SE513726C2 - Fastbränsleugn - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 513 726 2 riktning mot bränslets matningsriktning. Härvid uppnås en kylande effekt vilket är gynnsamt för att motverka bild- ning av kväveoxider som vid höga temperaturer bildas i stora mängder genom oxidation av luftens kväve. Samtidigt drivs de varma gaserna från glödbâdden mot rostens inmat- ningsände vilket påskyndar förångning av vatteninnehållet i bränslet.

För att förlänga de brännbara gasernas uppehàllstid i ugnen och därmed möjliggöra sen syresättning och effek- är det tidi- gare känt förbränningsugnar vilka är utformade för att om tiv omblandning av syre och brännbara gaser, möjligt få till stånd en väsentligen horisontell virvel eller cirkulation av gaserna i ugnen under det att dessa stiger uppåt till en högt placerad s k gashals, vilken leder de heta gaserna till en panna för överföring av värmen till ett lämpligt värmebärarmedium. Genom denna cirkulation av gaserna väsentligen parallellt med rosten erhålls en förlängd uppehällstid av gaserna i ugnen.

Syresättning av de brännbara gaserna sker successivt under gasernas förflyttning mot gashalsen dels genom sekundärluftdysor i ugnsväggarna, dels genom tertiärluft- dysor i gashalsen. Det har dock visat sig svårt att få till stånd denna horisontella cirkulation av gaserna och dessa har i regel en tendens att stiga för snabbt mot gashalsen med ofullständig syresättning och omblandning som följd. Det finns även en tendens till bildande av stillastående fickor av gas i ugnen.

Kort redogörelse för uppfinningen Föreliggande uppfinning syftar till att undanröja problem och nackdelar med tidigare kända förbränninge- ugnar för fasta bränslen. Närmare bestämt syftar upp- finningen till en fastbränsleugn för förbränning av fasta bränslen genom vilken uppehàllstiden i ugnen för de brännbara gaserna förlängs i förhållande till tidigare känd teknik och genom vilken skapas en stabil cirkulation av gaserna under möjliggörande av en väl avvägd syresätt- ning och omsorgsfull omblandning av gaserna. Detta syftar 2600 -07- 13 ll : 21 \ \s-s}1n-bdc- 01\groups$\pat\ul\ans\p2 987015 .doc 10 15 20 25 30 35 513 726 3 i sin tur till att åstadkomma en effektiv förbränning med minimalt utsläpp av skadliga ämnen såsom koloxid, kväve- oxid och stoft. Åtminstone dessa syften uppnås genom en fastbränsleugn enligt patentkravet 1.

Genom det för uppfinningen nya och uppfinningsenliga skapas sålunda en vertikal cirkulation av gaserna i ugnen kring en väsentligen horisontell axel. Detta har visat sig ge ett flertal positiva fördelar såsom en stabil och kontrollerbar rörelse av gaserna samt lång uppehàllstid med möjlighet till séñ syresättning. Detta ger i sin tur möjlighet till närmast fullständig förbränning av de brännbara gaserna med obefintliga eller mycket små ut- släpp av skadliga ämñëñ såsom koloxid, kväveoxid och stoft. j: r Den långa uppehållstiden för de brännbara gaserna gör att lufttillförseln genom framför allt sekundårluft- dysorna kan ske med förhållandevis låg lufthastighet från ett relativt litet añïäl luftdysor med relativt stort tvårsnittsmått. Härigenom kommer cirkulationen i ugnen att störas minimalt och syret fördelas homogent i gas- massan. Vid tidigare kända ugnstyper har lufttillförseln skett med väsentligt högre lufthastigheter från luftdysor med mindre tvärsnittsmått. Sådana luftstrålar fungerar närmast såsom "nålstick" i gasmassan med tydlig tendens till skiktning mellan brännbara gaser och luft. I ett föredraget utförandetmär lufthastigheten i sekundårluft- dysorna mindre än 15 Éjs och företrädesvis mindre än 10 m/s. Sekundärluftdysorña är lämpligen placerade nära den bildade virvelns ellérmcirkulationens centrum.

En förbränningsüšñrför fasta bränslen har av praktiska skål i regélwett rektangulärt eller kvadratiskt tvärsnitt i ett horisóntalplan. Genom att låta cirkula- tionen av gaserna ske i vertikalled i enlighet med upp- finningen, såkerställš_àtt hela gasmassan i ugnen deltar i cirkulationen utanfïisk för bildande av stillastående fickor i hörnen där ofullständigt förbrånda gaser kan samlas. 3000-07' -12 11:21 \\s-shn-bclc-01\groups$\pat\ul\ans\p2987015 .doc 10 15 20 25 30 35 515 726 4 Enligt ett föredraget utförande av uppfinningen sker cirkulationen av gaserna så att den undre delen av cirku- lationen sker i motsatt riktning mot brânslets matnings- riktning.

I ett härefter beskrivet och på ritningarna visat föredraget utförande är rosten trappstegsformad med rörliga rostelement och lutar svagt nedåt från inmat- ningsänden. Det skall dock förstås att uppfinningen även är tillämpbar på förbränningsugnar med andra typer av rostar, t ex plana rostar, fasta rostar och även rostar där bränsleinmatningen sker underifrån genom ett hål i centrum av rosten.

Förbränningsugnen enligt uppfinningen är utförd med en lämpligen kupolliknande förhöjning av taket, varvid förhöjningen är belägen ovanför en tänkt förlängning av en övre begränsningsvägg hos gashalsen. Gasmassan har därvid en vertikal hastighetskomponent då den under cirkulationen passerar gashalsens inlopp och detta under- lättar återcirkulation av en stor mängd gas ner mot rosten och glödbàdden.

I ett föredraget utförande av uppfinningen sker, förutom inblàsning av en s k framkantssträle av en väsentligen inert gas från ugnens framsida parallellt med rosten mot bränslets matningsriktning, även en inblàsning av en väsentligen inert gas från ugnens baksida snett uppåt/framåt från området strax ovanför rostens inmat- ningsände. Denna s k bakkantstråle har till uppgift att underlätta gasmassans cirkulation i ugnen och undvika eventuella tendenser till bakåtströmning och ansamling av stillastående fickor av gas vid ugnens bakre vägg. Det skall förstås att den inerta gasen i såväl framkants- strålen som bakkantsstrålen under vissa driftsförhàllan- den kan innehålla en viss mängd syre och därigenom bidra till förbränningen.

Kort beskrivning av šltningarna På ritningarna visas i 2000-07-12 11:21 \_\s-shn-bdc--0l\groups$'\.pat\ul\ans\p2987015.doc 10 15 20 25 30 35 515 726 S FIG 1 en vertikal tvärsektion i lângdled genom en förbränningsugn enligt uppfinningen, FIG 2 en horisontell tvärsektion av ugnen enligt fig 1, _g7 FIG 3 en vertikal tvärsektion visande insidan av ugnens främre vägg.

Detaljerad beskrivniñgfav ett föredraget utförande av uppfinningen " Först hänvisas till fig 1 vari visas ett vertikalt tvärsnitt i längdledmgenom en förbränningsugn enligt uppfinningen. I ugnenš nedre del är placerad en allmänt med 1 betecknad rost med framåt/nedàt mot ugnens framsida lutande utformning. Rosten är av tidigare känt slag med individuellt rörliga, trappstegsformade rostelement för frammatning av bränslet från en inmatningsânde 2 med en inmatningsanordning mot en utloppsände 3 med en ut- askningsanordning. I området ovanför utmatningsänden är en gashals 4 förd genom ugnens främre vägg. Gashalsen uppvisar en gaskanal som stàr i förbindelse med ugnens inre förbränningsrumtöch som är avsedd att anslutas till en ej i fig 1 visad panna.

Med 5 och 6 betecknas ett framkantsmunstycke resp ett bakkantsmunstycke. Genom dessa munstycken inblåses àtercirkulerade rökgaser. Framkantsmunstycket är fört genom ugnens främre vägg och riktat sà att rökgaserna blàses in väsentligen parallellt med rostens övre yta i motsatt riktning mot det inmatade bränslets matnings- riktning. Bakkantsmuñštycket 6 är fört genom ugnens bakre vägg i området ovanföifrostens inmatningsânde och riktat snett uppàt/framåt.

Sekundärluftdysor 7 är anordnade i en rad i respek- tive sidovägg hos föïbïänningsugnen. Vidare är tertiär- luftdysor 8 förda genom gashalsens begränsningsväggar.

Såsom framgår av figuren är ugnens förbränningsrum utfört med en förhöjning 9 vilken är belägen ovanför en tänkt förlängning avrgäshalsens övre begränsningsvägg. 3000-07-12 11:21 \\s-shn-bdc-01\groups$\pat\u1\ans\p2967015 .doc 10 15 20 25 30 35 513 726 6 Vidare är en förträngning 10 anordnad i gashalsens in- lopp.

Såsom framgår av fig 2, vilken visar en horisontell tvärsektion av förbränningsugnen, har förbränningsrummet en i huvudsak rektangulär utformning i plan. I fig 2 är även antytt ett parti av en med ll betecknad panna vilken via gashalsen 4 står i förbindelse med ugnens förbrän- ningsrum.

Fig 3 visar en vertikal tvärsektion av ugnens främre vägg sedd inifrån förbränningsrummet. I det föredragna utförandet är ugnen försedd med tre framkantsmunstycken 5 men detta antal kan variera i beroende av ugnens bredd.

Gashalsen 4 har vidare ett cirkelformat tvärsnitt.

Nu hänvisas åter till fig 1 för beskrivning av den uppfinningsenliga förbränningen. Såsom tidigare nämnts matas fastbrànsle i form av t ex flis, spån, trädrester eller liknande in på rosten 1 via en öppning vid inmat- ningsänden 2 i ugnens bakre vägg. Genom successiv fram- matning medelst de rörliga rostelementen matas bränslet nedåt mot utmatningsänden 3 så att en heltäckande bränslebädd bildas över hela rosten. Primårluft tas in via ej visade hål i rosten. Denna primärluft ger en primär förbränning av bränslet och en kontinuerlig glöd- bädd bildas över hela rosten från vilken avges brännbara gaser som stiger upp i förbränningsrummet. De rökgaser som blåses in via framkantsmunstyckena 5 sveper med sig de brännbara gaserna från glödbädden bakåt mot ugnens bakre vägg såsom strömningslinjerna i figuren antyder.

Vid den bakre väggen viker gaserna av uppåt och stiger bl a med hjälp av rökgasstrålarna från de framåt/ uppåt riktade bakkantsmunstyckena 6 vilka i likhet med fram- kantsmunstyckena kan variera i antal i beroende av ugnens bredd. Vid förbränningsrummets tak viker gaserna av fram- åt och följer insidan av förhöjningen 9. Vid mynningen till gashalsen 4 kommer en viss del av gasmassan att för- passas ut genom gashalsen medan en viss del viker av nedåt mot rostens utmatningsände. Där blandas gasen på 2000-07-12 11=21 \\s-shn-bdc-01\groups$\pat\u1\ans\p2961015.doc 10 15 20 513 726 7 nytt med átercirkulerad rökgas och brännbara gaser fràn glödbädden för att återigen delta i en cirkuleringscykel.

Ett flertal faktorer bidrar till cirkuleringen av gasmassan i ugnen. Dels driver inblàsningen av àtercirku- lerade rökgaser fràn munstyckena 5 resp 6 pà gasmassans rörelse, dels gör förhöjningen 9 av ugnens tak att gas- massan vid passage ávfšäšhalsens mynning har en hastig- hetskomponent nedåt mot rosten. Förtrângningen 10 vid gashalsens mynning bidrar också i viss män till cirkule- ringen men har till främsta uppgift att öka hastigheten hos gasmassan och ge en turbulent strömning i gashalsen för en effektiv inblandning av tertiärluften fràn tertiärluftdysorna 8::§enom den beskrivna cirkuleringen av gasmassan i förbränningsrummet får gasen en fördel- aktigt läng uppehàllsšíd_i förbrànningsrummet vilket medger en väl avvägd syresättning av de brànnbara gaserna via sekundärluftdysorna 7 i förbränningsrummet. Genom uppfinningen möjliggöfš att utforma dessa sekundärluft- dysor med större tvärsnittsdimensioner än tidigare och luften kan tillföras med fördelaktigt lägre hastighet. 2000- 07-12 11 = 21 \\s« shn-bdc-O1\groups$\pat\u1\ans\p2 987015 .doc

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 513 726 8 PATENTKRAV

1. Fastbränsleugn innefattande ett förbränningsrum, en rost (1) via vilken ett bränsle är successivt frammatningsbart luftintag (7, anordnad i en nedre del av förbränningsrummet genom förbränningsrummet, 8) genom vilka den för förbränningen erforderliga luften är införbar, och en gashals (4) som sträcker sig fràn en övre del av av att att ett tak förbränningsrummet, k ä n n e t e c k n a d gashalsen (4) är riktad framàt fràn ugnen, hos förbränningsrummet uppvisar ett förhöjt parti (9) vilket är beläget ovanför en tänkt förlängning av en övre begränsningsvägg hos gashalsen (4), samt att medel (5, 6) är anordnade för att försätta de brännbara gaserna i cirkulation väsentligen i eller parallellt med ett vertikalplan genom gashalsens mynning pà sà sätt att de brännbara gaserna stiger i förbränningsrummets bakre del och sjunker i dess främre del.

2. Fastbränsleugn enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att sagda medel innefattar ett främre munstycke (5) vilket är anordnat i en främre/nedre del av ugnen och blàser in gas i riktning bakåt.

3. Fastbränsleugn enligt krav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d (6) vilket är riktat snett uppåt/framåt fràn av att sagda medel innefattar ett bakre munstycke området ovanför rosten i ugnens bakre del.

4. Fastbränsleugn enligt krav 2 eller 3, k ä n n e - t e c k n a d av att den gas som blàses in via det främre (5) resp det bakre (6) munstycket är i huvudsak inert.

5. Fastbränsleugn enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a d av att gasen innefattar ätercirkulerade rökgaser.

6. Fastbränsleugn enligt nàgot av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att sekundärluftdysor (7) mynnar ut i förbränningsrummet genom dettas sidoväggar för sekundär syresättning av de brännbara gaserna tvärs deras rörelseriktning, samt att sekundärluftdysorna är 11391) '12--1-3' 12 z (31 g : XpatR1;l\a::s\p29?37OlS .(100 513 726 9 anordnade i en rad vilken löper i huvudsak genom den horisontella rotationsaxel kring vilken de brännbara gaserna roterar.

7. Fastbränsleugn enligt krav 6, k ä n n e t e c k - 5 n a d av att hastigheten hos den luft som tillförs via sekundärluftdysorna (7) är mindre än 15 m/s, företrädesvis mindre än 10 m/s. lfišäêflifi-lë 12:01 g::pet'ml“\ans\_pä9êš7ölš.doc