PL235688B1 - Dysza redukująca emisję spalin kotła na paliwo stałe dolnego spalania oraz kocioł centralnego ogrzewania na paliwo stałe dolnego spalania z taką dyszą - Google Patents

Abstract

Dysza redukująca emisję spalin kotła na paliwo stałe dolnego spalania ma postać przestrzennej kształtki i posiada ściankę czołową z otworami (3) i wybraniami (4) oraz umieszone prostopadle do niej pionowe ścianki boczne (5) ze skośnymi ścięciami (6), a także ściankę poziomą (7) połączoną ze ścianką czołową poprzez ściankę skośną (8). Kocioł centralnego ogrzewania na paliwo stałe dolnego spalania wyposażony jest co najmniej w komorę paleniskową oraz komorę dopalania, instalacje do wymiany cieplnej i odprowadzania produktów procesu spalania i zawiera instalację doprowadzania powietrza pierwotnego i powietrza wtórnego oraz dyszę redukującą, usytuowaną pomiędzy okładzinami komory dopalania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dysza redukująca emisję spalin kotła na paliwo stałe dolnego spalania oraz kocioł centralnego ogrzewania na paliwo stałe dolnego spalania z taką dyszą. Rozwiązanie jest szczególnie przydatne do stosowania w piecach węglowych dolnego spalania zapewniających niską emisję CO, NOx oraz pyłów w spalinach.

Ze zgłoszenia patentowego PL 307031 znany jest kocioł wodny centralnego ogrzewania do spalania paliw stałych, który posiada pionową komorę dopalania gazów, wyposażoną w dysze powietrza wtórnego, przy czym komorę tworzą odpowiednio ukształtowane elementy ceramiczne. Regulację i rozdział powietrza pierwotnego i wtórnego zapewnia wentylator zainstalowany w górnej części korpusu kotła.

Znana jest również ze zgłoszenia patentowego PL 419121 technologia spalania paliwa stałego mająca zastosowanie w kotłach centralnego ogrzewania według wynalazku polegająca na spalaniu paliwa stałego transportowanego ślimakiem i podawanego do kielicha, gdzie paliwo jest spiętrzane przez popychacz i napowietrzane za pomocą otworów w wewnętrznej tulei przy wykorzystaniu systemu dopalania złożonego z rury i deflektora z komorą zawirowującą. W komorze zawirowującej następuje zawrócenie i natlenienie spalin i ponowne ich dopalanie, a powstały popiół jest usuwany za pomocą zgarniaczy.

Znane są również ze stanu techniki kotły przeznaczone do spalania węgla, posiadające komorę paleniskową oraz komorę dopalania, która zawiera system kształtek ceramicznych. Kształtki ceramiczne mogą mieć kształt płaskich płyt, których wzajemne ułożenie tworzy komorę dopalania. W innych rozwiązaniach kształtki mogą mieć formę bardziej złożoną, która w całości tworzy wyspecjalizowany system dysz i kanałów doprowadzających powietrze wtórne do komory dopalania.

Znane są również ze stanu techniki kotły przeznaczone do spalania peletu i biomasy, posiadające komorę paleniskową zawierającą palnik z poziomym systemem zasilania paliwem oraz dyszę dopalającą zintegrowaną z palnikiem. Dysza może mieć kształt ściętego stożka lub prostopadłościanu, przechodzącego najpierw w ostrosłup, a następnie w walec. Kotły tego typu posiadają trzy pionowe ciągi spalin, z których pierwszy stanowi komora paleniskowa, a dwa kolejne wykonane są z rur. Powietrze do procesu spalania dostarczane jest przez wentylator wyciągowy spalin.

Rozwiązania znane ze stanu techniki nie zapewniają jednak zadowalającego poziomu redukcji spalin, który spełniałby nowe wymogi dotyczące emisji substancji szkodliwych.

Celem wynalazku jest więc opracowanie dyszy przeznaczonej do stosowania w kotłach na paliwa stałe dolnego spalania, a zwłaszcza w kotłach węglowych, która pozwoli na lepsze dopalenie produktów spalania i obniżenie emisji pyłów powstających w procesie spalania. Celem wynalazku jest również opracowanie pieca na paliwa stałe, który pozwoli na dopalenie produktów spalania i obniżenie emisji pyłów powstających ze spalania paliw stałych, a w szczególności węgla, poprzez wytracenie znacznej części pyłów ze spalin.

Dysza redukująca emisję spalin kotła na paliwo stałe dolnego spalania według wynalazku ma postać przestrzennej kształtki i charakteryzuje się tym, że posiada ściankę czołową z otworami i wybraniami oraz umieszczone prostopadle do niej pionowe ścianki boczne ze skośnymi ścięciami, a także ściankę poziomą połączoną ze ścianką czołową poprzez ściankę skośną.

Korzystnie dysza redukująca charakteryzuje się tym, że kąt a odchylenia ścianki skośnej od płaszczyzny ścianki czołowej mieści się w przedziale od 20° do 70°.

Korzystnie dysza redukująca charakteryzuje się tym, że otwory w ściance czołowej mają w przekroju okrągły kształt.

Korzystnie dysza redukująca charakteryzuje się tym, że otwory w ściance czołowej mają w przekroju kształt trójkątny.

Korzystnie dysza redukująca charakteryzuje się tym, że otwory w ściance czołowej mają w przekroju kształt prostokątny.

Korzystnie dysza redukująca charakteryzuje się tym, że otwory w ściance czołowej mają w przekroju kształt prostokątny z łukowo wygiętymi na zewnątrz krótszymi bokami.

Korzystnie dysza redukująca charakteryzuje się tym, że otwory w ściance czołowej umieszczone są co najmniej w jednym rzędzie.

Korzystnie dysza redukująca charakteryzuje się tym, że wybrania usytuowane są na górnej krawędzi ścianki czołowej.

PL 235 688 B1

Korzystnie dysza redukująca charakteryzuje się tym, że wybrania w ściance czołowej mają w przekroju kształt zbliżony do litery U.

Korzystnie dysza redukująca charakteryzuje się tym, że jest wykonana z materiału odpornego na działanie wysokich temperatur.

Kocioł centralnego ogrzewania na paliwo stałe dolnego spalania wyposażony co najmniej w komorę paleniskową oraz komorę dopalania, instalacje do wymiany cieplnej i odprowadzania produktów procesu spalania, zawierający instalację doprowadzania powietrza pierwotnego i powietrza wtórnego z dyszą dopalającą charakteryzuje się tym, że zawiera dyszę według wynalazku usytuowaną pomiędzy okładzinami komory dopalania.

Korzystnie dysza charakteryzuje się tym, że ścianka skośna dyszy przylega do pionowej okładziny czołowej komory dopalania.

Korzystnie dysza charakteryzuje się tym, że skośne ścięcia górnej części ścianek bocznych dyszy przylegają do pionowej okładziny tylnej komory dopalania.

Korzystnie dysza charakteryzuje się tym, że komora dopalania ma długość równą co najmniej szerokości dyszy redukującej.

Zastosowanie dyszy według wynalazku z otworami napowietrzającymi i skośną ścianką pozwoliło na takie jej zamontowanie w kotle, że przyniosło niespodziewany efekt techniczny w postaci znacznej poprawy procesu spalania. Dodatkowo umieszczenie wybrań na górnej krawędzi ścianki czołowej umożliwiło umieszczenie większej ilości otworów na niewielkiej powierzchni dyszy, której rozmiary ograniczone są budową kotła.

Przy zachowaniu wysokich parametrów spalania jednocześnie uzyskano znaczne ograniczenie emisji szkodliwych tlenków węgla i tlenków azotu, co znajduje potwierdzenie w wynikach badań. W szeregu badań potwierdzono, iż kocioł z dyszą według wynalazku emituje 196-243 mg/m³ tlenku węgla oraz 314-322 mg/m³ tlenków azotu w przeliczeniu na 10% udziału tlenu w spalinach suchych, a emisja pyłu wynosi 19-32 mg/m³. Dotychczasowe rozwiązania kotłów o zbliżonych parametrach, lecz o odmiennej budowie dyszy emitowały 283:450 mg/m³ tlenku węgla oraz ok. 346:348 mg/m³ tlenków azotu w przeliczeniu na 10% udziału tlenu w spalinach suchych. Zastosowanie dyszy według wynalazku pozwoliło na uzyskanie redukcji emisji tlenku węgla na poziomie 14-31 % oraz redukcji emisji tlenków azotu na poziomie 26-28%.

Wynalazek w przykładzie wykonania pokazany jest na rysunku, gdzie fig. 1 i fig. 2 przedstawiają dyszę redukującą w rzutach perspektywicznych w odmianie pierwszej, fig. 3 przedstawia dyszę redukującą w odmianie pierwszej w widoku z przodu, fig. 4 przedstawia dyszę redukującą w odmianie pierwszej w przekroju poprzecznym, fig. 5 i fig. 6 przedstawiają dyszę redukującą w rzutach perspektywicznych w odmianie drugiej, fig. 7 przedstawia dyszę redukującą w odmianie drugiej w widoku z przodu, fig. 8 przedstawia dyszę redukującą w odmianie drugiej w przekroju poprzecznym, fig. 9 i fig. 10 przedstawiają dyszę redukującą w rzutach perspektywicznych w odmianie trzeciej, fig. 11 przedstawia dyszę redukującą w odmianie trzeciej w widoku z przodu, fig. 12 przedstawia dyszę redukującą w odmianie trzeciej w przekroju poprzecznym, fig. 13 i fig. 14 przedstawiają dyszę redukującą w rzutach perspektywicznych w odmianie czwartej, fig. 15 przedstawia dyszę redukującą w odmianie czwartej w widoku z przodu, fig. 16 przedstawia dyszę redukującą w odmianie czwartej w przekroju poprzecznym, fig. 17 przedstawia kocioł centralnego ogrzewania w przekroju wzdłużnym, fig. 18 przedstawia ten sam kocioł centralnego ogrzewania w ujęciu perspektywicznym, fig. 19 i fig. 20 przedstawiają fragment przekroju kotła z zamontowaną dyszą.

W przykładzie wykonania została pokazana dysza redukująca 1 kotła węglowego dolnego spalania wykonana z żeliwa lub materiału ceramicznego, mająca postać przestrzennej kształtki ze ścinką czołową 2 wyposażoną w umieszczone w rzędzie okrągłe w przekroju otwory 3 i u-kształtne w przekroju wybrania 4 usytuowane na górnej krawędzi ścianki czołowej 2. Każde U-kształtne wybranie 4 umieszczone jest w jednej osi z odpowiadającym mu otworem3. Dysza posiada również umieszczone prostopadle do ścianki czołowej 2 pionowe ścianki boczne 5 ze skośnymi ścięciami 6, a także ściankę poziomą 7 połączoną ze ścianką czołową 2 poprzez ściankę skośną 8. Kąt a odchylenia ścianki skośnej 8 od płaszczyzny ścianki czołowej 2 mieści się w przedziale od 20° do 70°, a optymalnie wynosi od 45° do 55°.

W przykładzie wykonania została pokazana dysza redukująca 1 kotła węglowego dolnego spalania wykonana z żeliwa lub materiału ceramicznego, mająca postać przestrzennej kształtki ze ścinką czołową 2 wyposażoną w umieszczone w rzędzie trójkątne w przekroju otwory 3 i u-kształtne w przekroju wybrania 4 usytuowane na górnej krawędzi ścianki czołowej 2. Każde U-kształtne wybranie 4

PL 235 688 B1 umieszczone jest w jednej osi z odpowiadającym mu otworem 3. Dysza posiada również umieszczone prostopadle do ścianki czołowej 2 pionowe ścianki boczne 5 ze skośnymi ścięciami 6, a także ściankę poziomą 7 połączoną ze ścianką czołową 2 poprzez ściankę skośną 8. Kąt a odchylenia ścianki skośnej 8 od płaszczyzny ścianki czołowej 2 mieści się w przedziale od 20° do 70°, a optymalnie wynosi od 45° do 55°.

W przykładzie wykonania została pokazana dysza redukująca 1 kotła węglowego dolnego spalania wykonana z żeliwa lub materiału ceramicznego, mająca postać przestrzennej kształtki ze ścinką czołową 2 wyposażoną w umieszczone w rzędzie prostokątne w przekroju otwory 3 i u-kształtne w przekroju wybrania 4 usytuowane na górnej krawędzi ścianki czołowej 2. Każde U-kształtne wybranie 4 umieszczone jest w jednej osi z odpowiadającym mu otworem 3. Dysza posiada również umieszczone prostopadle do ścianki czołowej 2 pionowe ścianki boczne 5 ze skośnymi ścięciami 6, a także ściankę poziomą 7 połączoną ze ścianką czołową 2 poprzez ściankę skośną 8. Kąt a odchylenia ścianki skośnej 8 od płaszczyzny ścianki czołowej 2 mieści się w przedziale od 20° do 70°, a optymalnie wynosi od 45° do 55°.

W przykładzie wykonania została pokazana dysza redukująca 1 kotła węglowego dolnego spalania wykonana z żeliwa lub materiału ceramicznego, mająca postać przestrzennej kształtki ze ścinką czołową 2 wyposażoną w umieszczone w rzędzie otwory 3, w przekroju mające kształt prostokątny z łukowo wygiętymi na zewnątrz krótszymi bokami, a także u-kształtne w przekroju wybrania 4 usytuowane na górnej krawędzi ścianki czołowej 2. Każde U-kształtne wybranie 4 umieszczone jest w jednej osi z odpowiadającym mu otworem 3. Dysza posiada również umieszczone prostopadle do ścianki czołowej 2 pionowe ścianki boczne 5 ze skośnymi ścięciami 6, a także ściankę poziomą 7 połączoną ze ścianką czołową 2 poprzez ściankę skośną 8. Kąt a odchylenia ścianki skośnej 8 od płaszczyzny ścianki czołowej 2 mieści się w przedziale od 20° do 70°, a optymalnie wynosi od 45° do 55°.

Kocioł centralnego ogrzewania dolnego spalania składa się z obudowy, wewnątrz której umieszczona jest komora zasypowa 9 paliwa, komora paleniskowa 10, usytuowana w dolnej części komory zasypowej 9, żeliwnego rusztu 11 ze szczelinami 12 i mechanicznym rusztem 13 do odżużlowania rusztu 11, komory popielnikowej 14, przegrody paleniska 15, rusztu pionowego 16 oraz instalacji do wymiany cieplnej i odprowadzenia produktów procesu spalania. Bezpośrednio za komorą spalania 10 usytuowana jest dysza redukująca 1 według wynalazku. Za dyszą 1 znajduje się komora dopalania 17 o długości równej co najmniej szerokości dyszy 1. Strumień powietrza niezbędnego do procesu spalania jest w kotle rozdzielony na powietrze pierwotne i powietrze wtórne. Powietrze pierwotne podawane jest przepustnicą 18, której stopień uchylenia regulowany jest termostatycznie za pomocą regulatora ciągu 19. Strumień powietrza pierwotnego po przejściu przez przepustnicę 18 ulega rozdzieleniu i w strefę spalania paliwa dostarczany od spodu przez szczeliny 12 w ruszcie 11 oraz nad rusztem 11 przez szczeliny w ruszcie pionowym 16 i przegrodzie paleniska 15. Przegroda paleniska 15 oraz ruszt pionowy 16 zapobiegają wypadnięciu żaru z kotła. Powietrze wtórne dostarczane jest przez przepustnicę 20 i kierowane przez pionowy kształtownik zamknięty 21 umieszczony na całej wysokości komory zasypowej 9 bezpośrednio do komory paleniskowej 10. Dodatkowe powietrze wtórne poprawiające efektywność spalania oraz emisję spalin doprowadzane jest przez otwory w obudowie 22 przepustnic 23 znajdujących się po obu stronach kotła do komory zmieszania 24, a następnie przez otwory 3 i wybrania 4 dyszy redukującej 1 bezpośrednio do komory dopalania 17. Dysza redukująca jest umieszczona w komorze dopalania 17 pomiędzy ceramicznymi okładzinami 25 komory dopalania 17 w ten sposób, że ścianka skośna 8 dyszy redukującej 1 przylega do pionowej okładziny czołowej 25a komory dopalania 17, a skośne ścięcia 6 górnej części ścianek bocznych 5 dyszy regulującej 1 przylegają do pionowej okładziny tylnej 25b komory dopalania 17.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Dysza redukująca emisję spalin kotła na paliwo stałe dolnego spalania mająca postać przestrzennej kształtki znamienna tym, że posiada ściankę czołową (2) z otworami (3) i wybraniami (4) oraz umieszczone prostopadle do niej pionowe ścianki boczne (5) ze skośnymi ścięciami (6), a także ściankę poziomą (7) połączoną ze ścianką czołową (2) poprzez ściankę skośną (8).
2. 2. Dysza redukująca według zastrz. 1 znamienna tym, że kąt (a) odchylenia ścianki skośnej (8) od płaszczyzny ścianki czołowej (2) mieści się w przedziale od 20° do 70°.