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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Zentrifugalverbrennungsverfahren,
das einen Luftstrom in einem Ofen verwendet, und im Speziellen auf
ein Zentrifugalverbrennungsverfahren, das einen Luftstrom in einem
Ofen verwendet, wobei brennbare Stoffe wie kalorienarme Abfälle mit hohem
Feuchtigkeitsgehalt, kalorienreiche Kunststoffe und Gummis mit geringem
Feuchtigkeitsgehalt und kalorienreiche Abfallflüssigkeit bei hoher Temperatur,
indem nur Luft in den Ofen eingeleitet wird, ohne zusätzliche
Vorrichtungen und Kraftstoff, vollständig und schnell verbrannt
werden, während
ein Raum im Ofen in viele Verbrennungssektoren unterteilt wird,
und zwar durch Luftströme,
die von einer Zentrifugal- oder Fliehkraft von Luft unter Hochdruck herrühren, die
dem Ofen schnell zugeführt
und mit hoher Geschwindigkeit im Ofen umgewälzt wird.
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Stand der Technik
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Ein
herkömmliches
Verfahren zum Verbrennen von Abfällen
oder Abfallöl
umfasst die Schritte des Zuführens
von brennbaren Stoffen in eine Brennkammer in einem Ofen; des Entzündens der
brennbaren Stoffe in der Brennkammer, wobei ein Zündbrenner
verwendet wird; des Verbrennens der Brennstoffe, wobei kühle Luft
direkt in einen oberen, einen mittleren und einen unteren Teil der
Brennkammer eingeleitet wird.
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Allerdings
hat das herkömmliche
Verfahren insofern Nachteile, als kalorienreiche, kalorienarme und
nasse Abfälle
unvollständig
verbrannt werden und die Verbrennungseffizienz gering ist, weil
die Abfälle
verbrannt werden, wobei nur kühle
Luft durch ein Gebläse
zugeführt
wird. Unvollständig
verbrannte brennbare Stoffe bleiben oder enden in einer Deponie,
und so werden Rohstoffe vergeudet und die Umwelt wird verschmutzt.
Zusätzlich
lässt eine
unvollständige
Verbrennung von brennbaren Stoffen verschiedene, für Menschen
gefährliche
toxische Substanzen wie etwa Dioxin sowie Kohlenstaub entstehen,
die in die Atmosphäre
entlassen werden müssen, und
der Brenner wird kontinuierlich betrieben und zusätzlicher
Kraftstoff (z. B. Dieselkraftstoff) wird außerdem noch verwendet, weil
unvollständig
verbrannte Reste wiederverbrannt werden sollten, wodurch die Kraftstoffkosten
hoch sind, die Verbrennungszeit lang ist, und die Verbrennungseffizienz
gesenkt ist.
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Darüber hinaus
bestehen andere Nachteile des herkömmlichen Verfahrens darin,
dass ein Spezialbrenner benötigt
wird, der in der Lage ist, bei hohen Temperaturen eingesetzt werden
zu können, dass
Luft dem Ofen unter hohem Druck zugeführt wird, und Schamotteziegel
im Inneren des Ofens verbaut sein sollten, weil die Brennstoffe
bei hoher Temperatur verbrannt werden, und so werden die Verbrennungskosten
hoch. Insbesondere verträgt
eine aus Metallen hergestellte Brennkammer keine hohen Temperaturen
und erodiert, wodurch die Haltbarkeit des Ofens herabgesetzt wird.
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Die
EP 0 223 270 erörtert einen
Hochgeschwindigkeitsbrennofen und Verbrennungsofen, der in der Lage
ist, Kohlenstaub im Brennofen zu verbrennen. Das Hauptmerkmal der
Erfindung der
EP 0 223 270 liegt
darin, dass Schweröl
oder Kohlenstaub mit einem primären
Luftstrom gemischt und in den Brennofen eingespritzt werden kann,
um einen schnell umlaufenden sekundären Luftstrom aus tangentialen
Luftstromeinlässen
an einem Innenrohr zur Unterstützung
der Verbrennung einzuleiten, wobei diese Verbrennung vollzogen und
die Flamme verstärkt
werden kann. Weil es jedoch im System der Erfindung Schwierigkeiten
gibt, die erforderliche hohe Temperatur zu erreichen, ist es unwahrscheinlich, den
erwarteten Effekt zu erzielen, dass eine Luftverschmutzung durch
vollständige
Verbrennung verhindert werden kann.
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Das
US-Patent Nr. 4,526,529 stellt
ein sauberes Verbrennungsverfahren und eine saubere Verbrennungsvorrichtung
zum Verbrennen von Schwerölen
bereit. Weil der Hauptgegenstand der Erfindung die Bereitstellung
eines verbesserten Verbrennungsverfahrens und einer sauberen Verbrennungsvorrichtung
zur sauberen Verbrennung von Schweröl ist, wie etwa eines Öls, das
sich aus der Destillation eines Rohöls ergibt, einer Emulsion und
einer teilweise oder vollständig
verbrennbaren Suspension eines Feststoffs in einer Flüssigkeit
oder einem Gas, eignet sich jedoch das Verfahren und die Vorrichtung
der Erfindung nicht dazu, auf einen Verbrennungsofen für allgemeine
Abfallgüter
angewendet zu werden.
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Im
US-Patent Nr. 4,002,127 ist
eine Zyklonstruktur zur Verwendung bei der Steuerung des Stroms
zweier Luftgasströme
vorgesehen, um eine örtlich
begrenzte, einwärts
gerichtete radiale Strömung
zu erzeugen. Jedoch ist der Strom der beiden Luftgasströme der Erfindung
nur dazu gedacht, der Kammer mehr Luft bereitzustellen, was aber
nicht ausreicht, um die Temperatur in der Kammer eine hohe Temperatur
erreichen zu lassen, die zur vollständigen Verbrennung von Abfallgütern erforderlich ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Dementsprechend
wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der im Stand der Technik
auftretenden Probleme gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, ein Zentrifugalverbrennungsverfahren nach Anspruch
1 und einen Zentrifugalverbrennungsofen nach Anspruch 5 bereitzustellen.
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Das
Zentrifugalverbrennungsverfahren, das einen Luftstrom in einem Ofen
verwendet, umfasst die folgenden Schritte:
- a)
erstes Vorwärmen
von kühler
Luft, die von einem unteren Teil einer unteren Außenwanne durch
einen Raum zwischen einem Brennstoffbehälter und der unteren Außenwanne
zugeführt wird;
- b) Zuführen
der erstvorgewärmten
Luft zu einem Gebläse
und zweites Vorerwärmen
der erstvorgewärmten
Luft in einem Raum zwischen einer ersten Brennkammer und einer oberen
Außenwanne;
- c) drittes Vorwärmen
der in die erste Brennkammer eingespeisten zweitvorgewärmten Luft,
wobei die zweitvorgewärmte
Luft in Kontakt mit einer Innenwand der ersten Brennkammer aufgrund
einer Fliehkraft umläuft,
die von der zweitvorgewärmten
Luft, die in der ersten Brennkammer kontinuierlich umläuft, erzeugt
wird, und in den Brennstoffbehälter
unter gleichzeitiger Absorption von kalorischer Wärme von
der Innenwand der ersten Brennkammer absteigt;
- d) Bilden eines Mischzündungs-Verbrennungssektors,
in dem die drittvorgewärmte
Luft mit Brennstoff in dem Brennstoffbehälter vermischt wird und ein
resultierendes Gemisch umläuft
und verbrannt wird;
- e) Bilden eines Verbrennungssektors vom hohen Schwerkrafttyp,
in dem brennbare Stoffe hoher Schwerkraft, die in dem Mischzündungs-Verbrennungssektor
unvollständig
verbrannt wurden, in die drittvorgewärmte Luft in der ersten Brennkammer
eingespeist werden, während
sie gleichzeitig in einer ausreichend langen Verbrennungsstrecke und
einem langen Verbrennungszeitraum verbrannt werden;
- f) Bilden eines Hochtemperatur-Verbrennungssektors vom niedrigen
Schwerkrafttyp, in dem brennbare Stoffe niedriger Schwerkraft, die
in dem Verbrennungssektor vom hohen Schwerkrafttyp unvollständig verbrannt
wurde, in eine Mitte der ersten Brennkammer überführt und gesammelt werden und
aufsteigen, während
sie gleichzeitig umlaufen und verbrannt werden;
- g) Bilden eines Hochtemperatur-Wärmekernsektor in einer Mitte
des Ofens, und
- h) Steuern der Richtung des Luftstroms, der zu dem oberen Ende
des zwischen der ersten Brennkammer und der Außenwanne gebildeten Raums aufgestiegen
ist, so dass die erforderliche Luftmenge im Inneren der ersten Brennkammer
unter Umlaufen in Kontakt mit der Innenwand der ersten Brennkammer
absteigt und der restliche Teil dieser Luft im Inneren einer zweiten
Brennkammer, die an dem oberen Teil der ersten Brennkammer angeordnet
ist, unter Umlaufen in Kontakt mit der Innenwand der zweiten Brennkammer
weiter aufsteigt, wobei das Umlaufen dieser Luft in Kontakt mit
diesen Innenwänden
der Brennkammern durch kontinuierliche Zufuhr der Luft durch die Gebläse erreicht
wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile
der vorliegenden Erfindung lassen sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung
in Zusammenschau mit den beigefügten
Zeichnungen klarer verstehen:
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1 ist
eine Längsschnittansicht
eines Ofens nach der vorliegenden Erfindung, wobei ein Luftstrom
im Inneren des Ofens gezeigt ist;
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2a ist
eine Querschnittsansicht des Ofens entlang der Linie A-A von 1,
wobei der Luftstrom im Inneren des Ofens gezeigt ist;
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2b ist
eine Querschnittsansicht des Ofens entlang der Linie B-B von 1,
wobei der Luftstrom im Inneren des Ofens gezeigt ist;
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2c ist
eine Querschnittsansicht des Ofens entlang der Linie C-C von 1,
wobei der Luftstrom im Inneren des Ofens gezeigt ist;
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2d ist
eine Querschnittsansicht des Ofens entlang der Linie D-D von 1,
wobei der Luftstrom im Inneren des Ofens gezeigt ist;
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3 ist
eine Längsschnittansicht
des Ofens nach der vorliegenden Erfindung, wobei mehrere durch den
Luftstrom unterteilte Verbrennungssektoren gezeigt sind;
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4a ist
eine Längsschnittansicht
des Ofens, wobei der vorgewärmte
Luftstrom in Teilen a und g des Ofens gezeigt ist;
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4b ist
eine Längsschnittansicht
eines Teils des Ofens, wobei der vorgewärmte Luftstrom im Teil b des
Ofens gezeigt ist;
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4c ist
eine Längsschnittansicht
eines Teils des Ofens, wobei ein Abluftstrom in Teilen c und f des
Ofens gezeigt ist;
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4d ist
eine Längsschnittansicht
eines Teils des Ofens, wobei der Abluftstrom im Teil d des Ofens
gezeigt ist; und
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4e ist
eine Längsschnittansicht
eines Teils des Ofens, wobei der Abluftstrom im Teil e des Ofens
gezeigt ist.
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Beste Art und Weise zur Umsetzung
der Erfindung
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Nun
sollte Bezug auf die Zeichnungen genommen werden, worin dieselben
Bezugszahlen durchgehend in den verschiedenen Zeichnungen verwendet
werden, um dieselben Bestandteile zu bezeichnen.
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Um
ein Zentrifugalverbrennungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung
zu bewerkstelligen, ist ein Ofen 50 vorgesehen, der einen
Flansch 2 umfasst, der um ein unteres Teil einer zylindrischen
ersten Brennkammer 1 herum angeordnet ist und von der ersten
Brennkammer 1 nach außen
vorsteht; eine obere und eine untere Außenwanne 3 und 4,
die fest über
bzw. unter dem Flansch 2 sitzen; ein Brennstoffbehälter 6,
der unter der ersten Brennkammer 1 angeordnet ist, während eine
Oberseite des Brennstoffbehälters 6 offen
und in engem Kontakt mit einem Boden des Flanschs 2 der
ersten Brennkammer 1 ist, und wobei eine Unterseite des
Brennstoffbehälters 6 mit
einem Hydraulikheber 5 zum Anbringen/Lösen des Brennstoffbehälters 6 kombiniert
ist; ein Flansch 9, der von einem unteren Teil einer zweiten
Brennkammer 8 vorsteht, die eine Abgaswanne 7 besitzt, die
auf einer Oberseite von ihr angeordnet ist, und an einem oberen
Teil der oberen Außenwanne 3 angeordnet
ist; ein oder mehrere Gebläse 11,
das bzw. die an ein Luftzufuhrrohr 10 angeschlossen ist
bzw. sind, das tangential am unteren Teil der oberen Außenwanne 3 angeschlossen
ist, und über
ein Luftanschlussrohr 13 an ein Luftansaugrohr 12 angeschlossen
ist, das an den oberen Teil der unteren Außenwanne 4 so angeschlossen
ist, dass das Gebläse 11 mit
dem Luftansaugrohr 12 in Verbindung gesetzt ist; eine Luftrichtungs-Steuerplatte 14,
die an einem oberen Teil eines Raums zwischen der ersten Brennkammer 1 und
der oberen Außenwanne 3 angeordnet
ist, und am oberen Teil der oberen Außenwanne 3 angeordnet
ist; und mehrere Luftstrom-Steuereinrichtungen 16,
die an einem oberen Teil der oberen Außenwanne 3 angeordnet
sind und jeweils aus einer Luftrichtungs-Steuerplatte 14 und
einem Steuerstab 15 bestehen, der mit der Luftrichtungs-Steuerplatte drehbar
verbunden ist.
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Zusätzlich umfasst
der Ofen 50 nach der vorliegenden Erfindung eine an der
unteren Außenwanne 4 angeordnete Öffnungs-/Schließtür, die den Brennstoffbehälter 6 abdeckt,
durch welche ein Zugang und Ausgang in den bzw. aus dem Brennstoffbehälter 6 ermöglicht wird,
und mehrere Rollen, die fest an einem Boden des Brennstoffbehälters 6 angebracht
sind, um ihn unter Verwendung von Schienen zu transportieren, die Öffnungs-/Schließtür und die Rollen
sind jedoch in den Zeichnungen nicht gezeigt.
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Nach
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Zentrifugalverbrennungsverfahren,
das einen Luftstrom in einem Ofen verwendet, die Schritte des ersten
Vorwärmens
von kühler
Luft durch Absorbieren einer kalorischen Wärme aus einer Außenwand eines
Brennstoffbehälters 6 und
damit des Abkühlens der
Wände des
Brennstoffbehälters 6,
wobei Lärm des
Gebläses
dadurch reduziert wird, dass die kühle Luft durch einen Raum zwischen
dem Brennstoffbehälter 6 und
der unteren Außenwanne 4 gesaugt wird;
des Zuführens
der erstvorgewärmten
Luft in einen Raum, der zwischen einer ersten Brennkammer 1 und
der oberen Außenwanne 3 gebildet
ist, und zwar durch das Gebläse 11,
das tangential an einen unteren Teil der unteren Außenwanne 4 angeschlossen
ist, um die zugeführte
Luft in den Raum aufsteigen und dort umlaufen zu lassen, der zwischen
der ersten Brennkammer 1 und der oberen Außenwanne 3 gebildet
ist, in dem die erstvorgewärmte
Luft eine kalorische Wärme
der ersten Brennkammer 1 absorbiert und gleichzeitig die
Außenwand
der ersten Brennkammer 1 kühlt und dabei mit hoher Geschwindigkeit
aufsteigt und umläuft;
des Regelns/Steuerns der Menge der zweitvorgewärmten Luft, die aufhört, aufzusteigen,
weil ein Flansch 9, der an einem unteren Teil der zweiten
Brennkammer 8 angeordnet ist, das Aufsteigen der zweitvorgewärmten Luft
durch Steuern des Winkels einer Luftstrom-Steuereinrichtung 16 verhindert;
des Drittvorwärmens
der zweitvorgewärmten
Luft, die in die erste Brennkammer zugeführt wurde, in der die zweitvorgewärmte Luft
zum Brennstoffbehälter
absteigt und dabei in Kontakt mit der Innenwand der ersten Brennkammer 1 aufgrund der
Zentrifugalkraft umläuft,
die durch den Umlauf des Luftstroms, der in der ersten Brennkammer
immer noch anhält,
erzeugt wird, kalorische Wärme
aus der Innenwand der ersten Brennkammer absorbiert und deshalb
die Innenwände
der ersten Brennkammer 1 und des Brennstoffbehälters 6 kühlt.
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Beim
Durchführen
der vorstehend erwähnten
Schritte wird die drittvorgewärmte
Luft mit Brennstoff im Brennstoffbehälter 6 vermischt,
wodurch ein Mischzündungs-Verbrennungssektor
f gebildet wird, und das sich ergebende Gemisch darin umläuft und verbrannt
wird. Brennbare Stoffe hoher Schwerkraft, die im Mischzündungs-Verbrennungssektor
f unvollständig
verbrannt wurden, werden in die drittvorgewärmte Luft b getrieben, die
in der ersten Brennkammer 1 absteigt, wodurch ein Verbrennungssektor
c vom hohen Schwerkrafttyp gebildet wird, in dem sie in einer ausreichend
langen Verbrennungsstrecke und einem langen Verbrennungszeitraum
verbrannt werden. Brennbare Stoffe niedriger Schwerkraft, die in
dem Verbrennungssektor c vom hohen Schwerkrafttyp unvollständig verbrannt
wurden, werden in eine Mitte der erste Brennkammer 1 überführt, wodurch
ein Hochtemperatur-Verbrennungssektor d niedriger Schwerkraft gebildet
wird, in dem sie gesammelt und weiterverbrannt werden und zur zweiten
Brennkammer 8 aufsteigen, während sie gleichzeitig umlaufen
und verbrannt werden. Ein Hochtemperatur-Wärmekernsektor e ist in der
Mitte des Ofens gebildet, dessen Temperatur im Ofen am höchsten ist.
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Brennbare
Stoffe, die im Hochtemperatur-Verbrennungssektor d niedriger Schwerkraft
und dem Hochtemperatur-Wärmekernsektor
e unvollständig
verbrannt wurden, werden wieder in die absteigende und umlaufende
drittvorgewärmte
Luft b in der ersten Brennkammer 1 getrieben, und zwar
aufgrund ihrer hohen Schwerkraft und der Zentrifugalkraft des umlaufenden
Luftstroms, und werden deshalb wieder in den Hochtemperatur-Verbrennungssektor
vom niedriger Schwerkrafttyp oder den Hochtemperatur-Wärmekernsektor
e zusammen mit der drittvorgewärmten
Luft b eingeleitet.
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Einige
brennbare Stoffe, die in der ersten Brennkammer 1 unvollständig verbrannt
und in die zweite Brennkammer 8 mit dem Luftstrom überführt wurden,
der von den zentralen Teilen der ersten Brennkammer 1 nach
oben steigt, werden durch die zweitvorgewärmte Luft a wieder verbrannt,
die durch die Luftstrom-Steuereinrichtung 16 aufsteigt.
Die zweitvorgewärmte
Luft absorbiert eine kalorische Wärme aus der Innenwand der zweiten
Brennkammer, und kühlt
deshalb die Wand. Schließlich
werden nach dieser Erfindung nur Verbrennungsgase, nämlich die
vollständig
verbrannten brennbaren Stoffe durch eine Abgaswanne 7 ausgestoßen.
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Der
Ofen 50 wird wie folgt betrieben.
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Nachdem
Brennstoff 17, der in den Brennstoffbehälter 6 eingefüllt ist,
durch eine manuelle oder automatische Zündvorrichtung entzündet wurde,
wird eine Oberseite des Brennstoffbehälters 1 eng anliegend
an einem Boden des Flanschs 2, der an einem unteren Teil
der ersten Brennkammer 1 angeordnet ist, durch einen Hydraulikheber 5 zum
Anbringen/Lösen
des Brennstoffbehälter 6 angebracht.
Als Nächstes
wird kalorische Wärme
während
des Vermischens von Brennstoff mit Luft und des Verbrennens des
sich im Brennstoffbehälter 6 ergebenden
Gemischs erzeugt, und die Außenwand
des Brennstoffbehälters 6 wird
abgekühlt,
und kühle
Luft, die durch einen Boden der unteren Außenwanne 4 zugeführt wird,
wird erstvorgewärmt,
während
die kühle
Luft durch einen Raum zwischen dem Brennstoffbehälter 6 und der unteren
Außenwanne 4 durch
Betätigen des
Gebläses 11 mit
hoher Geschwindigkeit strömt. Die
erstvorgewärmte
Luft g wird durch das Gebläse 11 tangential
in einen Raum zwischen der ersten Brennkammer 1 und der
oberen Außenwanne 3 eingeleitet
und steigt durch Umlaufen bei hoher Geschwindigkeit nach oben. Dabei
absorbiert die durch das Gebläse 11 zugeführte erstvorgewärmte Luft
g die kalorische Wärme
der ersten Brennkammer 1, die sich dabei in eine zweitvorgewärmte Hochtemperaturluft
a verwandelt, und kühlt
dabei eine Außenwand der
ersten Brennkammer 1. Wenn Luft, die durch Umlaufen in
einem Raum zwischen der ersten Brennkammer 1 und der oberen
Außenwanne 3 aufsteigt, einen
Boden des Flanschs 9 der zweiten Brennkammer 8 erreicht,
steigt sie nicht weiter auf, weil der Flansch 9 das Aufsteigen
der Luft verhindert, und die Menge an Luft, die in die erste Brennkammer 1 und die
zweite Brennkammer 8 eingeleitet wird, kann durch einen
Winkel einer Luftrichtungs-Steuerplatte 14, die unter dem
Flansch 9 der zweiten Brennkammer 8 angeordnet
ist, mit einer Drehung von Steuerstäben 15 von Luftstrom-Steuereinrichtungen 16 verändert geregelt/gesteuert
werden.
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Weil
kalorienreiche Abfälle
auf Polymerbasis, wie Abfallvinyl, Abfallkunststoff und Abfallreifen viele
flüchtige
Bestandteile haben und sich schnell zersetzen, wenn die kalorienreichen
Abfälle
auf Polymerbasis mit Heißluft
in Kontakt sind, steigt eine Temperatur von brennbaren Stoffen an
und somit entsteht rußiger
Rauch, der von einer unvollständigen
Verbrennung herrührt,
in Verbindung mit einer explosiven Verbrennung.
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Wenn
dabei die Luftrichtungs-Steuerplatte 14 der Luftrichtungs-Steuereinrichtung 16 sich
in einem Winkel von 135° zu
einer Luftumlaufrichtung befindet (wie in den Zeichnungen gezeigt),
wird die Menge von zweitvorgewärmter
Heißluft,
die zur ersten Brennkammer 1 absteigt, reduziert und eine
Verbrennungsgeschwindigkeit wird langsam, wodurch die explosive
Verbrennung verhindert wird. Zusätzlich
werden in der ersten Brennkammer 1 unvollständig verbrannte
Stoffe mit ausreichend zweitvorgewärmter Heißluft vollständig verbrannt,
indem die Menge an Luft erhöht
wird, die in die zweite Brennkammer 8 eingeleitet wird.
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Befindet
sich hingegen die Luftrichtungs-Steuerplatte 14 der Luftrichtungs-Steuereinrichtung 16 in
einem Winkel von 45° zu
einer Luftumlaufrichtung, wird die Menge an Luft erhöht, die
in die erste Brennkammer 1 eingeleitet wird, und die Menge an
Luft gesenkt, die in die zweite Brennkammer 8 eingeleitet
wird. Mit anderen Worten kann eine Verbrennungsrate, eine Verbrennungstemperatur
und eine erforderliche Wärmekapazität pro Stunde
durch die Luftstrom-Steuereinrichtung 16 geregelt/gesteuert werden.
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Luft,
die der ersten Brennkammer 1 zugeführt wird, wird wegen der von
einem kontinuierlichen Luftumlauf herrührenden Zentrifugalkraft nicht
zur Mitte der ersten Brennkammer 1 diffundiert, sondern steigt
in den Brennstoff 17 vorhaltenden Brennstoffbehälter 6 ab,
während
sie in engem Kontakt mit der Innenwand der ersten Brennkammer 1 umläuft. Dabei
kühlt die
Luft, die der ersten Brennkammer 1 zugeführt wird,
die Innenwand der ersten Brennkammer 1, die durch Strahlungswärme aus
dem Verbrennungssektor c hoher Schwerkraft, dem Hochtemperatur-Verbrennungssektor
d niedriger Schwerkraft und dem Hochtemperatur-Wärmekernsektor in der ersten
Brennkammer 1 erwärmt
wird, und wird gleichzeitig in die drittvorgewärmte Heißluft b umgewandelt.
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Die
drittvorgewärmte
Heißluft
b, die dem Brennstoffbehälter 6 zugeführt wird,
wird mit hoher Geschwindigkeit umgewälzt und mit Brennstoff 17 vermischt,
das sich ergebende Gemisch wird dann im Mischzündungs-Verbrennungssektor f
verbrannt, bevor es zur Mitte der ersten Brennkammer 1 überführt wird.
Dabei werden Hochtemperaturatome oder -moleküle zum Hochtemperatur-Verbrennungssektor
d des niedrigen Schwerkrafttyps und zum Hochtemperatur-Wärmekernsektor 2 übertragen,
bei dem es sich um eine Höchsttemperatur
in der ersten Brennkammer 1 handelt, und steigen bei gleichzeitigem Umlaufen
in hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit auf, wodurch das Gemisch
aus der drittvorgewärmten
Luft b mit Brennstoff 17 vollständig verbrannt wird.
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Zusätzlich werden
brennbare Stoffe hoher Schwerkraft zum Verbrennungssektor c vom
hohen Schwerkrafttyp übertragen,
der näher
an der Mitte der ersten Brennkammer 1 ist als der drittvorgewärmte Luftstrom
b, laufen in hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur um und werden
verbrannt, während
gleichzeitig eine ausreichend lange Verbrennungsstrecke und -zeit
sichergestellt wird. Verbrannte brennbare Stoffe werden in ihrer
Schwerkraft bis nahe an Null reduziert und werden in den Hochtemperatur-Verbrennungssektor
d niedriger Schwerkraft und den Hochtemperatur-Wärmekernsektor e überführt, um
bei hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur vollständig verbrannt
zu werden.
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Dabei
sinken brennbare Stoffe, die sich in den Hochtemperatur-Verbrennungssektor
d niedriger Schwerkraft und Hochtemperatur-Wärmekernsektor e nicht thermisch
zersetzt haben, aufgrund ihres Gewichts nach unten und werden zu
den drittvorgewärmten
Luftströmen
b übertragen
und noch einmal verbrannt, wodurch der brennbare Stoff vollständig verbrannt
wird.
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Reste,
die in der ersten Brennkammer 1 unvollständig verbrannt
wurden, werden mit dem zweitvorgewärmten Heißluftstrom a vollständig verbrannt, der
durch die Luftstrom-Steuereinrichtung 16 in
der zweiten Brennkammer 8 aufsteigt, was gleichzeitig die
Innenwand der zweiten Brennkammer 8 kühlt, und somit wird kein verschmutzendes
Verbrennungsgas durch eine Abgaswanne 7 ausgestoßen.
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Weil
darüber
hinaus die untere Außenwanne 4 außerhalb
des Brennstoffbehälters 6 angeordnet ist,
und zwar so, dass ein Raum zwischen dem Brennstofftank 6 und
der unteren Außenwanne 4 gebildet
ist, kühlt
kühle Luft,
die durch das Gebläse 11 angesaugt
wird und durch den Raum zwischen dem Brennstoffbehälter 6 und
der unteren Außenwanne 4 strömt, die
Außenwand
des Brennstoffbehälters 6 und
absorbiert gleichzeitig die kalorische Wärme des vorzuwärmenden
Brennstoffbehälters 6.
Weil außerdem
der Raum zwischen dem Brennstoffbehälter 6 und der unteren
Außenwanne 4 als
Ansaugweg wirkt und die kühle
Luft, die durch den Raum strömt,
erst vorgewärmt
wird, bevor sie in das Gebläse 11 geleitet wird,
wird vom Gebläse 11 ausgehender
Lärm im Vergleich
zum herkömmlichen
Gebläse
reduziert, das kühle
Luft direkt aus der Atmosphäre
ansaugt.
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Nachdem
kalorienreiche Abfälle
auf Polymerbasis wie etwa Abfallvinyl, Abfallkunststoff, Abfallreifen
und Abfallöl
entsprechend dem Zentrifugalverbrennungsverfahren der vorliegenden
Erfindung verbrannt worden waren, wurde eine Temperaturverteilung
im Ofen 50 gemessen und betrug in der zweitvorgewärmten Luft
a 100 bis 200°C,
in der drittvorgewärmten
Luft b 300 bis 500°C,
im Mischzündungs-Verbrennungssektor
f 1000 bis 1200°C,
im Verbrennungssektor e vom hohen Schwerkrafttyp 1200 bis 1400°C, im Hochtemperatur-Verbrennungssektor
d vom niedrigen Schwerkrafttyp 1300 bis 1500°C, und im Hochtemperatur-Wärmekernsektor
e 1500 bis 1900°C.
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Deshalb
stellt die vorliegende Erfindung ein Zentrifugalverbrennungsverfahren
bereit, das sich dadurch auszeichnet, dass toxische Substanzen,
die für
Menschen gefährlich
sind, bei hoher Temperatur vollständig zersetzt werden und lediglich
nicht verschmutzendes Gas in die Atmosphäre ausgestoßen wird, weil nur Verbrennungsgas
mit 1300°C
oder darüber
ausgestoßen
wird, das im Hochtemperatur-Verbrennungssektor d vom niedrigen Schwerkrafttyp und
im Hochtemperatur-Wärmekernsektor
e thermisch zersetzt wurde.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie
vorstehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung ein Zentrifugalverbrennungsverfahren
bereit, wobei brennbare Stoffe bei hoher Temperatur vollständig verbrannt
werden können,
indem Luft durch ein Gebläse
in einen Ofen ohne separate zusätzliche
Vorrichtung oder zusätzlichen
Brennstoff zugeführt
wird, und indem ein Raum im Ofen in viele Verbrennungssektoren unterteilt
wird, und zwar unter Nutzung einer Zentrifugalkraft, die von einem
Hochgeschwindigkeitsluftumlauf herrührt. Das Zentrifugalverbrennungsverfahren
der vorliegenden Erfindung hat insofern Vorteile, als, obwohl Materialien
des Ofens keine speziellen Feuerfestmaterialien, sondern Metalle
sind, der Ofen dauerhaft ohne einen herkömmlichen Spezialbrenner verwendet
werden kann, der in der Lage ist, einer Hochgeschwindigkeits- und
Hochtemperaturverbrennung standzuhalten, Sauerstoff unter hohem
Druck zuzuführen,
und ein Schamottestein verwendet wird, um die Wand des Ofens zu
schützen,
weil kalorische Wärme
durch einen vorgewärmten
Luftstrom absorbiert wird, der mit hoher Geschwindigkeit um eine
Innen- und eine Außenwand
einer ersten Brennkammer, und um Innenwände eines Brennstoffbehälters und
einer zweiten Brennkammer umläuft
und somit eine übermäßige Erwärmung des
Brennstoffs, der ersten und zweiten Brennkammer und der oberen und
unteren Außenwanne
verhindert wird.
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung sind, dass Größe und Gewicht
des Ofens nach der vorliegenden Erfindung um das Zweifache oder
mehr im Vergleich zu einem herkömmlichen
Ofen reduziert sind, weil der Aufbau einfach ist und eine Hochtemperatur-
und Hochgeschwindigkeitsverbrennung stattfindet, entflammbare Stoffe,
die sich für
gewöhnlich
nicht zum Verbrennen eignen, schnell verbrannt werden können, ein
Heizkessel, der in einem Vinylbehälter oder einem Vinylbadbehälter verwendet wird,
die komplette Verbrennungswärme
wiederverwendet, um Energie zu sparen, und die Bau- und Betriebskosten
für eine
Mülldeponie
eingespart werden, weil vollständig
verbranntes Gas aus dem Verbrennungsofen ausgestoßen wird,
um eine Umweltverschmutzung zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde auf veranschaulichende Weise beschrieben,
und es sollte klar sein, dass die verwendete Terminologie von einer
beschreibenden und nicht einschränkenden
Beschaffenheit sein soll. Viele Modifizierungen und Abänderungen
an der vorliegenden Erfindung sind nach den Grundsätzen der
vorstehenden Lehren möglich.
Deshalb sollte klar sein, dass die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche anders
als speziell beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.