PL187679B1 - Palenisko do spalania stałego paliwa organicznego - Google Patents

Abstract

Palenisko do spalania stalego paliwa orga- nicznego, majace komore spalania o ksztalcie graniastoslupa z lejem chlodnym, posiadaja- cym wylot szczelinowy utworzony przez pochylosci scianek dolnej czesci komory spalania, przy czym pod wylotem leja chlod- nego, na calej jego szerokosci, znajduje sie urzadzenie doprowadzania dmuchu dolnego, co najmniej jeden palnik usytuowany na sciance komory spalania oraz kanal poboru gazów spalinowych polaczony, w swej górnej czesci, z otworem poboru gazów spalino- wych usytuowanym w sciance komory spala- nia, zas w swej dolnej czesci z palnikiem poprzez wentylator mielacy, znamienne tym, ze kanal (6) poboru gazów spalinowych jest polaczony, w swej górnej czesci, z kanalem (9) doprowadzania sorbentu zwiazków siarki. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest palenisko do spalania stałego paliwa organicznego. Palenisko może być, w szczególności, stosowane do spalania paliwa o zwiększonej zawartości substancji lotnych.

Podczas spalania paliwa organicznego o zwiększonej zawartości substancji lotnych powstają trudności, związane z tym, że podczas ogrzewania tego paliwa w układzie przygotowania pyłu węglowego wydziela się znaczna ilość gazów wybuchowych, co wymaga szczególnej uwagi w odniesieniu do przygotowywania i podawania paliwa do komory paleniskowej. Zwykle dla suszenia takich paliw stosuje się obojętne gazy spalinowe, natomiast nie stosuje się powietrza, zawierającgo dużo tlenu.

Ponadto, przy konstruowaniu palenisk szczególną uwagę zwraca się na ich charakterystyki ekologiczne, a mianowicie na możliwość zapewnienia takich warunków spalania, przy których do środowiska trafiałaby minimalna ilość związków szkodliwych. Przy tym, istotne znaczenie ma jakość przygotowania paliwa, w tym także jego wilgotność.

Z książki R.G. Zacha „Instalacje kotłowe”, wyd. „Energia”, Moskwa, 1968, str. 77, jest znane palenisko do spalania stałego paliwa organicznego posiadające komorę spalania o kształcie graniastosłupa, na ściance której jest zainstalowany co najmniej jeden palnik. Palenisko jest wyposażone w zsyp dla paliwa, z którego trafia ono do pionowego kanału odlotowego gazu. Kanał poboru gazów spalinowych jest połączony, w swojej górnej części, z otworem poboru gazów spalinowych usytuowanym w ściance komory spalania. Dolny koniec kanału poboru gazów spalinowych jest połączony z wentylatorem mielącym. Wentylator mielący, z kolei, jest połączony z palnikiem.

W celu zmniejszenia zawartości siarki w gazach spalinowych stosowane są trzy podstawowe sposoby: eliminuje się ją z paliwa przed jego doprowadzeniem do paleniska (na ogół w miejscu wydobycia), stosuje sią różne sorbenty zawierające wapń i magnez (wapno, węglan wapniowy i inne) dla oczyszczania spalin za kotłem, lub sorbenty te wtryskuje się wprost do komory paleniskowej, w celu bezpośredniego (suchego lub półsuchego) wiązania siarki. Możliwe są również kombinowane sposoby wiązania siarki zawartej w paliwie organicznym. Ponieważ związki wapnia zaliczane są do łatwotopliwych, ważne jest podawanie cząstek sorbentu do takich stref komory paleniskowej, w których temperatura nie przewyższa temperatury topnienia sorbentu. W przeciwnym przypadku może nastąpić nadtopienie powierzchniowe cząstek sorbentu, a w następstwie, zamknięcie porów i zmniejszenie powierzchni reagującej. Może to doprowadzić do pogorszenia ekonomicznych wskaźników pracy paleniska, spowodowanych zażużlaniem ekranów komory paleniskowej, a nawet do całkowitego zatrzymania kotła.

187 679

Z japońskiego opisu patentowego nr 4-67085 jest znane palenisko mające komorę spalania z zainstalowanym na jej ściance co najmniej jednym palnikiem dla doprowadzenia mieszanki paliwowo-powietrznej. Palenisko jest wyposażone w środki do doprowadzenia sorbentu, takie jak kanał do podawania związków zawierających wapń w postaci drobnodyspersyjnej lub w postaci szlamu, dla wiązania związków zawierających siarkę, położony powyżej poziomu palnika na tej samej ściance. Ponadto, palenisko ma wyposażenie dla odzyskiwania popiołu lotnego z produktów spalania, specjalnej obróbki tego popiołu i zawracania jego do strefy spalania.

Celem wynalazku jest skonstruowanie paleniska, w którym przy wykorzystywaniu paliwa o zwiększonej zawartości substancji lotnych byłaby zapewniona ich bezpieczna koncentracja w komorze spalania, i dzięki temu zwiększona niezawodność paleniska, oraz zapewnione stosunkowo pełne wykorzystanie sorbentu, przy temperaturze optymalnej dla wiązania związków siarki.

Palenisko do spalania stałego paliwa organicznego, mające komorę spalania o kształcie graniastosłupa z lejem chłodnym, posiadającym wylot szczelinowy utworzony przez pochyłości ścianek dolnej części komory spalania, przy czym pod wylotem leja chłodnego, na całej jego szerokości, znajduje się urządzenie doprowadzania dmuchu dolnego, co najmniej jeden palnik usytuowany na ściance komory spalania oraz kanał poboru gazów spalinowych połączony, w swej górnej części, z otworem poboru gazów spalinowych usytuowanym w ściance komory spalania, zaś w swej dolnej części z palnikiem poprzez wentylator mielący, według wynalazku charakteryzuje się tym, że kanał poboru gazów spalinowych jest połączony, w swej górnej części, z kanałem doprowadzania sorbentu związków siarki.

Ponieważ w palenisku według wynalazku sorbent związków siarki jest podawany, poprzez specjalny kanał, do górnej części kanału poboru gazów spalinowych, zachodzi w nim reakcja cząstek sorbentu ze związkami siarki, znajdującymi się w gazach spalinowych, odbieranych z komory spalania. Przy tym na powierzchni cząstek sorbentu tworzy się warstwa przereagowana. Ponieważ z kanału poboru gazów sorbent razem z paliwem jest kierowany do wentylatora mielącego, następuje zniszczenie tej warstwy i zmieszanie cząstek sorbentu z paliwem. Następnie, przy dostarczaniu paliwa, zmieszanego z sorbentem poprzez palnik do komory spalania, zachodzi reakcja cząstek sorbentu, które dotychczas nie przereagowały, ze związkami siarki. Dzięki urządzeniu doprowadzenia dmuchu dolnego, w dolnej części komory spalania w wyniku wzajemnego oddziaływania dwóch strumieni - z palnika i z wylotu szczelinowego leja chłodnego - powstaje obszar wirowy. W obszarze wirowym temperatura wynosi zwykle 1000 - 1100°C. W tej temperaturze szybkość reakcji współdziałania tlenku wapnia i dwutlenku siarki jest większa niż szybkość odwrotnej reakcji rozkładu siarczanu wapniowego, co zapewnia związanie znacznej części siarki i wydalenie jej ze strefy spalania w najbardziej zadowalającej pod względem ekologicznym postaci. Ponadto, w takiej temperaturze nie następuje nadtopienie powierzchni cząstek sorbentu, a zatem zamknięcie porów i zmniejszenie reagującej powierzchni. Warstwa siarczanu wapniowego, powstająca na powierzchni cząstek sorbentu i ciągle rosnąca z czasem, pozostaje nie nadtopiona i porowata, co pozwala tlenkowi siarki przenikać przez pęknięcia i pory do powierzchni cząstki sorbentu, która jeszcze nie przereagowała. Dzięki wielokrotnej cyrkulacji cząstek w obszarze wirowym znacznie zwiększa się czas ich przebywania w strefie sprzyjających temperatur;. Są zatem zapewnione optymalne warunki dla przebiegu reakcji cząstek sorbentu i paliwa.

W palenisku według wynalazku sorbent jest wykorzystywany dwukrotnie - w kanale poboru gazu i w komorze spalania, co stwarza warunki praktycznie pełnego jego wykorzystania, i dzięki temu, uzyskania dobrych wskaźników ekonomicznych i ekologicznych paleniska.

Palenisko według wynalazku jest pokazane, w przykładzie wykonania, na rysunku przedstawiającym je w przekroju pionowym.

Palenisko ma komorę 1 spalania w kształcie graniastosłupa, z lejem chłodnym 2, utworzonym przez pochyłości ścianek dolnej części komory spalania, i urządzenie 3 doprowadzenia dmuchu dolnego, rozciągające sią na całej szerokości wylotu szczelinowego 4 leja chłodnego 2. Palenisko posiada również palnik 5, zainstalowany na jego ściance, i pionowy kanał 6. poboru gazów spalinowych. W swojej górnej części kanał poboru gazów, poprzez otwór poboru gazów 7 i kanał 8, łączy sią z przestrzenią wewnętrzną komory 1 spalania. Kanał 8,

187 679 z kolei, łączy się z kanałem 9 do doprowadzania sorbentu. Kanał 6 poboru gazów spalinowych, w swojej części dolnej, łączy się z wentylatorem mielącym 10 oraz, poprzez ten wentylator i palnik 5, z przestrzenią wewnętrzną komory 1 spalania.

Podczas pracy paleniska paliwo poprzez zsyp 11 jest dostarczane do kanału 6 poboru gazów spalinowych. Jednocześnie gorące gazy spalinowe poprzez otwór poboru gazów 7 trafiają do kanału 8, i następnie do kanału 6 poboru gazów spalinowych, gdzie gazy spalinowe wstępnie mieszają się z sorbentem związków siarki, doprowadzanym poprzez kanał 9 do kanału 8. W miarę przepływu gazów spalinowych, cząstek sorbentu i paliwa wzdłuż kanału 6 poboru gazów spalinowych paliwo nagrzewa się, następuje wydzielenie substancji lotnych i zmieszanie się ich z gazami spalinowymi. Jednocześnie na powierzchni cząstek sorbentu następuje reakcja wiązania związków siarki z sorbentem. Ponieważ gazy spalinowe mają temperaturę od 600 do 1100°C, przy której, jak wiadomo, najbardziej efektywnie przebiega reakcja wiązania związków siarki, w kanale 6 poboru gazów spalinowych są zapewnione optymalne warunki do wiązania związków siarki.

Z kanału 6 poboru gazów spalinowych paliwo w mieszaninie z gazami spalinowymi i sorbentem jest dostarczane do wentylatora mielącego 10. W wentylatorze mielącym 10 następuje dalsze suszenie paliwa, rozdrobnienie jego cząstek, rozdrobnienie cząstek sorbentu i zmieszanie. Przy tym podlega zniszczeniu powierzchniowa warstwa cząstek sorbentu i otwiera się dostęp do jądra tych cząstek, które wcześniej nie uległo reakcji. W ten sposób cząstki sorbentu są ponownie przygotowywane do wykorzystania. Przygotowana mieszanina jest podawana do palnika 5. Drobne cząstki paliwa i substancje lotne spalają się w pobliżu palnika w części przelotowej pochodni. Większe, stałe cząstki paliwa i sorbentu spadają do dolnej części paleniska i podchwytywane są powietrzem z urządzenia 3 doprowadzenia dmuchu dolnego, skierowanym wzdłuż pochylenia leja chłodnego.

Przeciwne strumienie mieszanki paliwowo-powietrznej z palnika i powietrza z urządzenia doprowadzenia dmuchu dolnego współdziałają i tworzą obszar wirowy z temperaturą ok. 1000°C. Wielokrotna cyrkulacja w tym obszarze cząstek paliwa, sorbentu i gazów spalinowych umożliwia ich długotrwałe przebywanie w temperaturze najbardziej efektywnej dla wiązania siarki, co zapewnia praktycznie całkowite wykorzystywanie sorbentu.

Przeprowadzone badania wykazały, że palenisko według wynalazku zapewnia znaczne zmniejszenie zawartości tlenków siarki w gazach spalinowych, przy ekonomicznym wykorzystaniu sorbentu. Ponadto, praca takiego paleniska jest bezpieczna, nawet przy wykorzystaniu paliwa z większą zawartością substancji lotnych.

Palenisko według wynalazku może być umieszczone w już czynnych instalacjach, przy tym koszty rekonstrukcji są stosunkowo niewielkie, a efekt znaczący.

187 679

187 679

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Palenisko do spalania stałego paliwa organicznego, mające komorę spalania o kształcie graniastosłupa z lejem chłodnym, posiadającym wylot szczelinowy utworzony przez pochyłości ścianek dolnej części komory spalania, przy czym pod wylotem leja chłodnego, na całej jego szerokości, znajduje się urządzenie doprowadzania dmuchu dolnego, co najmniej jeden palnik usytuowany na ściance komory spalania oraz kanał poboru gazów spalinowych połączony, w swej górnej części, z otworem poboru gazów spalinowych usytuowanym w ściance komory spalania, zaś w swej dolnej części z palnikiem poprzez wentylator mielący, znamienne tym, że kanał (6) poboru gazów spalinowych jest połączony, w swej górnej części, z kanałem (9) doprowadzania sorbentu związków siarki.