CZ19942U1 - Spalovací zařízení pro energetické využití různých druhů biomasy a fytomasy - Google Patents

Description

Spalovací zařízení pro energetické využití různých druhů biomasy a fytomasy

Oblast techniky

Technické řešení se týká spalovacího zařízení pro energetické využití různých druhů biomasy a fytomasy.

Dosavadní stav techniky

V současné době se v oblasti podávání a dopravy paliva do kotle používá systémů závisejících na základních formách zpracovávané biomasy (tzv. sypká, drcená ve formě štěpek a slisovaná do balíků). Každá z uvedených forem má své přednosti i nevýhody. Sypká biomasa (tj. piliny bez příměsí větších kusů) se jako palivo používá jen ve specifických provozech, kde piliny jsou ω odpadním artiklem (různé dřevozpracující podniky). Palivo ve formě štěpek je obecně dražší a v budoucnu mohou být ohroženy dodávky potřebného množství tohoto paliva pro konkrétní kotelnu, Třetí typ je výhodný pro energetické využití odpadních produktů zemědělství (sláma, seno nepoužitelné pro krmení) nebo pro cíleně pěstované energetické plodiny (např. amarant).

Hlavní charakteristikou moderních spalovacích zařízení pro energetické využití biomasy je maxi15 mální využití tepla uvolněného spalováním. Na účinnosti kotle se pri dodržení požadavku dokonalého prohoření a minimalizace organického nedopalu nejvíce podílí tzv. komínové ztráty, které představují tepelný obsah spalin na vstupu do komína. Na velikosti komínových ztrát má kromě teploty spalin vstupujících do komína také množství spalin vypouštěných do atmosféry. Běžné kotelny na biomasu středních výkonů jsou charakteristické teplotou spalin na vstupu do komína kolem 170 °C, při které téměř nedochází k problémům se zanášením teplosměnných ploch aparátů a spalinovodů prachovými a dehtovitými látkami. U některých kotelen se využívá také mírného předehřevu sekundárního vzduchu.

Nejedná se však o instalaci rekuperačního výměníku spaliny-vzduch na trase spalin, kterým lze dosáhnout výrazného snížení teploty odchozích spalin. Snížením teploty spalin až na hodnotu

1 00 °C současně s vracením části spalin zpět do kotle (toto vede ke snížení celkového množství produkovaných spalin) lze výrazně eliminovat komínové ztráty a tedy zvýšit účinnost - toto je tedy cílem představeného technického řešení.

Na základě výše uvedené analýzy současného stavu je zřejmé, že cílem vyvíjeného zařízení s novými prvky je umožnění provozování technologie pro energetické využití různých druhů bio30 masy a fytomasy, jejíž smyslem je co nejvíce využít teplo vzniklé spálením paliva - biomasy, což se projeví ve zvýšení účinnosti kotle a tím v menší spotřebě paliva. Jedná se zejména o využití tepla spalin na předehřev sekundárního vzduchu a aplikaci recyklu spalin zpět do kotle. Žádný z těchto prvků se běžně v kotelnách na biomasu nepoužívá, a to především z důvodu různých provozních problémů. Tyto problémy spočívají především v zanášení zařízení pro rekuperaci tepla nečistotami a dehty, jež jsou přítomny ve spalinách opouštějících kotel, v němž se biomasa spaluje.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry spalovací zařízení pro energetické využití různých druhů biomasy a fytomasy podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že za kotlem je uspořádán multicyklón, za ním je uspořádán ventilátor, přičemž za ventilátorem je uspořádána odbočka tzv. recyklu spalin od níž je uspořádáno jedno vedení zpět pod rošt kotle a druhé vedení je napojeno na rekuperační výměník, kterým je vedeno i vedení primárního vzduchu k ohřevu, které potom pokračuje do spalovací komory kotle.

Ve výhodném provedení obsahuje multicyklón 14 malých cyklónů. To umožní odstranění tuhých znečišťujících látek obsažených ve spalinách.

V dalším výhodném provedení je v odbočce uspořádána elektricky ovládaná klapka pro určení množství spalin do recirkulace.

- 1 CZ 19942 Ul

Přehled obrázku na vvkrese

Technické řešení bude dále představeno pomocí výkresu, na kterém je na obr. 1 znázorněno schematicky spalovací zařízení pro energetické využití různých druhů biomasy a fytomasy podle technického řešení.

s Přiklad provedení technického řešení

Palivové hospodářství se skládá z následujících hlavních částí - vyhmovače I paliva ze skladu paliva, dopravníku 2 a rozdružovacího zařízení 3 fytomasy slisované do balíků 6 a zavážecího lisu 4 paliva do kotle 5. Vyhmovač i paliva je hydraulický dopravník, jež má za úkol nahrnout palivo (sypkou a štěpkovitou biomasu) do žlabu zavážecího lisu 4. Sekundární dopravní trasa io paliva se skládá z pásového dopravníku 2 a zařízení pro rozdružení balíku 3 a podání rozdružené dávky do zavážecího lisu 4. Toto zařízení si samo podá balík 6 přisunutý pásovým dopravníkem

2, potřebnou část balíku odstřihne a odstřižený kus podá do zavážecího lisu 4. Zavážecí lis 4 je hydraulicky poháněný dopravník, pomocí něhož je palivo dávkováno dle požadovaného výkonu kotle do spalovací komory J5 kotle 5. Výše uvedený způsob dopravy paliva do kotle 5 se vyznalí čuje jednoduchou robustní konstrukcí, která umožňuje bez provozních problémů (namotávání kůry, vzpříčení větších kusů, problémy s železem a kamením apod.) dopravit do kotle biomasu a fytomasu v širokém spektru předchozí úpravy.

Na šikmém hydraulickém roštu 7 kotle 5 dochází působením vysoké teploty nejdříve k sušení a pyrolýze paliva, poté k jeho zapálení. V dolní části roštu 7 vypadává nespalitelný zbytek 20 popel. Procesy probíhající na roštu 7 budou řízeny sofistikovaným přívodem primárního spalovacího vzduchu a vhodným množstvím recyklujících spalin, čímž bude zajištěn provozně spolehlivý chod jednotky s vysokou účinností a dokonalým vyhořením paliva při spalování všech výše uvedených typů biomasy a fytomasy.

Vzniklé spaliny ve směsi s pyrolýzním plynem proudí kolem vyzděné přepážky do prostoru, kde se přivádí primární spalovací vzduch 8, který byl předehřát ve speciálním rekuperačním výměníku 16 instalovaném na trase spalin. O tom bude pojednáno později. Zde dojde k dokonalé oxidaci všech spalitelných látek (hoření) za vývinu horkých spalin. Vzniklé spaliny pak proudí teplosmčnným svazkem trubek ve výměníkové části 9 kotle 5, kde předávají své teplo ohřívané topné vodě. Ochlazené spaliny odcházejí z kotle 5 výstupním hrdlem 10 spalin.

Poté co spaliny opustí výměníkovou část 9 kotle 5, probíhá jejich dočištění od jemného popílku vmulticyklónu IL Multicyklón JJ odstraňuje tuhé znečišťující látky obsažené ve spalinách. Multicyklón proto, že v sobě uvnitř obsahuje 14 malých cyklónů a proto umožňuje v porovnání s běžným cyklónem odstraňovat i jemnější částečky. Za multicyklónem JJ. je umístěn spalinový ventilátor 12, který je jediným hnacím zařízením celé spalinové trasy od spalovací komory J5. až po komín 13. Za ventilátorem 12 je provedena odbočka 14 recyklu spalin. V odbočce J4 je elektricky ovládaná klapka, kterou je recirkulace spalin ovládána. Množství spalin do recyklace a množství, které odejde na rekuperační výměník 16, určuje uživatel nastavením konkrétní hodnoty v řídicím systému. Pomocí této odbočky J4 recyklu je část spalin z výstupu JO z kotle 5 přivedena zpět vedením .17 do spalovací komory 15 kotle 5, čímž se zvyšuje pyrolýzní efekt, palivo se před zapálením rychleji vysuší a zvyšuje se tak celková účinnost kotle 5. Za odbočkou J4 recyklu spalin následuje vedení J8 do rekuperačního výměníku 16, kde ještě dochází k předehřevu výše zmíněného primárního spalovacího vzduchu 8. V tomto rekuperačním výměníku 16 je tak využito tepla spalin do maximální možné míry, aby ještě nedocházelo k přílišnému zalepování spalinové strany výměníku. Snahou je ochladit spaliny na co možná nejnižší teplotu a tím eliminovat komínové ztráty. Nebezpečí provozního zanášení je ošetřeno speciální konstrukcí rekuperačního výměníku, která za provozu umožňuje poměrně snadné čištění teplosměnných ploch.

Spaliny ochlazené v rekuperačním výměníku 16 následně opouštějí kotelnu přes odvod 19 a ten pak ústí do komína J3 přichyceného ke stěně budovy a komínem vstupují do atmosféry.

I

CZ 19942 Ul

Zařazením rekuperačního výměníku J6 spaliny-vzduch na trase spalin lze dosáhnout výrazného snížení teploty odchozích spalin. Snížením teploty spalin až na hodnotu 100 °C současně s vracením části spalin zpět do kotle (toto vede ke snížení celkového množství produkovaných spalin) lze výrazně eliminovat komínové ztráty a tedy zvýšit účinnost.

Claims (3)

1. Spalovací zařízení pro energetické využití různých druhů biomasy a fýtomasy, sestávající z vyhmovače (1) paliva, dopravníku (2), rozdružovacího zařízení (3) fýtomasy slisované do balíků (6), zavážecího lisu (4) paliva do kotle, kotle (5) osazeného výměníkovou jednotkou (9) a komínu (13), vyznačující se tím, že za kotlem (5) je uspořádán multicyklón (11) io a za ním uspořádán ventilátor (12), přičemž za ventilátorem (12) je uspořádána odbočka (14) recyklu spalin od níž je uspořádáno jedno vedení (17) zpět pod rošt (7) kotle (5) a druhé vedení (18) je napojeno na rekuperační výměník (16), kterým je vedeno i vedení primárního vzduchu (8) k ohřevu, které potom pokračuje do spalovací komory (15) kotle (5).

2. Spalovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že multicyklón (11) obsa15 huje 14 malých cyklónů.

3. Spalovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v odbočce (14) je uspořádána elektricky ovládaná klapka pro určení množství spalin do recirkulace.