PL235268B1 - Kocioł na paliwa stałe z wężownicą - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kocioł na paliwa stałe z wężownicą, zwłaszcza na węgiel kamienny lub brunatny oraz z peletów z drewna i biomasy.

Znane są powszechnie kotły do wytwarzania ciepła ze spalania paliw stałych: węgla kamiennego, węgla brunatnego, drewna, peletów z drewna i biomasy. Kotły te posiadają zasobnik na paliwo stałe, podajnik do transportu paliwa do komory spalania kotła. W komorach następuje wymiana ciepła z uzyskanych w wyniku spalania paliwa spalin do przepływającego czynnika ogrzewanego jakim jest woda.

Istniejące rozwiązania konstrukcyjne kotłów nie posiadają jednak efektywnego odzysku ciepła z jednoczesnym brakiem systemu oczyszczania spalin z pyłu i substancji gazowych.

Istniejące kotły, posiadają rozwiązania w postaci zastosowanych zawirowywaczy umieszczanych w kanałach spalinowych komór wymiany ciepła. Zastosowanie zawirowywaczy zmniejsza emisję pyłu, ale jednocześnie powoduje zmniejszenie przepływu spalin oraz osiadanie pyłu na powierzchniach zawirowywaczy. Osiadanie pyłu na powierzchniach zawirowywaczy powoduje zmniejszenie wymiany ciepła na powierzchniach komór wymiennika oraz zmniejszenie, a nawet w wyniku zatkania się kanału braku przepływu spalin przez kocioł. Brak przepływu spalin przez kocioł powoduje brak efektywnego procesu spalania paliwa oraz grozi emisją spalin - groźnego dla zdrowia tlenku węgla przez nieszczelności kotła do wnętrza pomieszczenia jego obsługi, w którym jest zainstalowany.

Problemem w tych urządzeniach, wynikającym z prawidłowej obsługi i eksploatacji jest również częste, przynajmniej raz w tygodniu, czyszczenie komór wymiany ciepła z pyłu i popiołu.

Znane są rozwiązania konstrukcyjne kotłów z samoczynnym układem odpopielania i czyszczenia, z możliwością zdalnego sterowania, jednak takie rozwiązania zastosowane są w kotłach przystosowanych do spalania peletów z drewna lub biomasy w związku z czym mają inną budowę i sposób działania.

Celem projektu wynalazczego jest opracowanie konstrukcji kotła, który w sposób efektywny odzyskiwałby energię ze spalania paliwa, a jego konstrukcja ponadto nie wymagałaby częstego i utrudnionego czyszczenia kanałów z pyłu i popiołów.

Istotą wynalazku jest kocioł grzewczy do wytwarzania ciepła ze spalania paliw kopalnych posiadający palnik retortowy automatyczny i komorę odzysku ciepła charakteryzuje się tym, że w komorze spalania kotła nad palnikiem retortowym automatycznym ma pierwszy wymiennik ciepła wykonany z rur ze ścianami szczelnymi i ekranami w kształcie wężownicy, w komorze odzysku ciepła ma drugi wymiennika ciepła, a w komorze spalania i w komorze odzysku ciepła ma bijak. Korzystnie w komorze odzysku ciepła ma dyszę zraszającą połączoną ze zbiornikiem i pompą dozującą.

W wynalazku zastosowano wymianę ciepła wytworzonego ze spalania paliwa węgla lub peletów z drewna i biomasy poprzez promieniowanie i konwekcję poprzez zastosowanie wymienników ciepła ze ścianami szczelnymi i ekranami wykonanymi z rur w kształcie wężownicy. Zastosowano układ wymiany ciepła w dwóch wężownicach umieszczonych w komorach kotła.

Wężownica ciepła odbiera ciepło dzięki umieszczeniu jej bezpośrednio nad palnikiem retortowym automatycznym z automatycznym podawaniem paliwa. Ma cylindryczny kształt, i średnicę dopasowaną do średnicy palnika retortowego automatycznego. Wężownicą ciepła umieszczona jest w komorze spalania kotła i jest otulona szczelną ścianą, co poprawia przenikanie przez promieniowanie i konwekcję ciepła ze spalin (czynnik gazowy) do ciekłego czynnika grzewczego jakim jest woda obiegowa c.o.

W drugim stopniu wymiany ciepła zastosowana jest komora z drugim wymiennikiem ciepła w kształcie wężownicy, która spełnia dwie funkcje: odbiornika ciepła ze spalin poprzez konwekcję oraz dysz zraszających, do których ze zbiorników i pomp dozujących jest doprowadzony sorbent do absorpcji pyłu i tlenków azotu do wychwytywania przed wlotem spalin do czopucha kotła i emitora.

W komorze odzysku ciepła z wymiennikiem ciepła w kształcie wężownicy przed wlotem spalin do czopucha kotła i emitora zastosowany jest układ cyklonowy oraz dysze zraszające do wtryskiwania preparatów zmniejszających emisję substancji szkodliwych do powietrza atmosferycznego.

Do jednej z dysz poprzez układ składający się ze zbiornika i pompy dozującej doprowadza się sorbent w postaci ciekłej. Sorbentem tym, jest wodny roztwór mocznika jako reduktora w celu zmniejszenia emisji szkodliwych dla środowiska tlenków azotu.

PL 235 268 B1

Do drugiej z dysz poprzez układ składający się ze zbiornika i pompy dozującej doprowadza się sorbent w postaci ciekłej. Sorbentem tym, jest preparat zawierający substancje aktywne zwiększające zdolność zwilżania pyłów węglowych jako reduktora w celu zmniejszenia emisji pyłu do środowiska.

Ostateczne wychwytywanie pyłu następuje w wymienniku ciepła wykonanego w kształcie cyklonu, gdzie zanieczyszczone spaliny wpadając do cylindrycznej komory wirują w niej, w wyniku czego unoszące się w spalinach cięższe frakcje pyłowe są odrzucane na ścianki wymiennika ciepła pod działaniem siły odśrodkowej. W wyniku ocierania się o ścianki frakcje pyłowe wytracają prędkość i opadają grawitacyjnie do popielnika kotła, a czyste - wolne od pyłu spaliny wypływają w górę, przez centralnie umieszczony kanał spalinowy, do czopucha kotła połączonego z emitorem.

Do wężownic pierwszej i drugiej dołączony jest bijak, który okresowo uderza w wymiennik ciepła, w celu strzepnięcia pyłu z ich powierzchni. Pył po strzepnięciu opada grawitacyjnie do popielnika kotła.

Wynalazek został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia palnik z kotłem, fig. 2 bijak do wężownic.

Kocioł grzewczy do wytwarzania ciepła ze spalania paliw kopalnych tj. węgiel kamienny i brunatny oraz z peletów z drewna i biomasy składa się z palnika retortowego automatycznego 1 umieszczonego w komorze spalania kotła 2 do którego grawitacyjnie opada paliwo stałe węgle, pelety z drewna lub biomasy z zasobnika.

Na powierzchni palnika retortowego automatycznego 1 następuje zapłon i spalanie paliwa stałego węgli, peletów z drewna lub biomasy. Wytworzone ciepło ze spalania paliwa stałego poprzez promieniowanie (od płomienia) palnika oraz konwekcję, oddaje ciepło doprowadzane z instalacji c.o. czynnikowi grzewczemu - wodzie - przepływającemu przez pierwszy wymiennik ciepła 3 wykonany w postaci ścian szczelnych i ekranów zwinięty w wężownicę. Pierwszy wymiennik ciepła 3 połączony jest z drugim wymiennikiem ciepła 4 za pomocą szybkozłącza.

Spaliny dopływają do komory odzysku ciepła 14, w której znajduje się drugi wymiennik ciepła 4 wykonany w kształcie wężownicy.

Wychwytywanie pyłu następuje w drugim wymienniku ciepła 4 w kształcie cyklonu, gdzie zanieczyszczone spaliny wpadają do cylindrycznej komory i wirują w niej, w wyniku czego unoszące się w spalinach cięższe od niej frakcje pyłowe są odrzucane na zewnątrz pod działaniem siły odśrodkowej. W wyniku ocierania się o ścianki drugiego wymiennika ciepła 4 wytracają prędkość i opadają pod wpływem grawitacji do popielnika, a oczyszczone spaliny unoszą się w górę, przez centralnie umieszczony kanał 5 do czopucha 6 kotła połączonego z emitorem.

Przed wlotem spalin do czopucha kotła 6 i emitora zamontowane są dysze zraszające 7 i 8. Do pierwszej z dysz 7 poprzez układ składający się ze zbiornika 9 i pompy dozującej 10 jest doprowadzony sorbent z wodnym roztworem mocznika - reduktora zmniejszającego emisję do środowiska tlenków azotu. Cieczą zraszającą użytą do absorbcji tlenków azotu jest mocznik w postaci znanego absorbera pod nazwą handlową AdBlue.

Do drugiej z dysz 8 poprzez układ składający się ze zbiornika 11 i pompy 12 jest doprowadzony sorbent do zmniejszenia emisji pyłu do środowiska.

Pomiędzy pierwszym wymiennikiem ciepła 3 i drugim wymiennikiem ciepła 4 zamontowany jest bijak 15 służący do okresowego strzepywania pyłu z powierzchni pierwszego wymiennika ciepła 3 i drugiego wymiennika ciepła 4. Pył po strzepnięciu opadnie grawitacyjnie do komory popielnika 13 kotła. Bijak 15 wykonany jest z obłuchu 16 i trzonka 17. Trzonek zamocowany jest na sworzniu 18 umożliwiającym obrót o kąt 30°.

Oznaczenia:

- palnik retortowy automatyczny

- komora spalania kotła

- pierwszy wymiennik ciepła

- drugi wymiennik ciepła

- kanał

- czopuch

- dysza

- dysza

- zbiornik

- pompa dozująca

- zbiornik

PL 235 268 B1

- pompa dozująca

- komora popielnika

- komora odzysku ciepła

- bijak

- obłuch

- trzonek

- sworzeń

Claims (2)

1. Kocioł grzewczy do wytwarzania ciepła ze spalania paliw kopalnych posiadający palnik retortowy automatyczny i komorę odzysku ciepła, znamienny tym, że w komorze spalania kotła (2) nad palnikiem retortowym automatycznym (1) ma pierwszy wymiennik ciepła (3) wykonany z rur ze ścianami szczelnymi i ekranami w kształcie wężownicy, w komorze odzysku ciepła (14) ma drugi wymiennik ciepła (4), a w komorze spalania (13) i w komorze odzysku ciepła (14) ma bijak (15).

2. Kocioł wg zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że w komorze odzysku ciepła (14) ma dyszę zraszającą (7) połączoną ze zbiornikiem (9) i pompą dozującą (10).