 18 przejściowej. [0020] W czasie pracy, zbrylony węgiel jest grawitacyjnie podawany przez kanał 12 wlotowy zasilania do pulweryzatora/sortownika 10, który działa w sposób konwencjonalny. Pulweryzowany węgiel jest podawany do góry w strumieniu powietrza przez główny kanał 14 zasilający do wkładki mieszadła 16, gdzie wprowadzane są przeciwne kierunki wirowania w trzech rozdzielonych koncentrycznych pierścieniowych kanałach przepływowych za pomocą łopatek 42, 44 i 46 umieszczonych w kanałach 32, 36 i 40. Wirujący zmieszany z powietrzem pył węglowy napotyka następnie sekcję przejściowa i różne znajdujące się w niej środki 47, 48 i 50 na których jest turbulentnie mieszany przed wejściem do czterech równoległych kanałów 20, 22, 24 i 26 odgałęźnych. Kanały te zasilają cztery narożniki komory spalania lub skrzynię ogniową 28 kotła turbiny. [0021] Chociaż wynalazek został opisany w powiązaniu z uważanym obecnie za najbardziej praktyczny i preferowany przykład wykonania, należy rozumieć, że wynalazek nie powinien być ograniczony do ujawnionego przykładu wykonania, ale przeciwnie, intencją jest objęcie szeregu różnych modyfikacji lub rozwiązań równoważnych mieszczących się w zakresie dołączonych zastrzeżeń.

6 - 5 - Zastrzeżenia 1. Mieszadło do pyłu węglowego przepływającego do kanału zasilającego opalanej węglem komory spalania znamienne tym, że wymienione mieszadło zawiera: szereg zasadniczo koncentrycznych ścianek stałych tworzących, co najmniej zewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy i wewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy; pierwszy szereg obwodowo oddzielonych stacjonarnych łopatek zamontowanych w zewnętrznym kanale przepływowym do i między wymienionym szeregiem ścianek koncentrycznych i ustawionych tak, aby wymuszać wirowanie w prawo zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego osiowo przez kanał; i drugi szereg obwodowo oddzielonych łopatek stałych zamontowanych w wewnętrznym kanale przepływowym i między kolejnymi dwoma wymienionymi ściankami koncentrycznymi i ustawionych tak, aby przekazywać skierowany w lewo ruch wirowy wymieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego osiowo przez kanał. 2. Mieszadło zdefiniowane w zastrzeżeniu 1, w którym powierzchnia pola przekroju wewnętrznych i zewnętrznych pierścieniowych kanałów przepływowych jest w przybliżeniu taka sama. 3. Mieszadło, zdefiniowane w zastrzeżeniu 1, w którym ścianki są cylindryczne. 4. Mieszadło, zdefiniowane w zastrzeżeniu 1, dodatkowo zawierające: środki, zamontowane na każdej z szeregu zasadniczo koncentrycznych ścianek, powodujące odgięcie strumienia zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego do środka, w kierunku wzdłużnej osi obrotu. 5. Mieszadło zdefiniowane w zastrzeżeniu 4, w którym środki odchylające zawierają pierścieniową płytę odrzutową zamontowaną na końcu wylotowym każdej z szeregu zasadniczo koncentrycznych ścianek. 6. Mieszadło zdefiniowane w zastrzeżeniu 1, w którym co najmniej jedna z pierwszego szeregu oddzielonych obwodowo łopatek i drugiego szeregu oddzielonych obwodowo łopatek jest nachylona w stosunku do osi wzdłużnej na tyle, aby zachodziły one na siebie w widoku z góry lub rzutowaniu tak, aby wyeliminować wszelkie bezpośrednie przejścia dla zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego odpowiednio przez co najmniej jeden zewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy i wewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy. 7. Mieszadło do pyłu węglowego przepływającego do opalanej węglem komory spalania przez szereg, równolegle zasilanych kanałów znamienne tym, że wymienione mieszadło zawiera:

7 - 6 - szereg zasadniczo koncentrycznych cylindrycznych ścianek stałych tworzących, co najmniej zewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy, pośredni cylindryczny kanał przepływowy i wewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy; szereg obwodowo oddzielonych stacjonarnych łopatek zamontowanych w każdym wewnętrznym i zewnętrznym kanale przepływowym i między ściankami określającymi wymienione kanały i ustawionych tak, aby wymuszać wirowanie w prawo zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego osiowo przez kanał; i szereg obwodowo oddzielonych łopatek stałych zamontowanych w pośrednim kanale przepływowym i między kolejnymi dwoma wymienionymi ściankami i ustawionych tak, aby wymuszać skierowany w lewo ruch wirowy wymieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego osiowo przez kanał. 8. Mieszadło zdefiniowane w zastrzeżeniu 7, w którym powierzchnia pola przekroju wewnętrznych, pośrednich i zewnętrznych pierścieniowych kanałów przepływowych jest w przybliżeniu taka sama. 9. Mieszadło, zdefiniowane w zastrzeżeniu 7, dodatkowo zawierające: środki, zamontowane na każdej z szeregu koncentrycznych ścianek cylindrycznych, powodujące odgięcie strumienia zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego do środka, w kierunku wzdłużnej osi obrotu. 10. Mieszadło zdefiniowane w zastrzeżeniu 9, w którym środki odchylające zawierają pierścieniową płytę odrzutową zamontowaną na końcu wylotowym każdej z szeregu koncentrycznych ścianek cylindrycznych. 11. Mieszadło zdefiniowane w zastrzeżeniu 7, w którym każda z szeregu obwodowo oddzielonych łopatek w każdym z wewnętrznych i zewnętrznych kanałów przepływowych jest nachylona w stosunku do osi poprzecznej na tyle, aby łopatki zachodziły na siebie w widoku z góry lub rzutowaniu tak, aby wyeliminować wszelkie bezpośrednie przejścia dla zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego odpowiednio przez każdy wewnętrzny i zewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy; i w którym każda z szeregu oddzielonych obwodowo łopatek w pośrednim kanale przepływowym jest nachylona w stosunku do osi poprzecznej na tyle, aby łopatki zachodziły na siebie w widoku z góry lub rzutowaniu tak, aby wyeliminować wszelkie bezpośrednie przejścia dla zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego przez pośredni kanał przepływowy. 12. System dostarczania zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego do komory spalania zawierający: kanał przepływowy; źródło do zasilania wymienionego kanału zmieszanym z powietrzem pyłem węglowym pod ciśnieniem powodującym przepływ przez kanał; kanał; środki mieszające w wymienionym kanale, znamienny tym, że wymienione środki mieszające składają się z szeregu zasadniczo koncentrycznych ścianek tworzących, co

8 - 7 - najmniej zewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy i wewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy; pierwszy szereg obwodowo oddzielonych stacjonarnych łopatek w zewnętrznym kanale przepływowym skierowanych tak, aby wymuszać wirowanie w prawo zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego przez kanał; i drugi szereg obwodowo oddzielonych stacjonarnych łopatek w wewnętrznym kanale przepływowym skierowanych tak, aby wymuszać wirowanie w lewo zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego przez kanał. 13. System zdefiniowany w zastrzeżeniu 12, w którym powierzchnia pola przekroju wewnętrznych i zewnętrznych pierścieniowych kanałów przepływowych jest w przybliżeniu równa. 14. System zdefiniowany w zastrzeżeniu 12 dodatkowo zawierający środki do wymuszenia turbulencji strumienia zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego za środkami mieszającymi. 15. System zdefiniowany w zastrzeżeniu 14, w którym środki do wymuszania turbulencji składają się z szeregu płyt zębatych zamontowanych z różną orientacją w kanale przepływowym odbierającym zmieszany z powietrzem pył węglowy pochodzący ze środków mieszających. 16. System zdefiniowany w zastrzeżeniu 12 dodatkowo zawierający komorę spalania oraz szereg kanałów odgałęźnych podłączonych między środkami mieszającymi a komorą spalania przeznaczonych do dostarczania zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przez punkty rozmieszczone wokół komory spalania. 17. System zdefiniowany w zastrzeżeniu 16, w którym są dwa lub więcej rozmieszczonych w zasadniczo jednakowym odstępie i równoległych kanałów odgałęźnych. 18. System, zdefiniowany w zastrzeżeniu 12, dodatkowo zawierający: środki, zamontowane na każdej z szeregu zasadniczo koncentrycznych ścianek, powodujące odgięcie strumienia zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego do środka, w kierunku wzdłużnej osi obrotu. 19. System zdefiniowany w zastrzeżeniu 18, w którym środki odchylające zawierają pierścieniową płytę odrzutową zamontowaną na końcu wylotowym każdej z szeregu zasadniczo koncentrycznych ścianek. 20. System zdefiniowany w zastrzeżeniu 12, w którym co najmniej jedna z pierwszego szeregu oddzielonych obwodowo łopatek i drugiego szeregu oddzielonych obwodowo łopatek jest nachylona w stosunku do osi wzdłużnej na tyle, aby zachodziły one na siebie w widoku z góry lub rzutowaniu tak, aby wyeliminować wszelkie bezpośrednie przejścia dla zmieszanego z powietrzem pyłu węglowego przepływającego odpowiednio przez co najmniej jeden zewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy i wewnętrzny pierścieniowy kanał przepływowy.

9 - 8 -

10 - 9 -

11 - 10 -

12 - 11 -