ИМЕЮЩАЯ ВНУТРЕННИЕ ТРУБЫ, ВРАЩАЕМАЯ ТОПОЧНАЯ КАМЕРА ДЛЯ ОТХОДОВ Российский патент 1998 года по МПК C10B53/00 F23G5/27 C10B1/10 

Изобретение относится к топочной камере для твердого материала, вращаемой вокруг своего продольного направления, в частности к барабану швелевания для отходов с множеством размещенных во внутреннем пространстве нагревательных труб, закрепленных одним концом на первой концевой плите и другим концом на второй концевой плите.

Топочная камера применяется, в частности в качестве барабана швелевания для отходов с целью термического устранения отходов, предпочтительно, по способу швелевания-сжигания.

В области устранения отходов известен так называемый способ швелевания-сжигания. Способ и работающая по нему установка для термического устранения отходов описаны, например, в EP-A-0 302 310. Установка для термического устранения отходов по способу швелевания-сжигания содержит в качестве существенной компоненты камеру швелевания (пиролизный реактор) и высокотемпературную камеру сгорания. Камера швелевания превращает отходы, загружаемые через устройство для транспортировки отходов, в газ швелевания и остаточное вещество пиролиза. Газы швелевания и остаточное вещество пиролиза затем после подходящей подготовки подводят к горелке высокотемпературной камеры сгорания. В высокотемпературной камере сгорания возникает жидкотекучий шлак, который отводится через слив и после охлаждения присутствует в остеклованной форме. Возникающий дымовой газ подводят через трубопровод дымовых газов в качестве выпуска к дымовой трубе. В этот трубопровод дымовых газов встроены, в частности парогенератор на отходящем тепле в качестве охлаждающего устройства, установка для фильтрования пыли и установка для очистки дымовых газов. Такая установка нашла широкое применение Способ швелевания-сжигания ставит рекорд рециклинга (газета "Stuttgarter Zeitung" от 18.08.93).

В качестве камеры швелевания (пиролизного реактора) используется как правило, вращающийся относительно длинный барабан швелевания, который содержит внутри множество параллельных нагревательных труб, на которых отходы нагреваются в значительной степени без доступа воздуха. Барабан швелевания вращается при этом вокруг своей продольной оси. Предпочтительно продольная ось несколько наклонена относительно горизонтали так, что твердый материал швелевания собирается на выходе барабана швелевания и может выгружаться оттуда через разгрузочную трубу. При вращении отходы поднимаются нагревательными трубами и снова падают с них. Таким образом и за счет продвигающихся отходов производится транспортировка твердого материала (пыль, куски углерода (кокс), камни, осколки бутылок, металлические, керамические части и т.д.) в направлении к разгрузочному отверстию барабана швелевания.

Оказалось, что по причинам рентабельности, однако также и по причинам достаточного пиролиза и высокой пропускной способности барабан швелевания должен выполняться относительно длинным. Это означает, что также лежащие во внутреннем пространстве нагревательные трубы должны иметь соответствующую длину. В зависимости от материала этих нагревательных труб и их длины может случиться, что они, если не приняты меры, провисают во внутреннем пространстве. При вращательном движении барабана швелевания это приводит к переменным нагрузкам так, что может существовать опасность, что нагревательные трубы вырываются из своего крепления на концах. В частности, такая опасность может существовать при нагревательных трубах, которые имеют длину от 20 до 30 м и выше.

Изобретение основано на рассуждении, что для опоры нагревательных труб должно быть предусмотрено, по меньшей мере, одно простое место опоры, однако, предпочтительно, по меньшей мере, два места опоры во внутреннем пространстве.

Такое место опоры может быть выполнено в виде держателя или трубного ввода. Это означает однако неизбежно, что свободное поперечное сечение, необходимое для прохождения твердого материала и газа швелевания, в месте опоры уменьшается. За счет этого транспортировка твердого материала и газов швелевания затрудняется - при некоторых условиях - значительно.

Задачей изобретения является такое выполнения вращаемой топочной камеры для твердого материала названного выше вида, которое обеспечивается опорой нагревательных труб без достойного упоминания образования препятствия для прохода твердого материала и газов швелевания.

Задача решается за счет того, что между концевыми плитами предусмотрено, по меньшей мере, одно место опоры для опирания нагревательных труб, причем в этом месте опоры предусмотрены, по меньшей мере n = 2 расположенных на расстоянии в продольном направлении опорных консоли, которые прикреплены на внутренней стенке и подпирают соответственно различные группы нагревательных труб.

Можно выразить это так. При рассмотрении в продольном направлении топочной камеры имеется по меньшей мере одно место опоры, которое разделено по меньшей мере на два частичных места опоры. В каждом из этих частичных места опоры. В каждом из этих частичных мест опоры расположена по меньшей мере одна опорная консоль для группы нагревательных труб, и опорные консоли первого частичного места опоры расположены с угловым смещением относительно консолей второго частичного места опоры и каскадно (на расстоянии) так, что остается достаточное промежуточное пространство для транспортировки твердого материала и газов швелевания.

Особенно предпочтительное выполнение топочной камеры отличается соответственно изобретению тем, что каждое место опоры разделено на p ≥ 2 расположенных на расстоянии частичных опоры, каждая с одним консольным устройством, причем каждое консольное устрйоство содержит множество опорных консолей, лежащих в одной и той же плоскости.

Дальнейшие предпочтительные формы выполнения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Примеры выполнения изобретения поясняются чертежами. Одинаковые или соответствующие детали обозначены при этом же ссылочными позициями.

На фиг. 1 показана установка для швелевания с камерой швелевания для отходов, которая может использоваться в рамках способа швелевания-сжигания, в принципиальном представлении в сечении; на фиг. 2 - вид в направлении V - V на первую заданную конфигурацию нагревательных труб в барабане швелевания согласно фиг. 1 с приданием групп нагревательных труб консольным устройствам I, II и III, причем справедливо p = 3, и причем некоторые опорные консоли опущены; на фиг. 3 - вид на консольное устройство I согласно фигуре 2; на фиг. 4 - вид на консольное устройство II согласно фигуры 2; на фиг. 5 - вид консольное устройство III согласно фигуры 2; на фиг. 6 - вид согласно фиг. 2 на вторую конфигурацию нагревательных труб, причем справедливо p = 3; на фиг. 7 - третья конфигурация согласно фиг. 2, причем справедливо p = 2; на фиг. 8 - четвертая конфигурация согласно фиг. 2, причем справедливо p = 4; на фиг. 9 - крепление нагревательных труб в опорной консоли.

На фиг. 1 твердые отходы A через подающее или загрузочное устройство 2 и шнек 4, который приводится в действие двигателем 6 и расположен в загрузочной трубе 7, вводят по центру в пиролизный реактор или камеру швелевания 8. Камера швелевания 8 в примере выполнения является обогреваемым изнутри, вращаемых вокруг своей продольной оси 10 барабаном швелевания или пиролизным барабаном, который может иметь длину от 15 до 30 м, работает при 300 - 600^oC, эксплуатируется в значительной степени без доступа кислорода и наряду с летучим газом швелевания s производит в значительной степени твердое остаточное вещество пиролиза f. При этом речь идет о барабане швелевания 8 с внутренними трубами с множеством (например, от 50 до 200) расположенных труб 12, из которых на фиг. 1 показаны только четыре, которые расположены во внутреннем пространстве 13.

На правом или "горячем" конце предусмотрен впуск для топочного газа h в виде неподвижной, уплотненной впускной камеры 14 для топочного газа, а на левом или "холодном" конце предусмотрен выпуск для топочного газа h в виде неподвижной, уплотненной выпускной камеры для топочного газа 16. Продольная ось 10 камеры швелевания 8 предпочтительно наклонена относительно горизонтали так, что выпуск на расположенном справа "горячем" конце лежит ниже, чем показанный слева впуск для отходов A.

После пиролизного барабана 8 на стороне выхода или разгрузки включено через вращающуюся вместе с ним центральную разгрузочную трубу 17 разгрузочное устройство 18, которое снабжено отводным патрубком газа швелевания 20 для вывода газа швелевания s и выходом остаточного вещества пиролиза 22 для вывода твердого остаточного вещества пиролиза f. Подключенный к отводному патрубку газа швелевания 20 трубопровод газа швелевания может быть соединен с горелкой высокотемпературной камеры сгорания.

Вращательное движение барабана швелевания 8 вокруг его продольной оси 10 вызовется приводом 24 в виде передачи, подключенной к двигателю 26. Средства привода 24, 26 работают, например, на зубчатом венце, который закреплен на периметре барабана швелевания 8. Опора барабана швелевания 8 обозначена позицией 27.

Из фиг. 1 следует, что нагревательные трубы 12 соответственно своим одним концом закреплены на первой концевой плите 28 и своим другим концом закреплены на второй концевой плите 30. Крепление на концевых плитах 28, 30 выполнено так, что предпочтительно получается возможность легкой замены нагревательных труб 12. Конец нагревательных труб 12 соответственно через отверстие выходит из внутреннего пространства 13 влево в выпускную камеру 16, или соответственно вправо во впускную камеру 14. При этом ось нагревательных труб 12 соответственно направлена вертикально относительно поверхности концевых плит 28, 30. При показанной конструкции учтено, что определенные нагревательные трубы 12 подвержены высокой механической и термической нагрузке, и что концевые плиты 28, 30, которые могли бы также обозначаться как плиты для труб или днища для трубы барабана, вращаются вместе вокруг продольной оси 10 барабана швелевания 8.

Важным является то, что между концевыми плитами 28, 30 предусмотрены два места опоры X Y для опирания (в противном случае возможно провисание) нагревательных труб 12. При рассмотрении в направлении транспортировки отходов A первое место опоры X лежит примерно на одной трети (1/3 l), а второе место опоры Y примерно на двух третях (1/3 l) общей длины l барабана швелевания 8. Важным является далее что каждое место опоры X, Y раздельно на p = 3 расположенных относительно друг друга на расстоянии a частичных опор, которым соответственно придано по консольному устройству I, II или соответственно III. Расстояние a при этом составлять, например, a = 1 м. Каждое из консольных устройств I, II, III (сравни фиг. 3 - 5) содержит при этом несколько лежащих в одной и той же плоскости несущих или опорных консолей 31, 32 в виде округлых перфорированных пластин из металла, например, из стали. Они обозначены на фиг. 3 - 5 ссылочными позициями Ia, Ib, Ic, Id и IIa, IIb, IIc, IId, а также IIIa, IIIb, IIIc, IIId. Другими словами, первое консольное устройство I согласно фигуре 3 содержит закрепленные на некотором расстоянии друг от друга с угловым смещением на внутренней стенке 33, предпочтительно приваренные опорные консоли Ia, Ib, Ic и Id. Обе опорных консоли Ia, Ib, а также Ib, Id имеют попарно ту же самую (скругленную снаружи) конфигурацию. При этом речь идет, в частности о снабженных отверстиями металлических пластинах. Соответственно второе консольное устройство II согласно фиг. 4 расположенные с угловым смещением в той же самой плоскости опорные консоли IIa, IIb, IIc и IId. Также и здесь две противоположных опорных консоли IIa, IIc, а также IIb, IId имеют ту же самую скругленную конфигурацию. И соответственно третье консольное устройство III согласно фиг. 5 содержит четыре лежащих в одной плоскости, расположенных с угловым смещением и на взаимном расстоянии опорных консоли IIIa, IIIb, IIIc и IIId. Также и при третьем консольном устройстве III согласно фиг. 5 обе закрепленных противоположно друг друга на внутренней стенке 33 опорных консоли IIIa, IIIc, а также IIIb и IIId выполнены таким же образом.

Следует еще раз подчеркнуть, что плоскость опорных консолей Ia - Id согласно фиг. 3 смещена от плоскости опорных консолей IIa - IId согласно фиг. 4 на расстояние a в продольном направлении. Соответствующее справедливо для плоскости опорных консолей IIIa - IIId согласно фиг. 5; также и здесь расстояние составляет величину a.

Нагревательные трубы 12 могут быть расположены в конфигурации, которая представлена на фиг. 2, а также на фиг. 3 - 5. Согласно этому имеется множество периферийно расположенных нагревательных труб 12 и множество примерно радиально (вдоль искривленных линий) расположенных нагревательных труб 12 для нагревания более центрально лежащих отходов. Кривизна ориентирована по вращению барабана швелевания 8, которое намечено стрелкой 35.

На фиг. 2 предложено, что все нагревательные трубы 12 объединены и опираются в одном месте опоры X или Y одним единственным (показано штриховой линией) держателем труб 37. Можно видеть, что тогда свободное поперечное сечение, имеющееся в распоряжении для транспортировки твердого материала f, является лишь ограниченным. В соответствии с примером согласно фиг. 2 оно могло бы составлять только половину поперечного сечения барабана. Другими словами: другая половина была бы заперта для прохода твердого материала f. Помощь этому дает показанное на фиг. 3 - 5 разделение общего держателя труб 37 на отдельные опорные консоли, которые расположены с угловым смещением на расстоянии друг от друга.

Каждая из опорных консолей Ia - IIId согласно фиг. 3 - 5 опирает или удерживает только определенную группу нагревательных труб 12 согласно заранее заданному геометрическому расположению. Отдельные выбранные группы на одно консольное устройство I, II или III - при рассмотрении в направлении периметра - расположены на расстоянии друг от друга; отсюда также результируется упомянутое угловое смещение и расстояния между опорными консолями. Например, приданная опорной консоли Ia (фиг. 3) группа содержит шесть периферийных и три примерно радиально лежащих нагревательных труб 12; а группа опорных консолей IIId (фиг. 5) содержит шесть периферийных и семь примерно радиально лежащих нагревательных труб 12. Из каждой из фиг. 3 - 5 видно свободное поперечное сечение во внутреннем пространстве 13 для транспортировки твердого материала f; оно представляет собой пространство, которое не занято нагревательными трубами 12 и опорными консолями Ia - IIId. Сравнительно это свободное поперечное сечение при каждом консольном устройстве I, II, III несколько больше, чем в случае одного единственного места опоры согласно фиг. 2 (с нанесенным штриховой линией держателем труб 37 для совокупности всех нагревательных труб 12). Отсюда следует сравнительно не нарушенная транспортировка твердого материала f через места опоры X и Y.

Следует еще подчеркнуть, что конфигурации, то есть расположения опорных консолей IIa - IId, а также IIIa - IIId согласно фиг. 3 и 4 могут меняться местами. Другими словами: после такого обмена конфигурация крепления согласно фиг. 4 была бы действующей для консольного устройства III и конфигурация крепления согласно фиг. 5 была бы действующей для консольного устройства II.

Согласно фиг. 6 предусмотрены разнесенные друг от друга частичные опоры p = 3 в каждом месте опоры X и Y.

Каждое консольное устройство I, II и III содержит опять-таки соответственно четыре лежащие в той же самой плоскости опорных консоли Ia - Id, IIa - IId или соответственно IIIa - IIId. Здесь выбрана однако другая конфигурация нагревательных труб 12, чем на фиг. 2. В настоящем случае друг за другом следует шесть расположенных радиально рядом друг с другом, три расположенных рядом друг с другом по периметру, три расположенных радиально рядом друг с другом и в заключении снова три расположенных с распределением по периметру нагревательных труб 12, и т.д. В настоящем случае вид V - V (сравни фиг. 1) снова показывает расположение всех нагревательных труб 12, а также опорных консолей Ia - IIId, которые соответственно приданы группам этих нагревательных труб 12. При рассмотрении в направлении периметра соседние консоли имеют также здесь различные внешние размеры. Опорные консоли Ia - IIId здесь выполнены уголковыми. Достойно упоминания, что при рассмотрении в направлении вращения стрелки 35 - за опорной консолью Ia следует опорная консоль IIIa, а за ней следует опорная консоль IIa. Это означает, что между обеими консольными устройствами I и II в распоряжении отходов A имеется значительное свободное пространство для прохода. Ясно, что проецированная согласно направлению взгляда V - V плоскость на каждой частичной опоре потеряла за счет расположения отдельных опорных консолей Ia - IIId относительно малую часть своей пропускной способности транспортировки. Также здесь имеется большое свободное поперечное сечение, а отходы A в форме твердого материала F, а также газов швелевания s могут, так сказать, "проскальзывать" на разделенном на частичные опоры месте опоры X, а также месте опоры Y.

То же самое справедливо в результате также для формы выполнения согласно фиг. 7. Здесь на каждое место опоры X и Y предусмотрено только p = 2 разнесенных частичных опоры. Конфигурация нагревательных труб 12 во внутреннем пространстве 33 здесь снова выбрана несколько иначе. В настоящем случае каждая опорная консоль Ia - IId содержит две раздельные группы (с четырьмя или соответственно одной нагревательной(ыми) трубой(ами) и одной единственной находящейся на периметре подгруппой с шестью нагревательными трубами 12. Здесь следует заместить, что между отдельными консолями Ia - IId имеется известное расстояние, так что также и здесь через него могут транспортироваться отходы.

При конфигурации согласно фиг. 8 исходили из того, что имеется p = 4 различных частичных мест опоры, причем каждому из этих частичных мест опоры придано консольное устройство I - IV. Относящиеся к одному консольному устройству I - IV опорные консоли лежат напротив друг друга. Например, напротив друг друга лежат опорные консоли Ia и Ib. Они имеют такую же закругленную конфигурацию. Соответствующее справедливо для опорных консолей IIa и IIb второго консольного устройства II. Отдельные нагревательные трубы 12, которые относятся к одной и той же группе и таким образом объединены одной и той же опорной консолью (на чертеже представлены теми же самыми символами). Здесь имеется только две из отличающихся друг от друга конфигураций консолей, что делает изготовление относительно простым.

На фиг. 9 представлено сечение через опорную консоль, например, опорную консоль Ia. Отсюда видно, что это опорная консоль Ia в изображенной области имеет отверстие 38, через которое проходит нагревательная труба 12. На этой нагревательной трубе 12 зафиксированы закаленные полуоболочки 40 из металла. Эти полуоболочки 40 в свою очередь лежат в закаленной втулке 39, которая заполняет отверстие 38 в опорной консоли Ia. Закаленная втулка 39 закреплена в отверстии 28 с помощью сварного шва 41.

В заключение можно констатировать, что практика показывает, что нагревательные трубы 12 длиной от 15 до 30 м требуют, как правило, два места опоры X и Y. Иначе получался бы недопустимый прогиб нагревательных труб 12 вследствие собственного веса этих нагревательных труб 12 и лежащих на них отходов A. Для обеспечения транспортировки без заторов, каждое место опоры X и Y выполнено каскадным. В предпочтительном примере выполнения каждое место опоры X, Y имеет тайную группу консольных устройств I, II, III. Эта каскадность удерживает сопротивление, которое противодействует транспортировке отходов A в нагревательном барабане 8, в приемлемых пределах.

Использование: имеющая внутренние трубы, вращаемая топочная камера применяется для термического устранения отходов по способу швелевания-сжигания. Сущность изобретения: барабан швелевания для отходов содержит множество размещенных во внутреннем пространстве нагревательных труб. Они соответственно закреплены одним концом на первой концевой плите, а другим концом на второй концевой плите. Между обоими концевыми плитами, предусмотрено по меньшей мере, одно место опоры для опирания нагревательных труб, чтобы избежать провисания. Каждое место опоры при этом разделено на p ≥ 2 расположенных с интервалами частичных опоры, каждая с одним консольным устройством. Каждое консольное устройство содержит множество лежащих в одной и той же плоскости опорных консолей. Опорные консоли расположены при этом друг за другом и с угловым смещением. За счет этого обеспечивается, что твердый материал отходов может в значительной степени без помех транспортироваться мимо мест опоры. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Вращаемая вокруг своей продольной оси топочная камера для твердого материала, в частности барабан швелевания для отходов, с множеством размещенных во внутреннем пространстве нагревательных труб, которые одним концом закреплены на первой концевой плите, а другим концом на второй концевой плите, отличающаяся тем, что между концевыми плитами предусмотрено по меньшей мере одно место опоры для опоры нагревательных труб, причем в этом месте опоры предусмотрены по меньшей мере n 2 разнесенных в продольном направлении опорных консоли, которые закреплены на внутренней стенке и подпирают каждая соответственно различную группу нагревательных труб. 2. Камера по п. 1, отличающаяся тем, что опорные консоли выполнены из стали и приварены к внутренней стенке. 3. Камера по п.1 или 2, отличающаяся тем, что нагревательные трубы имеют длину 15 30 м, и между обеими концевыми плитами в зависимости от длины нагревательных труб предусмотрены от одного до двух мест опоры, которые предпочтительно расположены на расстоянии от половины до трети общей длины барабана перед соответствующими концевыми плитами. 4. Камера по одному из пп.1 3, отличающаяся тем, что поддерживаемая опорными консолями группа содержит такие нагревательные трубы, которые расположены параллельно одна другой в приблизительно радиальном или искривленном ряду. 5. Камера по одному из пп.1 4, отличающаяся тем, что поддерживаемая опорными консолями группа содержит нагревательные трубы, которые расположены параллельно друг другу в направлении периметра вблизи внутренней стенки. 6. Камера по одному из пп.1 5, отличающаяся тем, что расстояние между соседними опорными консолями в одном месте опоры составляет порядка 1 м. 7. Камера по одному из пп.1 6, отличающаяся тем, что опорные консоли имеют закругленную форму. 8. Камера по одному из пп.1 7, отличающаяся тем, что нагревательные трубы расположены во втулках, которые размещены в отверстиях опорных консолей. 9. Камера по п.8, отличающаяся тем, что на нагревательных трубах в области отверстий опорных консолей установлены закаленные полуоболочки. 10. Камера по одному из пп.1 9, отличающаяся тем, что каждое место опоры подразделено на р ≥ 2 разнесенных опор, каждая с консольным устройством, причем каждое консольное устройство содержит несколько лежащих в одной плоскости опорных консолей. 11. Камера по п.10, отличающаяся тем, что по меньшей мере две опорных консоли в одном и том же консольном устройстве имеют различные внешние размеры. 12. Камера по п.10 или 11, отличающаяся тем, что между соседними опорными консолями в одном и том же консольном устройстве имеется свободная площадь. 13. Камера по одному из пп.10 12, отличающаяся тем, что все консольные устройства на одной из опор имеют одни и те же, во всяком случае, расположенные с угловым смещением конфигурации. 14. Камера по одному из пп.10 13, отличающаяся тем, что предусмотрены р 3 мест опор и р 3 консольных устройств на каждое место опоры. 15. Камера по одному из пп.1 14, отличающаяся тем, что в соседних первом и втором консольных устройствах первая группа или соответственно несоседняя вторая группа нагревательных труб опирается на свои опорные консоли.