Recyrkulacja powietrza podmuchowego

Układ recyrkulacji powietrza podmuchowego, zwany popularnie „układem wentylatora fałszywego powietrza”, jest innowacyjnym rozwiązaniem, objętym zgłoszeniem patentowym Sposób likwidowania szkodliwych przedmuchów powietrza nie biorącego udziału w procesie spalania w kotle rusztowym.

Rozwiązanie ogranicza straty opału spowodowane przez:

  1. niedoskonałość stanu technicznego kotła
  2. pracę kotła z wydajnością odbiegającą od optymalnej
  3. spalanie węgla o parametrach odbiegających od optymalnych

Ad. 1 Niedoskonałość stanu technicznego kotła.

Łatwo jest sprawdzić wielkość strumienia powietrza podmuchowego, który nie bierze udziału w procesie spalania dla wytypowanego kotła. W tym celu należy zamknąć wszystkie przepustnice stref podmuchowych, a następnie uruchomić wentylator powietrza podmuchowego np. na 50% wysterowania. Anemometr umieszczony w kanale powietrza podmuchowego pozwoli określić czy przepustnice spełniają swoją funkcję w zakresie odcinania dopływu powietrza do stref, w których proces spalania już nie występuje.

Następnie należy otworzyć przepustnicę np. drugiej strefy i anemometrem sprawdzić jak duży jest strumień powietrza na ruszcie nad odciętymi strefami.

Powyższe wraz z oględzinami stanu skrzyni podmuchowej pozwoli na oszacowanie wielkości strumienia powietrza podmuchowego omijającego proces spalania.

Ad. 2. Praca kotła z wydajnością mniejszą od optymalnej.

Należy uwzględnić, że przy małych wydajnościach wzrasta ilość stref, w których powietrze jest zbędne.

Ad. 3. Spalanie węgla o parametrach odbiegających od optymalnych

w zakresie:

  • wilgotność
  • jednorodność
  • ziarnistość
  • wartość opałowa
  • spiekalność

jest przyczyną nadmiernej straty w żużlu. Redukcja tej straty wymaga często zwiększenia ciśnienia pod rusztem („przedmuchania”) poprzez wprowadzenie zwiększonego w stosunku do potrzeb procesu spalania strumień powietrza. Negatywne dla strefy kominowej efekty „przedmuchiwania” mogą zostać ograniczone poprzez skierowanie części strumienia z końcowej części rusztu do ponownego wykorzystania w procesie spalania.

Strata kominowa

Łatwo sprawdzić podczas pracy kotła, że uruchomienie układu według licencji redukuje strumień powietrza podmuchowego:

przykład 1
o 10% dla kotła w bardzo dobrym stanie technicznym pracującego z nominalnym obciążeniem i spalającego węgiel o optymalnych parametrach
przykład 2
o 50% dla kotła pracującego z wydajnością równą 20% obciążenia nominalnego, w złym stanie technicznym, spalającego węgiel o niewłaściwych parametrach np. mała wilgotność.

 

Łatwo stwierdzić również, że uruchomienie układu powoduje obniżenie temperatury spalin za kotłem zwykle od 5°C do 20°C. Korzystając ze wzoru na stratę kominową:

Stk = 0,0319 * lambda * dT

można określić, że redukcja straty kominowej wyniesie od 1% dla kotła z przykładu 1, tj. uzyskującego sprawność ok. 90%, do 10% dla kotła z przykładu 2, tj. uzyskującego sprawność ok. 70%.

Strata w żużlu

Praca układu według licencji przy spalaniu węgla o optymalnych dla kotłów rusztowych parametrach (np. strata w żużlu bliska 1% w bilansie kotła) nie powoduje dalszych korzystnych efektów. Przy spalaniu węgla o parametrach niewłaściwych dla kotła rusztowego (np. zbyt suchy i strata w żużlu bliska 5% w bilansie kotła), praca układu według licencji umożliwia wzrost ciśnienia podmuchowego pod rusztem, co często prowadzi do redukcji strat w żużlu bez wzrostu straty kominowej.

Pył

Zmniejszenie strumienia spalin w komorze spalania, zmiana toru cząstek pyłu oraz zmniejszenie unosu szczególnie w tylnej części kotła powoduje redukcję pyłów w strumieniu spalin za kotłem o 30-70% po załączeniu układu według licencji. Trwają prace nad modyfikacją dla uzyskania redukcji o 50-80%.

NOx

Analiza pracy ok. 100 pracujących kotłów wskazuje na korzystny wpływ pracy układ według licencji na poziom emisji NOx. Trwają prace nad zwiększeniem skuteczności redukcji NOx.

Efekt ekonomiczny stosowania

Na podstawie analizy pracy około 100 pracujących urządzeń według licencji można bezpiecznie przyjąć, że redukcja zużycia opału w wyniku zastosowania rozwiązania wyniesie:

  • dla kotłów pracujących ze średnioroczną sprawnością ok. 70% – redukcja
    o ponad 5%
  • dla kotłów pracujących ze średnioroczną sprawnością ok. 80% – redukcja
    o ponad 3%
  • dla kotłów pracujących ze średnioroczną sprawnością ok. 90% – redukcja
    o ponad 1%

Zakres dostawy licencjodawcy know-how

w zakresie sposobu likwidowania szkodliwych przedmuchów powietrza nie biorącego udziału w procesie spalania w kotle rusztowym oraz sposobu zmniejszenia emisji pyłów w procesie spalania paliw stałych w kotle rusztowym:

  1. Przekazanie praw do stosowania, również w przypadku uzyskania patentów na zgłoszone rozwiązania 383941 (Urząd Patentowy RP) i PCT/PL2008/000092 (World Intellectual Property Organization International Bureau).
  2. Konsultacje w zakresie sposobu zastosowania dla konkretnych kotłów, w tym konsultacje dla potrzeb projektowych.
  3. Dobór urządzeń.
  4. Wytyczne dotyczące opomiarowania, monitoringu i sterowania.
  5. Udział w uruchomieniu oraz szkoleniu obsługi.

Skuteczność rozwiązania została potwierdzona przez badania wykonane przez Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej w Gliwicach oraz przez bardzo dobre wyniki eksploatacyjne istniejących instalacji.

Zobacz też:

Wstępna ocena wpływu recyrkulacji powietrza podmuchowego na pracę kotła rusztowego (PDF) – Politechnika Śląska, 2008 rok.
Ocena funkcjonowania instalacji recyrkulacji powietrza podmuchowego kotłów rusztowych (PDF) – Politechnika Śląska, 2009 rok.