PL200778B1 - Układ i sposób do spalania granulowanego, stałego paliwa - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy urz adzenia do spalania (1) granu- lowanego paliwa sta lego, przyk ladowo granulek z m aczki drzewnej, wiórów i tym podobnych, obejmuj acego korzyst- nie poziom a komor e spalania (16), zespó l (3) podawania paliwa do komory spalania poprzez przewód paliwa (15), wlot powietrza (22, 23), po laczony z wentylatorem (18), s luzacy do dostarczania powietrza pierwotnego (P) do komory spalania poprzez przynajmniej jeden przewód powietrzny lub komor e powietrzn a (24, 25), aby wytworzy c strumie n powietrza przep lywaj acy przez komor e i strumie n paliwa dla przeprowadzenia wst epnego procesu spalania paliwa do postaci gazu palnego i dla dostarczenia powietrza wtórnego (S) do dodatkowej komory spalania (26) poprzez wtórny rozdzielacz powietrza (26A) aby przeprowadzi c proces dopalania gazów palnych, wytworzonych w procesie spalania pierwotnego wraz ze wspólnym wylotem (47) dla powietrza pierwotnego, przy czym gaz palny i powietrze wtórne z dodatkowej komory spalania doprowadzony jest do przestrzeni parownika (12) kot la (2) dla przeniesienia ciep la wytworzonego w wyniku przeprowadzenia procesu spalania pierwotnego i dopalania do uk ladu zasilania w ciep lo kot la. Zgodnie z wynalazkiem, rozdzielacz powie- trza wtórnego obejmuje równie z zawirowywacz (49) s luzacy do zawirowania strumienia powietrza i gazu palnego i wy- tworzenia wiru (50) wewn atrz dodatkowej komory spalania i przy wylocie (47) do przestrzeni parownika. . . . . PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotowy wynalazek dotyczy układu i sposobu do spalania granulowanego, stałego paliwa, przykładowo granulek z mączki drzewnej, wiórów lub tym podobnych paliw.

Układy spalania, opisane poniżej również zawierają palniki do spalania paliwa stałego, znane w wielu przykładach wykonania. Wspólnym dla tych palników jest fakt, ż e są one przystosowane do zamocowania w kotle, bardziej lub mniej znanego typu, który właściwie posiada układ zasilania w ciepł o oparty na wodzie, obejmuj ą cy zwykle promienniki albo jako uzupeł nienie, albo jako rozwią zanie alternatywne do zwykłego palnika olejowego.

Kilka przykładów wykonania takich urządzeń, lub zasadniczo do nich podobnych palników, zostało opisanych w publikacjach opisów patentowych nr WO 94/17331, WO 97/49951, SE-B-450734 i GB-A-2079910, w których przedstawiono konstrukcje palników do spalania paliwa stałego, zamocowanych w kotle, tak, że przednia część palnika jest wprowadzona do paleniska kotła poprzez zewnętrzną obudowę kotła. Wspomniane tu palniki obejmują komorę spalania, w której warstwy stałego i odpowiednio zgranulowanego paliwa w postaci granulek, przykł adowo są wprawiane w ruch obrotowy podczas wprowadzania powietrza, koniecznego do spalania. Ujawniono też budowę nawet większych instalacji paliwowych, przykładowo w szwedzkim opisie patentowym nr SE-C-63193, który przedstawia komorę spalania, przystosowaną specjalnie do spalania odpadów komunalnych. Omówiony ostatnio układ spalania zawiera również walec obrotowy, który działa jako ruszt paliwowy.

W ukł adach do spalania tego typu, zł oż e paliwa jest zatem wprowadzane w ruch obrotowy z jednoczesnym dostarczaniem powietrza koniecznego do spalania, zawierającego tlen konieczny do realizacji procesu wstępnego spalania paliwa. Granulki paliwa zwykle zawierają w przybliżeniu 10% wody i około 12% czystego węgla, podczas gdy pozostałości granulek w dużej mierze zawierają różnorodne składniki węglowodorowe. Jednak zawartość granulek jest bardzo zróżnicowana. Podczas trwania procesu spalania wstępnego, z jednej strony powstają gorące gazy palne a z drugiej strony popiół i inne stałe produkty spalania. Większa część popiołu, w postaci popiołów lotnych, określana w przybliż eniu na poziomie 80 do 90% jest przenoszona wraz ze strumieniem powietrza przez palnik, przy czym popiół ten jest wytrącany poza strumieniem spalin, na zewnątrz palnika, ale wewnątrz pracującego już kotła. Można założyć, że popioły wytrącane są w 100% ze strumienia spalin poza palnikiem, co normalnie osiągane jest wtedy, gdy temperatura mięknięcia popiołu przekracza temperaturę zakresu pracy palnika, przykładowo gdy temperatura punktu mięknięcia popiołu przekracza temperaturę pracy normalnie nastawioną na wartość około 1100°C, i gdy przepływ powietrza jest wystarczająco duży. Jest to trudne do wykazania, że możliwe jest osiągnięcie zupełnego spalania paliwa aż do uzyskania strumienia spalin zawierającego tylko niepalne gazy, tak, żeby można było powiedzieć, że nastąpiła gazyfikacja paliwa w 100%. W procesie spalania, którego temperatura nadmiernie przekracza temperaturę mięknięcia popiołu, co jest łatwe do uzyskania, sproszkowane popioły faktycznie zmieniają się do postaci kawałków amalgamatu, czyli tak zwanego spieku, których nie można w prosty sposób usunąć poza obszar palnika, wraz ze strumieniem spalin. W przypadku spalania paliw zanieczyszczonych, zawierających szczególnie duże ilości substancji o niskiej wartości opałowej lub posiadających gorsze charakterystyki spalania, zjawisko powstawania spieków pojawia się już przy niższych temperaturach niż wymienione wyżej 1100°C, co dalej zwiększa problem związany ze spiekaniem się cząstek popiołów.

W konstrukcjach powszechnie znanych palników, zasadnicza część spieczonych cząstek popiołu jest zatem strącana właściwie w działającej już komorze spalania, tak, że tworzy się pewna koncentracja popiołów, niespalonych granulek paliwa i spieczonego żużla, która blokuje przepływ powietrza które powinno przepłynąć przez otwory dopływowe i złoże paliwa do komory spalania. Blokowanie przepływu powietrza w tych otworach powoduje, że proces spalania paliwa przebiega w sposób nierówny i zostaje znacznie osłabiony, tak, że powstaje konieczność wprowadzenia dodatkowej ilości powietrza. Sprawia to, że palnik staje się mniej efektywny, ponieważ spaliny są rozcieńczone a dodatkowo doprowadzona ilość powietrza przyczynia się do wychłodzenia palnika. Koncentracja popiołów, granulek i żużla wzrasta dość szybko do większych rozmiarów, co z kolei może oznaczać, że stan złoża paliwa zbliży się do stanu, gdy nie będzie ono przepuszczalne dla powietrza, a zatem zwiększy się wyjątkowo ryzyko powstania zjawiska cofania się płomienia, ponieważ jądro płomienia zostanie przesunięte w kierunku i do wnętrza przewodu zasilającego palnik w paliwo. Spowoduje to, że zjawisko spiekania się cząstek popiołu stanie się bardziej uciążliwe i niebezpieczne.

PL 200 778 B1

W przypadku zastosowania nieobrotowych komór spalania, opisane powyż ej problemy stają się jeszcze bardziej istotne, ponieważ, w przypadku, gdy komora spalania jest urządzeniem statycznym, zjawisko narastania warstwy żużla, przez cały czas prowadzenia procesu spalania występuje zawsze w tym samym obszarze komory spalania a nie występuje tu śrubowy przepływ dostarczanego paliwa, wywoływany automatycznie w obrotowych komorach spalania, powstały dzięki wprawieniu komory w ruch obrotowy. Zatem stacjonarne komory spalania wymagają albo przeprowadzania częściej zabiegów oczyszczania, albo zastosowania specjalnie skonstruowanych urządzeń oczyszczających, takich jak przegarniacz popiołu. W wielu konstrukcjach kotłów zastosowano zbiornik w kształcie skrzyni, umieszczony wewnątrz kotła, w której to skrzyni zbiera się popiół, ponieważ przednia część palnika jest osadzona we właściwym kotle. Skrzynia popiołowa jest opróżniana albo ręcznie, albo mechanicznie, przy wykorzystaniu urządzeń ssących. Skrzynia popiołowa może być zbiornikiem o stosunkowo dużych wymiarach. Zatem, może być ona opróżniana stosunkowo rzadko, bez wywoływania specjalnych trudności.

W obrotowych komorach spalania grudki popiołu i spieczonego żużla są zatem przekazywane w kierunku otworu wylotowego i usuwane z palnika za pomocą podobnie obracających się urządzeń wyładowczych. Grudki popiołu zawierają również niespalone granulki paliwa i inne ciała stałe, niespalone jeszcze całkowicie cząstki paliwa, jednak posiadające jeszcze określoną wartość opałową. Aby odzyskać energię cieplną, zawartą w tych produktach, komora spalania jest często projektowana w ten sposób, ż e posiada usytuowany wzdł uż nie, wypukł y obszar poprzez taką konstrukcję komory spalania, w której ściany jej pochylone są w kierunku do przedniego, otwartego zakończenia palnika. Alternatywnie, palnik może być wyposażony w jeden lub większą ilość kołnierzy brzegowych, które nie dopuszczają do tego, by składniki paliwa przepłynęły niespalone przez palnik. Przykładowo, w publikacji WO 97/49951 opisano konstrukcję palnika posiadającego zarówno wewnętrzny kołnierz krawędziowy, który częściowo zamyka otwór wylotowy komory spalania do komory dopalania, umieszczony bezpośrednio na zewnątrz tej komory spalania, jak i zewnętrzny, pierścieniowy kołnierz krawędziowy, który częściowo zamyka otwór wylotowy komory dopalania. Aby w komorze dopalania można było zrealizować proces dopalania pozostałości pochodzących z procesu spalania pierwotnego, w wewnętrznym kołnierzu krawędziowym rozmieszczone są otwory wlotowe powietrza wtórnego.

Częściowo zamknięta konstrukcja palnika nie tylko zapobiega temu, aby niespalone pozostałości po procesie pierwotnego spalania nie przeszły przez palnik, ale również utrudnia przepływ popiołu lotnego na zewnątrz komory spalania, co zwiększa ryzyko, że będą tworzyły się narosty żużlowe wewnątrz tej komory spalania i komory dopalania, gdy wystąpią nadmiernie wysokie temperatury spalania. Komora dopalania ponadto jest całkowicie pozbawiona kołnierzy rozdzielczych.

Można zatem stwierdzić, że jeden z problemów związanych z wykorzystywaniem palników na paliwo stałe jest związany z tworzeniem narostów wewnątrz właściwej komory spalania każdej komorze dopalania. Ponadto, można przewidzieć, że w układach spalania, które nie są wyposażone w obrotowe komory spalania i nie posiadają żadnych urządzeń do ciągłego usuwania tworzących się narostów żużlowych, w palnikach z komorami spalania posiadającymi wzdłużną część wypukłą lub otwór wylotowy spalin, który ma mniejsze wymiary, niż komora spalania i/lub komora spalania jako taka, omówione wyżej problemy pojawiają się ze zwiększoną siłą.

Pojawia się zatem potrzeba skonstruowania palnika przeznaczonego do działania w dłuższym okresie czasu bez konieczności przeprowadzania sterowanych ręcznie lub automatycznie pomiarów stopnia oczyszczenia powierzchni palnika. Natomiast pomiary takie muszą być przeprowadzane, w konstrukcji palnika, w celu wyeliminowania, lub przynajmniej w celu zasadniczego ograniczenia ilości narostów żużlowych lub po to, by narosty żużlowe powstające z popiołów tworzyły się w bezpiecznej odległości, na zewnątrz palnika. Zwiększenie przepływu powietrza, przykładowo poprzez zastosowanie dmuchawy o większej wydajności, aby spowodować wypływ na zewnątrz lotnych popiołów, mogłoby mieć niekorzystny na zużycie paliwa, efektywność i temperaturę spalania, wymagana do tego, aby osiągnąć optymalne koszty działania całej instalacji.

Inny problem polega na tym, że ułożyskowanie palnika, w przypadku gdy jest to urządzenie obracające się, może ulec uszkodzeniu przy nadmiernym wzroście temperatury. Opis GB-A-2079910 przedstawia ten problem a opisana w nim konstrukcja palnika, wyposażonego w podwójne ściany realizuje dwa następujące zadania: po pierwsze pozwala na dostarczenie powietrza do komory spalania i po drugie zapewnia izolację termiczną, tak że można powiedzieć, że układ łożyskowy komory spalania posiada chłodzenie powietrzne. W opisie tym pominięto konstrukcję komory dopalania.

PL 200 778 B1

W przypadku znanych konstrukcji palników, należ y przeprowadzić wiele kosztownych i czasochłonnych operacji, aby wymienić lub usunąć uszkodzenia komory spalania, lub komory dopalania, która została przepalona. Główny powód wystąpienia deformacji wewnętrznych ścian komór spalania i komór dopalania oraz pojawienia się ich niecią g ł o ś ci stanowi to, ż e pł omień jest wytwarzany w procesie spalania gazów palnych a powietrze dostarczane jest za pomocą dmuchawy zainstalowanej w zbyt małej odległości od wewnętrznych ścian tych komór. W związku z tym pojawia się potrzeba stworzenia możliwości przesunięcia lub określonego ograniczenia ogniska spalania, a stąd i „objętości” która, jak to można powiedzieć jest odpowiedzialna za osiowy i promieniowy rozkład temperatury płomienia w kierunku od jego jądra.

Naturalnym jest stwierdzenie że nawet taki palnik, który jak to można powiedzieć, jest palnikiem płomieniowym, i może być regulowany w wyżej omówiony sposób, ma ograniczoną żywotność, co sprawia, że układ spalania musi być rozmontowany a elementy układu spalania, włączając w to komorę spalania i komorę dopalania muszą być wymienione. Taka zamiana jest kosztowna i czasochłonna ponieważ nowy element nie może być jednak zainstalowany przy zapewnieniu wystarczającej wydajności i wymienione elementy w znanych projektach konstrukcji stanowią rozwiązania układu o zbytecznie dużych rozmiarach.

Przedmiotem wynalazku jest układ do spalania granulowanego, stałego paliwa, przykładowo granulek z mączki drzewnej, wiórów lub tym podobnych, obejmujący korzystnie poziomą komorę spalania, urządzenie podające, służące do wprowadzania paliwa do komory spalania poprzez przewód zasilający, otwarty do środka obrotu komory spalania, powietrzną rurę wlotową, służącą do dostarczania powietrza pierwotnego do komory spalania poprzez przynajmniej jeden przewód powietrzny lub komorę powietrzną, i powietrzną rurę wlotową do dostarczania powietrza wtórnego do wtórnej komory spalania poprzez rozdzielacz powietrza wtórnego, i dmuchawę połączoną z każdą z powietrznych rur wlotowych, oraz wspólny otwór wylotowy powietrza pierwotnego.

Istota wynalazku polega na tym, że układ posiada powietrzną rurę wlotową powietrza pierwotnego otaczającą paliwową rurę zasilającą i komorę spalania, i zasilającą komorę spalania w powietrze wdmuchiwane promieniowo do wewnątrz, do komory spalania.

Korzystnie, rozdzielacz powietrza wtórnego obejmuje również wentylator do wywoływania wiru powietrza i spalin wewnątrz komory dopalania i na zewnątrz w otworze wylotowym do przestrzeni parowej.

Według wynalazku, rozdzielacz powietrza wtórnego obejmuje również przednią ścianę wewnętrzną w postaci pierścieniowego kołnierza krawędziowego oraz zewnętrzną ścianę przednią, w postaci pierścieniowego kołnierza krawędziowego, przy czym między tymi ścianami jest dostarczane powietrze wtórne i kierowane promieniowo do wewnątrz.

Układ spalania obejmuje również silnik napędowy do ciągłego, lub przerywanego napędu ruchu obrotowego wentylatora, przy czym silnik ten jest przeznaczony też do napędu ruchu obrotowego komory spalania i komory dopalania. Korzystnie, paliwowa rura zasilająca, komora spalania, powietrzne rury wlotowe i komory powietrzne są rozmieszczone koncentrycznie w stosunku do wspólnej osi.

W ukł adzie wedł ug wynalazku, wentylator posiada wiele ł opatek rozmieszczonych wewną trz rozdzielacza powietrza wtórnego, przy czym, korzystnie, łopatki wentylatora rozmieszczone są wzdłuż obwodu rozdzielacza powietrza wtórnego i pochylone są pod pewnym kątem osiowo i/lub promieniowo do płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu. Układ spalania zawiera oddzielne przewody lub komory powietrzne dla powietrza pierwotnego i powietrza wtórnego, przy czym przynajmniej komora spalania posiada przekrój poprzeczny o kształcie wielokąta i/lub jest wyposażona we wzdłużne lub śrubowe łopatki do zawirowywania przepływu paliwa podczas obrotu komory spalania.

W korzystnym rozwiązaniu, układ spalania obejmuje dwa koliste, walcowe bębny, usytuowane koncentrycznie w jednym zespole, na zewnątrz powietrznej rury wlotowej, oraz przewody powietrzne, korzystnie komorę powietrzną, dostarczającą powietrze pierwotne do komory spalania tworzące odpowiednio, zewnętrzną, powietrzną rurę wlotową i zewnętrzne przewody powietrzne, korzystnie, komorę powietrzną do dostarczania powietrza wtórnego do komory dopalania poprzez rozdzielacz powietrza wtórnego. Rozdzielacz powietrza układu zawiera wewnętrzną i zewnętrzną ścianę przednią, przy czym przednie ściany wewnętrzne i zewnętrzne zespołu są odpowiednio usytuowane pod pewnymi kątami jedna w stosunku do drugiej, wynoszącymi w przybliżeniu między 90 i 180°, korzystnie w przybliżeniu miedzy 90 i 135°, przy czym kąty te mogą mieć zróżnicowaną wielkość.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób spalania granulowanego, stałego paliwa, w którym stosuje się komorę spalania wyposażoną w wylot końcowy, paliwowy przewód zasilający, który otwiera

PL 200 778 B1 się do środka obrotu komory spalania, komorę dopalania, posiadającą wielościanową budowę, połączoną z końcowym otworem wylotowym komory spalania, przy czym do komory spalania, poprzez przewód zasilający wprowadza się paliwo, tak że paliwo doprowadza się centralnie do komory spalania, a następnie do komory spalania doprowadza się strumień powietrza pierwotnego i przeprowadza się proces spalania paliwa w komorze spalania, po czym przy końcowym otworze wylotowym komory spalania wprowadza się strumień powietrza wtórnego. Strumień ten wprowadza się wokół obrzeża otworu wylotowego komory spalania i kieruje się promieniowo do wewnątrz w kierunku środka komory dopalania, tak, że dalszy proces spalania odbywa się w pewnej odległości od ścian komory dopalania.

Istota tego wynalazku polega na tym, że strumień powietrza pierwotnego wprowadza się promieniowo do wewnątrz komory spalania.

Korzystnie, strumień powietrza pierwotnego i strumień powietrza wtórnego wytwarza się w oddzielnych dmuchawach, przy czym strumień powietrza wtórnego wytwarza się w wentylatorze, który kieruje ten strumień w kierunku promieniowo do wewnątrz do środka komory dopalania.

Według sposobu zgodnego z wynalazkiem, ilość powietrza reguluje się za pomocą dmuchaw, tak, że całkowity przepływ powietrza w około 30% obejmuje powietrze pierwotne i w około 70% powietrze wtórne.

Układ i sposób według przedmiotowego wynalazku zasadniczo ogranicza, lub całkowicie eliminuje problemy przedstawione powyżej, jak również zapewnia możliwość lepszego wykorzystania korzystnych efektów, osiąganych w palnikach na paliwo stało, niż to miało miejsce dotychczas, podczas gdy uproszczenie konstrukcji palnika sprawia, że jego wytwarzanie jest tańsze i jest on zasadniczo łatwiejszy w utrzymaniu i w przypadku konieczności jego oczyszczenia.

Poniżej zostaną omówione pozostałe zalety przedmiotowego wynalazku.

Układ spalania według wynalazku zapewnia to, że wszelkie niespalone pozostałości są usuwane z komory spalania, wraz ze spalinami wytworzonymi w procesie spalania podstawowego w komorze spalania, do komory dopalania, skąd pozostałości te i spaliny są również bardzo silnie wydmuchiwane poza układ spalania, daleko do komory kotła. Jednocześnie z tym procesem wydmuchiwania, pozostałości te są również bardzo efektywnie gazyfikowane do postaci spalin i popiołów lotnych w komorze dopalania w strumieniu pł omienia podobnego do wytwarzanego w palenisku cyklonowym, który jest tu formowany. Popiół lotny i żużel zwykle powstające w posiadającym najwyższą temperaturę obszarze opadania produktów spalania do zbiornika popiołu w kotle, co zapobiega tworzeniu się popiołu lotnego w procesie spalania, przetwarzanego w narosty osadzające się wewnątrz właściwego palnika. Wskutek działania efektu cyklonowego, główna część procesu dopalania odbywa się zatem na zewnątrz palnika i w pewnej odległości od ścian komory dopalania, tak, że część przestrzeni ogniowej o najwyższej temperaturze przemieszcza się na zewnątrz od ścian komory dopalania, tak, że nie jest ona narażona na działanie wysokich temperatur, a zatem można uniknąć nieprzewidzianych uszkodzeń i dodatkowych izolacji.

Układ spalania według wynalazku posiada bardzo prostą konstrukcję obejmującą zaledwie kilka części. Palnik został głównie pomyślany jako urządzenie, które może zastąpić palnik olejowy pracujący w konwencjonalnych kotłach opalanych olejem. Układ spalania według wynalazku ma małe wymiary, jest prosty w obsłudze i bardzo efektywny, sprawia, że palnik nie jest urządzeniem kosztownym zarówno w procesie wytwarzania jak i bardzo niezawodnym. Ryzyko powstania zjawiska płomienia zwrotnego jest faktycznie wyeliminowane. Zgodnie z pewnymi aspektami wynalazku, układ spalania jest ponadto łatwiejszy i tańszy w obsłudze i naprawie. Fizyczna charakterystyka strumienia płomienia, to znaczy takie parametry jak jego wymiar osiowy i promieniowy, (objętość) położenie i kierunek, rozkład temperatury wewnątrz tej objętości mogą być z góry określone poprzez konstrukcję rozdzielacza powietrza wtórnego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój wzdłużny części układu do spalania granulowanego paliwa stałego według przedmiotowego wynalazku, który to układ przymocowany jest do ścian kotła o konwencjonalnej konstrukcji, fig. 2 - w powię kszonej skali schematyczny przekrój wzdł uż ny wybranych elementów konstrukcyjnych układu spalania według pierwszego przykładu wykonania przedstawionego na fig. 1, przy czym elementy te obejmują zasadniczo komorę spalania, wlot powietrza, rozdzielacz powietrza wtórnego, komorę dopalania i przednią część zasilającego przewodu paliwowego, która tworzy dozownik paliwa, fig. 3 - w powiększonej skali schematyczny przekrój wzdłużny wybranych elementów drugiego przykładu wykonania układu spalania według fig. 1, przy czym według drugiego przykładu wykonania, układ obejmuje oddzielne przewody powietrzne dla powietrza pierwotnego (P)

PL 200 778 B1 i wtórnego (S), fig. 4a-c - schematyczne widoki perspektywiczne wybranych elementów układu spalania według wynalazku, przedstawionego na fig. 1 - 3, fig. 5 - schematycznie przekrój wzdłużny wybranych elementów układu według wynalazku, w trzecim przykładzie wykonania, obejmującym rozdzielacz powietrza wtórnego, który jest usytuowany pod pewnym kątem w stosunku do osi komory spalania, przy czym w tym przykładzie wykonania wynalazku, wewnętrzne elementy komory spalania są rozmieszczone tak, że mogą być one zdemontowane aby ułatwić eksploatację układu spalania, przy czym na fig. 5 przedstawiono również dwa obracające się urządzenia zawierające łączniki, które zostaną poniżej dokładniej opisane, fig. 6 - schematycznie przekrój wzdłużny odpowiadający fig. 1 i pokazuje inny korzystny przykład wykonania wynalazku.

Odnosząc się do fig. 1 należy stwierdzić, że przedstawia ona schematycznie przekrój wzdłużny elementów układu do spalania 1 według przedmiotowego wynalazku służącego do spalania granulowanego paliwa stałego, przy czym układ 1 jest zamocowany w kotle 2 służącym do ogrzewania przykładowo budowli mieszkalnych (nieprzedstawionych na rysunku). Granulowane paliwo stałe zawiera przykładowo sprasowane granulki lub brykiety mączki drzewnej, wióry lub podobny asortyment, posiadający odpowiednią średnicę, w przybliżeniu 6 do 12 mm. Układ do spalania 1 ponadto zawiera zespół podający 3 i mniejszy zbiornik paliwa 4 wmontowany do właściwego zespołu podającego 3, przy czym mniejszy zbiornik paliwa 4 może być uzupełniany albo ręcznie, w którym to przypadku zwykle odbywa się to dwa razy w tygodniu, albo automatycznie (co nie zostało pokazane) poprzez przynajmniej jeden przenośnik, ze zbiornika paliwa oddzielonego od zespołu podającego 3, który korzystnie usytuowany jest w pewnej odległości od zespołu podającego. Aby uzyskać równomierny dopływ paliwa i zapobiec powstawaniu zatorów hamujących dalszy przepływ paliwa, mniejszy zbiornik 4 korzystnie posiada nieznacznie pochylone powierzchnie boczne, które tworzą gardziel dolnozasypową 6, otwartą od dołu, przy której zainstalowany jest również przenośnik śrubowy. Zespół podający 3 posiada silnik napędowy 8 ze skrzynią biegów, służący do napędzania przenośnika śrubowego 7 osadzonego obrotowo w zasadniczo usytuowanej poziomo korzystnie sztywnej rurze zasilającej 9, która służy do automatycznego dozowania paliwa poprzez gardziel dolnozasypową 6 zbiornika paliwa 4 i przekazywania go w kierunku do dołu poprzez korzystnie pionowo lub zasadniczo pionowo usytuowaną sztywna rurę zasilającą lub giętki wąż 10, do usytuowanego zasadniczo poziomo urządzenia zasilającego 11 dla paliwa i dalej do układu spalania 1. Kocioł 2 posiada poza tym układ zasilania instalacji grzewczej w wodę (nie jest on jednak szczegółowo przedstawiony na rysunku), która przykładowo obejmuje elementy parownika posiadające powierzchnie chłodzone wodą, rozmieszczone wewnątrz kotła. W przykładach wykonania przedstawionych na figurach rysunku, układ spalania 1 jest usytuowany zasadniczo poziomo, ale możliwe są do zastosowania również inne rozwiązania konstrukcyjne, w których układ spalania 1 miałby pewne pochylenie w pionie w stosunku do komory 12 kotła.

Paliwowe urządzenie zasilające 11 obejmuje ponadto przenośnik śrubowy 13, osadzony obrotowo wewnątrz paliwowej rury zasilającej 15 i umożliwia automatyczne dozowanie paliwa z pionowej rury lub węża wylotowego 10 zespołu podającego 3 do komory spalania 16, która w przykładzie wykonania wynalazku, przedstawionym na rysunku, usytuowana jest zasadniczo poziomo. Paliwowa rura zasilająca 15, posiadająca otwór wylotowy usytuowany współosiowo z osią obrotu komory spalania 16, ma kołowy przekrój poprzeczny i działa również jako oś obrotu elementów układu spalania 1. Silnik napędowy 17 pokazany schematycznie na fig. 1 służy do napędu tych elementów. Fakt, że paliwowa rura zasilająca.15 posiadająca otwór wylotowy usytuowany współosiowo z osią obrotu komory spalania 16 oznacza, że paliwo jest dostarczane centralnie. Powietrze może być w takim razie dostarczane w pewnej odległości od komory spalania 16. Paliwo może być zatem dostarczane do obszaru o stosunkowo niskiej temperaturze. Pozwala to na przykład, na zmniejszenie ryzyka wystąpienia przecieku zwrotnego, wynikającego stąd, że elementy uszczelniające mogą utracić swoją szczelność w wysokich temperaturach. Stanowi to poważną zaletę związaną z centralnym zasilanie w paliwo, w porównaniu z ewentualnym zasilaniem obwodowym komory spalania 16.

Układ spalania 1 zawiera ponadto przynajmniej jedną dmuchawę 18 posiadającą przynajmniej jeden otwór wylotowy powietrza 19, 20, służącą do dostarczania powietrza do zespołu 21 układu spalania 1, który znajduje się w komorze 12 kotła 2, przy czym powietrze pierwotne P dostarczane jest do komory spalania 16, a powietrze wtórne do komory dopalania 26, poprzez jedną, lub większą ilość powietrznych rur wlotowych 22, 23, z których poprzez wiele zasadniczo wydłużonych przewodów powietrznych, w zasadzie oddzielonych od siebie i wzajemnie równoległych, lub poprzez jedną lub wiele komór powietrznych 24, 25 zasadniczo otaczających paliwową rurę zasilająca 15 i komorę spalania 16, przy czym komora dopalania 26, usytuowana jest, patrząc w kierunku przepływu spalin,

PL 200 778 B1 za komorą spalania 16, czyli można powiedzieć, że jest ona usytuowana w najbardziej oddalonym miejscu od zespołu 21 układu spalania 1, co wynika z fig. 2 i 3, powietrze dopływa przez rozdzielacz powietrza wtórnego 26A, który oddziela komorę spalania 16 od komory dopalania 26. Powietrze pierwotne jest wykorzystywane w procesie wstępnego spalania paliwa do postaci gazów spalinowych i służy również do przenoszenia tych gazów i popiołów lotnych, powstałych w tym procesie z komory spalania 16 do komory poprzez otwór wylotowy 27 utworzony w rozdzielaczu powietrza wtórnego 26A, między obydwiema komorami 16, 26. Powietrze wtórne jest wykorzystywane w procesie dopalania spalin i służy do przenoszenia spalin do komory 12 kotła 2, wykorzystywanych do ogrzewania układu powierzchni grzewczych kotła 2, oraz do usuwania popiołów lotnych i innych pozostałości spalania pozostałych na zewnątrz zespołu 21 układu spalania. Rozdzielacz powietrza wtórnego 26A jest przeznaczony do przemieszczenia strumienia powietrza wtórnego w kierunku promieniowym i do środka, tak, że w komorze dopalania 26 płomień jest skoncentrowany i zlokalizowany w pewnej odległości od ściany komory dopalania 26.

Łącznik 28 przedstawiony na fig. 1 między rurą zasilającą lub giętkim wężem 10, i paliwową rurą zasilającą 15, i łącznik 29 między powietrznymi otworami wylotowymi 19, 20 dmuchawy 18 i powietrznymi rurami wlotowymi 22, 23 układu spalania 1 usytuowany jest w sposób dogodny dla całej konstrukcji układu do spalania 1, przy czym łączniki te nie są bliżej przedstawione na pozostałych figurach rysunku. Przykładowo, paliwowa rura zasilająca 15 i rury wlotowe powietrza 22, 23 przy zastosowaniu wyżej wspomnianych łączników 28, 29 mogą obejmować większą ilość otworów (nie zostały one przedstawione) rozmieszczonych wokół obwodu rur 15, 22, 23, służące do przepływu paliwa lub powietrza, podczas gdy każdy z łączników 28, 29 zawiera urządzenie (nieprzedstawione na rysunku) otaczające te rury 15, 22, 23 w połączeniu odpowiednio z otworem łączącym zakończenia przyłączeniowego rury zasilającej lub giętkiego węża 10, lub otworu wylotowego powietrza 19.

Dmuchawa 18, która została przedstawiona w przykładzie wykonania na fig. 1 jest zamocowana w układzie do spalania 1 w pobliżu kotła 2, ale naturalnie, może być również usytuowana w tylnej części 30 układu do spalania 1, to znaczy w większej odległości od kotła 2. Dmuchawa 18 jest napędzana za pomocą odpowiedniego cichobieżnego silnika 31 o regulowanej prędkości z wbudowanym wyłącznikiem termicznym, który powoduje wyłączenie urządzenia w przypadku jego przeciążenia. Przykłady ukształtowania zespołu 21 układu do spalania 1 przestawione na fig. 2 i 3 będą poniżej opisane bardziej szczegółowo. W przypadku innych elementów, należy zwrócić uwagę również na fig. 4a - 4c.

W pierwszym przykładzie wykonania, według fig. 2, zespół 21 układu do spalania 1 obejmuje komorę spalania 16, rozdzielacz powietrza wtórnego 26A, komorę dopalania 26, paliwową rurę zasilającą 15, wyposażoną w przenośnik śrubowy 13, tylko jedną wspólną rurę wlotową 22 powietrza, zarówno dla powietrza pierwotnego (P) i wtórnego (S), przy czym rura wlotowa powietrza 22 otacza paliwową rurę zasilającą 15 i tylko jeden to znaczy wspólną komorę 24, która otacza komorę spalania 16 służącą do dostarczania powietrza pierwotnego (P) do komory spalania 16 i do dostarczania powietrza wtórnego (S) poprzez rozdzielacz powietrza 26A do komory dopalania 26, najbardziej odległej od części wlotowej układu spalania 1.

Paliwowa rura zasilająca 15, komora spalania 16, komora dopalania 26 rura wlotowa powietrza 22 i komora powietrzna 24 korzystnie posiadają zasadniczo kołowy przekrój poprzeczny, co zostało przedstawione na fig. 4, przy czym wszystkie elementy 15, 16, 22, 24 są usytuowane koncentrycznie, jeden w stosunku do drugiego i posiadają wspólną oś obrotu 33. W przykładzie wykonania wynalazku, przedstawionym na fig. 2, zespół 21 jest zaprojektowany w postaci dwu cylindrycznych bębnów o podwójnych ścianach, korzystnie wykonanych z tak zwanych bandaży usytuowanych w grupach wzdłuż wspólnej osi obrotu 33, które tworzą poszczególne elementy 15, 16, 22, 24 oraz w postaci jednościennej komory dopalania 26, która jest zamocowana i usytuowana na zewnątrz komory powietrznej 24. Komora spalania 16 może posiadać wielokątny przekrój poprzeczny i może być wyposażona we wzdłużne lub śrubowe łopatki (nieprzedstawione na rysunku), służące do wytworzenia burzliwego przepływu paliwa podczas obrotu komory spalania 16.

Elementy 15, 16, 22, 24, zespołu 21, posiadające podwójne ściany obejmują zewnętrzne ściany 34, 35, 36, 37, nieprzepuszczające powietrza i wewnętrzne ściany 38, 39, 40, 41, usytuowane w pewnej, określonej odległości od zewnętrznych ścian 34, 35, 36, 37, aby zapewnić utworzenie ciągłej wolnej przestrzeni między tymi ścianami, zasadniczo na całej długości przepływu gazów wzdłuż układu spalania 1, aż do komory dopalania 26. W związku z tym, ściany 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, patrząc w kierunku od strony lewej do prawej na fig. 2, tworzą powietrzną rurę wlotową 22, usytuowaną na zewnątrz paliwowej rury zasilającej 15, dwuścienną komorę 42 o przekroju kołowym, usytuowaną

PL 200 778 B1 wokół paliwowej rury zasilającej 15 i tworzącą pierwszą część komory powietrznej 2, przy czym komora 42 jest usytuowana promieniowo na zewnątrz w stosunku do powietrznej rury wlotowej 22. Komora 42 jest połączona z rurą wlotową 22, co pozwala na równomierny rozdział powietrza koniecznego do spalania wzdłuż całej tylnej ściany 39 komory spalania 16, dwuściennej, kołowo - cylindrycznej, drugiej części komory powietrznej 24, otaczającej cylindryczną komorę spalania 16, i na koniec, wzdłuż rozdzielacza powietrza wtórnego 26A, który jest przeznaczony do wdmuchiwania powietrza wtórnego w kierunku promieniowo do wewnątrz. Jedna, lub więcej, lub wszystkie ściany wewnętrzne 39, 40, 41, komory spalania mają wiele, równomiernie rozmieszczonych otworków, które tworzą powietrzne otwory wlotowe 43 dla przepływu powietrza pierwotnego.

Dolna część komory spalania 16 jest przedłużeniem obrotowego paleniska 44, gdzie odbywa się proces spalania podstawowego, w którym następuje zgazowanie paliwa, przy czym w palenisku pozostaje warstwa paliwa 45, przez którą przepływa okresowo lub ciągle strumień powietrza. Wylot 27 komory spalania 16 służący do przepuszczenia spalin przez rozdzielacz powietrza wtórnego 26A do komory dopalania 26, stanowi również wylot dla wszystkich popiołów lotnych, powstających w procesie spalania podstawowego. W obrotowej komorze spalania 16, wyposażonej w kołnierze wyładowcze (nieprzedstawione na rysunku), może nastąpić również prawdopodobne, ale wysoce niepożądane nagromadzenie popiołu i narostów żużla przed wylotem 27 komory spalania 16 i na ścianach komory dopalania 26, oraz na powierzchniach rozdzielacza wtórnego 26A. Narosty te mogą zawierać stałe produkty spalania, stanowiące składniki paliwa, które nie zostały całkowicie spalone i przypuszczalnie również niskowartościowe składniki niespalonego paliwa.

Aby wykorzystać również energię zawartą w tych produktach, komora spalania 16 wyposażona jest w pierścieniowy kołnierz krawędziowy, który stanowi przednią ścianę wewnętrzną 41, która zapobiega temu, by produkty te, lub przynajmniej ich cięższe lub większe cząstki o dużej energii cieplnej wydostały się niespalone z komory spalania 16. Ściana wewnętrzna 41 tylko częściowo zamyka otwór wylotowy 27 komory spalania 16, jednak tak, że paliwo o mniejszej wartości opałowej przedostaje się do rozdzielacza powietrza wtórnego 26A. Rozdzielacz ten posiada pierścieniowy kołnierz krawędziowy (to znaczy zewnętrzną ścianę przednią 37), która częściowo zamyka otwór wylotowy 47A rozdzielacza powietrza wtórnego 26A do komory dopalania 26. Zgodnie z przykładami wykonania przedstawionymi na fig. 2 i 3, zarówno wewnętrzna jak i zewnętrzna ściana 41, 37 są usytuowane pod kątem 90° w stosunku do ścian wewnętrznych 40 i zewnętrznych 35 (kąty te zostały oznaczone α, β na fig. 3, 4). Wspomniane tu kąty α, β mogą mieć zróżnicowaną wielkość, jednak obydwa, lub tylko jeden z kątów α, β może mieć inną wielkość, mianowicie może przybierać wielkości między 90°i 180°, a korzystnie między 90° i 135°, patrz fig. 5. Odległość między ścianami 41, 37 jest przedstawiona jedynie schematycznie, a w rzeczywistości wynosi stosowanie, w przybliżeniu 5-30 mm w przypadku zwykłego kotła stosowanego w domowych układach centralnego ogrzewania. Zakres wymiaru tej odległości jest oczywiście dopasowywany do rodzaju kotła, do którego został zastosowany układ spalania 1, zależnie na przykład od jego wymiarów, konstrukcji otworu wylotowego i tak dalej. Dzięki usytuowaniu rozdzielacza powietrza wtórnego 26A między przednią ścianą wewnętrzną 41 komory spalania 16 i pierścieniowym kołnierzem krawędziowym (to znaczy zewnętrzną ścianą przednią 37), strumień przepływającego powietrza wtórnego może być kierowany promieniowo do wewnątrz.

Aby zrealizować proces dopalania stałych niespalonych pozostałości i spalin powstałych w procesie spalania podstawowego, otwory 48 wlotu powietrza wtórnego (S) są rozmieszczone między ścianą zewnętrzną i wewnętrzną wokół całego obwodu rozdzielacza powietrza wtórnego 26A. Strumienie powietrza pierwotnego (P) i wtórnego (S) kierowanego do wewnątrz przy wykorzystaniu wentylatora 18 zawierają około 30% powietrza pierwotnego (P) przepływającego przez komorę spalania 16 i 7% powietrza wtórnego (S), przepływającego przez rozdzielacz powietrza wtórnego 26A do komory dopalania 26. Powietrze wtórne jest prowadzone na zewnątrz komory spalania 16 a następnie strumień kierowany jest promieniowo do wewnątrz to znaczy w kierunku wspólnej osi obrotu 33. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 2 rozdział powietrza na między strumień powietrza pierwotnego i strumień powietrza wtórnego może być zrealizowany poprzez odpowiedni wybór średnic dla powietrznych otworów wlotowych 43 w wewnętrznych ścianach komory dopalania 26. Powietrzne otwory wlotowe 43 działają zatem jak zwężki. Przy określonym przepływie, można zatem uzyskać specyficzny podział strumienia powietrza na strumień powietrza pierwotnego i wtórnego. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 3 zostały zastosowane oddzielne przewody dla powietrza pierwotnego i wtórnego. Podział strumienia powietrza na strumień powietrza pierwotnego i wtórnego można uzyskać poprzez zastosowanie oddzielnych wentylatorów, przy czym pierwszy

PL 200 778 B1 z nich jest przeznaczony dla powietrza pierwotnego, a drugi dla wtórnego. Przepływ powietrza wtórnego może być zatem uzależniony od przepływu powietrza pierwotnego. Zastosowanie oddzielnych wentylatorów pozwala również na uzyskanie takiego korzystnego rozwiązania, w którym optymalny podział na strumienie powietrza pierwotnego i wtórnego zostanie zrealizowany przy zróżnicowanym natężeniu przepływu powietrza dostarczanego do układu. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 3, komora powietrza wtórnego 25 jest usytuowana promieniowo na zewnątrz komory powietrza pierwotnego 24. Powietrze wtórne jest zatem kierowane na zewnątrz strumienia powietrza pierwotnego, a następnie powietrze wtórne jest kierowane promieniowo do środka, to znaczy w kierunku wspólnej osi obrotu 33, tak, że materiał palny i palne składniki spalin są skoncentrowane w części środkowej komory dopalania 26, tak, że płomień jest skoncentrowany w środku komory dopalania 26. Między innymi pozwala to na osiągnięcie wyższej temperatury, w porównaniu do bardziej rozproszonego płomienia. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 2 strumień powietrza wtórnego będzie również koncentrować płomień przemieszczając go w kierunku środka komory dopalania.

Rozdzielacz powietrza wtórnego 26A zawiera wentylator 49 służący do zapewnienia równoczesnego usuwania wszystkich stałych i gazowych produktów spalania powstałych w procesie dopalania, tak aby żadne niespalone pozostałości nie stanowiły przeszkody na drodze przepływu powietrza przez powietrzne otwory wlotowe z przewodów powietrznych lub komór powietrznych 24 do rozdzielacza powietrza wtórnego 26A, i aby przesunąć środek komory dopalania i zwiększyć obszar płomienia o najwyższej temperaturze, poza komorę spalania 16 i dalej do komory dopalania 26, tak, aby zasadniczy część procesu dopalania odbywała się w przestrzeni parownika 12 kotła 2 i na zewnątrz oraz w pewnej odległości od zespołu spalania 21. Wentylator 49 posiada wiele łopatek 49B, usytuowanych w rozdzielaczu powietrza wtórnego 26A, między zewnętrzną i wewnętrzną ścianą przednią 37, 41 wzdłuż całego obwodu rozdzielacza powietrza 26A. Obrót rozdzielacza powietrza wtórnego 26A, a zatem i wentylatora 49, rozmieszczenie łopatek 49B w strumieniu przepływu i wykorzystanie różnych kątów pochylenia α, β (patrz fig. 5) między wewnętrzną ścianą 41 i wewnętrzną ścianą 40 oraz zewnętrzną ścianą 37 i zewnętrzną ścianą 36 wytwarza wir powietrza i spalin o bardzo dużej energii, przemieszczający w postaci walcowego wiru 50, posiadającego dającą się określić długość, średnicę, temperaturę, prędkość obrotu i ilość wydzielanego ciepła wzdłuż komory dopalania 26. Walcowy wir 50 jest kierowany w kierunku na zewnątrz od komory spalania 16 i promieniowo w kierunku od ścian komory dopalania 26. Poza tym rozmieszczenie łopatek 49B i kąty pochylenia α, β (patrz fig. 4b i fig. 5) ściany 41 i 37 oznaczają również, że wir 50 może być również uzyskany w palniku stacjonarnym, to znaczy w urządzeniu do spalania, w którym rozdzielacz powietrza wtórnego 26A nie jest urządzeniem obrotowym, ponieważ łopatki wentylatora 49 i ściany 37, 41 wymuszają przepływ powietrza w postaci kierowanego wiru 50. Łopatki 49B wentylatora, korzystne ustawione osiowo (można powiedzieć równolegle), wzdłuż płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu 33, ale mogą również być pochylone prawie osiowo i/lub promieniowo pod pewnym kątem do tej płaszczyzny wzdłuż osi 33, mogą być na przykład dla uproszczenia wygięte lub pofalowane. Łopatki 49B wentylatora mogą mieć tę samą lub zróżnicowaną grubość, długość i szerokość. „Promieniowa rozpiętość” łopatek wentylatora 49B, to znaczy wymiar prostopadły do osi obrotu 33 palnika, lub przy pewnym określonym kącie pochylenia w stosunku do płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu 33, wzdłuż powierzchni ściany wewnętrznej 41, ma określoną długość, która może być mierzona albo od krawędzi 51 do krawędzi 52 ściany wewnętrznej 41, albo może stanowić tylko część odległości między krawędzią 52, do otworu 27 i obejmować zewnętrzną średnicę ściany wewnętrznej 41. Może występować tu jedna lub wiele otwartych szczelin 53, między zewnętrzną ścianą 37 pozostałą częścią zespołu spalania, patrz fig. 4a. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4b, zastosowano sześć łopatek wentylatora 49B, ale, jeżeli jest to wymagane, można zastosować ich mniej albo więcej, korzystnie od dwóch do dwunastu. Dzięki temu, że konstrukcja rozdzielacza powietrza wtórnego 26A pozwala na kierowanie strumienia powietrza wtórnego w kierunku promieniowo do wewnątrz, walcowy wir 50 jest kierowany promieniowo do wewnątrz, w kierunku od ściany komory dopalania, przynosząc te korzyść, że między innymi płomień w komorze dopalania 26 staje się bardziej skoncentrowany. Ponieważ płomień jest bardziej skoncentrowany, uzyskuje się wyższy stopień spalania. Dodatkowo, proces spalania zachodzi w większej odległości od ściany komory dopalania 26, pozwala to na maksymalne przedłużenie jej żywotności. Ze względu na to, że proces spalania jest bardziej efektywny, wymagany jest mniejszy strumień powietrza zasilającego. Ogranicza to również objętościowy przepływ gazów, które, przykładowo muszą być wyemitowane poprzez komin urządzenia. Zwiększa to również efektywność całego urządzenia.

PL 200 778 B1

Między wewnętrzną i zewnętrzną ścianą 41, 37 rozdzielacza powietrza wtórnego 26A znajduje się urządzanie mocujące 54, w postaci łopatek stałych 55 i wybrań mocujących 56, przykładowo stanowiących udogodnienie mocowania zewnętrznej ściany 37 do ściany wewnętrznej 41, patrz fig. 4. Można zastosować tu również inne znane urządzenia mocujące lub sposoby mocowania, jednak fig. 4 również jasno przedstawia, pewną ilość rozpórek 57, usytuowanych wzdłuż komory spalania 16, miedzy ścianami 36, 40 kanałów powietrznych lub komór powietrznych 24 służących do zachowania odległości między ścianami 36, 40 i umożliwiających prowadzenie strumienia powietrza pierwotnego P i wtórnego S w określonym kierunku, to znaczy do otworów wlotowych 48, do rozdzielacza powietrza wtórnego 26A. Komora dopalania 26 zawiera zewnętrzną obudowę 58, pokazaną w przykładach wykonania na figurach rysunku, która ma kształt walcowej osłony, wykonanej z metalowego arkusza, pokrytą powłoką 59 z materiału odpornego na działanie temperatury takiego jak ceramika, przy czym powłoka ta jest zamocowana wewnątrz obudowy i między zewnętrzną ścianą 37 a kołnierzem końcowym 60. Od strony wewnętrznej, powłoka 59 jest ukształtowana jako stożek ścięty, przy czym powłoka ta ma mniejszą grubość przy wylocie i, w przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, posiada chłodniejsze zakończenie, które tworzy otwór wylotowy 47 z komory dopalania 26 do przestrzeni parownika 12.

W drugim przykładzie wykonania, patrz fig. 3, zespół spalania 21 urządzenia do spalania 1 zawiera również dwa cylindryczne i dwuścienne bębny. Bębny te usytuowane są koncentrycznie w zespole i otaczają powietrzną rurę wlotową 22 i kanały powietrzne lub komorę powietrzną 24 połączone są z dwuścienną promieniowo-kołową przestrzenią 42B otaczającą powietrzną rurę wlotową 22, przy czym przestrzeń ta tworzy pierwszą część komory powietrznej 24. Przestrzeń 42B jest usytuowana promieniowo na zewnątrz od powietrznej rury wlotowej 22 i jest połączona z tą rurą wlotową 22 dla uzyskania równomiernego rozdziału powietrza wtórnego S wzdłuż całej tylnej ściany 35 komory powietrznej 24. Wyżej wspomniane bębny tworzą zewnętrzną rurę wlotową powietrza 23 i zewnętrzne kanały powietrzne lub komorę powietrzną 25, służącą do dostarczania powietrza wtórnego S do komory dopalania 26 poprzez wlotowe otwory powietrzne 43 w rozdzielaczu powietrza wtórnego 26A, podczas gdy powietrze pierwotne P dostarczane jest tylko poprzez powietrzną wlotową rurę 22, kanały powietrzne lub komorę powietrzną 24 i otwory wlotowe powietrza pierwotnego w komorze spalania 16. W kanałach powietrznych lub w komorze powietrznej 25 rozmieszczone są również rozpórki 57B. Poza tym obydwa przykłady wykonania mają zasadniczo podobną konstrukcję. Fig. 5 przedstawia trzeci przykład wykonania urządzenia do spalania 1 według wynalazku, który zasadniczo odpowiada dwóm poprzednim przykładom, pokazany wraz z różnymi elementami urządzenia do spalania 1. Jednak ten trzeci przykład wykonania obejmuje konstrukcję wnętrza urządzenia, która jest łatwiejsza do demontażu i jest wykonana w postaci demontowalnego zespołu 68, co ułatwia jego wymianę i naprawę elementów płaszcza urządzenia do spalania 1. Określenie „elementy płaszcza” zostało tu użyte dla elementów, które mają najkrótszą żywotność międzyremontową, zasadniczo dla elementów które narażone są na oddziaływanie najwyższych temperatur, to znaczy przykładowo ścian wewnętrznych 39, 40, 41 komory spalania 16, rozdzielacza powietrza wtórnego 26A i komory dopalania 26.

W celu uzyskania wyżej przedstawionych ułatwień przy demontażu urządzenia, między promieniowymi i walcowymi ścianami wewnętrznymi 39, 40 komory spalania 16 i korzystnie również między ścianami 35 i 36, między kanałami powietrza pierwotnego i wtórnego 24, 25, pokazanymi na fig. 3, przedstawiającej drugi przykład wykonania wynalazku, zostały rozmieszczone zamocowane rozłącznie łączniki 61, 62, 63. Łączniki 61, 62, 63 przykładowo mogą przybierać formę haków 61, które mają za zadanie uchwycenie od wewnątrz lub od zewnątrz krawędzi tylnich ścian 39, 35, i zależnie od rozwiązania, jakie jest realizowane, to znaczy czy według przykładu wykonania zgodnego z fig. 2 lub zgodnego z fig. 3, stosuje się połączenie śrubowe 62 i płaskownik 63. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 5, komora dopalania jest zamocowana do powierzchni zewnętrznej kanału powietrznego 25 za pomocą wielu demontowalnych połączeń śrubowych 62 poprzez kołnierz 66 komory dopalania. Aby dodatkowo wzmocnić konstrukcję urządzenia, przykładowo hakowato zagięte płaskowniki 63, poprzez otwory 67 osadzone są ścianach 41, 37, przy czym płaskowniki 63 stanowią demontowalne łączniki komory dopalania 26 i komory spalania 16.

Demontowalny zespół 68, przedstawiony w przykładzie wykonania wynalazku obejmuje dwa oddzielne zespoły 69, 70, które mogą być odłączone od siebie. Pierwszy zespół 69 obejmuje komorę dopalania 26 z kołnierzem 66. Drugi zespół 70 obejmuje rozdzielacz powietrza wtórnego 26A i wewnętrzną ścianę 40 komory spalania 16. Można zastosować tu również inne konfiguracje, przykładowo zamiast mocować zewnętrzną ścianę 37 do komory dopalania 26 i pierwszego zespołu 69, ściana

PL 200 778 B1 ta może obejmować również ścianę 36, to znaczy kanał powietrzny 25. Rozpórki 57 mocowane są do ścian 36, 65, korzystnie poprzez spawanie, w ten sposób, że zespół 68 może być wymontowany. W przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 5, drugi zespół 70 jest zamocowany rozłącznie w stosunku do ściany 39 oraz rozpórki 57a, i między rozdzielaczem powietrza wtórnego 26A i kanałem powietrznym 25, podczas gdy pierwszy zespół 69 jest zamocowany rozłącznie w stosunku do rozdzielacza powietrza wtórnego 26A i ściany 65.

Fig. 6 przedstawia przykład wykonania, w którym urządzenie do spalania jest wyposażone w dwie dmuchawy 18a, 18b. Pierwsza dmuchawa 18a jest przeznaczona do podawania powietrza pierwotnego poprzez komorę powietrzną 24 do komory spalania 16. Druga dmuchawa 18b podaje powietrze wtórne poprzez zewnętrzną komorę powietrzną 25. W ten sposób można łatwo regulować zależność między ilością powietrza pierwotnego i wtórnego. Korzystnie, należałoby zastosować 20 do 40% powietrza pierwotnego i 60 do 80% powietrza wtórnego.

Urządzenie do spalania 1, przedstawione w przykładach wykonania na rysunku działa w sposób niżej opisany: Paliwo, powietrze pierwotne P i wtórne S jest zasadniczo dostarczane do zespołu 21 w znany sposób i nie będzie tu bliżej, szczegółowo opisywane.

Określona ilość paliwa jest podawana do komory spalania 16 poprzez urządzenie zasilające w paliwo 11 i tworzy się korzystnie wolnoobrotowe lub obracające się okresowo złoże paliwa 45. Powietrze pierwotne dostarczane z dmuchawy 18 jest podawane do komory spalania 16 poprzez komory powietrzne 24 i wypływa przez otwory wlotowe powietrza 43. Powietrze wtórne S z dmuchawy 18 dostarczane jest do komory dopalania 26 poprzez otwory wlotowe 48 powietrza wtórnego rozdzielacza powietrza wtórnego 26A, albo poprzez te same kanały powietrzne, albo komorę powietrzną 24 (zgodnie z przykładem wykonania przedstawionym na fig. 2), albo poprzez inne kanały powietrze i komorę powietrzną 25, otaczającą promieniowo, w tym przypadku usytuowane wewnętrznie kanały powietrzne albo komorę powietrzną 24 (zgodnie z przykładem wykonania przedstawionym na fig. 3).

Obrót komory spalania 16 powoduje efektywne wymieszanie paliwa i powietrza pierwotnego P, i większa część paliwa, w procesie spalania w tej komorze jest zgazowana głownie do postaci spalin, frakcji popiołów lotnych przy niewielkiej ilości żużla. Kontynuowanie ruchu obrotowego powoduje, że wszystkie niespalone pozostałości paliwa z procesu spalania w komorze 16 są z niej pobierane, podczas gdy spaliny wytworzone w procesie spalania w komorze spalania 16 i popioły lotne przenoszone są przez wylot 27 z komory spalania 16 poprzez rozdzielacz powietrza wtórnego 26A przy wykorzystaniu strumienia powietrza pierwotnego P i wtórnego S.

Korzystnie, intensywne wydmuchiwanie powietrza wtórnego S przez otwory wlotowe powietrza wtórnego 48 oraz rozmieszczenie, ilość i kształt łopatek 49B wentylatora wytwarzają silny wir 50 (który również jest wzmacniany, jeśli rozdzielacz powietrza wtórnego 26A obraca się), kierowany promieniowo do środka w kierunku wspólnej osi obrotu 33, który z dużą siłą wyrzuca niespalone pozostałości i gazy poza komorę dopalania 26, do przestrzeni parownika 12 kotła 2, gdzie popioły lotne są strącane do zbiornika popiołu kotła 2. Jednocześnie, pozostałości te są również bardzo efektywnie gazyfikowane do postaci spalin i popiołów lotnych. Mniejsza część może być gazyfikowana w komorze dopalania 26, podczas gdy główna ilość jeszcze pozostałych substancji palnych jest gazyfikowana w wirze powietrza 50 na zewnątrz rozdzielacza powietrza wtórnego 26A w postaci skoncentrowanego płomienia strumieniowego, w którym spalane są również gazy, wytwarzane jest ciepło, które zabezpiecza przed tworzeniem się popiołów lotnych w procesie spalania, które przekształcają się w osady zalegające wewnątrz właściwego urządzenia do spalania 1.

Wynalazek nie jest ograniczony do przykładów wykonania przedstawionych w opisie i może być modyfikowany w różny sposób w zakresie zastrzeżeń patentowych.

Wymieniony wyżej zespół podający 3, paliwowe urządzenie zasilające 31 i podajnik paliwa (nieprzedstawiony na rysunku) może zatem obejmować większą ilość oddzielnych zasobników paliwa 4 i/lub podajników śrubowych 7, 13 służących do zasilania urządzenia różnymi paliwami, poza tym, w urządzeniu do spalania 1 według wynalazku, można zastosować inne typy znanych urządzeń transportowych, innych niż zastosowane w tym przypadku podajniki śrubowe 7, 13.

Claims (17)

1. Układ do spalania granulowanego, stałego paliwa, przykładowo granulek z mączki drzewnej, wiórów lub tym podobnych, obejmujące korzystnie poziomą komorę spalania, urządzenie podające,

PL 200 778 B1 służące do wprowadzania paliwa do komory spalania poprzez przewód zasilający, otwarty do środka obrotu komory spalania, powietrzną rurę wlotową, służącą do dostarczania powietrza pierwotnego do komory spalania poprzez przynajmniej jeden przewód powietrzny lub komorę powietrzną, i powietrzną rurę wlotową do dostarczania powietrza wtórnego do wtórnej komory spalania poprzez rozdzielacz powietrza wtórnego, i dmuchawę połączoną z każdą z powietrznych rur wlotowych, oraz wspólny otwór wylotowy powietrza pierwotnego, znamienny tym, układ posiada powietrzną rurę wlotową (22) powietrza pierwotnego otaczającą paliwową rurę zasilającą (15) i komorę spalania (16), i zasilającą komorę spalania w powietrze wdmuchiwane promieniowo do wewnątrz, do komory spalania (16).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdzielacz powietrza wtórnego obejmuje również wentylator (49) do wywoływania wiru (50) powietrza i spalin wewnątrz komory dopalania (26) i na zewnątrz w otworze wylotowym (47) do przestrzeni parowej (12).

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdzielacz powietrza wtórnego (26A) obejmuje również przednią ścianę wewnętrzną (41) w postaci pierścieniowego kołnierza krawędziowego oraz zewnętrzną ścianę przednią (37), w postaci pierścieniowego kołnierza krawędziowego, przy czym między tymi ścianami jest dostarczane powietrze wtórne i kierowane promieniowo do wewnątrz.

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że układ spalania (1) obejmuje również silnik napędowy (17) do ciągłego, lub przerywanego napędu ruchu obrotowego wentylatora (49).

5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że silnik napędowy (17) jest przeznaczony również do napędu ruchu obrotowego komory spalania (16) i komory dopalania (26).

6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że paliwowa rura zasilająca (45), komora spalania (16), powietrzne rury wlotowe (22, 23) i komory powietrzne (24, 25) są rozmieszczone koncentrycznie w stosunku do wspólnej osi (33).

7. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że wentylator (49) posiada wiele łopatek (49B) rozmieszczonych wewnątrz rozdzielacza powietrza wtórnego (26A).

8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że łopatki (49B) wentylatora rozmieszczone są wzdłuż obwodu rozdzielacza powietrza wtórnego (26A).

9. Układ według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że łopatki (49B) wentylatora pochylone są pod pewnym kątem osiowo i/lub promieniowo do płaszczyzny przechodzącej przez oś obrotu (33).

10. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że układ spalania (1) zawiera oddzielne przewody lub komory powietrzne (24, 25) dla powietrza pierwotnego (P) i powietrza wtórnego (S).

11. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że przynajmniej komora spalania (16) posiada przekrój poprzeczny o kształcie wielokąta i/lub jest wyposażona we wzdłużne lub śrubowe łopatki do zawirowywania przepływu paliwa podczas obrotu komory spalania (16).

12. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że układ spalania (1) obejmuje dwa koliste, walcowe bębny, usytuowane koncentrycznie w jednym zespole, na zewnątrz powietrznej rury wlotowej (22), oraz przewody powietrzne, korzystnie komorę powietrzną (24), dostarczającą powietrze pierwotne (P) do komory spalania (16) tworzące odpowiednio, zewnętrzną, powietrzną rurę wlotową (23) i zewnętrzne przewody powietrzne, korzystnie, komorę powietrzną (25) do dostarczania powietrza wtórnego (S) do komory dopalania (26) poprzez rozdzielacz powietrza wtórnego (26A).

13. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że rozdzielacz powietrza (26A) zawiera wewnętrzną i zewnętrzną ścianę przednią (41, 37), przy czym przednia ściana wewnętrzna (41) i ściana wewnętrzna (40) oraz przednia ściana zewnętrzna (37) i ściana zewnętrzna (36) zespołu (21) są odpowiednio usytuowane pod pewnymi kątami (α, β) jedna w stosunku do drugiej, wynoszącymi w przybliżeniu między 90 i 180°, korzystnie w przybliżeniu miedzy 90 i 135°, przy czym kąty (α, β) mogą mieć zróżnicowaną wielkość.

14. Sposób spalania granulowanego, stałego paliwa, w którym stosuje się komorę spalania wyposażoną w wylot końcowy, paliwowy przewód zasilający, który otwiera się do środka obrotu komory spalania, komorę dopalania, posiadającą wielościanową budowę, połączoną z końcowym otworem wylotowym komory spalania, przy czym do komory spalania, poprzez przewód zasilający wprowadza się paliwo, tak że paliwo doprowadza się centralnie do komory spalania, a następnie do komory spalania doprowadza się strumień powietrza pierwotnego i przeprowadza się proces spalania paliwa w komorze spalania, po czym przy końcowym otworze wylotowym komory spalania wprowadza się strumień powietrza wtórnego, przy czym strumień ten wprowadza się wokół obrzeża otworu wylotowego komory spalania i kieruje się promieniowo do wewnątrz w kierunku środka komory dopalania, tak, że dalszy proces spalania odbywa się w pewnej odległości od ścian komory dopalania,

PL 200 778 B1 znamienny tym, że strumień powietrza pierwotnego wprowadza się promieniowo do wewnątrz komory spalania (16).

15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że strumień powietrza pierwotnego i strumień powietrza wtórnego wytwarza się w oddzielnych dmuchawach.

16. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że strumień powietrza wtórnego wytwarza się w wentylatorze (49), który kieruje ten strumień w kierunku promieniowo do wewnątrz do środka komory dopalania.

17. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że ilość powietrza reguluje się za pomocą dmuchaw, tak, że całkowity przepływ powietrza w około 30% obejmuje powietrze pierwotne i w około 70% powietrze wtórne.