PL 69 683 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest palenisko rusztowe do spalania, korzystnie biomasy stosowane w przemysle cieplowniczym. Ujawnione w opisie rozwiazanie ma zastosowanie jako wytwornica pary oraz goracej wody w elektrocieplowniach, cieplowniach oraz zakladach przemyslu drzewnego. Spalanie paliw stalych na ruszcie jest od dawna znane. Do tej pory najbardziej rozpowszech- nione bylo spalanie paliw weglowych w paleniskach rusztowych. Obecnie sa rozwijane metody spala- nia paliw biomasowych w paleniskach rusztowych. Sposród istniejacych metod spalania biomasy w paleniskach rusztowych najbardziej znana me- toda jest spalanie na ruszcie posuwistym – schodkowym, gdzie paliwo podawane jest na ruszt za pomoca popychaczy. Paliwo spala sie, przesuwajac sie na ruszcie. Paliwo spoczywa na systemie rusztowin, które uruchamiane przez hydrauliczne silowniki, przesuwaja sie w odpowiednich sekwen- cjach do przodu i do tylu powodujac ruch paliwa na ruszcie. Od spodu podawane jest powietrze do spalania. Innym znanym sposobem spalania paliw biomasowych w paleniskach rusztowych jest spalanie narzutowe (fig. 1). Paliwo nie jest podawane na ruszt za pomoca popychaczy, lecz jest narzucane na ruszt z odpowiedniej wysokosci za pomoca specjalnych rozrzutników. W ten sposób mniejsze czastki spalaja sie w suspensji (zawieszeniu) zanim opadna na zloze znajdujace sie na ruszcie. Wieksze czastki paliwa, przelatujac nad strefa plomienia ulegaja wstepnemu osuszeniu. Szeroko rozpo- wszechnione sa paleniska narzutowe z rusztem wedrownym (tasmowym), gdzie powierzchnia rusztu sklada sie z odpowiednich rusztowin – „lusek” polaczonych ze soba i tworzacych odpowiednia tasme napedzana za pomoca silników elektrycznych. Paliwo spada na tasme, przesuwa sie z odpowiednia predkoscia i ulega wypaleniu. Powietrze do spalania równiez podawane jest od dolu. Trzecim rodzajem rusztów – dosc szeroko rozpowszechnionym, sa ruszty wibracyjne. Ruch paliwa na ruszcie jest uzyskiwany dzieki temu, ze ruszt wpada w odpowiednie wibracje. W dokumencie zgloszenia patentowego nr US2730997 jest ujawniony kociol na paliwa stale, w tym na biomase, wyposazony w palenisko rusztowe. W górnej czesci paleniska sa umieszczone wloty powietrza. W czesci dolnej znajduje sie ruszt. Obie czesci sa pokryte obmurzem izolacyjnym. Wloty powietrza wtórnego do spalania sa umieszczone tangencjalnie na dwóch poziomach. Podsumowujac, szeroko rozpowszechnione sa w swiecie nastepujace kombinacje typów rusz- tów i sposobów podawania paliwa na ruszt: ? ruszt schodkowy, podawanie paliwa popychaczem, ? ruszt wedrowny, podawanie paliwa popychaczem, ? ruszt wibracyjny, podawanie paliwa popychaczem, ? ruszt schodkowy, podawanie narzutowe paliwa, ? ruszt wedrowny, podawanie narzutowe paliwa, ? ruszt wibracyjny, podawanie narzutowe paliwa. We wszystkich powyzej wspomnianych paleniskach rusztowych ponad rusztem wprowadza sie dodatkowe powietrze wtórne do spalania. Wynika to z faktu, ze biomasa posiada duza ilosc czesci lotnych, które uwalniaja sie podczas zgazowania na ruszcie. Podaje sie powietrze wtórne, aby nad strefa plomienia, doszlo do dopalenia CO w palenisku. Przedmiotem wzoru uzytkowego jest palenisko rusztowe skladajace sie z czesci górnej w ksztalcie walca z umieszczonymi w niej wlotami powietrza oraz z czesci dolnej, w której znajduje sie ruszt, przy czym czesc dolna i czesc górna pokryte sa obmurzem izolacyjnym, charakteryzujace sie tym, ze trzy wloty powietrza pierwotnego podajacego do komory spalania paliwo stale o granulacji od 1 do 50 mm sa umieszczone tangencjalnie, a powyzej sa umieszczone tangencjalnie trzy dysze do- prowadzajace powietrze wtórne do spalania. Dzieki temu w palenisku powstaje wir. Wir ten powoduje wydluzenie czasu przebywania drobnych czastek paliwa oraz niespalonych gazów powstalych ze spalania na ruszcie, w strefie wysokich temperatur, co powoduje niska emisje CO, a jednoczesnie pozwala obnizyc temperature spalania, co z kolei zmniejsza emisje NOx. Palenisko jest zaopatrzone w ruszt posuwisto-schodowy. Korzystnymi skutkami paleniska rusztowego wedlug wynalazku sa: – niskie emisje NOx i CO, – niska zawartosc czesci palnych w popiele – mozliwosc jednoczesnego spalania kilku paliw jednoczesnie, PL 69 683 Y1 3 – mozliwosc spalania paliw o szerokim zakresie wartosci opalowej, – mozliwosc spalania paliw o róznej wielkosci czastek, – wieksza dyspozycyjnosc – istnieja 3 niezalezne linie podawania paliwa. Ocenia sie, ze w jednostkach opalanych biomasa ok. 80% odstawien kotlów jest spowodowa- nych awariami systemu doprowadzenia paliwa. Dzieki istnieniu trzech niezaleznych nitek doprowa- dzania paliwa, w wypadku awarii jednej z nich, palenisko moze pracowac na pozostalych dwóch. Ewentualnie operator moze obnizyc obciazenie paleniska. Stan techniki oraz palenisko rusztowe wedlug wzoru uzytkowego i jego uklady przedstawione sa na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia palenisko narzutowe z luskowym rusztem wedrownym – znane ze stanu techniki; fig. 2 przedstawia palenisko rusztowe spalajace biomase – znane ze stanu techniki; fig. 3 przedstawia palenisko rusztowe wedlug wynalazku; fig. 4 przedstawia uklad doprowa- dzania paliwa do paleniska w rzucie z góry wedlug wynalazku; fig. 5 przedstawia uklad podawania paliwa z zasobników przykotlowych do paleniska wedlug wynalazku; fig. 6 schemat gospodarki powie- trzem w rozwiazaniu wedlug zgloszenia; fig. 7 uklad dysz powietrza wtórnego z zawirowywaczami wedlug wzoru uzytkowego. Palenisko rusztowe wedlug wzoru uzytkowego sklada sie z 2 czesci: ? górnej 1 – cylindrycznej, w której zachodzi spalanie drobnej frakcji paliwa oraz dopalanie ga- zów powstalych ze zgazowania paliwa na ruszcie. ? dolnej 5 – w której znajduje sie ruszt 6, na którym przebiega proces zgazowania i spalania grubszej frakcji paliwa. Górna czesc 1 paleniska ma ksztalt blaszanego walca, wymurowanego od srodka obmurzem izolacyjnym. W dolnej czesci 5, trzema wlotami 2, jest doprowadzane paliwo do paleniska, natomiast powyzej znajduja sie dysze 14 doprowadzajace powietrze wtórne do spalania. Zarówno wloty 2 paliwa do paleniska, jak i wloty powietrza 14 sa usytuowane tangencjalnie, przez co uzyskuje sie wir w pale- nisku. Czesc dolna 5 paleniska sklada sie z blaszanej obudowy – równiez pokrytej obmurzem izola- cyjnym – w której znajduje sie ruszt 6. Na ruszt 6 opadaja grubsze czastki paliwa, które nie spalaja sie w zawieszeniu („suspensji”). Ulegaja one spaleniu na ruszcie 6. Gazy spalinowe powstajace ze spala- nia paliwa na ruszcie 6 sa zawirowywane w górnej 1 – cylindrycznej czesci paleniska. Tam tez zacho- dzi dopalanie ewentualnego nadmiaru CO zawartego w spalinach z rusztu 6. Zastosowano ruszt po- suwisty – schodkowy, gdyz tego typu ruszty sa najczesciej stosowane przy spalaniu paliw biomaso- wych, a doswiadczenia z eksploatacji tego typu rusztów sa pozytywne. Zuzel powstajacy po spaleniu paliwa na ruszcie 6 jest odprowadzany poprzez uklad odzuzlania. Uklad doprowadzania paliwa. Paliwo jest transportowane ze skladowiska do trzech zasobników 7 przykotlowych. Z zasobników 7 paliwo jest podawane za pomoca odpowiednich dozowników 8 oraz podajników slimakowych 9 do kanalów doprowadzajacych paliwo do paleniska. Wloty paliwa 2 sa umieszczone tangencjalnie, dzieki czemu uzyskuje sie wirowy ruch paliwa w palenisku. Dzieki istnie- niu trzech niezaleznych linii podawania paliwa moga byc spalane trzy rodzaje paliw, np. zrebki drzew- ne, sloma i osuszone osady sciekowe. Jak widac na fig. 4, mieszanie paliw zachodzi dopiero w pale- nisku, co daje mozliwosc szybkiej reakcji ukladu podawania paliwa na zmiany procesu spalania. Przykladowo, jezeli w dwóch zasobnikach 7 znajduje sie paliwo o wysokiej wilgotnosci (a co za tym idzie – niskiej wartosci opalowej), a w trzecim paliwo o wysokiej wartosci opalowej, np. maczka kost- na, lub suche zrebki, to w przypadku obnizenia temperatury spalania na skutek wlotu do paleniska partii paliwa o duzej wilgotnosci, operator moze zareagowac zwiekszajac ilosc podawanego paliwa o wyzszej wartosci opalowej lub zmniejszajac ilosc paliwa wilgotnego. Reakcja na zmiany w procesie spalania jest w tym ukladzie duzo szybsza, niz gdyby paliwa byly mieszane w ukladzie podawania paliwa przed paleniskiem. Oczywiscie system podawania paliwa moze pracowac w automatycznym ukladzie regulacji. Sposób transportu paliwa z zasobników 7 do paleniska jest nastepujacy. Ilosc podawanego paliwa jest regulowana za pomoca dozowników 8. Nastepnie paliwo jest transportowane za pomoca podajników slimakowych 9 do kanalu wlotowego 11 paliwa do kanalu po- wietrza transportowego 10. Paliwo opadajac w pionowym kanale 11 pod podajnikiem slimakowym 9 uzyskuje odpowiednia predkosc, która dodatkowo zwieksza sie po wymieszaniu paliwa z powietrzem transportowym 16. Czastki paliwa „wpadaja” do paleniska z predkoscia pozwalajaca uzyskac wirowy ruch paliwa w palenisku. Sam proces spalania paliwa w palenisku jest podobny jak w palenisku narzu- towym. Mniejsze czastki spalaja sie w zawieszeniu („suspensji”) cyrkulujac w cylindrycznej czesci PL 69 683 Y1 4 paleniska, natomiast czastki o wiekszych rozmiarach opadaja na ruszt 6 w dolnej czesci 5 paleniska, gdzie zachodzi ich zgazowanie oraz dopalenie wegla drzewnego powstalego w procesie zgazowania. Uklad powietrza do spalania. Powietrze do spalania w zasadzie mozna podzielic na dwie grupy: – powietrze pierwotne, – powietrze wtórne. Powietrze pierwotne z kolei dzieli sie na powietrze rusztowe 12 – doprowadzane pod ruszt, oraz powietrze transportowe 13 – sluzace do wprowadzania paliwa do paleniska. Powietrze wtórne dzieli sie na powietrze wprowadzane do paleniska na poziomie dolnym 3, oraz powietrze wprowadzane na poziomie górnym 4. Dzieki temu mozna odpowiednio „rozciagac” proces spalania na wysokosci czesci cylindrycznej 1 paleniska. Dzieki podawaniu powietrza pierwotnego z niedomiarem, a powietrza wtór- nego z odpowiednim nadmiarem uzyskuje sie redukcje emisji NOx. Jest to metoda znana pod angiel- ska nazwa „stagged-air combustion”. Powietrze wtórne jest wprowadzane do paleniska przez dysze (rury) 14, w których znajduja sie zawirowywacze. Wdmuchujac powietrze z duza predkoscia poprzez dysze z zawirowywaczami 14 uzyskuje sie duza turbulencje powietrza wtórnego na wlocie do paleni- ska. Dzieki tangencjalnemu ukladowi dysz powietrza 14 (co pokazano na fig. 7) uzyskuje sie wir w palenisku. Dzieki „rozciagnieciu” procesu spalania na wysokosci paleniska, a takze wirowemu ru- chowi spalin i powietrza w palenisku (co wplywa na wydluzenie sie czasu przebywania spalanych czastek w palenisku) oraz, dzieki znacznej turbulencji mozna obnizyc temperature spalania w paleni- sku, przez co obniza sie emisja NOx, przy zachowaniu emisji CO oraz ilosci czesci palnych w popiele na odpowiednim poziomie. Recyrkulacja spalin. Uklad recyrkulacji spalin 15 stosuje sie w celu obnizenia temperatury w palenisku w przypadku spalania paliwa o wysokiej wartosci opalowej. Sluzy on równiez utrzymaniu stalej temperatury spalin w palenisku. Dysze recyrkulacji spalin wprowadzane sa do dolnej czesci 5 paleniska, ponad zloze znajdujace sie na ruszcie jak to pokazano na fig. 3. Czesc spalin z ukladu recyrkulacji 15 jest dopro- wadzana do ukladu powietrza transportowego 13 paliwa, aby uzyskac odpowiednio duza ilosc czynni- ka wdmuchujacego paliwo do paleniska. Chcac uzyskac wir paliwa w palenisku predkosc paliwa na wlocie (a tym samym ilosc czynnika transportujacego) musi byc odpowiednio duza, zas aby realizo- wac spalanie z okreslonym nadmiarem powietrza moze sie okazac, ze ilosc powietrza transportowego jest niewystarczajaca i stad „wspomaganie” recyrkulacja spalin 15. Palenisko wspólpracuje z kotlem poprzez to, ze w palenisku zachodzi spalanie, zas odzysk cie- pla ma miejsce w kotle odzyskowym, przy czym kociol moze byc parowy lub wodny. PL PL