PL248055B1 - Piec korzystnie gazogenerator - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest gazogenerator-piec, charakteryzujący się tym, że w swej zasadniczej części składa się z rury zewnętrznej (3), rury wewnętrznej (7), rusztu (4), podstawy (1) otwartej z trzech stron, wewnątrz której jest wsuwany i wysuwany zbiornik popiołu (17) i z nabudowanymi na tej zasadniczej części elementami zamiennymi zależnymi od wersji wykonania.

Description

Przedmiotem wynalazku z dziedziny termoenergetyki jest piec wielofunkcyjny, o wysokiej sprawności cieplnej, do pozyskiwania ciepła i gazu palnego, z rozdrobnionego paliwa stałego tylko suchego, albo jednocześnie z rozdrobnionego paliwa stałego suchego i paliwa wilgotnego, np. odsączony kał lub wilgotna biomasa. Składa się z części głównej, w której przebiega proces spalania i tworzenia gazu palnego, posadowionej na części drugiej, którą jest podstawa otwarta z trzech stron, w której jest wsuwany zbiornik na popiół i z części trzeciej, górnej nadbudowy, do zasilania pieca korzystnie gazogeneratora paliwem, oczyszczania gazu, oraz odbierania gazu palnego, a również zamiast nadbudowy, może być, w miejsce nadbudowy kolanko z przymocowanym do niego, we wspólnej osi, przewodem szczelinowym w obudowie, trójnikiem do sedesu i szamba, zasuwą obrotową z komorą załadowczą na niej. To rozwiązanie konstrukcyjne gazogeneratora i pieca jest do zastosowania w piwnicy domów. Przewód szczelinowy w obudowie - służący do odsączania ścieków kanalizacyjnych, transportowania kału i paliwa do pieca, do filtrowania gazu palnego odbieranego z górnej części obudowy, oraz do odprowadzania odsączonej cieczy z dolnej części obudowy, przez syfon, do gleby - jest ustawiony pod kątem około 45 stopni.

Ten przedmiot wynalazku może mieć dwie wersje zastosowania dzięki odpowiedniemu wykonaniu - co jest ujawnione niżej: 1. jako piec grzewczy tylko do odbierania gazu palnego bez odbierania ciepła; 2. jako piec grzewczy przez podgrzewanie wody do celów ujawnionych poniżej i jednocześnie jako gazogenerator. Efektem technicznym tej konstrukcji pieca jest tani i łatwy sposób pozyskiwania gazu palnego - z rozdrobnionych: paliw stałych suchych i paliw wilgotnych - do spalania i magazynowania go znanymi już sposobami.

Znane są trzy typy gazogeneratorów: o przepływie prostym, poziomym i odwróconym natomiast obecnie stosowane piece grzewcze o konstrukcji prostej z około 30-procentową sprawnością wychodzą już z użycia, są zastępowane piecami o podwyższonej sprawności cieplnej. Podwyższona sprawność cieplna w tych piecach jest dzięki centralnemu umieszczeniu w komorze spalania rusztu o wymiarach mniejszych niż powierzchnia komory spalania. W takim układzie proces spalania paliwa zalegającego komorę spalania odbywa się na ruszcie, a z reszty paliwa nagrzewanego w komorze spalania, pod wpływem temperatury, wydobywa się gaz, który ulega spalaniu po połączeniu się z płomieniem znad rusztu. Płaszczyzna komory spalania wokół rusztu jest pochyła tak, żeby paliwo zsuwało się na ruszt na miejsce paliwa wypalanego. Piece te mają sprawność cieplną około 70-procentową.

Część główna przedmiotu wynalazku piec korzystnie gazogenerator znamienny ruchomym wyjmowanym rusztem, ma rurę zamkniętą od góry ścianką poziomą z otworem centralnym, w którym spoczywa we wnętrzu pieca-gazogeneratora, połączona nierozłącznie, lub rozłącznie ze ścianką poziomą rura wewnętrzna, oddzielająca pierwszą przestrzeń spalania zewnętrzną od drugiej wewnętrznej, przeznaczona na paliwo dostarczane z góry. To paliwo zsuwa się na ruszt - do przestrzeni spalania w kształcie pierścienia - wsunięty i zaczepiony wewnątrz rury zewnętrznej przy dolnej jej krawędzi, przy pomocy czterech prętów przymocowanych do rusztu co 90 stopni, dwa z nich dłuższe wychodzą na zewnątrz podstawy, służą one do wyjmowania rusztu w dół w celu podpalenia paliwa. Na ruszcie jest umieszczony centralnie stożek, po którym zsuwa się paliwo na płaszczyznę rusztu z rury wewnętrznej, której krawędź jest w odpowiedniej odległości od płaszczyzny rusztu. Po wyjęciu z pieca-gazogeneratora rusztu można go ustawić, dzięki czterem prętom, na zbiorniku na popiół umieszczonym w podstawie i na zewnątrz wysuwać, lub wsuwać. Podstawa pieca zbudowana jest z kątowników i umieszczonej na nich od góry płyty kwadratowej przymocowanej nierozłącznie do nich, na której jest posadowiona główna część pieca. Paliwo w rurze wewnętrznej jest ogrzewane płomieniem płonącego paliwa, na ruszcie wokół rury wewnętrznej. Gaz palny wydobywający się z paliwa pod wpływem temperatury, zależnie od zapotrzebowania, może być całkowicie spalony w piecu, lub częściowo, a jeżeli tak, to część gazu niespalonego, lub cały gaz palny, możliwy do pozyskania, może być wyprowadzony na zewnątrz pieca-gazogeneratora. Częściowo odgazowane paliwo będzie dopalało się na ruszcie. Dzięki takiej konstrukcji gazogeneratora i pieca gaz palny wydobywający się z paliwa, we wstępnej fazie spalania, będzie lepiej wykorzystany, stąd wyższa sprawność cieplna tego pieca korzystnie gazogeneratora. Część energii cieplnej ze spalonego paliwa może być wykorzystana do ogrzewania pomieszczeń, a także do napędu generatora elektrycznego małej mocy. Paliwem może być oprócz drewna, kał wilgotny, odpady organiczne z kuchni, trociny, opakowania papierowe, tkaniny z włókien naturalnych; wszystko tak rozdrobnione, żeby po spaleniu popiół nie zalegał na ruszcie. Popiół po spaleniu wymienionego paliwa będzie nadawał się do użyźniania gleby. Zaletą tej konstrukcji gazogeneratora i pieca może być też mniejsza zawartość pyłu i sadzy w spalinach, ponieważ będą osadzać się one, podczas tworzenia się gazu, w przestrzeni paliwowej, na ściance wewnętrznej rury wewnętrznej, a ładowane świeże paliwo, przemieszczające się w dół, będzie zsuwać sadze i pył na ruszt i do koryta z popiołem. Kolejną zaletą tego pieca-generatora jest możliwość spalania wilgotnego kału ludzkiego i zwierzęcego wraz z suchym paliwem, a dzięki powszechnemu zastosowaniu tego przedmiotu wynalazku będzie można polepszyć bilans energetyczny kraju. Chyba zaletą też jest wielorakość zastosowań tego wynalazku.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania podstawowego jest ujawniony na rys. figura 1** składa się on z rury zewnętrznej 3 zamkniętej od góry ścianką poziomą z otworem centralnym, w którym jest umocowana, rura wewnętrzna 7 nierozłącznie lub rozłącznie znanymi sposobami - jeżeli rozłącznie, to uszczelniona, dla oddzielenia od przestrzeni spalania, pierścieniem 21, z drutu o przekroju okrągłym z miękkiej miedzi, z ukośnym przecięciem na obwodzie pierścienia, przyciśniętym kołnierzem komory załadowczej 18, lub kolankiem 11. Pod górną ścianką rury zewnętrznej umieszczona jest na zewnątrz, nierozłącznie, pozioma rura odprowadzająca spaliny. W dole, przy krawędzi, wewnątrz rury zewnętrznej 3 jest ruszt 4 wyjmowany w dół po obróceniu go o około 10 st. Na tym ruszcie, centralnie, jest stożek, po którym zsuwa się paliwo na ruszt z rury wewnętrznej 7, znajdującej się nad rusztem, centralnie i w odpowiednie odległości od rusztu, w ten sposób jest utworzona przestrzeń spalania na planie pierścienia. Ruszt podtrzymywany jest za cztery pręty 5 i 6 (wychodzące z rusztu co 90 st.) w gniazdach przy dolnej krawędzi rury zewnętrznej 3. Dwa z czterech prętów 6 (wychodzących na prawą i lewą stronę gazogeneratora i pieca) są odpowiednio dłuższe, do wyjmowania rusztu z gazogeneratora i pieca, dla zapoczątkowania procesu spalania. Po wyjęciu z gazogeneratora i pieca rusztu i umieszczeniu na korycie 17, oraz wysunięciu razem ze zbiornikiem popiołu z podstawy pieca 1, otwartej z trzech stron, i po podpaleniu umieszczonego na ruszcie paliwa, w odwrotnej kolejności ruszt trzeba umieścić w rurze zewnętrznej 3 i po krótkiej chwili można już załadować ten piec następnym paliwem dostarczanym od góry do wnętrza rury 7. Powietrze do spalania dostarczane jest znad zbiornika z popiołem i może być wymuszony ciąg powietrza w razie potrzeby. Rura zewnętrzna 3 jest umieszczona nierozłącznie lub rozłącznie, zależnie od potrzeby, czterema płytkami - co 90 stopni - w rowkach, przymocowanymi do płyty podstawy 2 przymocowanej nierozłącznie do, odpowiednio ukształtowanych, kątowników, podstawy 1 pieca-gazogeneratora.

Podstawowe wykonanie, części głównej, pieca-gazogeneratora - rys. fig. 1**- dla wszystkich wersji wykorzystania pieca może być zaprojektowane w dwóch odmianach: pierwsza odmiana z umieszczoną na rurze zewnętrznej 3 izolacją cieplną 9 osłoniętą z zewnątrz cienką blachą 10, izolacją cieplną osłaniającą piec w części od płyty kwadratowej 2 należącej do podstawy 1 aż do rury odprowadzającej spaliny; druga odmiana ze śrubowo-walcową rurą 8 miedzianą - wychodzącą początkiem i końcem poza piec w celu podłączenia do odbiorników energii - z przylegającymi do siebie zwojami, śrubowo-walcowymi, umieszczoną bezpośrednio na powierzchni rury zewnętrznej 3 pod warstwą izolacji cieplnej 9 osłoniętej cienką blachą 10 - jak wyżej; Rura miedziana 8, w drugiej odmianie służy do podgrzewania wody, lub do podgrzewania powietrza sprężonego dla powiększania jego objętości, lub do tworzenia pary przegrzanej, dzięki zastosowaniu dozownika wody, do napędu generatora elektrycznego, przy pomocy turbiny parowej, lub maszyny tłokowej parowej, w tym przypadku gorąca woda pozyskana po wykonaniu pracy może być wykorzystana do centralnego ogrzewania. Również sprężonym powietrzem można napędzać maszyny robocze. W tym podstawowym wykonaniu pieca-gazogeneratora do ścianki zamykającej od góry rurę zewnętrzną 3 mogą być przymocowana śrubami, lub przyspawana komora załadowcza 18, ujawniona w fig. 3, lub kolanko 11, zależne od wersji wykorzystania pieca.

Wersja pieca-gazogeneratora, najtańsza a ujawniona na rys. fig. 2 jest przeznaczona tylko do odbierania ciepła, jest to podstawowe wykonanie bez izolacji cieplnej pieca z zasuwą i komorą załadowczą, lub bez zasuwy i komory załadowczej.

Nadbudowa pieca-gazogeneratora, do odbierania ciepła i gazu palnego, ze spalanego paliwa suchego, ujawniona na rys. fig. 3, może być zamocowana na podstawowym wykonaniu w odmianie pierwszej, lub drugiej, ma komorę załadowczą 18, a w jej górnej części króciec do odprowadzania gazu palnego. We wnętrzu komory załadowczej 18, którą stanowi rura, jest posadowiony, na rurze wewnętrznej 7 przewód szczelinowy 19, do oczyszczania gazu, jako zwojnica śrubowo-walcowa z przylegającymi do siebie zwojami z drutu o przekroju kwadratowym z mikroszczeliną śrubowo-walcową pomiędzy zwojami. Ten przewód szczelinowy 19 jest oddzielony od powierzchni wewnętrznej rury komory załadowczej 18 zwojnicą śrubowo-walcową 20 z drutu o przekroju okrągłym i o dużym skoku jednocześnie usztywniającą przewód szczelinowy i tworzącą przestrzeń swobodną do przepływu gazu palnego. Komora załadowcza 18 jest od góry zamknięta pokrywą - odsuwaną 14. W tej wersji może być również zastosowana zasuwa obrotowa. Pierścień 22 osłania górną część przewodu szczelinowego 19, natomiast pierścień z miękkiej miedzi 21 uszczelnia przestrzeń spalania, żeby spaliny nie zanieczyszczały gazu palnego przefiltrowanego.

Rys. fig. 5* ujawnia zastosowanie przedmiotu wynalazku pieca-gazogeneratora w domu jednorodzinnym, służy on do ogrzewania pomieszczeń budynku, do pozyskiwania gazu palnego do spalania w kuchni, i ewentualnie do ładowania zbiornika gazu, a paliwem mogą być też odpady organiczne z kuchni i biomasa z ogrodu. Paliwo - powinno być tak przygotowane, żeby po jego spaleniu popiół nie zalegał na ruszcie i nadawał się do użyźniania gleby. Na fig. 5* pokazany jest piec-gazogenerator, fig. 1**, posadowiony w piwnicy budynku z umocowanym na nim kolankiem 11 o odpowiednim kącie z przymocowanym do niego - przechodzącym przez strop - przewodem szczelinowym w obudowie 12 z dołączonym do niego, ponad stropem, trójnikiem z odgałęzieniem do muszli klozetowej. Na trójniku jest zasuwa obrotowa 25 i komora załadowcza 24. Dolna część zasuwy jest jednocześnie kołnierzem trójnika, a górna dolnym kołnierzem komory załadowczej, zamkniętej od góry odsuwaną pokrywą. Wilgotny kał pozyskany przez oddzielenie go od ścieków kanalizacyjnych przy pomocy przewodu szczelinowego w obudowie 12 ustawionej pod odpowiednim kątem jest zsuwany siłą grawitacji do gazogeneratora i pieca. W celu załadowania paliwa trzeba zasuwą 25 zasłonić otwór do gazogeneratora i pieca odsunąć pokrywę do komory załadowczej, wrzucić ładunek paliwa w torbie papierowej, zamknąć pokrywą odsuwaną komorę załadowczą i odsłonić otwór do gazogeneratora i pieca, przestawiając zasuwę na drugą pozycję. Zasuwa obrotowa ma zasłonić otwór do gazogeneratora pieca, żeby uniemożliwić wydobywanie się gazu palnego i być może wybuchnięciu, podczas ładowania paliwa. Przewód szczelinowy wewnątrz obudowy 12 służy do odsączania kału, do filtrowania gazu palnego, do transportu paliwa i wilgotnego kału do gazogeneratora i pieca 1. Z najwyższej części przewodu 12 jest odbierany gaz palny przewodem 11 i przesyłany do zbiornika skroplin pary 4, który być może będzie niepotrzebny, ponieważ para wodna zawarta w gazie prawdopodobnie skropli się wewnątrz przewodu 12. Dalej gaz przechodzi przewodem 34 do pompy ssąco-tłoczącej 35 z pompy przewodem 38 do zbiornika gazu 36 i ze zbiornika przewodem 37 do kuchni. Skropliny ściekają ze zbiornika 33 przewodem 32 przez syfon 31. Woda (po odsączeniu kału) z przewodu 12 spływa przewodem 27 przez syfon 30 do gleby w pobliżu budynku i jest rozprowadzona równomiernie w glebie siecią przewodów szczelinowych. Przewody 28 i 29 wychodzące z pieca-gazogeneratora służą do włączenia go w obieg ciepłej wody centralnego ogrzewania budynku. Zbiornik gazu 36 i pompa ssąco-tłocząca 35 potrzebne są w przypadku wykorzystania gazu do napędu maszyn.

Na rys. fig. 4* jest ujawniony przewód szczelinowy, umieszczony w obudowie 12 rozłącznie.

Efektem technicznym tego wynalazku będzie: 1. możliwość pozyskiwania i magazynowania energii, tanio i łatwo, w postaci gazu palnego, nie tylko z paliw stałych organicznych; 2. wysoka sprawność energetyczna, nawet do około 90% w przypadku zastosowania pieca-gazogeneratora w szklarniach, do podgrzewanie gleby spalinami siecią przewodów; 3. możliwość spalania też łatwo i tanio wilgotnego, odsączonego, kału ze ścieków kanalizacyjnych; 4. to że przedmiot wynalazku gazogenerator-piec może być wykonywany z półfabrykatów w warsztatach mechanicznych znanymi metodami, a przewidywane duże zapotrzebowanie na te gazogeneratory i piece przyczyni się do obniżenia kosztów wykonania, dzięki produkcji masowej z zastosowaniem techniki odlewniczej i oprzyrządowania po znormalizowaniu poszczególnych wersji zastosowań według potrzeb rynku; 5. łatwe i tanie, jeżeli z tworzyw sztucznych, wykonania mikroszczeliny śrubowo-walcowej, o szerokości minimalnej i regulowanej wg potrzeb z możliwością długotrwałego używania dzięki możliwości czyszczenia podczas eksploatacji; 6. możliwość użycia przewodu szczelinowego w: budownictwie, ogrodnictwie, przemyśle motoryzacyjnym, infrastrukturze przeciwpowodziowej.

Claims (6)

1. Piec korzystnie gazogenerator znamienny tym, że jego część główna, w której przebiega proces spalania i tworzenia gazu palnego, składa się z rury zewnętrznej (3) zamkniętej od góry ścianką poziomą z otworem centralnym, w którym jest umocowana rura wewnętrzna (7), przeznaczona do ładowania od góry, paliwa, której dolna krawędź jest w odpowiedniej odległości od rusztu (4) okrągłego wyjmowanego w dół po obróceniu go około 10 stopni a zaczepionego wewnątrz rury zewnętrznej (3), nad dolną jej krawędzią, przy pomocy czterech prętów przymocowanych do rusztu co 90 stopni - dwa krótsze (5) i dwa dłuższe (6) usytuowane po obu stronach pieca, służą one do wyjmowania rusztu w celu podpalenia paliwa do zapoczątkowania spalania, oraz służą do ustawienia rusztu na zbiorniku na popiół (17) umieszczonym w podstawie pieca (1) zbudowanej z kątowników i na nich od góry płyty kwadratowej (2) przymocowanej nierozłącznie do nich, na której jest posadowiona główna część pieca z nadbudowanymi na tej zasadniczej części elementami zamiennymi zależnymi od wersji wykonania.

2. Piec korzystnie gazogenerator według, zastrzeżenia 1 ma ruszt (4) znamienny tym, że ma umieszczony centralnie, pod rurą wewnętrzną na paliwo (7), stożek, po którym zsuwa się paliwo na ruszt (4) do przestrzeni spalania usytuowanej pomiędzy wewnętrzną powierzchnią rury zewnętrznej (3) a zewnętrzną powierzchnią rury na paliwo (7).

3. Piec korzystnie gazogenerator według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że może być wykonany w dwóch wersjach zastosowania: w pierwszej wersji z nadbudową (na części głównej) służącą do ładowania paliwa suchego i odbierania gazu palnego oczyszczonego przewodem szczelinowym (19) umieszczonym w tej nadbudowie; w drugiej wersji z zamocowanym w miejsce tej nadbudowy kolankiem (11), do którego są zamocowane w jednej linii pod kątem 45 stopni, wzdłuż, przewód szczelinowy w obudowie (12) z króćcem w jej dolnej części tej obudowy do odprowadzania przez syfon wody z odsączonych ścieków kanalizacyjnych do gleby, a w górnej części tej obudowy z króćcem do odprowadzania gazu palnego, dalej na tej obudowie (12) jest trójnik prowadzący do sedesu i do szamba, a na trójniku zasuwa obrotowa (25) do zasłaniania otworu do pieca podczas ładowania paliwa i na zasuwie komora załadowcza (24) na paliwo z pokrywą odsuwaną.

4. Piec korzystnie gazogenerator znamienny tym, że według zastrzeżenia 3. w pierwszej wersji zastosowana w nadbudowie służącej do zasilania pieca-gazogeneratora paliwem suchym i odbierania gazu palnego, ma: przewód szczelinowy w postaci zwojnicy śrubowo-walcowej (19) z drutu o przekroju kwadratowym z przylegającymi do siebie zwojami tworzącymi mikroszczelinę śrubowo-walcową pomiędzy nimi, do filtrowania gazu palnego, o średnicy wewnętrznej zwojnicy równej średnicy wewnętrznej przewodu na paliwo (7) i ustawionej na tym przewodzie; zwojnicę, (20), śrubowo-walcową z drutu okrągłego o dużym skoku, usztywniającą ten przewód szczelinowy (19), umieszczoną pomiędzy średnicą wewnętrzną rury nadbudowy (18) a średnicą zewnętrzną przewodu szczelinowego (19), ograniczone są, ten przewód szczelinowy i zwojnica, pierścieniem (22) umieszczonym pod pokrywą zasuwaną (14) zamykającą otwór - w nadbudowie.

5. Piec korzystnie gazogenerator znamienny tym, że wg zastrzeżenia 3. w drugiej wersji zastosowania ma: przewód szczelinowy, w postaci zwojnicy śrubowo-walcowej, umieszczony w obudowie (12), usztywniony trzema prętami płaskimi wzdłuż zwojnicy umieszczonymi na zewnętrznej średnicy przewodu szczelinowego co 120 stopni przymocowanymi blachowkrętami do tulei cienkościennych, pomiędzy którymi jest ustalony przewód szczelinowy, umieszczony rozłącznie w obudowie (12).

6. Piec korzystnie gazogenerator według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że jego część główna może być wykonana w dwóch odmianach, zależnie od potrzeby: pierwsza odmiana z izolacją cieplną (9) na rurze zewnętrznej pieca-gazogeneratora, osłaniającą piec od płyty kwadratowej (2) podstawy pieca-gazogeneratora (1), aż do rury odprowadzającej spaliny z pieca i osłoniętą z zewnątrz cienką blachą (10); druga odmiana z rurą miedzianą, z początkiem i końcem poza piecem-gazogeneratorem do podłączenia odbiorników energii cieplnej, nawiniętą na rurę zewnętrzną pieca (3) zwojami śrubowo-walcowymi, przylegającymi do siebie, osłoniętymi warstwą izolacji cieplnej (9) pokrytej cienką blachą (10).