PL178306B1 - Kocioł na ciepło odpadkowe - Google Patents

Abstract

1. Kociol na cieplo odpadkowe, umieszczony za zawiesinowym piecem do wytapiania, zwlaszcza plomieniowym piecem do wytapiania, skladajacy sie z sekcji promieniowania i z sekcji konwekcyjnej, znamienny tym, ze obejmuje podwyzszenie (16) przedniej czesci sekcji promieniowania (9) tune- lowego kotla (2) na cieplo odpadkowe, zas za tym podwyzszeniem znajduje sie poprzeczny kanal za- wracajacy przeplyw, obejmujacy pionowe pod- wójne panele scienne (17,18) i laczaca je dolna plyte (19), przy czym kanal ten jest otwarty od góry i po bokach kotla. Fig. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kocioł na ciepło odpadkowe, pochodzące z zawiesinowego pieca do wytapiania, w szczególności z płomieniowego pieca do wytapiania.

Zasadniczo, kocioł na ciepło odpadkowe stosowany za zawiesinowym piecem do wytapiania stanowi kocioł typu tunelowego, pracujący przy bezpośrednim przepływie gazu, który to kocioł jest podzielony na dwie sekcje, mianowicie sekcję promieniowania i sekcję konwekcyjną. Zadaniem sekcji promieniowania jest ochłodzenie gazu tak, że stopione cząstki zawarte w gazie ulęgają zakrzepnięciu a ich temperatura maleje do temperatury poniżej temperatury mięknięcia popiołu, zanim gazy zostanąprzeprowadzone do sekcji konwekcyjnej kotła. W sekcji konwekcyjnej, ciepło zawarte w gazach niosących pył jest odzyskiwane za pomocą rurowego zestawu chłodzącego.

Jednakże, w konstrukcji kotła na ciepło odpadkowe typu tunelowego, wysoka zawartość pyłu w gazach wytwarzanych w zawiesinowym piecu do wytapiania często powoduje gromadzenie się pyłów w różnych częściach urządzenia, co utrudnia pracę zarówno kotła na ciepło odpadkowe jak i przebieg całego zawiesinowego procesu wytapiania. W wyniku tego rodzaju przeszkód, powstają znaczne straty u producentów, spowodowane przerwami w procesie wytapiania zawiesinowego. Narastanie warstw pyłów spowodowane jest działaniem różnych czynników.

W sekcji promieniowania kotła na ciepło odpadkowe, jedynie strop i górne części ścian są skutecznie wykorzystywane do oddzielania pyłów i tylko w przypadku, gdy są one pozbawione narostów. W związku z tym, że duża ilość energii cieplnej jest kierowana do części kotła o małych rozmiarach, zatem jest trudne utrzymanie czystości kotła. Ponadto gorące gazy przenoszące pył, przepływajączęściowo nieochłodzone, bezpośrednio do sekcji konwekcyjnej kotła, w którym to przypadku stopione cząsteczki pyłu przyklejają się do rurowego zestawu chłodzącego. Poza tym, dolna część kotła na ciepło odpadkowe pracuje nie skutecznie jako powierzchnia przejmująca promieniowanie, i przedłuża czas przebywania części gazów niosących pył, powodując powstawanie w ten sposób warunków do niekorzystnej reakcji, podczas której dwutlenek siarkijest utleniany do trójtlenku siarki. W etapie przemywania gazu w urządzeniu do wytwarzania kwasu

178 306 siarkowego, trójtlenek siarki tworzy kwas siarkowy, tak zwany kwas płuczkowy, który często może stanowić szkodliwy odpad.

Usuwanie narostów pyłu z kotła na ciepło odpadkowe było realizowane na wiele rozmaitych sposobów. Czyszczenie kotła było intensyfikowane z pozytywnym rezultatem za pomocą urządzeń wibracyjnych. Jednakże wkrótce wystąpiły ujemne skutki zbyt intensywnego oczyszczania, a mianowicie skracał się czas użytkowania kotła na ciepło odpadkowe. W sekcji promieniowania takiego kotła były również wbudowane panele chłodzące równoległe do kotła, tak że gaz mógł swobodnie przepływać pomiędzy tymi panelami, które pracowały prawidłowo, jeżeli były odpowiednio zaprojektowane. Ponadto, badano działanie poprzecznych paneli chłodzących w sekcji promieniowania kotła, to jest usytuowanych poprzecznie do kierunku przepływu gazu. Jednakże, doświadczenie wykazało, że na panelach powstaje skorupa żużla. Próbowano również zapobiec bezpośredniemu przepływowi gazu wzdłuż stropu sekcji promieniowania kotła przez umieszczanie sekcji konwekcyjnej niżej niż sekcja promieniowania, tak że tylna część stropu sekcji promieniowania była pochylona w dół.

Z opisu patentowego USAnr4 530 311 znany jest kocioł na ciepło odpadkowe, w którym została zmieniona konstrukcja sekcji promieniowania w celu wyeliminowania niedogodności opisanych powyżej. W stosunku do przedniego zakończenia sekcji promieniowania, sekcja konwekcyjna kotła na ciepło odpadkowe jest umieszczona na znacznie niższym poziomie, w celu uniknięcia bezpośredniego przepływu gazów niosących pył wzdłuż stropu sekcji promieniowania. Strop sekcji promieniowania jest tak zbudowany, że sekcja promieniowania jest skokowo obniżona w dół, do poziomu przedniego końca sekcji konwekcyjnej, zaś do ściany sąjednocześnie przyłączone znane wibracyjne urządzenia oczyszczające. Tak więc jest możliwe wykorzystanie dna sekcji promieniowania, które w znanych rozwiązaniach było niewykorzystywane. Ponadto, w stropie sekcji promieniowania są zainstalowane płyty równoległe do kierunku przepływu gazu, tak że w przedziałach utworzonych przez poprzeczne ściany sekcji promieniowania, panel kolejnego przedziału zawsze dzieli przepływ gazu z poprzedniego przedziału mniej więcej na połowę.

Przedmiotem wynalazkujest kocioł na ciepło odpadkowe, umieszczony za zawiesinowym piecem do wytapiania, zwłaszcza płomieniowym piecem do wytapiania, składający się z sekcji promieniowania i z sekcji konwekcyjnej.

Istota wynalazku polega na tym, że konstrukcja kotła obejmuje podwyższenie przedniej części sekcji promieniowania, a za tym podwyższeniem znajduje się poprzeczny kanał zawracający przepływ, obejmujący pionowe podwójne panele ścienne i łączącą je dolną płytę, przy czym kanał ten otwarty jest od góry i po bokach kotła.

Korzystnie, dolna płyta poprzecznego kanału zawracającego przepływ umieszczonego za podwyższeniem sekcji promieniowania kotła na ciepło odpadkowe jest oddalona od stropu w kierunku do dołu, na odległość stanowiącąnajwyżej połowę wysokości sekcji promieniowania.

Wysokość podwyższenia sekcji promieniowania kotła na ciepło odpadkowe stanowi 5 20% wysokości sekcji promieniowania, a korzystnie 15% tej wysokości.

W kanale zawracającym przepływ ograniczonym przez podwójne panale ścienne i dolną płytę są umieszczone wibracyjne urządzenia oczyszczające i izolacja cieplna.

Dzięki rozwiązaniu według wynalazku, została utworzona wnęka, do której przepływa w postaci przepływu powrotnego, gorący gaz odprowadzany z pieca do wytapiania, bez uderzania, bezpośrednio „ostrego” i gorącego strumienia w zestaw rur stropowych. Strop wznosi się jedynie przy przednim zakończeniu sekcji promieniowania, to jest w zasadzie w połowie drogi mierzonej w kierunku przepływu gazu.

Gaz płynący z pieca jest zawracany ku dołowi i następnie przepływ gazu zakrzywia się w górę, od spodu kanału w kierunku sekcji konwekcyjnej.

178 306

Wskutek zastosowania obecnego wynalazku uzyskuje się zwiększenie powierzchni chłodzenia w sekcji promieniowania, zarówno w części podwyższonej jak i w kanale poprzecznym. Zwiększa się również stopień wypełnienia w sekcji promieniowania, w konsekwencji czego, wydłuża się czas przebywania gazów, zarówno w wartościach absolutnych jak i względnych. Przepływ gorącego gazu jest zawracany od stropu sekcji promieniowania, a pył gromadzi się głównie przy przednim zakończeniu sekcji promieniowania.

Gdy z pieca do wytapiania jest odprowadzany gaz, jego temperatura dochodzi do 1573 K. Gdy gaz ulega ochłodzeniu do 1073-873 K, wówczas pyły ulegają siarczanowaniu, zaś cząstki metalu zawarte w gazie sąutlenione przykładowo wskutek obecności nadmiaru powietrza odprowadzanego z dolnego końca sekcji promieniowania, i opadają wzdłuż ścian lejów na spód sekcji promieniowania. Siarczanowanie pyłów stanowi zjawisko korzystne, alejeżeli temperatura gazu spadnie poniżej 873-773 K, wówczas reakcja gazowa polega na utlenianiu dwutlenku siarki do trójtlenku siarki, co jest zjawiskiem szkodliwym.

Według wynalazku, zarówno zbyt szybki strumień głównyjak i znaczny przepływ zwrotny sąpodzielone na kilka małych i skutecznie mieszających gaz przepływów turbulencyjnych, przy czym gaz jest odprowadzony dalej, zanim jego temperatura obniży się do obszaru, w którym zachodzą niepożądane reakcje. Tak więc wzrasta całkowity czas przebywania gazu w sekcji promieniowania, jednakże czas ten nie jest wystarczający do spadku temperatury do niepożądanego zakresu.

Górne zawirowanie powstające w podwyższonej części sekcji promieniowania umożliwia optymalizacje częstotliwości wprowadzania strumieni gazu cyrkulacyjnego oraz ich mieszanie z przepływającym gazem. Gdy gaz w obrębie górnego zawirowaniajest chłodzony bardziej skutecznie niż strumień gorącego gazu uderzający o strop zwykłego kotła, osiągana jest optymalna temperatura siarczanowania pyłu, to jest 973 ± 100 K, w którym to momencie zostaje doprowadzony gaz cyrkulujący niosący tlen, a więc unika się przedostawanie do sekcji konwekcyjnej pyłu siarczkowego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój wzdłużny znanego ze stanu techniki kotła na ciepło odpadkowe z zaznaczonymi przepływami, a fig. 2 - schematycznie przedstawia również przekrój wzdłużny kotła na ciepło odpadkowe według wynalazku.

Na fig. 1 przedstawiono kierunek przepływu gazu 5 i kierunek przepływów zwrotnych 6 i 7, gazów odprowadzanych z pieca do wytapiania 1 do sekcji promieniowania 3 i następnie do sekcji konwekcyjnej 4 kotła 2 na ciepło odpadkowe. Większa część gazu przepływa w kierunku 6 z małąprędkością. Szybkość wymiany strumieni tego gazu, i w konsekwencji skuteczność mieszania jest niewielka. Na rysunku zaznaczono również miejsce zderzenia przepływu gorącego gazu ze stropem 8 sekcji promieniowania.

Na fig. 2 przedstawiono kierunek przepływu 11 gazu i jego zawirowania lub kierunki przepływów zwrotnych 12,13,14 i 15, gazów płynących z pieca do wytapiania 1 do sekcji promieniowania 9, a następnie do sekcji konwekcyjnej 10. Na fig. 2 pokazano również podwyższenie 16 przedniego zakończenia sekcji promieniowania według wynalazku, i konstrukcje kanału poprzecznego zawracającego przepływ, utworzoną z dwóch zasadniczo pionowych podwójnych paneli ściennych 17 i 18 i ze znajdującej się między nimi płyty dolnej 19 obejmującą przestrzeń pośredniąprzeznaczonąna wibracyjne urządzenia oczyszczające, izolację cieplnąi nawet umożliwiającąpracę personelu konserwującego urządzenie. Panele ścienne i obszar pomiędzy nimi są usytuowane poprzecznie ponad całą sekcją promieniowania kotła. W górnej części podwyższenia 16 jest również umieszczona dysza 20 gazu cyrkulacyjnego. Podłużne ściany odbierające ciepło, wykonane z trzech lub więcej równoległych paneli z rur grzejnych, w kierunku przepływu znajdują się zarówno w części przedniej 21 jak i w części tylnej 22.

178 306

Ostateczne odzyskiwanie ciepła w sekcji konwekcyjnej kotła na ciepło odpadkowe, do której dopływają gazy po oczyszczeniu głównie ze stałych zanieczyszczeń. Zasadnicza część tych zanieczyszczeń opada wzdłuż ścian lejów 23 na dno sekcji promieniowania, skąd zanieczyszczenia sąusuwane w znany sposób. Materiał stały, przyklejony do paneli również zbiera się w lejach, ponieważ panele są wyposażone w wibracyjne urządzenia oczyszczające, szeroko stosowane w tej dziedzinie techniki, które od czasu do czasu powodują opadanie nagromadzonych substancji stałych. Dolna część sekcji konwekcyjnej jest również wyposażona w leje służące do usuwania cząstek stałych, które zostały oddzielane od gazów. W sekcji konwekcyjnej ciepło jest odbierane przez wodę i parę krążącą w zestawie rur chłodzących.

Gazy wyprowadzane z kotła na ciepło odpadkowe sąjuż zasadniczo czyste, i mogą zatem być doprowadzone do elektrofiltru w celu ostatecznego oczyszczenia przed przekazaniem przykładowo do następnego etapu procesu.

178 306

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kocioł na ciepło odpadkowe, umieszczony za zawiesinowym piecem do wytapiania, zwłaszcza płomieniowym piecem do wytapiania, składający się z sekcji promieniowania i z sekcji konwekcyjnej, znamienny tym, ze obejmuje podwyższenie (16) przedniej części sekcji promieniowania (9) tunelowego kotła (2) na ciepło odpadkowe, zaś za tym podwyższeniem znajduje się poprzeczny kanał zawracający przepływ, obejmujący pionowe podwójne panele ścienne (17,18) i łączącąje dolnąpłytę (19), przy czym kanał ten jest otwarty od góry i po bokach kotła.
2. 2. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna płyta (19) poprzecznego kanału zawracającego przepływ umieszczonego za podwyższeniem (16) sekcji promieniowania (9) kotła na ciepło odpadkowe jest oddalona od stropu (8) w kierunku do dołu, na odległość stanowiącą najwyżej połowę wysokości sekcji promieniowania (9).
3. 3. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wysokość podwyższenia (16) sekcji promieniowania kotła (2) na ciepło odpadkowe stanowi 5 - 20% wysokości sekcji promieniowania.
4. 4. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że wysokość podwyższenia (16) sekcji promieniowania kotła (2) na ciepło odpadkowe stanowi 15% wysokości sekcji promieniowania (9).
5. 5. Kocioł według zastrz. 1, znamienny tym, że w kanale zawracającym przepływ ograniczonym przez podwójne panale ścienne (17,18) i dolnąpłytę (19) są umieszczone wibracyjne urządzenia oczyszczające i izolacja cieplna.