(12) OPIS PATENTOWY. (54) Sposób i układ do spalania niskokalorycznych gazów o odpadowych

Transkrypt

1 R Z E C Z P O SP O L IT A P O L SK A Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (21) Numer zgłoszenia: (22) D ata zgłoszenia: (19) PL (11) (13) B1 (51) Int.C l.5: F23G 7/06 (54) Sposób i układ do spalania niskokalorycznych gazów o odpadowych (73) Uprawniony z patentu: (43) Zgłoszenie ogłoszono: Politechnika Wrocławska, Wrocław, PL BUP 11/90 (72) Twórcy wynalazku: Stanisław Kruczek, Wrocław, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: Halina Kruczek, Wrocław, PL Jerzy Pudłowski, Głogów, PL WUP 10/92 PL B1 (57) 1. Sposób spalania niskokalorycznych gazów odpadowych, w wirowej komorze współpracującej z kotłem opalanym pełnowartościowym paliwem stałym, znamienny tym, ze niskokaloryczny odpadowy gaz przed skierowaniem do komory dzieli się na dwa strumienie, przy czym pierwszym, sprężonym przez wentylator, strumieniem jako czynnikiem roboczym zasysa się spaliny o temperaturze 1100 K do 1200 K z komory paleniskowej kotła i w postaci mieszaniny o temperaturze wyższej od temperatury zapłonu wprowadza się stycznie do cylindrycznego pierścienia, przy czym spalana mieszanina nagrzewając wewnętrzny płaszcz komory, przemieszcza się w kierunku komory nawrotnej, do której wprowadza się drugi strumień niskokalorycznego gazu odpadowego, a powstała mieszanina palna przepływa spiralnie wewnętrzną komorą poprzez gardziel wylotową do komory kotła. fig 1

2 SPOSÓB I UKŁAD DO SPALANIA NISKOKALORYCZNYCH GAZÓW ODPADOWYCH Z a s t r z e ż e n i a p a t e n t o w e 1. Sposób spalania niskokalorycznych gazów odpadowych, w wirowej komorze współpracującej z kotłem opalanym pełnowartościowym paliwem stałym, z n a m i e n - n y t y m, że niskokaloryczny odpadowy gaz przed skierowaniem do komory dzieli się na dwa strumienie, przy czym pierwszym, sprężonym przez wentylator, strumieniem jako czynnikiem roboczym zasysa się spaliny o temperaturze 1100 K do 1200 K z komory paleniskowej kotła i w postaci mieszaniny o temperaturze wyższej od temperatury zapłonu wprowadza się stycznie do cylindrycznego pierścienia, przy czym spalana mieszanina nagrzewając wewnętrzny płaszcz komory, przemieszcza się w kierunku komory nawrotnej, do której wprowadza się drugi strumień niskokalorycznego gazu odpadowego, a powstała mieszanina palna przepływa spiralnie wewnętrzną komorą poprzez gardziel wylotową do komory kotła. 2. Układ do spalania niskokalorycznych gazów odpadowych, zawierający wirową komorę spalania oraz kocioł, z n a m i e n n y tym, że dwupłaszczowa wirowa komora / 1/ spalania jest połączona z komorą kotła /9/ po stronie wylotowej spalin oraz po stronie zasilającej komorę niskokalorycznym gazem odpadowym, przy czym wirowa komora /1/ spalania po stronie wylotowej jest połączona z dolną przednią częścią komory kotła /9/ a po stronie wlotowej z dolną tylną częścią komory kotła /9/. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do spalania niskokalorycznych gazów odpadowych, powstających w niektórych gałęziach przemysłu jako produkt uboczny. Z polskich opisów patentowych nr nr , , , znane są urządzenia do spalania niskokalorycznych gazów, w których stosuje się dodatkowe paliwo wysokokaloryczne, stabilizujące proces spalania. Znane sposoby spalania niskokalorycznych gazów odpadowych polegają na tym, że wprowadza się j e do komory cylindrycznej stycznie do wewnętrznych ścianek, a paliwo wysokokaloryczne wprowadza się osiowo. Powstałe spaliny ze spalania gazów niskokalorycznych i paliwa niskokalorycznego kieruje się spiralnie wzdłuż wewnętrznej powierzchni komory spalania do wylotu z komiry. Palenisko do spalania gazów niskokalorycznych tym sposobem zawiera cylindryczną komorę spalania oraz oddzielne palniki dla gazów niskokalorycznych i dla paliwa pełnowartościowego. Zasadniczą niedogodnością znanych rozwiązań Jest to, że dla prowadzenia stabilnego procesu spalania je st konieczne doprowadzenie w znacznej ilości paliwa pełnowartościowego. Z polskiego opisu patentowego nr znany jest sposób i palenisko do spalania niskokalorycznych gazów odpadowych. Wrozwiązaniu tym sposób spalania polega na tym, ze wytworzone spaliny ze spalania mieszaniny gazu pełnowartościowego z gazem niskokalorycznym podgrzewają tę mieszaninę do temperatury zapłonu.

3 Z polskiego opisu patentowego nr znany jest sposób i palenisko cyklonowe do spalania niskokalorycznych gazów. Wrozwiązaniu tym, gaz pełnowartościowy wprowadza się osiowo do cylindrycznej komory, a gaz niskokaloryczny stycznie do wewnętrznej powierzchni cylindrycznej, przy czym palnik gazu niskokalorycznego jest zabudowany w pobliżu wylotu z komory pod kątem α zawartym pomiędzy powierzchnią prostopadłą do osi wzdłużnej komory spalania a osią palnika. Z polskiego opisu patentowego nr znany j est palnik do spalania gazów niskokalorycznych, w którym dysza palnika otoczona jest pierścieniowym wylotem gazu, który otacza i przenika przez płomień powstały przy spalaniu gazu pełnowartościowego. Ponadto znany j est opia patentowy nr palnika do spalania gazów niskokalorycznych, który ma komorę spalania wstępnego i komorę mieszania. Wskład palnika wchodzi również komora spalania właściwego z kratownicą. Z opisu patentowego ZSRR nr znana jest komora spalania, do której wprowadza się stycznie gaz niskokaloryczny, a osiowo gaz pełnowartościowy. Znane są również sposoby spalania odpadowych gazów niskokalorycznych bezpośrednio w komorach kotłów energetycznych lub przemysłowych, w których paliwem podstawowym j est węgiel lub gaz pełnowartościowy, a gaz niskokaloryczny jest paliwem dodatkowym. Zasadniczą niedogodnością znanych sposobów spalania niskokalorycznych zapylonych gazów bezpośrednio w komorach kotła j est to, że występujące w gazach pyły smoliste nie ulegają całkowitemu spaleniu, czy związaniu z żużlem, lecz unoszone ze spalinami do powierzchni konwekcyjnych kotła tworzą osad na rurach, co pogarsza wymianę ciepła, powodując zarastanie kanałów kotła. Wprowadzenie odpadowych gazów niskokalorycznych bezpośrednio do komory spalania powoduje pogorszenie się procesu spalania paliwa podstawowego. Zasadniczą niedogodnością znanych sposobów spalania gazów niskokalorycznych w komorach dobudowanych do istniejących kotłów czy innych urządzeń j e st to, że do utrzymania stabilnego spalania niezbędne są duże ilości paliwa pełnowartościowego gazowego czy ciekłego. Istota wynalazku w zakresie sposobu polega na tym,że niskokaloryczny gaz odpadowy przed skierowaniem do komory dzieli się na dna strumienie, przy czym pierwszym sprężonym przez wentylator strumieniem jako czynnikiem roboczym zasysa się spaliny o temperaturze 1100 K do 1200 K z komory paleniskowej kotła i a postaci mieszaniny o temperaturze wyższej od temperatury zapłonu oprowadza się stycznie do cylindrycznego pierścienia. Spalana mieszanina nagrzewając wewnętrzny płaszcz przemieszcza się w kierunku komory nawrotnej, do której wprowadza się drugi strumień niskokalorycznego gazu odpadowego z powietrzem. Powstała mieszanina palna przepływa spiralnie wewnętrzną komorą przez gardziel wylotową do komory kotła. Istota wynalazku w zakresie układu do spalania niskokalorycznych gazów odpadowych polega na tym, że dwupłaszczowa wirowa komora spalania jest połączona z komorą kotła po stronie wylotowej spalin oraz po stronie zasilającej komorę odpadowym gazem niskokalorycznym. Wirowa komora spalania po stronie wylotowej je st połączona z dolną przednią częścią komory kotła, a po stronie wlotowej z dolną tylną częścią komory kotła. Zasadniczą korzyścią techniczną wynikającą ze stosowania sposobu i układu według wynalazku jest wyeliminowanie pełnowartościowego paliwa gazowego lub ciekłego, używanego obecnie jako paliwa stabilizującego proces spalania w komorze. Dalszą korzyścią j est to, że przy spalaniu odpadowych gazów zapylonych następuje separacja smolistych pyłów w wirowej komorze i wpływające czyste spaliny do kotła nie powodują zanieczyszczenia powierzchni konwekcyjnych kotła, jak ma to miejsce

4 przy bezpośrednim wprowadzeniu gazu jako paliwa dodatkowego do komory paleniskowej kotła. Przedmiot wynalazku j est przedstawiony w przykładzie realizacji na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu do spalania, a fig. 2-komorę spalania w przekroju osiowym. Wirowa komora 1 spalania jest wykonana z dwóch współosiowych ceramicznych płaszczy zewnętrznego płaszcza 2 i wewnętrznego płaszcza 3. Wczęści wylotowej komora 1 posiada palnik 4 połączony ze strumieni cą 5. Strumienica 5 j est połączona po stronie gazu odpadowego poprzez wentylator 6 z głównym kolektorem 7, a po stronie ssącej króćcem 8 z tylną dolną częścią komory kotła 9. Kolektor gazu niskokalorycznego je st również połączony poprzez zasuwę 10 z palnikiem 11. Gardziel wylotowa 12 łączy wirową komorę 1 spalania z przednią dolną częścią komory kotła 9. Wirowa komora spalania 1 w czołowej części ma właz 13 do komory nawrotnej 14, a w części cylindrycznej zewnętrznej w pobliżu ściany czołowej króciec 15 odprowadzający odseparowane pyły. Niskokaloryczny zapylony gaz o wartości opałowej kj/m3, będący odpadowym paliwem w hutach miedzi j est podawany wentylatorem 6 do strumienicy 5, gdzie jako czynnik roboczy zasysa spaliny z tylnej dolnej części komory kotła rusztowego 9 poprzez kanał 8. Zassane spaliny mieszając się z gazem podgrzewają go i w postaci mieszaniny wpływają stycznie palnikiem 4 w pobliżu wylotu z komory do pierścienia cylindrycznego utworzonego przez dwa współosiowe walce. Mieszanina doprowadzona do temperatury zapłonu dzięki entalpii fizycznej spalin i promieniowaniu wewnętrznego pierścienia 3 komory spalania zapala się i spiralnie przepływa do ściany czołowej, miesza się z drugim strumieniem gazu odpadowego wprowadzonym stycznie poprzez palnik 11. Cała mieszanina ulegając spalaniu spiralnie przepływa wewnętrznym cylindrem a następnie poprzez gardziel wylotową 12 do dolnej przedniej części komory paleniskowej kotła 9, gdzie ulega dalszemu dopaleniu. Tlen potrzebny do spalania składników palnych gazu odpadowego pochodzi z nadmiaru powietrza, przy jakim prowadzi się proces spalania w kotle oraz z gazu. Wytrącone cząstki stałe w wirowej komorze spalania odprowadza się króćcem 15.

5

6 fig. 1. fig. 2. Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena zł