Камера сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем

 

Изобретение касается камеры сгорания с псевдоожиженным слоем, в которой равномерно сжигается горючий материал при одновременном равномерном удалении из печи с псевдоожиженным слоем какого-либо негорючего материала без его отложения в печи. Камера сгорания имеет первую диффузорную пластину, вторую диффузорную пластину, каждая из которых предусмотрена с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, и канал для выгрузки негорючего материала, расположенный между первой и второй диффузорными пластинами. Для создания непрерывного псевдоожиженного слоя на дне печи часть псевдоожижающего газа подается из канала для выгрузки. Первая диффузорная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, направленную к каналу для выгрузки, а вторая диффузорная пластина - наклоненную вверх поверхность, которая постепенно повышается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала. Изобретение позволяет обеспечить равномерное удаление негорючего материала большого удельного веса и обеспечить равномерное и эффективное сжигание горючего материала. 2 с. и 9 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение касается камеры сгорания с псевдоожиженным (кипящим) слоем для сжигания твердого горючего материала, содержащего негорючий материал, например промышленные отходы, городской мусор, уголь и т.д., в печи с псевдоожиженным (кипящим) слоем и, в частности, камеры сгорания с псевдоожиженным слоем, обеспечивающей плавную выгрузку негорючего материала из печи без его отложения в печи и равномерное сгорание твердого горючего материала с устойчивым отбором от него тепловой энергии.

По мере развития экономики в результате различных видов деятельности человека производится все больше и больше твердого горючего материала, включающего негорючий материал, например промышленные отходы, городской мусор и т. д. Этот твердый горючий материал содержит большое количество энергии, которая может быть использована. Однако имеются трудности в стабильном сжигании твердого горючего материала с использованием его энергии, так как имеется широкий диапазон типов и конфигураций такого материала и он включает смешанное с ним большое количество негорючего материала неопределенной формы.

В японской публикации N 4-214110 раскрыта камера сгорания с псевдоожиженным слоем, которая обеспечивает сжигание отходов, включающих негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем и плавную выгрузку негорючего материала из печи, что позволяет устойчиво сжигать отходы в печи. В камере сгорания выгружной люк для несгораемого материала расположен между диффузорной пластиной для воздуха и стенкой печи, причем диффузорная пластина имеет наклонную верхнюю поверхность, наклоненную таким образом, что выгружной канал располагается в самом нижнем положении. К нижней зоне пластины подается больше воздуха, чем к ее верхней зоне. Однако, поскольку псевдоожиженная среда интенсивно кипит у нижней зоны пластины за счет большего количества воздуха, подаваемого в эту зону пластины, псевдоожиженный слой имеет характерные особенности, подобные особенностям жидкости. Поэтому материал с большим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом опускается в псевдоожиженном слое, а материал с меньшим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом, плавает в псевдоожиженном слое, чем создается так называемое гравитационное разделение. В результате негорючий материал большего удельного веса опускается в псевдоожиженном слое и отлагается на дне печи до достижения им выгружного канала. Кроме того, поскольку канал, к которому не подается псевдоожижающий газ, открыт в дне печи, кипящий слой над каналом для выгрузки несгораемого материала неустойчив.

Камера сгорания, раскрытая в этой публикации, имеет диффузорные пластины для воздуха с соответствующими наклоненными вниз поверхностями, которые проходят от центра печи к двум выгружным каналам для негорючего материала, и диффузорные пластины для воздуха с соответствующими наклоненными вниз поверхностями, которые проходят от боковой стенки печи к выгружным каналам для негорючего материала. Из зон диффузорной пластины, расположенных рядом с выгружными каналами для негорючего материала, через воздушные камеры подается большее количество воздуха, чем из других зон пластины, и псевдоожиженный слой, в котором псевдоожиженная среда интенсивно псевдоожижается за счет подаваемого туда большего количества воздуха, имеет характер, подобный жидкости. Поэтому материал с большим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом будет опускаться в псевдоожиженном слое, а материал с меньшим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом будет плавать в кипящем слое, чем создается так называемое гравитационное разделение. В результате негорючий материал с большим удельным весом будет опускаться в псевдоожиженном слое и отлагаться на дне печи до достижения ими выгруженных каналов. Таким образом, негорючий материал не может здесь плавно выгружаться из печи и не может осуществляться устойчивое псевдоожижение среды, что ведет к неисправностям в работе печи. Кроме того, поскольку выгружные каналы для негорючего материала, в которые не подается псевдоожижающий газ, открыты в дне печи, как видно на чертеже в виде сверху, у зоны, расположенной рядом или над выгружными каналами, образуется фиксированный слой, в котором псевдоожиженная среда не псевдоожижается. Поэтому фиксированный слой препятствует образованию циркулирующего потока в псевдоожиженном слое, неэффективно осуществляется диспергирование и смешивание горючего материала в псевдоожиженном слое, а негорючий материал не может плавно выгружаться из печи.

В японской патентной публикации N 5-19044 раскрыта печь с псевдоожиженным слоем для сжигания отходов, содержащих негорючий материал, такой как куски металла, земля и камни. Эта печь имеет основание, включающее наклоненные вниз поверхности, проходящие к выгружному каналу для негорючего материала, расположенному в центре основания печи. Псевдоожижающий воздух подается таким образом, что его количество на единицу площади основания печи больше вблизи выгружного люка и постепенно уменьшается в направлении к боковой стенке печи. Поэтому образуется циркулирующий поток псевдоожиженной среды, который поднимается у зоны рядом с выгружным каналом, расположенным в центральной части печи, и опускается вблизи боковой стенки печи, но так как горючие отходы подаются из загрузочного канала, расположенного над выгружным каналом для несгораемого материала, то они будут подниматься с помощью восходящего потока и сгорать на кипящем слое или в верхней части печи, что ведет к снижению эффективности сгорания в псевдоожиженном слое.

Для устранения указанных недостатков подача горючих отходов из боковой стенки печи будет улучшать диспергирование и смешивание горючих отходов в кипящем слое, так как горючие отходы будут подхватываться восходящим потоком. Однако, поскольку большее количество воздуха подается к зоне, расположенной рядом с выгружным каналом, псевдоожиженный слой, расположенный в этой зоне, в котором псевдоожиженная среда интенсивно псевдоожижается, будет иметь характерные особенности жидкости, как в печи по публикации N 4-214110. Поэтому материал с большим удельным весом, чем у псевдоожиженной среды, будет опускаться в псевдоожиженном слое, а материал с меньшим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом будет плавать в слое, чем будет создаваться так называемое гравитационное разделение. В результате негорючий материал большего удельного веса будет опускаться в псевдоожиженном слое и отлагаться на дне печи до достижения им выгружного канала и поэтому не будет равномерно выгружаться из печи.

В авторском свидетельстве СССР N 986480 от 7.01.1983 раскрыта камера сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем, содержащая диффузорное газораспределительное устройство с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, расположенное у дна указанной печи, канал для выгрузки негорючего материала, канал для загрузки горючего материала в указанную печь. Газораспределительное устройство выполнено в виде распределительной решетки, расположенной с наклоном в сторону канала для выгрузки негорючего материала, начальный участок которого подключен к источнику паровоздушной смеси.

Однако эта камера сгорания также имеет недостатки, связанные с тем, что негорючий материал большого удельного веса такой, как железо или т.п., в меньшей степени подвержен опусканию и может перемещаться в горизонтальном направлении, когда такой материал поддерживается подвижным слоем (переходное состояние псевдоожиженной среды между фиксированным слоем и псевдоожиженным слоем), но он быстро падает вниз, отлагается и не может легко перемещаться в псевдоожиженном слое, в котором псевдоожиженная среда интенсивно псевдоожижается. Таким образом, это затрудняет выгрузку негорючего материала из печи и не обеспечивает равномерное и эффективное сгорание горючего материала.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание камеры сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, содержащего негорючий материал, например промышленные отходы, городской мусор, уголь и т.д., в печи с псевдоожиженным слоем, обеспечивающей равномерное удаление негорючего материала большого удельного веса из печи и предотвращение отложения его в определенном месте в печи, благодаря чему стабилизируется псевдоожижение в печи и обеспечивается равномерное и эффективное сгорание горючего материала.

Этот технический результат достигается тем, что в камере сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем, содержащей диффузорное газораспределительное устройство с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, расположенное у дна печи, канал для выгрузки негорючего материала, канал для загрузки горючего материала в печь, согласно изобретению, диффузорное газораспределительное устройство выполнено в виде двух диффузорных пластин, первая из которых имеет наклоненную вниз поверхность, направленную к каналу для выгрузки негорючего материала, образованному между первой и второй диффузорными пластинами, при этом эта первая диффузорная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно низкой скоростью псевдоожижения и создания нисходящего потока псевдоожиженной среды, а вторая диффузорная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно высокой скоростью псевдоожижения и создания восходящего потока псевдоожиженной среды, канал для загрузки горючего материала расположен над первой диффузорной пластиной, причем под диффузорными пластинами расположены диффузорные камеры, образующие диффузорное устройство, подключенное к источнику подачи псевдоожижающего газа через указанный канал для выгрузки негорючего материала в печь.

Псевдоожиженная среда образует основной циркулирующий поток, который включает нисходящий и восходящий потоки. Для сохранения основного псевдоожиженного слоя вблизи канала для выгрузки негорючего материала и для стабилизации тем самым основного циркулирующего потока псевдоожижающий газ подается из канала для выгрузки негорючего материала.

В то время как поданный в печь через канал для загрузки горючего материала горючий материал, содержащий негорючий материал, опускается с нисходящим потоком псевдоожиженной среды в направлении дна печи и движется горизонтально вдоль наклоненной вниз поверхности первой диффузорной пластины, горючий материал отделяется селективным воздействием псевдоожижающего газа, подаваемого вверх в верхний псевдоожиженный слой, имеющий высокую концентрацию горючего материала с небольшим удельным весом, и нижний псевдоожиженный слой, имеющий высокую концентрацию негорючего материала с большим удельным весом. Верхний псевдоожиженный слой течет выше канала для выгрузки негорючего материала и смешивается с восходящим потоком движущейся псевдоожиженной среды для дальнейшей циркуляции и сгорания. Находящиеся в нижнем псевдоожиженном слое негорючий материал и псевдоожиженная среда выводятся из печи через канал для выгрузки негорючего материала.

Камера сгорания далее предпочтительно содержит вспомогательную диффузорную пластину, расположенную между первой диффузорной пластиной и каналом для выгрузки негорючего материала, причем вспомогательная диффузорная пластина имеет множество отверстий, служащих для подачи псевдоожижающего газа таким образом, чтобы поддерживать псевдоожижение псевдоожиженной среды при относительно высокой скорости псевдоожижения, причем вспомогательная диффузорная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, проходящую между нижним краем первой диффузорной пластины и каналом для выгрузки негорючего материала, причем эта вспомогательная пластина имеет более крутой наклон, чем первая диффузорная пластина. Печь имеет наклонную стенку, расположенную над второй диффузорной пластиной, для направления псевдоожижающего газа и псевдоожиженной среды, текущих вверх от второй диффузорной пластины, к зоне над первой диффузорной пластиной, т.е. к центральной зоне печи. Верхняя часть печи расположена над наклонной стенкой. Вторая диффузорная пластина имеет наклоненную вверх поверхность, которая постепенно повышается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала и обеспечивает подачу псевдоожижающего газа со скоростью, которая постепенно увеличивается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала.

Камера сгорания содержит также камеру для отбора тепловой энергии, образованную между наклонной стенкой и боковой стенкой печи, которая сообщается с центральной зоной печи над и ниже наклонной стенки, расположенный в указанной камере коллектор тепла, предназначенный для отбора тепловой энергии от псевдоожиженной среды в указанной камере, и третью диффузорную пластину, расположенную между второй диффузорной пластиной и боковой стенкой печи и проходящей смежно с наружным краем второй диффузорной пластины, причем третья диффузорная пластина имеет множество отверстий для подачи псевдоожижающего газа с относительно низкой скоростью и наклоненную вверх поверхность, которая имеет тот же наклон, что и вторая диффузорная пластина и обеспечивает подачу псевдоожижающего газа для поддержания псевдоожижения среды при относительно низкой скорости псевдоожижения в камере, где осуществляется отбор тепловой энергии.

Дно печи может иметь прямоугольную или круглую форму. Если дно печи имеет прямоугольную форму, тогда первая диффузорная пластина, канал для выгрузки негорючего материала и вторая диффузорная пластина, которые также имеют прямоугольную форму, могут быть расположены параллельно друг другу или же канал для выгрузки негорючего материала и вторая диффузорная пластина, которые имеют прямоугольную форму, могут быть расположены симметрично относительно конька первой диффузорной пластины, которая имеет форму крыши. Если дно печи имеет круглую форму, тогда круглое дно печи составлено первой диффузорной пластиной, которая имеет коническую форму и центральная зона которой расположена выше ее кругового края, каналом для выгрузки негорючего материала, содержащим множество дуговых секций, расположенных концентрически относительно первой диффузорной пластины, и второй диффузорной пластиной, которая имеет кольцевую форму и расположена концентрически относительно первой диффузорной пластины.

Вышеуказанный технический результат достигается и тем, что в камере сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем, содержащей диффузорное газораспределительное устройство с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, расположенное у дна печи, канал для выгрузки негорючего материала, канал для загрузки горючего материала в печь, согласно изобретению диффузорное газораспределительное устройство выполнено в виде трех диффузорных пластин, первая из которых имеет наклоненную вниз поверхность, направленную к каналу для выгрузки негорючего материала, образованному между вспомогательной диффузорной пластиной и второй диффузорной пластиной, при этом первая пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения среды с относительно низкой скоростью псевдоожижения и создания нисходящего потока псевдоожиженной среды, вспомогательная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, расположенную между нижним краем первой пластины и каналом для выгрузки негорючего материала и направленную к каналу для выгрузки, и эта вспомогательная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно высокой скоростью псевдоожижения, наклоненная вниз поверхность вспомогательной имеет наклон, который круче наклона наклоненной вниз поверхности первой диффузорной пластины, при этом нижний край вспомогательной пластины расположен, по существу, на одной линии по вертикали со смежным краем второй диффузорной пластины, находясь от него на вертикальном расстоянии, канал для выгрузки негорючего материала открыт в вертикальный промежуток между нижним краем наклоненной вниз поверхности вспомогательной пластины и смежным краем второй пластины, причем вторая диффузорная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно высокой скоростью псевдоожижения и создания восходящего потока псевдоожиженной среды, а канал для загрузки горючего материала в печь расположен над первой диффузорной пластиной.

Печь имеет предпочтительно наклоненную стенку, расположенную над второй диффузорной пластиной для направления ожижающего газа и псевдоожиженной среды, текущих вверх от второй пластины к зоне над первой диффузорной пластиной, т.е. к центральной зоне печи. Верхняя часть печи расположена над наклоненной стенкой печи. Вторая диффузорная пластина имеет наклоненную вверх поверхность, которая постепенно повышается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала и обеспечивает подачу сжижающего газа со скоростью, которая постепенно увеличивается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала. Камера сгорания также имеет камеру для отбора тепловой энергии, образованную между наклонной стенкой и боковой стенкой печи, которая сообщается с центральной зоной печи над и ниже наклонной стенки, коллектор тепла, расположенный в указанной камере, служащий для отбора тепловой энергии от псевдоожиженной среды в указанной камере, и третью диффузорную пластину, расположенную между второй диффузорной пластиной и боковой стенкой печи, проходящую смежно с наружным краем второй диффузорной пластины, имеющую множество отверстий для подачи сжижающего газа с относительно низкой скоростью, и наклоненную вверх поверхность, которая имеет тот же наклон, что и вторая пластина, и обеспечивает подачу ожижающего газа с целью поддержания псевдоожижения среды при относительно низкой скорости псевдоожижения в камере для отбора тепловой энергии. Дно печи может быть прямоугольной или круглой формы. Если дно печи имеет прямоугольную форму, тогда первая и вторая диффузорные пластины, которые имеют прямоугольную форму, могут быть расположены параллельно друг другу или же первая и вторая диффузорные пластины, которые имеют прямоугольную форму, могут быть расположены симметрично относительно верха первой диффузорной пластины, которая выполнена прямоугольной и имеет форму крыши. Если дно печи имеет круглую форму, тогда круглое дно печи состоит из первой диффузорной пластины, которая имеет форму перевернутого конуса и расположена концентрически относительно первой пластины, и канала для выгрузки негорючего материала, который открыт в вертикальный промежуток между наружным круговым краем первой пластины и внутренним круговым краем второй пластины.

В камере сгорания псевдоожижающий газ, такой как воздух, поданный из первой диффузорной пластины для поддержания псевдоожижения среды при относительно низкой скорости псевдоожижения для создания нисходящего потока псевдоожиженной среды, а псевдоожижающий газ, такой как воздух, поданный из второй диффузорной пластины для поддержания псевдоожижения среды при относительно высокой скорости псевдоожижения для создания восходящего потока псевдоожиженной среды, создавая таким образом основной циркулирующий псевдоожиженный слой, включающий нисходящий и восходящий потоки. После опускания псевдоожиженной среды с нисходящим потоком она направляется наклоненной вниз поверхностью первой диффузорной пластины и поднимается с восходящим потоком вблизи второй диффузорной пластины. Достигнув верхнюю зону псевдоожиженного слоя, среда направляется к центральной зоне печи и затем опускается с нисходящим потоком снова, чем создается основной циркулирующий поток, который циркулирует в основном псевдоожиженном слое.

Путем подачи псевдоожижающего газа так, чтобы поддерживать псевдоожижение среды при относительно высокой скорости псевдоожижения из диффузорного устройства, предусмотренного на поверхности, ограничивающий канал для выгрузки негорючего материала, обеспечивается интенсивное псевдоожижение среды в зоне рядом или над этим каналом. В результате над каналом для выгрузки негорючего материала будет образован псевдоожиженный слой, а не фиксированный слой, причем псевдоожиженная зона среды будет поддерживаться от первой диффузорной пластины до второй диффузорной пластины, а циркулирующий поток, включающий нисходящий поток в слабо псевдоожиженной зоне и восходящий поток в интенсивно псевдоожиженной зоне, будет устойчиво сплошным, т.е. не будет прерываться. Наклонная стенка над второй диффузорной пластиной будет направлять псевдоожижающий газ и псевдоожиженную среду в направлении вверх от второй пластины к центральной зоне печи, тем самым способствуя образованию основного циркулирующего потока.

Ниже будет подробно описано отделение негорючего материала от горючего материала. Горючий материал, включающий негорючий материал, подается к соответствующему месту над первой диффузорной пластиной из канала загрузки. Псевдоожиженная среда над первой диффузорной пластиной кипит медленно, и образуется движущийся слой, представляющий собой промежуточное состояние между фиксированным слоем и псевдоожиженным слоем. Так как горючий и негорючий материалы находятся во взвешенном состоянии в псевдоожиженной среде движущегося слоя, они опускаются вместе с циркулирующим потоком в псевдоожиженном слое и затем двигаются горизонтально к псевдоожиженной зоне над второй диффузорной пластиной, которая обеспечивает подачу псевдоожижающего газа с относительно высокой скоростью. Даже если горючий и негорючий материалы находятся во взвешенном состоянии в псевдоожиженной среде над первой диффузорной пластиной, псевдоожиженная среда кипит медленно, и материал большего удельного веса, чем объемная плотность движущегося слоя, постепенно опускается, а материал меньшего удельного веса, чем объемная плотность движущегося слоя, плавает в течении горизонтального движения потока псевдоожиженной среды, чем и создается гравитационное разделение. В результате горючий материал небольшого удельного веса движется к верхней зоне горизонтального потока, а негорючий материал большого удельного веса движется к нижней зоне горизонтального потока. Поэтому из горючего материала в горизонтальном потоке вблизи канала для выгрузки негорючего материала образуется верхний псевдоожиженный слой с высокой концентрацией горючего материала небольшого удельного веса и нижний псевдоожиженный слой с высокой концентрацией негорючего материала большого удельного веса.

Верхний псевдоожиженный слой течет выше канала для выгрузки негорючего материала и смешивается с восходящим потоком псевдоожиженной среды, и горючий материал, находящийся в псевдоожиженном слое, сгорает в окисляющей атмосфере и при интенсивном псевдоожижении. Так как верхний псевдоожиженный слой имеет относительно низкую концентрацию негорючего материала, горючий материал в псевдоожиженном слое эффективно сгорает в восходящем потоке псевдоожиженной среды.

Нижний псевдоожиженный слой, имеющий высокую концентрацию негорючего материала с большим удельным весом, направляется с помощью наклоненной вниз верхней поверхности первой диффузорной пластины к каналу для выгрузки негорючего материала, и часть среды и негорючего материала в нижнем псевдоожиженном слое выводится из канала для выгрузки. Так как псевдоожиженная среда над первой диффузорной пластиной находится в состоянии движущегося слоя, негорючий материал большого удельного веса, такой как железо или т.п., поддерживается движущимся слоем, который движется к каналу для выгрузки, и не отлагается на дне печи.

С другой стороны, посредством подачи псевдоожижающего газа из диффузорного устройства, предусмотренного на поверхности, ограничивающей канал для выгрузки таким образом, чтобы псевдоожижение среды осуществлялось при относительно высокой скорости псевдоожижения, среда будет интенсивно псевдоожижаться у зоны, расположенной вблизи или над каналом для выгрузки. В результате у зоны вблизи или над каналом для выгрузки образуется не фиксированный слой или движущийся слой, а интенсивно псевдоожиженный слой, характер которого подобен жидкости. Поэтому материал большего удельного веса, чем объемная плотность псевдоожиженного слоя, будет опускаться, а материал меньшего удельного веса будет плавать в псевдоожиженном слое, благодаря чему легко осуществляется гравитационное разделение. Поэтому негорючий материал большого удельного веса будет быстро опускаться в направлении внутренней области канала для выгрузки с последующей легкой и равномерной выгрузкой из печи. Поскольку выгрузка негорючего материала из печи происходит равномерно и эффективно, сгорание горючего материала и образование псевдоожиженного слоя осуществляется без помех. Горючий и негорючий материалы разделяются с помощью селективного воздействия псевдоожижающего газа, при этом эффективно выводится почти весь негорючий материал и выводится также только небольшое количество псевдоожиженной среды. Поэтому потери тепла малы, а удаленный негорючий материал может быть легко обработан, поскольку содержание в нем какого-либо горючего материала очень мало.

Вспомогательная диффузорная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, наклон которой круче, чем у наклоненной вниз поверхности первой диффузорной пластины, и обеспечивает подачу сжижающего газа так, чтобы обеспечить псевдоожижение среды при относительно высокой скорости псевдоожижения. Поэтому поскольку слой, движущийся над первой диффузорной пластиной, превращается в псевдоожиженный слой над вспомогательной диффузорной пластиной, селективное воздействие газа на негорючий материал осуществляется быстро и негорючий материал, такой как железо, быстро опускается на вспомогательную диффузорную пластину. Однако, так как вспомогательная пластина имеет круто наклоненную вниз поверхность, негорючий материал большого удельного веса будет равномерно направляться к каналу для выгрузки. Вторая диффузорная пластина имеет наклоненную вверх поверхность, которая повышается в направлении от канала для выгрузки и обеспечивает подачу псевдоожижающего газа со скоростью, которая постепенно увеличивается в направлении от канала для выгрузки, тем самым способствуя образованию основного циркулирующего потока.

Третья диффузорная пластина обеспечивает подачу псевдоожижающего газа так, чтобы поддерживать псевдоожижение среды в камере для отбора тепловой энергии при относительно низкой скорости псевдоожижения и создавать движущийся слой, который перемещается вниз в указанную камеру.

Часть псевдоожиженной среды из верхней зоны восходящего потока вводится в указанную камеру за верхним концом наклонной стенки. В указанной камере среда будет опускаться, как движущийся слой, и охлаждаться благодаря теплообмену, осуществляемому с помощью теплового коллектора в указанной камере. Затем псевдоожиженная среда направляется вдоль третьей диффузорной пластины ко второй диффузорной пластине, где она смешивается с восходящим потоком и нагревается за счет тепла сгорания в восходящем потоке. Таким путем с помощью нисходящего потока в камере для отбора тепла и восходящего потока в основной камере сгорания образуется вспомогательный циркулирующий поток псевдоожиженной среды, а тепло сгорания в печи собирается тепловым коллектором в указанной камере. Поскольку общий коэффициент теплопередачи в значительной мере зависит от скорости псевдоожижающего газа, как показано на фиг. 1, количество отобранного тепла может легко регулироваться изменением количества псевдоожижающего газа, который проходит через третью диффузорную пластину.

В случае прямоугольной в плане формы печи, такая печь может быть относительно легко сконструирована и изготовлена. Однако в случае, где печь имеет круглую в плане форму, сверху сопротивление боковой стенки печи давлению может быть увеличенным. Поэтому для предотвращения выделения из печи неприятных запахов и утечек вредных газов в печи возможно поддержание низкого давления, которое ниже атмосферного, или же можно поддерживать в ней высокое давление для получения газов, образующихся при сгорании, имеющих высокое давление, которые могут использоваться для газовых турбин.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения одна из диффузорных пластин, смежная с выгружным люком, имеет нижний край, расположенный по вертикали в одну линию со смежным краем другой диффузорной пластины на некотором расстоянии от него по вертикали, как видно сверху, причем канал для выгрузки открыт в вертикальный промежуток между краями диффузорных пластин. Поэтому псевдоожиженная среда может кипеть у зоны над каналом для выгрузки без использования диффузорного устройства, предусмотренного на внутренней поверхности, ограничивающей канал для выгрузки негорючего материала. В результате от первой диффузорной пластины до второй диффузорной пластины поддерживается сплошная псевдоожиженная зона псевдоожиженной среды и образуется без прерывания стабильный циркулирующий поток, включающий нисходящий поток в слабо псевдоожиженной зоне и восходящий поток в интенсивно псевдоожиженной зоне.

Вышеописанные и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания с ссылкой на приложенные чертежи, которые иллюстрируют предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения на примерах.

фиг. 1 - схематичный вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 2 - схематичный вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 3 - схематичный вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии с третьим вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 4 - схематичный вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии с четвертым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 5 - прямоугольная изометрическая проекция дна камеры сгорания, выполненной в соответствии с пятым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 6 - вид в плане дна камеры сгорания, показанного на фиг. 5; фиг. 7 - разрез VII-VII на фиг. 6; фиг. 8 - прямоугольная диметрическая проекция дна камеры сгорания, выполненной в соответствии с шестым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 9 - прямоугольная диметрическая проекция дна камеры сгорания, выполненной в соответствии с седьмым вариантом воплощения настоящего изобретения и фиг. 10 - график, показывающий зависимость общего коэффициента теплопередачи теплового коллектора от скорости псевдоожижающего газа, подаваемого из третьей диффузорной пластины в камеру сгорания, выполненную в соответствии с настоящим изобретением.

На всех чертежах подобные или аналогичные элементы печи обозначены подобными или аналогичными ссылочными номерами.

На фиг. 1 показан схематично вертикальный разрез камеры сгорания, выполненной в соответствии с первым вариантом использования настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 1, камера сгорания, выполненная в соответствии с первым вариантом исполнения изобретения, содержит канал 8 для выгрузки негорючего материала, расположенный в центре дна печи 1, первую диффузорную пластину 2 и вторую диффузорную пластину 3, которые расположены в печи 1 между каналом 8 для выгрузки и боковой стенкой 42 печи 1. Камера сгорания далее содержит канал 10 для загрузки горючего материала, расположенный над первой пластиной 2, наклонную стенку 9, расположенную над второй пластиной 3, и верхнюю часть 44, расположенную над наклонной стенкой 9. Печь 1 может иметь прямоугольную или круглую в плане форму.

Основной псевдоожиженный слой образуется в печи 1, когда псевдоожиженная среда, состоящая из частиц негорючего материала, такого как песок, выдувается вверх в псевдоожиженное состояние псевдоожижающим газом, таким как воздух, который вводится в печь 1 снизу вверх через первую диффузорную пластину 2 и вторую диффузорную пластину 3. Основной псевдоожиженный слой имеет видоизменяющуюся верхнюю поверхность 43, расположенную где-то на высоте наклонной стенки 9.

В первую диффузорную камеру 4, расположенную под первой диффузорной пластиной 2, из источника 14 по трубе 62 и через соединительный клапан 6 поступает псевдоожижающий газ, такой как воздух. Газ из первой диффузорной камеры 4 через ряд отверстий 72, предусмотренных в первой пластине 2, подается в печь 1 с относительно низкой скоростью, образуя таким образом слабо псевдоожиженную зону 17 из псевдоожиженной среды над первой диффузорной пластиной 2. В слабо псевдоожиженной зоне 17 псевдоожиженная среда создает нисходящий поток 18. Первая пластина 2 имеет наклоненную вниз поверхность, которая, как видно в вертикальном разрезе, постепенно снижается в направлении канала 8 для выгрузки негорючего материала. Как показано на фиг. 1, нисходящий поток 18 переходит в по существу горизонтальный поток 19, идущий вдоль и вблизи наклоненной вниз верхней поверхности первой пластины 2.

Вторая диффузорная пластина 3 имеет ряд отверстий 74 для подачи через них псевдоожижающего газа и образует расположенную под ней вторую диффузорную камеру 5. Ожижающий газ, такой как воздух, подается в камеру 5 от источника 15 газа по трубе 64 и через соединитель 7. Газ из второй камеры 5 подается в печь 1 через отверстия 74 с относительно высокой скоростью, образуя, таким образом, зону 16 интенсивно псевдоожиженного слоя из псевдоожиженной среды над второй пластиной 3. В зоне 16 интенсивно псевдоожиженного слоя псевдоожиженная среда создает восходящий поток 20. Вторая диффузорная пластина 3 имеет наклоненную вниз поверхность, которая, как видно в вертикальном разрезе, в самом низу расположена вблизи канала 8 для выгрузки негорючего материала и постепенно повышается в направлении боковой стенки 42.

Псевдоожиженная среда в печи 1 движется от верхней зоны восходящего потока 20 в верхнюю часть слабо псевдоожиженной зоны 17, т.е. в верхнюю зону нисходящего потока 18, опускается с нисходящим потоком 18 и движется с горизонтальным потоком 19 в нижнюю зону восходящего потока 20, тем самым создавая основной циркулирующий поток. Наклонная стенка 9 постепенно повышается от боковой стенки 42 к центру печи 1 для принудительного направления восходящего потока 20 к зоне над первой диффузорной пластиной 2.

Через канал 10 для загрузки горючего материала, который расположен над первой пластиной 2, в зону над первой пластиной 2 в печи 1 загружают горючий материал 38. Подаваемый через канал 10 материал 38 смешивается с нисходящим потоком 18 псевдоожиженной среды и опускается с потоком 18 к дну печи 1, одновременно подвергаясь тепловому разрушению или частично сгорая. Затем горючий материал 38 смешивается с горизонтальным потоком 19 псевдоожиженной среды, текущей вдоль наклоненной вниз верхней поверхности первой пластины 2 и движется горизонтально к каналу 8 для выгрузки негорючего материала. В горизонтальном потоке 19 горючий материал подвергается селективному воздействию подаваемого снизу вверх псевдоожижающего газа и разделяется на негорючий материал 11 большего удельного веса, располагаемый в нижней зоне горизонтального потока 19 и горючий материал меньшего удельного веса, располагаемый в верхней зоне горизонтального потока 19. Поэтому вблизи канала 8 для выгрузки негорючего материала в горизонтальном потоке 19 будут создаваться верхний псевдоожиженный слой 12 с высокой концентрацией горючего материала с небольшим удельным весом и нижний псевдоожиженный слой 13 с высокой концентрацией негорючего материала с большим удельным весом.

Верхний псевдоожиженный слой 12 течет выше канала 8 для выгрузки негорючего материала и смешивается с восходящим потоком 20 псевдоожиженной среды, а горючий материал в псевдоожиженном слое сгорает в окисляющей атмосфере и в условиях интенсивного псевдоожижения. Газы, образующиеся в результате сгорания в псевдоожиженном слое, поднимаются вверх над верхней поверхностью 43 и далее в верхнюю часть 44 печи, где они подвергаются вторичному сгоранию и где улавливается пыль, и осуществляется отбор тепловой энергии. Затем обработанные таким образом газы выбрасываются в атмосферу. Псевдоожиженная среда и негорючий материал, находящийся в нижнем псевдоожиженном слое 13, удаляются через канал 8 для выгрузки негорючего материала. Если говорить точнее, то псевдоожиженная среда и негорючий материал в нижнем псевдоожиженном слое 13 выгружаются из печи 1 из канала 8 через проход 40, бункер, задвижку для выгрузки или т.п. устройство (не показаны), которые соединены с проходом 40. Псевдоожиженная среда, которая вместе с негорючим материалом выводится из печи 1, улавливается соответствующими средствами (не показаны) и возвращается в печь 1.

Объем воздуха, выдуваемого из первой диффузорной пластины 2, регулируется таким образом, что скорость псевдоожижающего газа замедляется до скорости, превышающей приблизительно в 1 - 2,5 раза минимальную скорость ожижающего газа (Vmf). Объем воздуха, выдуваемого из второй диффузорной пластины 3, регулируется таким образом, что скорость псевдоожижающего газа повышается до скорости, превышающей приблизительно в 4 - 12 раз минимальную скорость газа (Vmf).

В камере сгорания, показанной на фиг. 1, псевдоожижающий газ подается в проход 40 от источника 15 по трубе 64, отводным трубам 66 и соплам 21. Из прохода 40 псевдоожижающий газ вводится через канал 8 для выгрузки негорючего материала вверх в печь 1, и этот газ псевдоожижает псевдоожиженную среду над каналом 8, образуя основной псевдоожиженный слой, который поддерживается сплошным от зоны над первой пластиной 2 до зоны над второй пластиной 3 для стабилизации тем самым основного циркулирующего потока псевдоожиженной среды.

Вторая диффузорная пластина 3, которая имеет наклоненную вверх поверхность, постепенно повышающуюся в направлении от канала 8, постепенно переводит верхний псевдоожиженный слой 12, отделенный от горизонтального потока, который движется, по существу, горизонтально вдоль наклоненной вниз верхней поверхности первой диффузорной пластины 2 к зоне над каналом 8, в восходящий поток 20. Таким образом, стабилизируется основной циркулирующий поток псевдоожиженной среды и предотвращается отложение негорючего материала на вторую плату 3. Для эффективного образования основного циркулирующего потока скорость псевдоожижающего газа, подаваемого из второй пластины 3, может постепенно повышаться в направлении от 8 канала для выгрузки негорючего материала.

На фиг. 2 показан схематично вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 2, камера сгорания в соответствии со вторым вариантом воплощения содержит первую диффузорную пластину 2, расположенную по центру на дне печи 1, вспомогательные диффузорные пластины 3, расположенные по противоположным сторонам от первой пластины 2 и, каждая, имеющие ряд отверстий 76 для газа, каналы 8 для выгрузки негорючего материала и вторые диффузорные пластины 3, которые расположены между вспомогательными пластинами 3' и боковой стенкой 42 печи 1. Камера сгорания далее содержит загрузочный люк 10 для горючего материала, расположенный над первой пластиной 2, наклонную стенку 9, расположенную над второй пластиной 3, и верхнюю часть 44, расположенную над наклонной стенкой 9.

Первая пластина 2 имеет наклоненную вниз верхнюю поверхность, самая высокая точка которой, т.е. вершина, как видно в вертикальном разрезе, находится в ее центре, и откуда эта поверхность постепенно понижается к каналам 8 для выгрузки негорючего материала. Если печь в поперечном сечении имеет круглую форму, то верхняя поверхность первой диффузорной пластины 2 имеет коническую форму. Как показано на фиг. 2, нисходящий поток 18 псевдоожижающей среды разделяется в печи 1 в зоне, находящейся рядом с вершиной 73 первой диффузорной пластины 2, на два, по существу, горизонтальных потока 19, текущих в противоположных направлениях вдоль наклоненной вниз верхней поверхности первой пластины 2. Если печь 1 в горизонтальном поперечном сечении и имеет круглую форму, тогда вторая пластина 3 имеет форму перевернутого конуса, где наружный круговой край расположен выше внутреннего кругового края.

Наружные края первой пластины 2 соединены с вспомогательными пластинами 3', имеющими ряд отверстий 76 для газа и ниже которых расположены вспомогательные диффузорные камеры 5'. В камеры 5' от источника 15 через трубу 64, отводные трубы 68, клапаны 68' и соединители 7' подается псевдоожижающий газ. Оттуда псевдоожижающий газ через отверстия 76 вводится с относительно высокой скоростью в печь 1, благодаря чему над вспомогательными диффузорными платами 3' происходит псевдоожижение среды. Объем воздуха, выдуваемого из вспомогательной платы 3', регулируется таким образом, что скорость газа превышает приблизительно в 4-12 раз минимальную скорость псевдоожижающего газа (Vmf).

Псевдоожиженная среда в печи 1 движется от верхних зон восходящих потоков 20 в верхнюю зону 17 слабо псевдоожиженного слоя, т.е. в верхнюю зону нисходящего потока 18, опускается с нисходящим потоком 18 и движется с горизонтальными потоками 19 в нижние зоны восходящих потоков 20, создавая тем самым основной циркулирующий поток. Нисходящий поток 18, который состоит из движущегося слоя, разделяется около центральной вершины 73 первой пластины 2 на два, по существу, горизонтальных потока 19, текущих в противоположных направлениях вдоль наклоненной вниз верхней поверхности первой пластины 2. Если печь 1 имеет в поперечном сечении прямоугольную форму, тогда в печи 1 возникают два основных циркулирующих потока - левый и правый.

Поскольку горизонтальные потоки 19 над первой пластиной 2 представляют собой движущийся слой, в котором среда кипит, т.е. псевдоожижается до относительно небольшой степени, негорючий материал, такой как железо, который имеет большой удельный вес, не отлагается на дне печи 1, а перемещается в горизонтальных потоках 19. Когда горизонтальные потоки 19 достигают зон над вспомогательными диффузорными пластинами 3', движущийся слой превращается в движущийся слой с высокой скоростью псевдоожижения, достигаемой с помощью псевдоожижающего газа, подаваемого от вспомогательных пластин 3'. Поэтому негорючий материал большого удельного веса быстро опускается вниз благодаря селективному воздействию псевдоожижающего газа. Так как вспомогательная пластина 3' установлена круче по наклону первой пластины 2, опустившийся негорючий материал большого удельного веса будет перемещаться под действием собственного веса вдоль наклонных вниз поверхностей вспомогательной платины 3' к каналам 8 для выгрузки негорючих материалов.

Другие элементы камеры сгорания, показанной на фиг. 2, не будут подробно описываться ниже, поскольку они являются такими же, как и в камере, выполненной в соответствии с фиг. 1, за исключением того, что камера по фиг. 2 имеет вспомогательные диффузорные пластины 3', вспомогательные диффузорные камеры 5', первую диффузорную пластину 2, каналы 8 для выгрузки негорючего материала и вторую диффузорную пластину 3, которые расположены симметрично относительно центра печи 1.

На фиг. 3 показан схематичный вертикальный разрез камеры сгорания, выполненной в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 3, печь 1 имеет вспомогательные диффузорные пластины 3', наклон которых круче наклона вспомогательных пластин, показанных на фиг. 2 и нижняя кромка 77 которых расположена по вертикали в одну линию с нижней кромкой 75 смежной второй диффузорной пластины 3 на некотором расстоянии от нее. Каждый из каналов 8 для выгрузки негорючего материала открыт сбоку через вертикальный промежуток между нижними кромками 77 и 75. Псевдоожижающий газ не подается из каналов 8 для выгрузки негорючего материала, причем в горизонтальной плоскости каналы 8 не открыты, и, следовательно, они не препятствуют прохождению восходящих потоков псевдоожижающего газа. Поэтому каналы 8 не нарушают движение основного циркулирующего потока псевдоожиженной среды.

Другие элементы камеры сгорания, показанной на фиг. 3, ниже не будут описаны подробно, поскольку они, по существу, те же, что и камер, показанных на фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 4 показан схематично вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 4, печь 1 имеет каналы 8 выгрузки для негорючего материала, которые открыты сбоку через вертикальные промежутки между нижними кромками 75, 77. Псевдоожижающий газ не подается из каналов 8. Печь 1 имеет расположенную в ее центральной части основную камеру сгорания и камеру 25 для отбора тепловой энергии, смежную с основной камерой. Камера 25 образована между наклонной стенкой 24, расположенной над второй диффузорной пластиной 3, боковой стенкой 42 печи 1 и тепловыми коллекторами 27 в защищенном исполнении. Наклонная стенка 24 имеет вертикально сориентированный нижний отрезок. Третья диффузорная пластина 28, которая имеет, по существу, тот же наклон, что и вторая диффузорная пластина 3, проходит радиально снаружи от наружной кромки второй пластины 3 к боковой стенке 42 за зону, где вертикально расположен отрезок наклонной стенки 24.

Нижняя кромка вертикального отрезка наклонной стенки 24 расположена на расстоянии от третьей пластины 28, в результате чего образуется вертикальный зазор, который служит в качестве нижнего прохода 29 для сообщения между основной камерой сгорания и нижней зоной камеры 25 по отбору тепловой энергии. Между верхним краем наклонной стенки 24 и боковой стенкой 42 расположено несколько вертикальных перфорированных труб 23, которые образуют верхние каналы 23' связи между основной камерой сгорания и верхней зоной камеры 25 по отбору тепловой энергии. Источник 32 газа через трубы 68'' и соединители 31 соединяется с третьей диффузорной камерой 30, образованной ниже третьей пластины 28. Из третьей камеры 30 ожижающий газ через ряд отверстий 78, выполненных в пластине 28, подается с относительно низкой скоростью в камеру 25, создавая тем самым вспомогательные циркулирующие потоки 26, в которых псевдоожиженная среда опускается. Объем воздуха, выдуваемого из третьей пластины 28, регулируется таким образом, чтобы скорость воздуха снижалась до скорости, составляющей приблизительно 1 - 2,5 минимальных скоростей газа (Vmf).

Часть псевдоожиженной среды, поднимающейся в восходящих потоках 20, направленных к центральной зоне печи 1 наклонной стенкой 24, с обратными потоками 22 проходит через каналы 23' над наклонной стенкой 24. Обратные потоки 22 входят в верхнюю зону камеры 25, в которой они текут нисходящими потоками. Эти нисходящие потоки проходят через нижний проход 29, смешиваются с восходящими потоками 20 основных циркулирующих потоков, поднимаются и достигают верхних зон восходящих потоков 20, создавая таким образом вспомогательные циркулирующие потоки 26 псевдоожиженной среды, которые проходят через камеру 25 по отбору тепловой энергии. Псевдоожиженная среда во вспомогательных потоках 26 охлаждается за счет теплообмена, осуществляемого тепловыми коллекторами 27 в камере 25, и затем нагревается теплом сгорания в восходящих потоках 20. Поскольку, как показано на фиг. 10, общий коэффициент теплопередачи тепловых коллекторов 27 значительно меняется в зависимости от скорости псевдоожижающего газа, количество отобранной тепловой энергии может эффективно регулироваться путем изменения количества псевдоожижающего газа, проходящего через третью диффузорную пластину 28.

В камерах сгорания, показанных на фиг. 1 и фиг. 2, псевдоожижающий газ подается из канала 8 для выгрузки негорючего материала и в основном псевдоожиженном слое отсутствуют участки разрыва этого слоя и таким образом создается стабильный циркулирующий поток. В камерах сгорания, показанных на фиг. 3 и фиг. 4, нижние края вспомогательных диффузорных пластин 3' расположены по вертикали на расстоянии от нижнего края смежной второй диффузорной пластины 3, образуя в вертикальном промежутке между указанными краями пластин канал 8 для выгрузки негорючего материала. В потоке псевдоожижающего газа, подаваемого вверх со дна печи, отсутствуют участки разрыва потока, что обеспечивает создание стабильного псевдоожиженного слоя так же, как и в камере сгорания, показанной на фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 5, 6 и 7 показаны, соответственно, прямоугольная изометрическая проекция, вид в плане, и разрез круглого дна камеры сгорания, выполненного в соответствии с пятым вариантом реализации настоящего изобретения. Камера сгорания, в соответствии с пятым вариантом, аналогична камере, показанной на фиг. 2, где печь в плане имеет круглую форму. На фиг. 7 показан разрез VII-VII на фиг. 6. Как показано на фиг. 5, 6 и 7, первая диффузорная пластина 2 имеет коническую поверхность с центром конуса, расположенным выше ее кругового периферийного края. Кольцевая вспомогательная диффузорная пластина 3', четыре дуговых канала 8 для выгрузки негорючего материала и вторая диффузорная пластина 3 расположены концентрически вокруг первой диффузорной пластины 2. Наклонная поверхность кольцевой пластины 3 круче по наклону наклонной поверхности центральной первой пластины 2. Внутренний периферийный край второй пластины 3 расположен ниже ее наружного периферийного края, т.е. образуется кольцевая поверхность в форме перевернутого конуса. Вторая диффузорная камера 5, образованная под второй пластиной 3, имеет кольцевую форму.

Как показано на фиг. 5, 6 и 7, между четырьмя дуговыми каналами 8 для выгрузки радиально расположены четыре четвертых диффузорных пластин 3''. Каждая из пластин 3'' имеет две наклоненные вниз поверхности, направленные к двум каналам 8, расположенным по одному на каждой стороне пластины 3''. Объем воздуха, выдуваемого из четвертой пластины 3'' регулируется таким образом, что скорость псевдоожижающего газа превышает минимальную скорость псевдоожижающего газа приблизительно в 4-12 раз. Наклоненные вниз поверхности каждой пластины 3'' служат для направления негорючего материала с большим удельным весом к каналам 8, благодаря чему предотвращается отложение негорючего материала на пластины 3''. Другие конструктивные элементы и функции камеры сгорания, выполненной в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения, по существу, те же, что и камеры сгорания, выполненные в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, и поэтому не будут описываться подробно.

На фиг. 8 показана прямоугольная диметрическая проекция дна печи камеры сгорания, выполненной в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения. Камера сгорания, в соответствии с шестым вариантом осуществления, аналогична камере сгорания, показанной на фиг. 2, где печь имеет в плане прямоугольную форму. Как показано на фиг. 8, первая диффузорная пластина 2 имеет в плане прямоугольную форму и имеет "крышеобразную" конструкцию с расположенным по ее центру коньком 73'. Первая диффузорная пластина 2, вспомогательные диффузорные пластины 3', каналы 8 для выгрузки негорючего материала и вторые диффузорные пластины 3 расположены симметрично относительно центрального конька 73' и имеют прямоугольную форму. Показанная на фиг. 8 камера сгорания включает четыре диффузорных пластины 3'', расположенных перпендикулярно к коньку 73' и вдоль краев каналов 8 и имеющих наклоненные вниз поверхности, направленные к каналам 8. Наклоненные вниз поверхности пластин 3'' служат для направления негорючего материала с большим удельным весом к каналам 8, благодаря чему предотвращается отложение негорючего материала на этих пластинах. Другие конструктивные элементы и функции камеры сгорания, выполненной в соответствии с шестым вариантом воплощения, по существу те же, что и камеры сгорания, выполненные в соответствии со вторым вариантом осуществления, показанным на фиг. 2, и поэтому не будут описываться подробно.

На фиг. 9 показана прямоугольная диметрическая проекция дна печи камеры сгорания, выполненной в соответствии с седьмым вариантом осуществления настоящего изобретения. Камера сгорания, в соответствии с седьмым вариантом, аналогична камере сгорания, показанной на фиг. 2, где печь в плане имеет прямоугольную форму и, по существу, подобна камере сгорания в соответствии с шестым вариантом осуществления, показанным на фиг. 8. В камере сгорания, в соответствии с седьмым вариантом осуществления, вторые диффузорные пластины 3 имеют края, расположенные смежно с каналами 8 для выгрузки и лежащие в плоскостях продолжений наклонных поверхностей первой диффузорной пластины 2, и также имеют края, расположенные смежно с боковой стенкой печи и лежащие над продолжениями наклонных поверхностей первой пластины 2. Другие конструкционные элементы и функции камеры сгорания, в соответствии с седьмым вариантом осуществления, по существу те же, что и камеры сгорания, выполненной в соответствии со вторым или шестым вариантом воплощения, показанными на фиг. 2 и 8, и поэтому не будут описываться подробно.

Поскольку камера сгорания, выполненная в соответствии с шестым и седьмым вариантами осуществления, показанными на фиг. 8 и фиг. 9, имеет меньше криволинейных поверхностей, чем камера сгорания, в соответствии с другими вариантами воплощения, они могут быть относительно легко сконструированы и обработаны и могут быть относительно недороги в изготовлении.

На фиг. 10 показан график, иллюстрирующий взаимосвязь между общим коэффициентом теплопередачи теплового коллектора и скоростью движения псевдоожижающего газа, подаваемого из третьей диффузорной пластины 28 в камеру сгорания, выполненную в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фиг. 10, общий коэффициент теплопередачи теплового коллектора значительно изменяется в зависимости от скорости псевдоожижающего газа в диапазоне от 0 до 0,3 м/сек, особенно от 0,05 до 0,25 м/сек. Поэтому, когда скорость газа в камере по отбору тепловой энергии регулируется в указанном диапазоне, полный коэффициент теплопередачи теплового коллектора может изменяться и тем самым осуществляться регулирование количества отобранного тепла в широком диапазоне.

Настоящее изобретение дает следующие преимущества.

(1) В камере сгорания создается основной циркулирующий поток, включающий нисходящий и восходящий потоки псевдоожиженной среды, и горючий материал, загруженный в верхнюю зону нисходящего потока, смешивается с основным циркулирующим потоком и сгорает. В камере сгорания может равномерно сжигаться горючий материал, такой как отходы, даже если их размеры, содержание негорючих материалов и удельный вес различны.

(2) Горючий материал движется в нисходящем и восходящем потоках, одновременно сгорая и разрушаясь, а негорючий материал большого удельного веса по мере постепенного отделения от горючего материала небольшого удельного веса посредством селективного воздействия псевдоожижающего газа, направляется вдоль наклоненной вниз поверхности первой диффузорной пластины к каналу для выгрузки. В канале для выгрузки негорючий материал быстро падает и отделяется интенсивным селективным воздействием псевдоожижающего газа и затем равномерно удаляется из печи. Поэтому негорючий материал не отлагается в печи, в связи с чем сведены до минимума вызываемые негорючим материалом дефекты в подаче псевдоожижающего газа, сгорания горючего материала и отборе тепловой энергии. Поскольку содержание какого-либо горючего материала в удаленном негорючем материале мало, последний может быть легко обработан.

(3) Так как часть псевдоожижающего газа подается из канала для выгрузки или поскольку канал для выгрузки открыт сбоку, но не сверху так, чтобы газ поступал со всей поверхности дна печи для создания тем самым стабильного циркулирующего потока псевдоожиженной среды, возможно осуществлять равномерное сгорание горючего материала и равномерную работу камеры сгорания и также возможно полностью сжигать горючий материал или высокоэффективно преобразовывать его в газ путем регулирования количества воздуха для его сжигания.

(4) Поскольку камера по отбору тепловой энергии образована между наклонной стенкой и боковой стенкой печи, а третья диффузорная пластина, имеющая, по существу, тот же наклон, что и вторая диффузорная пластина, и также имеющая наклоненную вниз поверхность, направленную к каналу для выгрузки негорючего материала, расположена ниже камеры по отбору тепловой энергии, негорючий материал в этой камере плавно и равномерно направляется к каналу для выгрузки, а отбор тепловой энергии не прерывается. Поскольку коэффициент теплопередачи теплового коллектора может значительно изменяться путем регулирования скорости подачи газа от третьей диффузорной пластины, возможно легко осуществлять регулирование количества отбираемой тепловой энергии.

Хотя здесь и были показаны и подробно описаны определенные предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, понятно, что в него могут быть внесены различные изменения и выполнены различные его модификации без отклонения от сущности притязаний приложенной формулы изобретения.


Формула изобретения

1. Камера сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем, содержащая диффузорное газораспределительное устройство с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, расположенное у дна печи, канал для выгрузки негорючего материала, канал для загрузки горючего материала в печь, отличающаяся тем, что диффузорное газораспределительное устройство выполнено в виде двух диффузорных пластин, первая из которых имеет наклоненную вниз поверхность, направленную к каналу для выгрузки негорючего материала, образованному между первой и второй диффузорными пластинами, при этом эта первая диффузорная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно низкой скоростью псевдоожижения и создания нисходящего потока псевдоожиженной среды, а вторая диффузорная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно высокой скоростью псевдоожижения и создания восходящего потока псевдоожиженной среды, канал для загрузки горючего материала расположен над первой диффузорной пластиной, причем под диффузорными пластинами расположены диффузорные камеры, образующие диффузорное устройство, подключенное к источнику подачи псевдоожижающего газа через указанный канал для выгрузки негорючего материала в печь.

2. Камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вспомогательную диффузорную пластину, расположенную между первой диффузорной пластиной и каналом для выгрузки негорючего материала и имеющую множество отверстий для подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды при относительно высокой скорости псевдоожижения, при этом вспомогательная диффузорная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, проходящую между нижним краем первой диффузорной пластины и каналом для выгрузки негорючего материала и имеющую более крутой наклон, чем первая диффузорная пластина.

3. Камера сгорания по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что дополнительно содержит наклонную стенку, расположенную над второй диффузорной пластиной, для направления псевдоожижающего газа и псевдоожиженной среды, текущих вверх от второй диффузорной пластины к центральной зоне печи, а вторая диффузорная пластина имеет наклонную вверх поверхность, которая постепенно повышается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала и подает псевдоожижающий газ в направлении от этого канала с постепенно увеличивающейся скоростью.

4. Камера сгорания по п. 3, отличающаяся тем, что содержит дополнительно камеру для отбора тепловой энергии, образованную между наклонной стенкой и боковой стенкой печи и сообщенную с центральной зоной печи над и под наклонной стенкой, тепловой коллектор, расположенный в указанной камере, для отбора тепловой энергии от псевдоожиженной среды в этой камере и третью диффузорную пластину, расположенную между второй диффузорной пластиной и боковой стенкой печи, проходящую смежно с наружным краем второй диффузорной пластины, имеющую множество отверстий для подачи псевдоожижающего газа с относительно низкой скоростью и наклоненную вверх поверхность, имеющую тот же наклон, что и вторая диффузорная пластина, и установленную с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно низкой скоростью псевдоожижения в камере по отбору тепловой энергии.

5. Камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что дно печи и первая диффузорная пластина имеют в плане, по существу, круглую форму, при этом первая диффузорная пластина имеет коническую форму и ее центральная часть расположена выше ее кругового периферийного края, и множество дугообразных каналов для выгрузки негорючего материала расположены концентрически относительно первой диффузорной пластины, а вторая диффузорная пластина, имеющая кольцеобразную форму, расположена концентрично относительно первой диффузорной пластины.

6. Камера сгорания по п. 5, отличающаяся тем, что дополнительно содержит четвертую диффузорную пластину, образованную между смежными каналами для выгрузки негорючего материала и имеющую две наклоненные вниз поверхности, направленные к смежным каналам для выгрузки негорючего материала соответственно.

7. Камера сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем, содержащая диффузорное газораспределительное устройство с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, расположенное у дна печи, канал для выгрузки негорючего материала, канал для загрузки горючего материала в печь, отличающаяся тем, что диффузорное газораспределительное устройство выполнено в виде трех диффузорных пластин, первая из которых имеет наклоненную вниз поверхность, направленную к каналу для выгрузки негорючего материала, образованному между вспомогательной диффузорной пластиной и второй диффузорной пластиной, при этом первая пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения среды с относительно низкой скоростью псевдоожижения и создания нисходящего потока псевдоожиженной среды, вспомогательная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, расположенную между нижним краем первой пластины и каналом для выгрузки негорючего материала и направленную к каналу для выгрузки, и эта вспомогательная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно высокой скоростью псевдоожижения, наклоненная вниз поверхность вспомогательной пластины имеет наклон, который круче наклона наклоненной вниз поверхности первой диффузорной пластины, при этом нижний край вспомогательной пластины расположен, по существу, на одной линии по вертикали со смежным краем второй диффузорной пластины, находясь от него на вертикальном расстоянии, канал для выгрузки негорючего материала открыт в вертикальный промежуток между нижним краем наклоненной вниз поверхности вспомогательной пластины и смежным краем второй пластины, причем вторая диффузорная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно высокой скоростью псевдоожижения и создания восходящего потока псевдоожиженной среды, а канал для загрузки горючего материала в печь расположен над первой диффузорной пластиной.

8. Камера сгорания по п. 7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит наклонную стенку, расположенную над второй диффузорной пластиной, служащую для направления псевдоожижающего газа и псевдоожиженной среды, движущихся вверх от второй пластины к центральной зоне печи, а вторая диффузорная пластина имеет наклоненную вверх поверхность, которая постепенно повышается в направлении от канала, для выгрузки негорючего материала и подает псевдоожижающий газ в направлении от канала для выгрузки негорючего материала с постепенно повышающейся скоростью.

9. Камера сгорания по п. 7 или 8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит камеру для отбора тепловой энергии, образованную между наклонной стенкой и боковой стенкой печи и сообщенную с центральной зоной печи над и под наклонной стенкой, тепловой коллектор, расположенный в указанной камере и предназначенный для отбора тепловой энергии от псевдоожиженной среды в этой камере, и третью диффузорную пластину, расположенную между второй диффузорной пластиной и боковой стенкой печи, проходящую смежно с наружным краем второй диффузорной пластины, имеющую множество отверстий для подачи псевдоожижающего газа с относительно низкой скоростью и наклоненную вверх поверхность, имеющую тот же наклон, что и вторая диффузорная пластина, и установленную с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно низкой скоростью псевдоожижения в камере по отбору тепловой энергии.

10. Камера сгорания по п. 7, отличающаяся тем, что дно печи и первая диффузорная пластина имеют в плане, по существу, круглую форму, при этом первая диффузорная пластина имеет коническую форму и ее центральная часть расположена выше ее кругового периферийного края, множество дугообразных каналов для выгрузки негорючего материала расположены концентрически относительно первой диффузорной пластины, а вторая диффузорная пластина кольцеобразной формы расположена концентрически относительно первой диффузорной пластины.

11. Камера сгорания по п. 10, отличающаяся тем, что дополнительно содержит четвертую диффузорную пластину, установленную между смежными каналами для выгрузки негорючего материала и имеющую две наклоненные вниз поверхности, направленные к смежным каналам для выгрузки негорючего материала соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и устройству для газификации горючего материала, например отходов, угля и т.д., которые газифицируются для получения горючего газа, содержащего достаточно большое количество горючих компонентов, чтобы расплавить золу под действием собственного тепла

Изобретение относится к основанию или поду топки, в которой используется кипящий или псевдоожиженный слой

Изобретение относится к устройствам для получения пара при сжигании топлива в газогенераторе с вращающимся псевдоожиженным слоем

Изобретение относится к способу и устройству для обработки слоя материала в реакторе с псевдоожиженным слоем, имеющем реакционную камеру с боковыми стенками, ограничивающими внутреннее пространство реакционной камеры, и псевдоожиженный слой твердых частиц в нижней части реакционной камеры

Изобретение относится к устройству для отделения твердых частиц, увлекаемых потоком газообразных продуктов сгорания, протекающим через циркуляционную псевдоожиженную подушку /ЦПП/ /"кипящий слой"/ котла

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах теплоснабжения и при сжигании топлива для нагрева рабочих тел

Изобретение относится к сжиганию серосодержащих топлив, как, например, некоторых типов угля, или нефтяных остатков, в частности, в котлах, имеющих циркулирующий псевдоожиженный (кипящий) слой, под давлением или при атмосферном давлении

Изобретение относится к способу и устройству для циркуляции твердых веществ в реакторе с псевдоожиженным слоем

Камера сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем, топки с кипящим слоем

Наверх