PL 70 202 Y1 2 Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest kociol energetyczny przystosowany do spalania pylowego paliwa biologicznego w wyniku modernizacji kotla energetycznego przeznaczonego do spalania pylo- wych paliw kopalnych, wegla kamiennego lub brunatnego. Znane sa z krajowych i miedzynarodowych, opisów patentowych urzadzenia i technologie spala- nia paliw biologicznych w kotlach opalanych weglem. Opisy patentowe US 5 609 113, US 5 799 594, US 5 431 114, US 4 907 962 i US 5 263 426 przedstawiaja podobne do siebie technologie spalania drewna w kotlach opalanych glównie weglem. Podane w powyzszych opisach sposoby wymagaja mielenia drewna na drobne, male czastki, usuwania nadmiaru wilgoci i spalania w oddzielnych palnikach. Rozdrabnianie drewna do malych czastek jest zlozone i kosztowne, poniewaz drewno, bedac materialem wlóknistym, nie moze byc miazdzone tak jak wegiel w mlynie kulowym lub wentylatorowym (bijakowym), ale zamiast tego wlókna musza byc oddzie- lone od siebie poprzez rozrywanie i ucinanie w wysokoobrotowych mlynach mlotkowych. Kosztowne i energochlonne sa równiez uklady suszenia paliw biologicznych, w tym drewna odpadowego. Znane sa z literatury technicznej np. ksiazki Marek Pronobis „Modernizacja kotlów energetycznych”, str. 264, WNT, Warszawa 2002 r. i stosowane sposoby mieszania paliw biologicznych z weglem przed ich zmie- leniem, powodujac znaczne pogorszenie jakosci przemialowej pylu. Z opisu patentowego nr PL 311 160 (WO 94/24486) znany jest sposób i uklad do spalania sub- stancji organicznych i pylu weglowego w kotle parowym. Material organiczny i pyl weglowy sa mieszane w przewodzie zasysania gazu spalinowego, tzw. rurosuszarce. Mieszanina ta jest nastepnie rozdrab- niana w mlynie i kierowana do palników pylowych, zabudowanych w komorze spalania kotla. W urzadzeniu wedlug powyzszego opisu patentowego paliwo kopalne (wegiel kamienny) jest roz- drabniane na pyl w dwóch mlynach, glównym i pomocniczym. Paliwo biologiczne moze byc doprowadzone do kazdego z mlynów, zaleznie od potrzeby. Mieszanina paliwa kopalnego i paliwa biologicznego po zmie- leniu i wysuszeniu, a takze zmieszaniu w mlynie pomocniczym, moze byc laczona ze strumieniem paliwa, wychodzacym z glównego mlyna. Mieszanina paliwa kopalnego i paliwa biologicznego w tym rozwiazaniu konstrukcji jest zawsze mielona i suszona w mlynie weglowym, co znacznie ogranicza wybór rodzaju bio- paliwa, które moze byc bezpiecznie zastosowane w tym procesie, tj. bez ryzyka zaplonu w mlynie. Opisane powyzej sposoby pozwalaja jednak na zastapienie malego procentowego udzialu doprowadzonego do spalania wegla, paliwem biologicznym w kotlach energetycznych, zwykle wyno- szacego nie wiecej niz 10% energii chemicznej w paliwie (ok. 15% masy paliwa do mlyna). Wedlug opisu patentowego nr PL 195 937 (WO 01/25689) „Sposób spalania paliwa biologicznego w kotle zaprojektowanym do spalania paliwa kopalnego” paliwo biologiczne miesza sie ze strumieniem pylowego paliwa glównego, tj. kopalnego, nie wczesniej niz po rozdrobnieniu paliwa kopalnego i przed zaplonem paliw w kotle, przy czym paliwo biologiczne spala sie razem z paliwem kopalnym w tym samym plomieniu. Dzieki temu uzyskano poprawe stabilnosci spalania zmieszanego paliwa w komorze paleni- skowej kotla, mozliwosc zwiekszenia udzialu paliwa biologicznego w mieszance paliwowej, a ponadto wyeliminowano ryzyko zaplonu i wybuchów w mlynie, wystepujace czesto przy dodawaniu paliwa biolo- gicznego do wegla przed mlynem weglowym, juz w kanale spalin tzw. rurosuszarce. Znany jest równiez z opisu zgloszenia patentowego nr P.391892 „Sposób przygotowania i spalania biomasy organicznej w kotle energetycznym” charakteryzujacy sie tym, ze biomasa przed wprowadzeniem do ukladu mlynowego zostaje poddana procesowi suszenia i niskotemperaturowej karbonizacji w spali- nach wylotowych kotla o temperaturze w zakresie 300 do 360°C i zawartosci tlenu ponizej 10% udzialu objetosciowego, a do palników pylowych kotla podaje sie: do palników dolnego rzedu pyl weglowy, do pal- ników srodkowego rzedu pyl z mieszaniny wegla i biomasy, natomiast do palników górnego rzedu gazy suszarnicze wraz z oparami wilgoci, powstale w procesie suszenia i wstepnej karbonizacji biomasy. W opisanych wyzej rozwiazaniach paliwo biologiczne stanowi jedynie niewielka czesc glównego paliwa kopalnego. Paliwo biologiczne w calosci, tj. bez udzialu wegla moze byc spalane w specjalnie budowanych kotlach fluidalnych lub rusztowych korzystnie z rusztem schodkowym, ewentualnie w specjalnych urza- dzeniach do zgazowania paliwa. Spalanie biomasy w kotle fluidalnym wiaze sie jednak z wystepowa- niem znacznych trudnosci eksploatacyjnych polegajacych na tworzeniu sie spieków w zlozu fluidalnym, które powoduja niekontrolowany przeplyw gazu fluidyzacyjnego przez zloze i w efekcie wzrost czesci palnych w zuzlu. PL 70 202 Y1 3 Kociol energetyczny przystosowany do spalania pylowego paliwa biologicznego zawierajacy komore paleniskowa, palniki pylowe weglowe wraz z instalacja kotlowa mlyna weglowego oraz zbiornik pylu biomasowego wraz z instalacja dozowania i transportu pylu biomasowego do palników biomaso- wych oraz instalacja powietrza, charakteryzuje sie tym, ze ma palniki pylowe biomasowe usytuowane w pasie palnikowym kotla energetycznego na scianach komory paleniskowej w strefie spalania paliwa kopalnego, w rejonie dolnego poziomu palników pylowych weglowych z pochyleniem w góre od plasz- czyzny poziomej o kat korzystnie nie wiekszy niz 12°, przy czym palniki pylowe biomasowe sa polaczone poprzez klapy regulacyjne powietrza dla palników pylowych z kolektorem przewodu goracego powie- trza, a ponad palnikami pylowymi biomasowymi ma osadzone wirowe dysze powietrza dopalajacego WOFA z klapa regulacyjna powietrza dysz dopalajacych oraz ma umieszczony w strumieniu spalin wylotowych dodatkowy podgrzewacz wody, ponadto powierzchnie ogrzewalne zespolu przegrzewaczy pary, podgrzewaczy wody i rozbudowanego podgrzewacza powietrza ma wieksze, korzystnie do 20%, w stosunku do kotla energetycznego do spalania paliw kopalnych. Korzystnie, usytuowane na scianie komory paleniskowej kotla energetycznego palniki pylowe biomasowe sa umieszczone obok palników weglowych. Korzystnie, palniki pylowe biomasowe, do spalania pylu biomasowego w zaleznosci od dlugosci drogi transportu pylu biomasowego ze zbiornika pylu biomasowego do tych palników, sa typu wirowego o niskiej koncentracji do 0,9 kg pylu biomasowego/kg powietrza lub wysokiej koncentracji powyzej 1 kg pylu biomasowego/kg powietrza. Zaleta kotla energetycznego przystosowanego do spalania pylowego paliwa biologicznego w wyniku modernizacji kotla energetycznego do spalania paliw kopalnych jest calkowite zastapienie paliwa kopal- nego (wegla) paliwem biologicznym (biomasa), co powoduje zmniejszenie emisji dwutlenku wegla z urza- dzen wytwarzajacych energie elektryczna lub cieplna i efekt ekologiczny. Odpowiedni dobór palników bio- masowych oraz ich optymalne rozmieszczenie oraz modernizacja ukladu parowo-wodnego pozwalaja na utrzymanie znamionowych parametrów kotla energetycznego po zmianie paliwa kopalnego na biolo- giczne. Konstrukcja kotla energetycznego przystosowanego do spalania pylowego paliwa biomasowego wedlug wzoru uzytkowego zapewnia calkowite wyeliminowanie wegla i spalanie w 100% tylko biomasy. Przedmiot wzoru uzytkowego jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uklad technologiczny kotla energetycznego przystosowanego do spalania pylowego paliwa biologicznego wraz z dodatkowym zbiornikiem pylu biomasowego i ukladem transportu paliwa biomasowego do pal- ników biomasowych, przy czym sa równiez pokazane pozostawione palniki pylowe weglowe i urzadze- nia do spalania paliw kopalnych. Fig. 2 przedstawia przekrój poziomy przez komore paleniskowa kotla energetycznego przystoso- wanego do spalania pylowego paliwa biologicznego z palnikami pylowymi biomasowymi, zabudowa- nymi na scianie frontowej komory paleniskowej i palnikami pylowymi weglowymi, przy czym: B oznacza – strumien pylu biomasowego, P – strumien powietrza spalania, W – strumien pylu weglowego. Fig. 3 przedstawia przekrój pionowy sciany frontowej komory paleniskowej w rejonie zabudowy palnika biomasowego, wzdluz linii A-A na fig. 2. Celem uzyskania wlasciwych parametrów pracy kotla energetycznego przy spalaniu pylu biomaso- wego, sciany jego komory paleniskowej 1 sa dostosowane do zabudowy wirowych palników pylowych biomasowych 6 i wirowych dysz powietrza dopalajacego WOFA (Whirl Over Fired Air) 8. Ponadto w stru- mieniu spalin wylotowych jest dobudowany dodatkowy podgrzewacz wody 3 oraz sa powiekszone, korzystnie do 20% powierzchnie ogrzewalne zespolu przegrzewaczy pary 5, podgrzewaczy wody 2 i roz- budowanego podgrzewacza powietrza 4, wzgledem kotla energetycznego do spalania paliw kopalnych. Przebieg dzialania kotla energetycznego przystosowanego do spalania pylowego paliwa biolo- gicznego (zmielonej biomasy) wedlug wzoru uzytkowego jest nastepujacy. Ze zbiornika pylu biomaso- wego 11 wygarniaczem pylu 12, pyl biomasowy poprzez otwory wylotowe 27, których ilosc odpowiada liczbie palników pylowych biomasowych 6 zabudowanych w komorze paleniskowej 1 kotla energetycz- nego jest doprowadzany do podajnika slimakowego pylu biomasowego 13 i dozownika celkowego pylu biomasowego 14 oraz zasuwy odcinajacej 18, dalej do komory mieszania pylu z powietrzem 26, w której nastepuje porywanie pylu przez powietrze tloczone z wentylatora wysokocisnieniowego lub dmuchawy 15 i transport czynnika zapylonego do palnika pylowego biomasowego 6. Powietrze transportowe doprowadzone jest z czerpni powietrza nosnego 16 wyposazonej w tlumik halasu 17 poprzez klape regulacyjna powietrza transportowego 19. Na drodze transportu pylu do palnika pylowego biomasowego 6 zabudowane sa urzadzenia bezpieczenstwa, tj. membrana eksplozyjna 21 i klapa zwrotna 25 na pyloprzewodzie biomasy. Zbiornik PL 70 202 Y1 4 pylu biomasowego 11 jest zasilany pylem biomasowym króccem doprowadzania pylu 20 poprzez zasuwe odcinajaca pylu 18. Na zbiorniku pylu biomasowego 11 jest zabudowany filtr oddechowy zbior- nika pylu biomasy 22. Palniki pylowe biomasowe 6 sa rozmieszczone na scianach komory paleniskowej 1 kotla ener- getycznego w miejscach zapewniajacych optymalne warunki spalania i odbioru ciepla przez uklad parowo-wodny. Rozmieszczenie palników na scianach komory paleniskowej jest dobierane zgodnie z wynikami obliczen i badan, komputerowych badan symulacyjnych, korzystnie w dolnej strefie spalania, z pochyleniem w góre od poziomu pod katem osi ? korzystnie nie wiekszym niz 12°. Dla uzyskania zupelnego wypalenia paliwa w spalinach ponad palnikami pylowymi w kotle ener- getycznym przystosowanym do spalania pylowego paliwa biologicznego sa zabudowane wirowe dysze powietrza dopalajacego WOFA 8 z klapa regulacyjna powietrza dysz dopalajacych 23. W kotle energetycznym przystosowanym do spalania pylowego paliwa biologicznego, korzystnie stosowane sa niskoemisyjne palniki pylowe biomasowe typu wirowego, wyposazone w stozek rozbijajacy pyl biomasowy i zawirowywacz powietrza wtórnego o okreslonej liczbie wiru w dwóch podstawowych, odmiennych wykonaniach, tj. do spalania mieszaniny pylowej o niskiej koncentracji do 0,9 kg pylu bio- masowego/kg powietrza lub dla wysokiej koncentracji powyzej 1 kg pylu biomasowego/kg powietrza z wykorzystaniem urzadzen instalacji transportu, glównie wentylatorów lub dmuchaw 15, zapewniajace stabilne spalanie pylu biomasowego w eksploatacyjnym zakresie obciazen kotla energetycznego z niska emisja CO i NOx. Pozostawione w kotle energetycznym wedlug wzoru uzytkowego palniki pylowe weglowe 7 wraz z instalacja kotlowa mlyna weglowego 10 umozliwiaja wspólspalanie pylu biomasowego B z pylem weglowym W, wykorzystywane w przypadku braku wystarczajacej ilosci biomasy w trakcie eksploatacji kotla z zadanym obciazeniem. Pyl weglowy W do palnika pylowego weglowego 7 jest wówczas doprowadzany z pozostawionej instalacji kotlowej mlyna weglowego 10. Powietrze do spalania P do palników pylowych weglowych 7 jest doprowadzane z kolektora, przewodu powietrza goracego 9 za pomoca klapy regulacyjnej (z silow- nikiem) powietrza 24 dla palników pylowych. Powietrze gorace w kolektorze powietrza goracego 9 jest podgrzane w rozbudowanym podgrzewaczu powietrza 4 o powiekszonej powierzchni wymiany ciepla. Kociol energetyczny przystosowany do spalania pylowego paliwa biologicznego wedlug wzoru uzytkowego ma zastosowanie w energetyce przemyslowej i zawodowej szczególnie w przewidzianych do rewitalizacji (m.in. zmiany paliwa z kopalnego na biologiczne) czynnych urzadzen kolowych zapro- jektowanych do spalania paliw kopalnych i zapewnia bezpieczna prace wylacznie na pyle biomasowym bez rekonstrukcji elementów ukladu parowo-wodnego. Wykaz oznaczen 1. Komora paleniskowa kotla energetycznego 2. Podgrzewacz wody 3. Podgrzewacz wody dodatkowy 4. Rozbudowany podgrzewacz powietrza 5. Zespól przegrzewaczy pary 6. Palnik pylowy biomasowy 7. Palnik pylowy weglowy 8. Dysza powietrza dopalajacego WOFA (Whirl Over Fired Air) 9. Przewód (kolektor) powietrza goracego do spalania 10. Mlyn weglowy 11. Zbiornik pylu biomasowego 12. Wygarniacz pylu biomasowego ze zbiornika pylu biomasy 13. Podajnik slimakowy pylu biomasowego 14. Celkowy dozownik pylu biomasowego 15. Wentylator wysokocisnieniowy (dmuchawa) 16. Czerpnia powietrza nosnego 17. Tlumik halasu 18. Zasuwa odcinajaca pylu biomasowego 19. Klapa regulacyjna powietrza transportowego 20. Króciec doprowadzenia pylu biomasowego do zbiornika pylu 21. Membrana bezpieczenstwa eksplozyjna PL