RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 178821 (13) B1 (2 1) Numer zgłoszenia: 311374 U rząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: 15.11.1995 Rzeczypospolitej Polskiej (51) IntCl7: F23D 1/02 F23B 7/00 (54) Palnik wirowy do spalania pyłu węglowego (43) Zgłoszenie ogłoszono: 26.05.1997 BUP 11/97 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.06.2000 WUP 06/00 (73) Uprawniony z patentu: Elektrownia "RYBNIK" Spółka Akcyjna, Rybnik, PL (72) Twórcy wynalazku: Roman Ratajczak, Rybnik, PL Krzysztof Ociepka, Wodzisław Śl., PL Andrzej Białek, Żory, PL Krzysztof Rudka, Rybnik, PL (74) Pełnomocnik: Szczepańska Krystyna PL 178821 B1 (57)1. Palnik wirowy do spalania pyłu węglowego w kotłach energetycznych zawierający centrycznie zabudowany przewód mieszanki pyłowo-powietrznej z zawirowywaczem, znamienny tym, że u wylotu przewodu mieszanki pyłowo-powietrznej (1) zabudowany jest zawirowywacz (1) strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej z przewężeniem (2), zaopatrzony w łopatki zawirowujące (3) o kącie pochylenia aj równym 19-30 do osi przewodu mieszanki pyłowo-powietrznej (1), z centralnie umieszczonym rurowym elementem nośnym (4) wzdłuż osi przewodu mieszanki, wyprowadzonym nieco poza końcówkę palnika w kierunku komory paleniskowej (5), na którego końcu osadzony jest zawirowywacz (II) z łopatkami (6) o kącie pochylenia α2 większym lub równym α1, a na obwodzie obudowy kanału wylotu powietrza wtórnego (7) zabudowanego koncentrycznie na przewodzie mieszanki pyłowo-powietrznej (1) umieszczony jest zawirowywacz powietrza wtórnego (III) zbudowany z kierownic (8) o ustalonym kącie pochylenia α3 większym lub równym kątowi pochylenia α1 łopatek zawirowywacza (I). FIG. 3
Palnik wirowy do spalania pyłu węglowego Zastrzeżenia patentowe 1. Palnik wirowy do spalania pyłu węglowego w kotłach energetycznych zawierający centrycznie zabudowany przewód mieszanki pyłowo-powietrznej z zawirowywaczem, znamienny tym, że u wylotu przewodu mieszanki pyłowo-powietrznej (1) zabudowany jest zawirowywacz (I) strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej z przewężeniem (2), zaopatrzony w łopatki zawirowujące (3) o kącie pochylenia α1, równym 19-30 do osi przewodu mieszanki pyłowo-powietrznej (1), z centralnie umieszczonym rurowym elementem nośnym (4) wzdłuż osi przewodu mieszanki, wyprowadzonym nieco poza końcówkę palnika w kierunku komory paleniskowej (5), na którego końcu osadzony jest zawirowywacz (II) z łopatkami (6) o kącie pochylenia większym lub równym α1, a na obwodzie obudowy kanału wylotu powietrza wtórnego (7) zabudowanego koncentrycznie na przewodzie mieszanki pyłowo-powietrznej (1 ) umieszczony jest zawirowywacz powietrza wtórnego (III) zbudowany z kierownic (8) o ustalonym kącie pochylenia α3 większym lub równym kątowi pochylenia α1 łopatek zawirowywacza (I). 2. Palnik wirowy według zastrz. 1, znamienny tym, że na wlocie do przewodu mieszanki pyłowo-powietrznej (1) umieszczony jest zawirowywacz (IV) strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej zawierający łopatki (9) o kącie pochylenia α4 równym α1. 3. Palnik wirowy według zastrz. 1, znamienny tym, że na wlocie do przewodu mieszanki pyłowo-powietrznej (1) umieszczony jest zawirowywacz (IV) strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej zawierający łopatki (9) o kącie pochylenia α4 mniejszym od α1. 4. Palnik wirowy według zastrz. 2, znamienny tym, że zawirowywacz (IV) posiada dodatkowo przewężenie (10). 5. Palnik wirowy według zastrz. 3, znamienny tym, że zawirowywacz (IV) posiada dodatkowo przewężenie (10). * * * Przedmiotem wynalazku jest palnik wirowy do spalania pyłu węglowego, przeznaczony do kotłów energetycznych w sżczególności z naścienną zabudową palników, przystosowany do niskiej emisji tlenków azotu podczas spalania. Znane są palniki, w których strumień mieszanki pyłowo-powietrznej podawanej do palnika przechodzi przez kolano ukształtowane pod kątem 90, w którym następuj e zagęszczenie pyłu od strony zewnętrznej oraz nierównomiemość koncentracji pyłu w całym przekroju dyszy pyłowej, aż do wylotu do komory spalania. Nierównomiemość koncentracji pyłu jest przyczyną gorszego efektu spalania, uzyskiwania wyższej zawartości tlenków azotu NOx oraz występowania erozji dysz pyłowych palników, co również wpływa na pogorszenie parametrów spalania w komorze kotłów energetycznych. Znane są palniki wirowe zawierające centrycznie zabudowaną dyszę pyłowo-powietrzną, u wlotu której umieszczona jest spiętrzająca zwężka zaopatrzona w zawirowujące łopatki ustawione pod kątem 12-18 do osi tej zwężki, a na wylocie zabudowany stożkowo-pierścieniowy rozdzielacz mieszanki pyłowo-powietrznej. Znane są też palniki pyłowe, u wylotu których na rurze, gdzie podawana jest mieszanka pyłowo-powietrzna, zabudowany jest rozbij acz w kształcie ściętego stożka zwróconego podstawą do komory paleniskowej. Za pomocą żeber promieniowych do stożka są przymocowane pierścienie koncentryczne w ilości 4-6 o powierzchni płaszcza ściętego stożka. Palniki te jedynie rozbijają strumienie mieszanki pyłowo-powietrznej. Pył węglowy unoszony przez powietrze wtórne ściera pierścienie koncentryczne aż do ich całkowitego zniszczenia.
178 821 3 Z polskiego opisu patentowego nr 67 339 znany jest palnik pyłowy, w którym występuje wymieszanie mieszanki pyłowo-powietrznej z powietrzem wtórnym, uzyskiwane poprzez zabudowanie na rurze u wylotu palnika zawirowywacza śrubowego, wprowadzającego mieszankę pyłowo-powietrznąw ruch śrubowy. Zawirowywacz ten jest zwrócony większą podstawą części hiperboidalnej do komory paleniskowej i posiada ułopatkowanie otwarte. Zawirowywacz śrubowy osadzony jest na rurze umieszczonej w kanale, którym podawany jest strumień mieszanki pyłowo-powietrznej. Cechą powyższych palników jest to, że ich konstrukcja nie pozwala na uzyskanie silnego zawirowania strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej oraz uzyskanie jednorodnej koncentracji pyłu węglowego na wlocie do komory paleniskowej. Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji palnika pyłowego umożliwiającego uzyskanie po przejściu mieszanki przez kolano przypalnikowe jednorodnej mieszanki pyłowo-powietrznej na wyjściu z palnika pyłowego do komory spalania oraz uzyskanie warunków spalania obniżających wytwarzanie się tlenków azotu NOx. Palnik wirowy do spalania pyłu węglowego w kotłach energetycznych zawierający centrycznie zabudowany przewód mieszanki pyłowo-powietrznej z zawirowywaczem według wynalazku u wylotu przewodu mieszanki pyłowo-powietrznej posiada zabudowany zawirowywacz pierwszy strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej z przewężeniem, zaopatrzony w łopatki zawirowujące o kącie pochylenia równym 19-30 do osi przewodu mieszanki, z centralnie umieszczonym rurowym elementem nośnym wzdłuż osi przewodu mieszanki, wyprowadzonym nieco poza końcówkę palnika w kierunku komory paleniskowej, na którego końcu jest osadzony drugi zawirowywacz z łopatkami o kącie pochylenia α2 α1, a na obwodzie obudowy kanału wylotu powietrza wtórnego zabudowanego koncentrycznie na przewodzie mieszanki pyłowo-powietrznej umieszczony jest zawirowywacz powietrza wtórnego zbudowany z kierownic o ustalonym kącie pochylenia α3 większym lub równym kątowi pochylenia α1, łopatek zawirowywacza w przewodzie mieszanki pyłowo-powietrznej. Na wlocie do przewodu mieszanki pyłowo-powietrznej umieszczony jest zawirowywacz strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej zawierający łopatki zawirowujące o kącie pochylenia α4 równym lub mniejszym od α1. Zawirowywacz ten posiada dodatkowo przewężenie. Dzięki zastosowaniu co najmniej dwóch zawirowywaczy strumienia mieszanki pyłowopowietrznej, w tym jednego umieszczonego poza końcówką dyszy palnika pyłowego wysuniętego w kierunku komory paleniskowej oraz zawirowywacza powietrza wtórnego o odpowiednio zróżnicowanych kątach zawirowań, uzyskuje się bardzo dobry efekt ujednorodnienia mieszanki pyłowo-powietrznej na wyjściu z dyszy palnika. Dzięki temu uzyskuje się lepsze spalanie w komorze paleniskowej kotła. Uzyskuje się płomień o obniżonej temperaturze, umożliwiając w ten sposób obniżenie wytwarzania się tlenków azotu NOx. Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny palnika wirowego, fig. 2 - widok palnika od strony komory paleniskowej, fig. 3 - odmianę palnika z dwoma zawirowywaczami w przewodzie mieszanki pyłowo-powietrznej. Jak przedstawiono na rysunku fig. 1 palnik wirowy na pył węglowy według wynalazku zawiera centrycznie zabudowany przewód mieszanki pyłowo-powietrznej 1 u wylotu którego zabudowany jest zawirowywacz I strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej z przewężeniem 2, zaopatrzony w łopatki zawirowujące 3 o kącie pochylenia α1 równym 22 do osi przewodu m ieszanki pyłowo-powietrznej 1, z centralnie umieszczonym rurowym elementem nośnym 4 wzdłuż osi przewodu mieszanki, zakończony np. grotem. Końcówka rurowego elementu nośnego 4 wyprowadzona jest nieco poza końcówkę palnika wirowego w kierunku komory paleniskowej 5, na którego końcu osadzony jest zawirowywacz II z łopatkami 6 o kącie pochylenia łopatek α2 równym 25. Na obwodzie obudowy kanału wylotu powietrza wtórnego 7 zabudowanego koncentrycznie na przewodzie mieszanki pyłowo-powietrznej 1 umieszczony jest zawirowywacz powietrza wtórnego III zbudowany z kierownic 8 o kącie pochylenia α3 równym 30.
4 178 821 Palnik wirowy według wynalazku przedstawiony na fig. 3 zawiera dodatkowo na wlocie do przewodu mieszanki pyłowo-powietrznej 1 zawirowywacz IV strumienia mieszanki pyłowo-powietrznej zawierający łopatki 9 o kącie pochylenia α4 równym 20. Zawirowywacz IV posiada dodatkowo przewężenie 10.
178 821 FIG. 3
178 821 FIG. 1 FIG. 2 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.