PL B1. TKW COMBUSTION Sp. z o.o. w upadłości,głowno,pl BUP 24/04

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. F23G 1/00 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób i instalacja spalania odpadów zwierzęcych (73) Uprawniony z patentu: TKW COMBUSTION Sp. z o.o. w upadłości,głowno,pl (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 24/04 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 09/09 (72) Twórca(y) wynalazku: Henryk Karcz,Wrocław,PL Tomasz Butmankiewicz,Opole,PL Władysław Sikorski,Wrocław,PL (74) Pełnomocnik: Syndyk dr Ewa Górska-Marciniak, TKW Combustion Sp. z o.o. w upadłości PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób i instalacja spalania odpadów zwierzęcych, zwłaszcza mączki kostnej, tłuszczów odpadowych i innych przetworzonych odpadów pochodzenia zwierzęcego. Według polskiego zgłoszenia patentowego P odpady organiczne, zwłaszcza mączki mięsno-kostne, tłuszcze odpadowe i inne przetworzone odpady pochodzenia zwierzęcego są spalane w cementowniczym piecu obrotowym w procesie wypalania klinkieru paliwem szlachetnym, ewentualnie mieszanką zawierającą paliwa szlachetne i alternatywne. Odpady te są dodawane do pieca cementowniczego przez główny palnik do płomienia z temperaturami od 1900 do 2000 C lub do gorącej części pieca obrotowego z temperaturami od 1400 C do 1900 C. Przy tym sposobie część wartości energetycznej paliwa szlachetnego lub mieszanki paliw szlachetnych zastępuje się mączką mięsnokostną, tłuszczem odpadowym lub innymi przetworzonymi odpadami pochodzenia zwierzęcego, które przy wysokich temperaturach i utleniającej atmosferze piecowej z nadmiarem powietrza do spalania zostają spalone z wykorzystaniem ich wartości opałowej. Nietoksyczne spaliny po rozkładzie termicznym częściowo zostają wychwycone przy wypalaniu przeciwprądowym przez zmieloną mieszankę surowców i tworzący się klinkier, a popiół powstały z minerałów kostnych po spaleniu kwantywnie przereaguje do masy klinkieru z mineralizującym działaniem tlenku fosforu P 2 O 5 na tworzenie faz klinkierowych. Zgodnie z wynalazkiem sposób spalania odpadów zwierzęcych, zwłaszcza mączki kostnej tłuszczów odpadowych oraz innych przetworzonych i rozdrobnionych odpadów pochodzenia zwierzęcego charakteryzuje się tym, że mączkę kostną lub inne przetworzone i rozdrobnione odpady pochodzenia zwierzęcego wprowadza się w obszar płomienia powstałego ze spalania tłuszczu zwierzęcego lub innego paliwa ciekłego w cylindrycznej komorze spalania przedpaleniska, w której wytworzony w procesie szybkiej pirolizy gaz węglowodorowy wprowadza się i spala w komorze spalania kotła, a karbonizat dopala się na ruszcie schodkowym lub w warstwie fluidalnej, natomiast wytworzony w procesie spalania popiół odprowadza się do zbiornika wypełnionego wodą. Mączkę kostną lub inne przetworzone i rozdrobnione odpady pochodzenia zwierzęcego doprowadza się do palnika wirowego za pomocą strumienia powietrza zewnętrznego zawirowanego w tym samym kierunku jak zawirowana mączka kostna. Przy prowadzeniu procesu odgazowania mączkę kostną doprowadza się do spalania strumieniem gazów spalinowych kierowanych z kotła i powstałą mieszankę mączki z gazami spalinowymi wprowadza się ruchem wirowym do przestrzeni komory przedpaleniska wokół płomienia spalanego tłuszczu odpadowego lub innego paliwa ciekłego. Do palnika wirowego spalania mączki kostnej i do palnika spalania tłuszczu zwierzęcego odpadowego doprowadza się powietrze zewnętrzne z wentylatora i/lub powietrze zanieczyszczone z instalacji wewnętrznej. Do spalania doprowadza się tłuszcz odpadowy pochodzenia zwierzęcego podgrzany do temperatury około 100 C i o ciśnieniu od 0,05 do 0,6 MPa. Instalacja spalania odpadów zwierzęcych zwłaszcza mączki kostnej, tłuszczów odpadowych oraz innych przetworzonych i rozdrobnionych odpadów pochodzenia zwierzęcego, charakteryzuje się tym, że zawiera przedpalenisko z cylindryczną komorą spalania o osi pionowej połączone kanałem z komorą spalania kotła, której oś pozioma jest prostopadła lub prawie prostopadła do osi pionowej cylindrycznej komory spalania przedpaleniska. Komora ta jest od dołu zamknięta skrzynią powietrza a od góry jest zamknięta płytą czołową w której jest osadzony współosiowo palnik wirowy do spalania mączki kostnej z palnikiem do spalania tłuszczu zwierzęcego. Do lancy palnika jest kierowany do spalania tłuszcz odpadowy o temperaturze około 100 C i ciśnieniu od 0,05 do 0,6 MPa, poprzez instalację zawierającą zespół regulacji ciśnienia tłuszczu, zespół armatury przypaleniskowej, podzespół parowy zespołu armatury przypaleniskowej oraz podzespół regulacji ciśnienia pary. Skrzynia powietrza zamykająca komorę stożkową przedpaleniska zawiera dno sitowe w którym są osadzone dysze osłonięte od góry z wylotami powietrza skierowanymi na dół pod kątem około trzydzieści stopni. Zamiennie komora stożkowa przedpaleniska jest zamknięta skrzynią powietrza w której jest umieszczony ruszt schodkowy wykonany z kilku płytek blaszanych o stopniowo malejących średnicach, ustawionych jedna nad drugą za pomocą pierścieni i połączonych trwale z tymi pierścieniami, w których są utworzone szczeliny o zróżnicowanych wielkościach przez które jest kierowane powietrze do części środkowej rusztu schodkowego. Wewnątrz rusztu jest pionowo zamocowana rura do odprowadzania popiołu ze stożkowatym zakończeniem górnej części, nad którym jest podwieszona osłona stożkowa za pomocą prętów zamocowanych do górnej części skrzyni powietrza.

3 PL B1 3 Zastosowanie instalacji według wynalazku stanowi korzystne rozwiązanie w zakresie całkowitego i zupełnego spalania mączki kostnej, tłuszczów odpadowych oraz innych przetworzonych i rozdrobnionych odpadów pochodzenia zwierzęcego. Spalanie ogranicza niemal całkowicie emisję do atmosfery substancji szkodliwych ponieważ w gazach spalinowych nie stwierdzono występowania tlenku węgla, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i sadzy. Korzystne wyniki spalania są osiągane poprzez zastosowanie przedpaleniska w którym odbywa się szybki proces pirolizy i częściowego spalania, natomiast pozostałe gazy są dopalane w komorze spalania kotła. Składniki stałe powstałe z procesu pirolizy jak koksik są dopalane w złożu fluidalnym lub na ruszcie schodkowym w komorze spalania przedpaleniska, a produktem końcowym ze spalania jest popiół zawierający głównie związki wapnia oraz ciepło wykorzystywane do wytwarzania pary wodnej. Przedmiot wynalazku jest dokładniej objaśniony za pomocą rysunku, na którym fig. 1 i 1a przedstawia instalację według schematu złożonego z dwóch części dla łatwiejszego odczytania, fig. 2 - komorę powietrza ze złożem fluidalnym zamykającą przedpalenisko oraz fig. 3 - komorę powietrza z rusztem schodkowym stosowaną zamiennie zamiast komory ze złożem fluidalnym. Sposób spalania polega na tym, że mączkę kostną lub inne przetworzone i rozdrobnione odpady pochodzenia zwierzęcego wprowadza się palnikiem wirowym 10 w obszar płomienia powstałego ze spalania tłuszczu zwierzęcego lub innego paliwa ciekłego w cylindrycznej komorze spalania 16b przedpaleniska 16. Tłuszcz zwierzęcy doprowadza się do komory 16b podgrzany do temperatury około 100 C i ciśnieniu od 0,05 do 0,6 MPa, w której jest spalany w temperaturze rzędu C, a następnie w kotle w temperaturze rzędu 1100 C C. Wytworzony w komorze spalania 16b w procesie szybkiej pirolizy gaz węglowodorowy kieruje się do komory spalania 18a kotła 18 i spala w tej komorze, natomiast koksik dopala się na ruszcie schodkowym 24a lub w warstwie fluidalnej 23a. Spaliny z komory spalania 16b są kierowane poprzez kanał wylotowy 17 i komorę spalania 18b do komina 18c, a wytworzony w procesie spalania popiół kieruje się do zbiornika 20 wypełnionego wodą, a ze zbiornika 20 uwodniony popiół jest kierowany na składowisko. Do palnika wirowego 10 mączka kostna lub inne rozdrabniane odpady pochodzenia zwierzęcego, doprowadza się strumieniem powietrza lub gazów spalinowych. Zawirowana mieszanka mączki kostnej z powietrzem lub mieszanka mączki kostnej ze spalinami zostaje wprowadzona ruchem wirowym do przestrzeni komory spalania 16b wokół płomienia powstałego ze spalania tłuszczu lub innego paliwa ciekłego. Jeżeli w komorze spalania 16b będzie spalanie mączki kostnej to czynnikiem nośnym w palniku wirowym 10 jest strumień powietrza podawany przez wentylator 2 i klapę regulacyjną 4, a jeżeli przebiegać będzie proces odgazowywania mączki kostnej lub innych przetworzonych i rozdrobnionych odpadów pochodzenia zwierzęcego, to czynnikiem nośnym w palniku wirowym 10 są spaliny kierowane z kotła 18 poprzez wentylator 18d i klapę regulacyjną 18f. Instalacja zawiera wyposażenie do spalania mączki kostnej tłuszczów odpadowych oraz innych przetworzonych i rozdrobnionych odpadów pochodzenia zwierzęcego. Mączka kostna jest gromadzona w zbiorniku 1 do którego jest kierowany z wentylatora 2 strumień powietrza podmuchowego, przewodem 3 poprzez wpięte w ten przewód klapy regulacyjne 4, 5. Ze zbiornika 1 mieszanka mączki z powietrzem jest przez podajnik 6, dyszę zasysającą 7 i przewód 8 z manometrem 9 kierowana do palnika wirowego 10 do którego kanałem zewnętrznym 11 jest podawane powietrze z wentylatora 2 przewodami 3 i 12 poprzez klapę regulacyjną 13 jak również jest podawane powietrze zanieczyszczone z instalacji wewnętrznej 3a poprzez zawór trójdrogowy 13b, klapę regulacyjną 13c i przewód 12. Do palnika 40 jest podawane powietrze z wentylatora 2 przewodami 3 i 12a poprzez klapę regulacyjną 13a, a powietrze zanieczyszczone z instalacji wewnętrznej 3a jest podawane do palnika 40 przewodem 12a poprzez zawór trójdrogowy 13b i klapę regulacyjną 13d. Palnik wirowy 10 wraz z zapalarką wysokoenergetyczną 14 i zespołem dozoru płomienia 15 jest osadzony w płycie czołowej 16a komory cylindrycznej 16b przedpaleniska 16. Komora 16b jest w dolnej części połączona kanałem wylotowym 17 z komorą spalania 18a kotła 18, oś której jest prostopadła lub prawie prostopadła do pionowej osi komory cylindrycznej 16b przedpaleniska 16. Spaliny z kotła 18 są przewodem 18b kierowane do komina 18c, natomiast w procesie odgazowywania mączki kostnej są kierowane do palnika wirowego 10 poprzez wentylator 18d, przewód 18e, klapę regulacyjną 18f i przewód 3. Komora spalania 16b jest w dolnej części zakończona komorą stożkową 16c, ta zaś jest zamknięta skrzynią powietrza 16e z dnem sitowym 16d. Skrzynia powietrza 16e poprzez przynależny króciec zasilający 16f, przewód 16g, klapę regulacyjną 16h jest połączona z przewodem 3 powietrza zasilającego. W dnie sitowym 16d jest osadzona rura 19 poprzez którą popiół jest odprowadzany do zbiornika 20 wypełnionego wodą, a uwodniony popiół jest podajnikiem 21 odprowadzany na wysypisko. Dno sitowe 16d zawiera dysze 23

4 4 PL B1 z wylotami powietrza skierowanymi w kierunku dna skrzyni 16e, pod kątem w przedziale 20-60, korzystnie pod kątem 30. Rura 19 jest od góry osłonięta stożkowym daszkiem 22 podpartym prętami 22a, przy czym elementy te 19, 22 i 22a są wykonane z materiałów ogniotrwałych. Powietrze podawane do skrzyni 16e przepływa przez dysze 23 i nad dnem sitowym 16d wytwarza ze znajdującego się popiołu warstwą fluidalną 23d, a wpadające nie spalane grube fragmenty mączki kostnej lub innych rozdrobnionych odpadów ulegają w warstwie fluidalnej 23d spaleniu. Zamiennie jest stosowana skrzynia powietrza 27 zasilana powietrzem z wentylatora 2 poprzez króciec 16f, przewód 3 klapy regulacyjne 4, 16h i przewód 16g. Wewnątrz skrzyni 24 jest wbudowany ruszt schodkowy 24a wykonany z kilku płytek blaszanych 24b o stopniowo malejących średnicach ustawionych jedna nad drugą za pomocą pierścieni 24c i połączonych trwale z tymi pierścieniami, przy czym pomiędzy płytkami blaszanymi 24b i pierścieniami 24c są utworzone szczeliny 24d. Wewnątrz rusztu schodkowego 24a jest osadzona rura 24e do odprowadzania popiołu do zbiornika 20, która w górnej części jest zakończona rozszerzeniem stożkowatym, nad którym jest podwieszona osłona stożkowa 24f za pomocą prętów 24h połączonych z górną częścią skrzyni 24. Osłona stożkowa 24f kieruje dopalania duże nie spalone fragmenty mączki kostnej do wewnętrznej przestrzeni rusztu schodkowego 24a. Gazy pirolityczne, które nie zostały spalone w komorze spalania 16b są dopalane w komorze spalania 18a i gorące spaliny oddają swoje ciepło powierzchniom ogrzewalnym kotła 18, przy czym podzespół ogrzewalny kotła 18 jest włączony w podzespół ogrzewalny przedpaleniska 16, którego komora 16b zawiera wymurówkę ogniotrwałą stabilizującą proces zapłonu i spalania mączki kostnej. Tłuszcz odpadowy pochodzenia zwierzęcego przeznaczony do spalania, jest kierowany do zbiornika 25 wyposażonego w parogrzałkę 26, w którym jest podgrzewany do temperatury około 100 C. Ze zbiornika 25 podgrzewany tłuszcz jest przetłaczany pompą 29 do zespołu 34 regulacji ciśnienia tłuszczu poprzez zawór odcinający 27, filtr 28, rurociąg 30, manometr miejscowy 31 i manometr 32 zdalnie przekazujący wartości ciśnienia i termometr 33. Zespół regulacji 34 zawiera wyposażenie obejmujące zawór regulacyjny 34a zdalnie sterowany, dwa zawory odcinające 34b i beipass 34c z zaworem odcinającym 34d. Zespół regulacji 34 umożliwia regulację ciśnienia tłuszczu w przedziale od 0,05 do 0,6 MPa. Z zespołu regulacji 34 tłuszcz jest kierowany do zespołu 37 armatury przypalnikowej przewodem 35 poprzez przepływomierz 36. Wyposażenie zespołu 37 armatury przypalnikowej przeznaczonej do recyrkulacji tłuszczu obejmuje zawór odcinający 37a, zawór regulacyjny 37b, odstojnik osadu 37c, zawór trójdrogowy 37d zdalnie sterowany i przewód recyrkulacyjny 38 połączony ze zbiornikiem 25, natomiast do spalania tłuszcz jest zaworem trójdrogowym 37d kierowany do lancy 40a palnika 40 poprzez przewód 39, zawór odcinający 37e zdalnie sterowany, oraz manometr 37f z którego pomiary są zdalnie przekazywane do szafy sterowniczej. W zespół 37 armatury przypalnikowej jest włączony podzespół parowy 41 zawierający zawór regulacyjny 41a, odstajnik zanieczyszczeń 41b, zawór zwrotny 41c oraz zawór trójdrogowy 41d zdalnie sterowany z beipassem 41e i kryzą dławiącą 41f. W czasie gdy palnik 40 nie pracuje para grzewcza z zaworu 41d jest kierowana przewodem 42 do przewodu tłuszczu 39. W przewód 42 jest wpięty manometr 43, zawór zwrotny 44 i kryza dławiąca 45. W czasie pracy palnika 40 para grzewcza jest kierowana do lancy 40a tego palnika poprzez zawór trójdrogowy 41d i przewód 46 z wpiętym w ten przewód manometrem 47 do miejscowego odczytu ciśnienia i manometrem 47a do zdalnego przekazywania pomiarów. Para do zespołu armatury przypaleniskowej 37 jest dostarczana z podzespołu 48 regulacji ciśnienia pary, zawierającego zawór regulacyjny 48a zdalnie sterowany, zawór odcinający 48b, beipass 48c z zaworem regulacyjnym 48d. Para grzewcza z kotła 18 przewodem parowym 53 zasila kolektor 54, przewód parowy 49 i parogrzałkę 26. W przewód parowy 49 jest wpięty manometr 50 do pomiarów miejscowych i manometr 51 do zdalnych pomiarów oraz termometr 52. Kondensat z parogrzałki 26 i z zespołu grzewczego 55 jest odprowadzany do zbiornika skroplin 56. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób spalania odpadów zwierzęcych, zwłaszcza mączki kostnej, tłuszczów odpadowych oraz innych przetworzonych i rozdrobnionych odpadów pochodzenia zwierzęcego, znamienny tym, że mączkę kostną lub inne przetworzone i rozdrobnione odpady pochodzenia zwierzęcego wprowadza się w obszar płomienia powstałego ze spalania tłuszczu zwierzęcego w komorze spalania (16b) przedpaleniska (16) i wytworzony w procesie szybkiej pirolizy gaz węglowodorowy z tej komory kieruje się do spalania w komorze (18a) kotła (18), natomiast powstały koksik dopala się na ruszcie schodko-

5 PL B1 5 wym (24a) lub w warstwie fluidalnej (23a), z których popiół kieruje się do zbiornika (20) wypełnionego wodą. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do spalania mączkę kostną lub inne przetworzone i rozdrobnione odpady pochodzenia zwierzęcego doprowadza się do palnika wirowego (10) strumieniem powietrza zewnętrznego zawirowanego w tym samym kierunku jak mączka kostna, natomiast przy prowadzeniu procesu odgazowania, mączkę kostną doprowadza się strumieniem gazów spalinowych kierowanych z kotła (18), przy czym mieszankę mączki kostnej z powietrzem zewnętrznym i mieszankę mączki z gazami spalinowymi wprowadza się ruchem wirowym do przestrzeni komory (16b) wokół płomienia spalonego tłuszczu odpadowego pochodzenia zwierzęcego lub innego paliwa ciekłego dla zapewnienia ciągłości spalania przy niedoborze tłuszczu zwierzęcego. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do spalania mączki kostnej i tłuszczu odpadowego doprowadza się powietrze zewnętrzne z wentylatora (2) i/lub powietrze zanieczyszczone z instalacji wewnętrznej (3a). 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że doprowadza się tłuszcz odpadowy podgrzany do temperatury około 100 C i ciśnieniu w przedziale 0,05-0,6 MPa do palnika (40) osadzonego w płycie czołowej (16a) i spala w temperaturze rzędu C w przedpalenisku i w temperaturze rzędu C w komorze spalania kotła. 5. Instalacja spalania odpadów zwierzęcych, zwłaszcza mączki kostnej, tłuszczów odpadowych oraz innych przetworzonych i rozdrobnionych odpadów pochodzenia zwierzęcego, znamienna tym, że zawiera przedpalenisko (16) z cylindryczną komorą spalania (16b) o osi pionowej, połączoną kanałem (17) z komorą spalania (18a) kotła (18), której oś pozioma jest prostopadła lub prawie prostopadła do osi pionowej cylindrycznej komory spalania (16b) zamkniętej od dołu skrzynią powietrza (16e) lub skrzynią powietrza (24) a od góry zamkniętej płytą czołową (16a) w której jest współosiowo osadzony palnik wirowy (10) i palnik (40) z lancą palnika (40a) do której jest kierowany do spalania tłuszcz odpadowy pochodzenia zwierzęcego i/lub inne paliwo ciekłe poprzez przynależną instalację zawierającą zespół (34) regulacji ciśnienia tłuszczu, zespół (37) armatury przypaleniskowej, podzespół parowy (41) oraz podzespół (48) regulacji ciśnienia pary. 6. Instalacja według zastrz. 5, znamienna tym, że skrzynia powietrza (16e) ma dno sitowe (16d) w którym są osadzone dysze (23) zawierające otwory z wylotami powietrza skierowanymi w kierunku dna skrzyni (16e), pod kątem od 20 do 60, korzystnie pod kątem 30, natomiast w dnie sitowym (16d) jest osadzona rura (19) do odprowadzania popiołu osłonięta od góry stożkowym daszkiem (22) podpartym prętami (22a) zamocowanymi do górnej części rury (19). 7. Instalacja według zastrz. 5, znamienna tym, że skrzynia powietrza (24) jest wyposażona w ruszt schodkowy (24a) wykonany z kilku płytek blaszanych (24b) o stopniowo malejących średnicach ustawionych jedna nad drugą za pomocą pierścieni (24c) i połączonych trwale z tymi pierścieniami, przy czym pomiędzy płytkami (24b) i pierścieniami (24c) są utworzone szczeliny (24b), natomiast wewnątrz rusztu schodkowego (24a) jest osadzona rura (24e) do odprowadzania popiołu do zbiornika (20), która w górnej części jest zakończona rozszerzeniem stożkowatym osłoniętym osłoną stożkową (24f) ustawiona za pomocą prętów (24h) zamocowanych do górnej części skrzyni (24).

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1

9 PL B1 9

10 10 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.