CS198243B2 - Method of and apparatus for combusting wet waste fuel,especially of vegetal origin - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu spalování převážně rosťliných odpadů s vysokým . stupněm vlhkosti, jako loupané stromové kůry, pilin, rašeliny nebo· odštěpků dřeva, ale také surového· hnědého uhlí, plynatých mokrých uhlí a ostatních podobných paliv, smíšených. s netříděným odpadovým dřívím, minerálními ' příměsmi, zeminou a štěrkem a srážkovou vodou ve formě ledu a sněhu ze skládky. Dále se · vynález týká spalovacího zařízení s využitím nebo bez využití tepla horkých spalin k provádění způsobu za současného předběžného odlučování vznikajícího popílku.

Dosud známé spalovací způsoby pracují s mechanicky poháněným posuvným roštem anebo s pevným schodovým roštem, které jsou v důsledku nepatrného sušicího účinku jen nedostatečně vhodné pro· právě uvedené mokré palivo. Omezení horní hranice teploty spalovacího vzduchu za účelem udržení malého· opotřebovávání roštu zabraňuje dostatečnému vysušování paliva. Proto zapříčiňují značné délky pevných roštů s požadovaným dostatečným zpětným zářením plamene šamotovou vyzdívkovou konstrukci topeniště s velkým prostorem a s obtížnou obsluhou. Palivo· se sklonem ke tvorbě klenby vyžaduje mechanická zařízení dělených roštů, které v .důsledku rozdílného zrnění pa2 líva vedou k poruchám, . nerovnoměrnosti spalování a tvorbě kouře. Aby se· · dosáhlo úplného bezkourového spalování ·s nepatrným přebytkem vzduchu, musí být takováto roštová topeniště v provozu pokud možno plynule a za rovnoměrného rozvrstvení paliva, což opět vylučuje · zcela automatický provoz. Odlučování létavého · popílku musí být mimoto prováděno v drahých zařízeních, ve kterých se dosahuje požadovaného stupně odlučování, která jsou však komplikovaná a prostorově náročná. J-soou. · dále známa cyklónová topeniště, která bez roštu, · přesto však za pomoci hořákových ·· proudů · za , účelem vytváření lepší spalovací . směsi · dosahují vířivých účinků, a dále jsou také známa roštová topeniště, u nichž· se bez · tvoření cyklónu dmýchá sekundární vzduch roštovým ložem do vystupujícího proudu plamene, jako opatření ke zvýšení turbulence.

Vynálezu byla stanovena úloha vytvořit takový způsob spalování, který může být prováděn ve spalovacím zařízení s· . kompaktní stavbou, který odstraňuje zmíněné nedostatky roštových topenišť a umožňuje dokonalé spalování mokrých paliv bez vytváření zplodin výbuchu kouře, a to také za přerušovaného, automaticky řízeného provozu. Mimoto nemá vytváření· strusky vést k · poruchám při postupu · spalování a má být předběžně odloučen létavý popílek z velké části ještě v topeništi, za pokud možno- malých pracovních' nákladů. Při zcela automatickém provozu následně zapojené soustavy k využívání odpadového tepla musí být výkon topeniště rychle redukovatelný na minimální hodnotu, aniž by se topeniště nebo topné - médium - přehřívalo. Čištění následně zapojeného kotle - na odpadní teplo- musí být nenáročné a pokud možno krátkodobé. Za účelem zapalování a- vytopení topeniště na dostatečnou spalovací teplotu musí být -mimoto- možné použít v každé době hořák na olej nebo plyn.

Zabránění shora uvedených těžkostí a dodržení požadovaných nároků splňuje způsob spalování podle vynálezu, který používá jako- základní součásti -o sobě známé svislé topeniště, kombinované s komorou - cyklónového hořáku.

Dále - - uvedená, o sobě známá zařízení a cpatření vytvářející pouze předpoklad k provádění způsobu podle vynálezu a spočívají v tom, že se - odpadní paliva vpravují do· svisle- stojícího -spalovacího prostoru zespodu, přičemž se vytváří násypný kužel s horním pásmem čerstvě vpravených odpadků, pod ním ležícím sušícím a odplyňovacím pásmem, pod ním - ležícím zplyňovacím (švelovacím]- -pásmem a -žárovým -pásmem, ležíc - m bezprostředně nad pásmem popela na roštu, a že se k žárovému pásmu přivádí zespodu čerstvý vzduch (spodní vít-r). Vlastní úlohou vynálezu je vytvořit přívod sekundárního· vzduchu, nutný pro každé spalování za účelem dosažení bezzbytkového, bezkouřového- vyhoření 'za současné tvorby plamenného - cyklónu, rotujícího nad kuželem - paliva pouze jediným souhrným opatřen .m.

Zkušenosti ukazují, - že vhánění pouze sekundárního- vzduchu, dmýchaného tangenciálně -vodorovně nad násypný kužel paliva, nedostačuje k -tomu, aby se dosáhlo- bezpečného ' zapálení chudého plynu, vystupujícího· ze žárového lože - a nízkotepelného- karbonizačního- pásma za malého přebytku vzduchu. Vzniká -sice cyklón ve tvaru krouživě se pohybujících - -hmot - plamene a spalin, přesto však - paprsky sekundárního- vzduchu, probíhající Zde 'příliš - - vysoko, které se nedotýkají povrchu ' paliva, vytvářejí ve vystupujícím proudu plynu pásma velkého - přebytku vzduchu vedle pásem s nedostatkem vzduchu při celkem špatném spalování a značné tvorbě kouře.

Podstatný - znak - způsobu podle- vynálezu spočívá v tom, že se - - k násypnému kuželi přivádí zvnějšku tangenciálně sekundární vzduch za účelem vytváření cyklónů, rotujícího kolem svislé osy, pomocí většího počtu trysek, vefukujících sekundární vzduch ve tvaru rozšiřujících se vzduchových paprsků směrem k povrchu kužele paliva, přičemž se -osy trysek, vefukujících sekundární vzduch, a tím také vzduchových paprsků tangenicálně dotýkají v oblasti mezi nízko tepelně - karbonizujícím pásmem a žárovým pásmem - povrchu kužele paliva přibližně v polovině výšky kužele paliva. Tím se dosáhne toho, že se chudý plyn, - zejména kysličník uhelnatý, vystupující z povrchu kužele, ještě ve -stadiu vzniku a v oblasti nejvyšší teploty a tím za nejvyšší reakční schopnosti při největší turbulenci plynu, vytvořené prouděním sekundárního a cyklónového vzduchu na povrchu- paliva, navzájem směšuje se vzdušným kyslíkem a přitom zapaluje, - čímž podle vynálezu dochází k požadovanému- bezezbytkovému, bezkouřovému vyhoření těžko zapalovatelných, ' nízkotepelných karbonizačních - plynů při pokud možno nejmenším- přebytku vzduchu a nejmenší potřebě energie. Současně se dosahuje bez dalších opatření odstředivým účinkem cyklónu předběžného odlučování létavého popílku již ve spalovacím prostoru.

Spalovací zařízení určené k provádění způsobu podle vynálezu je -opatřeno- retortou, upravenou centrálně ve svisle stojícím, tepelně izolovaném a žáruvzdorně vyzděném spalovacím prostoru s kruhovou nebo mnohoúhelníkovou základnou, a pod ním se nalézajícím dopravním zařízením k přivádění spalovaného -odpadového» paliva, a roštem upraveným nad touto ' retortou, přičemž ve spalovacím prostoru - je upraven přívod - čerstvého vzduchu vefukováním spodního- větru, ústící do něho· zespodu. Jeho podstata spočívá - v tom, že v plášti spalovacího prostoru jsou upraveny vzduchové trysky k přivádění sekundárního- vzduchu, nasměrované tangenciálně na povrch násypného kužele paliva, popřípadě mírně skloněné zvnějšku směrem dovnitř, přičemž osy ' trysek se dotýkají přibližně V polovině výšky kužele paliva mezi pásmem nízkotepelné karbonizace a žárovým pásmem - povrchu paliva.

Další podrobnosti vynálezu jsou blíže popsány podle připojených výkresů, na nichž jsou schematicky znázorněny jednotlivé příklady provedení předmětu vynálezu a na nichž značí: obr. 1 základní schéma, vysvětlující způsob podle vynálezu, obr. 2 řez - spalovacím prostorem, obr. 3 ' řez spalovacím prostorem s automatickým odpopelňováním, obr. 4 příklad provedení celého zařízení v bokorysu, obr. 5 půdorys k obr. 4, obr. 6 čelní pohled k - -obr. - 4, obr. 7 -spalovací - zařízení v bokoryse s předehříváním čerstvého - vzduchu (spodního větru), obr. 8 bokorys spalovacího zařízení -s ležícím plamencovým kotlem s kouřovými trubkami a vodou chlazenou plynovou přípojkou, obr. 9 bokorys spalovacího- zařízení se -stojícím - kotlem na - odpadní teplo, - nasazeným na přehřívači., obr. 10 bokorys spalovacího zařízení s přídavným přiváděním kusového dřeva.

Spalování převážně - rostlinných -odpadů s vysokým -obsahem vlhkosti -se provádí - v tepelně izolovaném a žáruvzdorně -spalovacím prostoru 1 s kruhovou ' nebo· mnohoúhelníkovou základnou, - který je opatřen směrem vzhůru zúžením 4, které přechází do přípojky 5 horkého plynu. Umístěním trysek 7, které jsou napájeny čerstvým vzduchem ze skříně 8 horního (sekundárního) vzduchu a které jsou podle vynálezu nasměrovány к násypnému kuželi 9 spalovaného paliva, vytvořenému na roštu 8, se vytváří plamenný cyklón se svislou osou, z něhož je odstředivou silou vyměšován rotující popílek směrem ven ve tvaru prstence, takže z velké části vyčištěný horký plyn opouští spalovací prostor 1 středovou přípojkou 5 horkého plynu směrem vzhůru.

Odpadky a ostatní paliva určená ke spalování se podle obr. 4 až 5 umístí do bunkru 20 dveřmi 21 s pomocí lopatového skládače, mechanického pásového dopravníku, dopravního šneku anebo pneumatického dopravníku 24, upraveného ve stropě 22 bunkru. Nad podlahou 25, у daném případě vytápěnou, jsou v bunkru 20 upraveny dopravní hrabače 26, poháněné hydraulickým pohonem 27. Z dopravních hrabačů 26 se odpadky dostávají šnekovým podavačem 12 к velkoobsahovému plnicímu trychtýři 11, který je opatřen stěnami, skloněnými ve směru dopravy za účelem zabránění tvorby klenby. Pod plnicím trychtýřem 11 je dopravní šnek 10, poháněný převodovým motorem 13, který dopravuje odpadky do retorty 3 se spodním vytápěním, upravené soustředně ve spalovacím prostoru 1.

Jak Je patrno z obr. 1, odpadky vpravené retortou 3 ve směru šipky G nad schodový rošt 8 vytvářejí násypný kužel 9 s pásmem A čerstvého paliva, sušicí a odplyňovací pásmo B, zplyňovací (nízkotepelně karbonizační) pásmo C, žárové pásmo D a popelové pásmo H. Nízkctepelné karbonlzační plyny, odtahované z nízkotepelného karbonizačního· pásma C a žárového pásma D, jsou zviřovány sekundárním vzduchem, vstupujícím z trysek sekundárního vzduchu ve směru šipky F v polovině výšky násypného kužele na povrch násypného kužele 9; jsou zapáleny a po vyhoření opouštějí spalovací prostor 1, když se zúčastnily nuceného cyklónového proudění, směrem vzhůru, a to bez kouře a předčištěny od létavého popílku. Pod rošt 8 se přivádí čerstvý vzduch ve směru šipky E.

Rošt 8 je sestaven ze schodových kulatých nebo mnohoúhelníkových roštů, zhotovených zpravidla z litiny, které mají malý propad, anebo· je rošt tvaru komolého kužele vytvořeného z čelních roštových tyčí, přičemž vefukování 15 spodního větru je regulovatelné. Cyklónem oddělený létavý popílek může být odstraňován odpopelňovacími dveřmi 16, upravenými ve vnějším plášti 2 spalovacího prostoru 1, a uskladňován ve vozíku 17 na popel, viz obr. 2.

Podle obr. 3 je kolem schodového roštu upraven kruhový rošt 18, sestávající z otočných roštových klapek, aby se létavý popílek mohl automaticky odstraňovat s pomocí pohonů roštových klapek. Za tím účelem je pod spalovacím prostorem 1 upraven popelový trychtýř a odpopelňovací šneky 19, poháněné s pomocí převodového motoru 13’. К výškové dopravě spalovaných odpadků je podle obr. 3 upraven v retortě 3 vertikální dopravní šnek 10’.

Z obr. 4 až 6 je mimo uspořádání bunkru dále seznatelné, že nad spalovacím prostorem 1 může být upraven přehřívák páry 30 a za ním kotel 29 na odpadní teplo. Hořké plyny se dostávají po průchodu prehřívákem 30 a kotlem 29 na odpadní teplo do čističe 31 odtahových plynů, z něhož může být létavý koks, který je ještě spalitelný, vefukován zpětným přívodem 32 létavého koksu pomocí ventilátoru 32’ sekundárního vzduchu do spalovacího prostoru 1 к novému spalování, Létavý popílek, který již není spalitelný, se odvádí do· nádrže 33 na létavý popílek. Roštový popel a struska, které se vyklízejí ručně, se uskladňují V nádrži 33’ na popel. Létavý popílek může být odstraňován popelovou šachtou 36 a odpopelňovacím dopravníkem 37. Kouřové plyny se konečně dostávají sacím odtahem 34 a dvouplášťovým ocelovým komínem 35 do volného prostoru. Z obr. 5 je možno· dále seznat, že může být použit také skluz 28 к dopravě kusového dřeva do spalovacího prostoru 1.

Na obr. 7 je znázorněno·, že kotel na odpadní teplo 29 může být opatřen dvojitým pláštěm 38, z něhož může být předehřátý vzduch přiváděn ventilátorem 39 spodního vzduchu zpět do topeniště jako spodní vítr.

Z obr. 8 je seznatelný ležící kotel 29 na odpadní teplo, který je vytvořen jako plamencový kotel s kouřovými trubkami. Plamencová trubka 40 tohoto kotle je opatřena vodou chlazenou přípojkou 41 odtahových plynů, aby se umožnilo ochlazení odtahových plynů, předtím než se přivádějí čističem 31 odtahových plynů a sacím potrubím 34 do komína 35.

Na obr. 9 je znázorněno uspořádání stojícího kotle 29 na odpadní teplo nad přehřívákem 30, přičemž jskříň 30’ přehříváku může být vytvořena jako nosné těleso odpadního kotle na odpadní teplo.

Obr. 10 konečně znázorňuje uspořádání skluzu 28, určeného к přivádění kusového dřeva seshora к přímému působení ve spalovacím prostoru 1.

Dosud používaná topeniště se spodními a schodovými rošty pracují s pravoúhlým nebo čtvercovým půdorysem a normálně vystupujícím, málo turbulentním prouděním plynu. Zkušenost s mokrými palivy však ukazuje, že к dosažení dobrého, bezkouřového vyhoření s nepatrným přebytkem vzduchu musí docházet к míchání sekundárního vzduchu s chudým plynem, vyvíjejícím se z jádra paliva, těsně na povrchu paliva, aby se složka reakce, zejména СО о O2, přivedla к reakci při dosavadní, ještě poměrně vysoké teplotě spalovacího prostoru a za přítomnosti velkého množství vodní páry. Za tím účelem je podle vynálezu přibližně v poloviční výšce sypného kužele ve válco198243 vém, vyšamotovaném spalovacím prostoru nasměrováno větší množství vzduchových trysek osou tangenciálně ' směrem dovnitř, takže vefukovaný horní vzduch [sekundární vzduch) ofukuje násypný kužel přímo na jeho· . povrchu a . současně rozviřuje vystupující spalovací plyny a uvádí je do rychlého· otáčení. /Vytváření pásem, známé z normálních roštů, se tím narušuje a složka reakce se vnitřně směšuje, což je předpoklad bezezbytkového a bezkouřového . vyhoření.

•Rotující vír zplodin hoření dopravuje mimoto svou odstředivou silou spoluustržené částečky paliva k vnější stěně spalovacího prostoru, kde se poblíž čistících dveří usazují v podobě prstencové, · bariéry a v případě potřeby mohou být lehce vyklízeny.

. Tento· účinek . způsobuje dobré předběžné odlučování · již ve · spalovacím prostoru při poměrně nepatrné spotřebě . energie, a to působením menší specifické váhy zplodin hcření, takže k odstraňování zbývajícího

Claims (13)

1. Způsob .spalování značně vlhkých, zvláště rostlinných odpadových paliv ve spalovacím zařízení, kde · . se .odpadky vpravují zespodu .do. svisle stojícího. spalovacího prostoru s kruhovou nebo mnohoúhelníkovou základnou, čímž . se vytváří násypný kužel paliva s horním pásmem čerstvě vpraveného paliva, pod ním ležícím sušicím a odplyňovacím pásmem, pod ním ležícím zplyňovacím, nízkotepelně karbonizujícím pásmem a žárovým pásmem, ležícím nad pásmem popela na . roštu, . přičemž se k žárovému pásmu zespodu přivádí . čerstvý vzduch, spodní vítr, v daném případě předehřátý vzduch . a v násypném kuželi paliva se vytváří směrem vzhůru vystupující nízkotepelný . karbonizační plyn, . vyznačující se tím, že .se k násypnému kuželi přivádí zvnějšku tangenciálně . sekundární vzduch za účelem vytváření cyklónu, rotujícího kolem svislé osy, pomocí většího počtu trysek vefukujících sekundární vzduch ve tvaru rozšiřujících . .se . vzduchových paprsků směrem k povrchu kužele paliva, . . přičemž se . osy trysek vefukujících sekundární vzduch a tím také vzduchových paprsků tangenciálně dotýkají v oblasti mezi nízkotepelně karbonizujícím pásmem a žárovým pásmem povrchu kužele. paliva přibližně v polovině výšky kužele paliva.

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, opatřené retortou, upravenou centrálně ve svisle stojícím, tepelně izolovaném a žáruvzdorně vyzděném spalovacím prostoru s . kruhovou nebo mnohoúhelníkovou základnou a pod ním se nalézajícím dopravním zařízením k přivádění spalovaného odpadového paliva a roštem, upraveným nad touto retortou, přičemž ve spalovacím . prostoru je upraven . přívod čerstvého vzduchu vefukováním spodního větru, ústící do něho ze prachu může být použito jednoduchých . běžných odstředivých suchých odlučovačů, tak . aby se dosáhlo úředně předepsaného stupně odloučení v rozsahu 150. mg zbytkového prachu/Nm3.

Proti dosud používaným roštovým topeništím může být upuštěno· od mokrého odprašování nebo odprašování s tkaninovými filtry . nebo. od elektrostatického . odučování prachu. Rotující zplodiny opouštějí cyklónové topeniště směrem vzhůru zúžením, které způsobuje oddělení rotujícího. létavého popílku. Za tímto předsunutým . .topeništěm mohou být . . napojeny kotle na odpadní . teplo libovolných soustav. . Tak mohou . být upraveny vodotrubnaté kotle přímo· nad ním, anebo. mohou být zplodiny hoření vedeny šamotovaným převáděcím . krytem do .. plamencové trubky kctle se třemi tahy.

Znázorněné a popsané příklady provedení slouží pouze k vysvětlení podstaty . vynálezu, aniž se omezují na podrobnosti,

VYNÁLEZU spodu, vyznačené tím, že v plášti (2) spalovacího· prostoru (1) jsou upraveny vzduchové trysky (7) k přivádění sekundárního vzduchu, nasměrované . tangenciálně na povrch násypného . kužele (9) paliva, popřípadě mírně skloněné zvnějšku směrem dovnitř, přičemž osy trysek se dotýkají přibližně v polcvinně výšky kužele paliva mezi pásmem (C) nízkotepelně karbonizace a žárovým pásmem (D) . povrchu paliva.

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že v horní oblasti spalovacího prostoru (1) je zapalovací hořák (14).

4. Zařízení podle. bodů .2 a 3, vyznačené tím, že .spalovací prostor (1) má zúžení (4, 5), zlepšující odlučování létavého popílku.

5. Zařízení podle bodů 2 . až 4, vyznačené tím, že ve spalovacím prostoru (1) jsou z oblasti základny roštu směrem ven vedoucí odpopelňovací dveře (1B) ve tvaru bariéry, určené . k odstraňování létavého popílku, usazeného vlivem . cyklónového víru na . obvodě spalovacího prostoru.

6. Zařízení . podle bodů 2 . až 5, vyznačené tím, že vně roštu (8) je kruhový rošt (18), sestávající z otočných roštových klapek, a pod ním je upraven popelový . trychtýř a dopravní šneky (19), určené k . automatickému odstraňování létavého popílku.

7. Zařízení podle. bodů .2 ' .až 6, vyznačené tím, že k ukládání spalovaných odpadových paliv . je upraven bunkr (20), opatřený posuvnými dveřmi (21) k přístupu zvnějšku, odvzdušněním. (22) ve stropu a vefukováním (24) odpadu, nad jehož . popřípadě vytápěnou podlahou . (25) jsou upraveny dopravní hrabače (26), na . něž jsou napojeny dopravní šneky (10, 12), vedoucí ^; k retortě (3).

8. Zařízení podle bodů 2 až .7, . vyznačené tím, že za účelem přivádění ' kusového. dřeva nebo neskladných částí paliva má skluz (28), ústící seshora do spalovatfho ^prostoru (1 j.

9. Zařízení podle bodů 2 až 8, vyznačené tím, že nad spalovacím prostorem (1) a před kotlem (29) na odpadní teplo· je upraven přehřívák (30), jímž procházejí topné Plyny.

10. Zařízení podle bodů 2 až 9, vyznačené tím, že skříň (30‘) přehříváku (30) je vytvořena jako· nosné těleso pro stojící na něm kotel (29) na odpadní teplo.

11. Zařízení pcdle bodů 2 až 10, vyznačené tím, že kotel (29) na odpadní teplo má dvojitý plášť (38) nebo vlastní předehřívač (42) vzduchu, určený k předehřívání čerst vého vzduchu pro vefukování spodního· větru.

12. Zařízení podle bodů 3 až 11, vyznačené tím, že kotel (29) na odpadní teplo je vytvořen jako· ležící plamencový kotel s . kouřovými trubkami, jehož plamencová trouba (40) je opatřena vodou chlazenou přípojkou (41) na odpadní plyny.

13. Zařízení podle bodů 3 · až 12, vyznačené tím, že komín (35) s ocelovým dvojitým pláštěm je propojen přes čistič (31) •odpadních plynů se sacím ventilátorem (34), přičemž pod čističem (31) odpadních plynů je vratný přívod (32) létavého koksu pomocí ventilátoru (32') sekundárního vzduchu.