RO128229A0 - Arzător multisistem şi procedeu de ardere ecologică a biomasei sub formă de peleţi - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un arzător şi la un procedeu de ardere ecologică sub formă de pelete, utilizat la instalaţii pentru producerea energiei termice. Arzătorul conform invenţiei este alimentat dintr-un buncăr, prin nişte tuburi (1, 2) de alimentare, ce fac legătura cu un depozit (3) de alimentare, poziţionat la o înălţime prestabilită, deasupra unui grătar (4) alcătuit din nişte lamele (5) fixe, un mecanism (6) de antrenare, cu nişte pârghii (7) împingătoare, ce acţionează atât nişte lamele (8) împingătoare mobile, cât şi nişte împingătoare (9) de descărcare a cenuşii, care determină căderea cenuşii într-o cutie (10) cenuşar, prevăzută cu o uşă (21), în partea frontală a unui arzător fiind prevăzute nişte fante (11) de aer, dispuse la nivelul stratului de pelete, în zona în care sunt montate nişte bujii (129) incandescente de aprindere, nişte deschideri (13) realizate sub nivelul lamelor (5, 8) de grătar, prin care este aspirat aerul secundar de ardere, iar prin intermediul unei tubulaturi (14) de aer şi al unor găuri (15, 16) de distribuţie a aerului, din zona finală de grătar, stratul de pelete fiind delimitat şi menţinut de nişte pereţi (17) laterali, tip pieptene; produsele de ardere inversă, de sub grătar (4), se întâlnesc cu produsele de ardere directă de deasupra grătarului (4), şi primesc aerul terţiar de ardere, într-o cameră (18) de post ardere, introdus printr-uncanal (19) şi nişte orificii (20) de ardere. Procedeul conform invenţiei constă în introducerea aerului de proces care asigură alimentarea cu aer atât a stratului de combustibil în zona de ardere, cât şi a produselor de ardere sau gazeificare, ce rez

Description

ARZATOR MULTISISTEM ,J

Șl PROCEDEU DE ARDERE ECOLOGICA A BIOMASEI SUB FORMĂ DE PELETI

Invenția se referă la un arzător multisistem și la un procedeu de ardere ecologica a biomasei sub formă de peleti utilizați la instalații adecvate pentru producerea energiei termice care poate fi de la 20 KW, pînă la 350 KW,sau mai mare , prin montarea arzătoarelor în sistem modular.

Este cunoscut un arzător gravitațional ( Brevet RO 123389), pentru producerea energiei termice, prin arderea biomasei sub formă de peleti, care este compus dintr-un dozator, o cameră de combustie ce are un grătar la partea inferioară, în formă de L, dispus pe unul dintre niște pereți laterali, spre partea de sus a camerei, o zonă de coagulare a microparticulelor, în care pătrunde uniform aerul secundar și produce arderea totală a gazelor, un sistem de distribuție aer preîncălzit de la o tubulatură de absorbție care îmbracă o tubulatură de evacuare gaze a unei instalații în care a fost înglobat, la capătul căreia este cuplat un exhaustor, un depozit de cenușă, o carcasă metalică, cu niște elemente de susținere, un sistem de cuplare la un buncăr cu peleti și o fantă de evacuare a gazelor arse la o temperatură stabilită.

Este cunoscut un procedeu de ardere a biomasei sub formă de peleti ( brevet RO 123389) care constă în aprinderea simultană a peletilor pe toată lungimea unei camere de combustie, la baza unui grătar unde este amplasat un dispozitiv de aprindere, cu o lungime activă similară cu cea a camerei de combustie, cât și pe înălțimea acesteia, formându-se două straturi incandescente de peleti la temperatura de peste 1000°C, unul la baza grătarului și unul pe grătarul unei zone de coagulare microparticule și ardere totală a gazelor. Prin modul de distribuție a aerului, după atingerea temperaturii setate, aerul de combustie este închis , iar cel secundar este diminuat.

Arzătorul gravitațional și procedeul de ardere a biomasei sub formă de peleti au câteva dezavantaje care vor fi prezentate în continuare.

Astfel, soluția constructivă nu asigură o aprindere uniformă a stratului de peleți la dimensiuni ale arzătorului care ar fi fost necesare pentru depășirea unei sarcini termice de 60 KW, ceea ce limitează constructiv puterea termică pe unitatea de arzător la această valoare.

Emisiile de gaze de ardere incompletă în gazele de ardere, au valori care nu satisfac toate cerințele legale din toate țările de pe glob, privind poluarea iar lipsa unui

^-2012-00707-⁰ 8 -10- 2012 sistem de răscolire duce la limitarea strictă a calității peleților și la limitarea strictă a încărcării termice pentru a evita zgurificările.

Lipsa unui sistem de împingere nu oferă posibilitatea intervenției asupra timpului de rezidență a combustibilului pe grătar, iar lipsa unui sistem de descărcare a cenușilor duce la creșterea riscului de zgurificare și la apariția accidentală a incluziunilor de carbon fix în cenușa descărcată de pe grătar.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este realizarea simultană a arderii în sistem de gazeificare, cu formare de produse de ardere sub grătar și a arderii directe, cu formarea de produse de ardere deasupra grătarului, care realizează stabilitatea procesului de ardere, urmată de o post ardere.

Arzătorul multisistem conform invenției, rezolvă problema tehnică, prin aceea că este alimentat dintr-un buncăr, nereprezentat, prin intermediul unor tuburi de alimentare, care fac legătura cu un depozit de alimentare ce este poziționat la o înălțime prestabilită, deasupra unui grătar alcătuit din niște lamele fixe un mecanism de antrenare , cu niște pârghii împingătoare , care acționează atât niște lamele împingătoare mobile , cât și niște împingătoare de descărcare a cenușii, care determină căderea cenușii într-o cutie cenușar, prevăzută cu o ușă. In partea frontală a arzătorului sunt prevăzute niște fante de aer, dispuse la nivelul stratului de peleți, în zona în care sunt montate niște bujii incandescente de aprindere , niște deschideri, realizate sub nivelul lamelelor de grătar, prin care este aspirat aerul secundar de ardere, iar prin intermediul unei tubulaturi de aer și a unor găuri de distribuție a aerului din zona finală de grătar, stratul de peleți fiind delimitat și menținut de niște pereți laterali tip pieptene, produsele de ardere inversă de sub grătar se întâlnesc cu produsele de ardere directă de deasupra grătarului și primesc aerul terțiar de ardere, într-o cameră de post ardere , introdus printr-un canal și niște orificii de aer.

Procedeul de ardere ecologica a biomasei sub formă de pelete conform invenției, rezolvă problema tehnică, prin aceea că se introduce aerul de proces, care asigură alimentarea cu aer, atât a stratului de combustibil în zona de ardere cât și a produselor de ardere sau gazeificare ce rezultă din strat, astfel încât la nivelul stratului se introduce aer de ardere prin zona frontală a arzătorului, printr-un set de fante si găuri printre lamelele fixe de grătar, în zona de alimentare cu peleți, printr-un set de grile pe lateralele grătarului , în zona de ardere, prin găurile de aer, deasupra zonei de ardere, pentru completarea aerului introdus prin grilele laterale și deasupra stratului, la nivelul post arderii, printr-o serie de găuri dispuse circular deasupra grătarului, în zona de deversare a cenușilor și evacuare a gazelor de ardere către instalația de producere a energiei termice.

O 1 1 - O 0 7 O 7 - o 8 -10- 2012

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje :

- protejarea mediului prin reducerea totală a formării funinginei, reducerea semnificativă a emisiunilor de noxe, reducerea semnificativă a conținutului de carbon fix în cenuși, scăderea generării de particule de tip cenușă volantă, si diminuarea emisiilor de compuși organici volatili.

- menținerea curată a suprafețelor de transfer de căldură ale instalației în care este montat arzătorul, datorită unei arderi uscate la temperaturi ridicate(1300 grede) si eliminării depunerilor de funingine, particule și creozot;

- permite lărgirea gamei de peleți de biomasă utilizați, cum sunt cei cu puteri calorice mici, cu continui mare de impurități;

- reducerea gabaritului instalației de ardere datorită realizării unor încărcări termice specifice mai mari ale suprafeței de grătar;

- oferă posibilitatea reglării sarcinii termice la nivelul instalației de ardere prin parametrul unic, depresiune, la nivelul arzătorului și menținerea calității procesului de ardere la modificarea sarcinii termice a arzătorului.

Se prezintă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu figura care reprezintă o secțiune transversală, de principiu, prin arzătorul multisistem, montat în cadrul unei instalații de producere a energiei termice.

Arzătorul multisistem conform invenției,reprezentat in figura 1, este montat în cadrul unei instalații de producere a energiei termice și este alimentat cu peleți dintr-un buncăr, nereprezentat, prin intermediul unor tuburi de alimentare 1 și 2 care fac legătura cu un depozit de alimentare 3 . Baza de așezare a peleților este un grătar 4, alcătuit din niște lamele fixe 5.

Prin poziționarea depozitului de alimentare 3 la o anumită înățime deasupra grătarului 4, se stabilește grosimea stratului de peleți în procesul de ardere.

Un mecanism de antrenare 6, are niște pîrghii împingătoare 7, care acționează atât niște lamele împingătoare mobile 8, de împingere a peleților și curățarea grătarului 4, cât și niște împingătoare 9, de descărcare a cenușii.

Mișcarea de acționare a împingătoarelor 7, determină înaintarea combustibilului pe grătarul 4 și o descărcare a cenușelor într-o cutie cenușar 10.

Datorită mișcării și pe verticală a lamelelor împingătoare mobile 8, se generează o mișcare de forfecare printre lamelele fixe 5, ale grătarului 4. Astfel se rup eventualele formațiuni de zgură de pe și dintre acestea. Datorită pătrunderii lamelelor împingătoare mobile 8 în stratul de peleți, în timpul procesului de ardere, se rup și eventualele formațiuni de tip boltă de zgură care se pot forma.

(λ- 2 Ο 1 2 - Ο Ο 7 Ο 7 - Ο 8 -ίο- 2812 în zona frontală a arzătorului multisistem, aerul de ardere pătrunde în stratul de peleți, prin niște fante 11, care sunt la nivelul stratului de peleți din procesul de ardere, în zona în care sunt montate niște bujii incandescente de aprindere 12.

Aerul de ardere străbate stratul de sus în jos, generând fenomenul de ardere cu gazeificare sau termoliza masei de peleți. Gazele rezultate trec printre lamelele de grătar 5 și 8, sub grătar întîlnesc aerul secundar de ardere, care este aspirat prin niște deschideri 13, care sunt realizate sub nivelul lamelelor de grătar în fața arzătorului, la nivelul punctului fix al pârghiilor împingătoare 7.

Prin intermediul unei tubulaturi de aer 14 și a unor găuri laterale de distribuție a aerului 15, si celor de deasupra stratului 16 în zona finală de grătar, se furnizează atât aerul de ardere primar, cât și cel secundar pentru zona de grătar caracterizată de procesul de ardere dubla prin gazeificare si directă a stratului de peleți. Stratul de peleți este delimitat și menținut de niște pereți laterali tip pieptene 17, confecționați din oțel refractar, care asigură în același timp și pătrunderea aerului secundar de ardere in strat, atit pentru arderea directa cit si pentru gazeificare.

Aerul secundar, pentru arderea completă a amestecului de gaze rezultat din strat este furnizat direct de ansamblul de găuri de introducere a aerului 15, poziționat lateral stratului de peleți. Produsele de ardere inversă de sub grătarul 4 se întâlnesc cu produsele de ardere directă, de deasupra grătarului 4, și primesc aerul terțiar de ardere, într-o cameră de post ardere 18. Aerul terțiar de ardere este introdus în camera de post ardere 18, printr-un canal 19 și niște orificii de aer 20.

Datorită temperaturilor înalte ale gazelor de ardere(1300 grade celsius) din zona respectivă și a pătrunderii radiale a aerului în acesta, se realizează condițiile de desăvârșire a procesului de ardere, fiind eliminată posibilitatea prezenței funinginii sau a compușilor organici volatili în gazele de ardere. Tot astfel se reduce semnificativ și concentrația de oxizi de carbon si particule în gazele de ardere.

Aerul de ardere este aspirat din incinta de lucru a instalației de producere a energiei termice pe care este montat arzătorul, cu ajutorul unui exhaustor, prin fantele și găurile prevăzute pe fața arzătorului. Pornirea la rece a arzătorului se realizează cu ajutorul bujiilor incandescente 12. înlăturarea cenușii se face prin deschiderea unei uși a cenușarului 21 și preluarea manuală sau automata a acesteia, cu un dispozitiv tip făraș sau a unui snec acționat de un motor electric. Arzătorul se prinde pe fața instalației la care este folosit, prin intermediul unor șuruburi 22, a unor piulițe 23 și a unor flanșe 24.

CV 2 Ο 1 2 - Ο Ο 7 Ο 7 - ο 8 -10- 2012

Procedeul de ardere ecologica a biomasei sub formă de peleti constă în introducerea aerului de proces care asigură alimentarea cu aer atât a stratului de combustibil în zona de ardere, cât și a produselor de ardere sau gazeificare, ce rezultă din strat. Astfel la nivelul stratului se introduce aer de ardere prin frontul arzătorului, parte integrantă din frontul cazanului sau instalației utilizatoare a arzătorului, printr-un set de fante 11 si găuri 8, printre lamelele fixe de grătar 4, în zona de alimentare cu peleți, printr-un set de grile 17 pe lateralele grătarului 4 în zona de ardere, prin orificiile de aer 16 deasupra zonei de ardere, pentru completarea aerului introdus prin grilele laterale și deasupra stratului, la nivelul post arderii (arderea finală a reziduului carbonos din cenuși), printr-o serie de găuri dispuse circular deasupra grătarului, în zona de deversare a cenușilor și de evacuare a gazelor de ardere către instalația care utilizează gazele de ardere.

Procedeul de ardere ecologica a biomasei sub forma de peleti îmbină funcțional arderea pe grătar, cu formarea de gaze de ardere incompletă, deasupra stratului, cu ardere inversă, cu gazeificare, care presupune curgerea prin grătar, sub acesta, a unui debit de gaze de ardere incompletă, în amestec cu produse de gazeificare și termoliză.

O introducere de aer sub grătar, prin intermediul unor găuri în frontul si in lateralul arzătorului, care asigură aportul de aer secundar pentru produsele de gazeificare și termoliză de sub grătar, iar introducerea de aer prin găurile din zona finală a grătarului, deasupra acestuia, care asigură aerul de ardere pentru produsele de ardere incompletă ce rezultă din arderea directă a peleților pe grătar. Aerul este aspirat prin deschiderile arzătorului și consecutiv prin sistemul de ardere, de către un exhaustor montat pe evacuarea gazelor de ardere de pe cazane, tuburi radiant, încălzitoare de aer, cuptoare de pâine, uscatoare de cereale,etc.

Forma și dimensiunile deschiderilor de aspirație, traseele de circulație ale aerului de ardere, precum și sistemele de distribuție ale aerului în zonele de proces ale arzătorului sunt astfel proiectate încât să asigure proporțiile corecte între diversele zone prin auto-echilibrare a circuitelor fiind necesară o singură sursă de circulație a aerului și anume exhaustorul instalației de tiraj a gazelor de ardere.

Claims (2)

1. REVENDICĂRI

   1) . Arzător multisistem de ardere a biomasei sub forma de peleti, montat, în cadrul unei instalații de producere a energiei termice, prin intermediul unor șuruburi (22), a unor piulițe (23) și a unor flanșe (24), caracterizat prin aceea că, este alimentat dintr-un buncăr, nereprezentat, prin intermediul unor tuburi de alimentare (1,2), care fac legătura cu un depozit de alimentare (3) ce este poziționat la o înălțime prestabilită, deasupra unui grătar (4), alcătuit din niște lamele fixe (5), un mecanism de antrenare (6), cu niște pârghii împingătoare (7), care acționează atât niște lamele împingătoare mobile (8), cât și niște împingătoare de descărcare (9) a cenușii, care determină căderea cenușii într-o cutie cenușar (10), prevăzută cu o ușă (21), în partea frontală a arzătorului sunt prevăzute niște fante de aer (11), dispuse la nivelul stratului de peleți, în zona în care sunt montate niște bujii incandescente de aprindere (12), niște deschideri (13), realizate sub nivelul lamelelor de grătar (5,8), prin care este aspirat aerul secundar de ardere, iar prin intermediul unei tubulaturi de aer (14) și a unor găuri de distribuție a aerului (15,16) din zona finală de grătar, stratul de peleți fiind delimitat și menținut de niște pereți laterali (17) tip pieptene, produsele de ardere inversă de sub grătar (4) se întâlnesc cu produsele de ardere directă de deasupra grătarului (4) și primesc aerul terțiar de ardere, într-o cameră de post ardere (18), introdus printr-un canal (19) și niște orificii de aer (20).
2. 2) . Procedeu de ardere ecologica a biomasei sub formă de peleti, care utilizează arzătorul de la revendicarea 1, caracterizat prin aceea că, se introduce aerul de proces, care asigură alimentarea cu aer, atât a stratului de combustibil în zona de ardere cât și a produselor de ardere sau gazeificare ce rezultă din strat, astfel încât la nivelul stratului se introduce aer de ardere prin zona frontală a arzătorului, printr-un set de fante (11) si găuri (8), printre lamelele fixe de grătar(4), în zona de alimentare cu peleți, printr-un set de grile (17) pe lateralele grătarului (4), în zona de ardere, prin găurile de aer (16), deasupra zonei de ardere, pentru completarea aerului introdus prin grilele laterale și deasupra stratului, la nivelul post arderii, printr-o serie de găuri dispuse circular deasupra grătarului, în zona de deversare a cenușilor și evacuare a gazelor de ardere către instalația de producere a energiei termice.