PL232864B1

PL232864B1 - Device for cleaning and recovery of heat from waste gases emitted from a chimney

Info

Publication number: PL232864B1
Application number: PL426243A
Authority: PL
Inventors: Bernard Połednik
Original assignee: Lubelska Polt; Politechnika Lubelska
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2019-08-30
Also published as: PL426243A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin emitowanych z komina, które składa się z obudowy urządzenia (2), w której znajduje się kanał odprowadzania spalin (3) z wentylatorem (4) oraz rama z filtrem ceramicznym piankowym (5), która zamocowana jest do obudowy urządzenia (2) w sposób przesuwny. Nad częściami ramy z filtrem ceramicznym piankowym (5) znajdującymi się poza kanałem odprowadzania spalin (3) znajdują się spryskiwacze cieczy chłodzącej z detergentem (6a, 6b), pod którymi umiejscowione są zbiorniki na ciecz (7a, 7b), które połączone są z wymiennikiem ciepła (8) połączonym poprzez urządzenie oczyszczające ciecz (9) ze spryskiwaczami cieczy chłodzącej z detergentem (6a, 6b).The subject of the application is a device for purifying and recovering heat from flue gases emitted from a chimney, which consists of a device casing (2), in which there is a flue gas discharge duct (3) with a fan (4) and a frame with a ceramic foam filter (5), which is fixed to the device housing (2) in a movable manner. Above the parts of the frame with a ceramic foam filter (5) located outside the exhaust duct (3), there are sprinklers of cooling liquid with detergent (6a, 6b), under which there are liquid tanks (7a, 7b), which are connected to the exchanger heat (8) connected via a liquid purification device (9) to detergent coolant washers (6a, 6b).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin emitowanych z komina, zwłaszcza z komina kotłowni lub domowego pieca grzewczego.The subject of the invention is a device for purifying and recovering heat from the flue gases emitted from the chimney, in particular from the chimney of a boiler room or domestic heating furnace.

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.Various types of devices for cleaning exhaust gases in chimneys are known to date. In these devices, most often aerosol particles on various types of filtering materials are removed from the exhaust gas. Then, filters for the exhaust gas pre-treatment are distinguished, whose task is to separate coarser aerosol particles from the exhaust gas. There are also fine and final filters for cleaning exhaust gases from submicrometer particles.

W zgłoszeniu patentowym WO2009011685 (A) 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.In the patent application WO2009011685 (A), a filter device is disclosed for purifying the exhaust gases discharged through a stack. The device consists of a chamber placed on the chimney with an inlet and outlet exhaust, in which there is a replaceable or recyclable ceramic filter cartridge.

Z opisu patentowego US8083574 (B1) znane jest urządzenie do oczyszczania spalin w formie nakładki na wylot rury odprowadzającej gazy odlotowe. Nakładka ta wyposażona jest w wymienialny katalityczny filtr, który oczyszcza przechodzące przez niego spaliny.From the patent specification US8083574 (B1) there is known an exhaust gas cleaning device in the form of an attachment to the outlet of the exhaust gas discharge pipe. This cap is equipped with a replaceable catalytic filter that cleans the exhaust gases passing through it.

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 US9084964 (B1) znane jest urządzenie do oczyszczania spalin składające się z suchego skrubera i radialnego filtra tkaninowego oraz centralnie usytuowanego osiowego wentylatora, który wymusza przepływ spalin. Z opisu wzoru użytkowego CN201200847 (Y) znane 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 opisie zgłoszenia patentowego CN106871147 (A) przedstawione 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 wzoru użytkowego CN206027343 (U). Gazy spalinowe w tym rozwiązaniu przechodzą przez warstwę wody i są poddawane podwójnemu oczyszczaniu na filtrach.In addition to filtration devices, devices for inertial, centrifugal and electrostatic exhaust gas cleaning are also known. These can be devices in which the flue gas is cleaned with both dry and wet methods. From the patent specification US9084964 (B1) there is known a device for exhaust gas cleaning consisting of a dry scrubber and a radial fabric filter and a centrally located axial fan which forces the exhaust gas to flow. From the description of the utility model CN201200847 (Y) a device is known in which a multi-stage wet exhaust gas purification is carried out. The device consists of series-connected dust collectors equipped with water sprinklers. The exhaust gases, whose movement is forced by the fan, pass successively through the individual dust collectors and are gradually cleaned. In the description of the patent application CN106871147 (A) there is presented a device for cleaning exhaust gases discharged from a coal boiler, consisting of an element forcing the exhaust gas, a water mist diffusing element and a filter element. A similar device that can be installed on a flue gas chimney is presented in the description of the utility model application CN206027343 (U). The exhaust gases in this solution pass through the water layer and are subjected to double purification in the filters.

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 PL216644 (B1).Various types of cyclone dust collectors are widely used devices for exhaust gas cleaning, which use the effect of centrifugal forces on pollutant particles. An example is the device for dedusting exhaust gases and industrial gases described in the patent description PL216644 (B1).

Elektrostatyczne oczyszczanie spalin przeprowadza się w elektrofiltrach.Electrostatic flue gas cleaning is carried out in electrostatic precipitators.

Przykładowe rozwiązania konstrukcji elektrofiltrów przedstawione są w opisach patentowych DE1078096 (B) i EP2451582 (B1). W opisie patentowym US6621136 (B2) przedstawiony jest elektrostatyczny odpylacz posiadający centralną wysokonapięciową elektrodę i rozmieszczony wokół niej porowaty materiał zatrzymujący naładowane cząstki aerozolowe. W zgłoszeniu patentowym US3400513 (A) zaprezentowany jest elektrostatyczny odpylacz wykonany w postaci zwężki kanałowej przypominającej strumienicę. Urządzenie opisane w zgłoszeniu patentowym US3222848 (A) posiada wymienne ramki z elektrodami osadczymi, które oczyszcza się po określonym czasie pracy urządzenia. Natomiast opis patentowy US6783575 (B2) przedstawia elektrostatyczny filtr instalowany wewnątrz kanału odprowadzającego gazy odlotowe.Exemplary solutions for the construction of electrostatic precipitators are presented in the patents DE1078096 (B) and EP2451582 (B1). US6621136 (B2) discloses an electrostatic dust collector having a central high voltage electrode and a porous material disposed therein to trap charged aerosol particles. The patent application US3400513 (A) presents an electrostatic dust collector made in the form of a channel reducer resembling a jet pump. The device described in the patent application US3222848 (A) has interchangeable frames with collecting electrodes, which are cleaned after a certain time of device operation. On the other hand, the patent specification US6783575 (B2) shows an electrostatic filter installed inside the exhaust gas channel.

Znane są też rozwiązania wykorzystujące właściwości zjonizowanej materii. Urządzenie opisane w zgłoszeniu patentowym CN106731544 (A) 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 wzoru użytkowego CN206073093 (U). W zgłoszeniu patentowym CN106322408 (A) 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.There are also known solutions that use the properties of ionized matter. The device described in the patent application CN106731544 (A) comprises a chamber through which exhaust gases pass and in which a fabric filter for removing particulate matter is installed at the exhaust inlet. In the center of the chamber, there are one or several plasma reactors, whose task is to clean the exhaust gases from chemical impurities, and at least one fan is installed at the chamber outlet. The device equipped with gas burners, whose task is to burn off solid particles and other flammable substances contained in the exhaust gas, is presented in the application for utility model CN206073093 (U). Patent application CN106322408 (A) describes a catalytic combustion device which comprises a combustion chamber, a heat exchanger, an exhaust gas filter and a fan, the exhaust gas filter being downstream of the heat exchanger.

PL 232 864 B1PL 232 864 B1

Znane są również urządzenia wykorzystujące procesy fotokatalitycznego utleniania. W opisie patentowym US7951327 (B2) przedstawiony jest moduł fotokatalitycznego usuwania zanieczyszczeń powietrza. Głównym elementem urządzenia jest filtr z tkaniną filtracyjną pokrytą TiO2 oraz aktywująca lampa UV. W zgłoszeniu patentowym US20040007453 (A1) przedstawiony jest oczyszczacz powietrza o cylindrycznym kształcie, wewnątrz którego umieszczona jest lampa UV oświetlająca specjalnie ukształtowane włókna pokryte fotokatalityczną substancją. Urządzenie fotokatalityczne, w którym na drodze przepływu zanieczyszczonego gazu koncentrycznie rozmieszczone są elementy, których powierzchnie pokryte są materiałem fotokatalitycznym oraz źródła światła UV przedstawione jest w zgłoszeniu patentowym US20100209312 (A1).Devices using photocatalytic oxidation processes are also known. In the patent description US7951327 (B2) a photocatalytic air pollutant removal module is presented. The main element of the device is a filter with a filter cloth coated with TiO2 and an activating UV lamp. The patent application US20040007453 (A1) shows an air purifier with a cylindrical shape, inside which a UV lamp is placed, illuminating specially shaped fibers covered with a photocatalytic substance. A photocatalytic device in which elements with surfaces covered with a photocatalytic material and UV light sources are arranged concentrically along the contaminated gas flow path is presented in the patent application US20100209312 (A1).

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 PL194549 (B1) 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 PL216297 (B1) 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.Exhaust gas treatment can be performed in devices in which various cleaning methods are combined in various combinations. For example, exhaust gas dedusting can be carried out in devices where inertial forces, centrifugal forces and electrostatic forces act simultaneously on the dirt particles. In the solution disclosed in the patent description PL194549 (B1), the pollutant particles are separated from the exhaust gas in a device having a cylindrical porous partition, a centrally located lower particle removal channel and an upper channel for discharging purified exhaust gas. From the patent description PL216297 (B1) there is known a device for centrifugal purification of exhaust gases with a structure similar to a cyclone separator. The device has an electrode generating corona discharges and concentrically arranged vertical louvers acting as discharge electrodes.

Znane są różnego rodzaju urządzenia do odzyskiwania ciepła ze spalin odprowadzanych przewodem kominowym. Z opisu zgłoszenia patentowego WO9701072 (A1) 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 PL195174 (B1) przedstawiony jest 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 PL200318 (B1). Wewnętrznym kanałem odprowadzane są spaliny, natomiast zewnętrznym kanałem przepływa czynnik odbierający ciepło ze spalin. W zgłoszeniu patentowym CN106322408 (A) 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.Various types of devices for recovering heat from the flue gas discharged through a chimney are known. From the patent application WO9701072 (A1) a heat exchanger is known, which is mounted on a conduit discharging exhaust gases from the combustion chamber. The factor collecting heat from the exhaust gas is circulated to the partition through which the exhaust gases pass. In the patent description PL195174 (B1) a heat exchanger is presented, which in the outer layer has helically mounted pipes through which the medium that receives heat from the flue gas flows. A heat recovery device that can be mounted in two-channel chimneys is described in the patent description PL200318 (B1). The internal channel is used to discharge the flue gas, while the external channel is used for the medium collecting heat from the flue gas. Patent application CN106322408 (A) describes a catalytic combustion device which comprises a combustion chamber, a heat exchanger, an exhaust gas filter and a fan, the exhaust gas filter being downstream of the heat exchanger.

Celem wynalazku jest oczyszczanie i odzysk ciepła ze spalin emitowanych z komina, zwłaszcza z komina kotłowni lub domowego pieca grzewczego.The object of the invention is to purify and recover heat from the flue gases emitted from the chimney, especially from the chimney of a boiler room or a domestic heating furnace.

Istotą urządzenia do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin emitowanych z komina posiadającego obudowę i wentylator, według wynalazku, jest to, że w zamontowanej na kominie obudowie urządzenia znajduje się kanał odprowadzania spalin z wentylatorem oraz rama z filtrem ceramicznym piankowym, która zamocowana jest do obudowy urządzenia w sposób przesuwny. Nad częściami ramy z filtrem ceramicznym piankowym znajdującymi się poza kanałem odprowadzania spalin znajdują się spryskiwacze cieczy chłodzącej z detergentem, pod którymi umiejscowione są zbiorniki na ciecz, które połączone są z wymiennikiem ciepła połączonym poprzez urządzenie oczyszczające ciecz ze spryskiwaczami cieczy chłodzącej z detergentem. Korzystnie powierzchnie filtra ceramicznego piankowego pokryte są substancją katalityczną. Filtr ceramiczny piankowy składa się z dwóch segmentów. Rama z filtrem ceramicznym piankowym połączona jest z urządzeniem przesuwającym względem obudowy urządzenia i kanału odprowadzania spalin. Na wlocie spalin do urządzenia znajdują się pierwsze czujniki temperatury i ciśnienia spalin oraz pierwsze czujniki stężenia cząstek aerozolowych i zanieczyszczeń chemicznych. W kanale odprowadzania spalin przed wentylatorem znajdują się drugie czujniki temperatury i ciśnienia spalin oraz drugie czujniki stężenia cząstek aerozolowych i zanieczyszczeń chemicznych. Czujniki temperatury i ciśnienia spalin oraz czujniki stężenia cząstek aerozolowych i zanieczyszczeń chemicznych połączone są z modułem sterowania, który połączony jest z wentylatorem lub urządzeniem przesuwającym ramę z filtrem ceramicznym piankowym. Korzystnie wentylator, moduł sterowania i urządzenie przesuwające ramę z filtrem ceramicznym piankowym połączone są z przetwornicą napięcia, która połączona jest z modułem zasilania. Korzystnie jest, gdy moduł zasilania połączony jest z panelem fotowoltaicznym, który zamocowany jest do komina lub do obudowy urządzenia poprzez mechanizm sterujący jego położeniem.The essence of the device for purifying and recovering heat from the flue gas emitted from the chimney having a casing and a fan, according to the invention, is that in the casing of the device mounted on the chimney there is a flue gas discharge duct with a fan and a frame with a foam ceramic filter, which is attached to the casing of the device in a sliding manner. Above the parts of the frame with the foam ceramic filter, located outside the exhaust gas outlet, there are sprinklers for the cooling liquid with detergent, under which there are liquid tanks, which are connected to the heat exchanger connected through a liquid purifying device with sprinklers for cooling liquid and detergent. Preferably, the surfaces of the ceramic foam filter are coated with a catalytic substance. The ceramic foam filter consists of two segments. The frame with the foam ceramic filter is connected to the device for displacement in relation to the housing of the device and the exhaust gas channel. At the exhaust gas inlet to the device, there are the first exhaust gas temperature and pressure sensors and the first sensors for the concentration of aerosol particles and chemical pollutants. There are second sensors for exhaust gas temperature and pressure as well as second sensors for the concentration of aerosol particles and chemical pollutants in the exhaust gas duct before the fan. The exhaust gas temperature and pressure sensors as well as the concentration sensors of aerosol particles and chemical pollutants are connected to a control module which is connected to a fan or a device moving a frame with a foam ceramic filter. Preferably, the fan, the control module and the device for moving the frame with the foam ceramic filter are connected to a voltage converter which is connected to the power module. Preferably, the power module is connected to the photovoltaic panel which is fixed to the chimney or to the housing of the device through a mechanism controlling its position.

PL 232 864 B1PL 232 864 B1

Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest to, że przy niskich kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych ze spalin emitowanych z komina 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 z tzw. 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.The advantageous effect of the application of the invention is that at low investment and operating costs, harmful pollutants are removed from the flue gases emitted from the chimney and heat is recovered. Regardless of the quality of the fuel to be burned and the efficiency of the combustion process, which can be improved using the recovered heat, the quality of the exhaust fumes is acceptable. Treatment of exhaust gases related to the so-called low emissions from the chimneys of local boiler houses and domestic heating stoves significantly reduces the possibility of smog formation. Heat is recovered from the flue gases and returned to the heating system to increase the energy efficiency of the building.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie złożone z wyrwaniem w widoku perspektywicznym a fig. 2 - urządzenie rozłożone w widoku perspektywicznym.The invention has been illustrated by an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows the broken-out device in perspective view, and Fig. 2 shows the device exploded in perspective view.

Urządzenia do oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin przedstawione w przykładzie wykonania na rysunku zamontowane zostało na kominie 1 za pomocą elementów mocujących 19. Prostokątny przekrój komina miał wymiary 0,20 x 0,27 m. W obudowie urządzenia 2 znajdował się kanał odprowadzania spalin 3 z wentylatorem 4 oraz rama z filtrem ceramicznym piankowym 5 zamocowana w sposób przesuwny do obudowy urządzenia 2. Zastosowano filtr ceramiczny piankowy firmy Ferro-Therm o porowatości 10 ppi. Nad częściami ramy z filtrem ceramicznym piankowym 5 znajdującymi się poza kanałem odprowadzania spalin 3 umiejscowione były spryskiwacze cieczy chłodzącej z detergentem 6a i 6b a pod nimi znajdowały się zbiorniki na ciecz 7a i 7b. Cieczą chłodzącą była woda z preparatem TENZI Gran Smog. Zbiorniki na ciecz 7a i 7b połączone były z wymiennikiem ciepła 8, którym był pojemnościowy wymiennik typu WP 6/6 firmy PROFIL. Wymiennik ten połączony był poprzez urządzenie oczyszczające ciecz 9 ze spryskiwaczami cieczy chłodzącej z detergentem 6a, 6b. W urządzeniu oczyszczającym ciecz 9 zastosowana była włóknina szklana, na której sorbowane były zanieczyszczenia cieczy chłodzącej. Rama z filtrem ceramicznym piankowym 5 była przesuwana względem obudowy urządzenia 2 i kanału odprowadzania spalin 3 za pomocą urządzenia przesuwającego 10 składającego się z silnika elektrycznego i przekładni zębatej liniowej. Filtr ceramiczny piankowy 5, którego powierzchnie pokryte były substancją fotokatalityczną na bazie dwutlenku tytanu (TiO2) firmy Nanopac składał się z dwóch segmentów 5a, 5b. Nad filtrem ceramicznym piankowym 5 zamocowany był wentylator 4 wymuszający przepływ spalin przez urządzenie. Zastosowano wentylator firmy Systemair ZRS 180 ze stali nierdzewnej maksymalnym wydatku 518 m³/h, który wyposażony był w kratkę zabezpieczającą 18. Na wlocie spalin do urządzenia znajdowały się pierwsze czujniki temperatury i ciśnienia spalin 11a oraz pierwsze czujniki stężenia cząstek zanieczyszczeń chemicznych 12a, zaś pomiędzy filtrem ceramicznym piankowym 5 a wentylatorem 4 znajdowały się drugie czujniki temperatury i ciśnienia spalin 11b oraz drugie czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 12b. Czujnikami temperatury i ciśnienia spalin 11a i 11b były odpowiednio czujniki rezystancyjne Pt1000 i sondy stalowe połączone z przetwornikiem różnicowym ciśnienia DE28. Czujnikami stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 12a i 12b były sondy analizatora spalin testo 380. Czujniki temperatury i ciśnienia spalin 11a, 11b oraz czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 12a, 12b połączone były z modułem sterowania 13 w postaci regulatora DP1S, który z kolei połączony był z wentylatorem 4. Moduł zasilania 15 w postaci akumulatora i inwertera firmy SMA Sunny Island połączony był z panelem fotowoltaicznym 16 zamocowanym do obudowy urządzenia 2. Położenie panelu fotowoltaicznego 16 względem słońca ustawiane było za pomocą mechanizmu sterującego jego położeniem 17 składającego się z dwóch siłowników. Przetwornica napięcia 14, którą był transformator firmy TELTO połączona była z modułem zasilania 15. W przetwornicy napięcia 14 wytwarzane było stałe napięcie 24 V, którym zasilany był silnik urządzenia przesuwającego 10 oraz przetwornik różnicowy ciśnienia DE28. Z przetwornicy napięcia 14 dostarczane było również napięcie 230 V, którym zasilany był wentylator 4 i moduł sterowania 13.The devices for purifying and recovering heat from the flue gas shown in the embodiment shown in the drawing were mounted on the chimney 1 by means of fastening elements 19. The rectangular cross-section of the chimney had dimensions of 0.20 x 0.27 m. fan 4 and a frame with a foam ceramic filter 5 slidably attached to the housing of the device 2. A ceramic foam filter by Ferro-Therm with a porosity of 10 ppi was used. Above the parts of the frame with the foam ceramic filter 5 located outside the exhaust gas channel 3 there were sprinklers for the cooling liquid with detergent 6a and 6b, and below them there were liquid tanks 7a and 7b. The cooling liquid was water with TENZI Gran Smog preparation. The liquid tanks 7a and 7b were connected to a heat exchanger 8, which was a WP 6/6 capacitive exchanger by PROFIL. This exchanger was connected through the liquid purifying device 9 with sprinklers of the cooling liquid with detergent 6a, 6b. In the liquid purification device 9, a glass nonwoven was used, on which impurities of the cooling liquid were sorbed. The frame with the foam ceramic filter 5 was moved relative to the device housing 2 and the exhaust gas duct 3 by means of a shifting device 10 consisting of an electric motor and a linear gear. The foam ceramic filter 5, the surfaces of which were covered with the photocatalytic substance based on titanium dioxide (TiO2) by the Nanopac company, consisted of two segments 5a, 5b. A fan 4 was mounted above the foam ceramic filter 5, forcing the exhaust gas to flow through the device. A Systemair ZRS 180 stainless steel fan was used, with a maximum flow rate of 518 m ³ / h, which was equipped with a safety grille 18. At the exhaust gas inlet to the device, there were the first sensors of exhaust gas temperature and pressure 11a and the first sensors for concentration of chemical contaminants 12a, and between the ceramic foam filter 5 and the fan 4 there were second exhaust gas temperature and pressure sensors 11b and second sensors for concentration of particles and chemical contaminants 12b. The exhaust gas temperature and pressure sensors 11a and 11b were Pt1000 resistance sensors and steel probes, respectively, connected to a DE28 differential pressure transducer. The sensors of the concentration of particles and chemical pollutants 12a and 12b were the probes of the exhaust gas analyzer testo 380. The exhaust gas temperature and pressure sensors 11a, 11b and the sensors for the concentration of particles and chemical pollutants 12a, 12b were connected to the control module 13 in the form of the DP1S controller, which in turn was connected to with a fan 4. The power module 15 in the form of a battery and inverter from SMA Sunny Island was connected to a photovoltaic panel 16 attached to the housing of the device 2. The position of the photovoltaic panel 16 in relation to the sun was set by means of a mechanism controlling its position 17 consisting of two actuators. The voltage converter 14, which was a TELTO transformer, was connected to the power supply module 15. In the voltage converter 14, a constant voltage of 24 V was produced, which powered the motor of the shifting device 10 and the differential pressure converter DE28. A voltage of 230 V was also supplied from the voltage converter 14, which powered the fan 4 and the control module 13.

Oczyszczanie i odzysk ciepła ze spalin z kotłowni, w której spalano węgiel i inne paliwa przeprowadzono z zastosowaniem urządzenia przedstawionego w przykładzie wykonania. Oczyszczanie i odzysk ciepła ze spalin polegał na tym, że spaliny emitowane z komina 1 były kierowane na wsunięty do kanału odprowadzania spalin 3 pierwszy segment 5a filtra ceramicznego piankowego 5. Ze spalin usuwano z 90% skutecznością cząstki aerozolowe zawierające wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne i metale ciężkie a następnie odprowadzano oczyszczone spaliny do powietrza zewnętrznego. Podczas rozpalania w kotle moduł sterowania 13 ustawiał wentylator 4 na optymalne obroty. Ułatwiało to rozpalenie kotła i przeciwdziałało zadymianiu pomieszczenia kotłowni. Po rozpaleniu kotła informacji o tym fakcie czujniki temperatury i ciśnienia spalin 11a i 11b przekazały do modułu sterowania 13, który przeszedł na tryb sterowania prędkością obrotową wentylatora 4 utrzymujący w kanale kominowym wyPurification and heat recovery from the flue gases from the boiler room where coal and other fuels were burned was carried out using the device presented in the embodiment example. The purification and heat recovery from the exhaust gas consisted in the fact that the exhaust gases emitted from the chimney 1 were directed to the first segment 5a of the foam ceramic filter 5 inserted into the exhaust duct 3. Aerosol particles containing polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals were removed from the exhaust gas with 90% efficiency and then, the purified exhaust gas was discharged to the outside air. When firing up the boiler, the control module 13 set the fan 4 to the optimum speed. This made it easier to ignite the boiler and prevented the boiler room from becoming cloudy. After firing up the boiler, the information about this fact was transmitted by the flue gas temperature and pressure sensors 11a and 11b to the control module 13, which switched to the fan speed control mode 4, keeping the chimney in the chimney

PL 232 864 B1 maganą wartość podciśnienia w zakresie od 10 do 25 Pa. W czasie ustalonego palenia w kotle stabilizowana była wartość podciśnienia ciągu kominowego. Wzrost oporów przepływu spalin na skutek gromadzenia się usuwanych z nich zanieczyszczeń na pierwszym segmencie 5a filtra ceramicznego piankowego 5 zwiększał różnicę ciśnienia spalin na wlocie i wylocie z urządzenia. Na podstawie sygnałów z czujników temperatury i ciśnienia spalin 11a i 11b moduł sterowania 13 zwiększał odpowiednio prędkość obrotową wentylatora 4. Po przekroczeniu zadanej maksymalnej prędkości obrotowej wentylatora 4 moduł sterowania 13 wysyłał sygnał do urządzenia przesuwającego 10, które zmieniało położenie ramy z filtrem ceramicznym piankowym 5 w ten sposób, że do kanału odprowadzania spalin wsuwany był nie używany jeszcze drugi segment 5b filtra ceramicznego piankowego 5. Oczyszczanie spalin na tym segmencie prowadzono również do momentu jego „zatkania się” sygnalizowanego przez przekroczenie zadanej maksymalnej prędkości obrotowej wentylatora 4. W międzyczasie pierwszy segment 5a filtra ceramicznego piankowego 5 był oczyszczany z zaadsorbowanych zanieczyszczeń. Wykorzystywany był przy tym spryskiwacz cieczy chłodzącej z detergentem 6a. Użyta zanieczyszczona ciecz o podwyższonej temperaturze na skutek kontaktu filtra ceramicznego piankowego 5 z gorącymi spalinami kierowana była poprzez zbiornik cieczy 7a do wymiennika ciepła 8, w którym odzyskiwano z niej ciepło. Schłodzoną zanieczyszczoną ciecz kierowano następnie do urządzenia oczyszczającego ciecz 9, po czym oczyszczoną ciecz, po uzupełnieniu strat, doprowadzano do spryskiwacza cieczy chłodzącej z detergentem 6a albo 6b - zależnie od tego, który z segmentów filtra ceramicznego piankowego 5 był aktualnie oczyszczany. O wygaśnięciu kotła informowały czujniki temperatury i ciśnienia spalin 11a i 11b. Moduł sterowania 13 wyłączał wówczas wentylator 4 oraz zatrzymywał działanie instalacji obiegu cieczy chłodzącej z detergentem. Filtr ceramiczny piankowy 5 przechodził gruntowną regenerację po zakończeniu okresu grzewczego.The desired negative pressure is in the range from 10 to 25 Pa. During the steady combustion in the boiler, the value of the negative pressure of the chimney draft was stabilized. The increase in flue gas flow resistance due to the accumulation of contaminants removed therefrom on the first segment 5a of the foam ceramic filter 5 increased the flue gas pressure difference at the inlet and outlet of the device. Based on the signals from the exhaust gas temperature and pressure sensors 11a and 11b, the control module 13 increased the fan speed 4, respectively. After exceeding the set maximum fan speed 4, the control module 13 sent a signal to the shifting device 10, which changed the position of the frame with the foam ceramic filter 5 in in that the second segment 5b of the foam ceramic filter 5 was inserted into the flue gas exhaust duct. The flue gas cleaning in this segment was also carried out until it was "clogged", signaled by exceeding the set maximum fan speed 4. Meanwhile, the first segment 5a the ceramic foam filter 5 was cleaned of adsorbed impurities. A coolant spray with detergent 6a was used here. The used contaminated liquid with increased temperature due to the contact of the ceramic foam filter 5 with the hot exhaust gas was directed through the liquid reservoir 7a to the heat exchanger 8, where heat was recovered from it. The cooled contaminated liquid was then directed to the liquid cleaning device 9, after which the purified liquid, after making up for losses, was fed to the spray coolant with detergent 6a or 6b - depending on which of the segments of the ceramic foam filter 5 was currently being cleaned. The burnout of the boiler was reported by the flue gas temperature and pressure sensors 11a and 11b. The control module 13 then turned off the fan 4 and stopped the operation of the cooling liquid circulation system with detergent. The ceramic foam filter 5 underwent a thorough regeneration after the end of the heating period.

Wykaz oznaczeńList of designations

- komin- chimney

- obudowa urządzenia- device case

- kanał odprowadzania spalin- flue gas discharge channel

- wentylator- fan

- filtr ceramiczny piankowy- foam ceramic filter

5a, 5b - segment filtra ceramicznego piankowego5a, 5b - foam ceramic filter segment

6a, 6b - spryskiwacz cieczy chłodzącej z detergentem6a, 6b - spray coolant with detergent

7a, 7b - zbiornik na ciecz7a, 7b - liquid tank

- wymiennik ciepła- heat exchanger

- urządzenie oczyszczające ciecz- liquid cleaning device

- urządzenie przesuwające- displacement device

11a, 11b - czujnik temperatury i ciśnienia spalin11a, 11b - exhaust gas temperature and pressure sensor

12a, 12b - czujnik stężenia cząstek aerozolowych i zanieczyszczeń chemicznych12a, 12b - concentration sensor for aerosol particles and chemical pollutants

- moduł sterowania- control module

- przetwornica napięcia- voltage converter

- moduł zasilania- power module

- panel fotowoltaiczny- photovoltaic panel

- mechanizm sterujący położeniem- position control mechanism

- kratka zabezpieczająca- a protective grille

- element mocujący- fastener

Claims

Patent claims

1. A device for cleaning and recovering heat from the exhaust fumes emitted from the chimney, having a housing and a fan, characterized in that in the device housing (2) mounted on the chimney (1) there is a flue gas discharge duct (3) with a fan (4) and a frame with a filter ceramic foam (5), which is slidably attached to the device casing (2), and above the parts of the frame with the foam ceramic filter (5) located outside the exhaust gas outlet (3) there are sprinklers for the cooling liquid with detergent (6a, 6b), under which there are liquid tanks (7a, 7b), which are connected

They are connected to a heat exchanger (8) connected via a liquid purifying device (9) to the coolant-detergent sprays (6a, 6b).

2. The device according to claim The method of claim 1, characterized in that the surfaces of the foam ceramic filter (5) are coated with a catalytic substance.

3. The device according to claim The foam filter of claim 1, characterized in that the ceramic foam filter (5) consists of two segments (5a, 5b).

4. The device according to claim The device as claimed in claim 1, characterized in that the frame with the foam ceramic filter (5) is connected to the displacement device (10) with respect to the device housing (2) and the exhaust gas duct (3).

5. The device according to claim 1 The device according to claim 4, characterized in that at the exhaust gas inlet to the device there are first exhaust gas temperature and pressure sensors (11a) and first sensors for the concentration of aerosol particles and chemical pollutants (12a), and in the exhaust gas duct (3) upstream of the fan (4) second exhaust gas temperature and pressure sensors (11b) and second sensors for the concentration of aerosol particles and chemical pollutants (12b), where the exhaust temperature and pressure sensors (11a, 11b) and the concentration sensors for aerosol particles and chemical pollutants (12a, 12b) are connected to the control module (13), which is connected to the fan (4) or the device shifting the frame (10) with the foam ceramic filter (3).

6. The device according to claim 1 5. The device according to claim 5, characterized in that the fan (4), the control module (13) and the device for moving the frame with the foam ceramic filter (3) are connected to a voltage converter (14) which is connected to the power module (15).

The device according to claim 1 6. Device as claimed in claim 6, characterized in that the power module (15) is connected to a photovoltaic panel (16) which is fixed to the chimney (1) or to the housing of the device (2) through a position control mechanism (17).