Wkład paleniskowy pozycjonująco-napowietrzający złoże paliwa stałego spalanego w palnikach retortowych albo sztokerowych

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Politechnika Poznańska

• Bartosz Ciupek,
• Jarosław Bartoszewicz

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Przedmiotem wynalazku jest wkład paleniskowy pozycjonująco napowietrzający złoże paliwa stałego spalanego w palnikach retortowych albo sztokerowych poprzez ukierunkowanie formującego się w palenisku złoża paliwa oraz doprowadzenia powietrza w sposób zawirowany w przestrzeń spalanego paliwa. Zastosowanie układu pozycjonowania paleniska z jednoczesnym ukierunkowaniem i zawirowaniem doprowadzanego do spalanego paliwa powietrza wpływa na zniwelowaniu problemu z żużlowaniem wypalanego złoża paliwa oraz wpływa korzystnie na proces spalania, prowadząc do ograniczenia ilości emitowanych substancji szkodliwych w szczególności tlenków azotu (NOx) oraz pyłów (PM). Zawirowana struga powietrza doprowadzona do palącego złoża penetruje jego cały przekrój i pozwala w sposób optymalny napowietrzyć złoże tka aby proces spalania realizowany w palniku retortowym lub stokerowym mieścił się w przedziale współczynnika nadmiaru powietrza (λ) w zakresie od 1,25 do 3,15. Osiągnięcie procesu spalania z wykorzystaniem wkładu paleniskowego pozwala ograniczyć ilość emitowanych substancji szkodliwych oraz CO2 co przekłada się bezpośrednio na podniesienie sprawności urządzenia grzewczego i wpływa korzystnie na ochronę środowiska.

ISTOTA WYNALAZKU

Istotą wynalazku jest wkład paleniskowy pozycjonująco-napowietrzający złoże paliwa stałego spalanego w palnikach retortowych albo sztokerowych. Wkład stanowi tuleja z wydrążonymi kanałami powietrznymi poprzecznymi i pionowymi oraz koroną mocującą. Na pobocznicy walca tulei znajdują się rozmieszczone obwodowo rzędy otworów napowietrzających ukierunkowane w poziomie pod kątem od 50° – 80° a w płaszczyźnie pionowej od 30° – 70° , a w koronie mocującej znajdują się symetrycznie rozstawione pionowe otwory powietrzne doprowadzające powietrze wtórne do procesu dopalania substancji szkodliwych w cofniętej strudze spalin. W korzystnym wariancie wkład posiada w koło pobocznicy obwodowe rozmieszczone żebra, których rolą jest pozycjonowanie wkładu w przestrzeni paleniska palnika pozwalając w sposób swobodny pozycjonować wkład i wpływać korzystnie na ograniczenie procesu żużlowania spalanego paliwa. Taka konstrukcja wkładu pozwala osiągnąć pożądane zawirowanie strugi i uzyskanie przepływu wstecznego, którego efektem będzie ponowne doprowadzenie substancji szkodliwych do strefy spalania i ich termicznej redukcji. Skutkiem takiego zjawiska będzie obniżenie emisji związków szkodliwych do atmosfery, zwiększenie sprawności procesu spalania, a tym samym urządzeń grzewczych. Największe ograniczenie emitowanych substancji szkodliwych osiąga się poprzez wielopozycyjne napowietrzenie złoża paliwa oraz wprawienie spalin w ruch wirowy z cofnięciem ich w centrum płomienia. Doprowadzi to do zwiększenia sprawności kotłów i pieców a tym samym zmniejszenia zużycia paliw stałych. Innowacyjność rozwiązania polega na fakcie, że system redystrybucji powietrza będzie mógł być zastosowany w istniejących palikach i kotłach oraz nowo produkowanych. Wkład pozycjonujący pozwala na łatwy jego demontaż i czyszczenia. Zastosowanie demontowanego wkładu ma ogromne znaczenie eksploatacyjne. Wiąże się to z możliwością jego czyszczenia i konserwacji. Optymalne ukształtowanie i ukierunkowanie kanałów doprowadzających powietrze w wielu strefach spalania pozwala ograniczyć żużlowanie spalanego paliwa, które w przypadku kanałów nie ukierunkowanych zatykają się zaburzając równomierność dopływającego powietrza do spalania. Wynalazek pokazano na rysunku na którym fig.1 pokazuje przekrój wkładu, fig. 2 rzut ideowy z góry a fig. 3 rzut z dołu. Kanały napowietrzające złoże paliwa stanowią integralną część tulei 1 stanowiącej wkład palnikowy, będącego elementem składowym konstrukcji palnika retortowego. Zadaniem otworów jest dostarczanie powietrza przepływającego przez złoże paliwa do obszaru spalania znajdującego się wewnątrz komory paleniskowej wkładu 2. Określenie optymalnego kąta nachylenia kanałów dostarczających powietrze do procesu spalania (α i β) skutkuje uzyskaniem takiego ukształtowania strugi powietrznej, która warunkować będzie największe sturbulizowanie strugi. To z kolei prowadzić będzie do cofania się powstających w procesie spalania gazów spalinowych w centrum płomienia, charakteryzującym się występowaniem najwyższej możliwej do uzyskania temperatury z spalania. Zawrócenie gazów spalinowych do wnętrza strefy płomienia pozwoli na dopalenie substancji szkodliwych co przełoży się na zmniejszenie emisji szkodliwych związków toksycznych do atmosfery. Poprzez zawirowanie strugi spalin uzyskuje się zjawisko przepływu wstecznego gazów spalinowych. Wpływa to na zawrócenie w strefę centrum płowienia spalin i umożliwia ich dopalenie. Skutkiem tego jest obniżenie emisji CO, NOx i pyłów oraz zwiększenie sprawności palenisk poprzez poprawę efektywności dopalania cząstek palnych paliwa.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Wkład paleniskowy pozycjonująco-napowietrzający posiada potencjał komercyjny i wdrożeniowy w zakładach i firmach produkujących kotły grzewcze, piece na paliwa stałe oraz firmy zajmujące się produkcją palników na paliwa stałe. Zainteresowane rozwiązaniem mogą być również zakłady i przedsiębiorstwa zajmujące się modernizacją i modyfikacją kotłów i piecy grzewczych. Projektowanie i wytwarzanie wkładu palnikowego oparte jest na materiałach, podzespołach i technologiach powszechnie stosowanych w produkcji i modernizacji kotłów,piecy czy palników stąd wdrożenie do produkcji nowego rozwiązania w postaci wkładu napowietrzajacego nie przyczyni się do konieczności drogiej i czasochłonnej modyfikacji parku maszynowego czy wykorzystywanych technologii produkcyjnych, a głównie przyczyni się do wzbogacenia aktualnej oferty firmy czy przedsiębiorstwa. Montaż i użytkowanie wkładu jest uproszczone, co pozwala traktować go jako element uzupełniający układ grzewczy kotła, a to pozwala zastosować rozwiązanie w kotłach czy palnikach nowo produkowanych ale i urządzeniach już wdrożonych do produkcji w prosty i nieinwazyjny sposób je modyfikując.