PL230772B1 - Urządzenie do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin odprowadzanych kominem - Google Patents

Abstract

Urządzenie do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin odprowadzanych kominem składa się z obudowy urządzenia, w której znajduje się wymiennik ciepła (3), filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych (4), oraz filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych (5), nad którymi znajduje się wentylator (6), przy czym na wlocie spalin do urządzenia znajdują się pierwsze czujniki temperatury i ciśnienia spalin (7a) oraz pierwsze czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych (8a), zaś przed wentylatorem (6) znajdują się drugie czujniki temperatury i ciśnienia spalin (7b) oraz drugie czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych (8b), przy czym czujniki temperatury i ciśnienia spalin (7a, 7b) oraz czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych (8a, 8b) połączone są z modułem sterowania (9), który połączony jest z wentylatorem (6).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin odprowadzanych kominem, zwłaszcza ze spalin z kotłowni lub domowych pieców grzewczych.

Dotychczas znane są różnego rodzaju urządzenia do oczyszczania spalin w przewodach kominowych. W urządzeniach tych najczęściej ze spalin usuwa się cząstki aerozolowe na różnego rodzaju materiałach filtracyjnych. Wyróżniane są wówczas filtry wstępnego oczyszczania spalin, których zadaniem jest wydzielenie ze spalin grubszych cząstek aerozolowych. Wyróżniane są też filtry dokładne i końcowe do oczyszczania spalin z cząstek submikrometrowych. W zgłoszeniu patentowym WO 2009011685 przedstawione jest urządzenie filtrujące, którego zadaniem jest oczyszczanie odprowadzanych kominem gazów odlotowych. Urządzenie składa się z nakładanej na komin komory z otworem wlotowym i wylotowym spalin, w której umieszczony jest wymienialny lub podlegający recyklingowi ceramiczny wkład filtracyjny. Z opisu patentowego US 8083574 znane jest urządzenie do oczyszczania spalin w formie nakładki na wylot rury odprowadzającej gazy odlotowe. Nakładka ta wyposażona jest w usuwalny katalityczny filtr, który oczyszcza przechodzące przez niego spaliny. Oprócz urządzeń filtracyjnych znane są również urządzenia do bezwładnościowego, odśrodkowego i elektrostatycznego oczyszczania spalin. Mogą to być urządzenia, w których spaliny oczyszcza się zarówno metodami suchymi jak i mokrymi. Z opisu patentowego US 9084964 znane jest urządzenie do oczyszczania spalin składające się z suchego skrubera i radialnego filtra tkaninowego oraz centralnie usytuowanego osiowego wentylatora, który wymusza przepływ spalin. W zgłoszeniu patentowym CN 201200847 opisane jest urządzenie, w którym realizowane jest kilkustopniowe mokre oczyszczanie spalin. Urządzenie składa się z połączonych szeregowo odpylaczy wyposażonych w zraszacze wody. Spaliny, których ruch jest wymuszany za pomocą wentylatora przechodzą kolejno przez poszczególne odpylacze i są stopniowo oczyszczane. W zgłoszeniu patentowym CN 106871147 opisane jest urządzenie do oczyszczania spalin odprowadzanych z kotła węglowego składające się z elementu wymuszającego ruch spalin, elementu rozpraszającego wodną mgły i elementu filtrującego. Podobne urządzenie, które można instalować na kominie odprowadzającym spaliny przedstawione jest w opisie zgłoszenia patentowego CN 206027343. Gazy spalinowe w tym rozwiązaniu przechodzą przez warstwę wody i są poddawane podwójnemu oczyszczaniu na filtrach. Rozpowszechnionymi urządzeniami do oczyszczania spalin, w których wykorzystuje się działanie sił odśrodkowych na cząstki zanieczyszczeń są różnego rodzaju odpylacze cyklonowe. Przykładem jest urządzenie do odpylania spalin i gazów przemysłowych przedstawione w opisie patentowym PL 216644. Elektrostatyczne oczyszczanie spalin przeprowadza się w elektrofiltrach. Przykładowe rozwiązania konstrukcji elektrofiltrów przedstawione są w opisach patentowych DE 1078096 i EP 2451582. W opisie patentowym US 6621136 przedstawiony jest elektrostatyczny odpylacz posiadający centralną wysokonapięciową elektrodę i rozmieszczony wokół niej porowaty materiał zatrzymujący naładowane cząstki aerozolowe. W zgłoszeniu patentowym US 3400513 zaprezentowany jest elektrostatyczny odpylacz wykonany w postaci zwężki kanałowej przypominającej strumienicę. Urządzenie zaprezentowane w zgłoszeniu patentowym US 3222848 posiada wymienne ramki z elektrodami osadczymi, które oczyszcza się po określonym czasie pracy urządzenia. Natomiast opis patentowy US 6783575 przedstawia elektrostatyczny filtr instalowany wewnątrz kanału odprowadzającego gazy odlotowe.

Znane są też rozwiązania wykorzystujące właściwości zjonizowanej materii. Urządzenie opisane w zgłoszeniu patentowym CN 106731544 zawiera komorę, przez którą przechodzą spaliny i w której przy wlocie spalin zainstalowany jest filtr tkaninowy do usuwania cząstek stałych. W środku komory znajduje się jeden lub klika reaktorów plazmowych, których zadaniem jest oczyszczanie spalin z zanieczyszczeń chemicznych, a na wylocie komory zainstalowany jest co najmniej jeden wentylator. Urządzenie wyposażone w palniki gazowe, których zadaniem jest dopalanie zawartych w spalinach cząstek stałych oraz pozostałych palnych substancji przedstawione jest w zgłoszeniu patentowym CN 206073093.

Znane są również urządzenia wykorzystujące procesy fotokatalitycznego utleniania. W opisie patentowym US 7951327 przedstawiony jest moduł fotokatalitycznego usuwania zanieczyszczeń powietrza. Głównym elementem urządzenia jest filtr z tkaniną filtracyjną pokrytą T1O2 oraz aktywująca lampa UV. W zgłoszeniu patentowym US 20040007453 przedstawiony jest oczyszczacz powietrza o cylindrycznym kształcie, wewnątrz którego umieszczona jest lampa UV oświetlająca specjalnie ukształtowane włókna pokryte fotokatalityczną substancją. Urządzenie foto kata lityczne, w którym na drodze

PL 230 772 Β1 przepływu zanieczyszczonego gazu koncentrycznie rozmieszczone są elementy, których powierzchnie pokryte są materiałem foto kata litycznym oraz źródła światła UV przedstawione jest w zgłoszeniu patentowym US 20100209312.

Oczyszczanie spalin może być realizowane w urządzeniach, w których w różnorodnych kombinacjach łączone są różne metody oczyszczania. Na przykład odpylanie spalin można realizować w urządzeniach, w których na cząstki zanieczyszczeń jednocześnie działają siły bezwładności, siły odśrodkowe i siły elektrostatyczne. W rozwiązaniu przedstawionym w opisie patentowym PL 194549 cząstki zanieczyszczeń wydzielane są ze spalin w urządzeniu posiadającym cylindryczną porowatą przegrodę, centralnie umieszczony dolny kanał do usuwania cząstek i górny kanał do odprowadzania oczyszczonych spalin. Z opisu patentowego PL 216297 znane jest urządzenie do odśrodkowego oczyszczania spalin o konstrukcji zbliżonej do odpylacza cyklonowego. Urządzenie posiada elektrodę generującą wyładowania koronowe oraz koncentrycznie rozmieszczone pionowe żaluzje spełniające funkcję elektrod rozładowczych.

Dotychczas znane są różnego rodzaju urządzenia do odzyskiwania ciepła ze spalin odprowadzanych przewodem kominowym. Z opisu patentowego WO 9701072 znany jest wymiennik ciepła, który montowany jest na przewodzie odprowadzającym spaliny z komory spalania. Czynnik odbierający ciepło ze spalin jest cyrkulacyjnie doprowadzany do przegrody, przez którą przechodzą spaliny. W opisie patentowym PL 195174 przedstawionyjest wymiennik ciepła, który w zewnętrznej warstwie ma spiralnie zamontowane rurki, którymi przepływa czynnik odbierający ciepło ze spalin. Urządzenie do odzyskiwania ciepła, które może być montowane w dwukanałowych przewodach kominowych przedstawione jest w opisie patentowym PL 200318. Wewnętrznym kanałem odprowadzane są spaliny natomiast zewnętrznym kanałem przepływa czynnik odbierający ciepło ze spalin. W zgłoszeniu patentowym CN 106322408 opisane jest katalityczne urządzenie do spalania, które zawiera komorę spalania, wymiennik ciepła, filtr gazów spalinowych i wentylator, przy czym filtr gazów spalinowych znajduje się za wymiennikiem ciepła.

Celem wynalazku jest oczyszczanie i równoczesny odzysk ciepła ze spalin odprowadzanych kominem, zwłaszcza ze spalin z kotłowni lub domowych pieców grzewczych.

Istotą urządzenia do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin odprowadzanych kominem według wynalazku posiadającego wymiennik ciepła, filtr oczyszczania spalin, wentylator, moduł elektrostatycznego oczyszczania spalin oraz moduł fotokatalitycznego oczyszczania spalin albo moduł adsorpcyjnego oczyszczania spalin jest to, że w obudowie urządzenia znajduje się wymiennik ciepła, filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych oraz filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych, nad którymi znajduje się wentylator. Na wlocie spalin do urządzenia znajdują się pierwsze czujniki temperatury i ciśnienia spalin oraz pierwsze czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych. Przed wentylatorem znajdują się drugie czujniki temperatury i ciśnienia spalin oraz drugie czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych. Czujniki temperatury i ciśnienia spalin oraz czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych połączone są z modułem sterowania, który połączony jest z wentylatorem.

Korzystnie w obudowie urządzenia od strony wlotu spalin znajduje się kolejno wymiennik ciepła, filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych, oraz filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych.

Wskazane jest gdy nad filtrem drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych znajduje się moduł fotokatalitycznego oczyszczania spalin z porowatą przegrodą zawierającą dwutlenek tytanu - T1O2 i z zestawem diod elektroluminescencyjnych UV-A 10b.

Alternatywnie nad filtrem drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych znajduje się moduł adsorpcyjnego oczyszczania spalin z sorbentem. Zamiennie nad filtrem drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych znajduje się moduł elektrostatycznego oczyszczania spalin z elektrodami jonizującymi i z elektrodami osadczymi.

Dodatkowo wentylator, moduł sterowania, moduł fotokatalitycznego oczyszczania spalin połączone są z przetwornicą napięcia, która połączona jest z modułem zasilania. Alternatywnie wentylator, moduł sterowania i moduł elektrostatycznego oczyszczania spalin połączone są z przetwornicą napięcia, która połączona jest z modułem zasilania.

Korzystnie moduł zasilania połączony jest z panelem fotowoltaicznym, który zamocowany jest do komina lub do obudowy urządzenia poprzez mechanizm sterujący jego położeniem.

PL 230 772 Β1

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że przy niskich kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych ze spalin odprowadzanych kominem usuwane są szkodliwe zanieczyszczenia oraz odzyskiwane jest ciepło. Niezależnie od jakości spalanego paliwa i efektywności procesu spalania, którą można polepszać wykorzystując odzyskiwane ciepło jakość emitowanych spalin jest akceptowalna. Oczyszczanie spalin związanych ztzw. niską emisją pochodzącą z kominów lokalnych kotłowni i domowych pieców grzewczych istotnie ogranicza możliwość powstawania smogu. Odzyskiwane ciepło ze spalin i zawracane do instalacji grzewczej zwiększa efektywność energetyczną budynku.

Wynalazek został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1a przedstawia urządzenie złożone z wyrwaniem w widoku perspektywicznym w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 1b - urządzenie rozłożone w widoku perspektywicznym w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 2a - urządzenie złożone z wyrwaniem w widoku perspektywicznym w drugim przykładzie wykonania, fig. 2b - urządzenie rozłożone w widoku perspektywicznym w drugim przykładzie wykonania.

Przykład 1

Urządzenia do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin zamontowane zostało na kominie 1 kotłowni, którego prostokątny przekrój kanału spalinowego miał wymiary 0,20x0,27 m. W kotłowni spalane były mieszanki węgla energetycznego typu 31-33, a także śmieci różnego pochodzenia. Obudowa urządzenia 2 została przytwierdzona do komina 1 za pomocą elementów mocujących 21. W urządzeniu od strony wlotu spalin znajdował się filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych 4 firmy Bufil. Filtr ten wykonany był z tkaniny z włókien stali stopowej i wyposażony był w dno zgarniakowe ułatwiające usuwanie nagromadzonego pyłu. Powyżej umieszczony był filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych 5, który wykonany był z syntetycznych włókien filcu igłowanego PPS. Nad filtrem drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych 5 umieszczony był wykonany z blachy kotłowej wymiennik ciepła 3 o mocy 20 KW z wężownicą wodną. Nad wymiennikiem ciepła 3 zamocowany był moduł elektrostatycznego oczyszczania spalin 12 z pierwszymi w kolejności elektrodami jonizującymi 12a i z drugimi elektrodami osadczymi 12b zamontowanymi w odpowiednich ramach wykonanych z materiału elektroizolacyjnego tekstolit ToF-1. Elektrody osadcze 12b oddzielone były od siebie elementami dystansowymi 19. Nad modułem elektrostatycznego oczyszczania spalin 12 zamontowany był kolejno moduł foto kata litycznego oczyszczania spalin 10 z porowatą przegrodą 10a zawierającą 65% T1O2 i z zestawem diod elektroluminescencyjnych UV-A 10b oraz wentylator 6 wymuszający przepływ spalin przez urządzenie. Stosowany był modyfikowany wentylator firmy Systemair ZRS 180 ze stali nierdzewnej o maksymalnym wydatku 518 m³/h, który wyposażony był w deflektor 22 i kratkę zabezpieczającą 23. Na wlocie spalin do urządzenia znajdowały się pierwsze czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7a oraz pierwsze czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 8a, zaś pomiędzy modułem fotokatalitycznego oczyszczania spalin 10 a wentylatorem 6 znajdowały się drugie czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7b oraz drugie czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 8b. Czujnikami temperatury i ciśnienia spalin 7a i 7b były odpowiednio czujniki rezystancyjne PtlOOO i sondy stalowe odporne na zatykanie sadzą połączone z przetwornikiem różnicowym ciśnienia DE28. Czujnikami stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 8a i 8b były sondy analizatora spalin testo 380. Czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7a, 7b oraz czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 8a, 8b połączone były z modułem sterowania 9 w postaci regulatora DP1S, który z kolei połączony był z wentylatorem 6. Moduł zasilania 14 w postaci akumulatora i inwertera firmy SMA Sunny Island połączony był z panelem fotowoltaicznym 15 zamocowanym do obudowy urządzenia 2, którego położenie względem słońca ustawiane było za pomocą mechanizmu sterującego jego położeniem 20 w postaci dwóch siłowników. Przetwornica napięcia 13, którą był transformator firmy TELTO połączona była z modułem zasilania 14. W przetwornicy napięcia 13 wytwarzane było stałe napięcie 6 kV, które zwielokrotniane w powielaczu napięcia podawane było na elektrody jonizujące 12a i elektrody osadcze 12b modułu elektrostatycznego oczyszczania spalin 12. Elektrody jonizujące 12a podłączone były do bieguna dodatniego poprzez styki elektryczne elektrod jonizujących 17, a elektrody osadcze 12b podłączone były do bieguna ujemnego poprzez styki elektryczne elektrod osadczych 18. Styki elektryczne elektrod jonizujących 17 i styki elektryczne elektrod osadczych 18 umieszczone były na przeciwległych bokach modułu elektrostatycznego oczyszczania spalin 12. Z przetwornicy napięcia 13 dostarczane było również napięcie 230 V, którym zasilany był wentylator 6 i moduł sterowania 9 oraz napięcie 24 V, którym zasilany był zestaw diod elektroluminescencyjnych UV-A 10b modułu fotokatalitycznego oczyszczania spalin 10 poprzez styki elektryczne zestawu diod elektroluminescencyjnych UV-A 16. Napięciem 24V zasilany był także przetwornik różnicowy ciśnienia DE28.

PL 230 772 Β1

Oczyszczanie i odzysk ciepła ze spalin z kotłowni, w której spalano węgiel i inne materiały przeprowadzono z zastosowaniem urządzenia przedstawionego w przykładzie wykonania. Oczyszczanie i odzysk ciepła polegał na tym, że spaliny emitowane z komina 1 kierowano na filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych 4, a dalej na filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych 5. Ze spalin usunięto z 92% skutecznością odpowiednio grube oraz drobne cząstki aerozolowe zawierające wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, w tym benzo(a)piren, a także dioksyny i furany oraz polichlorowane bifenyle i metale ciężkie. W dalszej kolejności spaliny przemieszczono do wymiennika ciepła 3. Przechodząc przez wymiennik ciepła 3 ogrzewały wodę w wężownicy. Odzyskane ciepło przekazywano do ciepłej wody użytkowej lub poprzez system c.o. do grzejników w pomieszczeniach mieszkalnych. Spaliny schłodzone w wymienniku ciepła 3 kierowano do modułu elektrostatycznego oczyszczania spalin 12, w którym usunięto pozostałe cząstki aerozolowe ze 95% skutecznością. Następnie spaliny skierowano do modułu fotokatalitycznego oczyszczania spalin 10, w którym spaliny oczyszczono z lotnych związków organicznych ze 93% skutecznością i odprowadzono je do powietrza zewnętrznego. Podczas rozpalania w kotle moduł sterowania 9 ustawił wentylator na maksymalne obroty. Ułatwiło to rozpalenie i przeciwdziałało zadymianiu pomieszczenia kotłowni. Po rozpaleniu w kotle czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7a i 7b przekazały o tym informację do modułu sterowania 9, który od tej pory zaczął tak sterować prędkością wentylatora 6, aby utrzymywana była w kanale kominowym wymagana wartość podciśnienia w zakresie od 10 do 25 Pa. Wzrost oporów przepływu spalin na skutek gromadzenia się usuwanych z nich zanieczyszczeń na filtrach i w poszczególnych modułach oczyszczania spalin zwiększał różnicę ciśnienia spalin na wlocie i wylocie z urządzenia. Na podstawie sygnałów z czujników temperatury i ciśnienia spalin 7a i 7b moduł sterowania 9 zwiększał odpowiednio prędkość obrotową wentylatora 6. W czasie unormowanego palenia w kotle stabilizowana była wartość podciśnienia ciągu kominowego. Po przekroczeniu ustawianej górnej wartości prędkości obrotowej wentylatora 6 wysyłany był sygnał informujący o konieczności wymiany filtrów lub modułów oczyszczania spalin. Wygaśnięcie kotła było wykrywane przez czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7a i 7b i moduł sterowania 9 wyłączał działanie wentylatora 6. Przy nie ciągłej pracy urządzenia związanej z okresowym paleniem w kotle filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych 4 wymieniano co siedem dni, a filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych 5 co czternaście dni. Co siedem dni czyszczono również elektrody osadcze 12b modułu elektrostatycznego oczyszczania spalin 12. Porowatą przegrodę 10a zawierającą T1O2 w module fotokatalitycznego oczyszczania spalin 10 wymieniano co czternaście dni pracy urządzenia. Regularnie czyszczono wymiennik ciepła 3 z osadzonej smoły i sadzy.

Przykład 2

Urządzenie do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin zamontowane zostało na kominie 1 domowego pieca grzewczego, którego prostokątny przekrój kanału spalinowego miał wymiary 0,14x0,27 m. W piecu spalane było drewno, węgiel energetyczny oraz substancje odpadowe z gospodarstwa domowego. Obudowa urządzenia 2 została przytwierdzona do komina 1 za pomocą elementów mocujących 21. W urządzeniu od strony wlotu spalin znajdował się wykonany z blachy kotłowej wymiennik ciepła 3 o mocy 10 KW z wężownicą wodną, nad którym umieszczony był filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych 4 firmy Bufil. Filtr ten wykonany był z tkaniny z włókien stali stopowej i wyposażony był w dno zgarniakowe ułatwiające usuwanie nagromadzonego pyłu. Powyżej umieszczony był filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych 5, który wykonany był z syntetycznych włókien filcu igłowanego PPS. Nad filtrem drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych 5 zamocowany był moduł elektrostatycznego oczyszczania spalin 12 z pierwszymi w kolejności elektrodami jonizującymi 12a i z drugimi elektrodami osadczymi 12b zamontowanymi w odpowiednich ramach wykonanych z materiału elektroizolacyjnego tekstolit ToF-1. Elektrody osadcze 12b oddzielone były od siebie elementami dystansowymi 19. Nad modułem elektrostatycznego oczyszczania spalin 12 zamontowany był kolejno moduł adsorpcyjnego oczyszczania spalin 11 z efektywnym sorbentem 11 a w postaci aktywnego węgla oraz wentylator 6 wymuszający przepływ spalin przez urządzenie. Stosowany był modyfikowany wentylator firmy Systemair ZRS 170 ze stali nierdzewnej o maksymalnym wydatku 310 m³/h, który wyposażony był w deflektor 22 i kratkę zabezpieczającą 23. Na wlocie spalin do urządzenia znajdowały się pierwsze czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7a oraz pierwsze czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń

PL 230 772 Β1 chemicznych 8a, zaś pomiędzy modułem fotokatalitycznego oczyszczania spalin 10 a wentylatorem 6 znajdowały się drugie czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7b oraz drugie czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 8b. Czujnikami temperatury i ciśnienia spalin 7a i 7b były odpowiednio czujniki rezystancyjne PtlOOO i sondy stalowe odporne na zatykanie sadzą połączone z przetwornikiem różnicowym ciśnienia DS2. Czujnikami stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 8a i 8b były sondy pyłomierza DR 800 i analizatora spalin LMBD4PLC. Czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7a, 7b oraz czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 8a, 8b połączone były z modułem sterowania 9 w postaci regulatora DP1S, który z kolei połączony był z wentylatorem 6. Moduł zasilania 14 w postaci akumulatora i inwertera firmy SMA Sunny Island połączony był z panelem fotowoltaicznym 15 zamocowanym do obudowy urządzenia 2, którego położenie względem słońca ustawiane było za pomocą mechanizmu sterującego jego położeniem 20 w postaci dwóch siłowników. Przetwornica napięcia 13, którą był transformator STM 200 firmy BREVE połączona była z modułem zasilania 14. W przetwornicy napięcia 13 wytwarzane było stałe napięcie 6 kV, które zwielokrotniane w powielaczu napięcia podawane było na elektrody jonizujące 12a i elektrody osadcze 12b modułu elektrostatycznego oczyszczania spalin 12. Elektrody jonizujące 12a podłączone były do bieguna dodatniego poprzez styki elektryczne elektrod jonizujących 17, a elektrody osadcze 12b podłączone były do bieguna ujemnego poprzez styki elektryczne elektrod osadczych 18. Styki elektryczne elektrod jonizujących 17 i styki elektryczne elektrod osadczych 18 umieszczone były na przeciwległych bokach modułu elektrostatycznego oczyszczania spalin 12. Z przetwornicy napięcia 13 dostarczane było również napięcie 230 V, którym zasilany był wentylator 6 i moduł sterowania 9 oraz napięcie 24 V, którym zasilany był przetwornik różnicowy ciśnienia DS2.

Oczyszczanie i odzysk ciepła ze spalin z pieca domowego, w którym spalano drewno, węgiel i inne materiały przeprowadzono z zastosowaniem urządzenia przedstawionego w przykładzie wykonania. Oczyszczanie i odzysk ciepła polegał na tym, że spaliny emitowane z komina 1 przechodząc przez wymiennik ciepła 3 ogrzewały wodę w wężownicy wymiennika ciepła 3. Odzyskane ciepło przekazywano do ciepłej wody użytkowej lub poprzez system c.o. do grzejników w pomieszczeniach mieszkalnych. Schłodzone spaliny w wymienniku ciepła 3 kierowano na filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych 4, a dalej na filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych 5. Ze spalin usunięto z 92% skutecznością odpowiednio grube oraz drobne cząstki aerozolowe zawierające wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, w tym benzo(a)piren, a także dioksyny i furany oraz polichlorowane bifenyle i metale ciężkie. W dalszej kolejności spaliny przemieszczono do modułu elektrostatycznego oczyszczania spalin 12, w którym usunięto pozostałe cząstki aerozolowe z 96% skutecznością. Następnie spaliny skierowano do modułu adsorpcyjnego oczyszczania spalin 11, w którym spaliny oczyszczono z lotnych związków organicznych z 91% skutecznością i odprowadzono je do powietrza zewnętrznego. Podczas rozpalania w kotle moduł sterowania 9 ustawił wentylator na maksymalne obroty. Ułatwiło to rozpalenie i przeciwdziałało zadymianiu pomieszczenia kotłowni. Po rozpaleniu w kotle czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7a i 7b przekazały o tym informację do moduł sterowania 9, który od tej pory zaczął tak sterować prędkością wentylatora 6, aby utrzymywana była w kanale kominowym wymagana wartość podciśnienia w zakresie od 10 do 25 Pa. Zwiększanie oporów przepływu spalin na skutek gromadzenia się usuwanych z nich zanieczyszczeń na filtrach i w poszczególnych modułach oczyszczania spalin powodowało zwiększanie różnicy ciśnienia spalin na wlocie i wylocie z urządzenia. Na podstawie sygnałów z czujników temperatury i ciśnienia spalin 7a i 7b moduł sterowania 9 zwiększał odpowiednio prędkość obrotową wentylatora 6. W czasie unormowanego palenia w kotle stabilizowana była wartość podciśnienia ciągu kominowego. Po przekroczeniu ustawianej górnej wartości prędkości obrotowej wentylatora 6 wysyłany był sygnał informujący o konieczności wymiany filtrów lub modułów oczyszczania spalin. Wygaśnięcie kotła było wykrywane przez czujniki temperatury i ciśnienia spalin 7a i 7b i moduł sterowania 9 wyłączał działanie wentylatora 6. Przy nie ciągłej pracy urządzenia związanej z okresowym paleniem w kotle filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych 4 wymieniano co dziesięć dni, a filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych 5 co czternaście dni. Co dziesięć dni czyszczono również elektrody osadcze 12b modułu elektrostatycznego oczyszczania spalin 12. Sorbent 11 a w module adsorpcyjnego oczyszczania spalin 11 wymieniano co czternaście dni pracy urządzenia. Regularnie czyszczono wymiennik ciepła 3 z osadzonej smoły i sadzy.

PL 230 772 Β1

Wykaz oznaczeń

- komin

- obudowa urządzenia

- wymiennik ciepła

- filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych

- filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych

- wentylator

7a, 7b - czujniki temperatury i ciśnienia spalin

8a, 8b - czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych

- moduł sterowania

- moduł fotokatalitycznego oczyszczania spalin a - porowata przegroda b - zestaw diod elektroluminescencyjnych UV-A

- moduł adsorpcyjnego oczyszczania spalin

11a - sorbent

- moduł elektrostatycznego oczyszczania spalin a - elektroda jonizująca b - elektroda osadcza

- przetwornica napięcia

- moduł zasilania

- panel fotowoltaiczny

- styk elektryczny zestawu diod elektroluminescencyjnych UV-A

- styk elektryczny elektrod jonizujących

- styk elektryczny elektrod osadczych

- element dystansowy

- mechanizm sterujący położeniem

- element mocujący

- deflektor

- kratka zabezpieczająca

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin odprowadzanych kominem posiadające wymiennik ciepła, filtr oczyszczania spalin, wentylator, moduł elektrostatycznego oczyszczania spalin oraz moduł fotokatalitycznego oczyszczania spalin albo moduł adsorpcyjnego oczyszczania spalin, znamienne tym, że w obudowie urządzenia (2) znajduje się wymiennik ciepła (3), filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych (4) oraz filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych (5), nad którymi znajduje się wentylator (6), przy czym na wlocie spalin do urządzenia znajdują się pierwsze czujniki temperatury i ciśnienia spalin (7a) oraz pierwsze czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych (8a), zaś przed wentylatorem (6) znajdują się drugie czujniki temperatury i ciśnienia spalin (7b) oraz drugie czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych (8b), przy czym czujniki temperatury i ciśnienia spalin (7a, 7b) oraz czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych (8a, 8b) połączone są z modułem sterowania (9), który połączony jest z wentylatorem (6).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w obudowie urządzenia (2) od strony wlotu spalin znajduje się kolejno wymiennik ciepła (3), filtr pierwszego stopnia oczyszczania spalin do usuwania grubych cząstek aerozolowych (4), oraz filtr drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych (5).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że nad filtrem drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych (5) znajduje się moduł fotokatalitycznego oczyszczania spalin (10) z porowatą przegrodą (10a) zawierającą dwutlenek tytanu - T1O2 i z zestawem diod elektroluminescencyjnych UV-A (10b).

   PL 230 772 Β1
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 i 2, znamienne tym, że nad filtrem drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych (5) znajduje się moduł adsorpcyjnego oczyszczania spalin (11) z sorbentem (11a).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 i 2, znamienne tym, że nad filtrem drugiego stopnia oczyszczania spalin do usuwania drobnych cząstek aerozolowych (5) znajduje się moduł elektrostatycznego oczyszczania spalin (12) z elektrodami jonizującymi (12a) i z elektrodami osadczymi (12b).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że wentylator (6), moduł sterowania (9), moduł fotokatalitycznego oczyszczania spalin (10) połączone są z przetwornicą napięcia (13), która połączona jest z modułem zasilania (14).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że wentylator (6), moduł sterowania (9), moduł elektrostatycznego oczyszczania spalin (12) połączone są z przetwornicą napięcia (13), która połączona jest z modułem zasilania (14).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 6 albo 7, znamienne tym, że moduł zasilania (14) połączony jest z panelem fotowoltaicznym (15), który zamocowany jest do komina (1) lub do obudowy urządzenia (2) poprzez mechanizm sterujący jego położeniem (20).