PL191397B1 - Piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy - Google Patents

Abstract

1. Piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy, posiadający pionowy, otwarty od góry szyb do grawitacyjnego doprowadzania bel słomy, ułożonych jedna na drugiej, którego dolny koniec jest przyłączony do niżej usytuowanej komory zgazowania i spalania słomy, przy czym paliwowy szyb oraz komora zgazowania i spalania słomy mają stały, jednakowy przekrój poziomy, odpowiadający kształtom bel słomy, a komora zgazowania i spalania słomy ma połączenie z komorą spalania gazów, nadto komora zgazowania i spalania słomy ma wlot powietrza pierwotnego, a komora spalania gazów ma wlot powietrza wtórnego, znamienny tym, że komora (2) zgazowania i spalania słomy posiada boczne wlotowe otwory (4) powietrza pierwotnego, zaś pod komorą (2) zgazowania i spalania słomy znajduje się przyłączona do niej komora (3) spalania gazów z zespołem pionowych rurowych rusztowin (6), osadzonych w jej dnie (5), których wzdłużne kąty (7) doprowadzają powietrze wtórne do komory (2) zgazowania i spalania słomy, a których górne, swobodne końce są usytuowane w poziomej płaszczyźnie (P) oddzielającej od siebie obie komory (2, 3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy, przeznaczony przede wszystkim dla gospodarstw wiejskich, kotłowni w zakładach przetwórczych, osiedlach mieszkaniowych i innych obiektach zlokalizowanych w pobliżu naturalnego źródła słomy.

Słoma jest najtańszym i najłatwiej dostępnym paliwem odnawialnym. Koszt uzyskania określonej jednostki energii cieplnej ze spalania słomy stanowi około 1/3 ceny energii cieplnej z węgla, około 1/5 ceny energii cieplnej z gazu i około 1/6 ceny energii cieplnej z oleju opałowego. Nadto spalanie słomy umożliwia ograniczenie emisji spalin zawierających szkodliwe zanieczyszczenia.

Ze względu na właściwości fizyko-chemiczne słomy, najkorzystniejsze jest wykorzystywanie jej w postaci sprasowanych bel o różnej wielkości i o różnych kształtach, najczęściej w postaci walca lub prostopadłościanu.

Z opisów polskich zgłoszeń wzorów użytkowych nr W-106763 i W-106764 oraz polskiego opisu patentowego nr 171 220 znane są kotły wodne, opalane sprasowanymi belami słomy. Każdy z tych kotłów ma zamykaną drzwiami komorę paleniskową, do której jest doprowadzane powietrze. W górnej części komory znajduje się wymiennik ciepła, przez który przepływają gorące spaliny, uchodzące na koniec do komina.

Podobny kocioł znany jest z opisu polskiego zgłoszenia wzoru użytkowego nr W-105757. W jego zamykanym drzwiami korpusie znajdują się komora spalania słomy i komora spalania gazu, które mieszczą się obok siebie i są wzajemnie połączone. Obie komory mają wspólne doprowadzenie powietrza. W pierwszej z nich odbywa się częściowe spalanie oraz zgazowywanie słomy, a w drugiej następuje pełne spalanie gazów palnych oraz lotnych cząstek słomy.

Z niemieckiego opisu zgłoszeniowego wynalazku nr DE 19752000 znana jest komora paleniskowa pieca spalającego biomasę, mająca postać otwartego od góry pionowego szybu, wewnątrz którego są rozmieszczone poziomo usytuowane, jeden nad drugim, ruszty pryzmatyczne. Każdy ruszt ma klapy wychylne względem poziomego wałka zawiasowego przymocowanego trwale do ścian szybu komory paleniskowej.

Paliwo umieszcza się od góry, poprzez otwarte klapy rusztów pryzmatycznych, najpierw na najniższym, zamkniętym ruszcie, następnie kolejno na następnych rusztach, zamykając kolejno od dołu ich klapy. Po wypaleniu paliwa otwiera się wszystkie ruszty i popiół zsypuje się do popielnika.

Wspólną niedogodnością tych rozwiązań jest działanie periodyczne. Dopiero po wypaleniu wsadu komory paleniskowej można wprowadzić do niej następną belę słomy lub porcję rozdrobnionej biomasy i od nowa ją rozpalać.

Znany jest również piec z ciągłym doprowadzaniem bel słomy za pomocą poziomego przenośnika, przedstawiony w niemieckim opisie patentowym nr 3017384. Wylot przenośnika jest wprowadzony do komory spalania wstępnego, wyposażonej w pionową belkę oporową o charakterze rusztu. Nad komorą spalania wstępnego znajduje się komora dopalania gazów. Obie komory są wzajemnie połączone, przy czym pierwsza z nich ma dolne doprowadzenie powietrza pierwotnego, a druga ma dolne doprowadzenie powietrza wtórnego. Podobny piec jest przedmiotem niemieckiego opisu patentowego nr 3020798.

Niedogodnością tych rozwiązań jest skomplikowany mechanizm doprowadzania bel słomy oraz to, że instalacja zajmuje dużą powierzchnię.

Powyższych niedogodności jest pozbawiony piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy według wynalazku posiadający pionowy, otwarty od góry szyb do grawitacyjnego doprowadzania bel słomy, ułożonych jedna na drugiej, którego dolny koniec jest przyłączony do niżej usytuowanej komory zgazowania i spalania słomy, przy czym paliwowy szyb oraz komora zgazowania i spalania słomy mają stały, jednakowy przekrój poziomy, odpowiadający kształtom bel słomy, a komora zgazowania i spalania słomy ma połączenie z komorą spalania gazów, nadto komora zgazowania i spalania słomy ma wlot powietrza pierwotnego, a komora spalania gazów ma wlot powietrza wtórnego.

Zgodnie z wynalazkiem komora zgazowania i spalania słomy posiada boczne wlotowe otwory powietrza pierwotnego, zaś pod komorą zgazowania i spalania słomy znajduje się przyłączona do niej komora spalania gazów z zespołem pionowych rurowych rusztowin osadzonych w jej dnie, których wzdłużne kanały doprowadzają powietrze wtórne do komory zgazowania i spalania słomy, a których górne, swobodne końce są usytuowane w poziomej płaszczyźnie oddzielającej od siebie obie komory.

Komora spalania gazów jest przyłączona do kanału odprowadzającego spaliny, który posiada wlotowy otwór trzeciego dopływu powietrza.

PL 191 397 B1

Rurowe rusztowiny są rozmieszczone w odstępach od siebie i od ścian komory spalania gazów.

Każda rurowa rusztowina oraz jej wzdłużny kanał mają wielokątny lub kołowy zarys poprzeczny.

Piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy według wynalazku charakteryzuje się prostą, zwartą budową i bardzo wysoką sprawnością. Może współpracować z wymiennikami ciepła dowolnego typu, a jego wydajność cieplna może być regulowana w szerokim zakresie przez zmianę wydajności wentylatora wyciągowego i przymykanie otworów wlotowych powietrza. Jest też możliwa całkowicie zautomatyzowana obsługa tego pieca.

Konstrukcja pieca umożliwia przeprowadzenie procesu spalania słomy w etapach, od jej zgazowania, poprzez spalanie powstałych produktów suchej destylacji do końcowego dopalenia gazów. Dzięki temu piec według wynalazku zapewnia całkowite spalenie słomy, a tym samym odebranie całej, zawartej w słomie energii cieplnej, bez wydzielania dymu i zapachu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na schematycznym rysunku, którego fig. 1 przedstawia widok pieca do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy w przekroju pionowym, fig. 2 - komorę spalania gazów w widoku z góry, w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 3 -komorę spalania gazów w widoku z góry, w drugim przykładzie wykonania, a fig. 4, fig. 5 i fig. 6 - komorę spalania gazów w widoku z góry, w kolejnych wariantowych przykładach wykonania.

Piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy według wynalazku posiada zasadniczo pionowy, otwarty od góry paliwowy szyb 1, połączony od dołu z komorą 2 zgazowania i spalania słomy, przyłączoną z kolei od dołu do komory 3 spalania gazów. Komora 2 zgazowania i spalania słomy posiada boczne wlotowe otwory 4 powietrza pierwotnego, natomiast w dnie 5 komory 3 spalania gazów jest osadzony zespół pionowych rurowych rusztowin 6, których wzdłużne kanały 7 są połączone z dolnymi wlotowymi otworami 8 powietrza wtórnego i doprowadzają to powietrze od dołu do komory 2 zgazowania i spalania słomy. Rurowe rusztowiny 6 są rozmieszczone w odstępach od siebie i od ścian komory 3 spalania gazów.

Górne, swobodne końce rurowych rusztowin 6 są usytuowane w poziomej płaszczyźnie P oddzielającej od siebie obie komory 2 i 3.

Komora 3 spalania gazów jest przyłączona do kanału 9 odprowadzającego spaliny poprzez wymiennik ciepła 10 i wyciągowy wentylator 11 do komina 12. W ścianie kanału 9 znajduje się wlotowy otwór 13 trzeciego dopływu powietrza.

Paliwowy szyb 1 i komora 2 zgazowania i spalania słomy mają stały, jednakowy przekrój poziomy, odpowiadający kształtowi bel 14 słomy, które są umieszczane jedna na drugiej w paliwowym szybie 1 i grawitacyjnie doprowadzane do komory 2 zgazowania i spalania słomy. Pierwsza od dołu bela 14 słomy opiera się na górnych, swobodnych końcach rusztowin 6, a dolna warstwa słomy tej beli jest usytuowana w poziomej płaszczyźnie P oddzielającej komorę 2 zgazowania i spalania słomy od komory 3 spalania gazów.

Taka konstrukcja pieca umożliwia trzyetapowe spalanie polegające na tym, że najpierw w komorze 2 zgazowania i spalania słomy, do której jest doprowadzane powietrze pierwotne przez otwory wlotowe 4 w ścianach bocznych oraz powietrze wtórne do dolnej warstwy słomy poprzez wzdłużne kanały 7 rusztowin 6, następuje sucha destylacja paliwa i częściowe jego spalanie, a wytworzone gazy wraz z powietrzem wtórnym są zasysane do sąsiadującej od dołu komory 3 spalania gazów. Tutaj następuje właściwe spalanie części stałych słomy i produktów jej zgazowania. Gorące spaliny opuszczające komorę 3 spalania gazów mieszają się w kanale 9 z trzecim powietrzem dostarczanym przez wlot 13, wskutek czego następuje dopalenie resztek gazów palnych i palnych cząstek stałych.

Wlotowe otwory 4, 8 i 13 powietrza posiadają nieoznaczone na rysunku urządzenia regulacyjne, umożliwiające sterowanie ilością powietrza dostarczanego do poszczególnych stref spalania.

Odmiany konstrukcyjne pieca różnią się między sobą przede wszystkim kształtem przekroju poziomego paliwowego szybu 1 oraz komory 2 zgazowania i spalania słomy, a także ilością i kształtem poprzecznego zarysu pionowych rurowych rusztowin 6 oraz ich wzdłużnych kanałów 7.

W pierwszym przykładzie wykonania wynalazku, piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy posiada paliwowy szyb 1 oraz komorę 2 zgazowania i spalania słomy o prostokątnym przekroju poziomym, odpowiadającym prostopadłościennemu kształtowi bel słomy. W komorze 3 spalania gazów są rozmieszczone cztery rurowe rusztowiny 6, a każda rurowa rusztowina 6 i jej wzdłużny kanał 7 mają prostokątny zarys poprzeczny.

W drugim przykładzie wykonania wynalazku, piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy posiada paliwowy szyb 1 oraz komorę 2 zgazowania i spalania słomy o kołowym przekroju poziomym,

PL 191 397 B1 odpowiadającym walcowemu kształtowi bel słomy. W komorze 3 spalania gazów są rozmieszczone cztery rurowe rusztowiny 6, a każda rurowa rusztowina 6 i jej wzdłużny kanał 7 mają kołowy zarys poprzeczny.

W trzecim przykładzie wykonania wynalazku, piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy posiada paliwowy szyb 1 oraz komorę 2 zgazowania i spalania słomy o kołowym przekroju poziomym, odpowiadającym walcowemu kształtowi bel słomy. W komorze 3 spalania gazów jest rozmieszczonych siedem rurowych rusztowin 6, a każda rurowa rusztowina 6 i jej wzdłużny kanał 7 mają kołowy zarys poprzeczny.

W czwartym przykładzie wykonania wynalazku, piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy posiada paliwowy szyb 1oraz komorę 2 zgazowania i spalania słomy o kołowym przekroju poziomym, odpowiadającym walcowemu kształtowi bel słomy. W komorze 3 spalania gazów są rozmieszczone cztery rurowe rusztowiny 6, a każda rurowa rusztowina 6 i jej wzdłużny kanał 7 mają prostokątny zarys poprzeczny.

W piątym przykładzie wykonania wynalazku, piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy posiada paliwowy szyb 1 oraz komorę 2 zgazowania i spalania słomy o prostokątnym przekroju poziomym, odpowiadającym prostopadłościennemu kształtowi bel słomy. W komorze 3 spalania gazów jest rozmieszczonych dziewięć rurowych rusztowin 6, a każda rurowa rusztowina 6 i jej wzdłużny kanał 7 mają kołowy zarys poprzeczny.

Przedstawione przykładowe warianty zestawienia kształtu przekroju poziomego paliwowego szybu 1 i komory 2 zgazowania i spalania słomy oraz ilości i zarysu poprzecznego rusztowin 6, nie wyczerpują możliwości stosowania dalszych różnych kombinacji w rozwiązaniu według wynalazku, w zależności od potrzeb, w szczególności od kształtu i wielkości spalanych bel słomy.

Claims (5)

1. Piec do ciągłego spalania sprasowanych bel słomy, posiadający pionowy, otwarty od góry szyb do grawitacyjnego doprowadzania bel słomy, ułożonych jedna na drugiej, którego dolny koniec jest przyłączony do niżej usytuowanej komory zgazowania i spalania słomy, przy czym paliwowy szyb oraz komora zgazowania i spalania słomy mają stały, jednakowy przekrój poziomy, odpowiadający kształtom bel słomy, a komora zgazowania i spalania słomy ma połączenie z komorą spalania gazów, nadto komora zgazowania i spalania słomy ma wlot powietrza pierwotnego, a komora spalania gazów ma wlot powietrza wtórnego, znamienny tym, że komora (2) zgazowania i spalania słomy posiada boczne wlotowe otwory (4) powietrza pierwotnego, zaś pod komorą (2) zgazowania i spalania słomy znajduje się przyłączona do niej komora (3) spalania gazów z zespołem pionowych rurowych rusztowin (6), osadzonych w jej dnie (5), których wzdłużne kąty (7) doprowadzają powietrze wtórne do komory (2) zgazowania i spalania słomy, a których górne, swobodne końce są usytuowane w poziomej płaszczyźnie (P) oddzielającej od siebie obie komory (2, 3).

2. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że komora (3) spalania gazów jest przyłączona do kanału (9) odprowadzającego spaliny, który posiada wlotowy otwór (13) trzeciego dopływu powietrza.

3. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że rurowe rusztowiny (6) są rozmieszczone w odstępach od siebie i od ścian komory (3) spalania gazów.

4. Piec według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że każda rurowa rusztowina (6) oraz jej wzdłużny kanał (7) mają wielokątny zarys poprzeczny.

5. Piec według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że każda rurowa rusztowina (6) oraz jej wzdłużny kanał (7) mają kołowy zarys poprzeczny.