PL233841B1

PL233841B1 - Method for the biomass preparing and combustion of biodegradable or non-biodegradable waste, and an apparatus for carrying out the method

Info

Publication number: PL233841B1
Application number: PL399585A
Authority: PL
Inventors: Henryk KARCZ; Henryk Karcz; Tomasz Butmankiewicz
Original assignee: Henryk Karcz
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2019-12-31
Also published as: PL399585A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób przygotowania i spalania biomasy, odpadów biodegradowalnych i niebiodegradowalnych w kotle energetycznym oraz urządzenie do realizacji tego sposobu.The subject of the invention is a method of preparing and burning biomass, biodegradable and non-biodegradable waste in a power boiler and a device for the implementation of this method.

Znany jest z polskiego opisu wynalazku PL 202445 sposób spalania biomasy, w którym to sposobie spalania jest mieszanka węgla z odpadami drzewnymi i komunalnymi, przygotowana przed spalaniem w bunkrze przykotłowym. W wyniku spalania tej mieszanki osiągnięte parametry eksploatacyjne kotła wykazały, że wprowadzenie na ruszt uprzednio przygotowanej mieszanki paliwowej obniża sprawność kotła tym bardziej, im większe są wymiary geometryczne spalanych odpadów drzewnych. Obniżenie sprawności kotła jest powodowane większą szybkością spalania odpadów od węgla, co powoduje powstanie pustych przestrzeni wewnątrz spalanego wsadu w postaci szczelin, kanalików lub otworów, przez które swobodnie przepływa powietrze pierwotne podawane przez ruszt i to powietrze w znacznych ilościach nie bierze udziału w procesie spalania powodując znaczny wzrost straty kominowej.From the Polish description of the invention PL 202445, a method of biomass combustion is known, in which the combustion method is a mixture of coal with wood and municipal waste, prepared before combustion in a boiler bunker. As a result of combustion of this mixture, the achieved operational parameters of the boiler showed that the introduction of a previously prepared fuel mixture onto the grate lowers the boiler efficiency the more, the larger the geometrical dimensions of the burnt wood waste are. The decrease in boiler efficiency is caused by the faster combustion of waste than coal, which results in the formation of voids inside the burnt charge in the form of gaps, channels or openings through which the primary air fed through the grate flows freely, and this air is not involved in the combustion process in significant amounts, causing significant increase in stack loss.

Znany jest także z opisu zgłoszeniowego wynalazku nr P.362586 sposób spalania biomasy, w którym nadawę zawierającą odpady organiczne i inne przetworzone odpady pochodzenia zwierzęcego wprowadza się do komory obrotowej pieca zespolonego i w czasie obrotów tej komory odpady rozdrabnia się, nagrzewa, suszy i poddaje pirolizie poprzez obróbkę termiczną przy spalaniu paliwa ciekłego w temperaturze powyżej 1000°C. Ze spalania i pirolizy wytworzony gaz pirolityczny po zmieszaniu z powietrzem spala się w komorze wylotowej, a wytwarzający się karbonizat zsypuje się do paleniska fluidalnego, w którym ulega całkowitemu spaleniu.A method of biomass combustion is also known from the application description No. P.362586, in which the feed containing organic waste and other processed animal waste is introduced into the rotary chamber of the combined furnace and during the rotation of this chamber, the waste is crushed, heated, dried and pyrolysed by thermal treatment when burning liquid fuel at a temperature above 1000 ° C. After mixing with air, the pyrolysis gas produced from combustion and pyrolysis is burned in the outlet chamber, and the produced char is poured into the fluidized furnace, where it is completely burned.

Ponadto znany jest także z opisu zgłoszeniowego wynalazku nr P.362326 sposób, w którym osady z oczyszczalni ścieków w ilości do 10% dodaje się do surowego węgla brunatnego lub kamiennego i w postaci mieszanki pyłowej węglowo-osadowej spala się w kotle węglowym z rusztem dopalającym w temperaturze powyżej 1100°C, przy czym w pierwszej kolejności osady są odwadniane i dodawane do węgla surowego, który poprzez przenośniki jest kierowany do zasobników przynależnych do młynów węglowych, w których węgiel wraz z osadem suszy się i miele a następnie jako mieszankę pyłowo-osadową spala się w kotle węglowym.Moreover, a method is also known from the patent application No. P.362326, in which up to 10% of sludge from a sewage treatment plant is added to raw lignite or hard coal and is burned in the form of a coal-sludge dust mixture in a coal boiler with an afterburning grate at a temperature of above 1100 ° C, the sludge is first dewatered and added to the raw coal, which is directed through conveyors to the bunkers belonging to coal mills, where the coal and sludge are dried and ground, and then burned as a dust and sludge mixture in a coal boiler.

Dotychczasowe doświadczenia dotyczące współspalania biomasy z węglem w kotłach energetycznych wykazały, że zadawalające rezultaty odnośnie sprawności spalania i zakresu emisji substancji szkodliwych do otoczenia uzyskano jedynie dla kotłów rusztowych. W przypadku kotłów fluidalnych wystąpiły znaczne trudności eksploatacyjne w związku ze znacznym szlakowaniem komór spalania i powierzchni konwekcyjnych kotła. Występują również znaczne problemy z tworzeniem się spieków w złożu fluidalnym, w wyniku czego następuje dezorganizacja pracy złoża, tworzą się aglomeraty spieczonej szlaki w wyniku czego powstaje niekontrolowany przepływ gazu fluidyzacyjnego przez złoże. W wyniku powstających spieków, znaczna część palnego karbonizatu zostaje zatopiona w żużlu, powodując stratę niecałkowitego spalania, niekiedy znacznie przewyższającą dopuszczalną wartość 5%. Problemy eksploatacyjne pojawiające się w kotłach fluidalnych współspalających odnawialne źródła energii wynikają głównie ze składu substancji mineralnej biomasy, która zawiera dość znaczne ilości pierwiastków takich jak wapń, magnez, sód, potas i chlor, które znacznie obniżają temperaturę miękczenia popiołu powodując powstanie spieków dezorganizujących pracę urządzenia kotłowego.The previous experience on the co-combustion of biomass with coal in power boilers has shown that satisfactory results regarding the combustion efficiency and the range of emissions of harmful substances to the environment were obtained only for grate boilers. In the case of fluidized bed boilers, there were significant operational difficulties due to significant marking of combustion chambers and convection surfaces of the boiler. There are also significant problems with the formation of sinters in the fluidized bed, resulting in disorganization of the operation of the bed, agglomerates of sintered slag, resulting in an uncontrolled flow of fluidizing gas through the bed. As a result of the formation of agglomerates, a significant part of the combustible char is sunk in the slag, causing a loss of incomplete combustion, sometimes significantly exceeding the permissible value of 5%. Operational problems appearing in fluidized bed boilers co-firing renewable energy sources are mainly due to the composition of the mineral substance of the biomass, which contains quite significant amounts of elements such as calcium, magnesium, sodium, potassium and chlorine, which significantly lower the ash softening point, causing the formation of sinters that disorganize the operation of the boiler equipment .

W przypadku kotłów pyłowych, oprócz problemów eksploatacyjnych pojawiają się dodatkowe problemy bezpieczeństwa i problemy sprawności termodynamicznej układu kotłowego. Problemy bezpieczeństwa związane są z często występującymi pożarami młynów węglowych współmielących węgiel z biomasą oraz wybuchów w pyłoprzewodach transportujących pył węglowo -drzewny do palników pyłowych w komorze kotła. Samozapłony substancji drewna w młynie węglowym występują z powodu dużej podatności wilgotnej substancji drewna do samozapłonu. Przy współspalaniu pyłu biomasy i węgla w komorze kotła występuje również duża tendencja do szlakowania komory kotła i pozostałych powierzchni ogrzewalnych, w wyniku czego rośnie ogólne zabrudzenie powierzchni ogrzewalnych, co powoduje wzrost temperatury wylotowej spalin, a przez to obniżenie ogólnej sprawności kotła nawet o 1-2%. Największą jednak stratą jest strata niecałkowitego spalania w żużlu i lotnym popiele. Strata koksiku w żużlu w niektórych typach kotłów pyłowych może dochodzić nawet do 25-30%, a strata niecałkowitego spalania lotnego koksiku w lotnym popiele może wynosić 10-15%. W wyniku straty niecałkowitego spalania w koksiku węglowym, ogólna sprawność termiczna układu kotłowego może ulec obniżeniu o 2-4%, co stanowi znaczną stratę ekonomiczną. Strata niecałIn the case of pulverized coal boilers, apart from operational problems, there are additional safety problems and problems of thermodynamic efficiency of the boiler system. Safety problems are related to the frequent fires of coal mills co-grinding coal with biomass and explosions in the dust pipes transporting coal dust to the dust burners in the boiler chamber. Self-ignition of the wood substance in the coal mill occurs due to the high susceptibility of the moist wood substance to self-ignition. With the co-combustion of biomass and coal dust in the boiler chamber, there is also a great tendency to mark the boiler chamber and other heating surfaces, as a result of which the overall fouling of the heating surfaces increases, which causes an increase in the outlet temperature of the flue gases, and thus lower the overall boiler efficiency by even 1-2 %. The greatest loss, however, is the loss of incomplete combustion in the slag and fly ash. The loss of coke breeze in slag in some types of pulverized coal boilers can be as high as 25-30%, and the loss of incomplete combustion of the coke breeze in the fly ash can be 10-15%. As a result of the loss of incomplete combustion in the coal coke breeze, the overall thermal efficiency of the boiler system may be reduced by 2-4%, which is a significant economic loss. The loss was less than

PL 233 841 B1 kowitego spalania koksiku w żużlu i lotnym popiele jest jeszcze bardziej dotkliwa, gdy zostanie odniesiona tylko do odnawialnych źródeł energii, z których w zdecydowanej części pochodzi. W odniesieniu do ilości podawanej biomasy, strata ta może nawet dochodzić do 50% ilości podawanej biomasy.The complete combustion of coke breeze in slag and fly ash is even more severe when it is related only to renewable energy sources, from which it largely comes from. In terms of the amount of fed biomass, this loss can even be as high as 50% of the amount of fed biomass.

Strata niecałkowitego spalania koksiku w żużlu i lotnym popiele wynika głównie z braku zdolności przemiałowych odnawialnych źródeł energii. Podawana do młyna substancja biomasy ma strukturę włóknistą, głównie ligniny i celulozy, która nie posiada żadnych własności przemiałowych. W stanie surowym struktura włókien ligniny i celulozy podlega głównie procesowi zgniatania i miażdżenia, a nie procesowi mielenia. W wyniku zgniatania podawanej substancji biomasy z młyna węglowego zostają podawane do pyłoprzewodów źdźbła i fragmenty o rozmiarach milimetrowych, a nie ziarna o rozmiarach mikronowych. Rozdrobniona biomasa z młyna przedostaje się do pyłoprzewodów pomimo dużych rozmiarów gabarytowych, ponieważ posiada bardzo niską gęstość pozorną i mocno rozwiniętą powierzchnię zewnętrzną. Siła wyporu cząstek biomasy jest znacznie większa od siły wyporu ziaren węglowych o średnicach nawet o rząd mniejszych. Wprowadzone do komory kotła ziarna biomasy o największych rozmiarach ulegają jedynie wysuszeniu i odgazowaniu i w postaci ziaren karbonizatu węglowego opadają do leja żużlowego, stanowiąc niedopał w żużlu. Natomiast mniejsze ziarna biomasy po odgazowaniu, z uwagi na znaczną siłę wyporu, unoszone są ze spalinami z komory kotła, stanowiąc niedopał w postaci lotnego koksiku w lotnym popiele. Ilość współspalanej biomasy w kotłach pyłowych jest więc głównie limitowana przez zawartość karbonizatu w żużlu i w lotnym popiele, która stanowi bardzo znaczący udział strat, jako strata niecałkowitego spalania. Jednym ze sposobów obniżenia tej straty w kotłach pyłowych jest podniesienie zdolności przemiałowej biomasy.The loss of incomplete combustion of coke breeze in slag and fly ash results mainly from the lack of grinding capacity of renewable energy sources. The biomass substance fed to the mill has a fibrous structure, mainly lignin and cellulose, which does not have any regrinding properties. In the raw state, the structure of lignin and cellulose fibers is mainly crushed and crushed, not milled. As a result of crushing the supplied substance, the biomass from the coal mill is fed to the dust ducts by the blades and fragments of millimeter sizes, and not of micron-sized grains. The shredded biomass from the mill gets into the dust ducts despite the large overall dimensions, because it has a very low apparent density and a well-developed outer surface. The buoyancy force of biomass particles is much greater than the buoyancy force of carbon grains with diameters even an order smaller. The largest size biomass grains introduced into the boiler chamber are only dried and degassed and, in the form of carbonate grains, fall into the slag hopper, constituting a slag misfire. On the other hand, smaller grains of biomass after degassing, due to the significant buoyancy force, are lifted with the flue gases from the boiler chamber, constituting a misfire in the form of volatile coke breeze in fly ash. The amount of co-combusted biomass in pulverized coal boilers is therefore mainly limited by the content of char in the slag and fly ash, which accounts for a very significant share of losses, as the loss of incomplete combustion. One of the ways to reduce this loss in pulverized coal boilers is to increase the grinding capacity of the biomass.

Znany jest z polskiego opisu wynalazku PL 216 270 sposób przygotowania i spalania biomasy organicznej w kotle energetycznym opalanym pyłem węglowym i pyłem biomasy, w którym biomasa jest przemielana w układzie młynowym a uzyskany pył jest spalany w palniku pyłowym kotła energetycznego. Biomasa przed wprowadzeniem do układu młynowego zostaje poddana procesowi suszenia i niskotemperaturowej karbonizacji w gazie o temperaturze w zakresie od 300 do 860°C i zawartości tlenu poniżej 10% udziału objętościowego.From the Polish description of the invention PL 216 270, there is known a method of preparing and burning organic biomass in a power boiler fired with coal dust and biomass dust, in which the biomass is ground in a mill system and the obtained dust is burned in a pulverized power boiler. Before being fed into the milling system, the biomass is subjected to a drying process and low-temperature carbonization in gas with a temperature ranging from 300 to 860 ° C and an oxygen content below 10% by volume.

Sposób przygotowania i spalania biomasy, odpadów biodegradowalnych lub niebiodegradowalnych, w którym wsad biomasy lub odpadów poddaje się najpierw w reaktorze do niskotemperaturowej karbonizacji procesowi suszenia i niskotemperaturowej karbonizacji przepuszczanym przez niego strumieniem gazu suszarniczego o zawartości tlenu poniżej 10% udziału objętościowego, otrzymany karbonizat poddaje się procesowi przemiału w zespole młyna węglowego a następnie w postaci pyłu procesowi spalania wraz z pyłem węglowym w zespole palników pyłowych kotła energetycznego, a wydzielone w trakcie procesu suszenia i niskotemperaturowej karbonizacji gazy odprowadzane są do komory spalania kotła energetycznego, w której są w palniku gazów pirolitycznych spalane według wynalazku charakteryzuje się tym, iż proces suszenia i niskotemperaturowej karbonizacji rozdrobnionego na granulat o najdłuższym wymiarze geometrycznym ziarna poniżej 10 mm wsadu prowadzi się w stanowiącej reaktor do niskotemperaturowej karbonizacji komorze obrotowej obracanej z prędkością od 0,5 do 5 obr./min gazem suszarniczym o temperaturze w zakresie od 200 do 500°C przy szybkości nagrzewu wsadu powyżej 45°C/s w czasie do 5 minut, powstające w komorze obrotowej w procesie suszenia i niskotemperaturowej karbonizacji karbonizat oraz gazy wraz gazem suszarniczym kieruje się do zamykającego od tyłu komorę obrotową kanału produktów niskotemperaturowej karbonizacji, z której gromadzące się w jego części górnej gazy odprowadza się do palnika gazów pirolitycznych kotła energetycznego, a opadający na jego spód karbonizat, zainstalowanym w zamknięciu wodnym, zamykającym od dołu kanał produktów niskotemperaturowej karbonizacji, podajnikiem zgrzebłowym do odstojnika wody, w którym karbonizat przed przemiałem w zespole młyna węglowego, do którego podajnikiem karbonizatu jest prowadzony, poddaje się procesowi schłodzenia do temperatury poniżej 60°C chłodzącą go po wyjściu z kanału produktów niskotemperaturowej karbonizacji wodą, którą przed ponownym wprowadzeniem do zamknięcia wodnego schładza się w układzie chłodzenia wody, do którego woda przepływa z odstojnika wody, przy czym gaz suszarniczy stanowią doprowadzane do komory obrotowej spaliny z kotła energetycznego albo spaliny stanowiącego wyposażenie komory obrotowej palnika zasilanego paliwem gazowym albo ciekłym.A method of preparing and burning biomass, biodegradable or non-biodegradable waste, in which the biomass or waste feed is firstly subjected to the drying process in a low-temperature carbonization reactor and low-temperature carbonization with a drying gas stream flowing through it with an oxygen content below 10% by volume, the obtained carbonizate is processed grinding in the coal mill unit and then in the form of dust in the combustion process together with coal dust in the power boiler dust burner unit, and the gases released during the drying process and low-temperature carbonization are transferred to the combustion chamber of the power boiler, where they are burned in the pyrolysis gas burner according to The invention is characterized by the fact that the process of drying and low-temperature carbonization of the crushed into granules with the longest geometrical dimension of grain below 10 mm of the charge is carried out in a low-temperature carbonization reactor. ation of the rotary chamber rotated at a speed of 0.5 to 5 rpm with a drying gas with a temperature in the range of 200 to 500 ° C at a charge heating speed above 45 ° C / s for up to 5 minutes, formed in the rotary chamber during the drying process and low-temperature carbonization, the carbonizate and gases along with the drying gas are directed to the channel of low-temperature carbonization products closing at the rear of the rotary chamber, from which the gases accumulating in its upper part are discharged to the pyrolysis gas burner of the power boiler, and the carbonate falling to its bottom, installed in the closure water, closing the low-temperature carbonization products channel at the bottom, a scraper feeder to the water decanter, in which the char before grinding in the coal mill unit, to which the char feeder is led, is subjected to a process of cooling down to a temperature below 60 ° C cooling it after leaving the product channel low-temperature carbonization with water before it is reintroduced into the water seal, it is cooled in the water cooling system, into which the water flows from the water decanter, the drying gas being supplied to the rotary chamber of exhaust fumes from a power boiler or exhaust gases of the rotary chamber of a burner powered by gaseous or liquid fuel.

Urządzenie do przygotowania i spalania biomasy, odpadów biodegradowalnych lub niebiodegradowalnych zbudowane z kotła energetycznego wyposażonego w palnik gazów pirolitycznych i w zespół palników pyłowych, zespołu młyna węglowego, zasobnika węgla z dozownikiem oraz reaktora do niskotemperaturowej karbonizacji według wynalazku charakteryzuje się tym, iż reaktor do niskotemperaturowej karbonizacji stanowi komora obrotowa od przodu zamknięta płytą czołową, do której zamocowanyA device for the preparation and combustion of biomass, biodegradable or non-biodegradable waste, built of a power boiler equipped with a pyrolysis gas burner and a set of dust burners, a coal mill unit, a coal container with a feeder and a reactor for low-temperature carbonization according to the invention, is characterized by the fact that the reactor for low-temperature carbonization is the front rotary chamber is closed with a front plate to which it is attached

PL 233 841 B1 jest podajnik wsadu oraz zasilany paliwem ciekłym albo gazowym palnik albo dysza spalin połączona z kotłem energetycznym, a od tyłu zamknięta kanałem produktów niskotemperaturowej karbonizacji, mającym w górnej części wylot połączony z palnikiem gazów pirolitycznych a spód zamknięty zamknięciem wodnym, w którym umiejscowiony jest podajnik zgrzebłowy, na końcu którego usytuowany jest odstojnik wody, przy którym zainstalowany jest podajnik karbonizatu do, połączonego z zespołem palników pyłowych, zespołu młyna węglowego oraz połączony hydraulicznie z zamknięciem wodnym układ chłodzenia wody.There is a charge feeder and a burner or flue gas nozzle supplied with liquid or gaseous fuel connected to the power boiler, and closed at the rear with a channel of low-temperature carbonization products, having an outlet in the upper part connected to a pyrolysis gas burner and the bottom closed with a water seal, in which there is a there is a scraper feeder, at the end of which there is a water decanter, next to which a char feeder is installed to a coal mill unit connected with a set of dust burners and a water cooling system connected hydraulically with a water closure.

Zastosowanie komory obrotowej jako reaktora do niskotemperaturowej karbonizacji biomasy pochodzącej ze wszystkich dostępnych źródeł jest optymalnym sposobem dającym możliwość osiągnięcia optymalnych parametrów procesu niskotemperaturowej szybkościowej pirolizy substancji organicznej biomasy w celu uzyskania przez otrzymany półkoks zdolności przemiałowych z dowolnym węglem w młynach węglowych w celu uzyskania pyłu o uziarnieniu zapewniającym całkowite spalanie w komorze kotła energetycznego oraz osiągnięcia warunków bezpieczeństwa przeciwpożarowego i przeciwwybuchowego w młynach i w układach pyłoprzewodów transportujących pył do palników pyłowych.The use of a rotary chamber as a reactor for low-temperature carbonization of biomass from all available sources is the optimal way to achieve optimal parameters of the process of low-temperature rapid pyrolysis of organic matter of biomass in order to obtain the grinding capacity of the obtained semi-coke with any coal in coal mills in order to obtain dust with grain size ensuring complete combustion in the power boiler chamber and the achievement of fire and explosion safety conditions in mills and in dust duct systems transporting dust to dust burners.

Przedmiot wynalazku został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w pierwszym przykładzie wykonania w schemacie a fig. 2 urządzenie w drugim przykładzie wykonania również w schemacie.The subject of the invention has been shown in the drawing, in which Fig. 1 shows the device in the first embodiment in a diagram, and in Fig. 2 the device in the second embodiment also shows in a diagram.

Sposób przygotowania i spalania biomasy, odpadów biodegradowalnych lub niebiodegradowalnych w przykładzie wykonania według wynalazku polega na tym, że dostarczony do zasobnika wsadu 3, rozdrobniony na granulat o najdłuższym wymiarze geometrycznym ziarna poniżej 10 mm, wsad w postaci biomasy, odpadów biodegradowalnych lub niebiodegradowalnych wprowadza się podajnikiem 4 do komory obrotowej 2. W komorze obrotowej 2, pochylonej pod kątem 3° i obracanej z prędkością 0,5 obr./min wprowadzany wsad poddaje się procesowi suszenia i niskotemperaturowej karbonizacji przepuszczanym przez niego gazem suszarniczym o temperaturze 500°C i zawartości tlenu poniżej 8% korzystnie poniżej 10% udziału objętościowego oraz przy szybkości nagrzewu wsadu wynoszącej 50°C/s w czasie do 5 minut. Korzystnie komorę obrotową 2 obraca się z prędkością od 0,5 do 5 obr./min, gaz suszarniczy powinien mieć temperaturę w zakresie od 200 do 500°C a szybkość nagrzewu wsadu powinna wynosić powyżej 45°C/s. Podczas powyższego procesu wsad pozbywa się wilgoci, oxygazów ulegając procesowi częściowej karbonizacji, w trakcie której elastyczne włókna ligniny i celulozy tracą swą plastyczność i ulegają procesowi częściowego uwęglania. W procesie niskotemperaturowej karbonizacji uwęglany wsad zmienia swoje własności fizyczne osiągając własności przemiałowe. Powstałe w procesie suszenia i niskotemperaturowej karbonizacji w komorze obrotowej 2 gazy wraz z prowadzonym do niej gazem suszarniczym przepływają do kanału produktów niskotemperaturowej karbonizacji 7 skąd rurociągiem 7.4 podawane są do palnika gazów pirolitycznych 1.2 zainstalowanego w komorze spalania kotła energetycznego 1. Powstały w komorze obrotowej 2 karbonizat transportowany jest do, zamykającego komorę obrotową 2 od tyłu, kanału produktów niskotemperaturowej karbonizacji 7. Wprowadzony do komory produktów niskotemperaturowej karbonizacji 7 karbonizat grawitacyjnie zsypuje się na jej spód do zamykającego od dołu kanał produktów niskotemperaturowej karbonizacji 7 zamknięcia wodnego 7.1 wyposażonego w podajnik zgrzebłowy 7.2 transportujący wprowadzany na niego karbonizat do odstojnika wody 8. W odstojniku wody 8 karbonizat odsączany jest z wody i chłodzony do temperatury poniżej 60°C. Karbonizat z odstojnika wody 8 transportowany jest podajnikiem karbonizatu 9 do zespołu młyna węglowego 11, w którym przemielany jest wespół z węglem, dostarczonym do zespołu młyna węglowego 11 z zasobnika węgla 12 przy użyciu dozownika 12.1. Uzyskiwany w zespole młyna węglowego 11 pył węgla i wsadu o strukturze ziarenek o wymiarach mniejszych od 200 μm spalany jest w zespole palników pyłowych 1.1 zainstalowanym w komorze spalania kotła energetycznego 1. Pył węgla i wsadu z zespołu młyna węglowego 11 do zespołu palników pyłowych 1.1 prowadzony jest pyłoprzewodami 11.1. Gaz suszarniczy służący do realizacji procesu suszenia i niskotemperaturowej karbonizacji stanowią doprowadzane do komory obrotowej 2 spaliny z kotła energetycznego 1 albo spaliny, zasilanego paliwem gazowym albo ciekłym, palnika 5 zainstalowanego w płycie czołowej 2.3 komory obrotowej 2. Pożądaną zawartość tlenu w komorze obrotowej 2 utrzymuje się poprzez zmianę liczby nadmiaru powietrza podawanego do palnika 5 albo zmianę zawartości powietrza w doprowadzanych spalinach. Woda odsączona z karbonizatu, w odstojniku wody 8 wprowadzana jest do układu chłodzenia wody 14, w którym ochładzana jest do temperatury otoczenia. Woda z układu chłodzenia wody 14 rurociągiem 10 powrotnie kierowana jest do zamknięcia wodnego 7.1, przy czym ubytki wody uzupełniane są wodą sieciową.The method of preparing and burning biomass, biodegradable or non-biodegradable waste in an embodiment according to the invention consists in the fact that the charge supplied to the batch 3, shredded into granules with the longest geometrical dimension of grain less than 10 mm, the charge in the form of biomass, biodegradable or non-biodegradable waste is introduced by the feeder 4 to the rotating chamber 2. In the rotating chamber 2, inclined at an angle of 3 ° and rotated at a speed of 0.5 rpm, the charged charge is subjected to a drying process and low-temperature carbonization with a drying gas passed through it at a temperature of 500 ° C and the oxygen content below 8%, preferably less than 10% by volume, and at a rate of heating the charge of 50 ° C / s for up to 5 minutes. Preferably, the rotary chamber 2 is rotated at a speed of 0.5 to 5 rpm, the drying gas should have a temperature in the range of 200 to 500 ° C, and the charge heating rate should be above 45 ° C / s. During the above process, the charge gets rid of moisture and oxygases undergoing the process of partial carbonization, during which the elastic fibers of lignin and cellulose lose their plasticity and undergo the process of partial carbonization. In the process of low-temperature carbonization, the carbonized charge changes its physical properties, reaching the grinding properties. 2 gases formed in the process of drying and low-temperature carbonization in the rotary chamber, together with the drying gas led to it, flow into the channel of low-temperature carbonization products 7, from where they are fed through the pipeline 7.4 to the pyrolysis gas burner 1.2 installed in the combustion chamber of the power boiler 1. Carbonizate formed in the rotary chamber 2 is transported to the low-temperature carbonization products channel, closing the rotary chamber 2 from the rear 7. The carbonization product introduced into the chamber 7 by gravity is poured onto its bottom to the low-temperature carbonization products channel 7 closing from the bottom, the water seal 7.1 equipped with a scraper feeder 7.2 transporting introduced on it, the char to the water separator 8. In the water separator 8, the char is drained from the water and cooled to a temperature below 60 ° C. The char from the water decanter 8 is transported by the char conveyor 9 to the coal mill unit 11, where it is ground together with the coal supplied to the coal mill unit 11 from the coal bunker 12 using a feeder 12.1. The coal dust obtained in the coal mill unit 11 and the charge with a grain structure with dimensions smaller than 200 μm is burnt in a pulverized dust burner assembly 1.1 installed in the combustion chamber of a power boiler 1. Coal and charge dust from the coal mill assembly 11 to the pulverized dust burner assembly 1.1 is led dust pipes 11.1. The drying gas used to carry out the drying process and low-temperature carbonization consists of the exhaust gases supplied to the rotary chamber 2 from the power boiler 1 or the exhaust gas, powered by a gas or liquid fuel, a burner 5 installed in the front plate 2.3 of the rotary chamber 2. The desired oxygen content in the rotary chamber 2 is maintained. by changing the amount of excess air fed to the burner 5 or by changing the air content in the incoming exhaust gas. The water drained from the char, in the water separator 8, is introduced to the water cooling system 14, where it is cooled down to the ambient temperature. Water from the water cooling system 14 through the pipeline 10 is returned to the water seal 7.1, whereby the water losses are replenished with network water.

PL 233 841 B1PL 233 841 B1

Urządzenie do przygotowania i spalania biomasy, odpadów biodegradowalnych lub niebiodegradowalnych w pierwszym przykładzie wykonania zbudowane jest z kotła energetycznego 1, pochylonej pod kątem 3° w stosunku do poziomu komory obrotowej 2, odstojnika wody 8, zespołu młyna węglowego 11, dozownika 12.1 z zasobnikiem węgla 12 oraz układu chłodzenia wody 14. Komora obrotowa 2 urządzenia od przodu zamknięta jest płytą czołową 2.3, w której zainstalowany jest palnik 5 zasilany paliwem ciekłym albo gazowym oraz podajnik 4 z zasobnikiem wsadu 3 a od tyłu kanałem produktów niskotemperaturowej karbonizacji 7. Komora obrotowa 2 wyposażona jest także w napęd 2.1, bieżnie toczne 2.2 oraz czujniki temperatury 2.4 rozmieszczone wzdłuż jej osi wzdłużnej. Kanał produktów niskotemperaturowej karbonizacji 7 od góry zakończony jest kołpakiem 7.3, w którym usytuowany jest wylot gazów połączony rurociągiem 7.4 z palnikiem gazów pirolitycznych 1.2 wbudowanym w komorę spalania kotła energetycznego 1 nad wbudowanym w nią zespołem palników pyłowych 1.1. Kanał produktów niskotemperaturowej karbonizacji 7 od dołu zamknięty jest zamknięciem wodnym 7.1 wyposażonym w podajnik zgrzebłowy 7.2, którego drugi koniec zamocowany jest nad zamkniętym w dole wanną spływową 8.1 odstojnikiem wody 8. Odstojnik wody 8 połączony jest podajnikiem karbonizatu 9 z zespołem młyna węglowego 11. Zespół młyna węglowego 11 połączony jest pyłoprzewodami 11.1 z zespołem palników pyłowych 1.1. Przy odstojniku wody 8 umiejscowiony jest układ chłodzenia wody 14. Układ chłodzenia wody 14 stanowi zamknięty układ obiegowy rurociągiem 10 połączony z zamknięciem wodnym 7.1, uzupełniany wodą zewnętrzną, wówczas gdy poziom wody w wannie zamknięcia wodnego 7.1 obniży się poniżej minimalnego poziomu określonego przez wskaźnik poziomu wody 15 (fig. 1).The device for the preparation and combustion of biomass, biodegradable or non-biodegradable waste, in the first embodiment, is built of a power boiler 1, inclined at an angle of 3 ° in relation to the level of the rotating chamber 2, water decanter 8, coal mill unit 11, dispenser 12.1 with a coal reservoir 12 and a water cooling system 14. The rotating chamber 2 of the device is closed from the front with a front plate 2.3, in which a burner 5 is installed, powered by liquid or gaseous fuel, and a feeder 4 with a charge container 3, and from the rear with a channel of low-temperature carbonization products 7. The rotating chamber 2 is equipped with also in the drive 2.1, running tracks 2.2 and temperature sensors 2.4 located along its longitudinal axis. The channel of low-temperature carbonization products 7 from the top ends with a cap 7.3, in which there is a gas outlet connected by a pipeline 7.4 with a pyrolysis gas burner 1.2 built into the combustion chamber of a power boiler 1 above the integrated dust burner assembly 1.1. The channel of low-temperature carbonization products 7 from the bottom is closed with a water closure 7.1 equipped with a scraper feeder 7.2, the other end of which is mounted above the drain pan 8.1 closed at the bottom of a water separator 8. Water separator 8 is connected with the carbonizate feeder 9 with the coal mill assembly 11. Mill unit coal 11 is connected via dust conduits 11.1 with a set of pulverized burners 1.1. The water cooling system 14 is located at the water separator 8. The water cooling system 14 is a closed circulation system with a pipeline 10 connected to a water seal 7.1, supplemented with external water when the water level in the water seal tank 7.1 drops below the minimum level determined by the water level indicator 15 (Fig. 1).

Urządzenie według wynalazku w drugim przykładzie wykonania zbudowane jest jak w przykładzie wykonania pierwszym z tą różnicą, iż w miejscu palnika 5 zasilanego płynnym albo gazowym paliwem ma zainstalowaną dyszę spalin 6 wprowadzającą gorące spaliny do komory obrotowej 2. Dysza spalin 6 połączona jest rurociągiem 13, wyposażonym w wentylator 13.3, z czerpnią wysokotemperaturową 13.1 kotła energetycznego 1 oraz odchodzącym od rurociągu 13 odgałęzieniem 13.7, wyposażonym w wentylator 13.4 oraz zawór regulacyjno-odcinający 13.5, z czerpnią niskotemperaturową 13.2. W rurociąg 13 wpięty jest czujnik temperatury 13.6, którego wskazania pozwalają regulować ilość spalin gorących i zimnych, tak aby spaliny wyprowadzone do umieszczonej w płycie czołowej 2.3 komory obrotowej 2, dyszy spalin 6 posiadały temperaturę niezbędną do procesu karbonizacji niskotemperaturowej (fig. 2).The device according to the invention, in the second embodiment, is constructed as in the first embodiment, with the difference that at the place of the burner 5 fed with liquid or gaseous fuel, it has an installed exhaust gas nozzle 6 introducing hot exhaust gas into the rotating chamber 2. The exhaust gas nozzle 6 is connected by a pipeline 13 equipped with with a fan 13.3, with a high-temperature intake 13.1 of the power boiler 1 and branch 13.7 leading from the pipeline, equipped with a fan 13.4 and a control and shut-off valve 13.5, with a low-temperature intake 13.2. A temperature sensor 13.6 is connected to the pipeline 13, the indications of which allow to adjust the amount of hot and cold exhaust gas, so that the exhaust gas led to the rotating chamber 2 located in the face plate 2.3, the exhaust nozzle 6, has the temperature necessary for the low-temperature carbonization process (Fig. 2).

Claims

Patent claims

1. The method of preparing and burning biomass, biodegradable or non-biodegradable waste, in which the biomass or waste charge is first subjected to the drying process in the low-temperature carbonization reactor and low-temperature carbonization with the drying gas stream flowing through it with an oxygen content below 10% by volume, the resulting char is subjected to the grinding process in the coal mill unit and then in the form of dust the combustion process together with the coal dust in the power boiler dust burner unit, and the gases released during the drying process and low-temperature carbonization are transferred to the combustion chamber of the power boiler, where they are in the pyrolysis gas burner incinerated, characterized in that the drying and low-temperature carbonization process of the crushed into granules with the longest geometrical grain size below 10 mm of the charge is carried out in a rotary chamber constituting a reactor for low-temperature carbonization j (2) rotated at a speed of 0.5 to 5 rpm with a drying gas with a temperature in the range of 200 to 500 ° C at a charge heating rate above 45 ° C / s for up to 5 minutes, formed in the rotary chamber (2 ) in the process of drying and low-temperature carbonization, the char and gases together with the drying gas are directed to the channel of low-temperature carbonization products (7) closing at the rear of the rotary chamber (2), from which the gases accumulating in its upper part are discharged to the pyrolysis gas burner (1.2) power boiler, and the carbonization product falling on its bottom, installed in a water seal (7.1), closing the channel of low-temperature carbonization products (7) from the bottom, with a scraper feeder (7.2) to the water separator (8), in which the carbonizate before grinding in the coal mill unit (11) to which

The carbonizate feeder (9) is carried out, subjected to a cooling process to a temperature below 60 ° C, cooling it after leaving the channel of low-temperature carbonization products (7) with water, which is cooled down in the system before it is reintroduced into the water seal (7.1). water cooling (14), to which water flows from the water decanter (8), the drying gas being supplied to the rotary chamber (2) by the combustion gases from the power boiler (1) or the exhaust gases from the rotary chamber (2) of the burner (5) supplied gaseous or liquid fuel.

2. Device for the preparation and combustion of biomass, biodegradable or non-biodegradable waste, consisting of a power boiler equipped with a pyrolysis gas burner and a set of dust burners, a coal mill unit, a coal container with a dispenser and a reactor for low-temperature carbonization, characterized in that the low-temperature carbonization reactor is the rotary chamber (2) is closed from the front with a front plate (2.3) to which the feeder (4) is attached and a burner (5) powered by liquid or gaseous fuel or a flue gas nozzle (6) connected to the power boiler (1) and closed from the rear a channel of low-temperature carbonization products (7) having an outlet in the upper part connected to a pyrolysis gas burner (1.2) and a bottom closed with a water closure (7.1), in which a scraper feeder (7.2) is located, at the end of which a water decanter (8) is located, at which the char feeder (9) is installed, connected to the burner assembly (1.1), the coal mill assembly (11) and the water cooling system (14) connected hydraulically to the water seal (7.1).