PL248001B1 - Method of burning fuels that allows for the reduction of primary dust emissions from the furnace and reduction of slag formation - Google Patents

Method of burning fuels that allows for the reduction of primary dust emissions from the furnace and reduction of slag formation

Info

Publication number
PL248001B1
PL248001B1 PL446822A PL44682223A PL248001B1 PL 248001 B1 PL248001 B1 PL 248001B1 PL 446822 A PL446822 A PL 446822A PL 44682223 A PL44682223 A PL 44682223A PL 248001 B1 PL248001 B1 PL 248001B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
combustion
reduction
zone
burner
air
Prior art date
Application number
PL446822A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL446822A1 (en
Inventor
Tomasz Turzyński
Dariusz Kardaś
Paweł Kazimierski
Original Assignee
Instytut Masz Przeplywowych Im Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Instytut Masz Przeplywowych Im Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk filed Critical Instytut Masz Przeplywowych Im Roberta Szewalskiego Polskiej Akademii Nauk
Priority to PL446822A priority Critical patent/PL248001B1/en
Publication of PL446822A1 publication Critical patent/PL446822A1/en
Publication of PL248001B1 publication Critical patent/PL248001B1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/04—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
    • F23B90/06—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion the primary combustion being a gasification or pyrolysis in a reductive atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/10—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M3/00—Firebridges
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/40—Gasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2202/00—Combustion
    • F23G2202/10—Combustion in two or more stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/26—Biowaste
    • F23G2209/262—Agricultural waste

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest przedstawiony na rysunku sposób spalania paliw (głównie paliw odpadowych o dużej zawartości frakcji drobnej lub paliw charakteryzujących się niską temperaturą mięknięcia/płynięcia popiołu) umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej pyłów z paleniska oraz lokalne obniżenie temperatury procesu spalania w obrębie palnika co umożliwia ograniczenie szkalowania (powstawania spieków popiołu w obrębie mechanizmu palnika).The subject of the application is the method of burning fuels (mainly waste fuels with a high content of fine fractions or fuels characterized by a low ash softening/flow temperature) shown in the drawing, which allows for the reduction of primary dust emissions from the furnace and the local reduction of the combustion process temperature within the burner, which allows for the reduction of scorching (the formation of ash sinters within the burner mechanism).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania paliw (głównie paliw odpadowych o dużej zawartości frakcji drobnej lub paliw charakteryzujących się niską temperaturą mięknięcia/płynięcia popiołu) umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej pyłów z paleniska oraz lokalne obniżenie temperatury procesu spalania w obrębie palnika, co umożliwia ograniczenie szlakowania (powstawania spieków popiołu w obrębie mechanizmu palnika).The subject of the invention is a method of burning fuels (mainly waste fuels with a high content of fine fractions or fuels characterized by a low ash softening/flow temperature) enabling the reduction of primary dust emission from the furnace and the local reduction of the combustion process temperature within the burner, which enables the reduction of slagging (the formation of ash sinters within the burner mechanism).

Rozwiązania dotyczące dwustopniowego spalania paliwa stosowane są w przemyśle w piecach obrotowych do spalania odpadów ale bez dogrzewania komory pierwotnej spalinami. Poza tym piec obrotowy przesypuje spalane paliwo wewnątrz paleniska i tym samym generuje potężne ilości pyłów.Two-stage fuel combustion solutions are used in industry in rotary kilns for waste incineration, but without additional heating of the primary chamber with exhaust gases. Furthermore, the rotary kiln recirculates the burned fuel within the furnace, generating significant amounts of dust.

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania paliw umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej pyłów z paleniska oraz ograniczenie szlakowania znamienny tym, żeThe subject of the invention is a method of burning fuels that allows for the reduction of primary dust emission from the furnace and the reduction of slagging, characterized in that

- polega na fizycznym rozdzieleniu strumienia powietrza do spalania na strefę palnika oraz strefę dopalania, a obie strefy odseparowuje się przegrodą,- involves the physical separation of the combustion air flow into the burner zone and the post-combustion zone, and both zones are separated by a partition,

- w pierwsze strefie palnikowej spalanie przebiega w warunkach podstechiometrycznych, czyli przy silnym niedoborze utleniacza w postaci powietrza, gdzie współczynnik nadmiaru powietrza λ=~0,5, a samo paliwo jest zgazowane pod wpływem wysokiej temperatury w warunkach niedoboru powietrza, następuje ekstrakcja gazów palnych, a spalana jest jedynie pozostałość węglowa (karbonizat), zaś sam proces przebiega w niższych temperaturach (~800-900°C) niż w przypadku klasycznego spalania, co pozwala na ograniczenie szlakowania palnika.- in the first burner zone, combustion takes place in substoichiometric conditions, i.e. with a strong deficiency of oxidant in the form of air, where the excess air coefficient λ=~0.5, and the fuel itself is gasified under the influence of high temperature in conditions of air deficiency, flammable gases are extracted and only the carbon residue (char) is burned, and the process itself takes place at lower temperatures (~800-900°C) than in the case of classic combustion, which allows for the limitation of burner slagging.

- gorące gazy palne z pierwszej strefy palnikowej płyną za przegrodę do drugiej strefy dopalania, gdzie za pomocą dysz powietrza umieszczonych w ścianach kanału spalin dostarcza się dodatkowe powietrze jako utleniacz do spalania i w temperaturze do 1200°C następuje płomieniowe spalanie gazów palnych i generowana jest bardzo wysoka temperatura,- hot combustible gases from the first burner zone flow behind the partition into the second post-combustion zone, where additional air is supplied as an oxidizer for combustion by means of air nozzles placed in the walls of the exhaust gas channel and at a temperature of up to 1200°C, flaming combustion of combustible gases takes place and a very high temperature is generated,

- dopalone gorące spaliny rozprowadza się kanałem spalinowym w formie labiryntu naokoło komory palnika, ogrzewając przestrzeń spalania pierwszej strefy poprzez ogrzewanie jej stropu i/lub ścian.- hot burnt exhaust gases are distributed through the exhaust gas duct in the form of a labyrinth around the burner chamber, heating the combustion space of the first zone by heating its ceiling and/or walls.

Sposób, gdzie przegroda jest wykonana z szamotu lub betonu żaroodpornego.A method where the partition is made of fireclay or refractory concrete.

Sposób, gdzie paliwo stanowi pelet agro.A method where the fuel is agro pellets.

Zaletą proponowanego podejścia jest:The advantage of the proposed approach is:

• Obniżenie temperatury w pierwszej strefie spalania względem spalania klasycznego (niedomiar powietrza powoduje, że tylko część energii chemicznej zawartej w paliwie jest uwalniana w tej strefie), dzięki czemu paliwa charakteryzujące się niską temperaturą topnienia popiołu nie tworzą szlaki na powierzchni palnika (rusztu/retorty itp.), • Zmniejszenie ilości powietrza dostarczanego do pierwszej strefy spalania powoduje zmniejszenie unosu frakcji drobnej paliwa wraz ze strumieniem spalin w porównaniu do spalania klasycznego.• Lowering the temperature in the first combustion zone compared to classic combustion (insufficient air causes only part of the chemical energy contained in the fuel to be released in this zone), thanks to which fuels characterized by a low ash melting point do not create slag on the burner surface (grate/retort, etc.), • Reducing the amount of air supplied to the first combustion zone causes a reduction in the entrainment of fine fuel fractions with the exhaust gas stream compared to classic combustion.

• Zastosowanie kanału spalinowego w formie/postaci labiryntu umożliwia grzanie przeponowe pierwszej strefy spalania, dlatego możliwe jest spalanie w ten sposób nawet paliw o stosunkowo niskiej wartości opałowej, • forma/postać labiryntu zapewnia również odpowiedni czas retencji spalin w wysokiej temperaturze, dzięki czemu spełnione mogą być wytyczne Rozporządzenia Ministra Rozwoju z dnia 21 stycznia 2016 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów oraz sposobów postępowania z odpadami powstałymi w wyniku tego procesu. Opis figury:• The use of a labyrinth-shaped flue gas duct enables diaphragm heating of the first combustion zone, which makes it possible to burn even fuels with a relatively low calorific value in this way, • the labyrinth-shaped flue gas duct also ensures an appropriate retention time of flue gases at high temperatures, thanks to which the guidelines of the Regulation of the Minister of Development of 21 January 2016 on the requirements for conducting the process of thermal treatment of waste and methods of handling waste generated as a result of this process can be met. Description of the figure:

Fig. 1 - przedstawia schemat spalania paliw umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej paleniska oraz ograniczenie szlakowania.Fig. 1 - shows a diagram of fuel combustion enabling the reduction of primary combustion emissions and slagging.

Wynalazek ilustruje następujący przykład wykonania nie stanowiący jego ograniczenia.The invention is illustrated by the following non-limiting embodiment.

Przykład:Example:

Sposób spalania paliw umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej pyłów z paleniska oraz ograniczenie szlakowania polega na fizycznym rozdzieleniu strumienia powietrza do spalania na strefę palnika (1) oraz strefę dopalania (2). Obie strefy są od siebie odseparowane przegrodą (3) (szamotową lub betonową żaroodporną). W pierwsze strefie (palnikowej) (1) spalanie przebiega w warunkach podstechiometrycznych, czyli przy silnym niedoborze utleniacza w postaci powietrza (współczynnik nadmiaru powietrza λ=~0,5), a samo paliwo, np. pelet agro, jest de facto zgazowane, czyli pod wpływem wysokiej temperatury w warunkach niedoboru powietrza następuje ekstrakcja gazów palnych, a spalana jest jedynie pozostałość węglowa (karbonizat), zaś sam proces przebiega w niższych temperaturach (~800-900°C) niż w przypadku klasycznego spalania, co pozwala na ograniczenie szlakowania palnika. Gorące gazy palne płyną następnie do sekcji dopalania (2) (za przegrodę (3)), gdzie za pomocą dysz powietrza (4) umieszczonych w ścianach kanału spalin dostarczane jest dodatkowe powietrze jako utleniacz do spalania. Ze względu na wysoką temperaturę i odpowiednią ilość utleniacza (w przypadku biomasy to ilość, która pozwala na otrzymanie około 11% objętościowo O2 w spalinach opuszczających urządzenie) w postaci powietrza w tym miejscu następuje płomieniowe spalanie gazów palnych i generowana jest bardzo wysoka temperatura (w zależności od paliwa nawet do 1200°C). Te gorące spaliny, już w pełni dopalone, rozprowadzane są kanałem spalinowym w formie labiryntu (5) naokoło komory palnika, tym samym ogrzewając przestrzeń spalania pierwszej strefy (1) poprzez ogrzewanie jej stropu i/lub ścian.A fuel combustion method that reduces primary dust emissions from the furnace and limits slagging involves physically separating the combustion airflow into a burner zone (1) and a post-combustion zone (2). Both zones are separated by a partition (3) (fireclay or heat-resistant concrete). In the first (burner) zone (1), combustion occurs under substoichiometric conditions, i.e., with a significant deficiency of oxidant in the form of air (air excess coefficient λ = ~0.5), and the fuel itself, e.g., agro pellets, is de facto gasified. This means that under the influence of high temperature and air deficiency, combustible gases are extracted, and only the carbon residue (char) is burned. The process itself occurs at lower temperatures (~800-900°C) than in conventional combustion, which helps reduce burner slagging. Hot combustible gases then flow to the post-combustion section (2) (behind the partition (3)), where additional air is supplied as an oxidizer for combustion via air nozzles (4) located in the walls of the flue gas duct. Due to the high temperature and the appropriate amount of oxidizer (in the case of biomass, this amount allows for approximately 11% O2 by volume in the flue gas leaving the device) in the form of air, flaming combustion of the combustible gases occurs at this point, generating very high temperatures (up to 1200°C, depending on the fuel). These hot, fully burned flue gases are distributed through the labyrinth-shaped flue gas duct (5) around the burner chamber, thereby heating the combustion space of the first zone (1) by heating its ceiling and/or walls.

Sposób według niniejszego wzoru jest przeznaczony do zastosowania w warunkach indywidualnych a nie przemysłowych. Wstępna redukcja emisji pyłów poprzez ograniczenie ilości powietrza pierwotnego umożliwia stosowanie prostszych i tym samym tańszych kotłów odbierających ciepło na potrzeby CO i CWU. Może też pozwolić na modyfikację kotłów niespełniających wymogów klasy 5 w taki sposób, że wymogi te zostały by spełnione. Może również pozwolić na stosowanie gorszej klasy biomasy opałowej (np. biomasy agro) do zasilania kotłów domowych.The method according to this formula is intended for use in residential, not industrial, environments. Initial reduction of dust emissions by limiting the amount of primary air enables the use of simpler and therefore less expensive boilers for heat recovery for central heating and domestic hot water. It may also allow for the modification of boilers that do not meet Class 5 requirements to meet these requirements. It may also allow the use of lower-class fuel biomass (e.g., agrobiomass) to power domestic boilers.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Sposób spalania paliw umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej pyłów z paleniska oraz ograniczenie szlakowania znamienny tym, że1. A method of fuel combustion enabling the reduction of primary dust emission from the furnace and the reduction of slagging, characterized in that - polega na fizycznym rozdzieleniu strumienia powietrza do spalania na strefę palnika (1) oraz strefę dopalania (2), a obie strefy odseparowuje się przegrodą (3),- consists in the physical separation of the combustion air flow into the burner zone (1) and the post-combustion zone (2), and both zones are separated by a partition (3), - w pierwsze strefie palnikowej (1) spalanie przebiega w warunkach podstechiometrycznych, czyli przy silnym niedoborze utleniacza w postaci powietrza, gdzie współczynnik nadmiaru powietrza λ=~0,5, a samo paliwo jest zgazowane pod wpływem wysokiej temperatury w warunkach niedoboru powietrza, następuje ekstrakcja gazów palnych, a spalana jest jedynie pozostałość węglowa (karbonizat), zaś sam proces przebiega w niższych temperaturach (~800-900°C) niż w przypadku klasycznego spalania, co pozwala na ograniczenie szlakowania palnika.- in the first burner zone (1) combustion takes place in substoichiometric conditions, i.e. with a strong deficiency of oxidant in the form of air, where the excess air coefficient λ=~0.5, and the fuel itself is gasified under the influence of high temperature in conditions of air deficiency, flammable gases are extracted and only the carbon residue (char) is burned, and the process itself takes place at lower temperatures (~800-900°C) than in the case of classic combustion, which allows for the limitation of burner slagging. - gorące gazy palne z pierwszej strefy palnikowej (1) płyną za przegrodę (3) do drugiej strefy dopalania (2), gdzie za pomocą dysz powietrza (4) umieszczonych w ścianach kanału spalin dostarcza się dodatkowe powietrze jako utleniacz do spalania i w temperaturze do 1200°C następuje płomieniowe spalanie gazów palnych i generowana jest bardzo wysoka temperatura, - dopalone gorące spaliny rozprowadza się kanałem spalinowym w formie labiryntu (5) naokoło komory palnika, ogrzewając przestrzeń spalania pierwszej strefy poprzez ogrzewanie jej stropu i/lub ścian- hot combustible gases from the first burner zone (1) flow behind the partition (3) to the second post-combustion zone (2), where additional air is supplied as an oxidizer for combustion by means of air nozzles (4) placed in the walls of the flue gas channel and at a temperature of up to 1200°C, flammable combustion of combustible gases takes place and a very high temperature is generated, - the burnt hot exhaust gases are distributed through the flue gas channel in the form of a labyrinth (5) around the burner chamber, heating the combustion space of the first zone by heating its ceiling and/or walls 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przegroda jest wykonana z szamotu lub betonu żaroodpornego.2. The method according to claim 1, characterized in that the partition is made of fireclay or refractory concrete. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że paliwo stanowi pelet agro.3. The method according to claim 1, characterized in that the fuel is an agro pellet.
PL446822A 2023-11-23 2023-11-23 Method of burning fuels that allows for the reduction of primary dust emissions from the furnace and reduction of slag formation PL248001B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL446822A PL248001B1 (en) 2023-11-23 2023-11-23 Method of burning fuels that allows for the reduction of primary dust emissions from the furnace and reduction of slag formation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL446822A PL248001B1 (en) 2023-11-23 2023-11-23 Method of burning fuels that allows for the reduction of primary dust emissions from the furnace and reduction of slag formation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL446822A1 PL446822A1 (en) 2025-05-26
PL248001B1 true PL248001B1 (en) 2025-09-29

Family

ID=95821479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL446822A PL248001B1 (en) 2023-11-23 2023-11-23 Method of burning fuels that allows for the reduction of primary dust emissions from the furnace and reduction of slag formation

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL248001B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL187706B1 (en) * 1996-12-03 2004-09-30 Martin Umwelt & Energietech Method of and apparatus for generating gases frrom wastes and for using such gases

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL187706B1 (en) * 1996-12-03 2004-09-30 Martin Umwelt & Energietech Method of and apparatus for generating gases frrom wastes and for using such gases

Also Published As

Publication number Publication date
PL446822A1 (en) 2025-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN210463572U (en) Semi-gasification biomass combustion hot blast stove
PL187706B1 (en) Method of and apparatus for generating gases frrom wastes and for using such gases
ATE112032T1 (en) COMBUSTION CHAMBER FOR BURNING AT LEAST PARTIALLY COMBUSTIBLE MATERIALS.
JP2004084981A (en) Waste incinerator
RU2543922C1 (en) Solid fuel combustion method, and steam and water heating boiler for its implementation
CN101408317A (en) Gas making compound combustion vertical type furnace
KR20090037864A (en) Oxygen Enriched Combustion of Unburned Carbon in Fly Ash
CN102226526A (en) Waste incinerator
RU2336465C2 (en) Method of plasma-coal kindling of boiler
Shen Coal combustion and combustion products
JP5981696B2 (en) Gasification melting equipment melting furnace
JP2007163078A (en) Waste treatment method and apparatus
CN110207088B (en) Steam boiler of pulverized coal and sludge biomass fuel and method thereof
CN208269119U (en) Thermal decomposition gasification combustion boiler
CN206073061U (en) A kind of trans gasification combustion furnace of energy-conserving and environment-protective
CN221570550U (en) Biomass double-longitudinal layer combustion boiler structure
RU2849231C1 (en) Fuel combustion system with device for increasing fuel combustion completeness
Wantuła et al. Comparison of pea coal combustion in a novel burner with separated primary and secondary air with combustion in a typical retort burner
EP3640539A1 (en) Heating device using wood fuel
US10247422B2 (en) Combustion system
CN100368726C (en) A coal pyrolytic gasified combustion apparatus and method
CN210921340U (en) Boiler capable of burning biomass fuel based on transformation of existing grate firing boiler
CN101413658B (en) Gas making compound combustion chain furnace
CN102052665A (en) Straw grate-firing boiler adaptive to moisture movement
Virén et al. Guidelines for Low Emission Chimney Stove Design