PL221180B1 - Kocioł grzewczy na paliwa ekologiczne, w szczególności na miał węgla brunatnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kocioł grzewczy na paliwa ekologiczne, w szczególności na miał węgla brunatnego.

Znany stan techniki

Znanych jest szereg konstrukcji kotłów grzewczych do spalania paliw ekologicznych.

Kotły grzewcze na paliwa typu pelet charakteryzują się tym, iż posiadają instalację automatycznego, regulowanego zasilania paliwem, wyposażone są w dmuchawy powietrza do spalania, automatyczne zapalarki elektryczne a ponadto posiadają systemy zabezpieczające przed przegrzaniem i przeładowaniem paliwa.

Z opisu polskiego zgłoszenia wynalazku Nr 375326 znane jest palenisko kotła do spalania granulowanego paliwa, posiadające w ścianie przedniej drzwiczki paleniskowe i popielnikowe a w ścianie tylnej osadzony korpus z zamocowanym od strony zewnętrznej wentylatorem, a od strony wewnętrznej wyposażony w palnik szufladowy, charakteryzuje się tym, że od strony górnej ma wymiennik ciepła, który zajmuje całą powierzchnię paleniska. W korpusie wymiennika znajdują się rurowe kanały przelotowe z umieszczonymi w nich kierownicami gazów wykonane ze skręconego płaskownika. Palnik szufladowy, znajdujący się bezpośrednio pod wymiennikiem ciepła jest odkryty, w dolnej części zaopatrzony w płaszcz wewnętrzny z otworami doprowadzającymi powietrze, rozmieszczonymi na całej powierzchni ścianek.

Znany jest również z polskiego zgłoszenia wynalazku Nr 381102 kocioł wodny na paliwo stałe, zwłaszcza na biomasę wyposażony w korpus ze sklepieniem z płaszczem wodnym, pod którym znajduje się komora spalania. Sklepienie z płaszczem wodnym jest połączone z komorą wodną korpusu kotła, a równocześnie dolne zakończenia jego ramion są zaopatrzone w przewody dla części powietrza wtórnego, Górna część rekuperacyjnej komory spalania jej zaopatrzona w przewód wlotowy dodatkowego powietrza wtórnego. Usytuowane pod sklepieniem z płaszczem wodnym rurowe rusztowania są chłodzone wodą i czyszczone za pomocą znajdujących się między nimi zgarniaków. Kolektor gazów wylotowych jest zaopatrzony w sondę tlenową sterującą silnikami krokowymi.

Znany jest również ze zgłoszenia polskiego wynalazku Nr 382179 palnik na pelety do kotła centralnego ogrzewania mocowany na zewnątrz korpusu kotła. Palnik posiada ruszt z przeciwwagą, zawieszony do korpusu palnika w ten sposób, że stanowi wagę dla zasypywanego peletu. Ruszt posiada przegrodę perforowaną otworami, między strefą z gazowania peletu, a strefa zapalania gazu na dyszach. Palnik posiada rurę zasypową, zbudowaną w ten sposób, że stanowi element dwóch współosiowych metalowych przewodów elastycznych, gdzie środkowym doprowadzany jest pelet na ruszt, a przestrzenią między przewodami zasysane jest na dysze powietrze wtórne do spalania.

W krajowej „małej energetyce” czyli w ogrzewnictwie indywidualnym oraz małych kotłowniach komunalnych lub przemysłowych opartych na kotłach o jednostkowej mocy nominalnej poniżej 1000kW dominującym paliwem jest węgiel kamienny a węgiel brunatny używany jest tylko na rynkach lokalnych, ponieważ podczas transportu kolejowego mokry i zapopielony węgiel pod wpływem wilgoci „zbija się” w masę trudną do rozładowania a w porze zimowej masa ta zamarza. Dla celów opałowych w gospodarstwach domowych bywa brykietowany.

Węgiel brunatny ma niewielką kaloryczność, ale poprzez suszenie oraz nadanie niskiej granulacji węglu brunatnemu w procesie uszlachetniania, osiąga się zwiększenie wartości opałowej oraz ulepszenie właściwości użytkowych.

Palnik według wynalazku daje możliwość wykorzystania najmniej popularnych czyli również najtańszych frakcji węgla brunatnego w postaci miału, który jest najczęściej najbardziej wilgotny.

Poprzez system dosuszania podnoszona jest kaloryczność węgla a dzięki systemowi podawania powietrza spalane jest niemalże całe dostarczane paliwo. Ponadto rozwiązanie według wynalazku cechuje prosta niezawodna i bezpieczna w eksploatacji budowa. Rozwiązanie konstrukcyjne komory spalania i części wymiennikowej pozwalają na uzyskanie sprawności kotła na poziomie 94%.

Istota wynalazku

Istota wynalazku polega na tym, że kocioł grzewczy na paliwa ekologiczne, w szczególności na miał węgla brunatnego utworzony z połączonych zespołów części paleniskowej, zespołu przygotowania i podawania powietrza, zespołu zasobników paliwa połączonych przenośnikiem ślimakowym, przenośnika ślimakowego do komory spalania oraz rynny popiołu z zespołem przenośników ślimakowych wyciągu popiołu, charakteryzuje się tym, że komora spalania jest w kształcie walca i posiada na swej powierzchni otwory lewoskrętne lub prawoskrętne przez które za pomocą zespołu przygotowania

PL 221 180 B1 i podawania powietrza, który znajduje się na zewnątrz komory spalania, wtłaczane jest powietrze pod ciśnieniem. Nadto komora spalania posiada w górnej części, z lewej lub prawej strony wylot gorących spalin połączony z wymiennikiem ciepła. Na zewnątrz od komory spalania znajduje się zasobnik węgla brunatnego, który łączy się z pośrednim zasobnikiem węgla brunatnego za pomocą przenośnika ślimakowego napełniania kosza pośredniego, który to zespolony jest z zespołem wstępnego podsuszania węgla brunatnego. Natomiast pośredni zasobnik węgla brunatnego posiada bezpośrednie ujście do przenośnika ślimakowego do komory spalania, przy czym przenośnik ślimakowy częściowo znajdujący się w komorze spalania posiada w dolnej części otwory przez które uwalnia się część paliwa, które dostaje się na tacę nadmuchową znajdującą się poniżej. Ponadto w dolnej części komory spalania znajduje się rynna popiołu z dyszami nadmuchowymi a poniżej rynny popiołu znajduje się przenośnik ślimakowy wyciągu popiołu. Komora spalania otoczona jest częściowo zespołem wodnego chłodzenia palnika z odzyskiem ciepła.

Korzystnie kiedy otwory są prawoskrętne to wylot gorących spalin jest po lewej stronie.

Korzystnie kiedy otwory są lewoskrętne to wylot gorących spalin jest po prawej stronie.

Korzystnie powietrze wtłaczane za pomocą zespołu przygotowania i podawania powietrza pod ciśnieniem wyższym niż 1000 Pa.

Korzystnie zespół przygotowania i podawania powietrza sterowany jest za pomocą pulpitu sterowniczego.

Korzystnie kosz zasypowy w dolnej części połączony jest z zespołem podsuszania wstępnego węgla brunatnego.

Korzystnie przenośnik ślimakowy do komory spalania jest żaroodporny.

Korzystnie przenośnik ślimakowy do komory spalania napędzany jest silnikiem elektrycznym sterowanym przetwornicą częstotliwości poprzez motoreduktor.

Korzystnie przenośnik ślimakowy napełniania kosza pośredniego napędzany jest silnikiem elektrycznym sterowanym przetwornicą częstotliwości poprzez motoreduktor.

Korzystnie rynna popiołu wyposażona jest w dysze nadmuchowe. Korzystnie przenośnik ślimakowy wyciągu popiołu jest żaroodporny. Korzystnie przenośnik ślimakowy wyciągu popiołu napędzany jest silnikiem elektrycznym sterowanym przetwornicą częstotliwości poprzez motoreduktor.

Zalety wynalazku

Podstawową zaletą kotła grzewczego według wynalazku jest możliwość wykorzystania paliwa ekologicznego jak zrębka drewna, brykiet z trocin, mieszanki wierzby energetycznej z węglem brunatnym, brykietu ze słomy, a w szczególności miału węgla brunatnego, które ze względu na dużą zawartość wody rzadko jest wykorzystywane. Jednakże system podsuszania wstępnego paliwa oraz suszenia, które odbywa się podczas transportu paliwa do komory spalania podnosi wartość energetyczną paliwa a ruch wirowy w komorze pozwala na skuteczne spalanie.

Dodatkowym atutem kotła grzewczego jest niewielkie zanieczyszczenie powietrza, bowiem przy spalania miału węgla brunatnego zanieczyszczenie powietrza jest zbliżone do poziomu gazu ziemnego a ponadto popioły ze spalania węgla brunatnego są w całości wykorzystywane do rekultywacji wyrobisk węgla brunatnego.

Objaśnienie figur rysunku

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia Widok „A” czyli kocioł ł grzewczy w widoku z przodu, który w połowie ukazuje widok ogólny kotła z ukazaniem części paleniskowej z rynną popiołu, koszem zasypowym z systemem wstępnego podsuszania węgla, pośrednim zasobnikiem węgla, systemem przenośników ślimakowych węgla i popiołu, zespołem przygotowania i podawania powietrza, zespołem wodnego chłodzenia palnika z odzyskiem ciepła i kotłem oraz pulpit sterowniczy, a w połowie przekrój poprzeczny z ukazaniem części paleniskowej z otworami, rynny popiołu oraz przenośnika ślimakowego do komory spalania i przenośnika ślimakowego wyciągu popiołu oraz wylot gorących spalin, fig. 2 przedstawia Widok „B” czyli kocioł grzewczy w widoku z boku, który w połowie ukazuje widok ogólny kotła z ukazaniem części paleniskowej z rynną popiołu i przenośnikiem ślimakowym popiołu, pośrednim zasobnikiem węgla, zespołem przygotowania i podawania powietrza, zespołem wodnego chłodzenia palnika z odzyskiem ciepła, wylotem gorących spalin i pulpit sterowniczy a w połowie przekrój poprzeczny z ukazaniem części paleniskowej z otworami, rynny popiołu oraz przenośnika ślimakowego do komory spalania i przenośnika ślimakowego wyciągu popiołu.

PL 221 180 B1

P r z y k ł a d wykonania

Kocioł grzewczy na paliwa ekologiczne, w szczególności na miał węgla brunatnego według wynalazku utworzony jest z połączonych zespołów części paleniskowej, zespołu przygotowania i podawania powietrza, zespołu zasobników paliwa połączonych przenośnikiem ślimakowym, przenośnika ślimakowego do komory spalania oraz rynny popiołu z zespołem przenośników ślimakowych wyciągu popiołu.

Komora 1 spalania jest w kształcie walca i posiada na swej powierzchni otwory 1a prawoskrętne przez które za pomocą zespołu 7 przygotowania i podawania powietrza, który znajduje się na zewnątrz komory 1 spalania i który sterowany jest za pomocą pulpitu 11 sterowniczego, wtłaczane jest powietrze pod ciśnieniem wyższym niż 1000 Pa. Komora 1 spalania posiada w górnej części, z prawej strony wylot 13 gorących spalin połączony z wymiennikiem 16 ciepła. Na zewnątrz od komory 1 spalania znajduje się zasobnik 6 węgla brunatnego, który łączy się z pośrednim zasobnikiem 2 węgla brunatnego za pomocą przenośnika 5 ślimakowego napełniania kosza pośredniego napędzanego silnikiem elektrycznym sterowanym przetwornicą częstotliwości poprzez motoreduktor, który to zespolony jest z zespołem 8 wstępnego podsuszania węgla brunatnego. Natomiast pośredni zasobnik 2 węgla brunatnego posiada bezpośrednie ujście do żaroodpornego przenośnika 3 ślimakowego do komory 1 spalania napędzany silnikiem elektrycznym sterowanym przetwornicą częstotliwości poprzez motoreduktor, przy czym przenośnik 3 ślimakowy częściowo znajdujący się w komorze 1 spalania posiada w dolnej części otwory przez które uwalnia się część paliwa, które dostają się na tace 10 nadmuchową znajdującą się poniżej. Tak więc część wstępnie podsuszonego paliwa wpada na tacę 10 nadmuchową w komorze 1 spalania poprzez otwory w przenośniku 3 ślimakowym gdzie jest dosuszone i ogrzane, a część wytłoczone przez przenośnik 3 ślimakowy. Tam osuszone i ogrzane paliwo spala się wstępnie a rozgarniane wpada do wiru powietrza i gorących spalin gdzie po kilku obrotach jest dokładnie spalane. W dolnej części komory 1 spalania znajduje się rynna 12 popiołu z dyszami 15 nadmuchowymi powodując dokładne dopalenie resztek opału w popiele. Poniżej rynny 12 popiołu znajduje się żaroodporny przenośnik 4 ślimakowy wyciągu popiołu napędzany silnikiem elektrycznym sterowanym przetwornicą częstotliwości poprzez motoreduktor. Komora 1 spalania otoczona jest częściowo zespołem 9 wodnego chłodzenia palnika z odzyskiem ciepła.

Kocioł grzewczy według wynalazku może być zastosowany w różnych branżach między innymi w zakładach ogrodniczych, w zakładach przetwórstwa owocowo-warzywnego, gorzelniach, browarach, suszarniach nasion, ziół, zbóż lub warzyw, przedsiębiorstwach mięsnych, betoniarniach lub zakładowych czy osiedlowych węzłach cieplnych a paliwem mogą być również brykiet z trocin, zrębki drewna, brykiet ze słomy, mieszanki wierzby energetycznej z węglem brunatnym oraz odpady zbożowe czy zboże, które nie nadaje się do wykorzystania w inny sposób.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kocioł grzewczy na paliwa ekologiczne, w szczególności na miał węgla brunatnego utworzony z połączonych zespołów części paleniskowej, zespołu przygotowania i podawania powietrza, zespołu zasobników paliwa połączonych przenośnikiem ślimakowym, przenośnika ślimakowego do komory spalania oraz rynny popiołu z zespołem przenośników ślimakowych wyciągu popiołu, znamienny tym, że komora (1) spalania jest w kształcie walca i posiada na swej powierzchni otwory (1a) lewoskrętne lub prawoskrętne przez które za pomocą zespołu (7) przygotowania i podawania powietrza, który znajduje się na zewnątrz komory (1) spalania, wtłaczane jest powietrze pod ciśnieniem, nadto komora (1) spalania posiada w górnej części, z lewej lub prawej strony wylot (13) gorących spalin połączony z wymiennikiem (16) ciepła, na zewnątrz od komory (1) spalania znajduje się zasobnik (6) węgla brunatnego, który łączy się z pośrednim zasobnikiem (2) węgla brunatnego za pomocą przenośnika (5) ślimakowego napełniania kosza pośredniego, który to zespolony jest z zespołem (8) wstępnego podsuszania węgla brunatnego, natomiast pośredni zasobnik (2) węgla brunatnego posiada bezpośrednie ujście do przenośnika (3) ślimakowego do komory (1) spalania, przy czym przenośnik (3) ślimakowy częściowo znajdujący się w komorze (1) spalania posiada w dolnej części otwory przez które uwalnia się część paliwa, które dostaje się na tacę (10) nadmuchową znajdującą się poniżej, ponadto w dolnej części komory (1) spalania znajduje się rynna (12) popiołu z dyszami (15) nadmuchowymi a poniżej rynny (12) popiołu znajduje się przenośnik (4) ślimakowy wyciągu popiołu, ponadto

   PL 221 180 B1 komora (1) spalania otoczona jest częściowo zespołem (i) wodnego chłodzenia palnika z odzyskiem ciepła.
2. 2. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że kiedy otwory są prawoskrętne to wylot (13) gorących spalin jest po prawej stronie.
3. 3. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, , znamienny tym, że kiedy otwory (1a) są lewoskrętne to wylot (13) gorących spalin jest po lewej stronie.
4. 4. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że powietrze wtłaczane jest za pomocą zespołu (7) przygotowania i podawania powietrza pod ciśnieniem wyższym niż 1000 Pa.
5. 5. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół (7) przygotowania i podawania powietrza sterowany jest za pomocą pulpitu (11) sterowniczego.
6. 6. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że kosz (6) zasypowy w dolnej części połączony jest z zespołem (8) podsuszania wstępnego węgla brunatnego.
7. 7. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że przenośnik (3) ślimakowy do komory spalania jest żaroodporny.
8. 8. Kocioł grzewczy według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że przenośnik (3) ślimakowy do komory spalania napędzany jest silnikiem elektrycznym sterowanym przetwornicą częstotliwości poprzez motoreduktor.
9. 9. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że przenośnik (5) ślimakowy napełniania kosza pośredniego napędzany jest silnikiem elektrycznym sterowanym przetwornicą częstotliwości poprzez motoreduktor.
10. 10. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że rynna (12) popiołu wyposażona jest w dysze (15) nadmuchowe.
11. 11. Kocioł grzewczy według zastrz. 1, znamienny tym, że przenośnik (4) ślimakowy wyciągu popiołu jest żaroodporny.
12. 12. Kocioł grzewczy według zastrz. 1 albo 11, znamienny tym, że przenośnik (4) ślimakowy wyciągu popiołu napędzany jest silnikiem elektrycznym sterowanym przetwornicą częstotliwości poprzez motoreduktor.