PL209980B1

PL209980B1 - Method for combustion of biomass fuels in central heating furnace

Info

Publication number: PL209980B1
Application number: PL365965A
Authority: PL
Inventors: Marek Szymor; Łukasz Szymor
Original assignee: Łukasz Szymor; Marek Szymor
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2011-11-30
Also published as: PL365965A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania paliw biomasowych w kotle centralnego ogrzewania, a zwłaszcza brykietów z trocin.The subject of the invention is a method of burning biomass fuels in a central heating boiler, in particular sawdust briquettes.

Znany jest sposób spalania trocin przedstawiony w polskim opisie patentowym nr 168599, według którego w otwartym od góry szybie paliwowym pieca i niżej usytuowanej komorze tworzy się systematycznie uzupełnianą warstwę paliwa stałego, spoczywającą na wierzchniej stronie rusztu oraz dolną część tej warstwy zapala się i zasila pierwotnym powietrzem, poddając ją procesom suchej destylacji, spalania i chemicznej redukcji, zaś powstałe gazy palne zasysa się pod spód rusztu do utworzonej tam komory ogniowej i spala w niej przy dopływie powietrza wtórnego, a następnie dopala się je w tylnej części komory ogniowej pod wymiennikiem ciepła, do której kieruje się trzeci dopływ powietrza.There is a method of burning sawdust described in the Polish patent specification No. 168599, according to which, in the open-top fuel shaft of the furnace and the lower chamber, a systematically replenished layer of solid fuel is created, resting on the upper side of the grate, and the lower part of this layer is ignited and supplied with primary air by subjecting it to the processes of dry distillation, combustion and chemical reduction, and the resulting flammable gases are sucked under the grate into the fire chamber created there and burned in it with the supply of secondary air, and then burned in the rear part of the fire chamber under the heat exchanger, to which directs the third air supply.

Celem wynalazku jest poprawienie sprawności cieplnej kotła centralnego ogrzewania.The object of the invention is to improve the thermal efficiency of the central heating boiler.

Sposób według wynalazku polega na tym, że proces zgazowania paliwa i zapłon części lotnych odbywa się w komorze spalania usytuowanej pionowo w środkowej części cylindrycznego wymiennika, zaś proces spalania gazów odbywa się wewnątrz żeliwnej dyszy pochylonej do powierzchni wewnętrznej płaszcza wodnego wewnętrznego pod kątem ostrym w kierunku rusztu n paleniska. Do żeliwnej dyszy zasysane są gazy palne, przy czym powietrze wtórne do spalania gazów wprowadzane jest od strony wlotu dyszy oraz od strony wylotu dyszy. Powstałe spaliny są kierowane w przestrzeń między płaszczami wodnymi, a kierunek przepływu spalin do wylotu kotła nadaje przegroda usytuowana w pobliżu wylotu dyszy.The method according to the invention consists in the fact that the fuel gasification process and the ignition of volatile parts takes place in a combustion chamber located vertically in the central part of the cylindrical exchanger, and the gas combustion process takes place inside a cast-iron nozzle inclined towards the inner surface of the inner water jacket at an acute angle towards the grate. n the hearth. Combustible gases are sucked into the cast iron nozzle, and secondary air for combustion of the gases is introduced from the nozzle inlet side and from the nozzle outlet side. The resulting flue gases are directed into the space between the water jackets, and the direction of the flue gas flow to the boiler outlet is given by a partition located near the nozzle outlet.

Sposób według wynalazku umożliwia osiągnięcie dużej sprawności cieplnej kotła przy jednoczesnej jego ekonomicznej eksploatacji, a minimalne ilości popiołu powstałe podczas spalania paliwa są sprzyjające środowisku naturalnemu.The method according to the invention makes it possible to achieve high thermal efficiency of the boiler with its economic operation, and the minimum amounts of ash generated during fuel combustion are favorable to the natural environment.

Rozwiązanie według wynalazku zostało wyjaśnione w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schematycznie kocioł centralnego ogrzewania w przekroju poprzecznym.The solution according to the invention has been explained in an embodiment in a drawing which is a schematic cross-sectional drawing of a central heating boiler.

Komorę spalania kotła zasypano od góry brykietem z trocin, przy czym jego ilość uzależniona jest od osiąganej temperatury wody, a następnie rozpalono dolną warstwę paliwa przy jednoczesnym dostarczaniu powietrza pierwotnego pod spód rusztu w sposób regulowany. Bezpośrednio na ruszcie spoczywa rozżarzone, zwęglone paliwo, w którym przebiegają procesy redukcji chemicznej. Powyżej rozżarzonego złoża tworzy się strefa spalania, a nad nią strefa suchej destylacji paliwa. Podczas reakcji egzotermicznej zawarty w paliwie węgiel spala się na dwutlenek węgla w temperaturze 1100 - 1500°C, który przechodząc przez rozżarzone złoże paliwa redukuje się do postaci tlenku węgla. Ponieważ jest to reakcja endotermiczna, temperatura złoża wynosi 900 - 1100°C. Z kolei para wodna, wydzielona z paliwa pod wpływem ciepła, również reaguje ze złożem zwęglonego paliwa, wskutek czego powstają tlenek węgla, dwutlenek węgla i wodór.The combustion chamber of the boiler was filled from the top with sawdust briquette, the amount of which depends on the water temperature achieved, and then the lower fuel layer was fired with the simultaneous supply of primary air to the bottom of the grate in a regulated manner. Incandescent, charred fuel in which chemical reduction processes are carried out rests directly on the grate. Above the glowing bed, a combustion zone is formed, and above it, a fuel dry distillation zone. During the exothermic reaction, the carbon contained in the fuel burns into carbon dioxide at a temperature of 1100 - 1500 ° C, which, passing through the incandescent fuel bed, is reduced to the form of carbon monoxide. As it is an endothermic reaction, the bed temperature is 900-1100 ° C. In turn, water vapor, separated from the fuel by heat, also reacts with the carbonized fuel bed to form carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrogen.

Ponadto część tlenku węgla w strefie redukcji reaguje z parą wodną i tworzy się metan. W wyniku powyższych procesów powstaje palna mieszanina tlenku węgla, wodoru i metanu. Gazy palne wraz z niepalnym azotem, dwutlenkiem węgla i nadmiarem pary wodnej są zasysane do dyszy 1, w której ulegają spalaniu, przy czym powietrze wtórne do spalania gazów wprowadzane jest od strony wlotu dyszy 1 oraz kanałem 2 od strony wylotu dyszy 1, gdzie ulegają dopaleniu. Gorące spaliny są kierowane w przestrzeń między płaszczami wodnymi 3 i 4, a kierunek przepływu spalin do wylotu 5 kotła nadaje przegroda 6 usytuowana w pobliżu wylotu dyszy 1.In addition, some of the carbon monoxide in the reduction zone reacts with the water vapor and forms methane. As a result of the above processes, a flammable mixture of carbon monoxide, hydrogen and methane is formed. Combustible gases along with non-flammable nitrogen, carbon dioxide and excess water vapor are sucked into nozzle 1 where they burn, with secondary air for combustion of gases entering from the inlet side of the nozzle 1 and through the duct 2 from the outlet side of the nozzle 1, where they are burnt . The hot flue gases are directed into the space between the water jackets 3 and 4, and the direction of the flue gas flow to the boiler outlet 5 is given by the partition 6 located near the outlet of the nozzle 1.

Claims

A method of burning biomass fuels in a central heating boiler, according to which, in the open-top fuel shaft of the furnace and in the lower chamber, a systemically refilled layer of solid fuel is created on the top side of the grate, then the lower part of this layer is ignited and supplied with primary air, subjecting it to the process dry distillation, combustion and chemical reduction, and the resulting combustible gases are sucked towards the flue gas channel, which is burnt with the supply of secondary air, and then the hot exhaust gases are passed through a heat exchanger, characterized in that the fuel gasification process and ignition of volatile parts takes place in the combustion chamber located vertically in the central part of the cylindrical exchanger, and the gas combustion process takes place inside a cast-iron nozzle inclined towards the inner surface of the internal water jacket at an acute angle towards the combustion chamber, into which the formed

Combustible gases, the secondary air for gas combustion is introduced from the nozzle inlet side and from the nozzle outlet side, while the flue gases are directed into the space between the exchanger's water jackets, and the direction of the flue gas flow to the boiler outlet is given by a partition located nearby the nozzle outlet.