PL210758B1 - Urządzenie do wytwarzania energii cieplnej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wytwarzania energii cieplnej w procesie spalania pyłu węglowego i paliw płynnych lub gazowych jako procesu do wytworzenia wysokich temperatur do spalania odnawianych źródeł energii.

Według opisu wynalazku, zgłoszenie nr P. 362586, nadawę zawierającą odpady organiczne i inne przetworzone odpady pochodzenia zwierzę cego wprowadza się do komory obrotowej pieca zespolonego i w czasie obrotów tej komory odpady rozdrabnia się, nagrzewa, suszy i poddaje pirolizie poprzez obróbkę termiczną przy spalaniu paliwa ciekłego w temperaturze powyżej 1000°C. Ze spalania i pirolizy wytworzony gaz pirolityczny po zmieszaniu z powietrzem spala się w komorze wylotowej, a wytwarzają cy się karbonizat zsypuje się do paleniska fluidalnego, w którym ulega cał kowitemu spaleniu. Według opisu wynalazku, zgłoszenie nr P. 362326 osady z oczyszczalni ścieków w ilości do 10% dodaje się do surowego węgla brunatnego lub kamiennego i w postaci mieszanki pyłowej węglowo-osadowej spala się w kotle węglowym z rusztem dopalającym w temperaturze powyżej 1100°C, przy czym w pierwszej kolejności osady są odwadniane i dodawane do węgla surowego a następnie poprzez przenośniki węgiel z osadem jest kierowany do zasobników przynależnych do młynów węglowych, w których węgiel z osadem suszy się i miele i jako mieszankę pyłowo-osadową spala się w kotle węglowym. W opisie patentowym zgłoszenia nr P. 342459 osad ściekowy po wysuszeniu w iloś ci od 10° do 60° dodaje się do naturalnego surowca gliny plastycznej i urabia się do uzyskania jednorodnej masy, po czym formuje się granulat o wilgotności przekraczającej 25% i po wysuszeniu wypala się w temperaturze 950-1300°C. Granulat wykorzystuje się do produkcji lekkiego kruszywa budowlanego typu keramzyt do produkcji betonów lekkich.

Urządzenie do wytwarzania energii cieplnej w procesie spalania pyłu węglowego i paliw płynnych lub gazowych, jako paliw rozpałkowych oraz do wytwarzania wysokich temperatur w celu spalania odnawialnych źródeł energii wyposażone w zespolone zespoły do spalania charakteryzuje się tym, że zawiera piec obrotowy z obrotową komorą spalania pochyloną do komory fluidyzacyjnej pod niewielkim kątem, natomiast komora ta jest połączona na stałe z komorą spalania kotła energetycznego poprzez kanał gazowy wyposażony w kompensator i w dysze powietrza połączone przewodem z zaworami doprowadzającymi powietrze do komory spalania kotła energetycznego. Kocioł ten jest wyposażony w zbiornik parowo-wodny, w zbiornik pary, w rury opadowe zasilające wodą kolektory ścian ekranowych komory spalania oraz w podgrzewacze powietrza, wody i pary.

Przedmiot wynalazku został objaśniony przy pomocy rysunku przedstawiającego schemat urządzenia do wytwarzania energii cieplnej.

Urządzenie do wytwarzania energii cieplnej zawiera zespolone zespoły w tym piec obrotowy 1 z obrotową komorą spalania 1a, komorę fluidyzacyjną 2 oraz kocioł energetyczny 3 z komorą spalania 3a, w których to zespoł ach spalana jest nadawa zawierają ca rozdrobnione odpady roś linne i zwierzę ce, komunalne i osady z oczyszczalni ścieków. Przygotowana nadawa na odrębnych stanowiskach poza urządzeniem do wytwarzania energii cieplnej jest gromadzona w zasobniku przypaleniskowym 4 zawierającym wskaźnik napełnienia 5 i zasuwę odcinającą 6 przewidzianą do odcięcia źródła płomienia od strony komory obrotowej 1a. Po otwarciu zasuwy 6 nadawa poprzez przenośnik 7 z silnikiem elektrycznym 8 i falownikiem 9 jest podawana do obrotowej komory 1a poprzez otwór w płycie czołowej 10 i kanał zasypowy 11. W komorze obrotowej 1a nadawę suszy się oraz prowadzi się proces odgazowania w temperaturze 850°-1150°C. Obrotowa komora 1a jest wykonana z rury stalowej, zamkniętej na jednym końcu płytą czołową 10 w której jest zainstalowany zespół palnikowy na paliwo ciekłe lub gazowe, w tym palnik 12 z zapalarką 13, czujnik płomienia 14, moduł armatury przypaleniskowej 15, sterujący pomiarem i kontrolą zapłonu i płomienia oraz zawór regulacyjny 16 na przewodzie 17 zasilający powietrzem palnik 12. Obrotowa komora 1a zawiera wewnętrzną wymurówkę z betonu termo i ż aroodpornego oraz rozmieszczone wewną trz na obwodzie elementy w postaci ł opatek do przegarniania nadawy w celu zwiększenia efektów suszenia i pirolizy. Komora 1a jest osadzona obrotowo w konstrukcji wsporczej 19 z pochyleniem do komory fluidyzacyjnej 2 pod niewielkim kątem poprzez pierścienie 18, rolki 19a i łożyska oporowe 20. Napęd komory 1a obejmuje wieniec zębaty 21 zazębiony z kołem zębatym motoreduktora 22 sprzęgniętego z silnikiem elektrycznym 23 z falownikiem. Zastosowany napęd umożliwia regulację obrotów od 1 do 10 obr/min przy czym korzystne jest stosowanie obrotów w zakresie od 2 do 5 obr/min. Komora 1a jest chłodzona komorą pierścieniową 24 przylegającą do tej komory i do płyty czołowej 10 z którą jest uszczelniona. Komora fluidyzacyjna 2 jest połączona z kanałem 25 do którego jest doprowadzane powietrze zasilające przewodem 17 poPL 210 758 B1 przez zawór regulacyjny 26. W płycie 2a zamykającej górną część komory 2 jest zainstalowany palnik 27 zapłonowo-stabilizujący, na paliwo ciekłe lub gazowe z zapalarką elektryczną 30 i czujnikiem płomienia 31 zasilany powietrzem poprzez zawór 28 regulujący wielkość dopływu powietrza oraz jest zainstalowany moduł 29 armatury sterującej pracą palnika 27 i zaworem 28 regulującym dopływ powietrza do spalania. Dolną część komory 2 zamyka dno sitowe nad którym jest złoże fluidalne 32 a pod tym dnem są umieszczone skrzynie powietrza 33. Złoże fluidalne jest zasilane powietrzem z wentylatora wysokociśnieniowego 34 poprzez przewód 35 i zespół zaworów 36 regulujących wielkość dopływu powietrza do skrzyni 33, natomiast wentylator 34 pobiera powietrze z otoczenia poprzez zawór regulacyjny 37 i z podgrzewacza powietrza kotła. W dolną część komory 2 jest wbudowany zespół usuwania popiołu ze złoża fluidalnego 32 wyposażony w kanał zsypowy 38, zasobnik popiołu 39, przenośnik 40 kierujący popiół do kontenera 41. Do skrzyni 33 jest kierowane powietrze pobierane z komory pierścieniowej 24 poprzez zawór 42 lub z zespołu podgrzewaczy 43 pierwszego stopnia poprzez zawór regulacyjny 44. Komora fluidyzacyjna 2 jest połączona na stałe z komorą spalania 3a kotła energetycznego 3 kanałem gazowym 45. Środkowa część kanału gazowego 45 jest wyposażona w kompensator 46 wyrównujący różnice wydłużeń pionowych i poziomych przedpaleniska komory 2 i komory 3a kotła energetycznego 3, oraz kanał 45 jest wyposażony w dysze powietrza 47 połączone z przewodem 50 i z zaworami regulacyjnymi 51 poprzez które jest zasilane powietrze do dopalania gazów w dolnej części komory 3a kotła 3, przy czym gazy i spaliny opuszczające kanał gazowy 45 i wprowadzone do komory 3a w przestrzeń pod palnikami pyłowymi 52 są kontrolowane poprzez sondy 48 i mierniki 49 do pomiaru temperatur, ciśnienia, iloś ci gazów i spalin. Komora obrotowa 1a jest zasilana nadawą z przenośnikowej wagi przemysłowej mierzącej ilość podawanej nadawy do przedpaleniska kotła z licznikiem sumującym ilość spalanego wsadu w przedpalenisku i w kotle, przy czym nadawa, jako wsad zawiera rozdrobnione odpady roślinne i zwierzęce, komunalne oraz osady z oczyszczalni ścieków. Palniki pyłowe 52 są zasilane pyłem węglowym przygotowanym w zespole młynowym 56 zasilanym z bunkra pośredniczącego 55, do którego węgiel jest podawany z przenośnikowej wagi przemysłowej 53 mierzącej ilość podawanego węgla do kotła 3 z licznikiem 54 sumującym ilości spalanego węgla w komorze 3a, umożliwiającym wyliczenie energii cieplnej powstałej ze spalania paliw konwencjonalnych i nadawy stanowiącej odnawialne źródło energii. Kocioł energetyczny 3 jest wyposażony w zbiornik parowo-wodny 58, w zbiornik pary 59 oraz w rury opadowe 60 zasilające wodą kolektory ścian ekranowych komory spalania 3a kotła energetycznego 3, a także jest wyposażony w zespół podgrzewaczy powietrza 43 pierwszego stopnia i drugiego 61, w zespół podgrzewacza wody 62 pierwszego stopnia, 63 drugiego stopnia i 64 trzeciego stopnia oraz w przegrzewacze pary 65 i 66. Zespół podgrzewaczy powietrza 43 komory spalania 3a jest zasilany przez wentylator 67.

Zasada wytwarzania energii cieplnej w procesie spalania pyłu węglowego i paliw płynnych lub gazowych do rozpalania i wytwarzania wysokich temperatur wymaganych do spalania odnawialnych źródeł energii polega na przygotowaniu nadawy do spalania zawierającej w stanie uśrednionym fizykochemiczne, rozdrobnione odpady roślinne i zwierzęce, komunalne i osady ściekowe. Przygotowana nadawa na odrębnych stanowiskach poza urządzeniem do wytwarzania energii cieplnej jest kierowana do komory obrotowej 1a przynależnej do pieca obrotowego 1. W komorze obrotowej 1a nadawę nagrzewa się intensywnie celem odparowania wilgoci i odgazowania. Nagrzewanie nadawy odbywa się od płomienia spalającego się paliwa ciekłego lub gazowego w palniki umieszczonym w osi komory obrotowej 1a. Zapłon paliwa w palniku odbywa się przy zastosowaniu zapalarki elektrycznej a obecność płomienia kontroluje się przez czujnik płomienia. Spalanie paliwa ciekłego lub gazowego prowadzi się w warunkach stechiometrycznych lub podstechiometrycznych przy jednoczesnym kontrolowaniu procesu spalania przez moduł armatury przypaleniskowej. Proces suszenia i odgazowania nadawy prowadzi się w komorze obrotowej 1a w temperaturze 850°C lecz poniżej temperatury 1150°C. Wydzielające się gazy pirolityczne i para wodna przepływają z komory 1a do komory fluidyzacyjnej 2 a pozostał o ść po odgazowaniu przesuwa się do komory 2 ponieważ komora 1a jest ustawiona pod niewielkim kątem przy obrotach poniżej 12 obr./min. Gazy pirolityczne wydzielone w komorze 1a miesza się z powietrzem doprowadzonym kanałem 25 i powoduje się zawirowanie uruchamiając zespół łopatkowy umieszczony w kanale 25 w celu lepszego wymieszania z gazami pirolitycznymi. Ilość doprowadzonego powietrza powinna wynosić od 0,5 do 1,1 ilości powietrza niezbędnego do spalania gazów pirolitycznych. Powietrze niezbędne do pracy palnika 27 zapłonowo-stabilizującego jest doprowadzone korzystnie jako powietrze gorące z podgrzewacza 43 od 0,8 do 1,2 ilości niezbędnej do spalania paliwa w palniku 27. Karbonizat pozostały po odgazowaniu nadawy w komorze 1a zsypuje się do złoża fluidalnego 32 do którego doprowadza się powietrze pod ciśnieniem poniżej 10 kPa poprzez

PL 210 758 B1 skrzynię powietrza 33 i poprzez zespół zaworów 36 regulujących ciśnienie powietrza w poszczególnych strefach złoża fluidalnego 32 w którym liczba nadmiaru powietrza jest w zakresie 0,8-1,0 tak aby temperatura w złożu była w granicach 850-1150°C. Wytworzone gazy pirolityczne i karbonizat w komorze 1a spala się stopniowo w komorze 2, do której doprowadza się powietrze od 0,3 do 0,8 stechiometrycznej ilości, które tworzy z gazami pirolitycznymi częściowo palną mieszankę, która spala się w temperaturze 1200-1500°C, natomiast pozostałą część gazów pirolitycznych spala się w końcowej części kanału gazowego 45 z udziałem doprowadzonego powietrza do tego kanału 0,2 do 0,4 stechiometrycznej ilości i równocześnie spala się te gazy w komorze spalania 3a w strefie pod palnikami pyłowymi 52 i nad lejem żużlowym 57.

Claims (2)

1. Urządzenie do wytwarzania energii cieplnej w procesie spalania pyłu węglowego i paliw płynnych lub gazowych jako paliw rozpałkowych oraz do wytwarzania wysokich temperatur w celu spalania odnawialnych źródeł energii wyposażone w zespolone zespoły do spalania paliw, znamienne tym, że zawiera piec obrotowy (1) z obrotową komorą spalania (1a) pochyloną do komory fluidyzacyjnej (2) pod niewielkim kątem, natomiast komora ta jest połączona na stałe z komorą spalania (3a) kotła energetycznego (3) poprzez kanał gazowy (45) wyposażony w kompensator (46) i w dysze powietrza (47) połączona przewodem (50) z zaworami (51) doprowadzającymi powietrze do komory (3a) kotła (3).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kocioł energetyczny (3) jest wyposażony w zbiornik parowo-wodny (58), w zbiornik pary (59) i w rury opadowe (60) zasilają ce wodą kolektory ścian ekranowych komory spalania (3a) oraz w podgrzewacze powietrza (43), (61), podgrzewacze wody (62), (63), (64) oraz przegrzewacze pary (65), (66).