PL233628B1 - Filtr objetosciowy do oczyszczania gazu generatorowego, zwlaszcza drzewnego i uklad do wytwarzania energii elektrycznej i ciepla z gazu generatorowego, zwlaszcza drzewnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest filtr objętościowy do oczyszczania gazu generatorowego, zwłaszcza drzewnego i układ do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z gazu generatorowego, zwłaszcza drzewnego, w którym ten filtr jest zastosowany.

Z opisu wynalazku PL 197083 znany jest filtr gazu przeznaczony do wielostopniowego oczyszczania gazu, zwłaszcza gazu ziemnego z cząstek stałych i ciekłych. W opisanym filtrze gazu zastosowano cylindryczny zbiornik, wyposażony w cyklony lub multicyklony lub oddzielacz płytowy oraz zespół świec filtracyjnych i elementy wyrównania strumienia i zmniejszania oporu wypływu gazu. Żywotność takich świec filtracyjnych jest bardzo krótka ze względu na dużą ilość zanieczyszczeń stałych i płynnych. Znane są skrubery, w których następuje natrysk gazu najczęściej wodą lub olejem (rzepakowym) tak, aby substancje smoliste przykleiły się do cząstek wody, następnie następuje odseparowanie zanieczyszczeń w cyklonie http://pl.wikipedia.orq/wiki/Aparat absorpcyjny. Urządzenia te charakteryzują się małą skutecznością, powodują konieczność ponownej filtracji w cyklonie, wzrost wilgotności gazu (natrysk wodą) oraz niebezpieczeństwo zapłonu (natrysk olejem). Znane są z publikacji K. Pikoń, Z. Czekalska, S. Stelmach, W. Ścierski „Zastosowanie metod plazmowych do oczyszczania gazu procesowego ze zgazowania biomasy” Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, Vol. 12 nr 4 (2010), p-61-72 są metody plazmowe wykorzystywane podczas filtracji gazu, przy czym są one kosztowne, potrzebna jest dodatkowa energia na wyładowania, obniżają wartość opałową gazu drzewnego, mają małą przepustowość, mają małą skuteczność (mały stopień filtracji smół), a tak później gaz musi być filtrowany objętościowo.

Filtr objętościowy do oczyszczania gazu generatorowego, zwłaszcza, według wynalazku, wyposażony w obudowę, wlot i wylot gazu, wkład filtracyjny, charakteryzuje się tym, że ma wymienny wkład filtracyjny, który stanowi złoże umieszczone w koszu. Dolna i górna część boczna kosza jest ażurowa, natomiast środkowa część boczna jest nieprzepuszczalna. Część ażurowa pozwala na swobodny przepływ gazu pomiędzy wnętrzem obudowy a złożem. Dla zachowania prawidłowego przepływu gazu powierzchnie ażurowe po stronie wlotu gazu i wylotu gazu powinny być jednakowe. Natomiast nieprzepuszczalność środkowej części bocznej zapewnia penetrację złoża przez gaz w celu jego oczyszczenia. Kosz od góry ma pokrywę. Pośrodku części bocznej kosz ma zewnętrzny kołnierz, który opiera się na wewnętrznym kołnierzu obudowy. Takie połączenie kołnierzowe zapewnia szczelność i niemieszanie się gazu wpływającego do filtru i gazu wypływającego ze złoża po oczyszczeniu. Obudowa od góry zamknięta jest pokrywą. Pokrywa kosza i pokrywa obudowy są ruchome, dzięki czemu można je otwierać, zajrzeć do środka filtru w celu kontroli stanu zanieczyszczenia złoża oraz wyjmować kosz. Kosz korzystnie ma kształt cylindryczny.

Złożem może być każdy materiał chłonny np. węgiel aktywny lub korek, przy czym korzystnie złoże ma postać zrębków drewna, które można po zużyciu wykorzystać jako paliwo do gazownika, który jest elementem tej samej instalacji co filtr (układ do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z gazu drzewnego). W takim przypadku filtr można nazywać filtrem zrębkowym.

Korzystnie pokrywa kosza i dno kosza są ażurowe.

Korzystnie w dolnej części obudowa ma zawór do usunięcia zebranego kondensatu. Korzystnie wylot gazu znajduje się nad wlotem gazu. Dzięki takiemu ustawieniu złoże zanieczyszcza się od dołu ku górze. Osoba obsługująca filtr w łatwy sposób będzie mogła stwierdzić czy złoże należy wymienić - zobaczy zanieczyszczenia na powierzchni złoża po otwarciu pokrywy filtru (w przypadku przepływu z góry na dół złoże zanieczyszczałoby się od góry i stwierdzenie stopnia jego zanieczyszczenia byłoby trudniejsze).

Filtr pomiędzy pokrywą a pokrywą kosza ma co najmniej jedną sprężynę (sprężyna może być przymocowana do dowolnej pokrywy albo umieszczona luźno). W przypadku pojedynczej sprężyny musi być ona umieszczona centralnie, tak aby nacisk na pokrywę filtru rozkładał się równomiernie. Gdy stosuje się więcej niż jedną sprężynę muszą one być tak rozmieszczone, aby nacisk na pokrywę filtra rozkładał się równomiernie. Przy zamykaniu pokrywy obudowy poprzez nacisk na sprężynę dociska ona pokrywę kosza i cały kosz powodując, że połączenie kołnierzowe w środkowej części kosza staje się szczelniejsze (niż w przypadku dociskania obu kołnierzy grawitacyjnie).

Układ do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z gazu generatorowego, zwłaszcza drzewnego, według wynalazku, ma gazownik połączony z co najmniej jednym cyklonem, który połączony jest z chłodnicą, a następnie z wentylatorem i dalej przez kolektor z układem silnika zasilanego gazem, charakteryzuje się tym, że ma co najmniej jeden filtr objętościowy, którego wlot połączony jest z wylotem

PL 233 628 B1 gazu chłodnicy i który ma wymienny wkład filtracyjny, który stanowi złoże umieszczone w koszu. Dolna i górna część boczna kosza jest ażurowa, natomiast środkowa część boczna jest nieprzepuszczalna. Powierzchnia ażurowa pozwala na swobodny przepływ gazu pomiędzy wnętrzem obudowy a złożem. Dla zachowania prawidłowego przepływu gazu powierzchnie ażurowe po stronie wlotu gazu i wylotu gazu powinny być jednakowe. Natomiast nieprzepuszczalność środkowej części bocznej zapewnia penetrację złoża przez gaz w celu jego oczyszczenia. Kosz od góry ma pokrywę. Pośrodku części bocznej kosz ma zewnętrzny kołnierz, który opiera się na wewnętrznym kołnierzu obudowy. Takie połączenie kołnierzowe zapewnia szczelność i niemieszanie się gazu wpływającego do filtru i gazu wypływającego ze złoża po oczyszczeniu. Obudowa od góry zamknięta jest pokrywą. Pokrywa kosza i pokrywa obudowy są ruchome, dzięki czemu można otwierać, zajrzeć do środka filtru oraz wyjmować złoże. Wylot gazu z filtru połączony jest z układem zasilania silnika poprzez wentylator.

Złożem może być każdy materiał chłonny np. węgiel aktywny, korek, przy czym korzystnie złoże ma postać zrębków drewna, które można po zużyciu wykorzystać jako paliwo do gazownika, który jest elementem tej samej instalacji co filtr (układ do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z gazu drzewnego). W takim przypadku filtr można nazywać filtrem zrębkowym.

Korzystnie pokrywa kosza i dno kosza są ażurowe.

Korzystnie w dolnej części obudowa filtru ma zawór do usunięcia zebranego kondensatu.

Korzystnie w filtrze wylot gazu znajduje się nad wlotem gazu. Dzięki takiemu ustawieniu złoże zanieczyszcza się od dołu ku górze. Osoba obsługująca filtr w łatwy sposób będzie mogła stwierdzić czy złoże należy wymienić- zobaczy zanieczyszczenia na powierzchni złoża po otwarciu pokrywy filtru (w przypadku przepływu z góry na dół złoże zanieczyszczałoby się od góry i stwierdzenie stopnia jego zanieczyszczenia byłoby trudniejsze.

Filtr pomiędzy pokrywą a pokrywą kosza ma co najmniej jedną sprężynę (sprężyna może być przymocowana do dowolnej pokrywy albo umieszczona luźno). W przypadku pojedynczej sprężyny musi być ona umieszczona centralnie, tak aby nacisk na pokrywę filtra rozkładał się równomiernie. Gdy stosuje się więcej niż jedną sprężynę muszą one być tak rozmieszczone, aby nacisk na pokrywę filtra rozkładał się równomiernie. Przy zamykaniu pokrywy obudowy poprzez nacisk na sprężynę dociska ona pokrywę kosza i cały kosz powodując, że połączenie kołnierzowe w środkowej części kosza staje się szczelniejsze (niż w przypadku dociskania obu kołnierzy grawitacyjnie).

Korzystnie układ ma co najmniej dwa połączone równolegle względem siebie filtry objętościowe i/lub co najmniej dwa połączone szeregowo względem siebie filtry objętościowe. Przy połączeniu szeregowym kolejny następujący po sobie filtr ma mniejszą granulację złoża. Połączenie równoległe filtrów zapewnia możliwość wymiany złoża bez konieczności zatrzymywania pracy całego układu. W przypadku zanieczyszczenia złoża przełącza się układ na kolejny równoległy filtr, a zanieczyszczony oczyszcza się w czasie pracy kolejnego. Połączenie szeregowe filtrów pozwala na zastosowanie filtrów o różnej granulacji złoża (zmniejszającej się). Przepływający gaz jest wstępnie oczyszczany na filtrze „zgrubnym” i płynie do kolejnych coraz „dokładniejszych”. Taka konfiguracja zwiększa żywotność poszczególnych filtrów. Możliwe jest ustawienie filtrów połączonych szeregowo i równolegle z ich odpowiednikami.

Zaletą rozwiązania jest prosta konstrukcja filtru, możliwość prostej wymiany złoża po zanieczyszczeniu. Równoległe połączenie filtrów w układzie pozwala na pracę ciągłą układu pomimo zanieczyszczenia filtru (do pracy włączany jest kolejny filtr). W przypadku zastosowania zrębków drewna złożemateriał filtracyjny jest bardzo tani. Obsługa filtra jest bardzo prosta. Można dobrać tak masę kosza ze złożem, aby wymianę mogła wykonać jedna osoba. Można dowolnie regulować stopień filtracji stosując złoża o różnej granulacji (stopniu rozdrobnienia).

Wynalazek jest bliżej zilustrowany w przykładach wykonania i na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia filtr objętościowy w przekroju wzdłużnym pokazującym wlot i wylot gazu, Fig. 2 przedstawia filtr objętościowy w innym przekroju wzdłużnym, Fig. 3 przedstawia układ według wynalazku z dwoma równolegle połączonymi filtrami, Fig. 4 przedstawia układ z czterema filtrami połączonymi równolegle i szeregowo w pary.

P r z y k ł a d I

Filtr objętościowy 1 wyposażony jest w obudowę 2, wlot 3 i wylot 4 gazu drzewnego, wymienny wkład filtracyjny, który stanowi złoże 5 umieszczone w koszu 6. Złoże 5 stanowią zrębki drewna. Dolna 7 i górna 8 część boczna kosza jest ażurowa, natomiast część środkowa 9 boczna jest nieprzepuszczalna. Od góry kosz 6 ma pokrywę 10. Pośrodku części bocznej kosz 6 ma zewnętrzny kołnierz 11, który opiera się na wewnętrznym kołnierzu 12 obudowy 2. Obudowa 2 od góry zamknięta jest pokrywą

13. Wylot 4 gazu drzewnego znajduje się nad wlotem 3 gazu drzewnego. Filtr 1 stanowi element układu

PL 233 628 B1 do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z gazu drzewnego. Układ ten ma gazownik U1 połączony z cyklonem (dwa szeregowo połączone cyklony) U2, który połączony jest z chłodnicą U3, której wylot połączony jest z wlotem 3 filtru 1, natomiast wylot 4 z filtru 1 połączony jest z wentylatorem U5 i dalej przez kolektory U6 gazu i powietrza z silnikiem U7 zasilanym gazem drzewnym. Silnik U7 połączony jest z kolektorem spalin U8.

Gaz drzewny pod wpływem podciśnienia wytworzonego przez wentylator promieniowy U5 poprzez króciec wlotowy 3 połączony z wylotem z chłodnicy U3 wpływa do obudowy 2 i dalej przez ażurową dolną część 7 boczną w koszu 6 do złoża 5, gdzie następuje zasadnicza filtracja. Po przejściu przez złoże 5 oczyszczony gaz wydostaje się przez ażurową górną część 8 boczną kosza 6, a następnie przez wylot 4 na zewnątrz filtru 1 do kolektora U6.

P r z y k ł a d II

Filtr wykonany analogicznie jak w przykładzie I, przy czym pokrywa 10 i dno kosza 6 są ażurowe. W dolnej części obudowa 2 ma zawór 14 do odprowadzania zebranego kondensatu (wykroplonej pary wodnej oraz smoły). Filtr pomiędzy pokrywą 13 a pokrywą 10 kosza ma sprężyny 15 (na rysunku uwidoczniona jedna).

Układ wykonany analogicznie jak w przykładzie I, przy czym w układzie jest para U4 równolegle połączonych filtrów 1 i 1'. W przypadku zanieczyszczenia jednego filtru do układu włącza się drugi filtr (w czasie czyszczenia pierwszego).

Kosz 6 jest dociskany do kołnierza 12 za pomocą sprężyn 15 poprzez zamknięcie pokrywy 13 obudowy 2. Pokrywa 13 uszczelniona jest za pomocą uszczelki 16 w obudowie 2. Docisk pokrywy górnej 13 jest ustalony za pomocą mechanizmu śrubowego 17 współdziałającego z jarzmem 18 ustalającym centryczny nacisk na pokrywę 13.

Opróżnianie filtru 1 z kondensatu powinno odbywać się po około 2-4 godzinach pracy (zależnie od przepustowości i stopnia zanieczyszczenia gazu) układu przez zawór 14. Ażurowa pokrywa 10 kosza pozwala na kontrolę stopnia zanieczyszczenia złoża (osoba obsługująca filtr podnosi pokrywę 13 i dzięki ażurowej pokrywie 10 kosza widzi złoże 5).

P r z y k ł a d III

Układ wykonany analogicznie jak w przykładzie I, przy czym w układzie jest para U4 szeregowo połączonych filtrów 1, 1”. Gaz drzewny oczyszczany jest najpierw w pierwszym filtrze 1, a następnie wpływa do drugiego filtru 1”. Złoże pierwszego filtru 1 ma większą granulację (mniejszy stopień rozdrobnienia) niż złoże drugiego filtru 1'. Gaz drzewny wstępnie oczyszczany jest na filtrze 1, a następnie wpływa do filtru 1' o mniejszej granulacji złoża, który oczyszcza gaz dokładniej.

P r z y k ł a d IV

Układ wykonany analogicznie jak w przykładzie II, przy czym w układzie są cztery U4 filtry, gdzie filtr 1 połączony jest szeregowo z filtrem 1” o mniejszej granulacji, a filtr U połączony jest szeregowo z filtrem U” o mniejszej granulacji złoża. Dzięki takiej konfiguracji jest zapewniona ciągłość pracy układu (po zanieczyszczeniu któregokolwiek filtru z jednej pary szeregowej filtrów, przełącza się przepływ gazu na drugą szeregową parę filtrów) i dwustopniowe oczyszczanie (na filtrach połączonych szeregowo) pozostaje zawsze zachowane.

Claims (15)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Filtr objętościowy do oczyszczania gazu generatorowego, zwłaszcza drzewnego, wyposażony w obudowę, wlot i wylot gazu, wkład filtracyjny, znamienny tym, że ma wymienny wkład filtracyjny, który stanowi złoże (5) umieszczone w koszu (6), którego dolna (7) i górna (8) część boczna jest ażurowa, natomiast część środkowa boczna (9) jest nieprzepuszczalna, a od góry ma pokrywę (10), przy czym pośrodku części bocznej kosz (6) ma zewnętrzny kołnierz (11), który opiera się na wewnętrznym kołnierzu (12) obudowy (2), zaś obudowa (2) od góry zamknięta jest pokrywą (13).
2. 2. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że złoże (5) ma postać węgla aktywnego, korka albo zrębków drewna.
3. 3. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że pokrywa (10) kosza (6) jest ażurowa.
4. 4. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że dno kosza (6) jest ażurowe.
5. 5. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że w dolnej części obudowa (2) ma zawór (14) do odprowadzania zebranego kondensatu.

   PL 233 628 B1
6. 6. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że wylot (4) gazu znajduje się nad wlotem (3) gazu.
7. 7. Filtr według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy pokrywą (13) a pokrywą (10) kosza ma co najmniej jedną sprężynę (15).
8. 8. Układ do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła z gazu generatorowego, zwłaszcza drzewnego ma gazownik połączony z co najmniej jednym cyklonem, który połączony jest z chłodnicą, a następnie z wentylatorem i dalej przez kolektor z układem silnika zasilanego gazem, znamienny tym, że ma co najmniej jeden filtr objętościowy (1), którego wlot (3) połączony jest z wylotem gazu chłodnicy (U3) i który ma wymienny wkład filtracyjny, który stanowi złoże (5) umieszczone w koszu (6), którego dolna (7) i górna (8) część boczna jest ażurowa, natomiast część środkowa boczna (9) jest nieprzepuszczalna, a od góry ma pokrywę (10), przy czym pośrodku części bocznej kosz (6) ma zewnętrzny kołnierz (11), który opiera się na wewnętrznym kołnierzu (12) obudowy (2), zaś obudowa (2) od góry zamknięta jest pokrywą (13), przy czym wylot (4) gazu z filtru (1) połączony jest z układem zasilania silnika (U7) poprzez wentylator (U5).
9. 9. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że złoże (5) ma postać węgla aktywnego, korka albo zrębków drewna.
10. 10. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że pokrywa (10) kosza (6) filtru (1) jest ażurowa.
11. 11. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że dno kosza (6) filtru (1) jest ażurowe.
12. 12. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że filtr (1) w dolnej części obudowy (2) ma zawór (14) do odprowadzania zebranego kondensatu.
13. 13. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że wylot ( 4) gazu z filtru (1) znajduje się nad wlotem (3) gazu.
14. 14. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że filtr (1) pomiędzy pokrywą (13) a pokrywą (10) kosza (6) ma co najmniej jedną sprężynę (15).
15. 15. Układ według zastrz. 8, znamienny tym, że ma co najmniej dwa połączone równolegle względem siebie filtry objętościowe (1, 1') i/lub co najmniej dwa połączone szeregowo względem siebie filtry objętościowe (1”, 1'”), przy czym przy połączeniu szeregowym kolejny następujący po sobie filtr ma mniejszą granulację złoża (5).