Способ центробежного сжигания с использованием воздушного потока в топке и печь для его осуществления
Изобретения относятся к технологии центробежного сжигания с разделением пространства горения. Способ центробежного сжигания с использованием воздушного потока в топке включает следующие стадии: подача воздуха в пространство между первой камерой сгорания, размещенной в верхней части топливного бака, и наружным корпусом, установленным с охватом, первой камеры сгорания с помощью одного или более вентиляторов, соединенных с нижней частью наружного корпуса с обеспечением направления воздушного потока тангенциально и с обеспечением при этом восходящего движения с закручиванием и предварительным нагреванием воздуха, подаваемого с помощью вентиляторов в пространство между первой камерой сгорания и наружным корпусом. Управление направлением восходящего воздушного потока, достигающего верхней части пространства между первой камерой сгорания и наружным корпусом, осуществляют таким образом, что обеспечивают поступление воздуха внутрь первой камеры сгорания в необходимом количестве в виде нисходящего вращающегося потока, находящегося в контакте с внутренней поверхностью стенки первой камеры сгорания, и поступление остального воздуха внутрь второй камеры сгорания, расположенной в верхней части первой камеры сгорания, в виде восходящего вращающегося воздушного потока, находящегося в контакте с внутренней поверхностью стенки второй камеры сгорания. Вращение потоков воздуха и обеспечение их контакта с внутренними поверхностями стенок первой камеры сгорания и второй камеры сгорания обеспечивают путем непрерывной подачи воздуха с помощью вентиляторов. Охарактеризована печь для осуществления вышеизложенного способа. Технический результат: осуществление полного сгорания сжигаемых материалов за счет подачи воздуха в пространство топки; при осуществлении способа сжигания по предлагаемому изобретению обеспечивается разделение пространства топки на большое количество топочных отсеков с помощью воздушных потоков.2 с. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение
Предлагаемое изобретение в целом относится к центробежному способу сжигания с использованием воздушного потока в топке, а в частности - к такому центробежному способу сжигания с использованием воздушного потока в топке, при котором обеспечивается полное и быстрое сгорание горючих отходов, таких как низкокалорийные отходы с высоким содержанием влаги, высококалорийные пластмасса и резина с низким содержанием влаги и высококалорийные жидкие отходы, при высокой температуре только при подаче в пространство топки воздуха без использования каких-либо вспомогательных устройств и дополнительного топлива, при этом обеспечено разделение пространства топки на большое число топочных отсеков с помощью воздушных потоков за счет центробежных сил, действующих на воздух, находящийся под высоким давлением, который подается в топку с большой скоростью и образует в пространстве топки высокоскоростные закручивающиеся потоки.
Предпосылки создания предлагаемого изобретения
Традиционные способы сжигания твердых отходов или отходов жидких масел включают следующие стадии: подачу горючих отходов в камеру сгорания топки, поджигание горючих отходов в камере сгорания топки с помощью горелки зажигания, сжигание горючих отходов при подаче атмосферного воздуха в верхнюю, среднюю и нижнюю части камеры сгорания (JP 7233925 A, 05.09.1995).
Однако таким традиционным способам сжигания горючих отходов присущи недостатки, состоящие в том, что не обеспечивается полное сгорание высококалорийных, низкокалорийных и влажных горючих отходов, и коэффициент полноты их сгорания низок, потому что отходы подвергаются сжиганию с применением только атмосферного воздуха, подаваемого с помощью вентилятора. Не полностью сгоревшие горючие отходы остаются или оказываются на свалке, в результате чего имеет место не только расход ресурсов, но и загрязнение окружающей среды. Кроме того, при неполном сгорании горючих отходов остается много различных вредных для здоровья человека веществ, таких как диоксины и угольный порошок, которые попадают в атмосферу. Кроме того, при традиционных способах сжигания горючих отходов постоянно работает горелка, и дополнительно используется вспомогательное топливо (например, дизельное топливо), так как не полностью сгоревшие горючие отходы должны подвергаться повторному сжиганию, в результате чего затраты на топливо оказываются высокими, процесс сжигания длительным, а коэффициент полноты сгорания - низким.
Кроме того, традиционным способам сжигания горючих отходов присущи и такие недостатки, как необходимость использования специальных горелок, выдерживающих высокие температуры, необходимость подачи воздуха в топку под высоким давлением и необходимость использования во внутренней облицовке топки огнеупорного кирпича, так как сжигание горючих отходов осуществляется при высоких температурах, в результате чего расходы, связанные со сжиганием горючих отходов, становятся еще более высокими. В частности, камера сгорания, выполненная из металла, не выдерживает высоких температур, подвергается эрозии, в результате чего срок службы топки укорачивается.
Краткое содержание предлагаемого изобретения
Таким образом, при создании предлагаемого изобретения учитывались вышеуказанные недостатки предшествующего уровня техники, и целью предлагаемого изобретения является создание способа центробежного сжигания, при котором обеспечено полное сгорание сжигаемых материалов при температуре от 150°С до 1900°С с обеспечением циркуляции воздуха, без применения каких-либо дополнительных устройств или катализаторов.
Еще одна цель предлагаемого изобретения состоит в создании способа центробежного сжигания, при котором обеспечена достаточная степень сгорания низкокалорийных сжигаемых материалов без использования дополнительного топлива, при этом используется около 100% тепла, образующегося в процессе сжигания низкокалорийных сжигаемых материалов.
Еще одна цель предлагаемого изобретения состоит в создании способа центробежного сжигания, при котором обеспечена достаточная степень сгорания высококалорийных сжигаемых материалов без использования дополнительного топлива, при этом используется около 100% тепла, образующегося в процессе сжигания высококалорийных сжигаемых материалов.
Еще одна цель предлагаемого изобретения состоит в создании способа центробежного сжигания, при котором обеспечена достаточная степень сгорания влажных сжигаемых материалов или отходов, с влажностью 100% или менее, без использования дополнительного топлива, при этом используется около 100% тепла, образующегося в процессе сжигания влажных сжигаемых материалов или отходов, с влажностью 100% или менее.
Еще одна цель предлагаемого изобретения состоит в создании способа центробежного сжигания, при котором обеспечено полное сгорание сжигаемых материалов в камере сгорания, имеющих те же размеры, что и камера сгорания обычной мусоросжигательной установки, со скоростью в несколько раз большей, чем при применении традиционных способов сжигания.
При применении способа по предлагаемому изобретению вышеуказанные цели могут быть достигнуты путем создания печи, содержащей: топливный бак, имеющий цилиндрическую форму; первую камеру сгорания, имеющую цилиндрическую форму; вторую камеру сгорания, имеющую цилиндрическую форму; выхлопную трубу, имеющую цилиндрическую форму; верхний и нижний наружные корпусы, расположенные с охватом первой камеры сгорания и топливного бака с образованием некоторого пространства между верхним наружным корпусом и первой камерой сгорания и некоторого пространства между нижним наружным корпусом и топливным баком; один или несколько вентиляторов, присоединенных к нижней части верхнего наружного корпуса с возможностью подачи воздушного потока от каждого вентилятора тангенциально (по касательной к наружному корпусу) в пространство между стенками первой камеры сгорания и верхнего наружного корпуса, и к верхней части нижнего наружного корпуса с обеспечением тангенциального сообщения каждого вентилятора через воздуховодную соединительную трубку с пространством между стенками топливного бака и нижнего наружного корпуса; совокупность устройств управления воздушными потоками, расположенных в верхней части пространства между стенками первой камеры сгорания и верхнего наружного корпуса.
В такой печи обеспечено полное и быстрое сгорание материалов, сжигаемых при высокой температуре, при этом пространство топки поделено на большое число топочных отсеков с помощью воздушных потоков за счет центробежных сил, действующих на воздух, находящийся под высоким давлением, который подается в топку с большой скоростью и образует в пространстве топки высокоскоростные закручивающиеся потоки.
Как указанные выше, так и другие цели предлагаемого изобретения, его признаки и преимущества будут лучше поняты из последующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи.
Краткое описание прилагаемых чертежей
На фиг.1 в продольном разрезе показана печь для осуществления способа по предлагаемому изобретению, при этом показаны воздушные потоки внутри печи.
На фиг.2а печь, изображенная на фиг.1, показана в поперечном сечении по линии А-А (см. фиг.1), при этом показаны воздушные потоки внутри печи.
На фиг.2b печь по предлагаемому изобретению, изображенная на фиг.1, показана в поперечном сечении по линии В-В (см. фиг.1), при этом показаны воздушные потоки внутри печи.
На фиг.2с печь по предлагаемому изобретению, изображенная на фиг.1, показана в поперечном сечении по линии С-С (см. фиг.1), при этом показаны воздушные потоки внутри печи.
На фиг.2d печь по предлагаемому изобретению, изображенная на фиг.1, показана в поперечном сечении по линии D-D (см. фиг.1), при этом показаны воздушные потоки внутри печи.
На фиг.3 в продольном разрезе показана печь по предлагаемому изобретению, при этом показаны топочные отсеки, на которые разделено пространство топки с помощью воздушных потоков.
На фиг.4а в продольном разрезе показана часть печи по предлагаемому изобретению, при этом показаны части печи, в которых протекают предварительно нагретые воздушные потоки “а” и “g”.
На фиг.4b в продольном разрезе показана часть печи по предлагаемому изобретению, при этом показаны части печи, в которых протекает предварительно нагретый воздушный поток “b”.
На фиг.4с в продольном разрезе показана часть печи по предлагаемому изобретению, при этом показаны части печи, в которых находятся зона сгорания “с”, в которой протекает связанный с ней выходной воздушный поток, и зона сгорания “f”, в которой протекает связанный с ней выходной воздушный поток.
На фиг.4d в продольном разрезе показана часть печи по предлагаемому изобретению, при этом показаны части печи, в которых находится зона сгорания “d”, и протекает связанный с ней выходной воздушный поток.
На фиг.4е в продольном разрезе показана часть печи по предлагаемому изобретению, при этом показаны части печи, в которых находится центральная зона сгорания “е”, и протекает связанный с ней выходной воздушный поток.
Описание предпочтительного варианта осуществления предлагаемого изобретения
Дальнейшее описание будет проводиться со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одни и те же части снабжены везде одинаковыми обозначениями.
Для осуществления способа центробежного сжигания по предлагаемому изобретению создана печь 1, в состав которой входят: фланец 2, расположенный вокруг нижней части, имеющей цилиндрическую форму первой камеры сгорания 3 с выступанием вовне от этой первой камеры сгорания 3; верхний наружный корпус 4, неподвижно установленный выше фланца 2, и нижний наружный корпус 5, неподвижно установленный ниже фланца 2; топливный бак 6, расположенный под первой камерой сгорания 3, при этом верх топливного бака 6 открыт и находится в непосредственном контакте с нижней стороной фланца 2 первой камеры сгорания 3, а низ топливного бака 6 соединен с гидравлическим домкратом 7, предназначенным для присоединения и отсоединения топливного бака 6; фланец 8, расположенный в верхней части верхнего наружного корпуса 4 с выступанием вовне от нижней части второй камеры сгорания 9, которая снабжена выхлопной трубой 10, расположенной в ее верхней части; один или несколько вентиляторов 11, соединенных с соответствующей трубкой подачи воздуха 12, присоединенной тангенциально, т.е. по направлению касательной, к нижней части верхнего наружного корпуса 4, при этом вентилятор 11 находится, через посредство промежуточной трубки 13, в сообщении с воздуховсасывающей трубкой 14; направляющая пластина 15, предназначенная для управления направлением воздушного потока в верхней части пространства между первой камерой сгорания 3 и верхним наружным корпусом 4 и расположенная в верхней части верхнего наружного корпуса 4; и совокупность устройств 16 регулирования воздушного потока, расположенных в верхней части верхнего наружного корпуса 4, при этом каждое из этих устройств состоит из направляющей пластины 15 и управляющего стержня 17, соединенного с возможностью поворота с направляющей пластиной - 15.
Кроме того, печь 1 по предлагаемому изобретению имеет выполненную с возможностью открывания и закрывания дверь, которой снабжен нижний наружный корпус 5, которым накрыт топливный бак 6, при этом обеспечена возможность ввоза и вывоза топливного бака 6 через эту дверь, кроме того, топливный бак 6 снабжен роликовыми колесами, которые установлены снизу под его дном и предназначены для транспортировки топливного бака 6 по рельсам, при этом дверь и ролики на прилагаемых чертежах не показаны.
Являющийся предметом предлагаемого изобретения способ центробежного сжигания с использованием воздушного потока в топке включает следующие стадии: первое предварительное нагревание потока атмосферного воздуха “g” при поглощении им тепла от наружной поверхности стенки топливного бака 6 с обеспечением тем самым охлаждения стенки топливного бака 6, при этом обеспечивается уменьшение шума вентилятора при всасывании потока атмосферного воздуха “g” через пространство между стенками топливного бака 6 и нижнего наружного корпуса 5; второе нагревание воздушного потока путем подачи воздушного потока “а”, прошедшего первое предварительное нагревание, в пространство между стенками первой камеры сгорания 3 и верхнего наружного корпуса 4 с помощью вентилятора 11, соединенного с нижней частью верхнего наружного корпуса 4 таким образом, что обеспечена возможность тангенциальной подачи воздушного потока “а” от вентилятора 11 по касательной к нижней части верхнего наружного корпуса 4, в результате чего обеспечивается восходящее движение воздушного потока и его закручивание в пространстве между первой камерой сгорания 3 и верхним наружным корпусом 4, где обеспечено поглощение воздушным потоком “а” тепла от наружной поверхности стенки первой камеры сгорания 3 с одновременным обеспечением охлаждения этим поднимающимся и закручивающимся с высокой скоростью воздушным потоком “а” стенки первой камеры сгорания 3; регулирование расхода воздушного потока, прошедшего второе предварительное нагревание, с помощью устройства 16 регулирования воздушного потока, при этом восходящее движение воздушного потока “а” ограничено с помощью фланца 8, который расположен в нижней части второй камеры сгорания 9 и является препятствием для дальнейшего восходящего движения воздушного потока; третье предварительное нагревание воздуха “b”, прошедшего второе предварительное нагревание, подаваемого в первую камеру сгорания 3, внутри которой имеет место опускание этого воздушного потока “b” вниз к топливному баку 6, при обеспечении контакта воздушного потока “b” с внутренней поверхностью стенки первой камеры сгорания 3 благодаря центробежным силам, вызываемым продолжающимся и внутри первой камеры сгорания 3 вращением воздушного потока “b”, при этом имеет место поглощение воздушным потоком “b” тепла от стенки первой камеры сгорания 3 с обеспечением тем самым охлаждения стенок первой камеры сгорания 3 и топливного бака 6.
После вышеописанных стадий воздух, прошедший третье предварительное нагревание, в топливном баке 6 смешивается с топливом с образованием зоны сгорания “f”, в которой обеспечивается воспламенение горючей смеси, при этом обеспечивается вращение горючей смеси и ее горение. Тяжелые сжигаемые материалы, которые не полностью сгорают в зоне сгорания “f”, отбрасываются в прошедший третье предварительное нагревание воздушный поток “b”, опускающийся сверху в первую камеру сгорания 3, в результате чего образуется зона сгорания “с”, в которой происходит сгорание этих тяжелых сжигаемых материалов на более обширном пространстве и за более длительное время. Что касается легких сжигаемых материалов, которые не полностью сгорают в зоне сгорания “f”, то они переносятся в центр первой камеры сгорания 3 с образованием высокотемпературной зоны сгорания “d”, в которой легкие сжигаемые материалы собираются, подвергаются дальнейшему сгоранию и поднимаются с образованием закручивающегося потока во вторую камеру сгорания 9, где завершается их сгорание. В центре топки образуется высокотемпературная центральная зона сгорания “е”, температура которой является самой высокой в топке.
Сжигаемые материалы, не полностью сгоревшие в высокотемпературной зоне сгорания “d” и в высокотемпературной центральной зоне сгорания “е”, благодаря своему весу и центробежным силам, действующим во вращающемся воздушном потоке, отбрасываются в опускающийся и вращающийся воздушный поток “b”, подвергающийся третьему предварительному нагреванию внутри первой камеры сгорания 3, в результате чего они вместе с воздушным потоком “b” снова попадают в высокотемпературную зону сгорания “d” или в высокотемпературную центральную зону сгорания “е”.
Некоторые сжигаемые материалы, не полностью сгоревшие в первой камере сгорания 3 и поступившие во вторую камеру сгорания 9 с воздушным потоком, поднимающимся вверх из центральной части первой камеры сгорания 3, подвергаются дальнейшему сжиганию в ответвляющейся части прошедшего второе предварительное нагревание воздушного потока “а”, поднимающейся вверх через устройство 16 регулирования воздушного потока. Эта ответвляющаяся часть прошедшего второе предварительное нагревание воздушного потока “а” поглощает тепло от стенки второй камеры сгорания 6 с обеспечением тем самым охлаждения этой стенки. В конечном счете, при осуществлении центробежного способа сжигания с использованием воздушного потока в топке по предлагаемому изобретению через выхлопную трубу 10 выходят только газообразные продукты сгорания, то есть обеспечивается полное сгорание сжигаемых материалов.
Работа печи 1 протекает следующим образом.
После заполнения топливного бака 6 топливом 18 его содержимое, вручную или с помощью автоматического устройства, поджигается, при этом топливный бак 6 установлен таким образом, что с помощью гидравлического домкрата 7, предназначенного для присоединения и отсоединения топливного бака 6, обеспечено плотное прилегание верха топливного бака 6 к нижней поверхности фланца 2, расположенного в нижней части первой камеры сгорания 3. В результате смешивания топлива с воздухом и горения получаемой смеси имеет место выделение тепла, при этом под действием работающего на высокой скорости вентилятора 11 имеет место всасывание из-под днища нижнего наружного корпуса 5 потока холодного атмосферного воздуха “g”, который, поглощая тепло от наружной поверхности стенки топливного бака 6, при протекании в пространстве между стенками топливного бака 6 и нижнего наружного корпуса 5 подвергается первому предварительному нагреванию с обеспечением тем самым охлаждения стенки топливного бака 6. Воздушный поток “g”, прошедший первое нагревание, с помощью вентилятора 11 подается в пространство между стенками первой камеры сгорания 3 и верхнего наружного корпуса 4 таким образом, что обеспечена возможность подачи воздушного потока “g” от вентилятора 11 по касательной тангенциально, в результате чего обеспечивается восходящее движение воздушного потока и его закручивание с высокой скоростью в пространстве между стенками первой камеры сгорания 3 и верхнего наружного корпуса 4. На этой стадии подаваемый с помощью вентилятора 11 по направлению касательной прошедший первое предварительное нагревание воздушный поток “g” поглощает тепло от стенки первой камеры сгорания 3 и преобразуется в подвергаемый второму предварительному нагреванию воздушный поток “а” с обеспечением охлаждения тем самым стенки первой камеры сгорания 3. Когда закручивающийся в пространстве между стенками первой камеры сгорания 3 и верхнего наружного корпуса 4 воздушный поток “а” достигает нижней поверхности фланца 8, относящегося ко второй камере сгорания 9, его восходящее движение прекращается, так как фланец 8 является препятствием для дальнейшего восходящего движения воздушного потока “а”, при этом при изменении путем поворота управляющего стержня 17 устройства 16 регулирования воздушного потока угла установки направляющей пластины 15, расположенной под фланцем 8, относящимся ко второй камере сгорания 9, обеспечена возможность регулирования расхода воздуха, подаваемого в первую камеру сгорания 3 и вторую камеру сгорания 9.
Высококалорийные полимерные отходы, такие как отходы полихлорвинила, пластиковые отходы, а также автомобильные шины, содержат большое количество летучих компонентов и при контакте с воздухом, нагретым до высокой температуры, подвержены быстрому разложению, в результате чего имеет место повышение температуры сжигаемых материалов и образование копоти (дыма с сажей) по причине взрывного характера сгорания летучих веществ и неполного сгорания остальных компонентов. На этой стадии при угле установки направляющей пластины 15 устройства 16 регулирования воздушного потока, например, 135° при направлении закручивания воздушного потока, показанном на прилагаемых чертежах, обеспечивается уменьшение подачи прошедшего второе предварительное нагревание восходящего воздушного потока “а” в первую камеру сгорания 3, в результате чего скорость горения замедляется с предотвращением тем самым взрывообразного сгорания летучих компонентов. Кроме того, при увеличенной подаче прошедшего второе предварительное нагревание до достаточно высокой температуры воздушного потока “а” во вторую камеру сгорания 9 обеспечивается полное сгорание компонентов, не полностью сгоревших в первой камере сгорания 3.
В случае же, когда угол установки направляющей пластины 15 устройства 16 регулирования воздушного потока составляет, например, 45°, то при наличии закручивания воздушного потока обеспечивается увеличение подачи прошедшего второе предварительное нагревание восходящего воздушного потока “а” в первую камеру сгорания 3 и уменьшение его подачи во вторую камеру сгорания 9. Таким образом, с помощью устройства 16 регулирования воздушного потока обеспечена возможность регулирования таких параметров печи, как скорость горения, температура горения и теплоотдача в единицу времени.
Воздух, подаваемый в первую камеру сгорания 3, не рассеивается и не попадает в центральную часть первой камеры сгорания 3 благодаря наличию центробежных сил, обусловленных вращением воздушного потока, а опускается по направлению к топливному баку 6, в котором находится топливо 18, продолжая вращение в непосредственной близости к внутренней поверхности стенки первой камеры сгорания 3. При этом имеет место охлаждение стенки первой камеры сгорания 3 этим нисходящим воздушным потоком и нагревание его благодаря поглощению тепла от этой стенки, нагревание которой осуществляется за счет теплового излучения от зоны сгорания “с”, в которой имеет место сгорание тяжелых сжигаемых материалов, от высокотемпературной зоны сгорания “d”, в которой имеет место сгорание легких сжигаемых материалов, и от центральной высокотемпературной зоны сгорания “е” в первой камере сгорания 3, с превращением этого нисходящего воздушного потока в подвергаемый третьему предварительному нагреванию высокотемпературный воздушный поток “b”.
При подаче вращающегося с высокой скоростью прошедшего третье предварительное нагревание высокотемпературного воздушного потока “b”, подаваемого в топливный бак 6, имеет место смешивание воздуха с топливом 18 и последующее горение образующейся смеси в зоне сгорания “f”, в которой обеспечивается воспламенение горючей смеси до того, как будет осуществлен перенос горючей смеси в центральную часть первой камеры сгорания 3. На этой стадии имеет место перенос имеющих высокую температуру атомов или молекул в высокотемпературную зону сгорания “d”, в которой собираются и подвергаются дальнейшему сгоранию легкие сжигаемые материалы, и в высокотемпературную центральную зону сгорания “е”, которая имеет максимальную в первой камере сгорания 3 температуру, при этом имеет место восходящее движение воздушных потоков, имеющих высокую температуру и вращающихся с высокой скоростью, в результате чего обеспечивается полное сгорание смеси воздуха прошедшего третье предварительное нагревание воздушного потока “b” с топливом 18.
Кроме того, тяжелые сжигаемые материалы переносятся в зону сгорания “с”, которая находится ближе к центральной части первой камеры сгорания 3, чем прошедший третье предварительное нагревание воздушный поток “b”, совершая движение по круговой траектории с высокой скоростью и сгорая при высокой температуре в достаточно обширной области в течение достаточно длительного времени. Горящие сжигаемые материалы становятся значительно легче, они становятся почти невесомыми и переносятся в высокотемпературную зону сгорания “d” и центральную высокотемпературную зону сгорания “е” для полного сгорания на высокой скорости и при высокой температуре.
В то же время те сжигаемые материалы, термического разложения которых не произошло ни в высокотемпературной зоне сгорания “d”, в которой собираются и подвергаются дальнейшему сгоранию легкие сжигаемые материалы, ни в высокотемпературной центральной зоне сгорания “е”, под действием собственного веса опускаются и переносятся снова в зону действия прошедшего третье предварительное нагревание воздушного потока “b”, где происходит их дальнейшее горение с обеспечением, таким образом, полного сгорания сжигаемых материалов.
Легкие сжигаемые материалы, оставшиеся не полностью сгоревшими в первой камере сгорания 3, поднимаются кверху во вторую камеру сгорания 9, где осуществляется их полное сгорание в воздухе прошедшего второе предварительное нагревание восходящей ответвляющейся части воздушного потока “а”, который поступает во вторую камеру сгорания 9 через устройство 16 регулирования воздушного потока с обеспечением тем самым охлаждения стенки второй камеры сгорания 9 и без выпускания через выхлопную трубу 10 веществ, загрязняющих окружающую среду.
Кроме того, поскольку нижний наружный корпус 5 расположен с охватом топливного бака 6 таким образом, что образовано пространство между стенками топливного бака 6 и нижнего наружного корпуса 5, обеспечено охлаждение стенки топливного бака 6 холодным потоком атмосферного воздуха, засасываемого в пространство между стенками топливного бака 6 и нижнего наружного корпуса 5 с одновременным нагреванием этого воздушного потока благодаря поглощению им тепла от стенки топливного бака 6, чем обеспечивается первое предварительное нагревание воздуха. Кроме того, пространство между стенками топливного бака 6 и нижнего наружного корпуса 5 служит каналом, при прохождении через который всасываемого воздуха происходит его предварительное нагревание перед поступлением на вентилятор 11, благодаря чему при таком техническом решении обеспечивается уменьшение шума от вентилятора 11 по сравнению с теми техническими решениями, когда с помощью вентилятора осуществляется всасывание непосредственно холодного атмосферного воздуха.
При измерении температур в различных зонах топки после сжигания таких полимерных высококалорийных отходов, как отходы полихлорвинила, пластиковые отходы, а также автомобильные шины и отходы жидких масел, с соответствии с центробежным способом сжигания по предлагаемому изобретению было установлено, что в прошедшем второе предварительное нагревание воздушном потоке “а” температура составляет от 100°С до 200°С, в прошедшем третье предварительное нагревание воздушном потоке “b” температура составляет от 300°С до 500°С, в зоне сгорания “f”, в которой обеспечивается воспламенение горючей смеси, температура составляет от 1000°С до 1200°С, в зоне сгорания “с”, в которой происходит сгорание тяжелых сжигаемых материалов, температура составляет от 1200°С до 1400°С, в высокотемпературной зоне сгорания “d”, в которой собираются и подвергаются дальнейшему сгоранию легкие сжигаемые материалы, температура составляет от 1300°С до 1500°С, и в высокотемпературной центральной зоне сгорания “е” температура составляет от 1500°С до 1900°С.
Таким образом, предметом предлагаемого изобретения является способ центробежного сжигания, характеризующийся тем, что при этом способе обеспечивается полное разложение при высоких температурах вредных для человека токсических веществ, таких как диоксины, и в атмосферу выбрасываются только не загрязняющие окружающую среду газы, так как при температурах 1300°С и выше, имеющих место в высокотемпературной зоне сгорания “d”, в которой собираются и сгорают легкие сжигаемые материалы, и в высокотемпературной центральной зоне сгорания “е”, обеспечивается разложение всех сжигаемых материалов.
Промышленная применимость
Как описывалось выше, предметом предлагаемого изобретения является способ центробежного сжигания, при котором обеспечивается возможность полного сгорания сжигаемых материалов при высоких температурах с подачей в пространство топки воздуха с помощью вентилятора без использования какого-либо вспомогательного устройства или дополнительного топлива, при этом обеспечено разделение пространства топки на большое число топочных отсеков с помощью воздушных потоков за счет центробежных сил, возникающих благодаря вращению воздушных потоков с большой скоростью. Способ центробежного сжигания по предлагаемому изобретению имеет следующие преимущества: несмотря на то что печь изготовлена не из специальных огнеупорных материалов, а из металла, срок ее службы является длительным, при этом для поддержания высокой скорости и температуры горения не требуется специальной горелки, подачи кислорода под высоким давлением и огнеупорной футеровки стенок топки, так как обеспечивается поглощение тепла подвергающимися предварительному нагреванию воздушными потоками, совершающими вращательное движение с высокой скоростью в непосредственном контакте с наружной и внутренней поверхностями стенки первой камеры сгорания, а также в непосредственном контакте с наружной поверхностью стенки топливного бака и внутренней поверхностью второй камеры сгорания с предотвращением тем самым перегрева топлива, первой камеры сгорания, второй камеры сгорания, верхнего наружного корпуса и нижнего наружного корпуса.
Кроме того, предлагаемое изобретение имеет такие дополнительные преимущества, как уменьшенные размеры и масса печи по предлагаемому изобретению, которые более чем в два раза меньше, чем у известных печей этого типа, что достигается благодаря простоте конструкции и обеспечению высокой скорости и высоких температур сжигания; возможность быстрого сжигания невоспламеняющихся веществ, обычно не поддающихся сжиганию; благодаря повторному использованию в паровом котле тепла от полного сгорания обеспечивается экономия энергии; благодаря полному сгоранию сжигаемых материалов из печи выходит газ, не загрязняющий окружающую среду, что позволяет избежать как загрязнения окружающей среды, так и расходов, связанных с обустройством и содержанием свалок.
Предлагаемое изобретение было описано выше на примере осуществления, но среднему специалисту соответствующего профиля должно быть понятно, что объем предлагаемого изобретения не ограничивается рассмотренным примером осуществления. На основании приведенного выше описания может быть осуществлено много различных вариантов осуществления и модификаций. Поэтому должно быть понятно, что в соответствии с прилагаемой формулой изобретения предлагаемое изобретение может быть осуществлено и в других, отличающихся от рассмотренного выше вариантах.
1. Способ центробежного сжигания с использованием воздушного потока в топке, включающий следующие стадии: подачу воздуха в пространство между первой камерой сгорания, размещенной в верхней части топливного бака, и наружным корпусом, установленным с охватом первой камеры сгорания, с помощью одного или более вентиляторов, соединенных с нижней частью наружного корпуса с обеспечением направления воздушного потока тангенциально и с обеспечением при этом восходящего движения с закручиванием и предварительным нагреванием воздуха, подаваемого с помощью вентиляторов в пространство между первой камерой сгорания и наружным корпусом, и управление направлением восходящего воздушного потока, достигающего верхней части пространства между первой камерой сгорания и наружным корпусом таким образом, что обеспечивают поступление воздуха внутрь первой камеры сгорания в необходимом количестве в виде нисходящего вращающегося потока, находящегося в контакте с внутренней поверхностью стенки первой камеры сгорания, и поступление остального воздуха внутрь второй камеры сгорания, расположенной в верхней части первой камеры сгорания, в виде восходящего вращающегося воздушного потока, находящегося в контакте с внутренней поверхностью стенки второй камеры сгорания, при этом вращение потоков воздуха и обеспечение их контакта с внутренними поверхностями стенок первой камеры сгорания и второй камеры сгорания обеспечивают путем непрерывной подачи воздуха с помощью вентиляторов.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию предварительного нагревания воздуха, подаваемого в пространство между первой камерой сгорания и наружным корпусом с помощью вентиляторов, в пространстве между топливным баком и нижним наружным корпусом, установленным с охватом топливного бака.
3. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию всасывания воздуха с помощью вентиляторов через пространство между топливным баком и нижним наружным корпусом с обеспечением снижения шума вентиляторов.
4. Способ по п.1, дополнительно включающий стадию управления скоростью горения, температурой горения и теплоотдачи в единицу времени с помощью устройств регулирования воздушного потока, каждое из которых включает направляющую пластину, установленную с возможностью поворота в верхней части пространства между первой камерой сгорания и наружным корпусом, и управляющий стержень, соединенный с направляющей пластиной.
5. Печь для осуществления способа по п.1, содержащая первую камеру сгорания, имеющую цилиндрическую форму, вторую камеру сгорания, имеющую цилиндрическую форму и расположенную над первой камерой сгорания, выхлопную трубу, имеющую цилиндрическую форму и расположенную над второй камерой сгорания, топливный бак, расположенный под первой камерой сгорания, наружный корпус, установленный с охватом первой камеры сгорания и с образованием пространства между стенками наружного корпуса и первой камеры сгорания, один или более вентиляторов, соединенных тангенциально с нижней частью наружного корпуса таким образом, что обеспечено восходящее движение с закручиванием и предварительным нагреванием воздуха, подаваемого с помощью вентиляторов в пространство между первой камерой сгорания и наружным корпусом, и одно или более устройств управления воздушным потоком, расположенных в верхней части пространства между первой камерой сгорания и наружным корпусом и предназначенных для управления направлением восходящего воздушного потока.
6. Печь по п.5, дополнительно содержащая следующие составные части: нижний наружный корпус, установленный с охватом топливного бака и с образованием пространства между стенками нижнего наружного корпуса и топливного бака, фланец, расположенный с выступанием вовне вокруг нижней части первой камеры сгорания с разделением пространства, образованного между стенками нижнего наружного корпуса и топливного бака, и одну или более воздуховсасывающих трубок, соединенных с вентиляторами и пространством, образованным между стенками нижнего наружного корпуса и топливного бака.
