КАМЕРА СГОРАНИЯ ДЛЯ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ И ОТХОДОВ

Камера сгорания для горючих материалов и отходов
Предложение относится к области сжигания горючих материалов и отходов, в частности может быть использовано для создания более совершенных устройств для сжигания различной мощности, работающих на отходах.
Известно камера сгорания для горючих материалов и отходов, содержащая две стенки внутреннюю и наружную, и решетку (SU 1615463 А1, 23.12.90).
Недостатком известной камеры является невозможность обеспечения непрерывного процесса горения материалов.
Техническим результатом является обеспечение самораспределения воздуха нагретого до температуры самовоспламенения газа в необходимых количествах, обеспечение необходимой степени фильтрации в различных зонах горения, достижение полного выгорания кокса и дожигание газа, обеспечение непрерывного процесса горения до конечных продуктов сгорания, путем передачи тепла от внешней камеры сгорания внутренней и предварительного подогрева воздуха в самом устройстве, упрощение конструкции и повышение экономичности.
Технический результат достигается тем, что камера сгорания для горючих материалов и отходов содержит две стенки внутреннюю и наружную, и решетку. Стенки и решетка размещены коаксиально друг к другу, при этом внутренняя стенка выполнена с
МПК 6: F 23 В 1/34
отверстиями для прохода газа, а решетка - с увеличивающимся к основанию поперечным сечением. Внутренняя стенка выполнена в виде колец увеличивающегося в направлении решетки диаметра, установленных друг в друга с зазором, образующим отверстие. Решетка выполнена в виде набора пластин, размещенных с зазором для прохода воздуха одна над другой и увеличивающимся размером к основанию с образованием усеченного конуса.
На чертеже представлена камера в разрезе.
Топливной массой для использования в предлагаемом устройстве могут быть любые горючие материалы и отходы. В качестве примера может служить наиболее неудобный из них загрязненный нефтепродуктами (мазутом) грунт. При содержании мазута 10-15% (остальное - песок) такой горючий материал представляет собой пастообразную или трудносыпучую массу с очень низкой газопроницаемостью. Сжигание такой топливной массы в чистом виде в варианте фильтрационного горения невыполнимо. Необходима корректировка состава дополнительными добавками для получения оптимальных соотношений компонентов, для чего в состав вводятся кроме песка древесные опилки. Устройство для сжигания горючих материалов и отходов состоит из размещенных в корпусе 15 двух смежных камер сгорания 4 с решеткой 3 и, расположенной вокруг нее, внешней камеры сгорания 2 с общей стенкой 12 между ними. Нижняя часть перфорированной стенки 12 замыкается в воздушный коллектор 5, который опоясывает внутреннюю камеру, находясь во внешней камере сгорания, и составляет вместе с решеткой единое целое. Коническая решетка 3 состоит из набора пластин 13 с зазором между ними для прохода
воздуха. Стенка образована набором колец 14, вставленных одно в другое с зазором для прохода воздуха и вывода продуктов пиролиза из внутренней во внешнюю камеру сгорания. Снизу коллектора и решетки через сепаратор 9 продуктов горения и теплообменник предварительного подогрева воздуха 8.
Устройство кроме того содержит патрубок 11 подвода воздуха, патрубок 7 отвода продуктов горения, бункер 1 загрузки, канал б для прохождения воздуха во внешнюю камеру 2 и заслонку 10 выгрузки твердых продуктов горения.
Вытяжным вентилятором (на чертеже не показан) отсасьгоаются продукты горения (отходящие дымовые газы) из обеих камер сгорания. За счет разряжения, создаваемого вентилятором, в решетку 3 и коллектор 5 самозасасывается воздух на горение и дожигание. Засасываемый воздух проходя через теплообменник 8 и сепаратор 9, предварительно нагревается до 200-250°С. Окончательно воздух вступающий в реакции окисления, нагревается до температур самовоспламенения горючих газов, проходя через решетку 3 между пластинами 13, ив коллекторе 5, который омывается отсасываемыми продуктами горения из внешней камеры 2 сгорания (из внутренней камеры отсасываемыми продуктами омываются трубки 4 коллектора). Воздух распределяется между камерами сгорания. Часть воздуха направляется в решетку 3, проходит между пластинами 13, и расходуется во внутренней камере 4 на горение топливной массы (П1фолиз и образование летучих горючих компонентов, выгорание труднолетучих компонентов и кокса). Другая часть воздуха по трубкам 17 направляется в коллектор, из которого: воздух поступает во
внутреннюю камеру 4 сгорания через стенку 12 (и расходуется на горение топливной массы наравне с частью воздуха, поступающего через решетку), и во внешнюю камеру 2 сгорания через кольцевой зазор в верхней крышку коллектора и расходуется на горение и дожигание летучих горючих компонентов, поступающих через перфорированную стенку из внутренней камеры. Обеспечивается автоматическая самоподстройка процесса при изменениях скорости его горения. Для регулировки дожигания летучих горючих газов используется отдельный дополнительный канал б самозасасывания воздуха с подогревом за счет тепла внешней камеры сгорания. Топливная масса загружается сверху через бункер питателя. По мере выгорания топливная масса опускается под действием силы тяжести. При освобождении верхней части питателя до определенного уровня периодически производится дозагрузка топливной массы. Загрузочное отверстие в бункере 1 не требует герметизации и находится постоянно в открытом состоянии. Отсасываемые продукты горения сепарируются, твердая конденсированная фаза накапливается на дне и периодически выгружается через донную заслонку 10.
Зоны горения топливной массы находятся в районе решетки. Ниже верхней части решетки уже выделяются труднолетучие составляюш;ие мазута. Выше решетки расположена зона, в которой происходит выделение летучих компонентов и продуктов пиролиза мазута и древесины. Летучие продукты через перфорированную стенку 12 выходят во внешнюю камеру 2 сгорания, где сгорают в поступающем из коллектора 5 воздуха. В зоне горения труднолетучих и коксующихся компонентов (в нижней части
решетки) образуется и горит кокс. Коксовый остаток на частицах песка состоит в основном из углерода, скорость окисления которого сильно зависит от температуры и концентрации кислорода. Использование конической камеры сгорания данной конструкции с перфорированной стенкой с отверстиями и конической решеткой обеспечивает надежный доступ воздуха в зоны горения (с самораспределением его в необходимых количествах и с обеспечением необходимой скорости фильтрации в различных зонах горения). При этом основной поток воздуха идет не навстречу потоку горючей массы, а перпендикулярно к нему, через относительно небольшой ее слой (с двух противоположных направлений). Конусность камеры сгорания и решетки постепенно уменьшает этот слой до минимума к концу выгорания кокса и в свою очередь позволяет также постепенно увеличивать расход воздуха к концу выгорания и тем самым быстрее и легче выжигать кокс на частицах песка. При этом часть воздуха вместе с продуктами горения коксового остатка расходуется на удаление освобождающегося от кокса песка через зазор между нижним краем конической решетки и нижним кольцом перфорированной стенки 12 камеры сгорания. Организация процесса горения топливной массы во внутренней камере сгорания такова, что продукты реакций, протекающих по высоте камеры сгорания, движутся в двух направлениях (вверх и вниз). Вверх движутся продукты пиролиза, летучие компоненты и часть труднолетучих компонентов, чтобы сгорать во внешней камере сгорания. Вниз движутся продукты горения кокса и основной части труднолетучих компонентов, увлекая с собой вновь освобождающийся от кокса песок.
Для запуска устройства необходимо разогреть камеры сгорания каким-либо полноценным горючим (например, отходами древесины), после чего загружать рабочую смесь.