PL178694B1

PL178694B1 - Method of obtaining a solid fuel for stratified combustion in flat fire grate furnaces

Info

Publication number: PL178694B1
Application number: PL95311144A
Authority: PL
Inventors: Mariusz Falkus; Janusz Liberacki
Original assignee: Mariusz Falkus; Janusz Liberacki
Priority date: 1995-10-25
Filing date: 1995-10-25
Publication date: 2000-06-30
Also published as: PL311144A1

Abstract

Sposób otrzymywania paliwa stałego do spalania, warstwowego w paleniskach z rusztem płaskim, zawierającego węgiel kamienny i koks, znamienny tym, że węgiel kamienny o wielkości kawałków nie mniejszych od 10 mm oraz koks o wielkości kawałków większych od 20 mm miesza się ze sobą w takich proporcjach by zawartość części lotnych wynosiła od 10% do 18%, natomiast maksymalna różnica między mniejszymi kawałkami węgla i większymi kawałkami koksu nie przekraczała wielkości 30 mm.Method of obtaining solid fuel for combustion, layered in furnaces with a flat grate, containing hard coal and coke, characterized in that coal stone with the size of pieces not smaller than 10 mm and coke with the size of pieces greater than 20 mm are mixed with each other in such proportions that the content of the parts volatiles ranged from 10% to 18%, while the maximum difference between the smaller ones chunks of coal and larger pieces of coke did not exceed 30 mm in size.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania paliwa stałego do spalania warstwowego w paleniskach wyposażonych w ruszt płaski, zwłaszcza w paleniskach pieców domowych, centralnego ogrzewania oraz w paleniskach kotłowni zasilanych paliwem stałym.The subject of the invention is a method of obtaining solid fuel for layered combustion in furnaces equipped with a flat grate, especially in furnaces of domestic and central heating stoves and furnaces of solid fuel boiler houses.

Dotychczas podstawowym paliwem do spalania warstwowego w paleniskach z rusztem jest paliwo naturalne - węgiel kamienny oraz paliwo sztuczne otrzymywane z węgla kamiennego przez jego karbonizację, której głównym celem jest zmniejszenie w nim zawartości części lotnych oraz siarki całkowitej.So far, the basic fuel for layered combustion in grate furnaces is natural fuel - hard coal and artificial fuel obtained from hard coal by carbonization, the main purpose of which is to reduce the content of volatile parts and total sulfur in it.

Każde palenisko zasilane węglem kamiennym zbliżone jest w znacznym stopniu do historycznego pieca ulowego, w którym wypalano koks. Zarówno w piecu ulowym jak i w piecu z paleniskiem z rusztem płaskim w miarę rozszerzania się strefy ognia przy prostej regulacji dostępu powietrza, następuje wytlewanie i koksowanie węgla oraz częściowe spalanie produktów lotnych. W odróżnieniu od pieca ulowego wytworzony w palenisku, na przykład domowym, koks jest spalany, natomiast uzyskany w piecu ulowym gorący koks jest jako produkt finalny z pieca usuwany.Each coal-fired furnace is largely similar to the historic honeycomb furnace in which coke was fired. Both in the honeycomb furnace and in the furnace with a flat-grate furnace, as the fire zone expands with simple regulation of air access, coal is poured and coked, and volatile products are partially burned. Unlike a honeycomb furnace, coke produced in a furnace, for example at home, is burnt, while the hot coke obtained in a honeycomb furnace is removed from the furnace as a final product.

W jednym i drugim procesie lotne produkty wytlewania i koksowania uchodzą do komina przy czym wydzielone paro-gazy w piecu ulowym mogą być spalone, natomiast wytworzone w palenisku domowym - nie. Dodatkową cechą charakterystyczną sposobu spalania węgla kamiennego w paleniskach z rusztem jest to, że zasilanie palenisk odbywa się ręcznie, a powietrze przy spalaniu jest regulowane w ograniczonym stopniu.In both processes, volatile smelting and coking products are discharged into the chimney, while the emitted vapor-gases in the honeycomb furnace can be burnt, while those generated in the home furnace - not. An additional characteristic of the method of burning hard coal in grate furnaces is that the furnaces are fed manually, and the combustion air is regulated to a limited extent.

Spalanie węgla kamiennego w paleniskach z rusztem płaskim nie jest możliwe bez wydzielania szkodliwych dymów i gazów. Wprowadzony na ruszt do rozgrzanego paleniska węgiel kamienny przechodzi bowiem kolejno po sobie następujące fazy - fazę suszenia, wytlewania a następnie koksowania. Uzyskany na ruszcie paleniska koks ulega częściowemu zagazowaniu i spaleniu. Fazom wytlewania i koksowania towarzyszy niekwalifikowane, przy dużym niedomiarze tlenu, spalanie par smoły i gazu, prowadzące do zanieczyszczenia powietrza, zatykania przewodów kominowych i oczywistych strat ciepła chemicznego.Burning hard coal in flat grate furnaces is not possible without emitting harmful fumes and gases. Hard coal put on the grate into the heated furnace passes successively the following phases - drying, smelting and then coking. The coke obtained on the furnace grate is partially gassed and burnt. The casting and coking phases are accompanied by unqualified, with a large oxygen deficiency, burning of tar and gas vapors, leading to air pollution, clogging of the chimneys and obvious losses of chemical heat.

Ponieważ nie jest możliwe bezdymne spalanie węgla na ruszcie, jedynym dotychczas skutecznym procesem przygotowującym węgiel do spalenia jest wyodrębniony poza ruszt proces karbonizacji nisko lub wysokotemperaturowej.Since it is not possible to burn coal in a smoke-free grate, the only effective process so far to prepare the coal for combustion is the low- or high-temperature carbonization process, separated outside the grate.

Badania wielu pokoleń technologów nad otrzymywaniem paliwa bezdymnego dla palenisk z rusztem, zaowocowały opracowaniem technologii koksowania, wytlewania węgla kamiennego oraz technologii formowania paliw bezdymnych.Research of many generations of technologists on the production of smokeless fuel for grate furnaces, resulted in the development of coking technology, hard coal smelting and the technology of forming smokeless fuels.

Technologia wytlewania węgla, dzięki której można było produkować półkoks, praktycznie przeszła do historii, aczkolwiek znane są próby jej modyfikacji, mające na celu zwiększenie efektywności odsiarczania i zwiększenie tak zwanego gazu wytlewnego nadmiarowego, przedstawione w polskim opisie patentowym nr 165790. Praktycznie na dzień dzisiejszy pozostała jedynie technologia wysokotemperaturowej karbonizacji - technologia kok178 694 sowania, która umożliwia uzyskanie znaczącej wielkości produkcji koksu opałowego. Koks opałowy jest wprawdzie ze względu na mniejszą emisję zanieczyszczeń paliwem lepszym od węgla, jednak ze względu na praktycznie całkowity brak części lotnych jego utylizacja ogranicza się do pieców centralnego ogrzewania, ponieważ posiada wyższą temperaturę spalania, która może powodować szlakowanie rusztu oraz wyższą temperaturę zapłonu.The coal extrusion technology, thanks to which it was possible to produce semi-coke, has practically gone down in history, although there are known attempts to modify it, aimed at increasing the desulphurization efficiency and increasing the so-called excess gas, presented in the Polish patent description No. 165790. Practically today, only high-temperature carbonization technology - coconut technology, which enables to obtain a significant volume of heating coke production. Due to its lower emission of pollutants, heating coke is a fuel better than coal, but due to the virtually complete absence of volatile components, its utilization is limited to central heating furnaces, as it has a higher combustion temperature, which may cause slagging of the grate and a higher ignition temperature.

Obecnie węgiel kamienny ze względu na emisję wydzielanych w fazie wytlewania i koksowania, czyli w fazie przygotowania węgla do spalania na ruszcie, tlenku węgla, niezupełnie spalonych paro-gazów oraz dwutlenku siarki nie może być paliwem polecanym do spalania w paleniskach z rusztem, czyli między innymi w piecach domowych. Koks opałowy jest paliwem znacznie lepszym lecz nie jest paliwem optymalnym do spalania we wszystkich paleniskach z rusztem. Natomiast półkoks jest paliwem odpowiednim dla celów spalania w paleniskach z rusztem, lecz z uwagi na duże koszty procesu wytlewania paliwo tego typu jest na rynku nieobecne. Brak jest również innych bezdymnych paliw formowanych.Currently, hard coal, due to the emissions released during the casting and coking phase, i.e. in the phase of coal preparation for grate combustion, carbon monoxide, incompletely burnt vapor-gases and sulfur dioxide, cannot be a fuel recommended for combustion in grate furnaces, i.e. in domestic stoves. Heating coke is a much better fuel, but it is not an optimal fuel for combustion in all grate furnaces. On the other hand, semi-coke is a fuel suitable for combustion in grate furnaces, but due to the high costs of the smelting process, this type of fuel is not available on the market. There are also no other form smokeless fuels.

Istotą wynalazku jest sposób otrzymywania paliwa stałego do spalania warstwowego w paleniskach z rusztem płaskim, który według wynalazku polega na tym, że węgiel kamienny o wielkości kawałków nie mniejszych od 10 mm oraz koks o wielkości kawałków większej od 20 mm miesza się ze sobą w takich proporcjach by zawartość części lotnych wynosiła od 10% do 18%. Maksymalna różnica między mniejszymi kawałkami węgla i większymi kawałkami koksu nie powinna przekraczać wielkości 30 mm.The essence of the invention is a method of obtaining solid fuel for layered combustion in furnaces with a flat grate, which according to the invention consists in that hard coal with a piece size not smaller than 10 mm and coke with a piece size greater than 20 mm are mixed with each other in such proportions that the volatile content is between 10% and 18%. The maximum difference between the smaller pieces of coal and the larger pieces of coke should not exceed 30 mm.

Zaletą sposobu otrzymywania paliwa stałego według wynalazku jest poprawa efektywności jego spalania i zmniejszenie emisji par smoły do otoczenia, spowodowane selektywnym spalaniem dwóch komponentów: węgla i koksu - najpierw węgla o niższej temperaturze zapłonu, którego palące się części lotne podgrzewają koks do temperatury zapłonu.The advantage of the method of obtaining solid fuel according to the invention is the improvement of its combustion efficiency and reduction of tar vapor emission to the environment, caused by the selective combustion of two components: coal and coke - first coal with a lower ignition temperature, the burning volatile parts of which heat the coke to the ignition temperature.

W skład mieszaniny paliw wchodzą komponenty o określonej granulacji, a mianowicie wielkość kawałków węgla powinna być mniejsza od wielkości kawałków koksu. Przy wyborze węgla o wielkości kawałków około 10 mm należy wybrać kawałki koksu o wielkości w przedziale od 20 mm do 40 mm, natomiast przy wyborze węgla o wielkości kawałków około 70 mm należy dobrać koks, którego wielkość kawałków jest większa niż 70 mm a mniejsza niż 100 mm. Przy zastosowaniu węgla o dużej zawartości części lotnych i koksu opałowego o małej zawartości tych części należy utworzyć, dodając większą ilość koksu, taką mieszaninę tych paliw aby wprowadzona na ruszt zawierała części lotne w ilości 10-18%, czyli tyle ile posiadają paliwa uznane jako dobre - węgiel typu 37 oraz 38, formowane paliwo bezdymne oraz półkoks.The fuel mixture consists of components with a specific granulation, namely the size of the coal pieces should be smaller than the size of the coke pieces. When selecting coal with a piece size of about 10 mm, choose coke pieces with a size ranging from 20 mm to 40 mm, while when selecting coal with a piece size of about 70 mm, choose a coke whose piece size is greater than 70 mm and less than 100 mm. When using coal with a high proportion of volatile components and heating coke with a low content of these components, the mixture of these fuels should be created by adding more coke, such that the mixture of these fuels introduced on the grate contains volatile components in the amount of 10-18%, i.e. as much as the fuels recognized as good have - type 37 and 38 coal, molded smokeless fuel and semi-coke.

Kluczem do poprawy efektywności spalenia i zmniejszenia emisji par smoły do otoczenia jest selektywne spalanie dwu komponentów - najpierw węgla o niższej temperaturze zapłonu, którego palące się części lotne podgrzewają koks do temperatury zapłonu. W czasie dużego zapotrzebowania powietrza przy temperaturze maksymalnego wydzielania par smoły koks się jeszcze nie pali i nie zużywa tlenu, mogą zatem spalać się bezdymnie w warstwie nad rusztem paro-gazy. Dopiero później, po zakończeniu procesu wytlewania i spaleniu jego gazowych produktów, zarówno wytworzony na ruszcie paleniska koks jak i wprowadzony z węglem koks podgrzany do temperatury zapłonu, palą się zgodnie z oczekiwanym efektem cieplnym.The key to improving the combustion efficiency and reducing tar vapor emissions to the environment is the selective combustion of two components - first, coal with a lower ignition point, the burning volatile parts of which heat the coke to its ignition temperature. During high air demand at the temperature of maximum tar vaporization, the coke does not burn yet and does not consume oxygen, therefore, it can burn smokelessly in the layer above the steam-gas grate. Only later, after the smelting process has been completed and its gaseous products have been burned, both the coke produced on the furnace grate and the coke introduced with coal, heated to the ignition temperature, burn according to the expected thermal effect.

Podobnie do przedstawionego modelu spalania mieszaniny węgla i koksu przebiega w palenisku spalanie drewna i węgla.The combustion of wood and coal in the furnace is similar to the presented model of combustion of a mixture of coal and coke.

178 694178 694

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Mintage 60 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claim

Method of obtaining solid fuel for combustion, layered in furnaces with a flat grate, containing hard coal and coke, characterized in that hard coal with a size of pieces not smaller than 10 mm and coke with a size of pieces larger than 20 mm are mixed with each other in such proportions that the volatile content is between 10% and 18%, while the maximum difference between the smaller pieces of coal and the larger pieces of coke should not exceed 30 mm.