PL181537B1 - Niskoemisyjne palenisko rusztowe - Google Patents

Abstract

Niskoemisyjne palenisko rusztowe, składające się z komory paleniskowej z rusztem stałym, przestrzeni nadrusztowej i podrusztowej, w której umieszczona jest przegroda, znamienne tym, że przestrzeń podrusztowa (3) rozdzielona jest przegrodą (1), której górna krawędź wystaje nieco nad płaszczyznę rusztu (2), zaś płaszczyzny rusztu (2) usytuowane po obu stronach przegrody (1) nachylone sąw kierunku przegrody (1) pod kątem 0-45°.

Description

Przedmiotem wynalazku jest niskoemisyjne palenisko rusztowe na paliwo stałe, które może być stosowane w powszechnie użytkowanych domowych i komunalnych urządzeniach grzewczych, zwłaszcza kotłach centralnego ogrzewania.

W powszechnie znanych paleniskach rusztowych powietrze do spalania wprowadzane jest do przestrzeni podrusztowej i poprzez szczeliny rusztu doprowadzane do złoża paliwa znajdującego się na ruszcie. W złożu paliwa bezpośrednio nad rusztem wytwarza się strefa żaru o najwyższej temperaturze, w której następuje intensywne spalanie. Powstające gorące gazy spalinowe ogrzewają wyższe warstwy paliwa, przy czym w wyniku wyczerpywania się tlenu w warstwach tych procesy spalania są ograniczone. Jednocześnie w wyniku ogrzania paliwa, szczególnie w warstwach sąsiadujących ze strefą żaru, zachodzą procesy pirolizy powodujące wydzielanie z paliwa produktów lotnych w tym substancji smolistych. Produkty te z kolei ulegają dalszym przemianom, między innymi karbonizacji, której efektem jest sadza. W obszarze niższych temperatur procesy przemian ustają i wraz z gorącymi gazami z paleniska wyprowadzana jest znaczna ilość substancji szkodliwych obserwowana jako dym. Oprócz produktów pirolizy w strefie żaru zachodzą reakcje zgazowania, w których para wodna oraz powstały w wyniku spalania dwutlenek węgla przetwarzane są do toksycznego tlenku węgla (czad). Procesy zgazowania zachodzą również przy spalaniu paliwa bezdymnego (koks).

W wyniku opisanych przemian paleniska rusztowe emitują do atmosfery znaczne ilości zanieczyszczeń, szczególnie tlenku węgla, sadzy, substancji smolistych i lekkich węglowodorów aromatycznych.

Znane negatywne efekty użytkowania palenisk rusztowych nasilają się szczególnie intensywnie przy spalaniu w nich paliw gorszej jakości (węgiel brunatny) lub silnie rozdrobnionych (miały węglowe). Paliwa takie są jednak ze względu na ich niższą cenę powszechnie stosowane.

W efekcie w paleniskach rusztowych nie ma możliwości uzyskania wysokich sprawności spalania ze względu na niepełne spalanie, a także przepad cząstek niespalonego paliwa przez szczeliny rusztu.

Zważywszy, że większość powszechnie stosowanych w ogrzewnictwie indywidualnym i komunalnym urządzeń grzewczych wyposażona jest w paleniska rusztowe na paliwa stałe i pozbawiona jest jakichkolwiek urządzeń regulujących oraz jest podłączona do ruskich kominów, problem zanieczyszczenia otaczającego powietrza z tych źródeł jest szczególnie istotny.

Znane są różnego rodzaju sposoby modyfikujące proces spalania, mające na celu eliminację opisanych negatywnych zjawisk towarzyszących spalaniu w paleniskach rusztowych, polegające na odwróceniu ciągu lub prowadzeniu górnego spalania. Obniżenie emisji paleniska w wypadku górnego spalania jest jednak niewielkie, a stosowanie odwróconego ciągu wymaga specjalnie klasyfikowanych paliw.

181 537

Z polskiego opisu patentowego nr 12 121 znana jest konstrukcja, mająca na celu skuteczniejsze chłodzenie paleniska, gdzie w przestrzeni podrusztowej zabudowano ścianki kierownicze, dzięki którym drogą odpowiedniej regulacji ciśnienia, powietrze poprzez układ kanałów i sprzężonych zaworów jest kierowane wzdłuż rusztowin.

Celem wynalazku jest eliminacja emisji substancji szkodliwych i toksycznych towarzyszących spalaniu paliw stałych na powszechnie stosowanych paleniskach rusztowych i jednocześnie podniesienie sprawności energetycznej tych palenisk.

Istota wynalazku polega na tym, że przestrzeń podrusztowa rozdzielona jest przegrodą, której górna krawędź wystaje nieco nad płaszczyznę rusztu. W korzystnym wykonaniu przegroda posiada otwory usytuowane poniżej płaszczyzny rusztu, a płaszczyzny rusztu usytuowane po obu stronach przegrody nachylone są w kierunku przegrody pod kątem 0-45°.

W rozwiązaniu według wynalazku zamierzony efekt osiągnięto na drodze wprowadzenia do klasycznego paleniska rusztowego przegrody dzielącej przestrzeń podrusztową na dwie części. Przegroda ta ogranicza swobodny przepływ gazów pomiędzy powstałymi pod rusztem przestrzeniami i wymusza ruch gazów poprzez przestrzeń nadrusztową. Przełączany rewersyjnie ciąg powoduje, że powietrze do spalania podawane jest naprzemian do jednej części przestrzeni podrusztowej, a spaliny wyprowadzane są z części drugiej znajdującej się po przeciwnej stronie przegrody. Doprowadzane powietrze, a następnie spaliny transportowane są przez warstwę żaru ponad przewałem stworzonym przez przegrodę wystającą ponad powierzchnię rusztu, co stwarza dogodne warunki pełnego spalania powstających produktów pirolizy.

Rozwiązanie według wynalazku w przykładzie wykonania pokazano na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia schematycznie sposób umieszczenia przegrody dzielącej przestrzeń podrusztową, fig. 2 wyjaśnia sposób przełączania ciągu, a fig. 3 przedstawia fragment szczególnego rozwiązania konstrukcyjnego paleniska według wynalazku.

Przegroda 1 dzieli przestrzeń podrusztową 3 na dwie części, a górna krawędź przegrody 1 wystaje ponad powierzchnię rusztu 2. Powietrze wprowadzane z jednej strony przegrody kierowane jest przez ruszt 2 do warstwy paliwa 4, a spaliny wyprowadzane są również przez ruszt 2 do przestrzeni podrusztowej po drugiej stronie przegrody. W wyniku intensywnego spalania w warstwie paliwa 4 przy ruszcie 2 powstaje strefa żaru 5, znany układ przepustnic 6 pozwala na rewersyjne przełączanie kierunku ciągu.

W strefie żaru 5 w wyniku procesów zgazowania powstaje pewna ilość tlenku węgla, który wynoszony jest z paleniska wraz z gorącymi gazami. Tlenek ten dopalany jest powietrzem wtórnym doprowadzanym przez otwory 7 rozmieszczone w przegrodzie 1 poniżej płaszczyzn rusztu 2. Wysoka temperatura wyprowadzanych z paleniska gazów sprzyja pełnemu dopaleniu tego składnika.

W rozwiązaniu według wynalazku dla obniżenia oporów przepływu oraz dla stworzenia sprzyjających warunków równomiernego formowania strefy żaru 5 korzystne jest, aby płaszczyzny rusztu 2 położone po obu stronach przegrody 1 były nachylone w kierunku tej przegrody. Nachylenie to w zależności od rodzaju spalanego paliwa powinno zawierać się od 0-45°.

Palenisko według wynalazku jest szczególnie przydatne do bezemisyjnego spalania miałów węglowych. W strefie żaru paliwo to ulega spiekaniu, a spieczona warstwa drożna dla przepływających gazów podtrzymuje jednocześnie warstwę paliwa zapasowego. W miarę zużycia paliwa do strefy żaru przesuwają się warstwy paliwa zapasowego. Wydzielone na granicy strefy żaru ciekłe i gazowe produkty pirolizy transportowane są przez obszar najwyższych temperatur, gdzie ulegają pełnemu spalaniu.

Uzyskiwane w palenisku według wynalazku obniżanie emisji w stosunku do paleniska klasycznego zależne jest od rodzaju stosowanego paliwa. Zauważa się prawidłowość wzrostu stopnia obniżenia emisji dla gorszej jakości paliwa.

Palenisko według wynalazku może być stosowane do bezdymnego spalania paliw stałych w różnego rodzaju urządzeniach grzewczych (grzanie powietrza w instalacjach nawiewnych,

181 537 wody w kotłach centralnego ogrzewania itp.). Wysoka temperatura wyprowadzanych spalin powoduje, że współpracujące z paleniskiem urządzenia wymiany ciepła mogą mieć mniejsze wymiary, a jednocześnie uzyskuje się w nich wyższe sprawności wymiany ciepła. Może być ono stosowane również w urządzeniach zgazowania paliw stałych. W tym zastosowaniu jego podstawową zaletą jest czystość uzyskanego gazu węglowego.

Eksploatacja paleniska może być bezobsługowa po łatwym zmechanizowaniu przełączania ciągu i sprzężonego z nim rusztowania.

Fig. 1

i

Fig.2

Fig.3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Niskoemisyjne palenisko rusztowe, składające się z komory paleniskowej z rusztem stałym, przestrzeni nadrusztowej i podrusztowej, w której umieszczona jest przegroda, znamienne tym, że przestrzeń podrusztowa (3) rozdzielona jest przegrodą (1), której górna krawędź wystaje nieco nad płaszczyznę rusztu (2), zaś płaszczyzny rusztu (2) usytuowane po obu stronach przegrody (1) nachylone są w kierunku przegrody (1) pod kątem 0-45°.
2. 2. Palenisko według zastrz. 1, znamienne tym, że przegroda (1) korzystnie posiada otwory (7) usytuowane poniżej płaszczyzny rusztu (2).