CN1071369C - 带有燃气管的固态物加热器 - Google Patents

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Abstract

在固态物加热器的内腔(13)，尤其是用于垃圾(A)的低温干馏筒(8)的内部，装有一定数量的燃气管(12)，它们受驱动可绕干馏筒纵轴(10)旋转。燃气管(12)相互平行设置，管内流通燃气(h)，以对固态物加热，将垃圾(A)热解。垃圾(A)进料方向与燃气(h)的流动方向相反，一个问题是尽管在垃圾(A)的输入段2/3 1区域内热能需求大，而相对来说燃气温度低。按本发明在燃气管(12)内部设置扰流环(40)并产生紊流可解决这一问题。为进一步改善热传导还可设置置换体(50)。

Description

带有燃气管的固态物加热器
本发明涉及到一种可以围绕自身纵轴旋转的固态物加热器，尤其是一种用于垃圾处理的低温干馏筒，其内部空腔装有一定数量的，相互基本平行的，可通燃气的燃气管。
这个加热器被优先用于垃圾的燃烧处理，尤其是作为用于低温燃烧的低温干馏筒。
低温燃烧过程在垃圾处理领域内是众所周知的。该用于垃圾燃烧处理的工作过程及其设备已经在EP-A-0 302 310以及DE-A-38 30 153中作了说明。采用低温燃烧过程进行垃圾热处理的设备有两个重要组成部件，一个是低温干馏装置(低温干馏筒，热解反应器)，一个是高温燃烧室。低温干馏装置将由垃圾输运装置输送到其内部的垃圾通过化学方法进行低温和热解过程转换成低温干馏气和热解剩余物(固态热解物)。低温干馏气和热解剩余物经过合适的后处理输送到高温燃烧室的燃炉内。在高温燃烧室形成的可熔化的炉渣经出口排出并冷却成玻璃状。在高温燃烧室产生的烟气经烟道由烟囱排出。在烟道里特别装有一个余热蒸汽发生器作为冷却装置，一个粉尘过滤器和一个烟气净化器。另外，在烟道内紧靠烟气净化器出口处还装有一个气体压缩机作为烟道气泵。设置这个气体压缩机是用于在高温干馏筒内形成一个负压，尽管负压很低，却可以由此避免干馏气从干馏筒密封环处外泄到环境里去。
通过垃圾输运装置将低温干馏筒内的各类垃圾，如经过破碎的家庭垃圾，与家庭垃圾类似的工业垃圾和破碎了的大块垃圾，当然还有脱过水的泥浆传送到低温干馏筒里。
作为低温干馏室(热解反应器)在一般情况下都有一个可自转且较长的低温干馏筒，在其内部有许多平行的燃气管，靠其在气密的情况下对垃圾进行加热。低温干馏筒绕其纵轴旋转，其纵轴最好相对于水平线稍微倾斜，以使固态热解物在低温干馏筒出口处积存并由此通过一个带剩余物收集竖井的低温干馏气和热解物排放室向剩余物燃烧炉方向排放。
在低温干馏筒内的低温干馏物通过燃气管被加热。为了达到这一目的，燃气流经沿低温干馏筒纵向设置的燃气管。一般情况下在这里应用对流原理，即燃气由干馏筒热端进入，从干馏筒冷端流出。在这里出现的问题是：在干馏筒冷端出现较高的热能需求区，而在热端出现较低的热能需求区。特别需要指出，在垃圾的干燥过程中需要较高的热能量，而在垃圾的低温干馏过程中需要较低的热能量。沿垃圾输送方向看过去，较高的热能需求出现在干馏筒长度的0-2/3区间上，较低的热能需求出现在干馏筒长度的2/3至端点的区间上。
这样在这种对流原理方式中就可确定：在较低的热量需求区出现具有较高流速的高温燃气。此时由燃气到燃气管和由燃气管到固态物的热量传导是比较好的，因为燃气在此期间被冷却，在高热量需求区出现了与此相反的较低的燃气温度；由此产生了较低的燃气流速和一个由燃气到燃气管进而到位于低温干馏筒内垃圾的明显不良的热量传导。
本发明的目的是对本文开头所述的加热器进行扩大设置，使高热量需求区即低温燃气区的热量传导得到改善。
本发明的目的是这样实现的，即沿燃气流动方向看去，在燃气管尾段的内部设置扰流子。
借助于扰流子，在高热能需求区的燃气管的内壁边界层上产生一个强的紊流，此时随之而来的是燃气的平均流速的增长，由此带来热量传导的改善。
将最好由高级合金钢制成的扰流环相互间隔的作为扰流子装上，它们的横切面可能是长方形，尤其是正方形或也可是圆形的。
其它有利的设计方案及其图示在从属权利中作了说明。
下面结合下列8幅图示对本发明实施例作进一步的说明，附图中：
图1为带有低温干馏筒的低温燃烧装置的入口部分，其燃气管是依据对流原理流通燃气的；
图2为低温干馏筒内带有一定数量环形扰流子的燃气管的纵截面图；
图3为一个对这种燃气管的放大截面图；
图4为图3燃气管的横截面图；
图5为对环形扰流子改进设置后的燃气管的放大纵截面图；
图6为图5燃气管的横截面图；
图7为带有扰流子和符合第一种实施例的置换体的燃气管的纵截面图；
图8为带有扰流子和符合第二种实施例的置换体的燃气管的纵截面图。
如图1所示，固态垃圾A经带有落料竖井3的进料或给料装置2，通过装在给料管7里由电机6驱动的螺旋输送机4，集中被送入热解反应器或低温干馏筒8内。干馏筒8在本实施例中是一个内部可加热的，且可绕其纵轴10旋转的低温干馏筒或热解筒，其长度为15至30米，在300至600摄氏度下工作，并尽可能在无氧状态下运行，在产生挥发性的低温干馏气s的同时产生固态热解物f。在此所述的内部为管状的干馏筒8的内部空腔13里装有许多(例如50至200)相互平行设置的燃气管12，在图1中只画了4根。在右端或称热端设置一个静止的密封的燃气入口室14作为燃气h的入口，在左端或称冷端也装有一个静止的密封的燃气出口室16作为燃气h的出口。干馏筒8的纵轴10相对于水平线是倾斜的，使右面热端的垃圾A出口比左面的入口低。干馏筒8内最好保持在较外界环境稍低的负压下。
热解筒8在其出口或排料端通过一个可一起转动的总排料管17与排料装置18相连通；该排料装置18设有一个用于排出低温干馏气s的低温干馏气排烟接管20和一个用于排出固态热解剩余物f的热解剩余物卸料口22。一个与低温干馏气排烟接管20相连的低温干馏气导管同一个高温燃烧室的燃烧器(图中未示出)相连通。
干馏筒8绕其纵轴10的旋转运动是通过同电动机26相连接的传动装置24驱动的。该驱动装置24、26例如可通过固定在干馏筒8外圈上的齿环进行工作。干馏筒8的轴承在图示中用27来表示。
由图1可以清楚的看出，燃气管12的一端固定在第一块端面板28上，另一端固定在第二块端面板30上。将燃气管固定在端面板上要首先使燃气管12的更换方便。燃气管12的端部通过一开口由干馏筒内室向左伸到出口室16内，另一端向右伸到进口室14内。燃气管12的轴线均设置为垂直于端面板28、30。在图示结构中应注意，个别燃气管12要承受较高的热负荷和机械负荷；端面板28、30(也可称作筒板或筒底板)可围绕干馏筒8的纵轴10一起转动。
在端面板28、30之间设置两个支撑点X、Y以支撑燃气管12(否则加热管中间可能下垂)。沿垃圾输送方向看去，第一个支撑点X位于干馏筒8全长的大约1/3处，第二个支撑点Y位于干馏筒8全长的大约2/3处。在这里支撑架31、32是由金属，例如用钢制成的圆形孔板，它们被固定在内壁33上。
如图2所示，燃气管12按箭头方向流通燃气h。在燃气管12的左段，即热量传导应良好的区域，在此将进入干馏筒的垃圾A中所含的水份蒸发，在燃气管的尾段或全长1最后的2/3段(沿燃气流通方向看去)内装有一定数量的扰流子40，它们被特别制成环状或扰流环，并等距或不等距的沿着气流方向排列且通常由高级合金钢制成。通过它们在燃气管12的2/3l长的管段的边界层上产生一个强的紊流，同时也提高气流速度，导致从右到左的路程上自然冷却的燃气有一个改善的热量传导。
从图3和图4可以清楚看到，扰流环40是圆形的、或矩形的、特别情况下也有正方形截面的。
扰流环40借助于3根纵向延伸的间隔钢丝42来装入燃气管12内部。位于扰流环40和间隔钢丝42之间的焊点在图示中用44来表示。在图3和图4中的扰流环40紧靠着燃气管12内壁，在扰流环的作用范围内燃气h流通截面减小，这样提高了气流速度并导致涡流的产生，这样如所述那样，使从燃气到燃气管，从燃气管到垃圾的热量传导得到改善。
另外的一个实施形式如图5和图6所示。其中扰流环40与燃气管12内壁间有一定间距d，并最好同心的装置。为了保持间距d和扰流环40相互间的距离仍采用间隔钢丝42。在这里钢丝设置在扰流环外侧并通过焊点固定。钢丝42的厚度d相当于扰流环40同燃气管12内壁的间距d。这对热量传导的影响与图3和图4所示实施形式是一致的。
图7和图8所示为进一步的改进方案。如以上所述，随着燃气h的冷却，燃气流速降低。这个流速通过特别安放在燃气管12中心的至少一个置换体50再次得到提高，从而结合前述的扰流环使热传导得到进一步改善。这样尽管燃气h受到冷却也可在燃气管12全长1上达到一个近似均匀的由燃气到燃气管壁的热量传导。这一措施可使干馏筒8的长度比通常的要短，值得一提的是，这也使得干馏筒8的制造成本下降了。
如图7所示，最好用高级合金钢制成的置换体50基本上是圆筒状的，其尖端是迎着燃气h放置的。图8所示的置换体50同样是由高级合金钢制造的，其形状是角锥或圆锥形的，其尖端同样是迎着气流的。
图7和图8所示的置换体50总是固定在燃气管12的中间。一般是由位于置换体50头尾两端的绕轴向成120°旋转夹角的3端支撑脚52支撑。这种支撑脚52出于图示清晰的原因而只在图7中表示。置换体50的长度总是延伸穿过多个扰流环40，沿着全长的2/3l长度的管段内可以设置多个置换体50。

Claims (12)

1、可绕其纵轴(10)旋转的固态物加热器，特别是用于垃圾(A)的低温干馏筒(8)，其内部空腔(13)装有一定数量的相互基本平行的燃气管(12)，管内可通燃气(h)，
其特征在于：沿燃气(h)流动的方向看去，在燃气管(12)的尾段(2/31)内，将扰流子(40)置入燃气管(12)内。
2、按权利要求1的加热器，其特征在于：扰流子为相互间隔设置的扰流环(40)，其由一种高级合金钢制成。
3、按权利要求2的加热器，其特征在于：扰流环(40)的截面是矩形。
4、按权利要求2的加热器，其特征在于：扰流环(40)的截面为圆形。
5、按权利要求2或3或4的加热器，其特征在于：扰流环(40)通过至少两根间隔钢丝(42)按规定的间距固定。
6、按权利要求5的加热器，其特征在于：间隔钢丝(42)固定在扰流环(40)的内侧或外侧。
7、按权利要求1至4之一的加热器，其特征在于：在燃气管(12)的尾段约为2/3管长(2/31)的管段内，将置换体(50)置入燃气管(12)内。
8、按权利要求7的加热器，其特征在于：置换体(50)被固定在燃气管的中心。
9、按权利要求8的加热器，其特征在于：每个置换体(50)由3端支撑脚(52)将其两端固定在燃气管(12)内。
10、按权利要求7的加热器，其特征在于：置换体(50)基本上是圆筒状或圆锥状的。
11、按权利要求7的加热器，其特征在于：置换体(50)的长度延伸穿过多个扰流环(40)。
12、按权利要求7的加热器，其特征在于：置换体(50)由一种高级合金钢制成。
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