PL202120B1 - Sposób współspalania lub zgazowania węgla z paliwami odnawialnymi, zwłaszcza biomasą na mechanicznym palenisku rusztowym oraz mechaniczne palenisko rusztowe do stosowania tego sposobu - Google Patents

Abstract

1. Sposób współspalania lub zagazowania węgla z paliwami odnawialnymi, zwłaszcza biomasą na mechanicznym palenisku rusztowym, znamienny tym, że palenisko zasila się węglem i paliwami odnawialnymi warstwowo, oddzielnymi kaskadami bez mieszania się ze sobą tak, że węgiel stanowi warstwę dolną, a paliwa odnawialne warstwę górną, przy czym równocześnie z zasilaniem węglem i paliwami odnawialnymi dostarcza się podmuchowo powietrze, a recyrkulowane pod ruszt spaliny i wodę doprowadza się bezpośrednio do stref powietrznych, sterując procesem konwersji wody i dwutlenku węgla z węglem.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób współspalania lub zgazowania węgla z paliwami odnawialnymi, zwłaszcza biomasą na mechanicznym palenisku rusztowym oraz mechaniczne palenisko rusztowe do stosowania tego sposobu.

Znane jest współspalanie mieszanek drewna z węglem, które sporządzane są na zewnątrz kotłowni przed ich wprowadzeniem na ruszt, a ilość drewna w mieszance jest ograniczona do około 10 procent. Współspalanie biomasy z węglem, ze względu na dużą zawartość części lotnych, a małą zawartość azotu i siarki w biomasie, przebiega w odmienny sposób niż samego węgla. Udział biomasy przy współspalaniu z węglem pozytywnie wpływa na stopień wypalenia, emisję tlenków azotu, dwutlenku siarki i metali ciężkich. Wartość opałowa mieszanki jest zmienna w zależności od ilości wody w drewnie i wę glu.

Sposób współspalania lub zagazowania z paliwami odnawialnymi, zwłaszcza biomasą, według wynalazku polega na tym, że palenisko zasila się węglem i paliwami odnawialnymi warstwowo, oddzielnymi kaskadami bez mieszania ze sobą tak, że węgiel stanowi warstwę dolną a paliwa odnawialne warstwę górną, przy czym równocześnie z zasilaniem węglem i paliwami odnawialnymi dostarcza się podmuchowo powietrze, a recyrkulowane pod ruszt spaliny i wodę doprowadza się bezpośrednio do stref powietrznych, sterując procesem konwersacji wody i dwutlenku węgla z węglem. Mechaniczne palenisko rusztowe utworzone jest z rusztu taśmowego, komór stanowiących strefy powietrzne, podajników wirnikowych do podawania paliwa, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w przedniej części rusztu taśmowego usytuowane są kaskadowo podajnik wirnikowy węgla i podajnik wirnikowy biomasy, przy czym komora tworząca strefy podmuchu powietrza pierwotnego ma co najmniej dwie przegrody, usytuowane pomiędzy częścią stałą rusztu a skrajnymi rusztowinami. Oddzielne, kaskadowe zasilanie paleniska węglem i biomasą daje możliwość szybkiej zmiany proporcji mieszanki tych paliw dla utrzymania wartości opałowej na odpowiednim poziomie. Zastosowanie przegród dzielących strefy podmuchu powietrza pierwotnego umożliwia wyrównywanie rozdziału tlenu na szerokości rusztu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia mechaniczne palenisko rusztowe w widoku z boku, a fig. 2 - przekrój komory stanowiący strefę podmuchu powietrza pierwotnego wzdłuż linii A-A pokazanej na fig. 1.

Palenisko rusztowe 8 utworzone jest z rusztu taśmowego 1, pod którym usytuowane są komory 2 stanowiące strefy podmuchu powietrza pierwotnego. Każda komora 2 ma dwie przegrody 3 umieszczone w obszarze wypływu medium gazowego pomiędzy częścią stałą 4 rusztu taśmowego 1 a skrajnymi rusztowinami 5. Z przodu paleniska rusztowego 8 znajdują się usytuowane kaskadowo podajnik wirnikowy 6 do węgla i podajnik wirnikowy 7 do biomasy. Do komór 2 podłączone są przewody 9 doprowadzające powietrze, przewody 10 doprowadzające recyrkulowane spaliny i przewód 11 doprowadzający wodę. Do spalania węgla z biomasą na ruszcie taśmowym i podajnik wirnikowy 6 układa warstwę węgla, a podajnik wirnikowy 7 układa warstwę biomasy tak, że węgiel stanowi warstwę dolną, a biomasa warstwę górną. Równocześnie do komór 2 dostarczane jest podmuchowo powietrze i recyrkulowane spaliny oraz woda. Na skutek konwersji wody i dwutlenku węgla ruszt taśmowy 1 staje się bardziej generatorem gazów palnych, takich jak wodór, dwutlenek węgla i węglowodany, niż reduktorem węgla pierwiastkowego w strefie zgazowania i dopalania węgla, zmniejszając i wyrównując w tych strefach zawartość tlenu w komorze paleniskowej kotła. Ponadto tworzy się mechanizm samoobniżający temperaturę rusztowin rusztu taśmowego 1. Główny składnik recyrkulowanych pod ruszt taśmowy 1 spalin - dwutlenek węgla, przechodząc przez palące się warstwy paliwa redukuje się według reakcji endotermicznej:

CO₂ 2 CO + O₂ - kcal

Wprowadzona woda pod ruszt taśmowy 1 szybko zamienia się w parę, aby po przejściu przez rozżarzony węgiel utleniać go na tlenek węgla, zaś sama woda redukuje się do wodoru według endotermicznej reakcji:

C + H₂O CO + H₂ - kcal

Stopień konwersji wody i dwutlenku węgla z węglem jest zależny w głównym stopniu od temperatury rusztu i palącego się na nim węgla. Wyprodukowany tlenek węgla jest mieszany ze spalinami i spalany przy pomocy dodatkowego wtórnego powietrza wprowadzanego do komór 2. Mimo to do zupełnego spalania używana jest mniejsza sumarycznie ilość powietrza w stosunku do równoważnej ilości spalanego paliwa w palenisku rusztowym bez recyrkulacji spalin i wody.

PL 202 120 B1

Zgazowanie węgla biomasą przebiega tak jak w przypadku współspalania, z tym, że nie doprowadza się do dopalania powstałych produktów spalania, którymi są tlenek węgla i wodór, tylko otrzymany gaz odbiera się do dalszego wykorzystania. Przy zgazowaniu ilość powietrza jest ograniczona tak, aby utrzymać konieczną, z punktu widzenia potrzeb reakcji, temperaturę złoża.

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób współspalania lub zagazowania węgla z paliwami odnawialnymi, zwłaszcza biomasą na mechanicznym palenisku rusztowym, znamienny tym, że palenisko zasila się węglem i paliwami odnawialnymi warstwowo, oddzielnymi kaskadami bez mieszania się ze sobą tak, że węgiel stanowi warstwę dolną, a paliwa odnawialne warstwę górną, przy czym równocześnie z zasilaniem węglem i paliwami odnawialnymi dostarcza się podmuchowo powietrze, a recyrkulowane pod ruszt spaliny i wodę doprowadza się bezpośrednio do stref powietrznych, sterując procesem konwersji wody i dwutlenku węgla z węglem.

2. Mechaniczne palenisko rusztowe do współspalania lub zgazowania węgla z paliwami odnawialnymi, zwłaszcza biomasą, utworzone z rusztu taśmowego, komór stanowiących strefy powietrzne, podajników wirnikowych do podawania paliwa, znamienne tym, że w przedniej części rusztu taśmowego (1) usytuowane są kaskadowo, podajnik wirnikowy (6) do węgla i podajnik wirnikowy (7) do biomasy, przy czym każda komora (2) tworząca strefy podmuchu powietrza pierwotnego ma co najmniej dwie przegrody (3), usytuowane pomiędzy częścią stałą (4) a skrajnymi rusztowinami.