PL232869B1

PL232869B1 - Device for sequential cleaning and recovery of heat from waste gases carried away through a chimney

Info

Publication number: PL232869B1
Application number: PL426248A
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: PL426248A1

Abstract

Urządzenie do sekwencyjnego oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin odprowadzanych kominem składa się z zamontowanej na kominie (1) obudowy urządzenia (2), w której znajduje się sekcja odprowadzająca spaliny (A) i sekcja oczyszczająca spaliny (B). W sekcji oczyszczającej spaliny (B) znajduje się od góry wentylator (3) oraz filtr (4). Na końcu sekcji odprowadzającej spaliny (A) znajduje się filtr ceramiczny piankowy w kształcie walca (5), którego górna część zakrywa wylot z sekcji odprowadzającej spaliny (A) do sekcji oczyszczania spalin (B), a dolna część znajduje się w zbiorniku cieczy (6), który połączony jest z wymiennikiem ciepła (7), który z kolei połączony jest poprzez urządzenie regenerujące ciecz (8) ze zraszaczem roztworu absorpcyjnego z substancją buforową (9), który znajduje się w wylocie sekcji odprowadzającej spalin (A) w sąsiedztwie filtra piankowego w kształcie walca (5). Filtr piankowy w kształcie walca (5) połączony jest w swojej osi równoległej do kierunku przepływu spalin z wałem napędowym silnika (10).The device for sequential purification and recovery of heat from flue gases discharged through the chimney consists of a device housing (2) mounted on the chimney (1), in which there is a flue gas discharge section (A) and a flue gas purification section (B). In the flue gas cleaning section (B) there is a fan (3) and a filter (4) on top. At the end of the exhaust section (A) there is a cylindrical ceramic foam filter (5), the upper part of which covers the outlet from the exhaust section (A) to the exhaust gas purification section (B), and the lower part is located in the liquid tank (6 ), which is connected to the heat exchanger (7), which in turn is connected through a liquid regenerating device (8) to the sprinkler of the absorption solution with a buffer substance (9), which is located in the outlet of the flue gas discharge section (A) in the vicinity of the foam filter in the shape of a cylinder (5). The cylinder-shaped foam filter (5) is connected in its axis parallel to the direction of exhaust gas flow with the engine drive shaft (10).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do sekwencyjnego oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin odprowadzanych kominem, zwłaszcza odprowadzanych kominem kotłowni lub domowego pieca grzewczego.The subject of the invention is a device for sequential purification and heat recovery from flue gases discharged from a chimney, especially those discharged from the chimney of a boiler room or home 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 w ymienialny 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, which are forced to move by a 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. 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.Electrostatic flue gas cleaning is carried out in electrostatic precipitators. 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 the outlet of the chamber there is at least one fan installed. 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 232 869 B1PL 232 869 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 TiO ₂ 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 sekwencyjne oczyszczanie i odzysk ciepła ze spalin odprowadzanych kominem, zwłaszcza kominem kotłowni lub domowego pieca grzewczego.The object of the invention is to sequentially purify and recover heat from the exhaust gases discharged through a chimney, especially a boiler room or a domestic heating furnace.

Istotą urządzenia do sekwencyjnego oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin odprowadzanych kominem posiadającego wentylator i filtr oczyszczania spalin jest to, że w zamontowanej na kominie obudowie urządzenia znajduje się sekcja odprowadzająca spaliny i sekcja oczyszczająca spaliny. W sekcji oczyszczającej spaliny znajduje się od góry wentylator oraz filtr. Na końcu sekcji odprowadzającej spaliny znajduje się filtr ceramiczny piankowy w kształcie walca, którego górna część zakrywa wylot z sekcji odprowadzającej spaliny do sekcji oczyszczania spalin, a dolna część znajduje się w zbiorniku cieczy, który połączony jest z wymiennikiem ciepła, który z kolei połączony jest poprzez urządzenie regenerujące ciecz ze zraszaczem roztworu absorpcyjnego z substancją buforową, który znajduje się w wylocie sekcji odprowadzającej spaliny w sąsiedztwie filtra piankowego w kształcie walca. Filtr piankowy w kształcie walca połączony jest w swojej osi równoległej do kierunku przepływu spalin z wałem napędowym silnika. Korzystnie powierzchnie filtra ceramicznego piankowego w kształcie walca pokryte są substancją katalityczną. W sekcji odprowadzającej spaliny znajdują się pierwsze czujniki temperatury i ciśnienia spalin oraz pierwsze czujniki stężenia cząstek aerozolowych i zanieczyszczeń chemicznych. W sekcji oczyszczającej spaliny pomiędzy wentylatorem a filtrem 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. Korzystnie wentylator i moduł sterowania 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 sequential purification and heat recovery from exhaust gases discharged from a chimney, having a fan and a filter for exhaust gas treatment, is that the housing of the device mounted on the chimney includes an exhaust gas discharge section and an exhaust gas cleaning section. In the exhaust gas cleaning section there is a fan and a filter on the top. At the end of the exhaust gas discharge section there is a cylindrical ceramic foam filter, the upper part of which covers the outlet from the exhaust gas discharge section to the exhaust gas cleaning section, and the lower part is in a liquid tank which is connected to a heat exchanger, which in turn is connected by a liquid regeneration device with a sprinkler of an absorption solution with a buffer substance which is located in the outlet of the exhaust gas discharge section adjacent to the cylindrical foam filter. The cylindrical foam filter is connected in its axis parallel to the direction of exhaust gas flow with the drive shaft of the engine. Preferably, the surfaces of the cylindrical ceramic foam filter are coated with a catalytic substance. The first exhaust gas temperature and pressure sensors are located in the exhaust gas section, as well as the first sensors for the concentration of aerosol particles and chemical pollutants. In the exhaust gas cleaning section, between the fan and the filter, there are second sensors of exhaust gas temperature and pressure and second sensors for the concentration of aerosol particles and chemical pollutants. The exhaust gas temperature and pressure sensors as well as the concentration sensors for aerosol particles and chemical pollutants are connected to a control module connected to the fan. Preferably, the fan and the control module 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.

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, którąThe 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 burned and the efficiency of the combustion process,

PL 232 869 B1 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, które może być wykorzystywane w instalacji grzewczej, zwiększa efektywność energetyczną budynku.The quality of the fumes emitted is acceptable by using the recovered heat. 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. The recovered heat from the flue gas, which can be used in the heating system, increases the energy efficiency of the building.

Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku urządzenia w widoku perspektywicznym.The invention is illustrated in an exemplary embodiment in a perspective view of the drawing of the device.

Urządzenie do sekwencyjnego oczyszczania i odzysku ciepła ze spalin odprowadzanych kominem przedstawione w przykładzie wykonania na rysunku zamontowane zostało na kominie 1, którego prostokątny przekrój miał wymiary 0,20 χ 0,27 m. W obudowie urządzenia 2 znajdowała się sekcja odprowadzająca spaliny A i sekcja oczyszczająca spaliny B. W sekcji oczyszczającej spaliny B zainstalowany był wentylator 3, pod którym był filtr 4 tkaninowy. Zastosowano wentylator firmy Systemair ZRS 180 ze stali nierdzewnej o maksymalnym wydatku 518 m³/h. Na końcu sekcji odprowadzającej spaliny A znajdował się filtr ceramiczny piankowy w kształcie walca 5 firmy Ferro-Therm o porowatości 30 ppi. Górna część tego filtra zakrywała wylot z sekcji odprowadzającej spaliny A do sekcji oczyszczania spalin B. Dolna jego część znajdowała się w zbiorniku cieczy 6. Zbiornik cieczy 6 połączony był z wymiennikiem ciepła 7, którym był pojemnościowy wymiennik typu WP 6/6 firmy PROFIL. Wymiennik ten połączony był poprzez urządzenie regenerujące ciecz 8 ze zras zaczem roztworu absorpcyjnego z substancją buforową 9. Zraszacz ten znajdował się w wylocie sekcji odprowadzającej spalin A w sąsiedztwie filtra piankowego w kształcie walca 5. Jako roztwór absorpcyjny zastosowano wodny roztwór chlorku wapnia z substancją buforową Absorben 75. W urządzeniu regenerującym ciecz 8 w postaci utleniającego reaktora z wirówką usuwany był wytrącany z cieczy siarczan wapnia (gips) oraz pozostałe zaabsorbowane zanieczyszczenia. Oś filtra ceramicznego piankowego w kształcie walca 5 była równoległa do kierunku przepływu spalin i połączona była z wałem napędowym silnika 10. Powierzchnie filtra ceramicznego piankowego w kształcie walca 5 pokryte były substancją fotokatalityczną na bazie dwutlenku tytanu (TiO2) firmy Nanopac. W sekcji odprowadzającej spaliny A znajdowały się pierwsze czujniki temperatury i ciśnienia spalin 11a oraz pierwsze czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 12a, zaś pomiędzy filtrem 4 tkaninowym a wentylatorem 3 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 ciśn ienia DE28. Czujnikami stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 12a i 12b były sondy analizatora spalin testo 380. Czujniki temperatury i ciśnienia spalin 11a i 11b oraz czujniki stężenia cząstek i zanieczyszczeń chemicznych 12a i 12b połączone były z modułem sterowania w postaci regulatora DP1S, który z kolei połączony był z wentylatorem 3. Moduł zasilania 13 w postaci akumulatora i inwertera firmy SMA Sunny Island połączony był z panelem fotowoltaicznym 14 zamocowanym do obudowy urządzenia 2. Położenie panelu fotowoltaicznego 14 względem słońca ustawiane było za pomocą mechanizmu sterującego jego położeniem 15 składającego się z dwóch siłowników. Przetwornica napięcia, którą był transformator firmy TELTO, połączona była z modułem zasilania 13. W przetwornicy napięcia wytwarzane było stałe napięcie 24 V, którym zasilany był przetwornik różnicowy ciśnienia DE28. Z przetwornicy napięcia dostarczane było również napięcie 230 V, którym zasilany był wentylator 3 i moduł sterowania.The device for sequential purification and heat recovery of the flue gas discharged from the chimney shown in the example in the drawing was mounted on the chimney 1, the rectangular cross-section of which had dimensions of 0.20 × 0.27 m. The housing of the device 2 contained the flue gas discharge section A and the purifying section exhaust gas B. In the exhaust gas cleaning section B, a fan 3 was installed, under which there was a fabric filter 4. A ventilator Systemair ZRS 180 stainless steel with a maximum flow rate 518 m ³ / h. At the end of the flue gas discharge section A there was a cylindrical ceramic foam filter 5 from Ferro-Therm with a porosity of 30 ppi. The upper part of this filter covered the outlet from the flue gas discharge section A to the flue gas cleaning section B. Its lower part was located in the liquid tank 6. The liquid tank 6 was connected to a heat exchanger 7, which was a WP 6/6 capacitive exchanger by PROFIL. This exchanger was connected via a liquid regeneration device 8 with a spray of absorption solution with a buffer substance 9. This sprinkler was located in the outlet of the flue gas discharge section A, in the vicinity of a cylinder-shaped foam filter 5. An aqueous solution of calcium chloride with the buffer substance Absorben was used as the absorption solution. 75. In the liquid regeneration device 8 in the form of a centrifuge oxidation reactor, the precipitated calcium sulfate (gypsum) and the remaining absorbed impurities were removed from the liquid. The axis of the cylinder-shaped ceramic foam filter 5 was parallel to the flow direction of the exhaust gas and connected to the drive shaft of the engine 10. The surfaces of the cylinder-shaped ceramic foam filter 5 were coated with a photocatalytic material based on titanium dioxide (TiO2) from Nanopac. In the exhaust gas section A there were the first exhaust gas temperature and pressure sensors 11a and the first sensors for the concentration of particles and chemical pollutants 12a, and between the fabric filter 4 and the fan 3 there were second exhaust gas temperature and pressure sensors 11b and second sensors for the concentration of particles and chemical pollutants 12b . The exhaust gas temperature and pressure sensors 11a and 11b were, respectively, Pt1000 resistance sensors and steel probes connected to a DE28 differential pressure transducer. The sensors for 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 and 11b as well as the particle and chemical concentration sensors 12a and 12b were connected to the control module in the form of the DP1S controller, which in turn was connected to fan 3. The power module 13 in the form of a battery and inverter from SMA Sunny Island was connected to a photovoltaic panel 14 attached to the device housing 2. The position of the photovoltaic panel 14 in relation to the sun was set by means of a mechanism controlling its position 15 consisting of two actuators. The voltage converter, which was a TELTO transformer, was connected to the power module 13. The voltage converter produced 24 V constant voltage, which supplied the DE28 differential pressure converter. The voltage converter also supplied 230 V, which powered the fan 3 and the control module.

Sekwencyjne 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 kiero wane poprzez sekcję odprowadzającą spaliny A do sekcji oczyszczającej spaliny B, w której oczyszczano spaliny na filtrze ceramicznym piankowym w kształcie walca 5 zraszanym roztworem absorpcyjnym z substancją buforową. Ze spalin usuwano z 80% skutecznością cząstki aerozolowe zawierające wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne i metale ciężkie oraz związki siarki i azotu. Użyty roztwór absorpcyjny o podwyższonej temperaturze na skutek kontaktu z gorącymi spalinami wraz z zanieczyszczeniami odebranymi ze spalin gromadzony były w zbiorniku cieczy 6. Stamtąd kierowany były do wymiennika ciepła 7, w którym odzyskiwano z niego ciepło. Następnie schłodzony zanieczyszczony roztwór absorpcyjny kierowano do urządzenia regenerującego roztwór absorpcyjny 8 i po uzupełnieniach doprowadzano z powrotem do zraszacza roztworu absorpcyjnego z substancją buforową 9. Pozostałe w spalinach zanieczyszczenia wraz z pewną ilością zraszającego roztworu absorpcyjnego unoszoną przez odprowadzane spaliny były uławiane na filtrze 4 tkaninowym. Podczas rozpalania w kotle moduł sterowania ustawiał wentylator 3 na optymalne obroty. Ułatwiało to rozpalenie kotła i przeciwdziałałoSequential purification and recovery of heat from the flue gas from the boiler room, where coal and other fuels were burned, was carried out using the device shown in the embodiment. The purification and heat recovery of the flue gas consisted in the fact that the flue gas emitted from the chimney 1 was directed through the flue gas discharge section A to the flue gas purifying section B, where the flue gas was cleaned on a cylindrical ceramic foam filter 5 with a sprayed absorption solution with a buffer substance. Aerosol particles containing polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals as well as sulfur and nitrogen compounds were removed from the exhaust gases with 80% efficiency. The used absorption solution with increased temperature due to contact with hot flue gas along with impurities collected from flue gas was collected in the liquid tank 6. From there it was directed to the heat exchanger 7 where heat was recovered from it. Subsequently, the cooled contaminated absorption solution was directed to the absorption solution regeneration device 8 and, after refilling, it was fed back to the absorption solution sprinkler with the buffer substance 9. The pollutants remaining in the exhaust gas along with some amount of the spray absorption solution carried by the discharged exhaust gas were trapped on a fabric filter 4. When firing up the boiler, the control module set the fan 3 to optimal speed. This made it easier to light the boiler and counteracted it

PL 232 869 B1 zadymianiu pomieszczenia kotłowni. Po rozpaleniu kotła informację o tym fakcie czujniki temperatury i ciśnienia spalin 11a i 11 b przekazały do modułu sterowania, który od tego momentu dostosowywał prędkość obrotową wentylatora 3 tak, aby w kanale kominowym było wymagane stabilne podciśnienie w zakresie 10-25 Pa. Wzrost oporów przepływu spalin na skutek gromadzenia się zanieczyszczeń na filtrze ceramicznym piankowym w kształcie walca 5 lub filtrze 4 tkaninowym zwiększał różnicę ciśnienia spalin na wlocie i wylocie z urządzenia. Na podstawie sygnałów z czujników temperatury i ciśnienia spalin 11a i 11 b moduł sterowania zwiększał odpowiednio prędkość obrotową wentylatora 3. Po przekroczeniu zadanej maksymalnej prędkości obrotowej wentylatora 3 moduł sterowania wysyłał sygnał informujący o „zatkaniu się” filtra ceramicznego piankowego w kształcie walca 5 lub filtra 4 tkaninowego i konieczności ich wymiany. O wygaśnięciu kotła informowały czujniki temperatury i ciśnienia spalin 11a i 11 b. Moduł sterowania wyłączał wówczas wentylator 3 oraz zatrzymywał obieg roztworu absorpcyjnego. Filtr ceramiczny piankowy w kształcie walca 5 i filtr 4 tkaninowy poddawane były regeneracji po 10 dniach intensywnego użytkowania i wymieniane były po zakończeniu okresu grzewczego.No smoke in the boiler room. 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, which from that moment adjusted the rotational speed of the fan 3 so that a stable negative pressure in the range of 10-25 Pa was required in the chimney duct. The increase in the flue gas flow resistance due to the accumulation of impurities on the cylinder-shaped foam ceramic filter 5 or the fabric filter 4 increased the difference in flue gas pressure 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 increased the fan speed 3, respectively. After exceeding the set maximum fan speed 3, the control module sent a signal informing about "clogging" of the cylindrical ceramic foam filter 5 or filter 4 fabric and the need to replace them. The extinction of the boiler was indicated by the flue gas temperature and pressure sensors 11a and 11b. The control module then turned off the fan 3 and stopped the circulation of the absorption solution. The cylinder-shaped foam ceramic filter 5 and the fabric filter 4 were regenerated after 10 days of intensive use and were replaced after the end of the heating period.

Wykaz oznaczeńList of designations

- komin- chimney

- obudowa urządzenia- device case

- wentylator- fan

- filtr- filter

- filtr ceramiczny piankowy w kształcie walca- cylinder-shaped foam ceramic filter

- zbiornik cieczy- liquid reservoir

- wymiennik ciepła- heat exchanger

- urządzenie regenerujące ciecz- liquid regeneration device

- zraszacz roztworu absorpcyjnego z substancją buforową- sprinkler of absorption solution with buffer substance

- silnik- engine

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 zasilania- power module

- panel fotowoltaiczny- photovoltaic panel

- mechanizm sterujący położeniem A - sekcja odprowadzająca spaliny- position A control mechanism - exhaust gas section

B - sekcja oczyszczająca spalinyB - exhaust gas cleaning section

Claims

Patent claims

A device for sequential purification and heat recovery from exhaust gases discharged from a chimney, having a fan and a filter for exhaust gas treatment, characterized in that in the device housing (2) mounted on the chimney (1) there is a fume discharge section (A) and a fume purifying section (B ), while the exhaust gas cleaning section (B) has a fan (3) and a filter (4) at the top, and at the end of the exhaust gas discharge section (A) there is a cylinder-shaped foam ceramic filter (5), the upper part of which covers the outlet from the flue gas discharge section (A) to the flue gas cleaning section (B), and the lower part is in the liquid tank (6), which is connected to the heat exchanger (7), which in turn is connected via a liquid regeneration device (8) with an absorption solution sprinkler with a buffer substance (9), which is located in the outlet of the flue gas discharge section (A) adjacent to the cylindrical foam filter (5), the foam filter in the form of the shaft of the roller (5) is connected in its axis parallel to the direction of exhaust gas flow with the drive shaft of the engine (10).

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

3. The device according to claim The method of claim 1, characterized in that in the exhaust gas discharge section (A) 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 cleaning section (B) between the fan (3) and the filter (4) there are second exhaust gas temperature and pressure sensors (11b) and second sensors for the concentration of aerosol particles and chemical pollutants (12b), the exhaust gas temperature and pressure sensors (11a, 11b) and concentration sensors

PL 232 869 Β1 of aerosol particles and chemical contaminants (12a, 12b) are connected to the control module which is connected to the fan (3).

4. The device according to claim A device according to claim 2, characterized in that the fan (3) and the control module are connected to a voltage converter which is connected to the power module (13).

5. The device according to claim 1 3. The device according to claim 3, characterized in that the power module (13) is connected to a photovoltaic panel (14) which is fixed to the chimney (1) or to the housing of the device (2) through a mechanism controlling its position (15).