PL248001B1 - Sposób spalania paliw umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej pyłów z paleniska oraz ograniczenie szlakowania - Google Patents

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).

Description

Opis wynalazku

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).

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.

Przedmiotem wynalazku jest sposób spalania paliw umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej pyłów z paleniska oraz ograniczenie szlakowania znamienny tym, że

- polega na fizycznym rozdzieleniu strumienia powietrza do spalania na strefę palnika oraz strefę dopalania, a obie strefy odseparowuje się przegrodą,

- 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.

- 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,

- 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.

Sposób, gdzie przegroda jest wykonana z szamotu lub betonu żaroodpornego.

Sposób, gdzie paliwo stanowi pelet agro.

Zaletą proponowanego podejścia jest:

• 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.

• 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:

Fig. 1 - przedstawia schemat spalania paliw umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej paleniska oraz ograniczenie szlakowania.

Wynalazek ilustruje następujący przykład wykonania nie stanowiący jego ograniczenia.

Przykład:

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.

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.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób spalania paliw umożliwiający ograniczenie emisji pierwotnej pyłów z paleniska oraz ograniczenie szlakowania znamienny tym, że

   - polega na fizycznym rozdzieleniu strumienia powietrza do spalania na strefę palnika (1) oraz strefę dopalania (2), a obie strefy odseparowuje się przegrodą (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.

   - 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
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przegroda jest wykonana z szamotu lub betonu żaroodpornego.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że paliwo stanowi pelet agro.