PL210270B1

PL210270B1 - Method and tank for controlled firing of fuels

Info

Publication number: PL210270B1
Application number: PL384927A
Authority: PL
Inventors: Jan Hehlmann; Wojciech Mokrosz; Maciej Jodkowski; Andrzej Szlęk; Krystyna Kubica; Marek Kaczmarek; Eugeniusz Fengier; Michał Kuberka
Original assignee: Politechnika Slaska Im Wincent
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2011-12-30

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i kocioł do kontrolowanego spalania paliw.The subject of the invention is a method and a boiler for controlled combustion of fuels.

Znane są i stosowane kotły węglowe realizujące sposób górnego spalania w części złoża z automatyczną regulacją cyklu spalania. Wśród tych kotłów rozróżnić należy kotły retortowe, opalane kwalifikowanym sortymentem węgla (groszek). Kotły te cechuje, automatyczne sterowanie podawania paliwa, regulowana i kontrolowana ilość zimnego powietrza wprowadzanego do komory spalania, kotły tego typu osiągają sprawność energetyczną ok. 78 : 85%, zaś zakres regulacji mocy cieplnej w zakresie (30%: 100%) przebiega przy nieznacznym spadku sprawności. Podstawowym elementem kotła jest samoczyszczące się palenisko retortowe, w którym spala się określona porcja paliwa. Obsługa ogranicza się do okresowego uzupełnienia paliwa w zasobniku oraz odprowadzania popiołu. Używane kotły, różnych producentów, nie różnią się co do sposobu a jedynie różnią się szczegółami konstrukcyjnymi.Coal boilers are known and used which implement the top-combustion process in a part of the bed with automatic control of the combustion cycle. Among these boilers, one should distinguish retort boilers fired with a qualified assortment of coal (peas). These boilers are characterized by automatic control of fuel feeding, regulated and controlled amount of cold air introduced into the combustion chamber, boilers of this type achieve energy efficiency of approx. 78: 85%, and the range of heat output regulation in the range (30%: 100%) runs with a slight decline in efficiency. The basic element of the boiler is a self-cleaning retort furnace in which a certain portion of fuel is burnt. The service is limited to periodic refueling in the container and ash removal. The boilers used, from different manufacturers, do not differ in terms of method, but only differ in construction details.

Sposób kontrolowanego spalania według wynalazku polega na tym, że w trybie grzewczym włącza się wentylator, który zasysa powietrze zewnętrzne oraz korzystnie dosysa spaliny odlotowe, które następnie przetłacza się przez obwodowy kanał komory oczyszczania spalin, w którym mieszaninę powietrza i spalin korzystnie podgrzewa się i kieruje do podajnika paliwa a następnie palnika retortowego, a pozostałą część spalin kieruje się do kanału umieszczonego w zasobniku, gdzie wstępnie podgrzewa się paliwo i odparowuje wilgoć, stymulując reakcje całkowitego i zupełnego spalania paliwa i dopalania tlenku węgla do dwutlenku węgla, zaś powstające spaliny przepływają do komory paleniskowej, w której dopala się je na ceramicznych elementach, przy czym do strefy dopalania korzystnie doprowadza się regulowaną część powietrza poza retortą przez obwodowy układ otworów z przysłoną, a następnie spaliny przepływają przez sekcję wodno-rurkową, w której ulegają wstępnemu odpyleniu, a opadające gorące pyły, które ewentualnie zawierają elementy paliwa, dopala się wspomagając dopalenie tlenku węgla do dwutlenku węgla, następnie spaliny kieruje się przez komorę oczyszczającą, w której podlegają odpyleniu na korzystnie preparowanej ziarnistej warstwie filtracyjnej kumulującej pyły, resztkowe węglowodory aromatyczne oraz inne składniki toksyczne, jednocześnie spaliny ogrzewają przeponowe powietrze, które dostarcza się do stref spalania, a następnie spaliny odsysa się za pomocą wentylatora wyciągowego i częściowo recyrkuluje do powietrza tłoczonego do stref spalania, zaś ich zasadniczą część kieruje się dalej kanałem do zasobnika paliwa, w której umożliwiają suszenie i podgrzewanie paliwa, a ostatecznie spaliny wytłacza się do przewodu kominowego przy otwartej od strony wentylatora klapie trójdrożnej a zamkniętej od strony kotła.The method of controlled combustion according to the invention consists in the fact that in the heating mode a fan is turned on, which sucks in the outside air and preferably sucks in the exhaust gas, which is then forced through the peripheral channel of the exhaust gas treatment chamber, in which the mixture of air and exhaust gas is preferably heated and directed to it. the fuel feeder and then the retort burner, and the remainder of the exhaust gases is directed to the channel located in the container, where the fuel is preheated and the moisture evaporates, stimulating the reactions of complete and complete combustion of fuel and carbon monoxide combustion to carbon dioxide, while the resulting exhaust gases flow into the combustion chamber , in which they are burnt on ceramic elements, the post-combustion zone is preferably supplied with a controlled part of the air outside the retort through a peripheral system of holes with a diaphragm, and then the flue gas flows through the water-tube section, in which the hot dust is initially dedusted and the falling hot dust who e they possibly contain fuel elements, burns up supporting the combustion of carbon monoxide to carbon dioxide, then the exhaust gases are directed through a cleaning chamber, where they are dedusted on a preferably prepared granular filter layer accumulating dust, residual aromatic hydrocarbons and other toxic components, at the same time the exhaust gas heats the membrane air which are supplied to the combustion zones, and then the exhaust gases are sucked off by an exhaust fan and partially recirculated to the air forced into the combustion zones, and their main part is directed further through a channel to the fuel bunker, where they allow drying and heating of the fuel, and finally the exhaust gases is extruded into the chimney with the three-way flap open on the fan side and closed on the boiler side.

Kocioł według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z komory paleniskowej w której umieszczony jest palnik retortowy z podajnikiem paliwa i ceramiczne elementy, sekcji wodno-rurkowej, komory oczyszczania spalin, wentylatora podmuchowego, wentylatora wyciągowego. Sekcja wodno-rurkowa składa się z płomieniówek z dopasowanymi śrubowymi wstęgami.The boiler according to the invention is characterized by the fact that it consists of a combustion chamber with a retort burner with a fuel feeder and ceramic elements, a water-tube section, a flue gas cleaning chamber, a blast fan, and an exhaust fan. The water-tube section consists of smoke tubes with matching helical ribbons.

W komorze oczyszczającej znajduje się złoże ziarniste, korzystnie z preparowanego koksiku, umieszczone pomiędzy żaluzjowymi ścianami z uszczelnionym zasypem i odbiorem. Żaluzjowe ściany mają uszczelniony odbiór i zasyp, a złoże ziarniste może być preparowane.In the cleaning chamber there is a granular bed, preferably made of coke breeze, placed between the louvered walls with a sealed hopper and discharge. The louvre walls have a sealed reception and charge, and the granular bed can be prepared.

Komora oczyszczania może posiadać obwodowy kanał.The purification chamber may have a peripheral channel.

Wentylator podmuchowy pracuje z różnym wydatkiem uzależnionym od fazy pracy kotła.The blower fan works with a different output depending on the operating phase of the boiler.

Kocioł według wynalazku umożliwia uzyskanie wysokiej sprawność cieplnej kotła na poziomie co najmniej 93%, jednocześnie pozwala na wysokosprawne odpylenie spalin powyżej 99% oraz ich oczyszczenie z resztkowych węglowodorów aromatycznych i innych składników toksycznych np. takich jak pary rtęci.The boiler according to the invention allows to obtain a high thermal efficiency of the boiler at the level of at least 93%, at the same time it allows for highly efficient dust removal of exhaust gases above 99% and cleaning them from residual aromatic hydrocarbons and other toxic components, e.g. mercury vapor.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunku, no którym fig. 1 przedstawia schemat kotła do kontrolowanego spalania, a fig. 2 - przekrój przez komorę spalania i palnik retortowy.The subject of the invention is shown in the drawing, in which fig. 1 shows a diagram of a boiler for controlled combustion, and fig. 2 - a cross-section through a combustion chamber and a retort burner.

Kocioł składa się z komory paleniskowej 8 w której umieszczony jest palnik retortowy 7 z podajnikiem paliwa 6 i ceramiczne elementy 9, sekcji wodno-rurkowej 11, komory oczyszczania spalin 5. Podajnik 6 podaje paliwo do palnika retortowego 7 z zasobnika paliwa 14. Sekcja wodno-rurkowa 11, składa się z płomieniówek 20 z dopasowanymi śrubowymi wstęgami 21. W komorze 5 znajduje się złoże ziarniste 12 z korzystnie preparowanego koksiku, umieszczone pomiędzy żaluzjowymi ścianami 17. Dodatkowo komora oczyszczania spalin 5 posiada obwodowy kanał 4. Żaluzjowe ściany 17 mają uszczelniony zasyp 18 i odbiór 19. Wentylator 13 wymusza przepływ spalin z komory paleniskowej 8 poprzez sekcję wodno-rurkową 11, komorę oczyszczania spalin 5, kanał 2, klapę 16 do komina 15.The boiler consists of a combustion chamber 8 with a retort burner 7 with a fuel feeder 6 and ceramic elements 9, a water-tube section 11, a flue gas cleaning chamber 5. The feeder 6 feeds fuel to the retort burner 7 from the fuel bunker 14. tubular 11, consists of smoke tubes 20 with matching helical ribbons 21. In the chamber 5 there is a granular bed 12 of preferably prepared coke breeze, placed between the shutter walls 17. Additionally, the exhaust gas cleaning chamber 5 has a peripheral channel 4. The shutter walls 17 have a sealed charge 18 and removal 19. The fan 13 forces the exhaust gas flow from the combustion chamber 8 through the water-tube section 11, the exhaust gas treatment chamber 5, the duct 2, the flap 16 to the chimney 15.

PL 210 270 B1PL 210 270 B1

Wentylator 1 zasysa powietrze z otoczenia i przetłacza je kanałem obwodowym 4 do palnika retortowego 7. Dodatkowo wentylator 1 wyposażony jest w sterownik 3 regulujący wydatek wentylatora 1.The fan 1 sucks in air from the environment and forwards it through the peripheral duct 4 to the retort burner 7. Additionally, the fan 1 is equipped with a controller 3 regulating the fan 1 output.

W trybie grzewczym włącza się wentylator 1 i zasysa się powietrze zewnętrzne oraz korzystnie dosysa się z kanału 2 spaliny odlotowe, które następnie przetłacza się przez obwodowy kanał 4 komory oczyszczania spalin 5, w którym mieszaninę powietrza i spalin korzystnie podgrzewa się i kieruje do podajnika paliwa 6 i palnika retortowego 7, gdzie wstępnie podgrzewa się paliwo i odparowuje wilgoć, stymulując reakcje całkowitego i zupełnego spalania paliwa i dopalania tlenku węgla do dwutlenku węgla, zaś powstające gazy przepływają do komory paleniskowej 8, w której dopala się je no ceramicznych elementach 9, przy czym do strefy dopalania korzystnie doprowadza się regulowaną część powietrza przez otwory z przysłoną 10, a następnie spaliny przepływają przez sekcję wodno-rurkową 11, w której ulegają wstępnemu odpyleniu, a opadające gorące pyły, które ewentualnie zawierają elementy paliwa, dopala się wspomagając jednocześnie dopalenie tlenku węgla do dwutlenku węgla, następnie spaliny kieruje się przez komorę 5, w której odpyla się je na korzystnie preparowanej ziarnistej warstwie filtracyjnej 12 kumulując pyły, resztkowe węglowodory aromatyczne oraz inne składniki toksyczne, jednocześnie spaliny ogrzewają przeponowe powietrze, które dostarcza się do stref spalania, a następnie spaliny odsysa się za pomocą wentylatora 13 i częściowo recyrkuluje do powietrza tłoczonego do stref spalania, zaś ich zasadniczą część kieruje się dalej kanałem 2 do zasobnika paliwa 14, gdzie suszy się i podgrzewa paliwo, a ostatecznie spaliny wytłacza się do przewodu kominowego 15 przy otwartej od strony wentylatora 13 klapie trójdrożnej 16 a zamkniętej od strony kotła.In the heating mode, the fan 1 is turned on and the outside air is sucked in, and the exhaust gas is preferably sucked in from the duct 2, which is then forced through the peripheral duct 4 of the exhaust gas cleaning chamber 5, in which the air-exhaust mixture is preferably heated and directed to the fuel feeder 6 and a retort burner 7, where the fuel is preheated and moisture is evaporated, stimulating the reactions of complete and complete combustion of the fuel and combustion of carbon monoxide to carbon dioxide, and the resulting gases flow to the combustion chamber 8, where they are burned on ceramic elements 9, while the post-combustion zone is preferably fed with a regulated portion of air through the apertures 10, and then the exhaust gas flows through the water-tube section 11 in which they pre-de-dust, and the falling hot dust, possibly containing fuel elements, is burned while helping to burn off the carbon monoxide to carbon dioxide, then the exhaust gases are directed through the chamber 5, in which they are dusted on the preferably prepared granular filter layer 12 by accumulating dusts, residual aromatic hydrocarbons and other toxic components, at the same time the flue gas heats the membrane air that is supplied to the combustion zones, and then the flue gases are sucked off by means of a fan 13 and partially recirculated to the air forced into the combustion zones, and their main part is directed further through the conduit 2 to the fuel bunker 14, where the fuel is dried and heated, and finally the exhaust gases are forced into the flue pipe 15 with the three-way flap 16 open from the fan 13 side. closed from the side of the boiler.

Claims

Method of controlled combustion of solid fuels, characterized in that in the heating mode the fan 1 is turned on and the outside air is sucked in and the exhaust gas is preferably sucked in from the duct 2, which is then forced through the peripheral duct 4 of the exhaust gas cleaning chamber 5, in which the mixture is air and exhaust gases are preferably heated and directed to the fuel feeder 6 and retort burner 7, where the fuel is preheated and moisture is evaporated, stimulating the reactions of complete and complete combustion of fuel and carbon monoxide combustion to carbon dioxide, and the resulting gases flow to the combustion chamber 8 , in which they are burnt on ceramic elements 9, where an adjustable part of air is preferably supplied to the post-combustion zone through the holes with a diaphragm W, and then the flue gases flow through the water-tube section 11, in which they are initially dedusted and the falling hot dusts, possibly containing fuel elements, burns up while supporting d combustion of carbon monoxide to carbon dioxide, then the flue gases are directed through chamber 5, where they are dusted on a preferably prepared granular filter layer 12 accumulating dusts, residual aromatic hydrocarbons and other toxic components, at the same time the flue gas heats the diaphragm air that is supplied to the combustion zones and then the flue gases are sucked off by means of a fan 13 and partially recirculated to the air forced into the combustion zones, and their main part is directed further through the duct 2 to the fuel bunker 14, where the fuel is dried and heated, and finally the flue gases are forced into the flue pipe 15 with the three-way flap 16 open on the fan side 13 and closed on the boiler side.

2. The method according to p. 1, characterized in that the efficiency of the fan 1 is regulated by the controller 3, increasing the expenditure when feeding fuel through the feeder 6 to the level ensuring complete and complete combustion of the fuel, and during combustion without feeding the fuel, the expenditure is reduced to the level ensuring complete and complete burnout of the fuel. located in the retort.

3. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that in the combustion maintenance mode the fans 1 and 13 are turned off and the heat maintenance process takes place at the chimney draft with the flap 16 closed from the fan 13 side, the air being sucked in by the turned off fan 1.

4. Boiler for controlled combustion of solid fuels equipped with a retort burner 7, a furnace chamber 8, ceramic elements 9, a water-tube section 11, characterized in that it is equipped with an additional chamber 5 with a granular bed 12, preferably made of coke breeze or prepared coke breeze , the bed 12 is preferably located between the louvered walls 17 and has a sealed hopper 18 and a reception 19.

5. A boiler according to claim The method of claim 4, wherein filter bed 12 is periodically regenerated.

PL 210 270 B1

6. A boiler according to claim 4. A method according to claim 4, characterized in that in the smoke tubes 20 of the water-tube section 11, matching helical webs 21 with a surface inclination exceeding the tangent value of the ash discharge angle are placed.

7. The boiler according to claim 4, characterized in that oblique ceramic plate elements pos. 9.

8. A boiler according to claim 4. A method as claimed in claim 4, characterized in that ceramic T-elements are arranged in the combustion chamber 8, preferably arranged in a staggered pattern pos. 22

9. The boiler according to claim The method of claim 4, characterized in that the retort burner 7 has an air jacket in which there are openings covered by an adjusting ring 23.