PL189701B1 - Szybkopalna kompozycja paliwowa oraz sposób spalania i instalacja do spalania - Google Patents

Abstract

1. Szybkopalna kompozycja pali- wowa, znamienna tym, ze zawiera od 40% do 95% wagowych szybkopalnego paliwa kopalnego oraz od 60%-5% wagowych sta- lego paliwa niekopalnego, wybranego z gru- py obejmujacej stale odpady miejskie, ma- terialy typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny, przy czym paliwo to poddawane jest odpo- wiedniej obróbce zapewniajacej jego szyb- kopalnosc. 37. Instalacja szybkiego spalania co najmniej jednego szybkopalnego paliwa ko- palnego, obejmujaca boiler (1, 18A), co najmniej jeden palnik (12), uklad (23, 24, 25, 42, 43, 44 i 45) zasilania co najmniej jednym szybkopalnym paliwem kopalnym, i strefe spalania (11) o temperaturze wyzszej od pewnej wstepnie ustalonej wartosci, zna- mienna tym, ze obejmuje równiez urzadzenie zasilania (53), które dostarcza stale paliwo niekopalne do strefy spalania (11). FIG. 72 189 701 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja paliwowa, ulegająca szybkiemu spalaniu, sposób szybkiego spalania tej kompozycji oraz instalacja do realizacji tego sposobu.

Bardziej szczegółowo wynalazek dotyczy kompozycji paliwowej, która szybko się spala i obejmuje paliwo kopalne oraz stałe paliwo niekopalne, przy czym to ostatnie wybrane jest z grupy obejmującej stałe odpady miejskie, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny.

Dotychczas zaproponowano szereg sposobów niszczenia i/lub odzyskiwania, przynajmniej częściowego, zużytych opakowań plastikowych, opon i/lub stałych odpadów miejskich.

Problem jest jednak bardzo złożony, ponieważ zarówno rodzaj jak i skład stałych odpadów miejskich zmienia się w zależności od tego gdzie i kiedy są one gromadzone, a także ze względu na obecne w nich gnilne odpady organiczne.

Dotychczas zaproponowano szereg sposobów usuwania gnilnych części organicznych z odpadów stałych, które z kolei można wysuszyć, zemleć i zaglomerować. Aglomerację wykonuje się zwykle przez sprasowanie odpadów do postaci granulek lub płytek, które następnie poddaje się zniszczeniu przez spalenie w piecach z rusztem ruchomym lub z bębnem obrotowym, w których przebywają one w strefie wysokich temperatur dostatecznie długo, aby nastąpiło w zasadzie całkowite spalenie masy palnej. Ten czas przebywania, który można łatwo dobierać, a także obliczać przez podzielenie długości drogi przebywanej przez masę w strefie spalania przez szybkość przemieszczania się masy, wynosi co najmniej 1 minutę, korzystnie co najmniej 3 minuty, a ogólnie 5 minut lub więcej.

Wadą tych znanych sposobów jest to, że ani granulkami, ani płytkami nie można zasilać palników, w których ma zachodzić szybkie spalanie. Dodatkową wadą jest konieczność przygotowywania granulek i płytek, co wymaga zastosowania szeregu zabiegów wstępnych, takich jak prasowanie, które pociągają za sobą pewne zużycie energii i w ten sposób zwiększają koszty, co czyni wspomniane wyżej znane sposoby nieekonomicznymi.

Obecnie opracowano taką kompozycję paliwa, którą można wytwarzać bez potrzeby formowania aglomeratów, i która umożliwia zaoszczędzenie dużych ilości paliw kopalnych w procesie wytwarzania energii.

W pierwszym aspekcie, wynalazek dotyczy kompozycji paliwa, która spala się szybko i obejmuje od 40% do 95% wagowych szybkopalnego paliwa kopalnego oraz od 60% do 5% wagowych paliwa stałego niekopalnego, wybranego z grupy obejmującej stałe odpady miejskie, mate189 701 riały o charakterze polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny, przy czym paliwo to poddane jest odpowiedniej obróbce pozwalającej uzyskać materiał szybkopalny.

Korzystnie, ilość szybkopalnego paliwa kopalnego wynosi od 50% do 90% wagowych, zaś paliwa stałego niekopalnego od 50% do 10% wagowych. Jeszcze korzystniej, ilość szybkopalnego paliwa kopalnego wynosi od 60% do 80% wagowych, zaś paliwa niekopalnego od 40% do 20% wagowych.

Stosowane w opisie tego wynalazku i w zastrzeżeniach określenie szybkie spalanie oznacza spalanie, w którym co najmniej 90% paliwa doprowadzonego do palnika ulega spaleniu w czasie krótszym niż 10 sekund, korzystnie w czasie krótszym niż 5 sekund, a szczególnie korzystnie w czasie krótszym niż 3 sekundy

Typowymi przykładami szybkopalnych paliw kopalnych są metan, olej opałowy, który może być wprowadzany w postaci emulsji, i węgiel kopalny w postaci pyłu, który może być wprowadzany w postaci zawiesiny w wodzie.

Typowe przykłady przetwarzania, któremu poddaje się stałe odpady miejskie przed użyciem ich jako szybkopalnego, stałego paliwa niekopalnego obejmują w sposób nieograniczający wynalazku, usuwanie wszelkich gnilnych części organicznych i wszelkich części metalicznych, suszenie, mielenie i przesiewanie. Tak przetworzone stałe odpady miejskie będą w tym tekście określane skrótem USW. W przypadku materiałów o charakterze polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych, odpowiedni sposób przetwarzania obejmuje, w sposób nieograniczający wynalazku, usunięcie wszelkich części metalicznych, wysuszenie, zmielenie i przesiewanie. Według wynalazku, korzystne przykłady szybkopalnych kompozycji paliwowych obejmują:

- pył węglowy + USW,

- pył węglowy + materiał typu polimeru nieelastomerycznego,

- pył węglowy + USW + materiał typu polimeru nieelastomerycznego,

- pył węglowy + USW + materiał typu polimeru elastomerycznego,

- pył węglowy + materiał typu polimeru nieelastomerycznego + materiał typu polimeru elastomerycznego,

- pył węglowy + USW + materiał typu polimeru nieelastomerycznego + materiał typu polimeru elastomerycznego,

- metan gazowy + USW,

- metan gazowy + materiał typu polimeru nieelastomerycznego,

- metan gazowy + USW + materiał typu polimeru nieelastomerycznego,

- metan gazowy + USW + materiał typu polimeru elastomerycznego,

- metan gazowy + materiał typu polimeru nieelastomerycznego + materiał typu polimeru elastomerycznego,

- metan gazowy + USW + materiał typu polimeru nieelastomerycznego + materiał typu polimeru elastomerycznego.

Typowy przykład odpowiedniej kompozycji paliwa stałego niekopalnego, obejmującej USW i materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych, podaje włoskie zgłoszenie patentowe nr MI97A 02890 z 30 grudnia 1997 r.

W powyższym zgłoszeniu nr MI97A 02890 kompozycja stałego paliwa niekopalnego obejmuje w sposób typowy pierwszą frakcję zawierającą USW, drugą frakcję składającą się z materiału typu polimeru elastomerycznego i trzecią frakcję składającą się z materiału typu polimeru nieelastomerycznego. Korzystnie, kompozycja taka ma gęstość pozorną, równą lub mniejszą od 0,6 g/cm³, a ilość każdej ze wspomnianych trzech frakcji dobierana jest w zależności od wymaganej wartości opałowej paliwa. Z reguły gęstość pozorna mieści się w przedziale wartości od 0,2 do 0,6 g/cm³, korzystnie w przedziale wartości od 0,3 do 0,5.

Jedną z nieoczekiwanych właściwości paliwa stałego niekopalnego, stwierdzoną w opisanych poniżej doświadczeniach jest to, że zachowuje się ono jak zwykłe szybkopalne paliwo o przeciętnej wartości opałowej. StMerdzono również, że wydajne mielenie i//ub rozdrabnianie jego składników do uzyskania wstępnie ustalonych wartości, pozwala obniżyć zawartość składników niespalających się, zarówno w popiele stałym jak i w popiołach lotnych, i doprowadzić tę zawartość do poziomu zbliżonego do poziomu, który występuje w przypadku paliwa kopalnego.

189 701

Ogólnie biorąc, proces przygotowywania kompozycji paliwa stałego opisanej w zgłoszeniu włoskim nr MI97A 02890 obejmuje następujące etapy:

a) stałe odpady miejskie poddaje się przeróbce mającej na celu usunięcie, aj) części organicznych gnilnych metodą przesiewania, a₂) wtrętów żelaznych przy zastosowaniu separatora magnetycznego, aj) wtrętów aluminiowych przy zastosowaniu magnesu na prądy wirowe,

b) uzyskaną frakcję stałych odpadów miejskich poddaje się rozdrabnianiu,

c) materiał odpadowy złożony z nieelastomeiycznych polimerów poddaje się rozdrabnianiu,

d) wspomniane wyżej rozdrobnione frakcje stałych odpadów miejskich i materiału typu polimeru nieelastomeiycznego suszy się do zawartości wilgoci mniejszej lub równej 10%,

e) wyżej wymienione frakcje poddaje się zmieleniu,

f) materiał elastomeryczny poddaje się zmieleniu i uwalnia od wszelkich wtrętów żelaznych,

g) wyżej wspomniane frakcje miesza się z sobą w określonym stosunku wagowym, który jest funkcją wymaganej wartości opałowej.

Przykładem materiałów elastomerycznych są zużyte opony.

Przykładami materiałów o charakterze polimerów nieelastomerycznych są opakowania i folie obwojowe, wykonane z tworzyw termoplastycznych i/lub termoutwardzalnych. Typowymi przykładami materiałów termoplastycznych, stosowanych głównie do wytwarzania folii obwojowych są: polietylen, polietylen niskiej gęstości, polietylen wysokiej gęstości, polipropylen, poli(tereftalan etylenu), polistyren, kopolimery etylen/a-olefiny C4-C2, polimery i kopolimery winylowe itp.

W drugim aspekcie, wynalazek dotyczy szybkopalnej kompozycji paliwowej, obejmującej 40% do 95% wagowych szybkopalnego paliwa kopalnego oraz 60% do 5% wagowych cząstek o rozmiarach mniejszych niż 1 mesh (15 mm) materiału paliwa wybranego z grupy obejmującej US W, materiały typu elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny.

Korzystnie, wspomniane wyżej cząstki obejmują co najmniej 90% wagowych cząstek 0 rozmiarze mniejszym niż 2 mesh (7,5 mm). Jeszcze korzystniej, wspomiane wyżej cząstki zawierają co najmniej 50% wagowych cząstek o rozmiarze mniejszym niż 4 mesh (3,75 mm).

Granulki polimeru elastomerycznego, o ile występują w kompozycji paliwowej, mają rozmiary mniejsze od 5 mm.

Te stosunkowo duże rozmiary cząstek paliwa stałego niekopalnego stanowią całkowicie nieoczekiwaną cechę charakterystyczną obecnego wynalazku. Wynika to stąd, że tradycyjne materiały paliwowe, ulegające szybkiemu spalaniu, składają się z paliw kopalnych typu gazów 1 cieczy. Natomiast paliwo kopalne stałe, np. węgiel, nadaje się do użytku jako materiał paliwowy szybkopalny dopiero wtedy gdy jest tak drobno zmielony, że 99% cząstek ma rozmiary mniejsze od 100 mesh (0,15 mm), natomiast 70% cząstek ma rozmiary mniejsze niż 200 mesh (0,075 mm). Nie można było przewidzieć, że paliwo stałe niekopalne będzie się nadawać do procesu szybkiego spalania nawet wówczas, gdy jego cząstki będą co najmniej 50 razy większe od cząstek pyłu węglowego.

Co więcej, uważano, że elementem podstawowym powinien być rozmiar granulek polimeru elastomerycznego, i że powinien on być tego rzędu co rozmiar granulek pyłu węglowego. Jednak, nieoczekiwanie stwierdzono, że dla granulek polimeru elastomerycznego wystarczy aby ich rozmiar był mniejszy niż 5 mm.

Ponadto, w przypadku kompozycji, która stanowi drugi aspekt wynalazku, ilość szybkopalnego paliwa kopalnego mieści się korzystnie w zakresie 50% do 90% wagowych, natomiast ilość dodawanego materiału paliwowego wynosi od 5% do 10% wagowych. Jeszcze korzystniej, ilość szybkopalnego paliwa kopalnego wynosi pomiędzy 60% a 80% wagowych, zaś materiału dodawanego paliwa 40%-20% wagowych.

Typowy przykład kompozycji zawierającej paliwo stałe niekopalne, obejmującej USW i materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz sposób wytwarzania powyższej kompozycji opisany jest we włoskim zgłoszeniu patentowym nr MI97A 02890.

W korzystnym wykonaniu wynalazku materiał paliwowy, wybrany z grupy obejmującej USW, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny, składa się z mieszaniny obejmującej 40% do 80% wagowych suchych, stałych odpadów miejskich, 10% do 50% wagowych materiałów elastomerycznych oraz 10% do 50% wagowych mate189 701 riałów typu polimerów nieelastomerycznych. Jeszcze korzystniej, mieszanina ta obejmuje 60% do 80% wagowych suchych, stałych odpadów miejskich, 10% do 30% wagowych materiałów elastomerycznych i 10% do 30% wagowych materiałów typu polimerów nieelastomerycznych.

W trzecim aspekcie, wynalazek dotyczy sposobu spalania, w którym płomień palnika kotła opalanego paliwem szybkopalnym jest zasilany strumieniem materiału paliwowego szybkopalnego, obejmującego 40% do 95% wagowych paliwa kopalnego, spalającego się szybko oraz 60% do 5% materiału paliwowego wybranego z grupy obejmującej USW, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny, który poddany został stosownej obróbce dla przetworzenia go w materiał szybkopalny.

W korzystnym wykonaniu, wspomniane paliwo kopalne doprowadzane jest do znanego w technice palnika, natomiast paliwo niekopalne, które wykazuje zdolność szybkiego spalania doprowadzane jest do obszaru kotła, określanego terminem obszar płomienia, tzn. rejonu kotła, w którym temperatura przekracza 1400°C. Ogólnie, w obszarze płomienia temperatura mieści się w przedziale od 1500 do 2000°C.

Zwykle materiał powyższego paliwa jest szybkopalny gdy jego cząstki mają rozmiary mniejsze niż 1 mesh (15 mm). Korzystnie, gdy co najmniej 90% wagowych powyższych cząstek ma rozmiary mniejsze niż 2 mesh (7,5 mm). Jeszcze korzystniej, gdy co najmniej 50% wagowych wspomnianych wyżej cząstek ma rozmiary mniejsze od 4 mesh (3,75 mm). Jeśli dodawany jest polimer elastomeryczny, korzystnie ma on postać granulek o rozmiarach mniejszych niż 5 mm.

Korzystnie, w sposobie spalania według wynalazku, strumień materiału szybkopalnego paliwa obejmuje 50% do 80% wagowych szybkopalnego paliwa kopalnego oraz 50% do 20% wagowych materiału paliwa wybranego z grupy obejmującej USW, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny. Jeszcze korzystniej, zawartość szybkopalnego paliwa kopalnego mieści się w przedziale od 60% do 80% wagowych, natomiast zawartość niekopalnego materiału paliwowego mieści się w przedziale od 40% do 20% wagowych.

Sposób według wynalazku okazał się szczególnie korzystny w zastosowaniu do opalania elektrociepłowni, tj. instalacji ogólnie przeznaczonych do wytwarzania pary wodnej do produkcji energii elektrycznej i/lub do ogrzewania komunalnego, które wytwarzają parę w ilości równoważnej mocy cieplnej większej niż 40 termicznych megawatów (tMW). Ogólnie elektrociepłownie o mocy mniejszej od 50 tMW zaliczane są do kategorii małych; elektrociepłownie o mocy 50 do 500 tMW zaliczane są do kategorii średnich, a przy mocy przekraczającej 500 tMW - do kategorii dużych.

W innym wykonaniu wynalazku, sposób spalania według wynalazku obejmuje podawanie materiału szybkopalnego paliwa obejmującego co najmniej jedno paliwo kopalne i jedno paliwo niekopalne wybrane z grupy obejmującej USW, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny, do strefy kotła utrzymywanej w takiej temperaturze, że zawartość niespalających się materiałów w popiele ciężkim utrzymywana jest na poziomie niższym od 50% wagowych.

W jeszcze innym wykonaniu wynalazku, sposób spalania według wynalazku obejmuje podawanie materiału szybkopalnego paliwa, zawierającego co najmniej jedno paliwo kopalne i jedno paliwo niekopalne wybrane z grupy obejmującej USW, materiały typu polimeru elastomerycznego i nieelastomerycznego oraz ich mieszaniny, przy czym rozmiary cząstek paliwa niekopalnego zostały wstępnie określone tak, że poziom części niespalonych w popiele ciężkim utrzymywany jest na poziomie niższym od 50% wagowych.

W czwartym aspekcie, wynalazek dotyczy urządzenia do szybkiego spalania co najmniej jednego szybkopalnego paliwa kopalnego, które to urządzenie obejmuje kocioł, co najmniej jeden palnik, strefę spalania oraz układ zasilania kotła co najmniej jednym szybkopalnym paliwem kopalnym, charakteryzujący się tym, że obejmuje on również urządzenie do zasilania wspomnianej strefy spalania paliwem niekopalnym.

W dwu korzystnych wykonaniach wynalazku, urządzenie dostarczające stałe paliwo niekopalne jest urządzeniem mechanicznym lub pneumatycznym. W szczególności mechaniczne urządzenie zasilające jest korzystnie urządzeniem typu ślimaka Archimedesa.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania (nie ograniczających zakresu stosowania wynalazku) na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia wykres, z podanymi stężeniami tlenków azotu (NOx), tlenku węgla (CO) i części niespalonych, które tworzą się w zależ8

189 701 ności od ilości tlenu użytego w eksperymencie spalania prowadzonego z zastosowaniem samego pyłu węglowego; fig. 2 - wykres, na którym są podane ilości ciężkiego popiołu (HA), powstałego w eksperymencie spalania przeprowadzonym z użyciem samego pyłu węglowego, dla porównania z ilościami ciężkiego popiołu powstałego w dwóch eksperymentach współspalania, przeprowadzonych przy użyciu różnych ilości pyłu węglowego i stałego paliwa niekopalnego; fig. 3 - wykres, na którym podane są zawartości części niespalonych w popiele ciężkim, powstałym w doświadczeniu spalania przeprowadzonego przy użyciu samego pyłu węglowego, dla porównania wartości otrzymanych w dwóch eksperymentach współspalania przeprowadzonych przy zastosowaniu różnych ilości pyłu węglowego i paliwa stałego niekopalnego; fig. 4 - wykres, na którym podano stężenia tlenków azotu (ΝΟχ), tlenku węgla (CO) i części niespalonych, powstałych przy spalaniu wyłącznie pyłu węglowego oraz w eksperymencie współspalania mieszaniny pył węglowy/stałe paliwo niekopalne; fig. 5 - wykres, na którym podane są ilości ditlenku siarki (SO2) utworzonego przy spalaniu samego pyłu węglowego do porównania przy spalaniu mieszaniny pył węglowy/stałe paliwo niekopalne; fig. 6 - wykres, na którym podano stężenia popiołów lotnych utworzonych w doświadczeniu ze spalaniem samego pyłu węglowego, dla porównania z wynikami otrzymanymi w doświadczeniu ze spalaniem mieszaniny pył węglowy/stałe paliwo niekopalne; fig. 7 - schemat siłowni do spalania paliwa szybkopalnego według wynalazku; fig. 8 - pierwszy układ dla zasilania doświadczalnego kotła materiałem paliwa szybkopalnego według wynalazku; fig. 9 - schemat drugiego układu zasilania kotła doświadczalnego materiałem paliwa szybkopalnego według wynalazku.

Na fig. 7-9, jednakowe elementy oznaczone są tymi samymi liczbami.

Figura 7 pokazuje w sposób schematyczny typową ciepłownię, stosowaną do wytwarzania pary wodnej przy użyciu materiału paliwa szybkopalnego według wynalazku.

Instalacja ta obejmuje kocioł parowy (18A) wyposażony w zestaw palników (12). Palniki te mogą być typu palników przedstawionych schematycznie na fig. 8 i 9, na których oznaczono j e tą samą liczbą (12).

Ogólna konstrukcja kotła lub wytwornicy pary (18A) jest powszechnie znana; opisana jest poniżej w skrócie, ze szczególnym uwzględnieniem tych specyficznych właściwości, które są przydatne dla zilustrowania wynalazku.

Z reguły, kocioł (18A) jest zaopatrzony w szereg palników (12) (nawet do 60), przy czym dokładna liczba palników (12) jest każdorazowo wstępnie określona w zależności od projektowanej wydajności kotła (18A). Palniki (12) mogą być umieszczone na jednej ścianie, na dwóch przeciwległych ścianach (jak pokazano na fig. 7), lub w narożach strefy spalania (11) zwanej również strefą płomienia. Konfiguracja ustawienia rzędu palników (12) ustalana jest indywidualnie dla każdego przypadku w oparciu o kryteria znane biegłym w dziedzinie, w zależności od wstępnie określonej charakterystyki cieplnej, przyjętej dla strefy spalania (11).

W strefie spalania (11) określonej zgodnie z rozmieszczeniem palników (12), płomienie utworzone przez palniki utrzymują temperaturę z reguły pomiędzy 1500 i 2000°C.

W dolnej części kotła znajdują się urządzenia i/lub elementy służące do zbierania i usuwania popiołu. Typowymi przykładami wspomnianych urządzeń i elementów są popielnik (13), w którym gromadzi się popiół i przenośnik taśmowy (19), który go usuwa.

W górnej części kotła (18A) przekrój kanału przepustowego jest zwężony, miejsce zwykle określane jako nos kotła (18C), i tą drogą gazy opuszczające strefę spalania (11) doprowadzane są do strefy wylotu gazów (18B), w której mają one temperaturę około 1150-1250°C. Następnie gazy przepływaaą przez strefę określaną zbiorowo jako sekcja rur konwekcyjnych, która obejmuje całą serię wymienników ciepła (15, 16) (zwykle określanych jako przegrzewacz, przegrzewacz wtórny lub ekonomizer), w których oddają one ciepło dla wytworzenia pary, która jest wykorzystywana do ogrzewania komunalnego i/lub do napędzania jednej lub szeregu turbin dla wytwarzania energii elektrycznej.

Po przejściu przez strefę konwekcyjną, gazy o temperaturze 500-600°C kierowane są do komina (60) przez układ filtrów (30), w którym wszystkie niespalone części lekkie, niesione przez te gazy zostają wychwycone.

Przed wejściem do układu filtrów (30), gazy ze strefy konwekcyjnej przechodzą przez wymiennik ciepła (20), w którym podgrzewają wchodzący strumień zimnego powietrza (21) i doprowadzają go do temperatury około 250-300°C.

189 701

Strumień podgrzanego powietrza (22) tłoczony jest przy użyciu wentylatora (22A) lub innego równoważnego urządzenia do palników (12), do których dochodzi ono w postaci strumienia pojedynczego lub szeregu indywidualnych strumieni, zależnie od szczegółów konstrukcji instalacji.

Część (23) strumienia wstępnie podgrzanego powietrza (22) jest dla wygody mieszana ze strumieniem zimnego powietrza (24) w celu utworzenia strumienia powietrza (25) o temperaturze około 150°C. Strumień ten (25) jest tłoczony przy użyciu wentylatora (25A) do młyna (45), w którym działa on jako medium transportujące drobno zmielony węgiel, w którym z reguły 99% cząstek ma rozmiary mniejsze niż 100 mesh, a 77% mniejsze niż 200 mesh.

Młyn (45), który wytwarza pył węglowy, zasilany jest węglem gruboziarnistym doprowadzanym z bunkra (44).

Do palników (12) doprowadzane są również strumienie metanu (42A), który jest dostarczany z sieci (42) dystrybucji metanu gazowego, oraz oleju opałowego (43A), który jest dostarczany z podgrzewanego zbiornika (43).

Dla uproszczenia, na fig. 7 przedstawiono tylko jeden system dostarczania metanu gazowego, oleju opałowego i pyłu węglowego do całego zespołu palników (12). Korzystnie jednak, każdy palnik (12) powinien być wyposażony w indywidualny system dostarczania paliwa.

Biegły w dziedzinie natychmiast zauważy, że schemat przedstawiony na fig. 7 jest czysto poglądowy i że możliwe są różne inne sposoby wykonania instalacji, np. w postaci kotłów wyposażonych w rurki parowe lub rurki z cieczą diatermiczną, które mogą w sposób znaczący różnić się od schematu podanego na fig. 7. Niemniej jednak każda z tych instalacji jest zgodna z celami wynalazku, ponieważ każda z nich może pracować w systemie szybkiego spalania.

Dla celów wynalazku, ciepłownia pracująca w systemie szybkiego spalania obejmuje także układ (53A), który jest zdolny zasilać płomień co najmniej jednego palnika (12) strumieniem (53) paliwa stałego niekopalnego o kontrolowanych i wstępnie określonych rozmiarach ziaren.

W nawiązaniu do specyficznych wymagań technicznych lub wstępnie wybranych rozwiązań konstrukcyjnych, strumień (53) stałego paliwa niekopalnego jest przenoszony przy użyciu odpowiedniego nośnika gazowego (52), zazwyczaj powietrza, i dostarczany bezpośrednio do jednego lub do wielu palników (12), lub do z góry wybranej strefy kotła jedną lub kilkoma niezależnymi rurami doprowadzającymi. W każdym przypadku strefa kotła, którą ma być doprowadzane stałe paliwo niekopalne, według wynalazku, musi mieć temperaturę dostatecznie wysoką aby zmniejszyć do minimum udział cząstek niespalonych, które gromadzą się w popielniku (13). Strefą taką może być np. wspomniana wyżej strefa spalania (11), w której temperatura wynosi korzystnie co najmniej 1500°C.

Przykłady systemów doprowadzania stałego paliwa niekopalnego opisano w nawiązaniu do fig. 8 i 9.

Figura 8 przedstawia system mechanicznego dostarczania stałego paliwa niekopalnego, w którym paliwo magazynuje się w pierwszym bunkrze (40), z którego podawane jest do młyna łopatkowego (41), którym je odpowiednio miele, a dalej dostarczane jest do drugiego bunkra (46), który może również służyć jako zbiomik typu odbieralnika. Drugi bunkier (46) ma ruchomą podstawę (47) w postaci taśmy przenośnika, który dostarcza określoną z góry ilość stałego paliwa niekopalnego w jednostce czasu do podwójnego ślimaka Archimedesa (48), który skierowany jest ku środkowi. Koła (49) napędzają stałe paliwo niekopalne w kierunku ślimaka Archimedesa (50), który przez otwór (51) wprowadza je do strumienia pyłu węglowego unoszonego przez powietrze nośne (25) i dostarczanego do płomienia (31) palnika (12).

Bunkry (46, 47) są wewnątrz pociągnięte antyadhezyjnym lakierem epoksydowym; na szczycie każdego bunkra znajduje się otwór zamykany przez ruchome drzwi, które umożliwiają załadunek paliwa w układzie gazoszczelnym chroniącym je przed działaniem czynników atmosferycznych.

Ślimak Archimedesa (50) przechodzi przez zbiomik (50A) z palnikami na powietrze, w którym panują temperatury rzędu 300°C. Zbiomik jest wyposażony w płaszcz wodny (niepokazany) pozwalający utrzymać stałe paliwo niekopalne w temperaturze poniżej 200°C, ponieważ powyżej tej temperatury paliwo to mięknie i staje się kleiste, co utrudnia dostarczanie go do palnika. Dodatkowo cały ślimak Archimedesa (50) wyłożony jest całkowicie włóknami ceramicznymi.

189 701

Ślimak Archimedesa (50) napędzany jest przez pierwszy silnik elektryczny (50b), który jest sprzężony z jednostką redukcyjną; obroty ślimaka są rzędu 140/minutę, wydajność 1200 kg/godzinę.

Drugi silnik elektryczny (niepokazany), wyposażony w jednostkę redukcyjną, napędza dwa koła (49). Koła (49) połączone są z sobą układem (niepokazanym), obejmującym pas trapezowy wyposażony w sprzęg śrubowy, który łączy dwa krążki o różnych średnicach tak, że koło dolne obraca się z większą szybkością aniżeli koło górne.

Figura 9 przedstawia alternatywne rozwiązanie dostarczania stałego paliwa niekopalnego w układzie pneumatycznym, w którym paliwo przechodzi z bunkra (46) do młyna łopatkowego (41) połączonego ze źródłem (52) powietrza nośnego, które przewodem (54) przenosi pneumatycznie paliwo, które osiągnęło dostateczny stopień zmielenia, do obszaru płomienia (11) kotła (1). W tym samym czasie pył węglowy jest również doprowadzany pneumatycznie w sposób całkowicie podobny do sposobu opisanego w związku z fig. 8.

CZĘŚĆ EKSPERYMANTALNA

I Materiały paliwowe.

Wytworzono stałe paliwo niekopalne o następującym średnim składzie: 70% wagowych USW, 15% wagowych materiałów typu polimerów nieelastomerycznych (materiały typu obwojów z tworzyw sztucznych) i 15% wagowych materiałów typu polimerów elastomerycznych (zużyte opony, pozbawione siatki metalowej, rozdrobnione na cząstki mniejsze niż 5 mm).

Przed wprowadzeniem do strefy spalania, paliwo wysuszono i zmielono dla uzyskania cząstek o rozmiarach praktycznie mniejszych niż 1 mesh, z tym, że 50% tych cząstek miało rozmiary mniejsze niż 4 mesh. Uzyskane w ten sposób paliwo miało gęstość pozorną około 0,4 g/cm³.

W tabeli 1 przedstawiono wyniki analizy fizykochemicznej otrzymanego stałego paliwa niekopalnego oraz węgla południowo-afrykańskiego, normalnie stosowanego do opalania elektrociepłowni, w postaci pyłu, w którym co najmniej 70% ziarn ma rozmiary mniejsze od 200 mesh.

Tabela 1

Wyniki analizy	Metoda	Węgiel suchy	Suche, stałe paliwo niekopalne
Węgiel (%)	ASTM D 5373	76,61	54,11
Wodór (%)	ASTM D 5373	3,63	7,13
Azot (%)	ASTM D 5373	1,53	1,05
Siarka (%)	ASTM D 4239	0,63	0,108
Popiół (%)	ASTM D 5142	10,89	11,99
Tlen (%)	obliczona	6,71	25,33
Wilgoć (%)	ASTM D 5142	-	-
Górna wartość opałowa (kcal/kg)	ASTM D 3286	7085	5803
Dolna wartość opałowa (kcal/kg)	obliczony	6899	5392
Substancje lotne (%)	ASTM 5142	25,59	81,61
Chlor (%)	ASTM D 2361	<0,1	0,27
Stechiometryczna wartość alfa1' (kg/kg)	obliczona	9,87	7,66
1 Stechiometryczna wartość alfa oznacza stechiometryczną, wagową ilość powietrza potrzebnego do spalenia 1 kg paliwa.

189 701

W tabeli 2 podano średnie wyniki analizy fizykochemicznej gazu ziemnego (metanu) użytego w tej samej instalacji. Składy oznaczono metodą chromatografii gazowej.

Tabela 2

Wyniki analizy	Metan gazowy
Hel (% mol.)	0,04
Metan (% mol.)	90,89
Etan (% mol.)	4,26
Izobutan (% mol.)	0,17
Izopentan (% mol.)	0,05
Heksany + wyższe węglowodory (% mol.)	0,05
Azot (% mol.)	2,92
Ditlenek węgla (% mol.)	0,19
Propan (% mol.)	1.15
n-Butan (% mol.)	0,24
n-Pentan (% mol.)	0,04
Górna wartość opałowa (kcal/Nm32))	9309
Dolna wartość opałowa (kcal/Nm32)	8400
2)Nm3 = m3w temperaturze 15°C i przy ciśnieniu 1,01326 bar (ciśnienie normalne)

II. Instalacja.

Przeprowadzono doświadczenia w eksperymentalnej ciepłowni (48 termicznych megawatów) z szybkim spalaniem, która szczególnie dobrze nadawała się do oceny funkcjonowania palników i materiałów paliwowych.

Układ ciepłowni był jak pokazano na fig. 8.

W szczególności, kocioł tej eksperymentalnej ciepłowni miał poziomą komorę spalania w kształcie piyzmatu typu podwójnego bębna, o maksymalnej wydajności 70 ton pary wodnej/godzinę, o ciśnieniu 29 barów.

Ponadto komora spalania była wykonana częściowo z materiałów ognioodpornych, tak aby móc regulować wymianę ciepła w obrębie płomienia i uzyskać sprawną ocenę termicznej wydajności ciepłowni. Komorę spalania wyposażono w szereg punktów dostępu, które pozwalały na obserwację i pomiary temperatury płomienia na całej długości komory spalania. System kontroli i regulacji całej instalacji był półautomatyczny i raporty uzyskiwane w sterowni obejmowały wszystkie dane procesowe tam, gdzie uzyskiwano je w sposób automatyczny i ciągły.

Dla ciągłej analizy gazów instalację wyposażono w następujące analizatory:

- Siemens IR ULTRAMAT™ 5 do oznaczania tlenków azotu NOx w zakresie od 0 do 800 mg/Nm³, wyposażony w przelicznik NO2/NO, o precyzji <0,5% w odniesieniu do całego zakresu skali

- Siemens IR ULTRAMAT™ 5 do oznaczania CO w zakresie od 0 do 800 mg/Nm³, o precyzji <0,5% w odniesieniu do całego zakresu skali

- Siemens IR ULTRAMAT™ 5 do oznaczania CO2 w zakresie od 0 do 20%, o precyzji <0,5% w odniesieniu do całego zakresu skali

- Siemens IR OXYMAT™ 5, paramagnetyczny analizator do oznaczania O2 w zakresie od 0 do 5%, od 0 do 10% i od 0 do 25% o precyzji <0,5% w odniesieniu do całego zakresu skali

- Siemens IR ULTRAMAT™ 5 do oznaczania SO2 w zakresie od 0 do 3000 mg/Nm3, o precyzji <0,5% w odniesieniu do całego zakresu skali.

189 701

Na dolnej ścianie kotła zainstalowano pirometr zasysający do ciągłego pomiaru temperatury gazów wychodzących z komory spalania przed przejściem przez pęk rur konwekcyjnych.

Na przedniej stronie kotła zainstalowano endoskop umożliwiający ogólne monitorowanie wytwarzanego płomienia. W okularze endoskopu umieszczono przemysłową telekamerę z wyjściem RGB; sygnał z kamery wchodzi do układu numerycznego odbioru obrazu, wyposażonego w oprogramowanie do przetwarzania obrazu, który analizuje kształt płomienia i notuje piki temperaturowe.

Zastosowano palniki trój strumieniowe i trzypaliwowe, dające niskie stężenia ΝΟχ, ustawione na najlepsze warunki pracy w znaczeniu niskich emisji ΝΟχ i CO oraz niskich zawartości części niespalonych w popiele.

Palniki są okrągłe; powietrze do spalania podzielono na trzy spiralne strumienie doprowadzane wzdłuż podłużnej osi palnika.

Centralny strumień powietrza podstawowego (25) służy również jako nośnik do pneumatycznego transportu pyłu węglowego.

Układ do analizy gazów scalono z ruchomą stacją umożliwiającą pobieranie próbek i analizę na zawartość dioksyn, furanów, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, metali ciężkich, kwasów chlorowcowodorowych itd.

Stałe paliwo niekopalne wprowadzono do strumienia pyłu węglowego przez boczny wlot (51) do palnika, normalnie używany do zasysania zimnego powietrza. Dzięki temu zbędne były modyfikacje konwencjonalnej instalacji do spalania.

Ten system zasilania umożliwia wprowadzanie 10% do 30% wagowych stałego paliwa niekopalnego do strumienia pyłu węglowego bez zmiany stosunku powietrze/węgiel i bez znacznego naruszenia dynamiki przepływu płynów w obrębie palnika.

III. Krótkottware ekspeiypnrnty współspałsnia.

1. Współspalanie stałego paliwa niekopalnego z metanem gazowym.

Wykonano dwa doświadczenia, każde o czasie trwania 15 do 20 minut.

W pierwszym doświadczeniu natężenie przepływu gazów wynosiło około 2900 Nm3/godzinę, przy czym powietrze pierwotne doprowadzano w ilości około 9 ton/godzinę, zaś stałe paliwo niekopalne w ilości około 1670 kg/godzinę.

W drugim doświadczeniu natężenie przepływu gazów wynosiło około 2900 Nm3/godzinę, przy czym powietrze pierwotne doprowadzano w ilości około 9 ton/godzinę, zaś stałe paliwo niekopalne w ilości około 690 kg/godzinę.

Badania wizualne zachowania się płomienia pozwoliły stwierdzić, że:

- stałe paliwo niekopalne opuszczało wylot palnika równomiernie i było rozprowadzane precyzyjnie w przestrzeni i w czasie;

- na boku płomienia nie stwierdzono obecności stałego paliwa niekopalnego, nie licząc występowania nielicznych cząstek materiału palącego się w niewielkim odstępie od wylotu palnika;

- ilość niespalonego materiału, który osadzał się w popielniku w dolnej części kotła była bardzo niewielka (co potwierdziły późniejsze pomiary popiołu) i w związku z tym nie dotyczyła pierwszej połowy kotła;

- ilość części niespalonych była również nieznaczna, a ich rozmiary niewielkie na wejściu do sekcji konwekcyjnej kotła;

- na szkle wziernikowym tylnych drzwi usiłowały osiąść nieliczne cząstki materiału o konsystencji plastycznej.

2. Współspalanie stałego paliwa niekopalnego i pyłu węglowego.

Wykonano doświadczenie trwające około 30 minut.

Zastosowano strumień węgla o natężeniu około 3 tony/godzinę, strumień stałego paliwa niekopalnego wynosił około 600 kg/godzinę (około 20% wagowych w przeliczeniu na pył węglowy), a ilość użytego powietrza pierwotnego wynosiła około 9 ton/godzinę.

Przy pracy w takich warunkach stwierdzono, że:

- płomień węglowy nie umożliwiał wykrycia obecności stałego paliwa niekopalnego wychodzącego z palnika w płomieniu ani w centralnej strefie płomienia;

- obecność stałego paliwa niekopalnego można było stwierdzić tylko w strefach peryferyjnych płomienia i na końcu płomienia;

189 701

- w tylnej części kotła można było widzieć materiał spadający do popielnika podobnie jak to stwierdzono przy spalaniu metanu gazowego.

W działaniu całej instalacji nie stwierdzono żadnych istotnych różnic w porównaniu z działaniem w przypadku spalania metanu gazowego.

Jedyną różnicą stwierdzoną w zakresie podstawowych parametrów technologicznych było to, że w przypadku spalania metanu gazowego temperatura gazów opuszczających komorę spalania, wynosiła około 850°C, podczas gdy w przypadku spalania węgla temperatura ta była nieco niższa (około 720°C).

Aby przywrócić temperaturę około 850°C, w kolejnych doświadczeniach zwiększono natężenia przepływu paliwa kopalnego.

IV. Długofrwałe doświadczeniz ze współspalaniem.

1. Testy charakteryzujące.

Przed wykonaniem doświadczeń dotyczących współspalania wykonano dwa doświadczenia z samym tylko pyłem węglowym dla zgromadzenia możliwie dużej ilości danych i wykonania możliwie wielu pomiarów charakteryzujących typową pracę instalacji zasilanej wyłącznie pyłem węglowym, w celu uzyskania materiału odniesienia do porównań z przypadkiem wsnółsnalaniα stałego paliwa niekopalnego i pyłu węglowego.

Czas trwania doświadczeń był uwarunkowany koniecznością długotrwałego pobierania próbek dla określenia zawartości mikrozanieczyszczeń.

W każdym z przeprowadzonych dwóch doświadczeń wykonano następujące operacje:

- pobieranie próbek pyłu węglowego dla wyznaczenia krzywych względnego rozkładu granulometrycznego metodą Rosina i Ramlera;

- analiza gazów (O₂, ΝΟχ, CO, CO₂, SO₂);

- pobieranie próbek cząstek zawartych w gazach dla oznaczenia stężenia popiołu i zawartości części niespalonych;

- pobieranie próbek popiołu ciężkiego dla oznaczenia zawartości procentowej resztek wyjściowego materiału paliwowego i stężenia części niespalonych;

- pobieranie próbek gazów odlotowych dla oznaczenia zawartości dioksyn, furanów, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, ciężkich metali i kwasów chlorowcowodorowych.

2. Podstawowe doświadczenie z pyłem węglowych.

Doświadczenie rozpoczęto przy obciążeniu instalacji wynoszącym około 4 tony pyłu węglowego/godzinę, co odpowiadało wydajności około 33 tMW (100% obciążenia termicznego palnika) i przy natężeniu przepływu powietrza pierwotnego wynoszącym około 9,5 ton/godzinę.

Uzyskany w tych warunkach płomień był stabilny, nieoderwany od palnika, miał kształt wydłużony i był typowy dla palników o dużym nasileniu powietrza.

Na fig. 1 podano wartości emisji obejmujące NOx, CO i części niespalone w popiele lotnym w zależności od użytego nadmiaru powietrza (procent O2 w gazach).

Zebrano ciężki popiół z popielnika przy kotle i poddano go badaniom dla oznaczenia zawartości procentowej resztek w stosunku do wyjściowego materiału paliwa (fig. 2) oraz części niespalonych (fig. 3). Dane te przedstawiono jako materiał odniesienia dla oceny wyników uzyskanych w doświadczeniach ze współspalaniem stałego paliwa niekopalnego z pyłem węglowym.

3. Doświadczenie wsnółsnalαnia stałego paliwa niekopalnego z pyłem węglowym.

Doświadczenie przeprowadzono w sytuacji, w której kocioł został doprowadzony do warunków roboczych przy użyciu samego pyłu węglowego. ,

Całkowity wsad cieplny w doświadczeniu ze współsnalaniem był równy wsadowi zastosowanemu w opisanym wyżej doświadczeniu podstawowym: węgiel = 3,6 ton/godzinę, stałe paliwo meko^^e = 543 kg/godzinę.

Wsad cieplny z tytułu stałego paliwa niekopalnego wynosił około 10% całkowitej wartości 33 tMW, natomiast stosunek wagowy stałego paliwa niekopalnego do węgla wynosił 15%.

Płomień wytworzony w tych warunkach nie różnił się zasadniczo od płomienia uzyskanego przy spalaniu samego węgla. Płomień był stabilny, nieoderwany od palnika, a sygnał odczytu płomienia (CCRT FLUX model 3900, IR) nie wykazywał żadnych zmian. Obecność stałego paliwa niekopalnego można było wykryć jedynie w postaci cząstek materiału, które

189 701 ulegały snaleniu, nawet na zewnątrz płomienia, w końcowym fragmencie drogi przejścia przez komorę spalania.

Na figurach 4 i 5 podano wartości emisji NOx, CO i części niespalonych w popiele lotnym oraz emisji SO2 w zależności od użytego nadmiaru powietrza (procent O2 w gazach); na rysunkach tych podano również wartości uzyskane w doświadczeniu porównawczym.

Zebrano ciężki popiół nagromadzony w popielniku, który zbadano dla oznaczenia resztkowych zawartości w odniesieniu do wyjściowego stałego paliwa niekopalnego (fig. 2). Części niespalone były rzędu 30-40% w porównaniu z wartością 5% uzyskaną w doświadczeniu porównawczym (fig. 3).

Pod koniec doświadczenia, gdy kocioł znajdował się w stanie pracy, pozostałe stałe paliwo niekopalne spalano, prowadząc inne krótkotrwałe doświadczenie o wyższym natężeniu dopływu stałego paliwa niekopalnego. W tym doświadczeniu, przy całkowitym wsadzie ciepła utrzymanym nadal na poziomie około 33 tMW, natężenie strumienia stałego paliwa niekopalnego wynosiło 774 kg/godzinę, co odpowiadało stosunkowi wagowemu stałego paliwa niekopalnego do węgla około 24% i wsadowi ciepła około 15%.

Wyniki odnoszące się do popiołu ciężkiego i części niespalonych przedstawiono na fig. 2 i 3.

V. Ocena wnników.

Ilość popiołu ciężkiego powstałego w doświadczeniu podstawowym, wykonanym przy użyciu samego węgla wyniosła 0,71% w przeliczeniu na wsad węgla, natomiast w doświadczeniu współspalania węgla ze stałym paliwem niekopalnym ilość ta wyniosła 2,53% w przeliczeniu na pełny wsad paliwa (węgiel + stałe paliwo niekopalne).

W ilościach CO nie stwierdzono żadnych zasadniczych zmian (fig. 4), a pewne nieznaczne zwiększenie stwierdzone w przypadku współspalania (węgiel + stałe paliwo niekopalne) można w zasadzie przypisać wpływowi niewielkiego użytego nadmiaru powietrza.

Nawet dla tlenków azotu NOx otrzymane wartości są,_ w zasadzie takie same (fig. 4). Niewielkie przesunięcie stwierdzone w przypadku współspalania ze stałym paliwem niekopalnym mieści się w granicach rozbieżności wyników i potwierdza fakt, że powstawanie tego mikrozanieczyszczenia należy w zasadzie przypisać spalaniu kopalnego węgla.

Ilość lotnych popiołów również daje się przypisać spalaniu kopalnego węgla (fig. 6). Stałe paliwo niekopalne wydaje się w ogóle nie wytwarzać popiołów lotnych.

Zawartości materiałów niespalonych w lotnych popiołach otrzymanych w przypadku współspalania węgla ze stałym paliwem niekopalnym okazały się o kilka punktów procentowych niższe od wartości uzyskanych w doświadczeniu podstawowym.

Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń można wyciągnąć następujące wnioski:

- współspalanie szybkopalnego paliwa kopalnego ze stałym paliwem niekopalnym daje się wykonać w normalnych palnikach zainstalowanych w ciepłowni bez potrzeby poddawania tych palników szczególnym przeróbkom;

- stałe paliwo niekopalne zachowuje się jak zwykłe szybkopalne paliwo stałe o średniej wartości opałowej;

- dokładne zmielenie i/lub rozdrobnienie składników tego paliwa zmniejsza zawartość części niespalonych zarówno w popiele ciężkim jak i lotnym, i zbliża ją do poziomów występujących w przypadku spalania szybkopalnego paliwa kopalnego spalanego wraz ze stałym paliwem niekopalnym;

- poziomy stężeń NOx i CO są porównywalne z poziomami stężeń uzyskiwanymi w przypadku paliwa kopalnego spalanego ze stałym paliwem niekopalnym;

- na skutek małych zawartości siarki w stałym paliwie niekopalnym, w porównaniu z zawartością siarki w węglu, poziomy stężeń SO2 są proporcjonalnie niższe;

- nie występują ani dioksyny, ani furany;

- policykliczne węglowodory aromatyczne są tego samego rodzaju i występują w tych samych stężeniach co węglowodory wytwarzane przy spalaniu samego węgla;

- poziom stężeń kwasów chlorowcowodorowych i mikroząnieczyszczeń o charakterze organicznym jest związany ze składem analitycznym stałego paliwa niekopalnego;

- w przypadku stałego paliwa niekopalnego, dominuje popiół ciężki, natomiast w przypadku węgla dominuje popiół lekki.

189 701

Zwiększona zawartość popiołu ciężkiego czyni układ ekstrakcji tego popiołu bardziej kłopotliwym do prowadzenia, jednak wadę tę kompensuje w dużej mierze zmniejszona zawartość popiołu lekkiego. Popiół ten przechodzi przez komorę spalania i po przejściu strefy konwekcyjnej przylega, zanieczyszcza, koroduje, eroduje oraz pogarsza wymianę ciepła, co sprawia, że konieczne jest częste czyszczenie, wykonywane korzystnie przez przedmuchiwanie. Ponadto, popiół lotny, który nie zatrzymuje się w sekcji konwekcyjnej przechodzi do sekcji filtrów i zwiększa częstość interwencji potrzebnych dla usunięcia go.

189 701

O

0)

+ > >

α ·« ♦

Doświadczenie współspalania węgla ze stałym paliwem niekopalnym

CM

Ó % 'VH auoiedsaiu losózg

189 701

♦ D ' €

σ» r

Doświadczenie współspalania węgla ze stałym paliwem niekopalnym

% 'VH auoiedseiu oęśzo

189 701

a.

o rf z

£ α

£ ^K s £ <D ^rt n £

ro to

Φ X CO λ rfS υ + υ

ro < CL J o 5 sl ro i

Τη Ί “i ° £ <0 .Λ

3 c *

3S

N

O « »

Porównanie emis|i przy spalaniu samego węgla i współspalaniu węgla ze stałym paliwem niekopalnym przy równoważnym wsadzie cieplnym (33 tMW) % ‘auoiedsaiu wsbzg

^ZO %9 ezjeiuipeu Azjd '_cuin/Bui 'Q3 i ’qn aiuazóig

189 701

O eo €

o

OT

	·/	I
	?
		7
		1

o tri v>

cO «Λ

O t»2 tf) tf)

V) tf) £

«w o

FIG. 5 | B 8 8 g § *0 %9 ezjBiujpBU Azjó ‘ęUJN/SuJ **0S ®iue?&łS o

lri

189 701

Porównanie ilości

*O %9 ezjeiiupeu Xzid '_ciun/6 ‘njoidod eiua?&is

189 701

25A

ί	VI
\

189 701

ό

σ>

9J
09	/

ΙΟ .09

ΙΟ

τ— ω V '
L. )
nKSBW^MÓBB·
/
	bsssAsresBd

ΙΟ

189 701

FIG. 9

189 701

Doświadczenie porównawcze: spalanie samego węgla Qwww = 4 tony/godzinę, wsad cieplny 33 tMW % ‘euoiedseiu BRCfezp

'O %9 ezjBitupeu Azjd '_cuin/6uj Oo ! *ON eiuaz&ig

O

LU

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (42)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Szybkopalna kompozycja paliwowa, znamienna tym, że zawiera od 40% do 95% wagowych szybkopalnego paliwa kopalnego oraz od 60%-5% wagowych stałego paliwa niekopalnego, wybranego z grupy obejmującej stałe odpady miejskie, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny, przy czym paliwo to poddawane jest odpowiedniej obróbce zapewniającej jego szybkopalność.
2. 2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość szybkopalnego paliwa kopalnego mieści się pomiędzy 50% i 90% wagowych.
3. 3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość stałego paliwa niekopalnego wynosi pomiędzy 50% i 10% wagowych.
4. 4. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość szybkopalnego paliwa kopalnego wynosi pomiędzy 60% i 80% wagowych.
5. 5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że ilość stałego paliwa niekopalnego wynosi pomiędzy 40% i 20% wagowych.
6. 6. Kompozycja według jednego z zastrz. 1-5, znamienna tym, że szybkopalne paliwo kopalne jest wybrane z grupy obejmującej metan, olej opałowy, który może być stosowany w postaci emulsji, oraz pył węgla kopalnego, który może być stosowany w postaci zawiesiny.
7. 7. Kompozycja według jednego z zastrz. 1-6, znamienna tym, że stałe paliwo niekopalne obejmuje pierwszą frakcję składającą się ze stałych odpadów miejskich, drugą frakcję składającą się z materiałów typu polimerów elastomerycznych i trzecią frakcję składającą się z materiałów typu polimerów nieelastomerycznych.
8. 8. Kompozycja według zastrz. 7, znamienna tym, że ilość każdej z tych frakcji dobiera się wstępnie w zależności od wymaganej wartości opałowej.
9. 9. Kompozycja według jednego z zastrz. 1-8, znamienna tym, że stałe paliwo niekopalne ma gęstość pozorną równą lub mniejszą niz 0,6 g/cm³.
10. 10. Szybkopalna kompozycja paliwowa, znamienna tym, że zawiera od 40% do 95% wagowych szybkopalnego paliwa kopalnego i od 60% do 5% wagowych cząstek o rozmiarach mniejszych niż 1 mesh stałego paliwa niekopalnego wybranego z grupy obejmującej stałe odpady miejskie, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny.
11. 11. Kompozycja według zastrz. 10, znamienna tym, że co najmniej 90% wagowych cząstek ma rozmiary mniejsze niż 2 mesh.
12. 12. Kompozycja według zastrz. 10, znamienna tym, że co najmniej 50% wagowych cząstek ma rozmiary mniejsze niż 4 mesh.
13. 13. Kompozycja według jednego z zastrz. 10-12, znamienna tym, ze cząstki materiału typu polimerów nieelastomerycznych mają rozmiary mniejsze niż 5 mm.
14. 14. Kompozycja według jednego z zastrz. 10-13, znamienna tym, że ilość szybkopalnego paliwa kopalnego wynosi pomiędzy 50% do 90% wagowych.
15. 15. Kompozycja według jednego z zastrz. 10-13, znamienna tym, ze ilość stałego paliwa niekopalnego wynosi pomiędzy 50% do 10% wagowych.
16. 16. Kompozycja według jednego z zastrz. 10-13, znamienna tym, że ilość szybkopalnego paliwa kopalnego wynosi pomiędzy 60% do 80% wagowych.
17. 17. Kompozycja według jednego z zastrz. 10-13, znamienna tym, że ilość stałego paliwa niekopalnego wynosi pomiędzy 40% do 20% wagowych.
18. 18. Kompozycja według jednego z zastrz. 10-17, znamienna tym, Że szybkopalne paliwo kopalne jest wybrane z grupy obejmującej metan, olej opałowy, który może być w postaci emulsji, oraz pył węgla kopalnego, który może być w postaci zawiesiny.
19. 19. Kompozycja według jednego z zastrz. 10-18, znamienna tym, że stałe paliwo niekopalne obejmuje pierwszą frakcję, składającą się ze stałych odpadów miejskich, drugą frakcję składającą

    189 701 się z materiałów typu polimerów elastomerycznych i trzecią frakcję składającą się z materiałów nieelastomerycznych.
20. 20. Kompozycja według zastrz. 19, znamienna tym, że ilość każdej z tych trzech frakcji dobiera się w zależności od wymaganej wartości opałowej.
21. 21. Kompozycja według zastrz. 10, znamienna tym, że stałe paliwo niekopalne składa się z mieszaniny obejmującej od 40% do 80% wagowych suchych, stałych odpadów miejskich, od 10% do 50% wagowych materiałów typu polimerów elastomerycznych i od 10% do 50% wagowych materiałów typu polimerów nieelastomerycznych.
22. 22. Kompozycja według zastrz. 21, znamienna tym, że mieszanina zawiera od 60% do 80% wagowych suchych stałych odpadów miejskich, od 10% do 30% wagowych materiałów typu polimerów elastomerycznych i od 10% do 30% wagowych materiałów typu polimerów nieelastomerycznych.
23. 23. Sposób spalania, znamienny tym, że płomień palnika kotła szybkiego spalania jest zasilany strumieniem szybkopalnego materiału paliwowego obejmującego od 40% do 95% wagowych szybkopalnego paliwa kopalnego i od 60% do 5% wagowych stałego paliwa niekopalnego, wybranego z grupy obejmującej stałe odpady miejskie, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych i ich mieszaniny, które poddano odpowiedniej obróbce dla nadania im szybkopalności.
24. 24. Sposób spalania według zastrz. 23, znamienny tym, że stałe paliwo niekopalne składa się z cząstek o rozmiarach mniejszych niż 1 mesh.
25. 25. Sposób spalania według zastrz. 23, znamienny tym, że co najmniej 90% wagowych tych cząstek ma rozmiary mniejsze od 2 mesh.
26. 26. Sposób spalania według zastrz. 23, znamienny tym, że co najmniej 50% wagowych tych cząstek ma rozmiary mniejsze niż 4 mesh.
27. 27. Sposób według jednego z zastrz. 23-26, znamienny tym, że cząstki polimerów elastomerycznych mają rozmiary mniejsze niż 5 mm.
28. 28. Sposób według jednego z zastrz. 23-27, znamienny tym, że szybkopalne paliwo kopalne jest wybrane z grupy obejmującej metan, olej opalowy, który może być w postaci emulsji, oraz pył węgla kopalnego, który może być w postaci zawiesiny.
29. 29. Sposób według jednego z zastrz. 23-28, znamienny tym, ze stałe paliwo niekopalne składa się z pierwszej frakcji zawierającej stałe odpady miejskie, drugiej frakcji zawierającej materiały typu polimerów elastomerycznych i trzeciej frakcji zawierającej materiały typu polimerów nieelastomerycznych.
30. 30. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że ilość każdej z tych trzech frakcji jest wstępnie dobierana w zależności od wymaganej wartości opałowej.
31. 31. Sposób według jednego z zastrz. 23-30, znamienny tym, że paliwo niekopalne ma gęstość pozorną równą lub mniejszą od 0,6 g/cm³.
32. 32. Sposób według jednego z zastrz. 23-31, znamienny tym, że stałe paliwo niekopalne składa się z mieszaniny obejmującej od 40% do 80% wagowych suchych stałych odpadów miejskich, od 10% do 50% wagowych materiału typu polimerów elastomerycznych i od 10% do 50% wagowych materiałów typu polimerów nieelastomerycznych.
33. 33. Sposób według zastrz. 32, znamienny tym, że mieszanina zawiera od 60% do 80% wagowych suchych stałych odpadów miejskich, od 10% do 30% wagowych materiałów typu polimerów elastomerycznych i od 10% do 30% wagowych materiałów typu polimerów nieelastomerycznych.
34. 34. Sposób spalania, obejmujący zasilanie szybkopalnym paliwem kopalnym kotła szybkiego spalania, który ma wstępnie ustaloną wydajność cieplną, spalanie materiału tego paliwa w tym kotle i wytwarzanie co najmniej wstępnie ustalonej ilości ciężkiego popiołu w wyniku procesu spalania, znamienny tym, że obejmuje zasilanie wstępnie ustaloną ilością szybkopalnego paliwa niekopalnego wybranego z grupy obejmującej USW, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny, takiej strefy kotła, w której utrzymywana jest temperatura na poziomie zapewniającym, że udział części niespalonych w popiele ciężkim wynosi mniej niż 50% wagowych.
35. 35. Sposób według zastrz. 34, znamienny tym, że w strefie kotła, do którego wprowadzane jest paliwo niekopalne panuje temperatura nie niższa niż 1500°C.

    189 701
36. 36. Sposób spalania, znamienny tym, że obejmuje zasilanie kotła szybkopalnym paliwem, przy czym sposób ten obejmuje zasilanie paliwem kopalnym i paliwem niekopalnym wybranym z grupy obejmującej USW, materiały typu polimerów elastomerycznych i nieelastomerycznych oraz ich mieszaniny, przy czym wymiary cząstek paliwa niekopalnego są wstępnie określone tak, aby poziom części niespalonych w popiele ciężkim był mniejszy od 50% wagowych.
37. 37. Instalacja szybkiego spalania co najmniej jednego szybkopalnego paliwa kopalnego, obejmująca boiler (1, 18A), co najmniej jeden palnik (12), układ (23, 24, 25, 42, 43, 44 i 45) zasilania co najmniej jednym szybkopalnym paliwem kopalnym, i strefę spalania (ll) o temperaturze wyższej od pewnej wstępnie ustalonej wartości, znamienna tym, że obejmuje również urządzenie zasilania (53), które dostarcza stałe paliwo niekopalne do strefy spalania (11).
38. 38. Instalacja według zastrz. 37, znamienna tym, że obejmuje co najmniej dwa palniki (12).
39. 39. Instalacja według zastrz. 37 albo 38, znamienna tym, że urządzenie zasilania (53) jest urządzeniem typu urządzenia do transportu mechanicznego.
40. 40. Instalacja według zastrz. 39, znamienna tym, że mechaniczne urządzenie zasilania obejmuje ślimak Archimedesa (50).
41. 41. Instalacja według zastrz. 39, znamienna tym, że mechaniczne urządzenie do zasilania obejmuje elementy do rozdrabniania agregatów stałego paliwa niekopalnego.
42. 42. Instalacja według zastrz. 37 albo 38, znamienna tym, że urządzenie zasilania (53) obejmuje urządzenie typu urządzenia do transportu pneumatycznego (54).