Układ pozycjonowania kanałów napowietrzających komorę paleniskową palnika retortowego zasilanego paliwami stałymi

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Politechnika Poznańska

• Bartosz Ciupek,
• Wojciech Judt,
• Piotr Lijewski,
• Rafał Urbaniak

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Przedmiotem wynalazku jest układ pozycjonowania kanałów napowietrzających komorę paleniskową palnika retortowego zasilanego paliwami stałymi pozwalający na optymalne rozmieszczenie kanałów dostarczających powietrze do procesu spalania realizowanego przy pomocy wyporowych palników retortowych. Przeprowadzone testy dystrybucji powietrza na całej długości płyty paleniska pokazały skuteczność układu pozycjonowania kanałów napowietrzających. Zastosowanie optymalnego kąta napowietrzania ze względu na moc palnika i spalanego paliwa stałego daje możliwość ograniczenia ilości emitowanych substancji szkodliwych oraz przyczynia się do zwiększenia sprawności procesu spalania paliw stałych. Dodatkowym udogodnieniem płynącym z zastosowania optymalnego kąta napowietrzania spalanego paliwa jest ograniczenie procesu żużlowania które prowadzi do zatykania otworów napowietrzających. Uniwersalność rozwiązania pozwala optymalizować układy napowietrzania w palnikach retortowych lub wyporowych przeznaczonych do spalania paliw stałych.

ISTOTA WYNALAZKU

Istotą wynalazku jest układ pozycjonowania kanałów napowietrzających komorę paleniskową palnika retortowego zasilanego paliwami stałymi, który stanowi osadzana na talerzu palnika retortowego nakładka kierownicza z łopatkami kierowniczymi napowietrzającymi komorę paleniskową. Łopatki kierownicze rozmieszczone są obwodowo w równej odległości od siebie w ilości pozwalającej utworzyć strugę cofniętą gazów spalinowych. Łopatki te są ukształtowane tak aby dostarczane do obszaru spalania powietrze niezbędne do procesu spalania, tworzyło maksymalnie cofniętą strugę gazów spalinowych trafiającą w przestrzeń płomienia o najwyższej temperaturze. Korzystnie łopatki kierownicze są utworzone przez wycięcia w tarczy nakładki kierowniczej w postaci dwóch prostopadłych względem siebie cięć w kształt litery L. W tym wariancie dłuższe ramię jest poprowadzone wzdłuż promienia tarczy nakładki kierowniczej, a prostopadłe wycięcia tworzą zęby łopatek. Zęby są rozmieszczone wzdłuż obwodu tarczy nakładki kierowniczej w równych odległościach od siebie, a kąt nachylenia łopatki względem poziomu jest mierzony wzdłuż nacięcia położonego prostopadle w stosunku do promienia tarczy, krótszego ramienia litery L, zawiera się w zakresie od 15° do 75°.
Alternatywnie łopatki mogą występować w formie trwale mocowanych, np. przyspawanych, deflektorów do krawędzi promieniowych otworów w kształcie trójkąta. Istota funkcjonowania rozwiązania sprawdza się do utrzymywanie gazów spalinowych z zawartymi w nich pozostałościami substancji palnych przez jak najdłuższy okres czasu wewnątrz strefy płomienia, co pozwala na dopalenie tych związków. Prowadzi to do ograniczenia oddziaływania na środowisko dzięki zmniejszonej emisji tychże związków do atmosfery. Wynalazek w przykładzie realizacji pokazano na rysunku na którym fig.1 pokazuje ideowy diagram ilustrujący sposób działania nakładki, fig. 2 przekrój palnika z osadzoną nakładką a fig. 3 tarczę nakładki w widoku z góry z ośmioma łopatkami. Uzyskanie optymalnego kąta kierunkowego dla kanałów powietrznych 4 wieńca powietrznego 5 dostarczających powietrze do procesu spalania jest możliwe dzięki wykorzystaniu nakładki kierowniczej 2, która jest umieszczona na talerzu 1 palnika retortowego 6 w taki sposób, aby niemożliwe było przedostawanie się powietrza wzdłuż zewnętrznych krawędzi nakładki. Nakładka 2 umożliwia wyznaczenie optymalnego kierunku ukształtowania kanałów powietrznych 4 dzięki zastosowaniu łopatek kierowniczych 3, przez które dochodzi do zmiany kierunku przepływającego powietrza. Łopatki kierownicze 3 utworzone są przez wycięcie w tarczy nakładki dwóch prostopadłych względem siebie wycięć na kształt litery L. Dłuższe wycięcie zostało poprowadzone wzdłuż promienia tarczy nakładki kierowniczej. Przeprowadzenie prostopadłych wycięć pozwoliło na utworzenie zębów łopatek, które rozmieszczone są wzdłuż obwodu tarczy nakładki w równych odległościach od siebie. Kąt nachylenia łopatki względem poziomu jest mierzony wzdłuż nacięcia położonego prostopadle w stosunku do promienia tarczy krótszego boku litery L) i może być modyfikowany w zakresie od 15° do nawet około 70° - wprzykładzie na fig. 2 wynosi 20°.Z powodu zawirowania strugi uzyskujemy pojawienie się zjawiska przepływu wstecznego zachodzącego w obszarze spalania 8. Powoduje to, że cząstki pyłów i gazów nieutlenionych zawracają w strefę centrum płomienia 7 - charakteryzującego się występowaniem najwyższej możliwej temperatury dla prowadzonego procesu spalania - i umożliwiają ich dopalenie. Skutkiem tego będzie obniżenie emisji CO, NOx i pyłów oraz co najważniejsze zwiększenie sprawności palenisk poprzez zwiększenie efektywności dopalania cząstek palnych paliwa. Doprowadzi to finalnie do obniżenia emisji CO2 do atmosfery (fig.1).

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Układ pozycjonowania kanałów napowietrzających 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. Układ pozycjonowania kanałów napowietrzających palników na paliwa stałe pozwala ukształtować je w sposób optymalny co przekłada się na niewielka emisję substancji szkodliwych z urządzenia grzewczego co pozwala w łatwy sposób uzyskać wymagane przepisami krajowymi i unijnymi limity emisyjne. Wdrożenie do produkcji nowego rozwiązania w postaci układu pozycjonowania kanałów napowietrzających 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. Optymalizacje kanałów napowietrzających można realizować w kotłach czy palnikach nowo produkowanych ale i urządzeniach już wdrożonych do produkcji w prosty i nieinwazyjny sposób je modyfikując.