СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВЛАЖНОГО И ЗАПЫЛЕННОГО, НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ СГОРАНИЯ ВОЗДУХА Российский патент 2004 года по МПК F23L15/00 F24F13/04 

Изобретение относится к способу кондиционирования влажного и запыленного необходимого для сгорания воздуха в установках для сжигания, в частности в установках для сжигания отходов, в котором необходимый для сгорания воздух засасывают из запыленного и влажного окружающего пространства и пропускают через устройство предварительного подогрева воздуха для подачи в топку. Изобретение также относится к устройству для реализации способа.

При работе установок для сжигания, в которых необходимый для сгорания воздух засасывают из запыленного и влажного окружающего пространства, в установках для сжигания отходов, например из бункера для отходов, возникает проблема загрязнения поверхностей теплообменников применяемых устройств для предварительного нагрева необходимого для сгорания воздуха. Такие устройства применяют для предварительного нагревания необходимого для сгорания воздуха для топки и тем самым для улучшения процесса сгорания и повышения коэффициента полезного действия. Подвод тепла осуществляют с помощью горячей воды или пара, который, как правило, создается в таких установках для сжигания. За счет увеличивающегося загрязнения таких устройств для предварительного нагрева необходимого для сгорания воздуха уменьшается перенос тепла между нагревательными поверхностями этих устройств и подлежащего нагреву необходимого для сгорания воздуха и повышается сопротивление потоку этих устройств для предварительного нагрева необходимого для сгорания воздуха, что приводит к повышению потребления мощности нагнетателями необходимого для сгорания воздуха. Для устранения таких загрязнений применяют очищающие устройства, такие как нагнетатели сжатого воздуха или пара, вращающиеся очистительные щетки и байпасные каналы для устройства для предварительного нагрева необходимого для сгорания воздуха. При этом байпасный поток для устройства для предварительного нагрева необходимого для сгорания воздуха проходит параллельно и в одном направлении с воздушным потоком этого устройства для предварительного нагрева. Это приводит к ухудшению процесса сгорания или коэффициента полезного действия устройства для предварительного нагрева необходимого для сгорания воздуха в байпасном режиме. Загрязнение за счет этого не предотвращается и не удаляется, а лишь отодвигается во времени необходимый процесс очистки. Этот процесс очистки необходимо провести до истощения резерва мощности нагнетателя.

Это вредное и связанное с указанными недостатками загрязнение устройства для предварительного нагрева необходимого для сгорания воздуха происходит потому, что влажные частицы пыли приклеиваются к горячим поверхностям теплообменника. Эта влажность на поверхности частиц пыли имеет различные причины. Одна из причин состоит в том, что несмотря на сухую поверхность частицы пыли внутри остаются еще влажными и эта влага при попадании на поверхности теплообменника выходит на поверхность и снова ее увлажняет, что приводит к указанному прилипанию. Другая причина состоит в том, что при испарении воды с поверхности частиц пыли происходит охлаждение необходимого для сгорания воздуха, что приводит к местному понижению температуры подлежащего предварительному нагреву воздуха ниже точки росы. Однако при понижении температуры ниже точки росы из воздуха выпадает влага и эта влага затем приводит снова к увлажнению частиц пыли, так что становится неизбежным прилипание этих частиц пыли к поверхностям теплообменника.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является известный из SU 1105733 А (опуб. 30.07.1984, кл. F 23 L 15/00, 2 стр.) способ кондиционирования влажного и запыленного необходимого для сгорания воздуха в установках для сжигания, в частности в установках для сжигания отходов, в котором необходимый для сгорания воздух всасывают из запыленного и влажного окружающего пространства и через устройство для предварительного нагрева воздуха подают в топку.

Задачей изобретения является создание способа, с помощью которого можно максимально предотвратить загрязнение устройства для предварительного нагрева необходимого для сгорания воздуха.

Поставленная задача решается посредством способа кондиционирования влажного и запыленного необходимого для сгорания воздуха в установках для сжигания, в частности в установках для сжигания отходов, в котором необходимый для сгорания воздух всасывают из запыленного и влажного окружающего пространства и через устройство для предварительного нагрева воздуха подают в топку, причем согласно изобретению к всасываемому, необходимому для сгорания воздуху перед входом в устройство для предварительного нагрева воздуха примешивают нагретый воздух. Эта мера приводит в любом случае к тому, что влажные частицы пыли высушиваются настолько, что они больше совсем или лишь в очень небольшом количестве остаются на поверхностях теплообменника устройства для предварительного нагрева воздуха. Благодаря этому указанные в начале проблемы максимально или полностью устраняются и тем самым в конечном итоге обеспечивается повышение общего коэффициента полезного действия установки для сжигания.

Для обеспечения повторяемости применения предложенного способа в больших промышленных установках для сжигания в модификации изобретения предпочтительно предусмотрено, что перед и/или после примешивания воздуха измеряют, по меньшей мере, один из параметров, а именно температуру, относительную влажность и давление всасываемого необходимого для сгорания воздуха, и используют в качестве выходной величины для определения по меньшей мере одного параметра, а именно количества, температуры, относительной влажности и давления нагретого примешиваемого воздуха. Предпочтительно измеряют температуру и относительную влажность засасываемого, необходимого для сгорания воздуха перед и после примешивания нагретого воздуха и на основе их определяют необходимые меры для процесса регулирования. В частности за счет этого определяют количество подмешиваемого нагретого воздуха.

В качестве примешиваемого воздуха предпочтительно применяют воздух из устройства для предварительного нагрева воздуха. При этом нагретый в устройстве для предварительного нагрева воздуха воздух отводят через байпас и подмешивают в засасываемый, необходимый для сгорания воздух перед входом в устройство для предварительного нагрева воздуха. Эта мера наряду с обеспечением желательной сушки частиц пыли имеет еще дополнительное преимущество, заключающееся в том, что находящиеся в нагретом, необходимом для сгорания воздухе сухие частицы пыли осаждаются на те частицы пыли, которые еще не полностью высохли, так что эти еще не высохшие частицы пыли покрываются слоем высушенных частиц пыли, за счет чего уменьшается склонность к прилипанию к горячим поверхностям теплообменника.

Если всасываемый необходимый для сгорания воздух особенно сильно запылен, то предпочтительно после подачи нагретого примешиваемого воздуха в засасываемый, необходимый для сгорания воздух и перед вводом этого смешанного, необходимого для сгорания воздуха в устройство для предварительного нагрева воздуха отделяют пыль. Уже высушенные частицы пыли легче отделить, например, с помощью фильтра, чем влажные частицы пыли.

Задачей изобретения также является создание устройства для реализации указанного способа.

Поставленная задача решается также посредством устройства кондиционирования влажного и запыленного, необходимого для сгорания воздуха в установках для сжигания, в частности в установках для сжигания отходов, содержащего всасывающий вентилятор и устройство для предварительного нагрева воздуха, причем согласно изобретению указанное устройство для кондиционирования снабжено смесительной камерой, внутри которой расположены проходящие поперек направления потока воздуха, необходимого для сгорания, закрытые с одной стороны подводящие трубы для примешиваемого воздуха, которые имеют выходные отверстия для примешиваемого воздуха, при этом каждая подводящая труба снабжена тремя рядами прорезей в виде выходных отверстий для воздуха, которые смещены по периметру относительно друг друга на 120°, при этом один ряд прорезей для воздуха предусмотрен на стороне подводящей трубы, противоположной направлению основного потока необходимого для сгорания воздуха, причем на подводящей трубе расположен конически сужающийся в направлении основного потока необходимого для сгорания воздуха кожух, который вместе с подводящей трубой образует каплевидное обтекаемое тело, а на суженном конце кожуха выполнен ряд прорезей для воздуха. При этом нагретый примешиваемый воздух выходит из отверстий подводящих труб и равномерно смешивается с проходящим через смесительную камеру засасываемым, необходимым для сгорания воздухом.

Кроме того, при указанном расположении рядов прорезей для воздуха два ряда прорезей для воздуха направлены под углом 60° к направлению основного потока засасываемого, необходимого для сгорания воздуха, так что в этом месте происходит перемешивание в противотоке выходящего нагретого примешиваемого воздуха с засасываемым, необходимым для сгорания воздухом. За счет косого расположения направления выдувания обоих верхних рядов прорезей для воздуха засасываемый воздух отклоняется вокруг подводящей трубы и отводится аэродинамически выгодным образом с помощью предусмотренного конически сужающегося кожуха. За счет расположения прорезей для воздуха на противоположной потоку стороне нагревается конически сужающийся кожух, ограничивающий камеру, в которой могут выпадать частицы пыли, которые несет нагретый примешиваемый воздух. За счет расположенных на конце суженного кожуха прорезей для воздуха эта часть примешиваемого воздуха выходит наружу и забирает с собой также отделенные частицы пыли. Поверхности кожуха образуют поверхность теплообмена для нагревания засасываемого, необходимого для сгорания воздуха.

Предпочтительный вариант выполнения устройства отличается тем, что подводящие трубы расположены внутри смесительной камеры в горизонтальном направлении с направленными вниз кожухами и направление потока необходимого для сгорания воздуха проходит внутри смесительной камеры сверху вниз.

Ниже приводится подробное описание изобретения на примере выполнения со ссылками на чертежи, на которых схематично изображено:

фиг.1 - установка для сжигания отходов с устройством для предварительного нагрева воздуха и устройством для подмешивания нагретого воздуха к необходимому для сгорания воздуху;

фиг.2 - устройство для подмешивания нагретого воздуха к необходимому для сгорания воздуху.

В установке для сжигания отходов, содержащей топку 1, находящийся на ней горючий слой 2 из отходов, загрузочный лоток 3 и отдельные камеры 4-8 нижнего дутья, необходимый для сгорания воздух подводится из магистрального трубопровода 9 через отдельные распределительные магистрали 4а-8а. Этот необходимый для сгорания воздух засасывается с помощью всасывающего вентилятора 10 и проходит под давлением через устройство 11 для предварительного нагрева воздуха, в котором засасываемый необходимый для сгорания воздух нагревается до около 140°С. Для того, чтобы этот засасываемый из запыленного и влажного окружающего пространства воздух для сгорания не мог приводить к загрязнению устройства 11 для предварительного нагрева воздуха, предусмотрена смесительная камера 12, в которую засасываемый необходимый для сгорания воздух входит в направлении стрелки 13. В эту смесительную камеру 12 направляется нагретый воздух из устройства 11 для предварительного нагрева воздуха и подается в смесительную камеру в направлении стрелки 14. Смешанный воздух, который засасывается вентилятором 10 и затем подается через устройство 11 для предварительного нагрева воздуха к колосниковой решетке, выходит из смесительной камеры в направлении стрелки 15.

Как показано на фиг.2, внутри смесительной камеры 12 расположены поперек направления основного потока засасываемого воздуха подводящие трубы 16, при этом направление основного потока, которое обозначено стрелкой 13 и стрелкой 15, проходит в вертикальном направлении сверху вниз. Подводящие трубы 16 закрыты на своем заднем конце 17 и имеют три ряда прорезей, выполненных в виде выходных отверстий 18 для выхода воздуха, которые распределены со сдвигом на 120° по периметру подводящей трубы 16. Один ряд прорезей, выполненных в виде выходных отверстий 18 для выхода воздуха, расположен внизу в вертикальном направлении, т.е. на стороне подводящей трубы 16, противоположной направлению основного потока засасываемого, необходимого для сгорания воздуха. В соответствии с этим оба других ряда прорезей, выполненных в виде выходных отверстий 18 для выхода воздуха, расположены с наклоном 60° к вертикали, так что подаваемый в направлении стрелки 14 горячий примешиваемый воздух выходит из подводящей трубы 16 в направлении стрелок 19, 20 и 21. При этом стрелки 19 и 20 потока направлены против и по часовой стрелке, что обуславливается смешиванием выходящего горячего примешиваемого воздуха с засасываемым, необходимым для сгорания воздухом, который подается в смесительную камеру 12 в направлении стрелки 13. Выходящий на нижней стороне подводящей трубы 16 и обозначенный стрелкой 21 примешиваемый воздух нагревает кожух 22, который образован двумя конически расположенными относительно друг друга стальными листами 23 и 24 и в соединении с каждой подводящей трубой 16 образует каплевидное обтекаемое тело, при этом кожух 22 направлен в направлении основного потока в соответствии со стрелками 13 и 15. При этом обе поверхности 23 и 24 кожуха, которые нагреваются выходящим нагретым примешиваемым воздухом 21, служат в качестве поверхностей теплообменника. Нагретый подмешиваемый воздух выходит из нижних прорезей 25 для воздуха, которые расположены на нижнем конце кожуха 22.

Способ заключается в том, что необходимый для сгорания воздух всасывают из запыленного и влажного окружающего пространства и через устройство для предварительного нагрева воздуха подают в топку. К всасываемому, необходимому для сгорания воздуху перед входом в устройство для предварительного нагрева воздуха примешивают нагретый воздух. Устройство содержит всасывающий вентилятор, устройство для предварительного нагрева воздуха снабжено смесительной камерой, внутри которой расположены проходящие поперек направления потока воздуха, необходимого для сгорания, закрытые с одной стороны подводящие трубы для примешиваемого воздуха, которые имеют выходные отверстия для примешиваемого воздуха, при этом каждая подводящая труба снабжена тремя рядами прорезей в виде выходных отверстий для воздуха, которые смещены по периметру относительно друг друга на 120°, при этом один ряд прорезей для воздуха предусмотрен на стороне подводящей трубы, противоположной направлению основного потока необходимого для сгорания воздуха, причем на подводящей трубе расположен конически сужающийся в направлении основного потока необходимого для сгорания воздуха кожух, который вместе с подводящей трубой образует каплевидное обтекаемое тело, а на суженном конце кожуха выполнен ряд прорезей для воздуха. Техническим результатом изобретения является максимальное предотвращение заряжения устройства для предварительного нагрева необходимого для сгорания воздуха. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ кондиционирования влажного и запыленного, необходимого для сгорания воздуха в установках для сжигания и, в частности, в установках для сжигания отходов, в котором необходимый для сгорания воздух всасывают из запыленного и влажного окружающего пространства и через устройство для предварительного нагрева воздуха подают в топку, отличающийся тем, что к всасываемому, необходимому для сгорания воздуху перед входом в устройство для предварительного нагрева воздуха примешивают нагретый воздух.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измеряют, по меньшей мере, один из параметров, а именно температуру, относительную влажность и давление всасываемого, необходимого для сгорания воздуха перед и/или после примешивания и используют в качестве выходной величины для определения, по меньшей мере, одного параметра, а именно количества, температуры, относительной влажности и давления нагретого примешиваемого воздуха.3. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве примешиваемого воздуха применяют воздух из устройства для предварительного нагрева воздуха.4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что после подачи нагретого примешиваемого воздуха в засасываемый, необходимый для сгорания воздух и перед вводом этого смешанного, необходимого для сгорания воздуха в устройство для предварительного нагрева воздуха отделяют пыль.5. Устройство кондиционирования влажного и запыленного, необходимого для сгорания воздуха в установках для сжигания и, в частности, в установках для сжигания отходов, содержащее всасывающий вентилятор и устройство для предварительного нагрева воздуха, отличающееся тем, что снабжено смесительной камерой, внутри которой расположены проходящие поперек направления потока воздуха, необходимого для сгорания, закрытые с одной стороны подводящие трубы для примешиваемого воздуха, которые имеют выходные отверстия для примешиваемого воздуха, при этом каждая подводящая труба снабжена тремя рядами прорезей в виде выходных отверстий для воздуха, которые смещены по периметру относительно друг друга на 120°, при этом один ряд прорезей для воздуха предусмотрен на стороне подводящей трубы, противоположной направлению основного потока, необходимого для сгорания воздуха, причем на подводящей трубе расположен конически сужающийся в направлении основного потока, необходимого для сгорания воздуха, кожух, который вместе с подводящей трубой образует каплевидное обтекаемое тело, а на суженном конце кожуха выполнен ряд прорезей для воздуха.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что подводящие трубы (16) расположены внутри смесительной камеры (12) в горизонтальном направлении с направленными вниз кожухами (22) и тем, что направление потока, необходимого для сгорания воздуха, проходит внутри камеры сверху вниз.