PL228299B1 - Urzadzenie do kompleksowego odpylania i oczyszczania gazów pochodzacych ze spalania róznych nosników energii w instalacjach grzewczych - Google Patents

Description

(21) Numer zgłoszenia: 411826 (51) Int CI.

F23J 15/02 (2006.01) F23J 13/04 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 31.03.2015

Urządzenie do kompleksowego odpylania i oczyszczania gazów pochodzących ze spalania różnych nośników energii w instalacjach grzewczych

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	POLITECHNIKA KRAKOWSKA IM. TADEUSZA KOŚCIUSZKI, Kraków, PL
16.08.2016 BUP 17/16	(72) Twórca(y) wynalazku:
	PIOTR MICHORCZYK, Mszana Dolna, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	BARBARA MICHORCZYK, Stara Wieś, PL
30.03.2018 WUP 03/18	(74) Pełnomocnik:
	rzecz, pat. Michał Edward Bartula

σ>

σ>

CM

CM

CM

Ω.

PL 228 299 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do kompleksowego odpylania i oczyszczania gazów pochodzących ze spalania różnych nośników energii w małych instalacjach grzewczych, stosowanych przykładowo w domach, żłobkach, przedszkolach, lokalach użytkowych i tym podobnych.

Od wielu lat podstawowym problemem wielkich miast jest zanieczyszczenie powietrza, będące głównie wynikiem spalania paliw kopalnych oraz innych niekonwencjonalnych nośników energii. Często w gospodarstwach domowych, bez świadomości skutków, jako źródło ciepła stosuje się palne lub częściowo palne odpady, w wyniku spalania których powstają toksyczne gazy i pyły zanieczyszczające nie tylko atmosferę, lecz również glebę, wody gruntowe i roślinność. W dużych aglomeracjach miejskich, w bezwietrzne dni, prowadzi to do przekroczeń emisji pyłów, tlenków S, N i C oraz substancji chorobotwórczych (na przykład benzopirenów), często nawet kilkunastokrotnie. Tak duże przekroczenia emisji niebezpiecznych substancji prowadzą do gwałtownego wzrostu liczby zachorowań na przykład na nowotwory, astmę, alergię i inne choroby. Problemy z zanieczyszczeniem środowiska naturalnego dotykają również niekorzystnie położone małe aglomeracje miejskie, a nawet wiejskie, w których brak jest centralnych elektrociepłowni dostarczających ciepło. Zwykle ciepło jest uzyskiwane indywidualnie w domach jednorodzinnych ze spalania paliw kopalnych, w efekcie czego wytworzone gazy spalinowe oraz pyły zawieszone są bez oczyszczania wprowadzane do atmosfery, osiadają na polach uprawnych, pastwiskach oraz przedostają się do zbiorników wodnych, w konsekwencji czego dostają się do produkowanej żywności (owoców, warzyw, jajek, mleka i przetworów mlecznych, mięsa i tak dalej), a następnie do organizmu człowieka.

W niektórych krajach ze względów ekonomicznych i geopolitycznych podstawowym surowcem energetycznym jest węgiel. Jest on jednym z najbardziej zanieczyszczonych nośników energii, dostarczającym wszystkich typów zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego, zwłaszcza pyłów zawieszonych, par węglowodorów, tlenków siarki, azotu i węgla. Istnieje wiele sprawdzonych rozwiązań przemysłowych, które umożliwiają oczyszczanie spalin i gazów odlotowych w procesach prowadzonych na wielką skalę (elektrociepłownie, zakłady chemiczne i tak dalej). Przemysłowe procesy oczyszczania prowadzi się w kilku etapach w urządzeniach o znacznych rozmiarach, często wymagających stałego dozoru. Podstawowym problemem jest opracowanie kompaktowego (niewielki rozmiar, prostota budowy i działania), uniwersalnego (umożliwiającego usuwanie wszelkich zanieczyszczeń produkowanych ze spalania różnych nośników energii) i niedrogiego urządzenia, które nie wymagałoby ciągłego dozoru.

Dla potrzeb przemysłu, np. energetyki, opracowano i wdrożono szereg metod umożliwiających usuwanie większości wspomnianych zanieczyszczeń w skali wielkotonażowej. W tym celu stosuje się wieloetapowe procesy filtracji pyłów i usuwania tlenków kwasowych (SOx, NOx, CO2).

W przypadku odpylania stosuje się dwie grupy metod, które dzieli się na suche i mokre. Spośród metod suchych szeroko stosowane są w przemyśle metody usuwania pyłów przy użyciu cyk lonów, elektrofiltrów lub filtrów workowych.

Równie szeroko stosowane są mokre metody odpylania, w których powszechnie wykorzystywane są filtry mokre barbotażowe, płuczki (skrubery) bez wypełnienia (płuczki wieżowe), płuczki z wypełnieniem nieruchomym i tak dalej. Cechą wspólną rozwiązań mokrych jest konieczność wydzielania z płynu pyłów, na przykład na drodze odfiltrowywania. Rozwiązania mokre wymuszają operowanie dużą objętością płynu (woda, olej płuczkowy i tym podobne) oraz jego regenerację.

W kolejnym etapie przemysłowego oczyszczania spalin usuwane są gazy kwaśne takie jak tlenki siarki, azotu oraz węgla. Procesy te są realizowane indywidualnie w odniesieniu do każdego z gazów lub łącznie, na przykład tlenki azotu i siarki. Opracowane procesy przemysłowe bazują na metodach chemicznych, fizycznych oraz mieszanych (na przykład absorpcji z reakcją chemiczną).

Oprócz wspomnianych zanieczyszczeń stałych i gazów kwaśnych, w spalinach obecnie są węglowodory (np. benzopiren, alkany) oraz tlenek węgla. Są to substancje o dużej szkodliwości dla człowieka. Do usuwania tych zanieczyszczeń powszechnie stosowane są metody katalitycznego spalania.

Dobrze poznane i opracowane rozwiązania przemysłowe na chwilę obecną nie znajdują zastosowań w mniejszej skali, na przykład w instalacjach domowych. Zazwyczaj proponowane są rozwiązania pośrednie, umożliwiające usuwanie jednego (pyły i sadze) lub najwyżej dwóch różnych zanieczyszczeń (pyły i sadze oraz tlenek azotu i siarki) obecnych w spalinach. Pod względem celowości, najbliższym rozwiązaniem do przedmiotu ochrony są filtry stosowane w nowoczesnych instalacjach kominkowych. Są to filtry zawierające adsorbenty stałe, mocowane w różnej odległości nad paleniPL 228 299 B1 skiem. Głównym celem jest usunięcie sadzy i pyłów poprzez ich mechaniczną filtrację. Literatura patentowa (opisy patentowe: EP1985929, CA2188244) przedstawia kilka rozwiązań o różnym stopniu złożoności, których zadaniem jest filtrowanie zanieczyszczeń stałych. We wszystkich przedstawionych rozwiązaniach proponowane jest umieszczenie filtra z adsorbentem stałym do usuwania pyłów nad paleniskiem, najczęściej na wyjściu gazów spalinowych z pieca do instalacji kominowej.

W opisie patentowym nr W02010060606 przedstawiono wynalazek , w którym zastosowano metodę usuwania pyłów i sadzy na filtrach elektrostatycznym i mechanicznym oraz tlenków azotu i siarki na okresowo wymienialnych filtrach absorpcyjnych. Urządzenie to jest zamontowane osiowo w przewodzie spalinowym, który w tym miejscu jest odpowiednio poszerzony w taki sposób, by utworzyć pierścieniowy kanał przepływu spalin w przeciwprądzie. W dolnej części obudowy urządzenia zamocowany jest filtr elektrostatyczny, nad którym umieszczony jest filtr mechaniczny składający się z elementów filtrujących, wykonanych z elektroprzewodzącego materiału ceramicznego. Poniżej i powyżej urządzenia zamontowane są w przewodzie spalinowym czujniki temperatury.

Na filtrze stałym usuwane są zanieczyszczenia stałe w postaci pyłów i sadzy, a na absorbencie stałym tlenki azotu i siarki. Przepływ spalin przez urządzenie wymusza, zamontowany za złożem absorbentu, wentylator.

Wadą przedstawionego powyżej rozwiązania jest miejsce jego montażu, to jest w kanale przewodu spalinowego, co wymusza odpowiednie jego ukształtowanie. Może to ograniczać możliwość montażu urządzenia w już wykonanych i użytkowanych przewodach spalinowych, ponadto może powodować zakłócenia przepływu spalin w tych przewodach. Takie usytuowanie urządzenia istotnie ogranicza dostęp do niego oraz jego elementów, co utrudnia naprawy i czynności eksploatacyjne, jak na przykład okresowe wymiany złoża absorbentów oraz regenerację, oczyszczanie bardzo podatnych na zapychanie mechanicznych filtrów pyłów, co może powodować zmiany przepływu gazu przez moduł oczyszczający, wywołujące duże zmiany ciśnień, a tym samym niestabilną pracę.

Niekorzystną cechą urządzenia jest ograniczenie jego stosowania do oczyszczania spalin ze spalania stosunkowo mało zanieczyszczonych nośników energii, zwłaszcza gazu ziemnego. W przypadku spalania innych nośników energii na przykład węgla, tego typu rozwiązanie nie jest efektywne ze względu na mało wydajny system usuwania sadzy i pyłów.

Z opisu patentowego nr PL/EP1606554T3 znane jest urządzenie do zmniejszania lub eliminowania zanieczyszczeń w gazach spalinowych z generatorów termicznych stosowanych w budynkach w celach grzewczych i użytkowych, zawierające komorę spalania, przewody spalinowe główny i boczny oraz modułowe, niezależne od siebie i usytuowane niezależnie w dowolnym miejscu w przewodzie spalinowym pierwsze elementy, drugie elementy i trzecie. Element pierwszy jest zlokalizowany w miejscu połączenia głównego przewodu spalinowego z wlotem do przewodu spalinowego bocznego i reguluje przepływ gazów spalinowych do jednego z wybranych przewodów. Drugi typ elementu pierwszego jest zamontowany w przewodzie spalinowym bocznym lub w przewodzie spalinowym głównym ponad wylotem przewodu bocznego do przewodu spalinowego głównego. Obydwa typy elementu pierwszego służą do wytwarzania i regulacji ciśnienia w ustalonym zakresie w przewodach spalinowych. Drugi element zawiera katalizator trzydrogowy i ilość wody zdolną do wytwarzania gazów poprzez rozkład chemiczny lub elektrolizę. Urządzenie jest wyposażone w aparat sygnalizujący awarię któregokolwiek ze środków.

Opis patentowy nr PCT/IT2006/000544 przedstawia urządzenie do oczyszczania gazów spalinowych w przewodach spalinowych kotłów grzewczych stosowanych zwłaszcza do podgrzewania wody używanej do celów grzewczych i sanitarnych w domach mieszkalnych i budynkach użytkowych. W przewód spalinowy wmontowane są w odpowiedniej od siebie odległości dwa trójniki, przy czym dolny ma na wlocie od dołu i na bocznym wylocie zamontowane urządzenia do pomiaru natężenia przepływu spalin. Do wylotu dolnego urządzenia do pomiaru natężenia przepływu spalin przyłączony jest przewód boczny ukształtowany wzdłużnie w dużą literę C, której górny koniec połączony jest z bocznym wlotem trójnika górnego przewodu spalinowego głównego. W przewód boczny włączony jest zespół oczyszczający, który zawiera filtry statyczne, separatory pyłu, urządzenia elektrostatyczne, katalizatory oraz urządzenie redukujące stężenie zanieczyszczeń przed rozproszeniem ich w atmosferze. Za zespołem oczyszczającym w przewód boczny włączony jest wentylator napędzany silnikiem elektrycznym. Jednostka sterująca działaniem urządzenia połączona jest elektrycznie z przyrządami pomiaru natężenia przepływu spalin zamontowanymi na wlocie i bocznym wylocie trójnika dolnego oraz z silnikiem napędzającym wentylator.

PL 228 299 B1

Niniejszy opis dotyczy uniwersalnego urządzenia o budowie modułowej do usuwania pyłów i toksycznych gazów powstających w wyniku spalania wszystkich surowców opałowych (węgla, drewna i gazu ziemnego) oraz innych niekonwencjonalnych nośników energii. Obecnie brak jest analogicznego, kompleksowego urządzenia, które umożliwiłoby jednoczesne usuwanie wszystkich zanieczyszczeń stałych i gazowych ze spalin wytwarzanych w małych instalacjach grzewczych.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że jego budowa umożliwia montowanie go na zewnątrz przewodu spalinowego i połączenie z nim otworem wlotu spalin z modułu I usuwania pyłów i sadzy oraz otworem wylotu gazów z położonego powyżej modułu dopalania tlenków węgla i zanieczyszczeń organicznych. W module I usuwania pyłów i sadzy zamontowany jest elektrofiltr składający się z usytuowanych pionowo ujemnych elektrod ulotowych i dodatnich elektrod zbiorczych, z których elektrody zbiorcze połączone są mechanicznie z silnikiem elektrycznym generującym wstrząsy tych elektrod w celu oczyszczenia ich z pyłów i sadzy poprzez grawitacyjne opadnięcie do usytuowanego poniżej zbiornika pyłów i sadzy, wyposażonego u wylotu w zasuwę zsypową.

Moduł I usuwania pyłów i sadzy połączony jest od góry z modułem II usuwania tlenków siarki i częściowo azotu, mającym na różnych poziomach wysuwane tace, na których umieszczony jest adsorbent. Tace mają usytuowane wzdłuż jednego boku wzdłużne otwory, które umieszczone są naprzemiennie po przeciwnych stronach sąsiadujących ze sobą tac.

Moduł II połączony jest od góry z modułem III dopalania tlenku węgla i zanieczyszczeń biologicznych oraz redukcji tlenków azotu na katalizatorze monolitycznym ogrzewanym elektryczną spiralą grzejną, osłoniętymi izolacją termiczną. W otworze łączącym wnętrze modułu III z kanałem przewodu spalinowego zamontowany jest wentylator połączony poprzez układ przenoszenia napędu i sterowania z silnikiem elektrycznym, zamontowanym w module IV wraz z panelem zasilająco-sterującym, połączonym również z elektrodą ulotową, elektrodą zbiorczą i spiralą grzejną.

Otwór wlotu spalin ma od strony kanału przewodu spalinowego uchylną zawiasowo klapę kierująco-zamykającą połączoną z nim od góry zawiasowo, a otwór wylotu gazów ma od strony kanału przewodu spalinowego połączoną z nim zawiasowo od dołu uchylną zawiasowo klapę kierującozamykającą. Kształty i rozmiary klap kierująco-zamykających odpowiadają przekrojowi poprzecznemu kanału przewodu spalinowego.

Korzystnie zbiornik pyłów i sadzy ma kształt odwróconego stożka ściętego albo odwróconego ostrosłupa ściętego.

Korzystnie w otworze wlotu spalin jest umieszczona siatka o dużych oczkach.

Korzystnie w kanale przewodu spalinowego poniżej i powyżej otworu wylotu gazów są umieszczone czujniki dymu.

Zaletą przedstawionego powyżej wynalazku jest usytuowanie go na zewnątrz przewodu spalinowego odprowadzającego spaliny z pieca grzewczego lub kominka, opalanych paliwami kopalnymi bądź innymi niekonwencjonalnymi nośnikami energii, w tym różnego rodzaju odpadami, w wyniku spalania których wydzielane są często bardzo toksyczne gazy i pyły. Takie usytuowanie urządzenia bardzo ułatwia jego montaż i demontaż, nie powoduje zakłóceń lub ograniczeń przepływu gazów spalinowych w kanale przewodu spalinowego oraz sprawia, że dostęp do elementów wewnętrznych urządzenia jest bardzo łatwy, co ma duże znaczenie przy usuwaniu ewentualnych usterek oraz przy przeglądach okresowych i innych czynnościach eksploatacyjnych jak na przykład opróżnianie zbiornika sadzy i pyłów oraz okresowe wymiany złoża absorbentów.

Podstawowe znacznie ma stosunkowo prosta budowa urządzenia i wzajemne współdziałanie jego zintegrowanych elementów, co pozwala na kompleksowe usuwanie lub neutralizowanie głównych, najbardziej szkodliwych, toksycznych składników wydalanych gazów spalinowych. Skuteczność działania urządzenia w tym zakresie dochodzi do...%.

Istotną cechą urządzenia są małe wymiary, co umożliwia jego montaż w małych przestrzeniach, a więc w niewielkich budynkach lub pomieszczeniach. Ma to duże znaczenie, bowiem badania wykazują, że tak zwana mała emisja gazów powoduje największe zanieczyszczenie atmosfery nie tylko w dużych miastach.

Koszt wytworzenia urządzeń w odniesieniu do ich zalet i efektów stosowania jest relatywnie niski, co powinno przyczynić się do powszechnego stosowania, a w efekcie końcowym do znacznego poprawienia warunków życia ludzi, zwłaszcza w miastach.

Urządzenie według wynalazku przybliżone jest w przykładzie wykonania zilustrowanym rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia widok zewnętrzny urządzenia w rzucie izometrycznym, fig. 2 - widok urządzenia w rzucie izometrycznym z otwartymi drzwiczkami i szufladami dla pokazania jego buPL 228 299 B1 dowy modułowej, fig. 3 - przekrój A-A urządzenia oznaczony na fig. 1, fig. 4 - przekrój B-B urządzenia oznaczony na fig. 1.

Urządzenie ma budowę modułową, składa się bowiem z czterech połączonych ze sobą, usytuowanych w pionie we wspólnej obudowie 2, modułów, z których (wskazując od dołu) moduł I ma funkcję usuwania pyłów i sadzy, moduł II - funkcję usuwania tlenków siarki i częściowo azotu, moduł III funkcję dopalania tlenków węgla i zanieczyszczeń organicznych (benzenu, benzopirenów i innych związków organicznych) oraz usuwania tlenków azotu a moduł IV- funkcję sterowania i zasilania poszczególnych elementów urządzenia.

Urządzenie jest zamocowane na zewnątrz przewodu spalinowego 1, z którym połączone jest otworem wlotu 3 spalin przekierowywanych do modułu I oraz otworem wylotu 5 oczyszczonych gazów wydalanych z modułu III. Wewnątrz kanału przewodu spalinowego 1 o okrągłym przekroju poprzecznym zamocowana jest uchylnie do góry klapa 4 wykształcona w formie czaszy kulistej, skierowanej wypukłością do kanału przewodu spalinowego 1. Na wylocie otworu przepływu spalin 3 jest zamocowana siatka 6 o dużych oczkach.

Otwór przepływu spalin 3 otwarty jest od wewnątrz do modułu I, w którym w wysuwalnej szufladzie 7 jest elektrofiltr 8 (odpylacz elektrostatyczny) z elektrodami ulotowymi 8a (ujemnymi) i zbiorczymi 8b (dodatnimi). Z elektrodami zbiorczymi 8b połączony jest mechanicznie mały silnik elektryczny 9 wywołujący ich wstrząsy dla usunięcia z nich pyłów i sadzy, a w konsekwencji opadnięcia grawitacyjnego do zbiornika 10 pyłów i sadzy.

Z obudową 2 pod szufladą 7 połączony jest zbiornik 10 pyłów i sadzy w formie odwróconego stożka ściętego lub ostrosłupa ściętego, zakończonego u dołu króćcem 11 z zasuwą zsypową 12.

Z modułem I usuwania pyłów i sadzy połączony jest od góry moduł II usuwania tlenków azotu i siarki, wypełniony usytuowanymi poziomo, wysuwanymi tacami 13, mającymi usytuowane brzegowo otwory 14 przelotowe, umieszczone naprzemiennie po przeciwnych stronach sąsiadujących ze sobą tac 13. Takie usytuowanie otworów 14 przelotowych powoduje meandryczny przepływ spalin, a tym samym wydłuża czas kontaktu oczyszczanych spalin z adsorbentem umieszczonym na tacach 13.

Moduł II usuwania tlenków azotu i siarki połączony jest od góry z modułem III dopalania tlenku węgla i zanieczyszczeń biologicznych na katalizatorze monolitycznym 15, którego fazą aktywną jest naniesiona na jego powierzchnię mieszanina trzech metali: platyny, rodu i palladu. Katalizator monolityczny 15 jest ogrzewany z zewnątrz spiralą grzejną 16 elektryczną, której temperatura jest regulowana za pomocą sterownika, umieszczonego w module IV sterowania i zasilania elementów urządzenia. Moduł III dopalania tlenku węgla i zanieczyszczeń biologicznych ma izolację termiczną 17. W otworze wylotu gazów 5 zamontowany jest wentylator 18, a pod otworem wylotu gazów 5 zamontowana jest uchylnie klapa kierująco-zamykająca 19, wykształcona w formie czaszy kulistej, skierowanej wypukłością do wnętrza przewodu spalinowego.

W module IV sterowania i zasilania elementów urządzenia zamontowany jest panel sterującozasilający 20, połączony prądowo z elektrodami ulotowymi 8a i elektrodami zbiorczymi 8b elektrod filtru 8 oraz ze spiralą grzejną 16, której zadaniem jest dostarczenie ciepła potrzebnego do zainicjowania (przy rozruchu urządzenia) egzotermicznej reakcji dopalania tlenku węgla i spalania zanieczyszczeń organicznych oraz zapewnienia niezbędnej temperatury do utrzymania całkowitej konwersji wymienionych zanieczyszczeń. W module IV zamontowany jest również silnik elektryczny 21, który poprzez układ przenoszenia napędu i sterowania, sprzężonego z czujnikami dymu 22 zamocowanymi w kanale przewodu kominowego 1 przed i nad otworem wylotu gazów 5, połączony jest z wentylatorem 18.

W zależności od dostępnej przestrzeni urządzenie może być zamontowane zaraz na wyjściu z pieca (na przykład w kotłowni nad piecem) lub na poddaszu. W wyjątkowych przypadkach będzie też mogło być zainstalowane na kominie bądź dachu. Ostatnie z rozwiązań będzie wymagało doprowadzenia spalin z przewodu spalinowego 1 do urządzenia, zmiany usytuowania czujników dymu 20, klap 4, 19 oraz montażu urządzenia na powierzchni dachu.

Przed uruchomieniem urządzenia otwiera się klapę kierująco-zamykającą 4 otworu wlotu spalin 3 i klapę kierująco-zamykającą 19 otworu wylotu gazów 5, a następnie włącza się wentylator 18 zasilany silnikiem elektrycznym 21 zamontowanym w module III. Silnik elektryczny 21 poprzez układ przenoszenia napędu oraz panel sterująco-zasilający, sprzężony z czujnikami dymu 22, steruje szybkością obrotów wentylatora 18 dla regulacji zasysania spalin i wypływu gazów oczyszczonych. W wyniku otwarcia klap kierująco-zamykających 4 i 19 oraz pracy wentylatora 18 spaliny ze spalania paliwa w palenisku pieca są zasysane przez otwór wlotu spalin 3 i siatkę 6 o dużych oczkach do elektrofiltru 8

PL 228 299 B1 umieszczonego w szufladzie 7 modułu I. Elektrofiltr 8 jest zasilany prądem o wysokim napięciu z panelu sterująco- zasilającego 20 umieszczonego w module IV. Pod wpływem prądu elektrony z elektrod ulotowych 8a elektrofiltru 8, jonizują przepływające spaliny, które adsorbują się na cząstkach stałych w postaci pyłów i sadzy, elektryzując je ujemnie. Naładowane ujemnie cząstki stałe ulegają adsorpcji na elektrodach zbiorczych 8b skąd usuwane są mechanicznie poprzez wprowadzenie ich w okresowe drgania wywołane przez przyłączony mechanicznie mały silnik elektryczny 9. Oddzielone od elektrod zbiorczych 8b cząstki pyłów i sadzy spadają do zbiornika 10 skąd, po jego wypełnieniu i otwarciu zasuwy zsypowej 12, poprzez króciec zsypowy 11 spadają grawitacyjnie do pojemnika zewnętrznego. Głównym składnikiem sadzy jest węgiel bezpostaciowy, więc zebrane pyły można utylizować na przykład spalając je w elektrociepłowniach razem z pyłem węglowym celem pozyskania energii cieplnej. Umieszczenie elektrofiltru 8 i mechanizmu oczyszczania mechanicznego elektrod zbiorczych 8b w wysuwanej szufladzie 7 ułatwia ich konserwację i ewentualne naprawy.

Gazy spalinowe oczyszczone z pyłów w module I są zasysane przez wentylator 18 i kierowane do modułu II gdzie tlenki siarki są usuwane metodą suchą na drodze chemicznej reakcji z węglanem wapnia umieszczonym na wysuwalnych tacach 13. Zasysane przez wentylator 18 gazy przepływają meandrycznie poprzez usytuowane naprzemiennie otwory 14 w tacach 13, co ułatwia i wydłuża ich kontakt z adsorbentem, umożliwiając skuteczny przebieg reakcji chemicznych ich oczyszczania według reakcji:

SO2 + C3CO3 CaSO3 + CO2,

SO2 + CaCO3 CaSO4 + CO2,

CaSO4 + 1/2 O2 -> CaSO4.

Zgodnie z przedstawionym schematem reakcji węglan wapnia, który jest solą słabego kwasu i mocnej zasady, reaguje z tlenkami siarki dając odpowiednio siarczany IV i VI wapnia, przy czym równocześnie z odsiarczaniem zachodzi częściowo proces odazotowania. Złoże adsorbentu co jakiś czas jest wymieniane ze względu na konieczność okresowej jego regeneracji. Częstość wymiany złoża jest uzależniona od rodzaju spalanego paliwa, to jest zawartości w nim związków siarki i azotu. Wielkość modułu II jest tak dobrana, by konieczność wymiany złoża nie zachodziła zbyt często, optymalnie w czasie opróżniania zbiornika 10 z pyłu i sadzy. Uzyskane w wyniku reakcji chemicznych sole wapniowe w postaci azotanów wapnia oraz siarczanów wapnia są utylizowane znanymi sposobami.

Gazy spalinowe o zredukowanej zawartości tlenków azotu i siarki przepływają do modułu III, gdzie zachodzi dopalanie tlenku węgla, węglowodorów aromatycznych oraz innych substancji organicznych na katalizatorze monolitycznym 15. Reakcje całkowitego spalania związków organicznych i tlenku węgla przebiegają według schematu:

CmHn + (m +n/2) O2 mCO2 + n/2 H2O,

CO + 1/2 O2 CO2.

Jednocześnie zachodzi selektywna katalityczna redukcja tlenków azotu niezaadsorbowanych na węglanie wapnie w module II:

2NO + 2CO 2CO2+N2

W trakcie pracy urządzenia, katalizator monolityczny 15 jest ogrzewany spiralą grzejną 16 dla utrzymania niezbędnej temperatury dla całkowitej konwersji wyżej wymienionych zanieczyszczeń.

Wykaz oznaczeń

I - moduł usuwania pyłów i sadzy,

II - moduł usuwania tlenków azotu i siarki,

III - moduł dopalania tlenków węgla i zanieczyszczeń organicznych,

IV - moduł sterowania i zasilania elementów urządzenia,

- przewód spalinowy,

- obudowa,

- otwór wlotu spalin,

- klapa kierująco-zamykająca otworu wlotu spalin,

- otwór wylotu gazów,

- siatka,

- szuflada,

- elektrofiltr,

8a - elektroda ulotowa,

8b - elektroda zbiorcza,

PL 228 299 B1

- silnik elektryczny,

- zbiornik pyłów i sadzy,

- króciec zsypowy,

- zasuwa zsypowa,

- taca,

- otwór przelotowy w tacy,

- katalizator monolityczny dopalania,

- spirala grzejna,

- izolacja termiczna modułu III,

- wentylator,

- klapa kierująco-zamykająca otworu wylotu gazów,

- panel zasilająco-sterujący,

- silnik,

- czujnik dymu.

Claims (1)

1. Zastrzeżenia patentowe

   Urządzenie do odpylania i oczyszczania gazów pochodzących ze spalania różnych nośników energii w instalacjach grzewczych, mające postać połączonych w pionie, we wspólnej obudowie, modułów zawierających elementy spełniające w różny sposób funkcje odpylania i oczyszczania gazów spalinowych w tym elektrofiltry, wentylator, silnik elektryczny, znamienne tym, że zamocowane jest na zewnątrz przewodu spalinowego (1), którego kanał połączony jest otworem wlotu spalin (3) z wnętrzem modułu (I) z zamontowanym elektrofiltrem (8), składającym się z usytuowanych pionowo ujemnych elektrod ulotowych (8a) i dodatnich elektrod zbiorczych (8b), z których elektrody zbiorcze (8b) połączone są mechanicznie z silnikiem elektrycznym (9) wstrząsowym, przy czym moduł (I) jest otwarty od spodu do zbiornika pyłów i sadzy (10), zamykanego u dołu zasuwą zsypową (12), a od góry połączony jest z modułem (II), mającym na różnych poziomach wysuwane tace (13), zawierające usytuowane przemiennie przybrzegowe otwory przelotowe (14) spalin, następnie moduł (II) połączony jest od góry z modułem (III), w którym umieszczony jest katalizator (15) ze spiralą grzejną (16), osłonięty izolacją termiczną (17), po czym wnętrze modułu (III) połączone jest z kanałem przewodu spalinowego (1) otworem wylotu gazu (5), w którym umieszczony jest w płaszczyźnie pionowej wentylator (18), połączony poprzez układ przenoszenia napędu i sterowania z silnikiem (21) elektrycznym, zamontowanym w module (IV) wraz z panelem zasilająco-sterującym (20), połączonym elektrycznie z elektrodami ulotowymi (8a), elektrodami zbiorczymi (8b) i spiralą grzejną (16), ponadto otwór wlotu spalin (3) ma od strony kanału przewodu spalinowego (1) uchylną klapę kierująco-zamykającą (4) połączoną z nim od góry zawiasowo, a otwór wylotu gazów (5) ma od strony kanału przewodu spalinowego (1) połączoną z nim zawiasowo od dołu uchylną klapę kierująco-zamykającą (19), przy czym kształty i wymiary klap kierująco-zamykających (4 i 19) odpowiadają przekrojowi poprzecznemu kanału przewodu spalinowego (1).

   Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiornik pyłów i sadzy (10) ma kształt odwróconego stożka ściętego albo odwróconego ostrosłupa ściętego.

   Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w otworze wlotu spalin (3) jest umieszczona siatka (6) o dużych oczkach.

   Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w kanale przewodu spalinowego (1) poniżej i powyżej otworu wylotu gazów (5) są umieszczone czujniki dymu (22).