УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
COMBUSTION DEVICE OF ORGANIC SUBSTANCES

Изобретение касается устройства для сжигания органических веществ, имеющего находящуюся внутри корпуса и теплоизолированную от него горизонтально расположенную топочную камеру и противоточный теплообменник, подогревающий воздух, необходимый для сжигания, с помощью горячих газов, выходящих из топочной камеры, и состоящий из направляющего канала для воздуха, необходимого для сжигания, образованного между топочной камерой и стенкой теплообменника, окружающей топочную камеру, и направляющего канала для горячих отходящих газов со стороны стенки теплообменника, обращенной от топочной камеры.
Для того чтобы сжигать органические вещества, в частности мусор, можно, как известно (US 5315938 A), теплоизолировать находящуюся внутри корпуса горизонтально расположенную и загружаемую в осевом направлении топочную камеру от корпуса, содержащего жидкий теплоноситель, чтобы обеспечить в топочной камере благоприятные условия сгорания, которые не могут быть подвержены негативному влиянию никакого неконтролируемого теплообмена с окружающим теплоносителем. Подаваемый в топочную камеру воздух, необходимый для сжигания, подогревается с помощью горячих дымовых газов, выходящих из топочной камеры. С этой целью предусмотрен противоточный теплообменник, находящийся внутри теплоизоляции топочной камеры и окружающий нижнюю часть топочной камеры, и имеющий стенку теплообменника в форме волнистого по типу меандра листа, отделяющую направляющий канал для воздуха, необходимого для сжигания, от направляющего канала для дымовых газов. Хотя с помощью этого мероприятия удается получить благоприятный подогрев воздуха, необходимого для сжигания, остаточное тепло дымовых газов не используется. Это представляет собой трудность и по той причине, что топочная камера отделена теплоизоляцией от корпуса, содержащего жидкий теплоноситель, так что дымовые газы должны отводиться через днище топочной камеры. Кроме того, воздух, необходимый для сжигания, подается со стороны стенки противоточного теплообменника, обращенной к топочной камере так, что между направляющим каналом для воздуха, необходимого для сжигания, и топочной камерой должна быть предусмотрена дополнительная теплоизоляция, чтобы блокировать теплопередачу от топочной камеры к воздуху для сжигания.
Таким образом, в основе данного изобретения лежит задача создать устройство для сжигания органических веществ описанного выше рода таким образом, чтобы при сохранении благоприятных условий сгорания получить хорошее использование физического тепла выходящих из топочной камеры дымовых газов и сделать это с помощью сравнительно простых конструктивных решений.
Изобретение решает поставленную задачу посредством того, что предусматривается стенка противоточного теплообменника с наружной стороны теплоизоляции топочной камеры, которая имеет верхний выходной патрубок дымовых газов, входящий в корпус, причем в верхних незаполненных пространствах, образующихся с обеих сторон цилиндрической топочной камеры, между ней и по существу призматическим корпусом, предусматриваются расположенные параллельно топочной камере теплообменники для нагрева теплоносителя физическим теплом дымовых газов, причем принимающий дымовые газы направляющий канал противоточного теплообменника для воздуха, необходимого для сжигания, выходит из обоих незаполненных пространств, в то время как стенка теплообменника с направляющим каналом для воздуха, необходимого для сжигания, продолжается в эти незаполненные пространства.
Так как противоточный теплообменник для подогрева воздуха, необходимого для сжигания, охватывает топочную камеру с наружной стороны ее теплоизоляции, температурный режим при нагреве воздуха, необходимого для сжигания, не может оказать негативного влияния на условия сгорания в топочной камере. К тому же можно оптимально использовать для подогрева теплоносителя физическое тепло дымовых газов, выходящих через верхний выпускной патрубок из топочной камеры в корпус, не отказываясь от необходимого подогрева воздуха, необходимого для сжигания. Необходимо всего лишь предусмотреть в незаполненных пространствах, образующихся с обеих сторон цилиндрической топочной камеры и призматического корпуса, соответствующие теплообменники, которые будут обдуваться выходящими из топочной камеры горячими дымовыми газами. Если дымовые газы из незаполненных пространств будут отводиться противоточным теплообменником для воздуха, необходимого для сжигания, то достаточное количество тепла для подогрева воздуха, необходимого для сжигания, будет обеспечено, в частности, если стенка теплообменника будет проходить вокруг топочной камеры и продолжаться в незаполненные пространства, так что будет достигнуто соответствующее удлинение направляющего канала для воздуха, необходимого для сжигания. Ведь над стенкой теплообменника, продолжающейся в незаполненные пространства корпуса противоточного теплообменника, происходит дополнительный теплообмен между горячими дымовыми газами в незаполненных пространствах и подаваемым по направляющему каналу воздухом, необходимым для сжигания.
Наиболее благоприятная конструкция получается, когда направляющий канал противоточного теплообменника между топочной камерой и стенкой теплообменника в зоне выхода дымовых газов входит в топочную камеру, потому что в этом случае часть нагретого воздуха, необходимого для сжигания, может быть вынесена вместе с горячими дымовыми газами в корпус для улучшения дожигания в незаполненных пространствах, а именно в зависимости от соответствующего режима потока, который может быть установлен в соответствии с имеющимися требованиями посредством конструкционных решений. С этой целью стенка противоточного теплообменника может перекрывать выход дымовых газов из топочной камеры и в зоне выхода дымовых газов иметь проходные отверстия.
Чтобы получить простую конструкцию и для теплообменников, служащих для нагрева теплоносителя, теплообменники могут в незаполненных пространствах корпуса иметь параллельную оси топочной камеры направляющую трубу для теплоносителя, через которую в радиальном направлении проходят патрубки для отвода дымовых газов. Благодаря таким конструкционным решениям поверхность теплообмена образуется не только направляющими трубами для теплоносителя, но и проходящими в радиальном направлении сквозь направляющие трубы патрубками, по которым проходит поток горячих дымовых газов, выходящих в незаполненные пространства корпуса, в частности, если их наклон привести в соответствие с устанавливающимся в незаполненных пространствах режимом потока. Но интенсивность прохождения потока может быть также оптимизирована с помощью направляющих щитков для направления потока дымовых газов в незаполненных пространствах.
На чертежах представлен пример выполнения предмета изобретения. Показаны:
фиг.1 - устройство для сжигания органических веществ согласно данному изобретению на частично оборванном виде сбоку, и
фиг.2 - это устройство в сечении по линии II-II фиг.1.
Устройство для сжигания органических веществ, в частности мусора, имеет призматический корпус 1 с прямоугольным поперечным сечением и по существу цилиндрическую топочную камеру 2 с горизонтальной осью. Эта топочная камера оснащена теплоизоляцией 3, которая изолирует топочную камеру от корпуса 1. Благодаря расположению по существу цилиндрической топочной камеры 2 в призматическом корпусе 1 с прямоугольным сечением, в угловых зонах корпуса 1 между топочной камерой 2 и корпусом 1 образуются незаполненные пространства 4, 5, причем в верхние, находящиеся с двух сторон топочной камеры 2 незаполненные пространства 4 помещаются проходящие параллельно топочной камере 2 теплообменники 6 для теплоносителя.
Горячие дымовые газы выходят из топочной камеры 2 через предусмотренный в верхней области топочной камеры 2 и проходящий в основном вдоль продольной оси топочной камеры 2 выпускной патрубок 7 для дымовых газов и поступают с двух сторон в незаполненные пространства 4, как это показано на фиг.2 изображенными сплошной линией направляющими стрелками. Выходящие из топочной камеры 2 горячие дымовые газы служат, однако, не только для нагрева теплоносителя, но и для подогрева необходимого для сжигания мусора воздуха. С этой целью предусмотрен дополнительный противоточный теплообменник 8, который охватывает топочную камеру 2 с внешней стороны ее теплоизоляции 3. Противоточный теплообменник 8 образуется, по существу, проходящей соосно теплоизоляции 3 стенкой 9 теплообменника, которая изготавливается из листа, профилированного волнообразно или в форме меандра в продольном направлении топочной камеры 2, так что получаются проходящие в окружном направлении по вершинам и впадинам волн параллельные траектории потока, с одной стороны, для воздуха, необходимого для сжигания, а с другой стороны, для дымовых газов. При этом они располагаются так, что траектории потока на обращенной к топочной камере 2 внутренней стороне стенки 9 теплообменника ограничивают направляющий канал 10 для воздуха, необходимого для сжигания, а траектории потока на внешней стороне стенки 9 теплообменника - направляющий канал 11 для дымовых газов. Как, в частности, можно видеть на фиг.1, на которой показано сечение в области левой половины чертежа вдоль траектории потока направляющего канала 10 для воздуха, необходимого для сжигания, и в области правой половины чертежа вдоль траектории потока направляющего канала 11 для дымовых газов, только после незаполненных пространств 4 дымовые газы поступают через замкнутый направляющий канал 11, который ограничивается направляющей стенкой 12, закрывающей стенку 9 теплообменника. Это означает, что в нижних незаполненных пространствах 5 происходит принудительное нагнетание дымовых газов, прежде чем эти дымовые газы отсасываются через патрубки 13 для отвода дымовых газов.
Подача воздуха, необходимого для сжигания, происходит также через нижние незаполненные пространства 5, а именно через воздушные патрубки 14, которые проходят под патрубками 13 для дымовых газов и входят в распределительную камеру 15, герметизированную от дымовых газов. Как показано на фиг.2 стрелками, выполненными пунктирными линиями и указывающими направление воздуха, необходимого для сжигания, траектории потока направляющего канала 10 для воздуха, необходимого для сжигания, заканчиваются в области выпускного патрубка 7 для дымовых газов топочной камеры 2, потому что стенка 9 теплообменника закрывает этот выпускной патрубок 7 для дымовых газов и имеет только проходные отверстия 16 для дымовых газов, выходящих из топочной камеры 2. Благодаря таким мерам достигается, что часть воздуха, необходимого для сжигания, захватывается горячими дымовыми газами в незаполненные пространства 4 и там может быть использована в качестве вторичного воздуха для наиболее благоприятного дожигания.
Горячие дымовые газы, выходящие в незаполненные пространства 4, обеспечивают тепловую нагрузку теплообменников 6, служащих для нагрева теплоносителя, предпочтительно воды. Чтобы сделать возможным хороший теплообмен, теплообменники 6 изготавливаются из направляющих труб 17, которые подсоединены к прямому и обратному контурам теплоносителя, что, однако, не представлено на чертеже с целью сохранения наглядности. Через эти направляющие трубы 17, проходящие параллельно топочной камере 2, в радиальном направлении проходят патрубки 18, которые наклонены в направлении основного потока дымовых газов в области теплообменников 6, так что через эти патрубки 18 частично проходит поток горячих дымовых газов.
Загрузка топочной камеры 2 мусором, предназначенным для сжигания, происходит с торцевой стороны, а именно предпочтительно с помощью загрузочного поршня, который перемещает предназначенный для сжигания материал, помещенный в соосный топочной камере 2 и находящийся перед ней цилиндр, из этого цилиндра в топочную камеру 2 и одновременно может закрывать с торцевой стороны топочную камеру 2. Извлечение образующегося пепла может происходить с другой торцевой стороны топочной камеры 2, причем существуют различные конструкционные возможности. Одна из них заключается в использовании разгрузочного шнека, который вводится в топочную камеру с торцевой стороны и выгружает пепел или остаточные продукты сгорания из топочной камеры. Разумеется, топочная камера 2 может быть также оснащена камерой для забора пепла, отделенной от топочной камеры решеткой и размещенной под топочной камерой для того, чтобы из этой камеры для забора пепла извлекать затем остаточные продукты сгорания.
Во время сжигания мусора воздух, необходимый для сжигания, с помощью, по меньшей мере, одной воздуходувки подается в топочную камеру 2, причем образующиеся дымовые газы описанным выше образом вытягиваются при оптимальном использовании их физического тепла. Условия потока подачи воздуха, необходимого для сжигания, в топочную камеру 2 и режим выхода потока дымовых газов могут регулироваться в соответствии с заданными требованиями в области выпускного патрубка 7 для дымовых газов с помощью направляющих приспособлений. Дымовые газы, вытягиваемые из корпуса 1 через патрубки 13 для дымовых газов, для оптимизации сжигания мусора, содержащего небольшое количество вредных веществ, могут при известных условиях, проходя в циклическом процессе через очиститель дымовых газов и сепаратор конденсата, частично подмешиваться к воздуху для сжигания, а именно наиболее оптимальным образом вместе с водяным паром, чтобы обеспечить соответствующие реакции между образующимся при сжигании углеродом, окисью углерода, двуокисью углерода, кислородом воздуха и водяным паром при сравнительно низких, подавляющих образование диоксинов и других вредных веществ температурах сгорания.