PL235068B1 - Komora osadcza dla kotłów małej mocy do separacji cząstek sadzy i popiołu ze spalin - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest komora osadcza do separacji sadzy, popiołu lub innych drobnych cząstek stałych wydostających się z gazami spalinowymi z kotłów małej mocy lub innych palenisk opalanych węglem, biomasą lub dowolnym paliwem stałym.

Gazy spalinowe wydostające się z kotłów domowych lub innych palenisk opalanych węglem, drewnem lub innym paliwem stałym zawierają duże ilości cząstek stałych o wielkości od kilku nanometrów do setek mikrometrów, w postaci sadzy lub składników mineralnych pochodzących z węgla, które przedostając się do atmosfery są przyczyną smogu szkodliwego dla ludzi, zwierząt i środowiska. Cząstki te należy usunąć z gazów spalinowych w celu emisji czystego gazu spalinowego przed jego wyprowadzeniem do atmosfery. W warunkach przemysłowych powszechnie do celu oczyszczania gazów spalinowych i odlotowych stosowane są elektrofiltry, filtry workowe, cyklony, które jednak nie mają zastosowania do małych kotłów w gospodarstwach domowych. W przypadku kotłów małej mocy lub innych palenisk stosowanych w gospodarstwach domowych brak jest urządzeń umożliwiających skuteczne usuwanie sadzy i innych cząstek stałych wytwarzanych w wyniku spalania węgla lub innego paliwa stałego.

Znany jest z polskiego opisu PL 174470 B elektrofiltr o poziom ym przepływie spalin przeznaczony do odpylania. Elektrofiltr ten zawiera elektrodę zbiorczą oraz elektrody ulotowe (górną i dolną).

Z innego opisu wynalazku PL 192637 B znany jest małogabarytowy elektrofiltr, który zawiera baterie elektrod ulotowych, zawieszenie elektrod ulotowych z belką nośną i z izolatorami wsporczymi.

Z opisu US 2010/0154642 A znany jest odpylacz elektrostatyczny do usuwania cząstek pyłu przemysłowego. Odpylacz ten zawiera elektrody zbiorcze pyłu, które tworzą wiele kanałów sedymentacyjnych usytuowanych równolegle i na przemian.

Celem wynalazku jest opracowanie komory osadczej do usuwania z gazu spalinowego sadzy i cząstek stałych umieszczonej w ciągu kominowym za kotłem lub na wylocie paleniska poprzez wykorzystanie sił mechanicznych i sił elektrycznych dostosowanych do właściwości fizycznych drobnych cząstek sadzy i innych cząstek stałych unoszonych przez gazy spalinowe.

Przedmiotem wynalazku jest komora osadcza do separacji sadzy, popiołu i innych cząstek stałych ze spalin z kotłów małej mocy lub innych palenisk, która w dolnej części powyżej dna komory zawiera elektrycznie uziemiony ruszt, powyżej którego zawiera podłączony do zasilacza wysokiego napięcia stałego lub zmiennego co najmniej jedną belkę lub pierścień metalowy, mocowany do pręta przebiegającego przez kanał wlotowy do komory, a w dolnej części belki lub pierścienia umocowane są ostrza, a połączony z belką lub pierścieniem metalowym pręt w kanale wlotowym spalin zawiera ostrza.

Korzystnie komora osadcza zawiera belkę lub pierścień metalowy, do którego mocowany jest do pręta przebiegający przez kanał wlotowy do komory.

Korzystnie komora osadcza zawiera ruszt w formie rzędu równoległych do siebie prętów lub kratownicy.

Korzystnie komora osadcza zawiera pręt mocujący belkę lub pierścień metalowy wyposażony w ostrza w kształcie igieł skierowanych w stronę wewnętrznej ściany kanału wlotowego spalin.

Korzystnie komora osadcza zawiera belkę metalową w dolnej części wyposażoną w ostrza w formie igieł skierowanych w stronę rusztu.

Korzystnie komora osadcza zawiera pierścień metalowy posiadający w dolnej części ostrza w formie igieł skierowanych w stronę rusztu.

Korzystnie komora osadcza zawiera pierścień lub belkę metalową znajdującą się w dolnej części kanału wlotowego spalin ponad rusztem.

Korzystnie komora osadcza zawiera zasobnik na popiół poniżej uziemionego rusztu.

Korzystnie komora osadcza zawiera przyłącze wlotowe zawierające przepust izolacyjny.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób działania komory zdefiniowanej powyżej, w której:

- zanieczyszczony gaz spalinowy z kotła opalanego węglem lub biomasą wprowadza się do komory osadczej przez przyłącze wlotowe spalin i kanał wlotowy, cząstki sadzy lub popiołu znajdujące się w gazie ładuje się elektrycznie w wyładowaniu elektrycznym z umieszczonych na pręcie w kanale wlotowym ostrzy znajdujących się na wysokim potencjale od 5 do 40 tysięcy woltów,

PL 235 068 B1

- cząstki sadzy lub popiołu z kanału wlotowego spalin kieruje się poprzez ruszt do zasobnika na zgromadzony popiół,

- oczyszczony gaz z cząstek sadzy lub popiołu wyprowadza się z komory osadczej poprzez przyłącze wylotowe.

Zaletą niniejszego wynalazku jest prosta i łatwa do wykonania konstrukcja przy niskich kosztach wykonawczych i materiałowych, przy zapewnieniu wysokiej skuteczności odpylania powyżej 99% cząstek w zakresie od 100 nanometrów do 10 mikrometrów i niskim poborze energii (< 100 W).

Opis figur:

Fig. 1 - przedstawia schematycznie widok z boku w stosunku do kierunku przepływu spalin komory osadczej

Fig. 2 - przedstawia wyniki rozkładu wielkości cząstek popiołu lotnego dla próbek pobranych na wylocie z komory osadczej przed załączeniem napięcia zasilającego elektrody komory osadczej i przy zasilaniu elektrody napięciem 30 kV w czasie pomiaru 5 min.

Wynalazek ilustruje następujący przykład wykonania, nie stanowiący jego ograniczenia.

P r z y k ł a d

Schemat komory osadczej do separacji sadzy i cząstek stałych ze spalin z kotłów małej mocy lub innych palenisk wg wynalazku w przykładzie wykonania pokazano na rysunku, Fig. 1 przedstawiającej schematycznie widok boczny w stosunku do kierunku przepływu spalin przez komorę osadczą (1). Komora osadcza (1) w dolnej części powyżej dna komory przez którą przepływa zanieczyszczony gaz zawiera elektrycznie uziemiony metalowy ruszt (2) w formie rzędu równoległych do siebie prętów lub kratownicy a powyżej rusztu w górnej ścianie komory osadczej (1) w pobliżu jednej ze ścian bocznych znajduje się wyposażony w przyłącze wlotowe (6) kanał wlotowy (12) w osi którego poprzez przepust izolacyjny (8) przechodzi wyposażony w ostrza (11) korzystnie w formie igieł skierowanych w stronę wewnętrznej ściany kanału wlotowego spalin (12) pręt (9) mocujący belkę lub pierścień metalowy (3) zakończony w dolnej części skierowanymi w stronę rusztu (2) metalowymi lub z innego materiału przewodzącego prąd elektryczny ostrzami (4) korzystnie w formie igieł. Pręt (9) mocujący belkę lub pierścień metalowy (3) podłączony jest do zasilacza (5) wysokiego napięcia stałego lub zmiennego korzystnie o wartości 5 tysięcy do 40 tysięcy woltów. Na przeciwległej ścianie bocznej komory osadczej (1) lub w górnej ścianie komory osadczej (1) na przeciwległym końcu znajduje się przyłącze wylotowe (7) oczyszczonego gazu. Poniżej rusztu (2) znajduje się zasobnik (10) na zgromadzony popiół.

Wyniki pomiarów rozkładu wielkości cząstek popiołu lotnego dla próbek pobranych na wylocie (7) z komory osadczej przed załączeniem napięcia zasilającego elektrody komory osadczej i przy zasilaniu elektrody napięciem 30 kV przedstawiono na poniższym rysunku, który przedstawia liczbę zliczeń cząstek w danej klasie wielkości w czasie pomiaru 5 min (Fig. 2).

Całkowita koncentracja cząstek w spalinach zmniejszyła się z 74000 cząstek/cm³ do 32 cząstek/cm³. W popiele lotnym ze spalania węgla kamiennego dominują cząstki mniejsze od 1 mikrometra. Ich udział w spalinach zmniejsza się z około 2.7 mg/m³ do 0.0226 mg/m³ po załączeniu napięcia zasilającego elektrody komory osadczej (Fig. 2).

Wykaz oznaczeń:

Komora osadcza

Ruszt

Belka lub pierścień metalowy

Ostrze belki lub pierścienia metalowego

Zasilacz wysokiego napięcia

Przyłącze wlotowe spalin

Przyłącze wylotowe gazu oczyszczonego

Przepust izolacyjny

Pręt metalowy

Zasobnik na zgromadzony popiół

Ostrza pręta metalowego

Kanał wlotowy spalin

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Komora osadcza do separacji sadzy, popiołu i innych cząstek stałych ze spalin z kotłów małej mocy lub innych palenisk, znamienna tym, że w dolnej części powyżej dna komory (1) zawiera elektrycznie uziemiony ruszt (2), powyżej którego zawiera podłączony do zasilacza (5) wysokiego napięcia stałego lub zmiennego co najmniej jedną belkę lub pierścień metalowy (3), a w dolnej części belki lub pierścienia (3) umocowane są ostrza (4), a połączony z belką lub pierścieniem metalowym (3) pręt (9) w kanale wlotowym spalin (12) zawiera ostrza (11).
2. 2. Komora osadcza według zastrz. 1, znamienna tym, że belka lub pierścień metalowy (3) mocowany jest do pręta (9) przebiegającego przez kanał wlotowy (12) do komory (1).
3. 3. Komora osadcza według zastrz. 1, znamienna tym, że ruszt (2) jest w formie rzędu równoległych do siebie prętów lub kratownicy.
4. 4. Komora osadcza według zastrz. 1, znamienna tym, że ostrza (4) są w kształcie igieł.
5. 5. Komora osadcza według zastrz. 1, znamienna tym, że pręt (9) mocujący belkę lub pierścień metalowy (3) wyposażony jest w ostrza (11) w formie igieł skierowanych w stronę wewnętrznej ściany kanału wlotowego spalin (12).
6. 6. Komora osadcza według zastrz. 1, znamienna tym, że belka metalowa (3) zawiera w dolnej części ostrza (4) w formie igieł skierowanych w stronę rusztu (2).
7. 7. Komora osadcza według zastrz. 1, znamienna tym, że pierścień metalowy (3) zawiera w dolnej części ostrza (4) w formie igieł skierowanych w stronę rusztu (2).
8. 8. Komora osadcza według zastrz. 5 lub 6, znamienna tym, że belka lub pierścień metalowy (3) znajduje się w dolnej części kanału wlotowego (12) spalin ponad rusztem (2).
9. 9. Komora osadcza według zastrz. 1, znamienna tym, że poniżej rusztu (2) zawiera zasobnik na popiół (10).
10. 10. Komora osadcza według zastrz. 1, znamienna tym, że przyłącze wlotowe (6) zawiera przepust izolacyjny (8).
11. 11. Sposób działania komory zdefiniowanej według któregokolwiek z zastrz. 1-9, znamienny tym, że

    - zanieczyszczony gaz spalinowy z kotła opalanego węglem lub biomasą wprowadza się do komory osadczej, przez przyłącze wlotowe spalin i kanał wlotowy,

    - cząstki sadzy lub popiołu znajdujące się w gazie ładuje się elektrycznie w wyładowaniu elektrycznym z umieszczonych na pręcie w kanale wlotowym ostrzy znajdujących się na wysokim potencjale od 5 do 40 tysięcy woltów,

    - oczyszczony gaz z cząstek sadzy lub popiołu wyprowadza się z komory osadczej poprzez przyłącze wylotowe.