ГИБРИДНОЕ УСТРОЙСТВО СЖИГАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЕ ПИРОЛИЗ ВОДЫ И ВОЗДУХА ДЛЯ СЖИГАНИЯ Российский патент 2019 года по МПК F23G5/27 F23G5/38 F23G5/32 F23G5/44 F23L7/00 

Предпосылки настоящего изобретения

1. Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится, в целом, к гибридному устройству сжигания, использующему пиролиз воды и пиролиз воздуха для сжигания, и, более конкретно, к гибридному устройству сжигания, использующему пиролиз воды и воздуха для сжигания, которое может выпускать чистый отходящий газ путем полного сжигания горючих отходов при помощи пиролиза воды и пиролиза воздуха для сжигания, а также которое может предотвращать создание вторичных отходов путем плавления золы, остающейся после сжигания, в печи высокочастотного индукционного нагрева и переработки расплавленной золы в шлак.

2. Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

Лишь очень небольшая часть промышленных отходов, образующихся в ходе промышленной деятельности, продуктов на основе синтетических смол, таких как шины, винил и пластмассы, все чаще используемых в различных отраслях промышленности и повседневной жизни, и горючих твердых материалов перерабатывается после использования. Большую часть отработанных материалов классифицируют в качестве отходов, после чего их направляют на полигоны для захоронения отходов или сжигают. Соответственно, экологическая проблема, вызываемая наличием полигонов для захоронения отходов и осуществлением сжигания, превращается в социальный вопрос. Полигону для захоронения отходов присущи недостатки, заключающиеся в том, что сложно надежно оградить полигон для захоронения отходов, и в том, что захороненные отходы загрязняют почву и подземные воды и создают неприятный запах, так как отходы плохо поддаются биологическому разложению. Сжиганию присуще множество недостатков, заключающихся в том, что имеет место значительное загрязнение воздуха в результате образования вредных газов и мелкодисперсной пыли из-за неполного сгорания во время сжигания, происходит вторичное загрязнение окружающей среды в результате обработки золы, остающейся после сжигания, и т.п.

В последнее время появилось большое количество технологий сжигания горючих твердых материалов. Примеры таких технологий раскрыты в патенте Республики Кореи № 181484 под названием “Spiral Staircase-type High-moisture Waste Incineration Apparatus and Method for Swirl Flame”; патенте Республики Кореи № 330814 под названием “Combustion Method for Combusting All Combustible Materials at Ultrahigh Temperature and High Speed”; и патенте Республики Кореи № 656093 под названием “Incinerator Using Combustible Waste as Fuel and Energy Recovery System Using the Same”.

Однако всем технологиям, возникшим в связи с устройствами сжигания отходов, включая упомянутые выше запатентованные технологии, присущи следующие недостатки.

Во-первых, камера сжигания характеризуется колоннообразной формой, так что размер (диаметр) участка, в который вводят и в котором сжигают горючие отходы, равен размеру камеры сжигания, в которой находится пламя, в результате чего воздух, подаваемый в печь для сжигания, находится далеко от пламени и, следовательно, температура подаваемого воздуха является низкой. Соответственно, возникает проблема, заключающаяся в том, что температура горения не может быть повышена до такой степени, при которой может быть достигнуто полное сгорание.

Во-вторых, процесс сгорания отходов и процесс полного сгорания отходящих газов не отделены друг от друга, так что отходящий газ не полностью сгорает, при этом отходящий газ выпускают вместе с веществами, вредными для организма человека, и мелкодисперсную летучую пыль, генерируемую во время сжигания, выпускают без обработки. Соответственно, возникает проблема, заключающаяся в том, что мелкодисперсная пыль, а также вредные вещества входят в состав отходящего газа, вызывая тем самым загрязнение окружающей среды.

В-третьих, зола, остающаяся после сжигания отходов, выгружается ниже камеры сжигания. Соответственно, возникает проблема, заключающаяся в том, что происходит вторичное загрязнение окружающей среды золой в процессе обработки последней, и в том, что выгрузка золы не является автоматической. Кроме того, зола, выгружаемая ниже камеры сжигания, должна быть выгружена в ручном режиме. В некоторых случаях возникает проблема, заключающаяся в том, что необходимо останавливать работу устройства сжигания для того, чтобы удалить золу.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Настоящее изобретение направлено на преодоление описанных выше проблем, и целью настоящего изобретения является создание гибридного устройства сжигания, использующего пиролиз воды и воздуха для сжигания, в котором камера сжигания ограничена двойной стенкой и разделена на первичную камеру сжигания, выполненную с возможностью сжигания отходов, и вторичную камеру сжигания, выполненную с возможностью сжигания отходящего газа, и размер (диаметр) участка блока сжигания, через который вводят отходы, выполнен отличающимся от размера (диаметра) участка камеры сжигания, в котором располагается пламя, в результат чего температура горения дополнительно увеличивается посредством введения воздуха, нагретого за счет близости к пламени, в качестве воздуха для сжигания, горючие отходы сжигаются при ультра высокой температуре благодаря пиролизу воды и воздуха для сжигания, обеспечиваемому за счет высокой температуры горения, и полное сгорание достигается путем увеличения времени, в течение которого пламя остается внутри камеры сжигания, что обеспечивает выпуск чистого отходящего газа.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание гибридного устройства сжигания, использующего пиролиз воды и воздуха для сжигания, в котором золу, остающуюся после сжигания, выгружают через отверстия для вторичной подачи, сформированные в нижнем участке блока сжигания, расплавляют в печи высокочастотного индукционного нагрева, а затем перерабатывают в шлак, предотвращая тем самым генерирование вторичных отходов.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается гибридное устройство сжигания, использующее пиролиз воды и воздуха для сжигания, при этом гибридное устройство сжигания содержит: блок сжигания, который сконфигурирован таким образом, что его корпус выполнен так, что центральный участок корпуса в вертикальном направлении сформирован в виде колоннообразной формы, а его верхняя и нижняя поверхности наклонены, и дополнительно сконфигурирован таким образом, что опора для размещения отходов, сконфигурированная таким образом, что при расположении на ней отходов, вводимых через впуск для введения отходов, она вращается посредством вращательного приводного устройства, располагается внутри корпуса; блок зажигания, установленный проходящим через верхнюю поверхность блока сжигания и выполненный с возможностью поджигания отходов; первичную камеру сжигания, ограниченную двойной стенкой, включающей в себя внешнюю оболочку и внутреннюю оболочку, установленную над блоком сжигания и сформированную с диаметром, который меньше диаметра колоннообразного участка блока сжигания; воздуходувку первичной камеры сжигания, выполненную с возможностью подачи воздуха для сжигания от одной стороны нижнего концевого участка первичной камеры сжигания в проход в двойной стенке первичной камеры сжигания при помощи канала для подачи воздуха камеры сжигания; вторичную камеру сжигания, ограниченную двойной стенкой, включающей в себя внешнюю оболочку и внутреннюю оболочку, установленную над первичной камерой сжигания и сконфигурированную таким образом, что выпуск отходящего газа, выполненный с возможностью выпускания отходящего газа, сформирован проходящим через одну сторону верхнего концевого участка вторичной камеры сжигания; трубу безвального шнека, сформированную в качестве трубы колоннообразной формы, нижний конец которой закрыт, вертикально установленную вдоль внутренних центральных участков первичной и вторичной камер сжигания, начиная от верхнего концевого участка вторичной камеры сжигания и до верхнего концевого участка первичной камеры сжигания, сконфигурированную таким образом, что множество отверстий выполнены с равными интервалами на участке трубы безвального шнека, расположенном в первичной камере сжигания, и содержащую во внутреннем пространстве безвальный шнек; воздуходувку вторичной камеры сжигания, выполненную с возможностью подачи воздуха для сжигания от одной стороны нижнего концевого участка вторичной камеры сжигания через проход в двойной стенке вторичной камеры сжигания в трубу безвального шнека при помощи трубы для нагнетания воздуха; и печь высокочастотного индукционного нагрева, предусмотренную в нижнем конце блока сжигания и выполненную с возможностью плавления золы, выгружаемой после сжигания, и переработки золы в шлак; при этом кольцеобразная блокирующая пластина, характеризующаяся заданной шириной, установлена в области верхнего конца первичной камеры сжигания, кольцеобразный внутренний конец блокирующей пластины вертикально согнут вниз с образованием вертикальной стенки выпуска отходящего газа, и нижний концевой участок трубы безвального шнека расположен внутри вертикальной стенки выпуска отходящего газа.

Предпочтительно, гибридное устройство сжигания дополнительно содержит насос высокого давления для распыления жидкости, выполненный с возможностью распыления воды в трубе для нагнетания воздуха, которая адаптирована для подачи воздуха для сжигания от воздуходувки вторичной камеры сжигания во вторичную камеру сжигания.

Опора для размещения отходов может быть сконфигурирована таким образом, что вертикальная стенка сформирована вдоль края круговой нижней поверхности, при этом опора для размещения отходов характеризуется формой с открытой верхней частью, отверстия для вторичной подачи, через которые подается зола после сжигания отходов, сформированы с равными интервалами вдоль окружности края, где вертикальная стенка и нижняя поверхность входят во взаимодействие друг с другом, и труба для направления газа сгорания установлена вертикально через центральный участок нижней поверхности опоры для размещения отходов.

Предпочтительно, высота внутренней оболочки первичной камеры сжигания меньше высоты внешней оболочки первичной камеры сжигания, впуск воздуха первичной камеры сжигания сформирован посредством обеспечения заданного интервала между внутренней поверхностью внутренней оболочки первичной камеры сжигания и вертикальной стенкой выпуска отходящего газа; и воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой первичной камеры сжигания, поступает в первичную камеру сжигания через двойную стенку между внешней оболочкой и внутренней оболочкой первичной камеры сжигания, а также через впуск воздуха первичной камеры сжигания при помощи канала для подачи воздуха камеры сжигания.

Предпочтительно, высота внутренней оболочки вторичной камеры сжигания меньше высоты внешней оболочки вторичной камеры сжигания, при этом верхний конец внутренней оболочки вторичной камеры сжигания и верхний конец трубы безвального шнека соединены друг с другом при помощи элемента для направления воздуха, и элемент для направления воздуха установлен таким образом, чтобы проходить под наклоном вниз к своему центральному участку; и воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой вторичной камеры сжигания, поступает к трубе безвального шнека по двойной стенке между внутренней оболочкой и внешней оболочкой вторичной камеры сжигания и по элементу для направления воздуха при помощи трубы для нагнетания воздуха.

Предпочтительно, пространство между нижними концевыми участками внешней оболочки и внутренней оболочки, которые входят в состав первичной камеры сжигания, перекрыто закрывающей пластиной, так что воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой первичной камеры сжигания через канал для подачи воздуха камеры сжигания, поступает между внешней оболочкой и внутренней оболочкой первичной камеры сжигания выше закрывающей пластины, и воздух для сжигания, подаваемый через канал для подачи воздуха блока сжигания, поступает между внешней оболочкой и внутренней оболочкой верхней поверхности блока сжигания ниже закрывающей пластины.

Краткое описание фигур

Представленные выше и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятны при ознакомлении с представленным ниже подробным раскрытием, выполненным со ссылками на прилагаемые фигуры, где

на фиг. 1 представлен вид, иллюстрирующий устройство сжигания и направления потоков воздуха в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг. 2 представлен увеличенный вид впуска для введения отходов в соответствии с настоящим изобретением; и

на фиг. 3 представлен вид, иллюстрирующий положение, в котором труба безвального шнека расположена между первичной камерой сжигания и вторичной камерой сжигания, и направления потоков отходящего газа и воздуха для сжигания.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Устройству сжигания в соответствии с настоящим изобретением присущи следующие технические признаки:

Во-первых, диаметр участка блока сжигания, через который вводят отходы, выполнен отличающимся от диаметра участка камеры сжигания, в котором расположено пламя, и камера сжигания ограничена двойной стенкой, так что температура горения может быть значительно повышена путем введения воздуха, дополнительно нагретого за счет близости пламени, в качестве воздуха для сжигания, вращающегося вдоль внутренней стенки двойной стенки. Во-вторых, камера сжигания разделена на две камеры, при этом благодаря осуществлению пиролиза воздуха и воды, находящихся в молекулярной форме, воду и воздух подают в атомарной форме, характеризующейся значительной окислительной способностью, в отходящий газ, образованный в первичной камере сжигания, так что отходящий газ полностью сгорает во вторичной камере сжигания, что обеспечивает выпуск чистого отходящего газа. В-третьих, золу плавят в печи высокочастотного индукционного нагрева и перерабатывают в шлак, предотвращая тем самым генерирование вторичных отходов. В-четвертых, множество перфорированных отверстий выполняют в переднем концевом участке трубы для введения отходов с равными интервалами, предотвращая тем самым перемещение пламени обратно к впуску для введения отходов.

Устройство 10 сжигания в соответствии с настоящим изобретением сконфигурировано таким образом, что отходы сжигают в первичной камере 12 сжигания, и отходящий газ, который не сгорел в первичной камере 12 сжигания, полностью сжигают во вторичной камере 13 сжигания посредством осуществления пиролиза воды и воздуха в молекулярной форме и подачи O и OH в атомарной форме, которая обладает высокой окислительной способностью, к несгоревшему отходящему газу. Устройство 10 сжигания в сущности содержит: блок 11 сжигания, снабженный блоком 115 зажигания; первичную и вторичную камеры 12 и 13 сжигания; воздуходувки 123 и 133 первичной и вторичной камер сжигания, выполненные с возможностью подачи воздуха для сжигания в камеры сжигания; трубу 135 безвального шнека, выполненную с возможностью осуществления пиролиза воды и воздуха; и печь 14 высокочастотного индукционного нагрева, выполненную с возможностью обработки золы. Для того чтобы создать вращающееся пламя в форме вихря, предпочтительно нагнетать воздух для сжигания, подаваемый воздуходувками 123 и 133 первичной и вторичной камер сжигания, в тангенциальном направлении первичной и вторичной камер 12 и 13 сжигания.

Корпус 111 в блоке 11 сжигания сформирован таким образом, что его центральный участок характеризуется в вертикальном направлении колоннообразной формой, а его верхняя и нижняя поверхности наклонены с образованием конических форм, при этом внутри корпуса 111 предусмотрена опора 112 для размещения отходов, сконфигурированная таким образом, чтобы при расположении на ней отходов 20, поступающих через впуск 15 для введения отходов, она вращалась посредством вращательного приводного устройства 114, сконфигурированного для генерирования мощности, и блок 115 зажигания, выполненный с возможностью поджигания отходов 20, установлен проходящим через верхнюю поверхность корпуса 111. Как описано выше, верхняя поверхность корпуса 111 выполнена в виде конической формы, у которой площадь поперечного сечения уменьшается в направлении вверх, и, таким образом, площадь поперечного сечения зоны горения является широкой, и повышается поступление воздуха (кислорода), в результате чего время сжигания уменьшается, обеспечивая тем самым высокоскоростное сжигание и, следовательно, повышая температуру горения. Кроме того, нижняя поверхность корпуса 111 выполнена в виде конической формы, у которой площадь поперечного сечения уменьшается в направлении вниз, и, таким образом, осуществляется функция циклонного отделения пыли для сбора золы в одном месте.

На опоре 112 для размещения отходов сформирована вертикальная стенка, проходящая вдоль края круговой нижней поверхности, при этом ее верхняя часть выполнена открытой, и отверстия 113 для вторичной подачи сформированы с равными интервалами вдоль окружности края, где вертикальная стенка и нижняя поверхность входят во взаимодействие друг с другом. Соответственно, после того как отходы сгорели в ходе вращения опоры 112 для размещения отходов, зола выходит через отверстия 113 вторичной подачи совместно с потоком воздуха для сжигания, естественным образом перемешается вниз по нижней поверхности корпуса 111 и поступает в печь 14 высокочастотного индукционного нагрева. Для того чтобы обеспечить желательный поток воздуха для сжигания, предпочтительно выполнить нижнюю поверхность опоры 112 для размещения отходов в виде выгнутой вниз формы, а не в виде плоской формы. Выгнутая вниз нижняя поверхность не генерирует завихрение, обеспечивая протекание воздуха для сжигания естественным образом.

Труба 116 для направления газа сгорания установлена вертикально и проходит через центральный участок нижней поверхности опоры 112 для размещения отходов. Газ сгорания, выходящий через отверстия 113 для вторичной подачи, обеспечивает подачу золы в печь 14 высокочастотного индукционного нагрева, выталкивая ее в направлении вниз, и поднимается вверх, направляемый к первичной камере 12 сжигания при помощи трубы 116 для направления газа сгорания за счет явления конвекции. Кроме того, воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой 123 первичной камеры сжигания, поступает по каналу 125 для подачи воздуха блока сжигания, проходит между внешней оболочкой и внутренней оболочкой, образующей верхнюю поверхность корпуса 111 блока сжигания, и поступает вдоль наклонной нижней поверхности корпуса 111. Во время этого процесса воздух для сжигания направляет золу в печь 14 высокочастотного индукционного нагрева.

Первичная камера 12 сжигания ограничена двойной стенкой, сформированной путем расположения внешней оболочки 121 и внутренней оболочки 122 с заданным интервалом, установлена над блоком 11 сжигания и характеризуется диаметром, который меньше диаметра центрального колоннообразного участка блока 11 сжигания. В соответствии с одним признаком настоящего изобретения диаметр камеры сжигания выполнен меньшим диаметра блока 11 сжигания и, следовательно, площадь поперечного сечения зоны горения блока 11 сжигания расширяется, и ядро горения (пламя) формируется в виде столба пламени, поднимаясь к первичной камере 12 сжигания. Воздух для сжигания, который подается вниз к первичной камере 12 сжигания, циркулируя вдоль внутренней периферийной поверхности внутренней стенки 122, может располагаться вблизи ядра горения (пламени), и, таким образом, воздух для сжигания подается при повышенной температуре, дополнительно увеличивая тем самым температуру горения.

Высота внутренней оболочки 122 первичной камеры 12 сжигания меньше высоты внешней оболочки 121, при этом кольцеобразная блокирующая пластина 126 с заданной шириной установлена в верхнем конце первичной камеры 12 сжигания, конец внутренней части кольцеобразной блокирующей пластины 126 согнут вертикально вниз с образованием вертикальной стенки 126a выпуска отходящего газа, и нижний конец трубы 135 безвального шнека расположен внутри вертикальной стенки 126a выпуска отходящего газа. Отходящий газ, образующийся в первичной камере 12 сжигания, поступает во вторичную камеру 13 сжигания через пространство между вертикальной стенкой 126a выпуска отходящего газа и трубой 135 безвального шнека, находящейся в пространстве, окруженном вертикальной стенкой 126a выпуска отходящего газа.

Впуск 127 воздуха первичной камеры сжигания формируют путем обеспечения заданного интервала между внутренней поверхностью внутренней оболочки 122 первичной камеры 12 сжигания и вертикальной стенкой 126а выпуска отходящего газа. Воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой 123 первичной камеры сжигания, установленной в нижнем конце первичной камеры 12 сжигания, поднимается до блокирующей пластины 126 первичной камеры 12 сжигания через канал 124 для подачи воздуха камеры сжигания, вращаясь по спирали вдоль двойной стенки между внешней оболочкой 121 и внутренней оболочкой 122 первичной камеры сжигания, проходит через впуск 127 воздуха камеры сжигания и опускается вниз вблизи ядра горения (пламени), т.е. огненного столба первичной камеры 12 сжигания, вращаясь по спирали вдоль поверхности стенки внутренней оболочки 122 первичной камеры сжигания. В ходе этого процесса воздух для сжигания дополнительно нагревается и поступает в первичную камеру 12 сжигания. Воздух для сжигания проходит вниз вдоль внутренней периферийной поверхности внутренней оболочки верхней поверхности корпуса 111 и участвует в сжигании отходов 20, а затем отходящий газ поднимается вверх, вращаясь по спирали, в центральный участок первичной камеры 12 сжигания. Для лучшего понимая процесса в целом, см. пути движения газа сгорания (стрелки), представленные на фиг. 1.

Вторичная камера 13 сжигания ограничена двойной стенкой, сформированной путем расположения внешней оболочки 131 и внутренней оболочки 132 с заданным интервалом, и установлена над первичной камерой 12 сжигания. Выпуск 138 отходящего газа, выполненный с возможностью отведения отходящего газа, сформирован в одной стороне верхнего концевого участка вторичной камеры 13 сжигания, при этом верхний конец вторичной камеры 13 сжигания выполнен закрытым. Высота внутренней оболочки 132 вторичной камеры 13 сжигания меньше высоты внешней оболочки 131, верхний конец внутренней оболочки 132 вторичной камеры 13 сжигания и верхний конец трубы 135 безвального шнека соединены друг с другом при помощи элемента 137 для направления воздуха, и элемент 137 для направления воздуха установлен таким образом, чтобы проходить под наклоном вниз к своему центру.

Воздуходувка 133 вторичной камеры сжигания установлена с одной стороны нижнего концевого участка вторичной камеры 13 сжигания и служит для подачи воздуха для сжигания в трубу 135 безвального шнека. Воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой 133 вторичной камеры сжигания, поступает по трубе 133а для направления воздуха, проходит через двойную стенку между внутренней оболочкой 132 и внешней оболочкой 131 вторичной камеры 13 сжигания и через элемент 137 для направления воздуха и поступает в верхнюю часть трубы 135 безвального шнека, вращаясь по спирали, далее вниз вдоль безвального шнека 136 в форме цилиндрической пружины внутри трубы 135 безвального шнека и выходит через отверстия 135a, выполненные в нижнем концевом участке трубы 135 безвального шнека. Безвальный шнек 136 выполнен в форме винтовой катушки. Соответственно, безвальный шнек 136 повышает время, в течение которого воздух для сжигания остается в указанной трубе, а также увеличивает температуру воздуха для сжигания по мере его поступления вниз, тем самым позволяя воде и воздуху в молекулярной форме разлагаться на O и OH в атомарной форме, обладающей высокой окислительной способностью.

Труба 135 безвального шнека представляет собой трубу, характеризующуюся колоннообразной формой, нижний конец которой закрыт. Внутри трубы 135 безвального шнека установлен безвальный шнек 136 в форме цилиндрической пружины. Труба 135 безвального шнека установлена вертикально и проходит вдоль внутренних центральных участков первичной и вторичной камер сжигания, начиная от нижнего конца элемента 137 для направления воздуха, расположенного в верхнем концевом участке вторичной камеры 13 сжигания, до нижнего концевого участка вертикальной стенки 126а выпуска отходящего газа, расположенной в верхнем концевом участке первичной камеры 12 сжигания. Множество отверстий 135a выполнены с равными интервалами на участке трубы 135 безвального шнека, расположенном в области вертикальной стенки 126а выпуска отходящего газа первичной камеры сжигания. Соответственно, при нагнетании через отверстия 135a воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой 133 вторичной камеры сжигания, действует в качестве воздушной завесы для пламени, поднимающегося из первичной камеры 12 сжигания во вторичную камеру 13 сжигания. Это увеличивает время, в течение которого пламя остается внутри первичной камеры 12 сжигания, а также предотвращает попадание мелких частиц летучей золы во вторичную камеру 13 сжигания.

Пиролиз воды (H₂O) с образованием O и OH происходит при температуре приблизительно 800 °C. OH обладает высокой окислительной способностью. Таким образом, предпочтительно дополнительно установить насос 134 высокого давления для распыления жидкости, выполненный с возможностью распыления воды в трубу 133а для нагнетания воздуха, по которой воздух для сжигания поступает от воздуходувки 133 вторичной камеры сжигания во вторичную камеру 13 сжигания. Вода и воздух, подаваемые в молекулярной форме, термически разлагаются на O и OH в атомарной форме, обладающей высокой окислительной способностью, под воздействием высокой температуры при движении вниз по трубе 135 безвального шнека, при этом O и OH распределяются через множество отверстий 135a, и отходящий газ, который не сгорел в первичной камере 12 сжигания, полностью сгорает во вторичной камере 13 сжигания, в результате чего происходит выпуск полностью сгоревшего и чистого отходящего газа.

Пространство (интервал) между нижними концевыми участками внешней оболочки 121 и внутренней оболочки 122, которые входят в состав первичной камеры 12 сжигания, перекрыто (перекрыт) закрывающей пластиной 128. Соответственно, когда воздух для сжигания, нагнетаемый воздуходувкой 123 первичной камеры сжигания, поступает через канал 124 для подачи воздуха камеры сжигания, он проходит между внешней оболочкой 121 и внутренней оболочкой 122 первичной камеры 12 сжигания над закрывающей пластиной 128 и поступает в первичную камеру 12 сжигания. Кроме того, когда воздух для сжигания, нагнетаемый воздуходувкой 123 первичной камеры сжигания, поступает через канал 125 для подачи воздуха блока сжигания, он проходит между внешней и внутренней оболочками верхней поверхности корпуса 111 блока сжигания под закрывающей пластиной 128 и поступает в корпус 111 блока сжигания.

Верхняя наклонная поверхность корпуса 111 блока сжигания ограничена двойной стенкой, сформированной путем расположения внешней оболочки и внутренней оболочки с заданным интервалом подобно тому, как в первичной и вторичной камерах 12 и 13 сжигания. Часть воздуха для сжигания, нагнетаемого воздуходувкой 123 первичной камеры сжигания, поступает на опору 112 для размещения отходов блока сжигания по пути между каналом 125 для подачи воздуха блока сжигания и двойной стенкой, и остальная часть потока отделяется и поступает вдоль внутренней стенки корпуса 111 блока сжигания. Воздух, подаваемый на опору 112 для размещения отходов, выходит совместно с золой через отверстия 113 для вторичной подачи. Таким образом, зола выталкивается в направлении печи 14 высокочастотного индукционного нагрева, которая расположена ниже, а отходящий газ поднимается вверх в первичную камеру 12 сжигания через трубу 116 для направления газа сгорания, установленную вертикально в центре нижней поверхности опоры 112 для размещения отходов.

Впуск 15 для введения отходов установлен таким образом, чтобы отходы поступали вдоль наклонной верхней поверхности корпуса 111 блока сжигания. Участок трубы 151 для введения отходов, который проходит через наклонную верхнюю поверхность корпуса 111 блока сжигания и располагается между внешней оболочкой и внутренней оболочкой корпуса 111 блока сжигания, образует сито 152 с перфорированными отверстиями, при этом перфорированные отверстия выполнены с равными интервалами. Перфорированные отверстия выполнены в виде окружностей или щелей, самым большим размером которых является длина в направлении трубы 151 для введения отходов. Сито 152 с перфорированными отверстиями предотвращает перемещение введенных отходов или пламени обратно к впуску.

Печь 14 высокочастотного индукционного нагрева предусмотрена в области нижнего конца корпуса 111 блока 11 сжигания. Печь 14 высокочастотного индукционного нагрева устраняет золу и преобразовывает золу в шлак путем плавления золы, подаваемой после сгорания, при высокой температуре, тем самым устраняя загрязняющие окружающую среду материалы, относящиеся к золе. Поскольку печь 14 высокочастотного индукционного нагрева не относится к настоящему изобретению и широко используется в различных областях техники, ее подробное описание будет опущено. Позицией 16 обозначен контейнер для сбора шлака, который установлен под печью 14 высокочастотного индукционного нагрева.

Гибридное устройство сжигания в соответствии с настоящим изобретением сконфигурировано таким образом, что диаметр участка блока сжигания, через который вводят отходы, отличается от диаметра участка камеры сжигания, в котором расположено пламя, и таким образом, что блок сжигания имеет коническую форму, диаметр которой уменьшается по направлению вверх, так что большое количество воздуха для сжигания (кислорода) поступает в блок сжигания за счет его большой площади поверхности и, следовательно, сжигание происходит быстро с высокой скоростью; так что воздух для сжигания, подаваемым вращающимся вдоль внутренней стенки камеры сжигания за счет наличия двойной стенки камеры сжигания, максимально приближается к пламени и подается в качестве более нагретого воздуха для сжигания и, следовательно, температура горения может быть дополнительно увеличена; и так что коническое пламя поднимается в виде вращающегося огненного столба в форме вихря в центральном участке камеры сжигания и, следовательно, может быть значительно повышена температура горения.

Кроме того, камера разделена на первичную камеру сжигания, выполненную с возможностью сжигания отходов, и вторичную камеру сжигания, выполненную с возможностью сжигания отходящего газа; воду и воздух для сжигания в молекулярной форме подвергают пиролизу с образованием O и OH в атомарной форме, обладающих очень высокой окислительной способностью и подаваемых через отверстия, выполненные в боковой поверхности трубы безвального шнека, установленной внутри вторичной камеры сжигания, расположенной над первичной камерой сжигания, в результате чего происходит окисление и полное сгорание отходящего газа; газ сгорания, выпускаемый через отверстия, выполненные в боковой поверхности трубы безвального шнека, действует в качестве воздушной завесы вблизи входа во вторичную камеру сжигания, в результате чего время, в течение которого отходящий газ остается в первичной камере сжигания, увеличивается и предотвращается поступление золы во вторичную камеру сжигания; и газ сгорания повторно сжигается внутри вторичной камеры сжигания, в результате чего выпускается чистый отходящий газ без вредных газов или мелкодисперсной пыли.

Более того, гибридное устройство сжигания в соответствии с настоящим изобретением сконфигурировано таким образом, что зола, остающаяся после сжигания, автоматический подается через отверстия для вторичной подачи, выполненные в опоре для размещения отходов блока сжигания, при помощи потока воздуха для сжигания, и таким образом, что зола естественным образом направляется в печь высокочастотного индукционного нагрева посредством циклонного отделения пыли за счет конической формы корпуса блока сжигания, расплавляется в печи высокочастотного индукционного нагрева при высокой температуре и перерабатывается в шлак, что предотвращает создание вторичных отходов.

Поскольку приведенное выше описание предназначено для иллюстрации настоящего изобретения, и варианты осуществления, описанные в настоящем описании, служат лишь в качестве иллюстрации технической сути настоящего изобретения и не предназначены для ее ограничения, специалисту в области техники, к которой относится настоящее изобретение, будет понятно, что различные модификации и изменения могут быть выполнены без отступления от технической сути настоящего изобретения. Таким образом, объем охраны настоящего изобретения должен интерпретироваться на основе прилагаемой формулы изобретения, при этом технологии, попадающие в объем, эквивалентный прилагаемой формуле изобретения, должны интерпретироваться в качестве включенных в объем охраны настоящего изобретения.

Изобретение относится к гибридному устройству сжигания, использующему пиролиз воды и пиролиз воздуха для сжигания. Техническим результатом является создание гибридного устройства сжигания, использующего пиролиз воды и воздуха для сжигания, в котором камера сжигания ограничена двойной стенкой и разделена на первичную камеру сжигания, выполненную с возможностью сжигания отходов, и вторичную камеру сжигания, выполненную с возможностью сжигания отходящего газа, и размер (диаметр) блока сжигания, через который вводят отходы, выполнен отличающимся от размера (диаметра) камеры сжигания, в которой располагается пламя, в результате чего температура горения дополнительно увеличивается посредством введения воздуха, нагретого за счет близости к пламени, в качестве воздуха для сжигания, горючие отходы сжигаются при ультравысокой температуре благодаря пиролизу воды и воздуха для сжигания, обеспечиваемому за счет высокой температуры горения, и полное сгорание достигается путем увеличения времени, в течение которого пламя остается внутри камеры сжигания, что обеспечивает выпуск чистого отходящего газа. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гибридное устройство сжигания, использующее пиролиз воды и воздуха для сжигания, при этом гибридное устройство сжигания содержит:

блок сжигания, который сконфигурирован таким образом, что его корпус выполнен так, что центральный участок корпуса в вертикальном направлении сформирован в виде колоннообразной формы, а его верхняя и нижняя поверхности наклонены, и дополнительно сконфигурирован таким образом, что опора для размещения отходов, сконфигурированная таким образом, что при расположении на ней отходов, вводимых через впуск для введения отходов, она вращается посредством вращательного приводного устройства, располагается внутри корпуса;

блок зажигания, установленный проходящим через верхнюю поверхность блока сжигания и выполненный с возможностью поджигания отходов;

первичную камеру сжигания, ограниченную двойной стенкой, включающей в себя внешнюю оболочку и внутреннюю оболочку, установленную над блоком сжигания и сформированную с диаметром, который меньше диаметра колоннообразного участка блока сжигания;

воздуходувку первичной камеры сжигания, выполненную с возможностью подачи воздуха для сжигания от одной стороны нижнего концевого участка первичной камеры сжигания в проход в двойной стенке первичной камеры сжигания при помощи канала для подачи воздуха камеры сжигания;

вторичную камеру сжигания, ограниченную двойной стенкой, включающей в себя внешнюю оболочку и внутреннюю оболочку, установленную над первичной камерой сжигания и сконфигурированную таким образом, что выпуск отходящего газа, выполненный с возможностью выпускания отходящего газа, сформирован проходящим через одну сторону верхнего концевого участка вторичной камеры сжигания;

трубу безвального шнека, сформированную в качестве трубы колоннообразной формы, нижний конец которой закрыт, вертикально установленную вдоль внутренних центральных участков первичной и вторичной камер сжигания, начиная от верхнего концевого участка вторичной камеры сжигания и до верхнего концевого участка первичной камеры сжигания, сконфигурированную таким образом, что множество отверстий выполнены с равными интервалами на участке трубы безвального шнека, расположенном в первичной камере сжигания, и содержащую во внутреннем пространстве безвальный шнек;

воздуходувку вторичной камеры сжигания, выполненную с возможностью подачи воздуха для сжигания от одной стороны нижнего концевого участка вторичной камеры сжигания через проход в двойной стенке вторичной камеры сжигания в трубу безвального шнека при помощи трубы для нагнетания воздуха; и

печь высокочастотного индукционного нагрева, предусмотренную в нижнем конце блока сжигания и выполненную с возможностью плавления золы, выгружаемой после сжигания, и переработки золы в шлак;

при этом кольцеобразная блокирующая пластина, характеризующаяся заданной шириной, установлена в области верхнего конца первичной камеры сжигания, кольцеобразный внутренний конец блокирующей пластины вертикально согнут вниз с образованием вертикальной стенки выпуска отходящего газа и нижний концевой участок трубы безвального шнека расположен внутри вертикальной стенки выпуска отходящего газа.

2. Гибридное устройство сжигания по п. 1, дополнительно содержащее насос высокого давления для распыления жидкости, выполненный с возможностью распыления воды в трубе для нагнетания воздуха, которая адаптирована для подачи воздуха для сжигания от воздуходувки вторичной камеры сжигания во вторичную камеру сжигания.

3. Гибридное устройство сжигания по п. 1, в котором опора для размещения отходов сконфигурирована таким образом, что вертикальная стенка сформирована вдоль края круговой нижней поверхности, при этом опора для размещения отходов характеризуется формой с открытой верхней частью, и отверстия для вторичной подачи, через которые подается зола после сжигания отходов, сформированы с равными интервалами вдоль окружности края, где вертикальная стенка и нижняя поверхность входят во взаимодействие друг с другом.

4. Гибридное устройство сжигания по п. 3, в котором труба для направления газа сгорания установлена вертикально через центральный участок нижней поверхности опоры для размещения отходов.

5. Гибридное устройство сжигания по п. 1, в котором верхняя наклонная поверхность блока сжигания ограничена двойной стенкой, включающей в себя внешнюю оболочку и внутреннюю оболочку, и сконфигурирована таким образом, что воздух для сжигания, нагнетаемый воздуходувкой первичной камеры сжигания, подается вдоль опоры для размещения отходов и внутренней стенки корпуса блока сжигания через канал для подачи воздуха блока сжигания и проход в двойной стенке.

6. Гибридное устройство сжигания по п. 1, в котором

высота внутренней оболочки первичной камеры сжигания меньше высоты внешней оболочки первичной камеры сжигания, впуск воздуха первичной камеры сжигания сформирован путем обеспечения заданного интервала между внутренней поверхностью внутренней оболочки первичной камеры сжигания и вертикальной стенкой выпуска отходящего газа; и

воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой первичной камеры сжигания, поступает в первичную камеру сжигания через двойную стенку между внешней оболочкой и внутренней оболочкой первичной камеры сжигания, а также через впуск воздуха первичной камеры сжигания при помощи канала для подачи воздуха камеры сжигания.

7. Гибридное устройство сжигания по п. 1, в котором

высота внутренней оболочки вторичной камеры сжигания меньше высоты внешней оболочки вторичной камеры сжигания, при этом верхний конец внутренней оболочки вторичной камеры сжигания и верхний конец трубы безвального шнека соединены друг с другом при помощи элемента для направления воздуха и элемент для направления воздуха установлен таким образом, чтобы проходить под наклоном вниз к своему центральному участку; и

воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой вторичной камеры сжигания, поступает к трубе безвального шнека по двойной стенке между внутренней оболочкой и внешней оболочкой вторичной камеры сжигания и по элементу для направления воздуха при помощи трубы для нагнетания воздуха.

8. Гибридное устройство сжигания по п. 1, в котором

нижний концевой участок трубы безвального шнека расположен внутри вертикальной стенки выпуска отходящего газа и воздух для сжигания распределяется через отверстия, сформированные в нижнем концевом участке трубы безвального шнека; и

воздух для сжигания, распределяемый через отверстия, сформированные в нижнем концевом участке трубы безвального шнека, действует в качестве воздушной завесы для пламени, поднимающегося из первичной камеры сжигания во вторичную камеру сжигания, так что увеличивается период времени, в течение которого пламя остается внутри первичной камеры сжигания.

9. Гибридное устройство сжигания по п. 1, в котором

впуск для введения отходов установлен таким образом, чтобы отходы поступали через наклонную верхнюю поверхность блока сжигания; и

часть трубы для введения отходов, которая проходит через наклонную верхнюю поверхность блока сжигания и располагается между внешней оболочкой и внутренней оболочкой, образует сито с перфорированными отверстиями, при этом перфорированные отверстия выполнены с равными интервалами.

10. Гибридное устройство сжигания по п. 1, в котором пространство между нижними концевыми участками внешней оболочки и внутренней оболочки, которые составляют первичную камеру сжигания, перекрыто закрывающей пластиной, так что воздух для сжигания, подаваемый воздуходувкой первичной камеры сжигания через канал для подачи воздуха камеры сжигания, поступает между внешней оболочкой и внутренней оболочкой первичной камеры сжигания выше закрывающей пластины и воздух для сжигания, подаваемый через канал для подачи воздуха блока сжигания, поступает между внешней оболочкой и внутренней оболочкой верхней поверхности блока сжигания ниже закрывающей пластины.