16 października 2021

 

Zasobniki na paliwa stałe, potocznie zwane zbiornikami (Rys. 1), odgrywają dużą rolę w procesie spalania. To od ich konstrukcji zależy właściwe zsypywanie się paliwa, którego brak może skutkować wygaszeniem palnika.

Jarosław Urzynicok, Paweł Wilk

Aby zapobiegać problemom związanym z magazynowaniem i przepływem paliw stałych (węgla, pelletu, łupinu, ziaren zbóż, zrębek) niezbędne jest właściwe zaprojektowanie kształtu i konstrukcji zasobnika. Należy pamiętać, że podczas analizy różnych zagadnień mających wpływ na sposób konstruowania zbiorników służących do przechowywania opału, paliwa te z  racji swoich właściwości fizykomechanicznych traktowane są jako tzw. materiał sypki.

kociol

Rys. 1 Przykład zbiornika przeznaczonego na magazynowanie pelletu

U podstaw projektu leży najbardziej optymalna sytuacja – czyli takie ukształtowanie geometrii zbiornika, aby przepływ materiału (paliwa) był zgodny z siłą ciążenia. Tarcie o  ściany, tarcie wewnętrzne (pomiędzy cząstkami) i  skłonność do tworzenia mostków (sklepień, łuków) decydują o  stosowanym kącie nachylenia zsypu (leja) i wielkości (średnicy) otworu. Najczęściej zasobniki mają kształt zbliżony do prostopadłościanu lub formy cylindrycznej (Rys. 2), lejem u  dołu. Część zsypowa kształtowana jest jako ostrosłup lub stożek ścięty, który ukierunkowuje przepływ granulatu paliwa w  stronę otworu wylotowego. To w jego pobliżu może występować najwięcej problemów związanych ze swobodnym przepływem zawartości zbiornika, takich jak: nieregularny wypływ, segregacja, powstawanie „martwych pól” – osadzanie się produktu, przywieranie lub sytuacja, w której przepływ w ogóle nie dochodzi do skutku. Problemy te można eliminować (lub ograniczać) stosując odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne bądź specjalne urządzenia, do których możemy zaliczyć m.in:

  • wibratory – ich zadaniem jest wytworzenie wibracji powodujących wzruszenie i likwidowanie mostków okresowych i stabilnych,
  • wzruszacze – mechanizmy oparte na systemie kół wzruszających lub ślimaków zainstalowanych wewnątrz.

Ograniczenie występowania potencjalnych problemów możliwe jest dzięki wykorzystaniu pomiarów właściwości magazynowanego produktu w fazie projektowej. Nie muszą to być pomiary laboratoryjne. W większości przypadków wystarczające okazują się praktyczne próby i testy obrazujące rzeczywiste zachowanie się materiałów sypkich w zbiorniku. Właściwości przepływowe analizowanego granulatu paliwa determinują stosowaną geometrię zasobnika, części zsypowej i sposobu podłączenia urządzeń współpracujących (podajników). Oddzielnymi kwestiami są: wytrzymałość oraz odpowiednia sztywność ścianek zbiornika, gwarantująca brak nadmiernych odkształceń podczas jego eksploatacji, oraz stabilność podparcia całej konstrukcji. Aspekty te poddawane są normalnym procedurom obliczeniowym i  nie stanowią tzw. zagadnień problematycznych, gdyż podlegają zasadom klasycznej mechaniki konstrukcji i wytrzymałości materiałów. Czasem już po wykonaniu zasobnika może okazać się, że nagle powstało wiele problemów związanych nie tyle z konstrukcją samego zbiornika, co z jego właściwym funkcjonowaniem (przykładowo: zbyt wysoki zasobnik, brak możliwości zmiany ustawienia itp.). Dlatego już podczas projektowania warto dokładnie przeanalizować konstrukcję celem wyeliminowania potencjalnych zagrożeń mogących wystąpić podczas późniejszej eksploatacji.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 12 (75) grudzień 2013