PL244141B1 - Filtr pyłu z dymu z kotłów na paliwa stałe - Google Patents

Abstract

Filtr pyłu z dymu z kotłów na paliwa stałe, w którym w górnej części obudowy (4), korzystnie w kształcie stożków ściętych złożonych podstawami, umieszczone są koncentrycznie trzy moduły (1, 2, 3). Moduły mają kształt stożków, przy czym do modułów są zamocowane wahliwie przegrody adsorpcyjne (8). W dolnej części obudowy (4) jest zamontowany obrotowo pierścień (9) z wycierakami (10). Na spodnich ścianach modułu (2) środkowego i modułu (3) zewnętrznego umieszczone są koliście, w układzie rzędowym, pionowo, przegrody adsorpcyjne (8). Przegrody mają kształt wycinków powierzchni bocznej walca o promieniu danego rzędu przegrody, wykonane korzystnie z porowatego materiału. Pomiędzy przegrodami w danym rzędzie występują szczeliny usytuowane naprzeciw przegród w sąsiednich rzędach. Przegrody adsorpcyjne (8) są zamontowane wahliwie w odległościach między rzędami umożliwiającymi ich wytrącenie z położenia równowagi po zaburzeniu rzędu o najmniejszym promieniu wskutek działania wysięgnika uruchamianego periodycznie z zewnątrz. Dolna część obudowy (4) stanowi wyczystkę (5) wyposażoną w drzwi rewizyjne (6), przy czym korzystnie wyczystka może być połączona za pomocą tuby (7) z zewnętrznym pojemnikiem pyłu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest filtr pyłu z dymu z kotłów grzewczych na paliwa stałe, montowany w układzie kominowym, korzystnie na czopuchu kotła.

W stanie techniki znanych jest szereg projektów kotłów na paliwa stałe, których konstrukcje dążą do optymalizacji procesów spalania oraz poprawy sprawności wymienników ciepła. Natomiast zagadnienie odpylania spalin, bardzo istotne w aspekcie emisji niskiej, skutkującej powstawaniem smogu w środowisku lokalnym, praktycznie nie znalazło zadawalającego rozwiązania w urządzeniach grzewczych przeznaczonych dla indywidualnych użytkowników.

Znany ze stanu techniki proces spalania stałego paliwa obejmuje prawie równocześnie przebiegające stadia: odparowanie wilgoci - suszenie, odgazowanie i pirolizę, spalanie homogeniczne lotnych produktów termolizy substancji węglowej i spalanie heterogeniczne pozostałej frakcji stałej. Wilgoć i palne gazy mogą stanowić nawet do procent masy paliwa węglowego.

Znany optymalny dobór parametrów procesu spalania określa tzw. zasada 3T (ang. Turbulence - Temperature - Time), czyli homogenizacja - wymieszanie spalanej mieszanki gazowych produktów rozkładu substancji organicznej paliwa z tlenem z powietrza/odpowiednia temperatura w strefie spalania/odpowiednio długi czas przebywania mieszaniny reakcyjnej w odpowiednio wysokiej temperaturze. Spalanie, w wyniku którego uzyskuje się w wyprowadzanych spalinach (obok tlenu i azotu) tylko dwutlenek węgla - CO2, dwutlenek siarki - SO2, tlenki azotu - NOx i parę wodną - H2O, oraz odpad stały popiół, składający się wyłącznie z substancji mineralnej, jest spalaniem całkowitym i zupełnym. Również w takim przypadku, przy dobrym spalaniu, występuje emisja popiołu lotnego w spalinach. Pył ten można usunąć ze spalin stosując wyłącznie odpowiednie systemy odpylania. Należy zauważyć, iż na cząstkach pyłu mineralnego adsorbują produkty niespalonych gazów, które stanowią najbardziej niebezpieczne dla zdrowia składniki zanieczyszczenia atmosfery. Zatem filtrowanie pyłu z dymu usuwa zaadsorbowane na nim niebezpieczne substancje chemiczne, które jest bardzo trudno wyeliminować z atmosfery innymi metodami.

Procesom spalania paliw stałych zawsze towarzyszy wydzielanie pyłów cząstek węglowodorów, sadzy i popiołów mineralnej części spalanego złoża. Jest to proces niezależny od generacji stosowanych urządzeń grzewczych, natomiast ilościowo zależny od sposobu spalania. Jest to główna przyczyna tzw. emisji niskiej.

Problem odpylania dymu w urządzeniach grzewczych przeznaczonych dla indywidualnych użytkowników jest technicznie trudniejszym do rozwiązania niż w przemysłowych instalacjach ciepłowniczych. Skala jednostkowych ilości odprowadzanych spalin i parametry instalacji kominowej decydują o nieopłacalności stosowania wtórnych metod ograniczenia emisji np. elektrofiltrów i filtrów tkaninowych w kotłowniach domowych.

Znane są ze stanu techniki rozwiązania techniczne odpylania spalin w kotłach, które polegają na stosowaniu pionowych kanałów grawitacyjnych i komór nawrotowych, także z częściową automatyzacją procesu czyszczenia kotła; i tak:

Znany z polskiego patentu PL 224789 kocioł jest wyposażony w cyklon oczyszczania spalin połączony z komorą spalania, którego wylot usytuowany jest w komorze wymiennika ciepła.

Znany z polskiego patentu PL 230298 kocioł zawiera instalacje do odprowadzania produktów spalania, składającą się z wentylatora wyciągowego i odpylacza grawitacyjnego w dolnym połączeniu pionowych ciągów spalin.

Znane z polskiego patentu PL 223952 jest zastosowanie komory rozprężania z filtrem olejowym oczyszczania spalin i wentylatorem wyciągowym.

Znany z polskiego patentu PL 219204 kocioł jest wyposażony w system oczyszczania powierzchni wymiany ciepła zawieszony na sprężynach pomiędzy współosiowymi powierzchniami wymiany oraz odpylacz odśrodkowy w cylindrycznej części paleniska.

Znany jest z polskiego zgłoszenia patentu P.430958, dokonanego równolegle z przedmiotowym zgłoszeniem, wymiennik ciepła o modułowej konfiguracji komory wymiany ciepła umieszczonej w wyodrębnionej obudowie połączonej z komorą spalania, który zawiera system filtrowania pyłu z dymu na przegrodach adsorpcyjnych.

Celem głównym wynalazku jest opracowanie konstrukcji filtra pyłu z dymu z kotłów na paliwa stałe montowanego w układzie kominowym, korzystnie na czopuchu kotła, zapewniającego skuteczne wyodrębnienie z dymu pyłu powstającego w procesie spalania.

Celem szczegółowym wynalazku jest opracowanie konstrukcji mechanizmu czyszczenia filtra.

Cechą istotną wynalazku jest to, że w górnej części obudowy (4) filtra w kształcie stożków ściętych złożonych podstawami umieszczone są koncentrycznie trzy moduły (1), (2), (3) w kształcie stożków o kącie rozwarcia nie większym niż 45°, przy czym do modułów (2) i (3) są zamocowane wahliwie przegrody absorpcyjne (8) do filtrowania pyłu z dymu, natomiast w dolnej części obudowy (4) jest zamontowany obrotowo pierścień (9) z wycierakami (10) do czyszczenia powierzchni filtra i zgarniania pyłu do wyczystki.

Cechą istotną wynalazku jest to, że koncentryczne moduły (1), (2), (3) są uformowane z blachy kotłowej w kształcie stożków o różnych średnicach, przy czym moduły umieszczone są w górnej części obudowy (4) pionowo, współosiowo, rozdzielnie, jeden w drugim, podstawami od dołu, w kolejności wzrastającej średnicy podstawy, przy czym moduł (1) wewnętrzny i moduł (3) zewnętrzny są stożkami ściętymi a moduł (2) środkowy stożkiem prostym.

Cechą istotną wynalazku jest to, że dolna część obudowy (4) stanowi wyczystkę (5) wyposażoną w drzwi rewizyjne (6), przy czym korzystnie wyczystka może być połączona za pomocą tuby (7) z zewnętrznym pojemnikiem pyłu.

Cechą istotną wynalazku jest to, że samoistna obudowa filtra jest osadzona pionowo i rozłącznie w układzie kominowym na czopuchu kotła.

Cechą istotną wynalazku jest to, że moduł (2) środkowy i moduł (3) zewnętrzny są punktowo połączone między sobą w ich górnych krawędziach, a moduł (1) wewnętrzny osadzony jest na tulei połączonej z dolną częścią obudowy filtra.

Cechą istotną wynalazku jest to, że na spodnich ścianach modułu (2) środkowego i modułu (3) zewnętrznego umieszczone są koliście, w układzie rzędowym, pionowo, przegrody adsorpcyjne (8) w kształcie wycinków powierzchni bocznej walca o promieniu danego rzędu przegrody, wykonane korzystnie z porowatego materiału, przy czym pomiędzy przegrodami w danym rzędzie występują szczeliny usytuowane naprzeciw przegród w sąsiednich rzędach.

Cechą istotną wynalazku jest to, że przegrody adsorpcyjne (8) są zamontowane wahliwie w odległościach między rzędami umożliwiającymi ich wytrącenie z położenia równowagi po zaburzeniu rzędu o najmniejszym promieniu wskutek działania wysięgnika uruchamianego periodycznie z zewnątrz.

Zaletą wynalazku jest filtrowanie na przegrodach adsorpcyjnych (8) pyłu z dymu w wyniku wydłużonej drogi i zmiennej szybkości przepływu strugi spalin w różnych częściach kanałów wskutek zmian ich przekrojów, co skutkuje powstaniem siły odśrodkowej powodującej grawitacyjne wytrącenie z dymu cząstek o większej masie.

Zaletą wynalazku jest to, iż wycieraki (10) poruszając się po obwodzie modułu filtra usuwają osadzone na jego ścianach pozostałości pyłu i substancji smolistych do wyczystki filtra.

Zaletą wynalazku jest możliwość uruchamiania z zewnątrz pierścienia z wycierakami czyszczącymi powierzchnie modułów i przegród adsorpcyjnych.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rzut prostokątny, a fig. 2 aksonometryczny filtra pyłu.

Obudowa (4) filtra ma kształt lejków stożkowych ściętych złożonych podstawami i zamontowana jest w układzie pionowym na czopuchu kotła. Średnica dolnej i górnej krawędzi obudowy jest nie mniejsza od średnicy przewodu kominowego. W górnej części obudowy (4) umieszczone są koncentryczne moduły (1), (2), (3), natomiast część dolna obudowy stanowi wyczystkę (5) wyposażoną w drzwi rewizyjne (6). Wyczystka jest połączona za pomocą tuby (7) z zewnętrznym zbiornikiem pyłu. Moduły (1), (2), (3) są uformowane z blachy kotłowej w formie stożków o kącie rozwarcia stożka nie większym niż 45° i różnych średnicach. Moduły (1) i (3) mają kształt stożków ściętych, a moduł (2) stożka prostego. Koncentryczne moduły (1), (2), (3) umieszczone są w górnej części obudowy (4) pionowo, współosiowo, rozdzielnie, jeden w drugim, podstawami od dołu, w kolejności wzrastającej średnicy podstawy. Od wewnętrznej strony modułów (2) i (3) zamocowane są przegrody adsorpcyjne (8) w układzie rzędowym, koliście, pionowo. Przegrody wykonane z blachy kotłowej o powierzchni porowatej mają kształt wycinków powierzchni bocznej walca o promieniu danego rzędu przegrody. Pomiędzy przegrodami w danym rzędzie występują szczeliny, które są usytuowane naprzeciw przegród w sąsiednich rzędach, tworząc promienisty labirynt szczelin na wewnętrznej ścianie modułu. Przegrody zamontowane są wahliwie w odległościach między rzędami umożliwiającymi ich wytrącenie z położenia równowagi po zaburzeniu rzędu o najmniejszym promieniu wskutek działania wysięgnika uruchamianego periodycznie z zewnątrz obudowy. W obudowie (4) poniżej modułów (1), (2), (3) jest zamontowany obrotowo pierścień (9), wpra wiany w ruch periodycznie z zewnątrz obudowy za pomocą przekładni stożkowej. Do pierścienia przymocowane jest ramię profilowanych wycieraków (10) ślizgających się w czasie ruchu pierścienia po górnej powierzchni modułów (1) i (2), a jego dolna część zgarnia pył do tuby (7).

Claims (7)

1. Filtr pyłu z dymu z kodów na paliwa stałe, znamienny tym, że w górnej części obudowy (4) w kształcie stożków ściętych złożonych podstawami, umieszczone są koncentrycznie trzy moduły (1), (2), (3) w kształcie stożków o kącie rozwarcia nie większym niż 45°, przy czym do modułów (2) i (3) są zamocowane wahliwie przegrody adsorpcyjne (8), natomiast w dolnej części obudowy (4) jest zamontowany obrotowo pierścień (9) z wycierakami (10).

2. Filtr pyłu z dymu z kotłów na paliwa stałe według zastrz. 1, znamienny tym, że moduły (1), (2), (3) są uformowane z blachy kotłowej w kształcie stożków o różnych średnicach, przy czym moduły umieszczone są w górnej części obudowy (4) pionowo, współosiowo, rozdzielnie, jeden w drugim, podstawami od dołu, w kolejności wzrastającej średnicy podstawy, przy czym moduł (1) wewnętrzny i moduł (3) zewnętrzny są stożkami ściętymi, a moduł (2) środkowy stożkiem prostym.

3. Filtr pyłu z dymu z kotłów na paliwa stałe według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna część obudowy (4) stanowi wyczystkę (5) wyposażoną w drzwi rewizyjne (6), przy czym korzystnie wyczystka może być połączona za pomocą tuby (7) z zewnętrznym pojemnikiem pyłu.

4. Filtr pyłu z dymu z kotłów na paliwa stałe według zastrz. 3, znamienny tym, że obudowa (4) jest osadzona pionowo i rozłącznie w układzie kominowym na czopuchu kotła.

5. Filtr pyłu z dymu z kotłów na paliwa stałe według zastrz. 2, znamienny tym, że moduł (2) środkowy i moduł (3) zewnętrzny są punktowo połączone miedzy sobą w ich górnych krawędziach, a moduł (1) wewnętrzny osadzony jest na tulei połączonej z dolną częścią obudowy filtra.

6. Filtr pyłu z dymu z kotłów na paliwa stałe według zastrz. 2 i 5, znamienny tym, że na spodnich ścianach modułu (2) środkowego i modułu (3) zewnętrznego umieszczone są koliście, w układzie rzędowym, pionowo, przegrody adsorpcyjne (8) w kształcie wycinków powierzchni bocznej walca o promieniu danego rzędu przegrody, wykonane korzystnie z porowatego materiału, przy czym pomiędzy przegrodami w danym rzędzie występują szczeliny usytuowane naprzeciw przegród w sąsiednich rzędach.

7. Filtr pyłu z dymu z kotłów na paliwa stałe według zastrz. 6, znamienny tym, że przegrody adsorpcyjne (8) są zamontowane wahliwie w odległościach między rzędami umożliwiającymi ich wytrącenie z położenia równowagi po zaburzeniu rzędu o najmniejszym promieniu wskutek działania wysięgnika uruchamianego periodycznie z zewnątrz.