BRPI0612636A2 - dispositivo de bocal de combustão para lìquido de rejeito orgánico, sistema de geração de energia, e, método de tratamento por queima para um lìquido de rejeito orgánico - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE BOCAL DE COMBUSTãO PARA LìQUIDO DE REJEITO ORGáNICO, SISTEMA DE GERAçãO DE ENERGIA, E, MéTODO DE TRATAMENTO POR QUEIMA PARA UM LìQUIDO DE REJEITO ORGáNICO. A presente invenção provê um dispositivo de bocal de combsutão de baixo custo para líquido de refeito orgânico, tendo uma configuração simples e pequena que pode ser conectado a um dispositivo de fonte térmica ou de fonte de acionamento em um pequeno espaço, um sistema de geração de energia, e um método de tratamento por queima para líquido de rejeito orgânico, Uma tubulação transportadora melhorada de combustão (14), uma tubulação transportadora melhorada de combustão (16), e uma tubulação transportadora de ar (18) são conectadas e comunicadas com o vaso de fechamento oco (12). Um líquido de rejeito orgânico, um melhorador de combustão, e ar são simultaneamente supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco (12). Um fluido de mistura é ejetado de um bocal de ejeção (20), inflamado e queimado. Portas de comunicação (34a) a (34d) da tubulação transportadora de ar (18) são providas em posições separadas do bocal de ejeção (20) mais do que uma porta de comunicação (30) para a tubulação transportadora melhorada de combustão (14) e uma porta de comunicação (32) para a tubulação transportadora melhorada de combustão (16). O suprimento do líquido de rejeito orgânico é facilitado pelo ar comprimido, entupimento é prevenido, e combustão estável é continuada.

Description

"DISPOSITIVO DE BOCAL DE COMBUSTÃO PARA LÍQUIDO DE REJEITO ORGÂNICO, SISTEMA DE GERAÇÃO DE ENERGIA, E, MÉTODO DE TRATAMENTO POR QUEIMA PARA UM LÍQUIDO DE REJEITO ORGÂNICO"

Campo técnico

A presente invenção refere-se a um dispositivo de bocal de combustão e a um método de tratamento por queima capazes de eficientemente descartar um líquido de rejeito orgânico, como líquidos residuais, urina e similares, emanados da fabricação de produtos alimentícios, indústria de fermentados, indústria de criação de animais e similares, e a um sistema de geração de energia capaz de eficazmente utilizar energia do processo utilizando o dispositivo e o método.

Fundamentos da invenção

Atualmente, problemas de poluição da vida urbana e problemas ambientais de escala mundial causados por atividades econômicas de produção em massa, consumo em massa e, descarte em massa estão se tornando preocupantes. Em particular, regulações públicas são aplicadas à maioria dos descartes de rejeitos provindos das várias indústrias. Qualquer dos líquidos de rejeito orgânico em rejeitos, como líquidos de rejeito associados à produção de bebidas alcoólicas destiladas, líquidos de cozimento de rejeito de sojas e similares, líquidos de rejeito descartados pelos outros vários processos de produtos alimentícios e líquidos de rejeito de excreção de animais de criação como porcos e similares têm um BOD (demanda bioquímica de oxigênio) elevada. É proibido descarregar os líquidos de rejeito in natura em rios. Adicionalmente, em muitos casos, os líquidos de rejeito contêm vários componentes orgânicos, de modo que é difícil efetuar processos de separação ou de decomposição. Além disso, quando os líquidos de rejeito são abandonados por um longo tempo, oxidação se desenvolve muito e torna o processo difícil. Em adição, está cada vez mais difícil construir uma instalação de descarte por incineração e assegurar aterros sanitários.

Como um exemplo, no descarte de resíduos de bebidas alcoólicas destiladas, os líquidos de rejeito têm um elevado teor de água de 90 a 95%, sendo difícil efetuar separação sólido-líquido, de modo que um método de descarte eficaz está sendo pesquisado. Na crise energética de anos recentes, foi dada atenção à fermentação de metano como meio capaz de obter energia facilmente de resíduos orgânicos tendo elevado teor de água. A fermentação é vantajosa do ponto de que líquidos de rejeito de elevado teor de água e de alta densidade podem ser dispostos e o custo de processamento é baixo. No método, embora o descarte por fermentação anaeróbica de resíduos orgânicos tendo um elevado teor de água seja efetuado, muita energia é necessária para o descarte, e é difícil de efetuar na prática o descarte. Neste ínterim, um método e aparelho para tratamento por queima de borra provinda de restaurantes e similares está proposta na publicação d ρ atente JP H07- 91.636.

Documento 1 de patente: publicação de patente não-examinada JP H07-91.636, 0005, Figs. 1 e2.

Documento 1 não-patente: Shuichi Torii e outros dois, Proceedings of Conference of The Japan Society of Mechanical Engineers - Chugoku-Shigoku Branch, JN: L0177A, 25 de outubro, 2004, vol. 2004, Yamaguchi, pp. 115-116,

Documento 2 não-patente: H.G.Kim e outros três, ASME HTD (Am Soc Mech Eng Heat TransfDiv), JN: D0778B, 2004, vol. 375, n° 1, pp. 449-453.

Descrição da invenção

O documento 1 de patente refere-se ao descarte de "escuma" produzida por uma matéria orgânica contendo muito óleo e gordura em flutuação e acumulado em uma parte superior de um tanque de separação de água oleosa. No método ou aparelho, um aditivo como agente ativo superficial é adicionado à parte do esgoto em uma camada intermediária no tanque, e o resultado é suprido a um vaso de formação de espuma. Uma quantidade de bolhas é formada no vaso de formação de espuma e é suprida a uma câmara de combustão, evaporando, desse modo, a umidade nas bolhas e queimando uma mistura de escuma e resíduos de matéria sólida combustível, sendo coletadas as matérias sólidas em forma de cinzas.

Entretanto, tal aparelho do documento 1 de patente exige um aproximadamente, agitador e esmagador e o agente ativo superficial para facilitar a geração de bolhas antes da combustão, e o vaso de formação de espuma como gerador de bolhas. Conseqüentemente, há problemas pelo fato do sistema ser complicado e o custo ser elevado. O esgoto tem que passar através de poros perfurados em uma câmara que é imersa em água para geração de bolhas no vaso de bolhas. Neste processo, há tendência de ocorrência de entupimentos. Para a geração de bolhas antes da combustão, controle durante a operação do aparelho é necessário, sendo complicado. Além disso, uma pluralidade de processos é necessária por um período desde o carregamento do esgoto até a combustão, de modo que a quantidade descartada seja grandemente limitada. O tamanho de um tanque de armazenamento primário ou secundário é, conseqüentemente, aumentado, de modo que é desvantajoso pelo custo e espaço de montagem. Em particular, no momento de formação de um sistema como fonte de calor de dispositivos como uma caldeira e uma turbina, uma instalação exigida apenas para um processo de combustão de esgoto se torna mais extensa. E difícil montar o sistema, exceto por apenas uma área limitada ao longo da costa ou similar. Em adição, no processo de combustão, o esgoto formado como bolhas e ar é aplicado à chama de um queimador de gás em combustão, e é queimado. Conseqüentemente, surge um problema do custo do combustível para combustão, como óleo pesado e gás do queimador suprido para manter intensidade de combustão suficiente ser elevado. Além disso, não há a certeza de que o esgoto não entupa em fendas para o envio de bolha para combustão. Manutenção e operação similar durante operação do aparelho tem que ser efetuada freqüentemente em uma pluralidade de aparelhos ou peças.

Até o momento, um ejetor para carregar um rejeito fluido como resíduo de fermentação de sedimentos de bebida alcoólica destilada, um combustível como óleo de cozinha usado, e ar em uma tubulação de mistura e ejetar a mistura por um bocal de ejeção foi desenvolvido (referência é feita, por exemplo, ao documento 1 não-patente). NO ejetor convencional, porém, uma porta de sucção de ar é provida em uma posição próxima ao bocal de ejeção mais do que a portas de sucção do rejeito e combustível. Conseqüentemente, quando o volume de sucção de ar é maior do que o rejeito e combustível, há a possibilidade do ar fluir para o lado do rejeito e combustível mais do que para o lado de bocal de ejeção. A mistura ejetada pelo bocal de ejeção não é uniformemente espalhada, de modo que a mistura não é bem queimada.

Outro método propôs que o interior da tubulação de mistura tenha uma estrutura de tubo duplo coaxial de um canal para um rejeito e combustível e um canal para ar, furos senso formados nos canais, e o combustível, rejeito e ar são misturados (referência é feita, por exemplo, ao documento 2 não-patente). Na estrutura convencional, porém, há tendência de ocorrência de entupimentos quando o rejeito passa através dos furos, sendo difícil queimar o rejeito contendo uma matéria sólida.

A presente invenção foi descortinada tendo em vista os problemas das técnicas convencionais, e um objetivo da invenção é prover um dispositivo de bocal de combustão de líquido de rejeito orgânico de baixo- custo tendo uma configuração simples e, além disso,, devido à configuração de um dispositivos pequeno, capaz de ser conectado a outra fonte térmica ou fonte de energia, como uma caldeira e uma turbina, um sistema de geração de energia, e um metodo de tratamento por queima para o líquido de rejeito orgânico.

Outro objetivo da invenção é prover um dispositivo de bocal de combustão de líquido de rejeito orgânico, um sistema de geração de energia, e um método de tratamento por queima para o líquido de rejeito orgânico, através de um custo muito reduzido de combustível para a combustão.

Adicionalmente, outro objetivo da invenção é prover um dispositivo de bocal de combustão de líquido de rejeito orgânico, um sistema de geração de energia, e um método de tratamento por queima para o líquido de rejeito orgânico, capaz de facilmente manter e controlar o dispositivo com uma estrutura simples.

Um dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a presente invenção inclui: um vaso de fechamento oco; uma tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico, uma tubulação transportadora melhoradora de combustão, e uma tubulação transportadora de ar que são comunicadas com um oco do vaso de fechamento oco via diferentes portas de comunicação; e um bocal de ejeção para ejetar um fluido de mistura de um líquido de rejeito orgânico, um melhorador de combustão, e ar que são supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco para um lado da atmosfera. A porta de comunicação para a tubulação transportadora de ar é provida em uma posição separada do bocal de ejeção mais do que a porta de comunicação para a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a porta de comunicação para a tubulação transportadora melhoradora de combustão. O líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão, e o ar são simultaneamente supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco, e um fluido de mistura dos mesmos ejetado pelo bocal de ejeção como matéria de combustão é inflamado e queimado.

No dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico da presente invençao, o líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão, e o ar são simultaneamente supridos sob pressão ao oco do mesmo vaso de fechamento oco via a pluralidade de diferentes portas de comunicação, misturados e ejetados para o exterior. O fluido é introduzido pelo furo de porta de comunicação relativamente grande no vaso de fechamento, e o fluido bem misturado é ejetado pelo bocal de ejeção relativamente pequeno. Por conseguinte, entupimento no momento do fluxo do líquido de rejeito orgânico, melhorador de combustão e similar é suprimido. Em adição, neblina de partículas finas adequada para combustão é gerada com segurança. Conseqüentemente, quase todo o líquido de rejeito orgânico é queimado, ou o processo de combustão é completado. A quantidade de descarte por tempo unitário aumenta e o líquido de rejeito é descartado de modo seguro. Uma vez que é suficiente apenas supri-los sob pressão ao mesmo vaso de fechamento, como uma instalação e custo especiais, apenas um queimador piloto, exceto para um compressor, é exigido. O próprio dispositivo pode se construído em tamanho pequeno, e o custo de fabricação é extremamente baixo. A forma e tamanho do vaso de fechamento podem ser estabelecidos arbitrariamente. Uma vez que o líquido de rejeito, o melhorador de combustão, e o ar são injetados simultaneamente, de preferência, os fluidos das tubulações transportadoras são impedidos de fluir nas outras tubulações transportadoras.

No dispositivo de bocal de combustão,a porta de comunicação para a tubulação transportadora de ar é provida em uma posição separada do bocal de ejeção mais do que a porta de comunicação para a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a porta de comunicação da tubulação transportadora melhoradora de combustão. Conseqüentemente, o líquido de rejeito orgânico, óleo usado de cozinha etc. contendo uma matéria sólida de uma partícula grande causando facilmente entupimento são colocados em uma posição mais próxima ao lado de baixa pressão, de modo que a ação de mistura e função de impedir entupimento podem ser obtidas.

De preferência, o oco do vaso de fechamento oco tem uma câmara de ar com a qual a porta de comunicação para a tubulação transportadora de ar, e uma câmara de mistura com a qual a porta de comunicação para a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a porta de comunicação para a tubulação transportadora melhoradora de combustão são comunicadas,e a câmara de ar e a câmara de mistura são comunicadas por um pequeno canal interposto entre elas. O pequeno canal é, por exemplo, um canal longo em uma direção d alinhamento de um furo de bocal do bocal de ejeção.

De preferência, o dispositivo de bocal de combustão inclui adicionalmente um mecanismo de válvula de controle para controlar a velocidade de fluxo do ar que é suprido sob pressão da câmara de ar para a câmara de mistura via o pequeno canal. O mecanismo de válvula de controle é, por exemplo, um dispositivo de válvula de agulha que se move para rente/para trás de modo que a ponta de uma agulha entre em uma abertura de entrada do pequeno canal.

De preferência, pelo menos a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a tubulação transportadora melhoradora de combustão são comunicadas com o mesmo compressor e o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco.

Neste caso, pelo menos o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco por quase a mesma força de suprimento de pressão. Mesmo se a força de suprimento de pressão variar mais ou menos, reação de queima ocorrerá. Uma vez que o bocal de ejeção (o diâmetro do furo de bocal do bocal de ejeção é estabelecido como de alguns milímetros) é aberto para a atmosfera, o fluido de mistura do líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão (óleo usado de cozinha), e o ar é liberado para a atmosfera.

O ar pode ser suprido sob pressão, a uma pressão quase igual ou maior do que aquela pela qual o líquido de rejeito orgânico ou o melhorador de combustão é suprido sob pressão. Quando o ar e o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são supridos sob pressão ao oco do vaso de fechamento oco a quase a mesma pressão, é mais preferido dos pontos de vista que o equilíbrio de pressão seja estabilizado, e a própria combustão seja estabilizada.

De preferência, o melhorador de combustão e o líquido de rejeito orgânico que são supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco são ajustados a uma relação de volume de 1:1 a 5:1.

Em um sistema de geração de energia de acordo com a presente invenção, um dispositivo de ignição é disposto próximo a um bocal de ejeção do dispositivo de bocal de combustão de acordo com a invenção, e energia de combustão gerada é usada como fonte térmica ou uma fonte de energia.

De preferência, o sistema de geração de energia inclui ainda um mecanismo de variação de posição de ignição para ajustar de modo variável a distância da ponta do bocal de ejeção a uma posição de ignição do dispositivo de ignição de acordo com a viscosidade de um líquido de rejeito orgânico e um melhorador de combustão que são supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco.

Um método de tratamento por queima para um líquido de rejeito orgânico de acordo com a presente invenção inclui etapas de: suprir sob pressão um líquido de rejeito orgânico, um melhorador de combustão, e um ar de diferentes portas via uma tubulação de suprimento comunicada com um vaso de fechamento oco simultaneamente a quase a mesma pressão; ejetar um fluido de mistura do líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão, e o ar de um bocal de ejeção formado no vaso de fechamento oco; e queimar o fluido ejetado pela ignição do fluido ejetado.

O dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a presente invenção inclui: um vaso de fechamento oco; uma tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico, uma tubulação transportadora melhoradora de combustão, e uma tubulação transportadora de ar que são comunicadas com um oco do vaso de fechamento oco via diferentes portas de comunicação; e um bocal de ejeção para ejetar um fluido de mistura de um líquido de rejeito orgânico, um melhorador de combustão e ar que são supridos sob pressão para o vaso de fechamento oco para um lado de atmosfera. O líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão e o ar são simultaneamente supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco, e um fluido de mistura deles ejetado pelo bocal de ejeção como um material combinado é inflamado e queimado. Desse modo, a configuração simples e baixo custo são obtidos. Com a configuração de dispositivo pequeno, a energia de acionamento pode ser suprida a uma fonte térmica ou dispositivo de fonte de acionamento como uma caldeira e uma turbina em um pequeno espaço. Basicamente, um líquido de rejeito orgânico tendo alguma propriedade pode ser queimado. Líquidos de rejeito orgânico de bebida alcoólica destilada e líquidos de cozimento de sojas que tenham que ser descarregados em rios, e líquidos de rejeito de excremento de animais de criação e similares que tenham que ser absorvidos pelo terreno, armazenados, enterrados na terra ou similar podem ser eficazmente descartados. Além disso, o custo de combustível para combustão pode ser grandemente reduzido, a estrutura simplificada, ocorrência de falha suprimida e o dispositivo pode ser facilmente mantido e controlado.

A porta de comunicação para a tubulação transportadora de ar é provida em uma posição separada do bocal de ejeção mais do que a porta de comunicação para a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a porta de comunicação para a tubulação transportadora melhoradora de combustão. Conseqüentemente, a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a tubulação transportadora melhoradora de combustão são dispostas mais próximas do bocal de ejeção, o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão podem ser injetados em uma posição mais próxima à atmosfera sobre o lado de baixa pressão, e o líquido de rejeito orgânico pode ser transmitido pelo ar-comprimido. Desse modo, a ocorrência de entupimento ou similar é suprimida, e combustão estável pode ser mantida.

Além disso, o oco do vaso de fechamento oco tem uma câmara de ar com a qual a porta de comunicação para a tubulação transportadora de ar é comunicada, e uma câmara de mistura com a qual a porta de comunicação para a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a porta de comunicação para a tubulação transportadora melhoradora de combustão são comunicadas, e a câmara de ar e a câmara de mistura são comunicadas com um pequeno canal interposto entre elas. Com a configuração, o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são injetados em uma posição próximo ao lado de baixa pressão na vizinhança do bocal de ejeção. Ocorrência de entupimento ou similar é suprimida. Além disso, o ar recebido da fonte de supressão de pressão de ar, como um compressor, pode ser transmitido em forma de um feixe para uma câmara de mistura, de modo que a força de suprimento de pressão para o lado do bocal de ejeção pode ser assegurada. Uma vez que a câmara de mistura se situa imediatamente antes do bocal, as flutuações de pressão podem ser reduzidas por alguma extensão nesta parte, e combustão pode ser estabilizada.

Em adição, quando um canal longo na direção de alinhamento com um furo de bocal do bocal de ejeção é usado como o pequeno canal, o ar em forma de feixe proveniente do pequeno canal é misturado com os outros elementos na câmara de mistura para obter-se um fluido misturado. Desse modo, sem perdas grandes de energia d fluxo, o fluido misturado pode ser ejetado do furo de bocal para o exterior. Enquanto suprimindo a perda de energia, uma neblina de partículas finas de alta qualidade pode ser gerada.

Além disso, pelo provimento do mecanismo de válvula de controle para controlar a velocidade de fluxo suprida sob pressão da câmara de ar para a câmara de mistura via o pequeno canal, o volume de ar no fluido de mistura gerado na câmara de mistura pode ser livremente ajustado de acordo com as propriedades do líquido de rejeito orgânico a ser descartado ou o melhorador de combustão.

Em adição. Como mecanismo de válvula de controle, um dispositivo de válvula de agulha que se move para frente/para trás de modo que a ponta da agulha entre em uma abertura de entrada do pequeno canal, é usada. Por exemplo, por fazer a parte de operação se projetar para o exterior, apenas pela movimentação da agulha para frente/para trás, o controle de volume de ar pode ser ajustado finamente com grande precisão.

Além disso, pelo menos a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a tubulação transportadora melhoradora de combustão são comunicadas com o mesmo compressor e o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são supridos sob pressão ao oco. Com a configuração, o meio não flui na direção inversa do oco para as tubulações transportadoras, e o equilíbrio de quantidade de injeção não é perdido. Desse modo, processo de combustão estável e confiável pode ser obtido.

Em adição, pelo suprimento sob pressão de pelo menos o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão ao vaso de fechamento oco por quase a mesma força de suprimento de pressão, fluxo inverso para as tubulações transportadoras pode ser impedido. O equilíbrio de quantidade de carga do líquido de rejeito orgânico e melhorador de combustão é estabilizado, a relação dos componentes do fluido de mistura é feita constante, e a combustão estabilizada pode ser mantida.

O ar é suprido sob pressão a uma pressão quase igual ou maior do que à qual o líquido de rejeito orgânico ou o melhorador de combustão é suprido sob pressão. Com a configuração, fluxo inverso do líquido de rejeito orgânico ou melhorador de combustão para o lado da tubulação transportadora de ar é impedido. Simultaneamente, o suprimento de uma quantidade suficiente de oxigênio e suprimento sob pressão ao lado do bocal de ejeção podem ser efetuados confiavelmente.

Em adição, pelo ajuste do melhorador de combustão do líquido de rejeito orgânico supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco a uma relação de volume de 1:1 ou 5:1, a combustão da neblina de partículas finas ejetada do bocal de ejeção pode ser mantida.

No sistema de geração de energia a partir de um líquido de rejeito orgânico de acordo com a presente invenção, um dispositivo de ignição é disposto próximo a um bocal de ejeção do dispositivo de bocal de combustão de acordo com a invenção, e a energia de combustão gerada é usada como fonte térmica ou uma fonte de energia. Conseqüentemente, o rejeito pode ser facilmente queimado com uma configuração simples e descarte de rejeito pode ser facilmente efetuado. Pelo uso de energia de combustão gerada neste momento e pelo suprimento da energia à fonte terma ou à fonte de energia, o rejeito pode funcionar como algo de valor.

Pelo provimento do mecanismo de variação de posição de ignição para ajustar variavelmente a distância da ponta do bocal de ejeção a uma posição do dispositivo de ignição de acordo com a viscosidade de um líquido de rejeito orgânico e um melhorador de combustão que são supridos sob pressão a um vaso de fechamento oco, a ignição é executada no melhor ponto de combustão correspondente à viscosidade do líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão, e a chama pode ser gerada eficazmente. Desse modo, a eficácia de combustão pode ser aumentada.

O método de tratamento por queima para um líquido de rejeito orgânico de acordo com a presente invenção inclui etapas de: suprir sob pressão um líquido de rejeito orgânico, um melhorador de combustão, e ar de diferentes portas via uma tubulação de suprimento comunicada com um vaso de fechamento oco simultaneamente a quase a mesma pressão; ejetar um fluido de mistura do líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão e o ar de um bocal de ejeção formado no vaso de fechamento oco; e queimar o fluido ejetado pela ignição do fluido ejetado. Desse modo, com a configuração simples e, além disso, com a configuração de dispositivo pequeno, a energia de acionamento pode ser suprida a uma fonte térmica ou dispositivo de fonte de energia em um espaço pequeno. Basicamente, um líquido de rejeito orgânico tendo alguma propriedade pode ser queimado. Líquidos de rejeito orgânico de bebida alcoólica destilada e líquidos de cozimento de sojas que tenham que ser descarregados em rios, e líquidos de rejeito de excremento de animais de criação e similares que tenham que ser absorvidos pelo terreno, armazenados, enterrados na terra ou similar podem ser eficazmente descartados. Além disso, eles podem ser utilizados como uma fonte de energia. Adicionalmente o custo de combustível para combustão pode ser grandemente reduzido.

Descrição resumida dos desenhos

A Fig. 1 é um diagrama mostrando uma configuração conceituai de um aparelho de combustão incluindo um dispositivo de bocal de combustão para um líquido de rejeito orgânico em um primeiro modo de realização da presente invenção.

A Fig. 2 é uma seção transversal de um vaso de fechamento oco no primeiro modo de realização.

A Fig. 3 é uma seção longitudinal do dispositivo de bocal de combustão para o líquido de rejeito orgânico no primeiro modo de realização.

A Fig. 4 é uma vista frontal do dispositivo de bocal de combustão para o líquido de rejeito orgânico mostrado na Fig. 3.

A Fig. 5 é uma seção transversal de um vaso de fechamento oco no qual posições de comunicação do líquido de rejeito orgânico e um melhorador de combustão são feitos diferentes ura do outro.

A Fig. 6 é ura diagrama d e configuração em bloco de um sistema de geração de energia usando o dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico da presente invenção.

A Fig. 7 é uma seção longitudinal de um dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico em um segundo modo de realização da presente invenção.

A Fig. 8 é uma seção ampliada de uma parte principal mostrando outro exemplo de uma parte de bocal de ejeção do dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico.

A Fig. 9 é u diagrama conceituai de um modo de realização incluindo um mecanismo de variação de posição de ignição e diagrama de configuração conceituai de experimentos de combustão.

A Fig. 10 é um gráfico mostrando a relação entre a distância L da ponta do bocal de ejeção até uma tocha em um exemplo de experimento e a distância λ da tocha à ponta da chama.

Melhor modo de executar a invenção

Os melhores modos de executar a presente invenção serão descritos abaixo com referência aos desenhos.

Primeiro modo de realização

As Figs. 1 a 4 mostram a configuração de um dispositivo de bocal de combustão para um líquido de rejeito orgânico de acordo com um primeiro modo de realização da presente invenção. O dispositivo de bocal de combustão é um dispositivo capaz de efetivamente queimar líquidos residuais, urina e similares provenientes do campo de fabricação de produtos alimentícios, o campo de indústria de fermentação, a indústria de animais de criação e similares e fácil e eficazmente utilizar a energia de combustão. Em particular, o dispositivo de bocal de combustão tem uma configuração extremamente simples, tem tamanho pequeno, fabricado e mantido a baixo custo, e capaz de economizar grandemente combustível para combustão. Líquidos de rejeito orgânico a serem descartados pelo dispositivo de bocal de combustão são líquidos de rejeito de bebidas alcoólicas destiladas (borras), líquidos suados de líquidos de cozimento de sojas, líquidos de rejeito descartados pelos outros vários processos de produtos alimentícios, e líquidos de rejeito de excrementos de animais de criação, como porcos, galinhas, vacas e similares. Os líquidos de rejeito orgânico são líquidos de rejeito (líquidos de rejeito após pré-tratamento) obtidos pela remoção de sólidos orgânicos e sólidos inorgânicos, por exemplo, por uma prensa de filtragem, um separador centrífugo ou similar. Finalmente, o processo é efetuado sobre líquidos de rejeito obtidos pela eliminação de sólidos, cada um tendo um tamanho igual ou maior do que o diâmetro da abertura no bocal de ejeção para ejetar os líquidos de rejeito para o lado da atmosfera.

A Fig. 1 mostra uma configuração esquemática de um aparelho de combustão 110 incluindo um dispositivo de bocal de combustão 10 para um líquido de rejeito orgânico do primeiro modo de realização. O dispositivo de bocal de combustão 10 para um líquido de rejeito orgânico inclui um vaso de fechamento oco 12„ uma tucll4, uma tubulação transportadora melhoradora de combustão 16, e uma tubulação transportadora de ar 18 que são comunicadas com a parte vazada do vaso de fechamento oco via diferentes caminhos, e um bocal de ejeção 20 provido em uma extremidade do vaso de fechamento oco. Um fluido de mistura do líquido de rejeito orgânico do bocal de ejeção 20, o melhorador de combustão, e ar são ejetados para o exterior ou lado da atmosfera, por exemplo, um lado de câmara de combustão 150, inflamados por meios de ignição 22, e queimados.

O vaso de fechamento oco 12 é uma estrutura construindo uma parte principal do dispositivo de bocal de combustão 10 para líquido de rejeito orgânico. O vaso de fechamento oco 12 é meio para gerar um fluido a ser queimado, que recebe o ar, o líquido de rejeito orgânico a ser descartado, e o melhorador que são supridos sob pressão ao mesmo tempo e quase à mesma pressão, e ejeta o resultante como um fluido de mistura em um estado de partícula fina pelo bocal de ejeção 20. O vaso de fechamento oco 12 é um estojo fechado feito de um material resistente ao calor, por exemplo, de aço inox e tem, como um todo, uma forma cilíndrica vazada. O vaso de fechamento oco 12 é um membro de estojo cilíndrico pequeno tendo, por exemplo, um diâmetro de 3 cm e um comprimento de cerca de 10 cm. O tamanho é arbitrário.

O vaso de fechamento oco 12 tem uma forma cilíndrica incluindo ambas as paredes terminais 121 e uma parede periférica 122 do cilindro, e é construído pela montagem e união integral de uma pluralidade de componentes. Sobre um lado externo (121a) da forma cilíndrica, conforme mostrado nas Figs. 1 e 3, o bocal de ejeção 20 para ejetar o fluido de mistura é formado, Via o furo de bocal, o lado interno do oco e o exterior são comunicados um com outro. O bocal de ejeção 20 no vaso de fechamento oco 12 é substituível. Mesmo no caso em que um sólido consideravelmente grande seja misturado no líquido de rejeito orgânico pela substituição do bocal de ejeção 20, uma contramedida pode ser facilmente efetuada pela fácil troca do diâmetro do furo, de modo que o entupimento dos sólidos possa ser evitado. Entre o corpo do vaso de fechamento oco 12 e o bocal de ejeção 20, um acondicionamento 42 à prova de ar é provido.

O bocal de ejeção 20 tem a estrutura de geração de neblina de partículas finas na qual o caminho de comunicação com o oco é estreitado uma vez para formar um orifício de saída 20a, e um canal inversamente afunilado 26 que é gradativamente alargado para o exterior a partir do orifício de saída 20a. Especificamente, a estrutura geradora de neblina de partículas finas inclui um orifício 24 tendo o orifício de saída 20a e o canal inversamente afunilado 26 continuado a partir do orifício 24 e se expandindo. O orifício de saída 20a é a parte de canal mais estreita na saída para o exterior do fluido de mistura do líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão e ar. O orifício de saída 20a é estabelecido, por exemplo, em cerca de 1 a 2 mm. Com o orifício de saída 20a, a o fluido suprido sob pressão das portas de comunicação, cada uma tendo um diâmetro de cerca de 5 mm é estável e seguramente ejetado para o vaso de fechamento sem entupimentos. Por outro lado, o fluido de mistura misturado no oco é confiavelmente formado como neblina de partículas finas pela liberação a baixa pressão do furo de bocal de modo que a combustão possa ser promovida.

Em uma parte da parede terminal 121 sobre o lado interno do orifício de saída 20a como o canal mais estreito, um canal aftinilado 28 que é afunilado em forma de funil na direção de deslocamento (do lado interno do vaso de fechamento oco para o exterior) é provido. A ponta do canal afunilado 28 é continuada para o orifício de saída 20a. O canal inversamente afunilado 26 tem a intenção de guiar a liberação de neblina de partículas finas de modo a ser difundida ao longo de seu canal inversamente afunilado.. A neblina é grada quando o fluido de mistura de alta velocidade e alta pressão é liberado da saída (20a) do orifício de saída 20a. Uma linha central do canal rl do orifício de saída 20a coincide com uma linha axial de cilindro cl do vaso de fechamento oco 12. Portanto, o fluido de mistura flui sobre/ao longo da linha axial de cilindro cl e é ejetado pelo bocal de ejeção 20.

Na parede periférica 122 do vaso de fechamento oco 12, conforme mostrado nas Figs. 2, 3 e 4, uma pluralidade de portas de comunicação para as tubulações transportadoras é provida. Na parede periférica 122 mais próxima ao bocal de ejeção 20, um total de seis portas de comunicação é provido de modo a penetrar na direção radial do vaso cilíndrico. As seis portas de comunicação são: primeira e segunda portas de comunicação 30 e 32 providas em posições opostas na direção diametral e terceira, quarta, quinta e sexta portas de comunicação 34a, 34b, 34c e 34d providas em posições separadas do bocal de ejeção 20. As portas de comunicação 30 a 34 são meios de comunicação providos em diferentes posições no oco do vaso de fechamento oco 12 e comunicadas com o oco. Os furos 3 Op a 34dp são formados na direção de penetração da parede periférica 122 para comunicar o oco e as tubulações transportadoras via os diferentes canais. Cada uma das portas de comunicação 30 a 34 é construída por um acessório metálico de porta cuja uma extremidade é conectada ao furo de comunicação no corpo de vaso de fechamento e a outra extremidade é parcialmente projetada na direção radial do vaso. A tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 é acoplada à primeira porta de comunicação 30, a tubulação transportadora melhoradora de combustão 16 é acoplada à segunda porta de comunicação 32 e, além disso, a tubulação transportadora de ar 18 é acoplada a cada uma das terceira à sexta portas de comunicação. Cada furo das portas de comunicação 30 a 34 é estabelecida, por exemplo, tendo cerca de 5 mm. Por exemplo, como tamanho de todo o vaso de fechamento oco 12, o volume da câmara de mistura para a qual o líquido de rejeito orgânico flui é estabelecido em 1,2 cm2. Neste caso, o diâmetro Dp, do furo de cada uma das portas de comunicação 30 a 34 (o furo de comunicação entre uma câmara de ar ou uma câmara de mistura que será descrito mais adiante) é estabelecido em cerca de 5 mm a 7 mm.

Conforme mostrado na Fig. 3, uma câmara de ar 38 e uma câmara de mistura 40 são dispostas com um pequeno cana 36 entre elas para a comunicação com o pequeno canal 36 no vaso de fechamento oco 12. O pequeno canal 36 é um canal para suprir ar sob pressão ao lado da câmara de ar 38 para a câmara de mistura 40 e é um canal de ar alongado cuja linha axial central é posicionada sobre a linha axial do cilindro na posição intermediária do vaso de fechamento oco cilíndrico 12. O pequeno canal 36 e a câmara de ar 38 e a câmara de mistura 40 em ambas as extremidades do pequeno canal 36 formam integralmente um oco em forma de haltere no vaso de fechamento oco 12. Especificamente, a câmara de ar 38 e a câmara de mistura 40 são ocos em forma de cilindro curto comunicados com ambas as extremidades do pequeno canal 36 e estendidos em uma forma de degrau a partir do pequeno canal 36. A câmara de ar 38, o pequeno cana 36, e a câmara de mistura 40 são dispostos linearmente, e suas linhas centrais coincidem com o centro do furo de bocal (orifício de saída) do bocal de ejeção 20.

A câmara de mistura 40 é uma câmara para a qual o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são supridos sob pressão ao mesmo tempo e quase à mesma pressão. A câmara de mistura 40 se comunica com um vão interno (a parte de diâmetro máximo no canal inversamente afunilado do canal afunilado inversamente 28 do bocal de ejeção 20). Com a configuração, o lado interno da câmara de mistura 40, o furo de boca 20a, e o exterior do vaso 12 são comunicados um com outro.

As primeira e segunda portas de comunicação 30 e 32 para suprir sob pressão o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são conectadas à câmara de mistura 40 para se comunicar com a câmara de mistura 40, em posições de ambas as extremidades na direção diametral do vaso cilíndrico. Os furos de portas 30 e 32 têm quase o mesmo diâmetro. Embora as portas 30 e 32, o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão sejam supridos sob pressão e fluem quase à mesma pressão pela razão a seguir. Quando a pressão de carga varia na câmara de mistura 40, o líquido de rejeito ou melhorador de combustão fluindo a uma maior pressão flui nas tubulações transportadoras do furo da porta do líquido de rejeito orgânico ou melhorador de combustão que flui a uma menor pressão. Isto faz com que parte do fluido flua na direção inversa e o equilíbrio de mistura na câmara de mistura 40 pode ser perdido. Deste ponto de vista, estritamente, as forças supridas sob pressão do fluido orgânico e o melhorador de combustão são iguais às pressões que não ocasionam suprimento sob pressão a outro furo de porta na câmara de mistura 40. Elas podem ser a mesma pressão ou similar uma à outra. Em qualquer caso, a pressão atmosférica ou maior pode ser arbitrariamente estabelecida usando, como limite permissível, a diferença de pressão que não perturba o equilíbrio da mistura na câmara de mistura 40.

A câmara de ar 38 é uma câmara na qual o ar é suprido sob pressão e flui e formada como um espaço tendo um diâmetro, por exemplo, igual ao da câmara de mistura 40 e cuja uma extremidade é estendida para a outra extremidade do cilindro do vaso de fechamento oco 12 e aberta. A outra extremidade aberta do corpo do vaso de fechamento é naturalmente fechada pelo lado externo e é hermeticamente vedada via um mecanismo de válvula de controle que será descrita adiante.

Na câmara de ar 38, como mostrado na Fig. 2, as terceira a sexta portas 34a a 34d, para introduzir ar sob pressão, são providas em posições deslocadas, uma da outra, de 90° na direção circunferencial. O ar suprido sob pressão a câmara de ar 38 passa através do pequeno canal 36 e da câmara de mistura 40 e, adiante, flui em direção ao orifício de saída 20a no lado de baixa pressão da extremidade aberta. Por outro lado, o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão na câmara de mistura 40 fluem na câmara de mistura 40 de modo a penetrar na direção radial do vaso cilíndrico 12. O líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão, como fluidos de alta velocidade, são imediatamente misturados um com o outro e o resultado é ejetado pelo orifício de saída 20a como um fluido de mistura.

Conforme descrito acima, as portas de comunicação 34a a 34d da tubulação transportadora de ar 18 são providas em posições separadas do bocal de ejeção 20 mais do que a porta de comunicação 30 da tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 e a porta de comunicação 32 da tubulação transportadora melhoradora de combustão 16. Com a configuração, no dispositivo de bocal de combustão 10, a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 e a tubulação transportadora melhoradora de combustão 16 podem ser providas mais perto do bocal de ejeção 20, de modo que o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão possam ser injetados para posições perto do ar exterior no lado de baixa pressão e o líquido de rejeito orgânico possa ser suprido mais facilmente por ar forçado sob pressão. Desta maneira, entupimentos e similares, são suprimidos e pode ser dada continuidade a uma combustão estável.

Como mostrado nas Figs. 1 e 3, um mecanismo de válvula de controle 44 é provido para a outra extremidade do vaso cilíndrico de fechamento 12, e a outra extremidade do cilindro é vedada pelo mecanismo de válvula de controle 44. O mecanismo de válvula de controle 44 é um meio de ajuste do fluxo de ar para ajustar o fluxo de ar no momento em que ele é suprido sob pressão da câmara de ar 38 para a câmara de mistura 40 via pequeno canal 36. O mecanismo de válvula de controle 44 tem um dispositivo de válvula de agulha 50 incluindo um suporte de haste 46 tendo um diâmetro menor do que o do vaso de fechamento oco 12 e uma válvula de agulha 48 presa na ponta do suporte. O suporte de haste 46 é construído com uma haste de parafuso aparafiisada em uma porca de rosca fêmea 52 formada na parede interna de uma parte estendida 39 da câmara de ar 38 no vaso de fechamento oco 12, de modo que a direção axial torne-se a mesma do eixo cilíndrico do vaso de fechamento 12. O suporte de haste introduz, por deslizamento, um pacote 54 preso na parede interna na extremidade do lado aberto do corpo do vaso de fechamento para vedar, hermeticamente, o vaso de fechamento 12. A parte da haste cilíndrica do suporte de haste 46 é provida de modo a projetar- se para fora, e uma projeção de operação 56 é formada na extremidade da projeção. A parte da projeção externa do suporte de haste 46 serve como um botão de operação 58. A válvula de agulha 48 é fixada na extremidade oposta, ao lado da projeção externa do suporte de haste 46. A válvula de agulha move-se para trás e para frente de modo que sua ponta entre em uma abertura de entrada 36a no pequeno canal 36, permitindo, com isso, ajustar a quantidade de fluxo de ar da câmara de ar 38 para o pequeno canal 36, que é suprido sob pressão a partir das terceira a sexta portas de comunicação 34a a 34d por suprimento de ar sob pressão. Neste caso, a ponta da válvula de agulha 48 é afinada em direção ao eixo da agulha. Com isto, o vão entre a superfície da ponta afinada da agulha e a abertura de entrada 36a é formado uniformemente em volta da parte afinada quando a ponta de aproxima da abertura de entrada 36a do pequeno canal 36, de modo que o ar flui estavelmente para dentro do pequeno canal e flui para o lado da câmara de mistura 40.

Conforme descrito acima, a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 é um meio de tubulação para suprimento sob pressão de líquidos de rejeito orgânico (tendo, por exemplo, teor de umidade de 90% ou maior) tais como líquidos de rejeito de bebidas alcoólicas destiladas (sedimentos de bebida alcoólica destilada), líquidos de rejeito de líquidos de cozimento de soja e similares, líquidos de rejeito descartados em vários outros processos de alimentação, e líquidos de rejeito de excremento animal de porcos, vacas, e similares. A tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 é feita de, por exemplo, resina sintética ou metal. A tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 é conectada a um tanque de líquido de rejeito 60, e o fluxo de líquido de rejeito, que é ajustado via um regulador 62 para a regulagem do fluxo é suprido sob pressão. O tanque de líquido de rejeito 60 é um tanque para armazenar o líquido de rejeito orgânico expelido por vários processos ou por uma fábrica e submetido a um pré-tratamento e é conectado a um compressor 66 via uma tubulação transportadora de ar pressurizado 64.

A tubulação transportadora melhoradora de combustão 16 é um meio de tubulação para suprir sob pressão o melhorador de combustão ao vaso de fechamento oco 12 e é conectada a um tanque de melhorador de combustão 70 via um regulador de fluxo 68. O tanque de melhorador de combustão 70 é conectado ao mesmo compressor 66 para suprir força sob pressão para o lado do líquido de rejeito via tubulação transportadora de ar 64.

O melhorador de combustão é um auxiliar de combustão ou um meio combustível auxiliar quando o melhorador de combustão é misturado com ar e o líquido de rejeito orgânico no vaso de fechamento oco e a mistura é ejetada como uma neblina de partículas finas pelo bocal de ejeção .20. O melhorador de combustão é um componente para um meio de reação de queima gerado durante a ignição da neblina de partículas finas. Concretamentej o melhorador de combustão inclui um fluido combustível não solúvel em água, tal como óleos ou gás combustível. Mais especificamente, o melhorador de combustão é um combustível líquido tal como querosene, óleo pesado, óleo leve, ou gasolina, e combustível gasoso tal como gás natural, gás liqüefeito de petróleo, ou gás de cidade. Um melhorador de combustão preferido é o óleo de cozinha usado tal como o óleo de cozinha expelido das casas, provedores de alimento, escolas, escritórios, e outras instalações e óleo de cozinha velho sob o ponto de vista da proteção ambiental para a reciclagem dos recursos e redução da quantidade descartada.

O compressor 66 é um meio para gerar ar sob pressão conectado a, pelo menos, uma tubulação transportadora de ar 18 e para gerar e suprir ar sob alta pressão. No modo de realização, uma extremidade da tubulação transportadora de ar pressurizado 64 na qual é interposto um medidor de fluxo 72 é conectado ao, e se comunica, com o compressor 66. Tubulações transportadoras de ar 18a e 18d conectadas às quatro portas de comunicação 34a a 34d são comunicadas e conectadas, uma às outra, em uma posição Ν. A outra extremidade de uma tubulação transportadora de ar pressurizado 64a é conectada de modo a ser geralmente comunicada na posição N. Assim, o ar na mesma pressão é suprido sob pressão a partir das portas de comunicação 34a a 34d a câmara de ar 38.

Adicionalmente, o compressor 66 é comunicado com o tanque de líquido de rejeito 60 e o tanque de melhorador de combustão 70 via outras tubulações de suprimento de ar pressurizado 64b e 64c. Da mesma maneira, a tubulação transportadora de ar 18, a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 e a tubulação transportadora melhoradora de combustão 16 são conectadas ao meio de geração de ar pressurizado para aplicar quase a mesma pressão de ar. Isto previne a geração de fluxo reverso para outra porta devido à diferença de pressão na câmara de mistura 40. Em adição, uma vez que o fluido é suprido sob pressão à câmara de ar 38 com quase a mesma pressão de ar, o ar não é ejetado sozinho do pequeno canal 36 via bocal de ejeção devido a pressão excessivamente alta. Com isto é gerada uma neblina de partículas finas apropriada e a combustão pode ser mantida adequadamente. A pressão da tubulação transportadora de ar 18 para a câmara de ar 38 tem que ser igual ou maior do que a do líquido de rejeito orgânico ou melhorador de combustão. A pressão da tubulação transportadora de ar 18, da tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 da tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 e da tubulação transportadora melhoradora de combustão 16 tem que ser mais alta do que, pelo menos, a pressão atmosférica. No entanto, é desnecessário ajustar a pressão para ser muito mais alta do que a pressão atmosférica. Alguma força de descarga das portas de comunicação 30 a 34 para o oco do vaso de fechamento é suficiente. De preferencia, a pressão P satisfaz a relação 0,l<P<lMPa. Quando a pressão é IMPa ou maior, há uma possibilidade alta de que o estado da mistura, na câmara de mistura, do líquido de rejeito, do melhorador de combustão, e o volume de ar flutuem grandemente devido a uma diferença sutil da pressão. Isto pode tornar o ajuste para ejeção do fluido pelo bocal de ejeção, sob as condições preferidas para a combustão, desnecessariamente difícil. Para suprir a mesma pressão de ar para a tubulação transportadora de ar 18, para a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14 e para a tubulação transportadora melhoradora de combustão 16, as tubulações nem sempre têm que ser conectadas ao mesmo compressor. Ar pode ser suprido sob pressão ajustando-se quase a mesma pressão para meios de geração diferentes.

Na configuração, o dispositivo de ignição 22 está disposto perto do bocal de ejeção 20 do dispositivo de bocal de combustão 10, e a energia de combustão gerada pode ser usada como uma fonte térmica ou de energia. Neste caso, a ignição pelo dispositivo de ignição 22 na câmara de combustão 150 mostrada na Fig. 1 pode ser um queimador piloto, extremamente fraco, necessário para a ignição. Com isto, a quantidade de combustível consumido é muito pequena.

Em seguida, a ação do dispositivo de bocal de combustão será descrita com referência, principalmente, às Figs. 1 e 3.

Por exemplo, no caso em que o líquido de rejeito orgânico é um líquido de rejeito de bebida alcoólica destilada e óleo de cozinha usado é usado como melhorador de combustão, o ar comprimido do compressor como o mesmo aparelho gerador de pressão é suprido sob alta pressão via tubulações de suprimento de ar pressurizado 64a, 64b e 64c para a câmara de ar 38 e a câmara de mistura 40 via portas de comunicação 30 a 34. Neste momento, o ar é suprido enquanto seu fluxo é controlado pelo medidor de fluxo 72, e o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são supridos enquanto seus fluxos são regulados pelos reguladores de fluxo 62 e 68. O ar, o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são supridos, simultaneamente, com quase a mesma pressão, a câmara de ar 38 e a câmara de mistura 40. O fluido de mistura é ejetado da câmara de mistura 40 para o lado exterior de baixa pressão (atmosfera) via bocal de ejeção 20. O volume de ar que fui da câmara de ar 38 para a câmara de mistura 40 via pequeno canal 36 pode ser controlada do exterior do aparelho por operação manual do botão via dispositivo de válvula de agulha 50. O ar passado do pequeno canal para o lado da câmara de mistura 40 é guiado pelo pequeno canal 36, de formato linear, e flui como um feixe linear para a câmara de mistura 40. Sera diminuir significativamente a energia na direção de saída do fluxo, a neblina de partículas finas é liberada pelo orifício de saída 20a para o lado de baixa pressão, atmosfera. Neste momento, na câmara de mistura 40, o ar é misturado a alta velocidade com o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão suprido sob pressão em uma direção (quase) ortogonal a direção do fluxo de ar. Como mostrado na Fig. 2, o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são supridos de modo a colidir, um com o outro a partir de direções opostas em uma mesma linha reta na câmara de mistura 40 e misturados de modo a colidirem, um com o outro e, em adição, o ar é suprido sob pressão a partir da câmara de ar 38 na direção ortogonal as direções do líquido de rejeito orgânico e do melhorador de combustão. Como um resultado, a pressão no lado de dentro do orifício de saída 20a do bocal de ejeção 20 fica alta. O fluido de mistura é liberado de uma vez pela saída 20a, guiado ao longo da parede inversamente afunilada do canal inversamente afunilado 26 ajustado em um ângulo aberto de, por exemplo, 120°, e ejetado como neblina de partículas finas de modo a se espalhar no exterior. A neblina de partículas finas é um material de combustão. O material de combustão é inflamado pelo dispositivo de ignição 22, tal como um queimador piloto que é montado antes perto da ponta do bocal de ejeção 20 para queimar o material de combustão na, por exemplo, câmara de combustão 150.

Uma vez que o líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão e o ar que são, simultaneamente, supridos sob pressão com a mesma pressão, são misturados para com isto se obter o fluido de mistura, este é ejetado para o exterior no estado de uma neblina de partículas finas e esta é inflamada, basicamente, qualquer líquido de rejeito orgânico pode ser queimado independente de suas propriedades tais como viscosidade, um componente de fibra, e a quantidade de componentes do óleo. Conseqüentemente, o rejeito que aumenta a carga do ambiente torna-se uma função como uma parte do combustível, e a força impulsora pode ser suprida de uma fonte térmica ou de energia. A relação de mistura entre o óleo de cozinha usado e o líquido de rejeito orgânico está, por exemplo, na faixa de cerca de 1:1 a 1:5 em relação de volume. Quando o óleo de cozinha usado for menor do que o líquido de rejeito orgânico, não se obtém facilmente uma combustão estável.

Uma vez que as portas de comunicação 34a a 34 d da tubulação transportadora de ar 18 são providas em posições mais separadas do bocal de ejeção 20 do que a porta de comunicação 30 da tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico 14, e a porta de comunicação 32 da tubulação transportadora melhoradora de combustão 16, o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são misturados enquanto colidem um com o outro no bocal de ejeção 20 quando capturados no bocal de ejeção 20. A mistura é empurrada para fora pelo ar-comprimido pelo lado a montante para o orifício de saída 20a. Assim, sem entupimento da matéria sólida do líquido de rejeito orgânico no bocal de ejeção 20, o meio uniforme é ejetado pelo bocal de ejeção 20, de modo que a estabilidade da combustão melhora. Adicionalmente, no caso em que exista matéria sólida considerável no líquido de rejeito orgânico, trocando-se o bocal de ejeção 20, o diâmetro do furo é facilmente mudado para lidar com o caso. Com isto é suprimido o entupimento da matéria sólida.

Como mostrado na Fig. 5, as porta de comunicação 30 e 32 podem ser conectadas a, e comunicadas com, a câmara de mistura 40 de modo que o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão fluam na câmara de mistura 40 de modo a se cruzarem. Por exemplo, O ar é alimentado com a mesma pressão da câmara de ar 38 no lado a montante, e o fluido resultante pode ser ejetado como líquido de mistura pelo bocal de ejeção 20, para o exterior.

O dispositivo de bocal de combustão para o líquido de rejeito orgânico pode ser acoplado, por exemplo, a uma fonte térmica ou um gerador de energia e usado como fonte térmica ou de energia. Por exemplo, câmara de como mostrada na Fig. 6, uma turbina e um gerador de energia são conectados ao dispositivo de bocal de combustão 10 no qual o dispositivo de ignição 22 está disposto perto do bocal de ejeção 20, e são usados como fontes de energia industrial variadas. Uma caldeira, um aquecedor ou acumulador termal e similares são conectados ao dispositivo de bocal de combustão 10 para gerar alta temperatura, vapor de alta temperatura e, adicionalmente, o resultado pode ser usado como um dispositivo de fonte térmica para um condicionador de ar de quarto via um trocador de calor ou similar.

Neste caso, o fluido de mistura do ar, o líquido de rejeito orgânico, e o melhorador de combustão da câmara de mistura 40 são queimados particularmente no estado de uma neblina de partículas finas na qual o melhorador de combustão é previamente misturado ao fluido. Conseqüentemente, a eficiência da combustão é mudada pela distância entre a ponta do bocal de ejeção 20 até a posição de ignição do dispositivo de ignição 22. Para ser específico, muitos dos líquidos de rejeito orgânico têm (alta) viscosidade e a distância alcançada pela partícula ao ser ejetada varia. Com isto a energia térmica é mais forte em volta da posição alcançada pelos fluidos e o melhorador de combustão como materiais de combustão.

Conseqüentemente, é preferível ajustar de maneira variável a distância de combustão da ponta do bocal de ejeção 20 para a posição de ignição de acordo com o tipo de líquido de rejeito orgânico ou melhorador de combustão usado. Como mostrado na Fig. 9, um mecanismo de variação da posição de ignição 74 é provido perto da frente do bocal de ejeção 20. O mecanismo de variação da posição de ignição 74 inclui uma tocha 76, um tanque de gás 78 montado em uma posição separada da atmosfera de combustão, um deslizador 80 que se movimenta linearmente para frente e para trás em uma armação guia para movimentar o tanque, um transmissor 82 que é acoplado por cremalheira e pinhão ao deslizador, e um motor de acionamento 84. Movimentando-se o deslizador 80 pela força do motor de acionamento, a posição de ignição da tocha 76 a partir da posição da ponta do bocal de ejeção 20 é variavelmente ajustada para queimar o líquido de rejeito orgânico sob condições ótimas de combustão. Em particular, a posição de ignição, a partir da ponta do bocal de ejeção 20 é ajustada de acordo com a viscosidade do líquido de rejeito orgânico e do melhorador de combustão que são alimentados sob pressão ao vaso de fechamento oco.

Segundo modo de realização

Um segundo modo de realização da presente invenção será descrito com referência às Figs. 7 e 8. Os mesmos numerais de referência são designados para os mesmos membros como os do primeiro modo de realização e suas descrições detalhadas não serão repetidas.

Um dispositivo de bocal de ejeção 11 para um líquido de rejeito orgânico do modo de realização não tem a estrutura na qual o oco do vaso de fechamento oco 12 é dividido em duas partes do mesmo modo que a câmara de ar e a câmara de mistura, mas tem a estrutura a seguir. E formada uma câmara vazada 86 tendo a forma de um cilindro circular reto comunicando-se de uma posição próxima de uma extremidade fechada ao bocal de ejeção 20, no outro lado. Uma tubulação cilíndrica 90 é alojada de modo a formar um vão circunferencial 88 comunicado circunferencialmente no interior da face da parede da câmara vazada 86 e tendo um diâmetro ligeiramente menor do que o do vão do cilindro circular na câmara vazada 86.

Uma extremidade da tubulação cilíndrica 90 é disposta em uma posição voltada para a porção de entrada do canal afunilado 28 do bocal de ejeção 20, e a outra extremidade é ajustada em uma posição ligeiramente rebaixada a partir da extremidade terminal de modo a formar um vão combinado 92 entre a outra extremidade e a extremidade terminal do vão circunferencial 88. Uma pluralidade de furos para injeção de ar é formada em uma pluralidade de posições na direção circunferencial da tubulação cilíndrica 90. As quatro portas de comunicação 34a a 34 d conectadas a tubulação de ar pressurizado são providas de modo a comunicar com o vão 88. O ar comprimido suprido pelas portas de comunicação 34a a 34d flui na tubulação cilíndrica 90 via a pluralidade de furos para injeção de ar 94.

No modo de realização, uma primeira porta de comunicação 96 como uma tubulação transportadora de líquido de rejeito e uma segunda porta de comunicação 98 são formadas em forma de Y de modo a comunicar com o vão combinado 92. Uma abertura em um lado terminal da tubulação cilíndrica 90 é comunicada com o vão combinado 92, e o vão combinado 92 é comunicado, apenas, com o oco na tubulação cilíndrica 90. Com a configuração o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão são supridos simultaneamente ao vão combinado 92 com quase a mesma força de pressão, passa pelo oco na tubulação cilíndrica em direção ao exterior do dispositivo do lado de baixa pressão, e flui para o lado do bocal de ejeção 20. Quando o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão fluem linearmente no oco na tubulação cilíndrica 90, o ar comprimido é suprido a partir da pluralidade de furos de injeção de ar 94. Os três elementos são misturados e o fluido de mistura flui para o lado de bocal de ejeção 20. O fluido de mistura é ejetado como uma neblina de partículas finas para fora do aparelho. Uma gaxeta impermeável ao ar 100 é provida entre o corpo do vaso de fechamento oco 12 e o bocal de ejeção 20. Uma gaxeta impermeável ao ar 102 é provida entre a tubulação cilíndrica 90 e o lado interno do bocal de ejeção 20. Uma gaxeta impermeável ao ar 104 é provida entre o corpo do vaso de fechamento oco 12 e a outra da parte de extensão da extremidade. Uma gaxeta impermeável ao ar 106 é provida entre a outra parte de extensão da extremidade e a tubulação cilíndrica 90.

A estrutura do bocal de ejeção 20 deve ter um recesso em forma de arco na seção transversal sem formar o canal afunilado na parte de entrada na frente de dentro do orifício de saída 20a como a parte mais estreita como mostrado na Fig. 8.

Obviamente, o dispositivo de bocal de ejeção para líquido de rejeito orgânico do segundo modo de realização também pode ser usado como uma fonte térmica ou de energia conectando-o, por exemplo, a um dispositivo de fonte térmica e a um gerador como mostrado na Fig. 6. O mecanismo de variação da posição de ignição 74, de acordo com a característica da viscosidade de um objeto a ser queimado ou do melhorador de combustão também pode ser instalado.

Como descrito acima, a combustão da neblina de partículas finas do fluido de mistura ejetado pelo bocal de ejeção para o lado de baixa pressão é confirmada pelas experiências. O fluido de mistura é obtido pelo suprimento simultâneo de ar, líquido de rejeito orgânico e melhorador de combustão via portas de comunicação diferentes para o vaso de fechamento oco extremamente pequeno quase com a mesma pressão.

Experiência

Uma experiência de combustão de combustão com o dispositivo de bocal de ejeção mostrado na Fig. 3 foi conduzida usando-se, como líquido de rejeito orgânico, resíduos da fermentação de sedimentos de bebida alcoólica destilada obtidos em um processo de coleta de gás metano executado por fermentação do metano em um líquido de rejeito de bebida alcoólica destilada e utilizando um óleo de cozinha usado como melhorador de combustão. A Fig. 9 é um diagrama conceituai da configuração da experiência de combustão. O bocal de ejeção foi disposto transversalmente e o fluido de mistura foi ejetado na direção horizontal. O queimador piloto foi montado separado do bocal de ejeção por uma distância Lea chama piloto foi acesa. O fluido de mistura alcançando a chama piloto gerou fogo. Imagens do comportamento do fogo foram capturadas por uma câmera de vídeo digital. Foram medidas variações do comprimento da chama quando foram mudadas a posição do queimador piloto e a relação entre o resíduo da fermentação do líquido de rejeito da bebida alcoólica destilada e o óleo de cozinha usado. A posição do queimador piloto foi expressa pela distância L do bocal de ejeção, e o comprimento da chama foi expresso pela distância λ do eixo central do queimador até o ponto mais distante da chama no momento em que ela estava mais distante. A medição foi conduzida em relação aos casos onde a relação entre o resíduo da fermentação do líquido de rejeito da bebida alcoólica destilada e o óleo de cozinha usado era 2:1, 1:0, 1:1, 0:1 e 1:2. Adicionalmente, a medição foi conduzida para relações enquanto à distância L (mm) do queimador era mudada para 30, 50, 80, 100, 150, 200 e 250.

Resultados e considerações

O comprimento da chama pode ser classificado em dois padrões com mostrado na Fig. 10; um padrão no qual o resíduo da fermentação está contido em uma relação maior do que o óleo de cozinha usado, e um padrão no qual o resíduo da fermentação está contido em uma relação menor. Quando a relação do resíduo da fermentação é alta, a chama não se desenvolve muito. Com o aumento da distância do queimador, o comprimento da chama aumenta. Por outro lado, no caso onde a relação de óleo de cozinha usado é alta e no caso onde a relação entre o óleo de cozinha e o resíduo da fermentação é a mesma, a chama se desenvolve muito bem. Quanto menor a distância do queimador, mais comprida a chama. Uma vez que a viscosidade do resíduo da fermentação do líquido de rejeito dos sedimentos da bebida alcoólica destilada é baixa, após o líquido de rejeito ser ejetado transversalmente, gotículas voam para longe. No entanto, a viscosidade do óleo de cozinha usado é alta, de modo que a distância de vôo não é longa. Com isto, o resíduo da fermentação vaporizado perto do bocal de ejeção contém muito óleo de cozinha usado. Distanciando-se do bocal de ejeção, a relação dos resíduos da fermentação aumenta. Dos pontos acima, considerou-se que muito óleo de cozinha usado, cujo valor termal é alto está contido e a chama é comprida perto do bocal de ejeção. Entende-se que, no fluido vaporizado, o resíduo da fermentação do líquido de rejeito da bebida alcoólica destilada e o óleo de cozinha usado foram bem misturados na posição separada da porta do bocal de ejeção de cerca de 100 a 150 mm. O fluido vaporizado é queimado em grande parte na posição separada da porta do bocal de ejeção por cerca de 50 mm. Adicionalmente, a proporção do resíduo da fermentação do fluido de mistura e a dos óleos de cozinha usados é a mesma ou a proporção do óleo de cozinha usado tem que ser maior. Descobriu-se que a mistura do óleo de cozinha usado e o resíduo da fermentação queimou mais do que o óleo de cozinha usado. Aplicação industrial

O dispositivo de bocal de ejeção para líquido de rejeito orgânico, o método de queima do líquido de rejeito orgânico, e o sistema de geração de energia da presente invenção não estão limitados apenas às configurações dos modos de realização apresentados. Mudanças e melhoramentos podem ser feitos sem se afastar do escopo da essência da presente invenção descrita no escopo das reivindicações.

Claims (13)

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico, caracterizado pelo fato de compreender: um vaso de fechamento oco; uma tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico, uma tubulação transportadora melhoradora de combustão, e uma tubulação transportadora de ar que são comunicadas com um oco do vaso de fechamento oco via diferentes portas de comunicação; e um bocal de ejeção para ejetar um fluido de mistura de um líquido de rejeito orgânico, um melhorador de combustão, e ar que são supridos por pressão no vaso de fechamento oco para um lado de atmosfera, onde a porta de comunicação para a tubulação transportadora de ar é provida em uma posição separada do bocal de ejeção mais do que a porta de comunicação para a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a porta de comunicação para tubulação transportadora melhoradora de combustão, e o líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão e o ar são simultaneamente supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco, e um fluido de mistura dos mesmos ejetado do bocal de ejeção como material de combustão é inflamado e queimado.

2. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do oco do vaso de fechamento oco ter uma câmara de ar com a qual a porta de comunicação para a tubulação transportadora de ar é comunicada, e uma câmara de mistura com a qual a porta de comunicação para a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a porta de comunicação para a tubulação transportadora melhoradora de combustão são comunicadas, e a câmara de ar e a câmara de mistura são comunicadas com um pequeno canal interposto entre as mesmas.

3. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as portas de comunicação da tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a tubulação transportadora melhoradora de combustão são dispostas para serem voltadas uma para a outra com a câmara de misturação entre as mesmas.

4. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do pequeno canal ser um canal que é longo em uma direção de alinhamento de um furo de bocal do bocal de ejeção.

5. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado adicionalmente pelo fato de compreender um mecanismo de válvula de controle para controlar a vazão do ar que é suprido sob pressão da câmara de ar para a câmara de mistura via o pequeno canal.

6. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato do mecanismo de válvula de controle ser um dispositivo de válvula de agulha que se move para frente/para trás de modo que a ponta de uma agulha entre em uma abertura de entrada do pequeno canal.

7. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos a tubulação transportadora de líquido de rejeito orgânico e a tubulação transportadora melhoradora de combustão serem comunicadas com o mesmo compressor e o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão serem supridos sob pressão para o oco.

8. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos o líquido de rejeito orgânico e o melhorador de combustão serem supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco por quase a mesma força de suprimento de pressão.

9. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do ar ser suprido sob pressão a uma pressão quase igual ou maior o que a qual o líquido de rejeito orgânico ou o melhorador de combustão é suprido sob pressão.

10. Dispositivo de bocal de combustão para líquido de rejeito orgânico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do melhorador de combustão e o líquido de rejeito orgânico que são supridos sob pressão ao vaso de fechamento oco apresentarem uma relação de volume de - 1:1 a 5:1.

11. Sistema de geração de energia, caracterizado pelo fato de um dispositivo de ignição ser disposto próximo a um bocal de ejeção do dispositivo de bocal de combustão como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, e energia de combustão gerada ser usada como uma fonte térmica ou uma fonte de energia.

12. Sistema de geração de energia de acordo com a reivindicação 11, caracterizado adicionalmente pelo fato de um mecanismo de variação de posição de ignição para ajustar variavelmente a distância da ponta do bocal de ejeção a uma posição de ignição do dispositivo de ignição de acordo com a viscosidade de um líquido de rejeito orgânico e um melhorador de combustão que são supridos sob pressão a um vaso de fechamento oco.

13. Método de tratamento por queima para um líquido de rejeito orgânico, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: suprir sob pressão um líquido de rejeito orgânico, um melhorador de combustão, e um ar de diferentes portas via uma tubulação de suprimento comunicada com um vaso de fechamento oco simultaneamente a quase a mesma pressão., ejetar um fluido de mistura do líquido de rejeito orgânico, o melhorador de combustão, e o ar de um bocal de ejeção formado no vaso de fechamento oco, e queimar o fluido ejetado pela ignição do fluido ejetado.