PL443160A1 - Zespolone urządzenie grzewcze opalane biomasą drzewną - Google Patents

Abstract

Zespolone urządzenie grzewcze zbudowane jest z trzech głównych podzespołów: zbiornika biomasy drzewnej (1) połączonego pochylnią (13) z komorą  gazyfikacji (3) zintegrowaną z położoną nad nią komorą spalania (4) i bufora cieczowego (2) z zabudowanym w wymienniku ciepła-kominie (5). Paliwo zsuwa się po pochylni (13) na ruszt (14) gdzie następuje niepełne spalanie-gazyfikacja. Komora spalania (4) zbudowana jest z cylindrycznej rury (10) umieszczonej wewnątrz zewnętrznej rury (12), w której na podporach (11) oparte są deflektor dolny (8) i deflektor górny (9). Do przestrzeni pomiędzy deflektorami doprowadzane jest podgrzewane wokół zintegrowanej komory gazyfikacyjnej i spalania powietrze wtórne (6) otworami (7) umieszczonymi na obwodzie cylindrycznej rury (10). Następuje mieszanie się gazów, ich dopalanie i wzrost temperatury. Dopalone gazy spalinowe opływają deflektor górny (9), który je powstrzymuje. Ponad deflektorem górnym (9) następuje rozprężanie gazów i chłodzenie ich w wymienniku ciepła-kominie (5) wyposażonym w żebra wewnętrzne (16) i żebra zewnętrzne (15) obudowane termoizolacyjną osłoną (17).

Description

Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest zespolone urzadzenie grzewcze opalane biomasa drzewna zbudowane z komory gazyfikacyjnej zintegrowanej z komora spalania, rusztu, deflektorów, wymienników ciepla i bufora cieczowego stanowiacego magazyn energii cieplnej. Urzadzenie moze byc stosowane do zasilania instalacji centralnego ogrzewania, cieczowych nagrzewnic powietrza, wytwarzania wody lodowej oraz do magazynowania energii cieplnej uzyskiwanej podczas jego pracy lub wytwarzanej w solarnych i fotowoltaicznych instalacjach albo pompach ciepla. Znane i uzywane do celów grzewczych i krótkotrwalego magazynowania ciepla urzadzenia przewaznie skladaja sie z kotla dolnego spalania i odrebnego bufora, rzadziej z kotla zabudowanego wewnatrz bufora tworzac kotlobufor. Przykladami ukladów zespolonych, t.j. kotla zabudowanego wewnatrz bufora lub dostawianego do niego sa: - agregat grzewczy zlozony z kotla zabudowanego wewnatrz bufora cieczowego do zasilania instalacji c.o. i agregatów sorpcyjnych - patent PL nr 237917. kominek do podgrzewania wody, przeznaczonej do ogrzewania pomieszczen - patent PL nr 212376. - kotlobufor zbudowany z kotla grzewczego umieszczonego wewnatrz bufora - patent PL nr 241538. - urzadzenie grzewcze do wytwarzania i magazynowania energii cieplnej - zgloszenie patentowe P38686. W urzadzeniach tych proces wstepnego spalania - gazyfikacji przebiega w duzej komorze paliwowo­ gazyfikacyjnej umozliwiajacej zaladowanie duzej porcji zimnego paliwa. Czas nagrzewania komory paliwowo-gazyfikacyjnej z cala porcja paliwa jest dlugi powodujac w okresie nagrzewania powolne odgazowywanie w niskiej temperaturze cieikich wielopierscieniowych weglowodorów aromatycznych, które w zimnej komorze spalania nie rozkladaja sie calkowicie na metan CH4, tlenek wegla CO i wodór H,. Sytuacja pogarsza sie jezeli komora paliwowo-gazyfikacyjna obudowana jest plaszczem wodnym. Proces dopalania zimnego gazu drzewnego w chlodnej komorze spalania przebiega czesciowo, szczególnie gdy temperatura dopalania jest ponizej 600°C (temperatury zaplonu wyzej wymienionych substancji). W zwiazku z powyzszym wystepuje duza emisja organicznych zwiazków wegla OGC, wodoru H2, tlenku wegla CO, metanu CH4 i pylów przekraczajac dopuszczalne normy zanieczyszczen w spalinach co obniza równiez sprawnosc procesu spalania. Istota wynalazku charakteryzuje sie tym, ze zespolone urzadzenie grzewcze sklada sie z trzech glównych podzespolów: 1. Zbiornika biomasy drzewnej, przylaczanego do boku zintegrowanej komory gazyfikacyjnej pochylnia, po której nastepuje ciagle zasilanie zsuwajacym sie grawitacyjnie paliwem. 2. Komory gazyfikacyjnej zintegrowanej z polozona nad nia komora spalania. 3. Bufora cieczowego z zabudowanym w nim rurowym wymiennikiem ciepla z uzebrowaniem zewnetrznym i wewnetrznym obudowanego termoizolacyjna oslona umieszczonego nad zintegrowana komora gazyfikacyjna i spalania. Jest wiele zalet powyzszego bocznego usytuowania zbiornika paliwa z pochylnia zasrlajaca, po której osuwa sie paliwo do komory gazyfikacyjnej umieszczonej nad rusztem t.j: 1. Nagrzewanie, wstepne spalanie i gazyfikacja przebiega tylko w czesci okolo 15% porcji paliwa, którego wiekszosc jest zlokalizowana w odleglej czesci duzego zbiornika. 2. Male nagrzewanie zblornika i zgromadzonego w nim paliwa co sprzyja szybkiemu nagrzaniu zintegrowanej komory oraz zmniejszaniu strat ciepla poprzez jego termoizolowane obudowy. 3. Podawanie paliwa jest ciagle i proporcjonalne do szybkosci spalania w zwiazku z czym nastawy powietrza pierwotnego i wtórnego moga byc stale./7 4. Male opory pionowego przeplywu gazów co umozliwia prace przy malym podcisnieniu - ciagu bez wspomagania wentylatorem wyciagowym lub nadmuchowym. . Otwarcie drzwiczek zaladunkowych podczas kontroli palenia lub uzupelniania paliwa ma maly wplyw na zmiane warunków spalania. Zasada dzialania urzadzenia wg wynalazku polega na tym, ze po rozpaleniu paliwa na ruszcie w komorze gazyfikacyjnej wytwarzany gaz drzewny grawitacyjnie unosi sie do góry wokól deflektora dolnego do zintegrowanej komory spalania podgrzewajac je do temperatury powyzej 6oo•c. Komora spalania zbudowana jest z cylindrycznej rury umieszczonej wewnatrz zewnetrznej rury, w której na podporach oparte sa dwa deflektory: dolny i górny. Do komory spalania pomiedzy deflektorami doprowadzane jest podgrzewane wokól zintegrowanej komory gazyfikacyjnej i spalania powietrze wtórne otworami umieszczonymi na obwodzie rury. Nastepuje mieszanie sie i dopalanie gazu drzewnego z doplywajacym goracym powietrzem wtórnym oraz wzrost temperatury gazów spalinowych. Dopalone gazy spalinowe oplywaja deflektor górny, który je powstrzymuje. Ponad deflektorem górnym nastepuje rozprezenie gazów i chlodzenie ich w rurowym wymienniku ciepla - kominie umieszczonym wewnatrz bufora cieczowego. Wymiennik ciepla - komin obudowany termoizolacyjna oslona posiada zebra zewnetrzne I zebra wewnetrzne zwiekszajace powierzchnie wymiany ciepla. Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na przykladzie wykonania na rysunku, na którym: Fig. 1 przedstawia przekrój pionowy zespolonego urzadzenia grzewczego. Fig. 2 przedstawia przekrój poziomy przez komore spalania urzadzenia. Zespolone urzadzenie grzewcze wedlug wynalazku zbudowane jest z trzech glównych podzespolów: zbiornika biomasy drzewnej ! polaczonego pochylnia 13 z komora gazyfikacji l zintegrowana z polozona nad nia komora spalania 4 r bufora cieczowego! z zabudowanym w nim kominie­ wymienniku ciepla ~- Paliwo zsuwa sie po pochylni 13 na ruszt 14 gdzie nastepuje niepelne spalanie­ gazyfikacja. Komora spalania ! zbudowana jest z cylindrycznej rury 10 umieszczonej w zewnetrznej rurze g w której na podporach 11 oparte sa deflektor dolny i deflektor górny i. Do komory spalania ! pomiedzy deflektorami doprowadzane jest podgrzewane wokól zintegrowanej komory gazyfikacyjnej i spalania powietrze wtórne § otworami Z umieszczonymi na obwodzie cylindrycznej rury 10. Nastepuje mieszanie sie gazów, ich dopalanie i wzrost temperatury. Dopalone gazy spalinowe oplywaja deflektor górny~ który je powstrzymuje. Ponad deflektorem górnym ! nastepuje rozprezanie gazów i chlodzenie ich w wymienniku ciepla-kominie ~ wyposazonym w zebra wewnetrzne 16 i zebra zewnetrzne ~ obudowane termoizolacyjna oslona 17. 1 - zbiornik biomasy drzewnej 2 - bufor cieczowy 3 - komora gazyfikacji 4 - komora spalania - wymiennik ciepla - komin 6 - powietrze wtórne 7 - otwór 8 - deflektor dolny 9 - deflektor górny Wykaz oznaaen - cylindryczna rura 11 - podpora 12 - zewnetrzna rura 13 - pochylnia 14 - ruszt - zebra zewnetrzne 16 - zebra wewnetrzne 17 - termoizolacyjna oslona PL