BG3986U1 - Catalyst-filter - Google Patents

Abstract

The "Catalyst Filter" device is designed to stop soot and fine particulate matters from the flue gases emitted during the combustion of any type of fuel. The device is maintenance-free, does not require any consumables and maintenance, as well as the disposal of dust and soot. In the flue pipes soot does not accumulate and does not need to be cleaned. When burning coal in a crucible burner (4), the hot gas flow through the grill (12) enters the catalyst layer (13), raises its temperature and starts the process of secondary combustion. When in the combustion process water vapour is involved, the temperature in the catalyst layer (13) reaches 1200 degrees Celsius. All unburned substances, solid and gaseous, burn completely when passing through a catalyst layer (13). The efficiency of the combustion process increases by more than 20%, in the flue gases are registered only fine particulate matters below 32 µg/m3. The device is universal and is applicable in all combustion installations from stoves for domestic heating to industrial ones. Its use can significantly reduce the size of combustion chambers of incinerators without compromising their functionality, significantly improve the environmental performance of flue gases of thermal power plants and power plants using coal and fuel oil and increase their efficiency.

Description

Филтър-катализаторът е устройство, предназначено да спре отделянето на сажди и фини прахови частици от горивни камери и съоръжения, използващи твърди, течни и газообразни горива.The filter catalyst is a device designed to stop the release of soot and fine dust particles from combustion chambers and equipment using solid, liquid and gaseous fuels.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

В практиката са известни няколко вида филтри за пречистване на димни газове: водни, карбонови, като най-разпространени са електростатичните. Всички те са свързани с различни видове консумативи, електроенергия и депониране на отделените вещества при филтрацията. Тяхната ефективност е силно зависима от температурата на димните газове. При измерване на твърдите частици в димните газове преминали през електростатични филтри най-добрите резултати са 50 mg/m³ от 2-3 g/m³ преди пречистването.In practice, several types of filters for flue gas purification are known: water, carbon, and the most common are electrostatic. All of them are related to different types of consumables, electricity and disposal of the separated substances during filtration. Their efficiency is highly dependent on the flue gas temperature. When measuring particulate matter in flue gases passed through electrostatic precipitators, the best results are 50 mg / m ³ of 2-3 g / m ³ before purification.

Техническа същност на полезния моделTechnical essence of the utility model

Задачата на полезния модел е да се създаде просто необслужваемо и независещо от никакви консумативи съоръжение, спиращо сажди и фини прахови частици от димните газове, преминаващи през него.The task of the utility model is to create a simple maintenance-free and independent of any consumables facility, stopping soot and fine dust particles from the flue gases passing through it.

Тази задача е решена с устройството Филтър-катализатор, работещо по метод с BG регистрация № 112737 Метод и устройство за бездимен горивен процес. В горивна камера разделена на две части, долна част оборудвана с тигелна горелка с гориво въглища (или друг вид пелетирано гориво) подавани с шнек и принудително нагнетяване на атмосферен въздух и водна пара, горната част е оборудвана с воден топлообменник, като долната и горна част на горивната камера са свързани с филтър-катализатора. Горещите газове, получени в долната част на горивната камера при изгарянето на въглищата, преминават през филтъркатализатора като изгарят напълно, навлизат в горната част на горивната камера, отдавайки температура на топлообменника и излизат през димоотводната тръба. При направените измервания на димните газове на прототип, работещ с този метод, се установява наличието само на фини прахови частици в количество под 32 pg/m³, коефициента на полезно действие на съоръжението се увеличава с повече от 20%, причината е попълното изгаряне.This problem is solved with the filter-catalyst device, working by a method with BG registration № 112737 Method and device for smokeless combustion process. In a combustion chamber divided into two parts, the lower part equipped with a crucible burner with coal fuel (or other type of pelleted fuel) fed with an auger and forced injection of atmospheric air and water vapor, the upper part is equipped with a water heat exchanger, the lower and upper part of the combustion chamber are connected to the filter-catalyst. The hot gases obtained in the lower part of the combustion chamber during the combustion of coal pass through the filter catalyst as they burn completely, enter the upper part of the combustion chamber, giving temperature to the heat exchanger and exit through the flue. The measurements of the flue gases of a prototype working with this method reveal the presence of only fine dust particles in an amount below 32 pg / m ³ , the efficiency of the equipment increases by more than 20%, the reason is the complete combustion.

Пояснение на приложените фигуриExplanation of the attached figures

На фигура 1 е показана горивна камера, работеща с филтър-катализатор.Figure 1 shows a combustion chamber operating with a filter catalyst.

На фигура 2 е показан филтър-катализатор, работещ с охладени димни газове.Figure 2 shows a filter catalyst operating with cooled flue gases.

На фигура 3 е показана конструкция на филтър-катализатор, работещ в хоризонтален димоотвод.Figure 3 shows the construction of a filter catalyst operating in a horizontal flue.

Пример за изпълнение на полезния моделExample of implementation of the utility model

На фигура 1 е показана горивна камера, работеща с филтър-катализатор, състояща се от следните елементи: горивна камера 1, изработена от метал и изолирана отвътре от термоизолационен материал 2 шамотни тухли, термоизолационна преграда 3, изработена от вермикулит разделяща горивна камера 1 на долна камера 1.1 и горна камера 1.2, в камера 1.1 е монтирана чугунена тигелна горелка 4 с гориво въглища (или друг вид пелетирано гориво), подавани през тръбно тяло 5 чрез шнек, по тръбно тяло 6 се нагнетява атмосферен въздух, над горелка 4 е монтирана дюза 7 за подаване на водна пара, в долната част на камера 1.1 се намира контейнер 8 за отпадък 9 от горенето. В камера 1.2 е поставен плосък с едностранно нагряване воден топлообменник 10, разположен по външните стени на камера 1.2, в отвор на термоизолационна преграда 3 е монтиран корпус 11 на филтър-катализатора. Формата на напречното сечение на корпус 11 и неговата височина се определят от конструктивните особености на горивна камера 1. Корпус 11 е изработен от чугун 2Figure 1 shows a combustion chamber operating with a filter-catalyst, consisting of the following elements: combustion chamber 1 made of metal and insulated from the inside by thermal insulation material 2 fireclay bricks, thermal insulation barrier 3 made of vermiculite separating combustion chamber 1 on the lower chamber 1.1 and upper chamber 1.2, in chamber 1.1 is installed a cast iron crucible burner 4 with coal fuel (or other type of pelleted fuel) fed through a tubular body 5 through an auger, atmospheric air is pumped through the tubular body 6, a nozzle is mounted above the burner 4 7 for water supply, in the lower part of chamber 1.1 there is a container 8 for waste 9 from combustion. In the chamber 1.2 is placed a flat with one-sided heating water heat exchanger 10, located on the outer walls of the chamber 1.2, in the opening of the thermal insulation barrier 3 is mounted a housing 11 of the filter catalyst. The shape of the cross section of the housing 11 and its height are determined by the design features of the combustion chamber 1. The housing 11 is made of cast iron 2

BG 3986 UI или друг вид топлоустойчив материал. В долната част на корпус 11 е монтирана скара 12 от чугунени пръти, върху скара 12 е поставен катализиращ слой 13, състоящ се от парчета скална маса с произволна форма, над корпус 11 е монтирана термоустойчива плоча 14, изработена от чугун, с борд по периферията в долната си част за насочване на топлите газове от катализиращ слой 13. В горната част на камера 1.2 е монтирана тръба 15 за изгорелите газове.BG 3986 UI or other type of heat-resistant material. In the lower part of the housing 11 is mounted a grill 12 of cast iron rods, on the grill 12 is placed a catalyst layer 13 consisting of pieces of rock mass of any shape, above the housing 11 is mounted a heat-resistant plate 14 made of cast iron with a board on the periphery in its lower part for directing the hot gases from the catalyst layer 13. In the upper part of the chamber 1.2 a pipe 15 for the exhaust gases is mounted.

На фигура 2 е показан филтър-катализатор, работещ с охладени димни газове. Той е монтиран в магистралата на димни газове и е оборудван с газова горелка 16, в близост до скара 12.Figure 2 shows a filter catalyst operating with cooled flue gases. It is installed in the flue gas highway and is equipped with a gas burner 16, near the grill 12.

На фигура 3 е показана конструкция на филтър-катализатор, работещ в хоризонтален димоотвод. В този вариант корпус 11 е монтиран хоризонтално и катализиращ слой 13 е поставен между две вертикални скари 12 и 12.1, в близост до скара 12 е монтирана газова горелка 16.Figure 3 shows the construction of a filter catalyst operating in a horizontal flue. In this embodiment, the housing 11 is mounted horizontally and a catalyst layer 13 is placed between two vertical grate 12 and 12.1, a gas burner 16 is mounted near the grate 12.

Използване на полезния моделUsing the utility model

Филтър-катализаторът, показан на фиг. 1 работи по следния начин: през тръбно тяло 5 чрез шнек се подават въглища (или друг вид пелетирано гориво) към тигелна горелка 4, по тръбно тяло 6 се нагнетява атмосферен въздух в зоната на горене, цялата горивна камера 1 е под налягане, определящо се от въздушния поток, подаван по тръбно тяло 6. Газовете отделени при горенето се насочват към скара 12 и навлизат в катализиращ слой 13 като повишават неговата температура. При температура над 650°С в катализиращ слой 13, започва вторично горене, при което изгарят всички твърди частици носени от газовия поток, отделян при горенето на въглищата (или друг вид пелетирано гориво) в тигелна горелка 4, при достигане на температура 600°С в долна камера 1.1, по дюза 7 се подава водна пара с температура 400-450°С, при което в ядрото на катализиращ слой 13 температурата достига 1200°С и ефективността на горивния процес нараства с повече от 20%. Топлите газове, излизащи от катализиращ слой 13, достигат до долната част на термоустойчива плоча 14, тя намалява тяхната скорост и ги насочва към стените на воден топлообменник 10, охладените газове напускат камера 1.2 през тръба 15 за изгорели газове.The filter catalyst shown in FIG. 1 works as follows: through a tubular body 5 through an auger coal (or other type of pelleted fuel) is fed to the crucible burner 4, atmospheric air is injected through the tubular body 6 in the combustion zone, the whole combustion chamber 1 is under pressure, determined from the air flow supplied through the tubular body 6. The gases separated during combustion are directed to the grill 12 and enter the catalyst layer 13, raising its temperature. At a temperature above 650 ° C in the catalyst bed 13, secondary combustion begins, in which all solid particles carried by the gas stream released during the combustion of coal (or other type of pelleted fuel) in crucible burner 4, when the temperature reaches 600 ° C in the lower chamber 1.1, water vapor with a temperature of 400-450 ° C is fed through the nozzle 7, whereby in the core of the catalyst layer 13 the temperature reaches 1200 ° C and the efficiency of the combustion process increases by more than 20%. The hot gases coming out of the catalyst layer 13 reach the bottom of the heat-resistant plate 14, it reduces their speed and directs them to the walls of the water heat exchanger 10, the cooled gases leave the chamber 1.2 through the flue gas pipe 15.

На фиг. 2 е показан вариант за използване на филтър-катализатора, когато температурата на димните газове е по-ниска от 650°С и в катализиращ слой 13 не може да се предизвика вторично горене на твърдите частици. Тогава се използва допълнително загряване на катализиращ слой 13 с газова горелка 16, или друг източник на топлина, докато започне процес на вторично горене в катализиращ слой 13, ако температурата на постъпващите във филтър-катализатора димни газове е над 650°С и количеството на прахови частици е над 20 g/m³, то вторичното горене в катализиращ слой 13 се самоподдържа. Ако вторичното горене в катализиращ слой 13 не се самоподдържа, то трябва да има непрекъснато подгряване с газова горелка 16, или друг източник на топлина.In FIG. 2 shows an embodiment of the use of the filter catalyst when the flue gas temperature is lower than 650 ° C and in the catalyst layer 13 secondary combustion of the solid particles cannot be caused. Additional heating of the catalyst bed 13 with a gas burner 16 or other heat source is then used until a secondary combustion process begins in the catalyst bed 13 if the temperature of the flue gases entering the filter catalyst is above 650 ° C and the amount of dust particles is above 20 g / m ³ , then the secondary combustion in catalyst bed 13 is self-sustaining. If the secondary combustion in the catalyst bed 13 is not self-sustaining, there must be continuous heating with a gas burner 16 or other heat source.

На фиг. 3 е показана конструкция на филтър-катализатор, работещ в хоризонтален димоотвод. В този вариант катализиращ слой 13 е поставен между две вертикални скари 12 и 12.1 от двете страни на корпус 11. Димните газове навлизат през скара 12 в катализиращ слой 13 и в процеса на вторично горене изгарят твърдите частици в димните газове и през скара 12.1 излизат от филтър-катализатора. Ако температурата на димните газове е под 650°С и не може да започне процес на вторично горене, катализиращ слой 13 трябва да се подгрява с газова горелка 16 или друг източник на топлина. Ако процеса на вторично горене не може да се самоподдържа подгряването трябва да е постоянно.In FIG. 3 shows the construction of a filter catalyst operating in a horizontal flue. In this embodiment, the catalyst layer 13 is placed between two vertical grate 12 and 12.1 on both sides of the housing 11. The flue gases enter through the grate 12 into the catalyst layer 13 and in the secondary combustion process burn the solid particles in the flue gases and leave the grate 12.1. filter catalyst. If the flue gas temperature is below 650 ° C and a secondary combustion process cannot begin, the catalyst layer 13 must be heated with a gas burner 16 or other heat source. If the secondary combustion process cannot be self-sustaining, the heating must be continuous.

Claims (4)

1. Филтър-катализатор, състоящ се от корпус (11), в долната част на корпус (11) е монтирана скара (12), характеризиращ се с това, че върху скара (12) е поставен катализиращ слой (13), корпус (11) е монтиран в отвор на термоизолационна преграда (3), над корпус (11) е монтирана термоустойчива плоча (14), над тигелна горелка (4) под скара (12) е монтирана дюза за пара (7).A catalyst filter consisting of a housing (11), a grate (12) is mounted in the lower part of the housing (11), characterized in that a catalyst layer (13), a housing, is placed on the grill (12). 11) is mounted in an opening of a thermal insulation barrier (3), a heat-resistant plate (14) is mounted above the housing (11), a steam nozzle (7) is mounted above the crucible burner (4) under the grill (12). 2. Филтър-катализатор, състоящ се от корпус (11), характеризиращ се с това, че корпус (11) е монтиран в хоризонтален димоотвод и катализиращ слой (13) е поставен между скара (12) и скара (12.1), монтирани вертикално, в отвор през термоизолационен материал (2) в близост до скара (12) е монтирана газова горелка (16).Catalyst filter consisting of a housing (11), characterized in that the housing (11) is mounted in a horizontal flue and a catalyst layer (13) is placed between the grill (12) and the grill (12.1) mounted vertically , a gas burner (16) is mounted in an opening through the thermal insulation material (2) near the grill (12). 3. Филтър-катализатор съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че катализиращ слой (13) се състои от парчета материал (метал, металокерамика, керамика, скална маса и др.), устойчив на температура 1300-1400°С с произволна форма.Filter catalyst according to claims 1 and 2, characterized in that the catalyst layer (13) consists of pieces of material (metal, cermet, ceramic, rock mass, etc.) resistant to a temperature of 1300-1400 ° C with arbitrary shape. 4. Филтър-катализатор съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че скара (12) и скара (12.1) са изработени от материал (метал, металокерамика, керамика и др.), който не се деформира при температура 1200°С.Catalyst filter according to Claims 1 and 2, characterized in that the grill (12) and the grill (12.1) are made of a material (metal, cermet, ceramic, etc.) which does not deform at a temperature of 1200 ° C. .