УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ЖИДКОГО И ТВЕРДОГО ТОПЛИВА

Полезная модель относится к устройству и способу экологически безопасного сжигания любого вида топлива, как низко - так и высококалорийного с максимально возможной теплотворностью и может быть использована в тепловых энергетических установках, термальных конверторах, топливных конверторах для сжигания промышленных бытовых отходов, а также в специальных установках по сжиганию почвы, загрязненной нефтепродуктами или других топливных смесей из твердых и конденсированных веществ, в утилизаторах различных видов отходов (животноводства, медицины и др.)
Известны различные устройства для сжигания твердых и конденсированных веществ, в которых обязательными составляющими которых являются подача в определенных соотношениях топлива и воздуха и отвод продуктов горения.
Наиболее близким аналогом изобретения является устройство, известное из (патента RU 2116570, F 23 G 7/00, 7/05, опубл. 1998 г.). В известном устройстве для переработки отходов, содержащих углеводороды, в реактор (камеру сгорания) загружают твердые отходы и подают кислородсодержащий газ с недостатком, проводят реакцию горения с образованием газообразных продуктов горения и твердого остатка - пиролиз. Окисляющий воздух подают через горячий твердый остаток сжигания, нагревая его до температуры 400°С, а газообразные продукты пиролиза пропускают через загружаемые отходы, подсушивая их. Газообразные продукты горения сжигают в свободном объеме камеры сгорания при избытке окисляющего воздуха, достаточном для полного окисления углеводородов и горючих газов. Твердые остатки из камеры сгорания периодически выгружают.
Описанное устройство характеризуется аппаратурной сложностью и
энергоемкостью процесса, имеет узкоцелевое использование для сжигания металлсодержащих отходов, преимущественно автомобильных шин, которые в камере сгорания расплавляются.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является увеличение полноты сгорания и энерговыделения, при снижении вредных выбросов в окружающую среду.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для сжигания твердого и жидкого топлива, содержащем камеру сгорания твердого и жидкого топлива, соединенную с системой подачи воздуха и с системой отвода продуктов горения, особенностью является то, что система подачи воздуха включает, по меньшей мере, две разделенные между собой камеры, одна из которых, камера рекуперации, сообщается с камерой сгорания твердого и жидкого топлива через газопроницаемые участки, выполненные в стенке камеры сгорания твердого и жидкого топлива по всей ее высоте, а другая - через воздуховоды, проходящие через камеру рекуперации и имеющие выходы в стенке камеры сгорания по всей высоте, при этом система отвода продуктов горения соединена с камерой сгорания в нижней ее части.
Для дожигания продуктов горения система подачи воздуха может содержать дополнительный канал, по которому воздух подается в нижнюю часть камеры сгорания твердого и жидкого топлива.
Система подачи воздуха может быть выполнена с возможностью подсоса воздуха в камеру сгорания твердого и жидкого топлива через верхнюю ее часть, а именно из бункера с подаваемым топливом.
Предпочтительно камеру сгорания твердого и жидкого топлива выполняют сужающейся к нижней своей части.
Камера сгорания твердого и жидкого топлива выполнена кольцевой, т.е. образована центральной и периферийной стенками и может в поперечном сечении иметь форму круга или квадрата. Центральная стенка камеры сгорания твердого и жидкого топлива может быть выполнена
конусообразной, направленной вершиной конуса вверх и в ней могут быть выполнены дополнительные воздуховоды.
Система отвода продуктов горения может содержать камеру сбора твердых продуктов горения, расположенную в нижней части устройства и дымосос, соединенный с отводящим каналом через отверстие, выполненное в верхней части устройства, при этом часть отводящего канала системы отвода продуктов горения может быть расположена между камерой рекуперации и камерой, соединенной с камерой сгорания твердого и жидкого топлива через воздуховоды.
Особенность конструкции устройства позволяет объединить все стадии сжигания в непрерывный единый процесс, в котором все реакции окисления, газификации и горения с выделением тепла проходят одновременно в ограниченном объеме камеры сгорания, при этом происходит максимально возможное тепловыделение и полное сгорание любого углеводородного топлива. Рекуперация горючих газов с окислителем происходит в замкнутом прогретом пространстве, в которой газы сгорают без остатка. Получаемый таким образом очень высокий температурный режим (1400°С) активизирует все указанные реакции и позволяет посредством наддува предварительно нагретого воздуха еще более активизировать процесс горения и повысить теплоотдачу топлива. Предлагаемая конструкция устройства позволяет направить горение сверху вниз, что исключает преждевременное воспламенение топлива, при этом создаваемая дымососом тяга одновременно подсасывает из бункера, как топливо, так и дополнительный воздух в камеру сгорания. Из-за равномерности подсасывания топлива и воздуха исключается сводообразование и обвал топлива в камере сгорания. Такая конструкция пожаробезопасна, даже при отключенном дымососе, т.е. работающая на естественной тяге.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется с помощью рисунков.
На фиг.1 показан один из возможных вариантов предлагаемого устройства. На фиг.2 показан вариант устройства с кольцевой камерой сгорания.
Устройство для сжигания твердого и жидкого топлива содержит сужающуюся к нижней части камеру 1 сгорания твердого и жидкого топлива, соединенную с системой подачи воздуха и с системой отвода продуктов горения. Система подачи воздуха включает, по меньшей мере, две разделенные между собой камеры, одна из которых, камера 2 рекуперации, охватывает камеру 1 сгорания твердого и жидкого топлива и сообщается с ней через газопроницаемые участки 3, выполненные в стенке камеры 1 сгорания твердого и жидкого топлива, а другая камера 4 охватывает камеру 2 рекуперации и сообщается с камерой 1 сгорания через воздуховоды 5, проходящие через камеру 2 и имеющие выходы в стенке камеры 1 сгорания по всей высоте, которые расположены вперемежку с газопроницаемыми участками 3. Газопроницаемые участки 3 выполнены в виде множества сквозных отверстий диаметром от 1 до 40 мм (в зависимости от вида и дисперсности топлива) в жаропрочной стенке по всей ее высоте. Подача воздуха также может происходить через дополнительный канал 6, а также через бункер 7 вместе с топливом. Система отвода продуктов горения соединена с камерой 1 сгорания в нижней ее части и включает камеру 8 сбора твердых продуктов горения, расположенную в нижней части устройства, и дымосос, соединенный с отводящим каналом 9 через отверстие, выполненное в верхней части устройства.
Камера 1 сгорания твердого и жидкого топлива может быть выполнена кольцевой (фиг.2), т.е. образована центральной 10 и периферийной 11 стенками и иметь в поперечном сечении форму круга или квадрата. Центральная стенка 11 выполнена конусообразной, направленной вершиной конуса вверх, в ней выполнены дополнительные воздуховоды 12. Часть отводящего канала 13 системы отвода продуктов горения может быть
расположена между камерой 2 рекуперации и камерой 4. В нижней части камеры сгорания предусмотрен люк 14 для поджига топлива.
На фиг.1 и фиг.2 стрелками показаны потоки воздуха и продуктов горения: I - воздух на горение топлива в камере 1 и его дожигания, II -воздух для горения газа в камере 2, III - воздух на дожигание продуктов горения, IV - газообразные продукты горения на дымосос, V - твердые остатки (зола, окислы минералов и др.)
Устройство работает следующим образом.
Твердое топливо загружают в бункер 7, включают дымосос и поджигают топливо через люк 14. Дымосос засасывает необходимое количество воздуха через патрубки, расположенные в верхней части устройства, которые соединены с камерами 2 и 4. Регулирование объема поступающего воздуха осуществляют с помощью заслонок установленных в патрубках. Воздух из камеры 4 через патрубки 5 попадает в камеру 1, где равномерно распределяется по слоям газопроницаемого топлива, которое газифицируется. Механизм горения топлива - фильтрационный, слоевой. Образовавшийся горючий газ равномерно выводится через газопроницаемые участки 3 в камеру 2 рекуперации, где, смешиваясь с воздухом, полностью сжигается при температуре свыше 1000°С. Образовавшаяся при сжигании топлива зола продвигается в золоприемник 8, дожигаясь в потоке горючих газов, смешивающихся с воздухом, поступающим из камеры 4 и канала 6. газообразные продукты выводятся через канал 9 в дымосос.
Для сжигания жидкого топлива, последнее смешивается с нейтральным наполнителем (песок и т.д.) и/или твердым топливом (опилки, угольная пыль) до получения газопроницаемой рыхлой смеси, которая далее подается в загрузочный бункер.
Устройство для сжигания жидких и твердых топлив в зависимости от вида топлива предусматривает как порционную загрузку, так и непрерывную загрузку топливной смеси через бункер.
Предлагаемое устройство исключает образование диоксинов и поэтому является экологически безопасным. Единственными отходами сжигания являются химически нейтральные окислы минералов, содержащихся в топливе. Оно также позволяет вести комбинированную переработку отходов: сжигание одних и за счет этого пиролиз других.