HU201990B - Rotary furnace - Google Patents

Description

A találmány tárgya forgókemence, amely vízhűtésű csöveket és átmenő jellegű lyukasztásos csíkokat tartalmaz, ahol a vízhűtésű csövek gázáteresztő fallal kiképzett hengert meghatározóan vannak elrendezve, a henger tengelye körül elforgathatóan van beépítve, a henger tengelye körül elforgathatóan van beépítve, ahol a forgástengely megdöntötten van felső és alsó tengelyvég között elrendezve, a felső tengelyvégnél éghető anyagot bevezető adagoló egység van csatlakoztatva, továbbá a hengerben égés közben az éghető anyagot a felső tengelyvég felől az alsó tengelyvég felé továbbító ívelt szakasz van kiképezve, a henger külső falához levegőt bevezető és a levegőt a porózus falon áthajtó széldoboz van illesztve, a széldoboz térrészekre van felosztva, a széldoboznál az egyik térrész az éghető anyag továbbítási útjával és az ívelt szakasszal kapcsolódóan, míg a másik térrész levegőt az ívelt szakaszhoz és az éghető anyag felett irányító módon van elrendezve, valamint a széldoboz térrészei oldalirányban legalább két rekeszre vannak felosztva, és a térrészekben az egyik rekesz a henger felső tengelyvégéhez, a másik rekesz a henger alsó tengelyvégéhez levegőt szállító módon van csatlakoztatva, továbbá a legalább két rekeszhez levegőt szállító eszköz van illesztve.

A 3 822 651 lsz. US szabadalmi leírás (kiadva 1974 júniusában) olyan forgókemencét ismertet, amelynél vízhűtésű csövek mellett átmenő jellegű lyukasztásos csíkok vannak. A vízhűtésű csövek gázáteresztő falat határoznak meg, közöttük henger alakú tér van, A henger tengelye körül elforgathatóan van kialakítva, a forgástengely dőlt. A felső tengelyvégnél éghető anyagot bevezető adagoló egység van csatlakoztatva. Ez a forgókemence igen hasznosnak bizonyult városi, kommunális szilárd hulladék elégetésében, az égetés során jól hasznosítható mennyiségű gőz generálására alkalmas. A városi kommunális hulladék égetése során, mint köztudott, rendkívül széles határok között változó égési jellemzőket mutató anyagkeverékeket kell elégetni.

Ha lényegében homogén anyagú tüzelőt, például szenet vagy olajat kell elégetni, a tökéletes égéshez szükséges levegő bevezetése jól megoldható. Ha viszont kommunális eredetű hulladékot kell égetéssel megsemmisíteni, a hagyományos eljárás az, hogy a legkedvezőtlenebb esetre számítva, nagy mennyiségben juttatnak levegőt az elégetendő anyaghoz, sok esetben jelentős mértékben túllépve az égetéshez feltétlenül szükséges mennyiséget. Ennek az eljárásnak számos indoka van. A kommunális hulladék általában nem elhanyagolható részarányban nedvességet is tartalmaz, amit az égetés előtt el kell távolítani. A hulladékban feltételezhetően többékevésbé könnyen eltávolítható formában illékony összetevők szintén jelen vannak. Ez szükségessé teszi a levegő olyan mérvű feleslegét, amivel elkerülhető az esetlegesen robbanó tulajdonságú gázelegyek lérejötte. További, a levegő feleslegének alkalmazását előidéző tényező az, hogy az égés zónájában kívánatos a reduktív hatású környezet kialakulásának elkerülése, mert ez a kemence szerkezeti anyagként használt acéllal, vasötvözetekkel szemben erősen agresszív hatású, korrózióját okozza.

Mindezen tényezők együttes hatásaként egyáltalában nem kivételes az a megoldás, hogy a szükségesnél tehát annál, amire az elégetés során ténylegesen igény van, akár háromszor, tehát 200%-kal több levegőt juttatnak az elégetendő kommunális hulladékhoz. Alevegő feleslege megterhelést jelent az egész rendszernek, annak energiaigényét mind a szállítás, mind az előmelegítés miatt növeli, s a hűtés az energiaveszteségek további emelkedését okozza. Az égési reakciókban részt nem vevő levegő tehát tulajdonképpen energiaveszteséget jelent, a hatásfokot rontja, aminek elkerülése kívánatos.

A 3 152 796 lsz. US szabadalmi leírás olyan elrendezést ismertet, amelynél a forgókemence különböző zónákra van osztva. Ezeknél a zónáknál eltérő mennyiségű levegőt juttatnak az égéstérbe. Tekintettel azonban arra, hogy a forgókemence egyes zónáiba juttatott anyagok minősége a kommunális hulladékok esetében előre aligha határozható meg, az ilyen zónás szabályozás a kommunális hulladékok égetéses megsemmisítésének problémáját aligha képes kielégítő módon megoldani.

A találmány feladata olyan forgókemence létrehozása, amely alkalmas az erősen változó minőségű éghető anyagok elégetéséhez a kívánt levegőmennyiségnek az égés változó feltételeit követő módon történő biztosítására.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kijelölt feladat megoldhatóvá válik, ha az égés zónájában több területen követjük az égéshez felhasznált levegő mennyiségét és fizikai jellemzőit.

A kitűzött feladat megoldására olyan forgókemencét dolgoztunk ki, amely vízhűtésű csöveket és átmenő jellegű lyukasztásos csíkokat tartalmaz, ahol a vízhűtésű csövek gázáteresztő fallal kiképzett hengert meghatározóan vannak elrendezve, a henger tengelye körül elforgathatóan van beépítve, ahol a forgástengely megdöntötten van felső és alsó tengelyvég között elrendezve, a felső tengelyvégnél éghető anyagot bevezető adagoló egység van csatlakoztatva, továbbá a hengerben égés közben az éghető anyagot a felső tengelyvég felől az alsó tengelyvég felé továbbító ívelt szakasz van kiképezve, a henger külső falához levegőt bevezető és a levegőt a porózus falon áthajtó széldoboz van illesztve, a széldoboz térrészekre van felosztva, a széldoboznál az egyik térrész az éghető anyag továbbítási útjával és az ívelt szakasszal kapcsolódóan, míg a másik térrész levegőt az ívelt szakaszhoz és az éghető anyag felett irányító módon van elrendezve, valamint a széldoboz térrészei oldalirányban legalább két rekeszre vannak felosztva, és a térrészekben az egyik rekesz a henger felső tengelyvégéhez, a másik rekesz a henger alsó tengelyvégéhez levegőt szállító módon van csatlakoztatva, továbbá a legalább két rekeszhez levegőt szállító eszköz van illesztve, és a találmány értelmében a levegőt szállító eszköz a légáramlást az első és a második térrészbe az égésteret elhagyó gázok szén-monoxid tartalmától függően szétválasztó első elosztószelepet tartalmaz, továbbá az első és második térrészben a légáramlást a rekeszek irányában az égéstér bemeneit tartományában áramló gáz hőmérsékletétől függően szabályozó második elosztószelepekkel van kiképezve.

-2HU 201990 Β

A találmány szerinti forgókemence erősen változó összetételű és hőértékű éghető anyagok, különösen kommunális hulladékok hatékony, nagyobb levegőfelesleg nélküli elégetését teszi lehetővé.

A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli alak kapcsán, a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra kommunális hulladék elégetésére szolgáló találmány szerinti forgókemencés elrendezés egy részletének keresztmetszete, a

2. ábra az 1. ábra szerinti 2-2 vonal szerinti keresztmetszet egy részletének kinagyított változata, míg a

3. ábra az 1. ábrán bemutatott forgókemencés elrendezéshez alkalmazott levegőáramoltató és szabályozó egység vázlata.

Az 1. ábra kommunális hulladék elégetéséhez kidolgozott 10 forgókemencét mutat, amely 11 széldobozzal, 12 égéstérrel és 13 adagolóegységgel van ellátva. A 11 széldoboz a 12 égéstérhez levegőt szállít, míg a 13 adagolóegység az éghető anyagot vezeti be. A10 forgókemence lényegében 14 vízhűtésű csövekkel határolt hengert alkot, ahol 15 lyukasztásos csíkok vannak a 14 vízhűtésű csövek között hegesztéssel beerősítve és ezek gázáteresztő falú 16 hengert határoznak meg. A15 lyukasztásos csíkok 17 nyílásokat tartalmaznak, amelyek a 16 henger palástján longitudinális irányban futnak.

A14 vízhűtésű csövek 18 és 19 gyűrűs záróvezetékekben végződnek, amelyek a 16 henger két zárólapján vannak elrendezve. A 10 forgókemencéhez 21 koncentrikus vezetékek révén 20 forgó csatlakozóelem kapcsolódik, amely víz betáplálására, a keletkező gőz és forró víz eltávolítására szolgál. A víz a 19 gyűrűs záróvezetéken át a 14 vízhűtésű csövekbe áramlik, míg a 18 gyűrűs záróvezeték gőz elvezetését biztosítja a 14 vízhűtésű csövek közül több segítségével és ezeken át a gőz a 21 koncentrikus vezeték gőztovábbító szakaszába jut.

A10 forgókemencét 23 támasztó görgők vezetik meg, elrendezésük olyan, hogy a 10 forgókemence hossztengelye ferde, vagyis van egy felső és egy alsó vége. A 10 forgókemencét az 1. ábrán bemutatott nyilak irányában 24 lánckerék forgatja. A forgatás kis sebességgel történik.

A12 égésteret 27 hevítővezeték határozzák meg, amelyeknek a 10 forgókemence irányába eső oldalnyílásuk és 28 alsó nyílásuk van, amely 29 hamutérre nyílik. Ez utóbbiban a hamu és az éghetetlen öszszetevők gyűlnek össze. A 13 adagoló egység 33 padlózat alatt elhelyezkedő 31 kamrávan van kiképezve, amelyből az éghető anyagot ki lehet önteni. A 31 kamra alsó részén 34 áthajtó elem helyezkedik el, amely a 16 henger felső végéhez juttatja az éghető anyagot.

Működése során a 34 áthajtó elem által a 16 hengerbe bejuttatott anyag az előzőleg már meggyújtott és égésben levő anyagtól meggyullad és a 16 henger lassú forgása miatt felhalmozódik, a 16 henger 35 ívelt szakaszán felgyülemlik. Mivel a 16 henger kis mértékben meg van döntve, a bejuttatott anyag lassan felülről lefelé csúszik. A hulladékban jelen levő éghetetlen összetevők és a hamu a 16 henger alsó végénél 36 megdöntött rácsozatra és onnan a 29 hamutérbe esik.

A találmány értelmében a 10 forgókemencébe vezetett levegő mennyiségét a 11 széldobozban szabályozzuk. Ez utóbbi 41 és 42 térrészre van osztva, amelyek a tűz előtti és a tűz utáni területekre juttatnak levegőt. Mindkét térrész 43,44,45 rekeszekre van osztva, amelyek feladata a 16 henger hossza mentén kijelölt szakaszokon levegő bejuttatása. így a beáramoltatott levegő mennyisége jól szabályozható.

A 11 széldoboz 42 térrésze a 16 henger külső felületéhez szállítja a levegőt. Jelenléte azt okozza, hogy a levegő a 35 ívelt szakaszon felhalmozódó anyagon kényszerül átáramolni. A 41 térrész a 35 ívelt szakasz szomszédságában mozgatja a levegőt, hatására a levegő az égő anyagon át kényszerül áramolni.

A levegő mennyiségének szabályozására kedvező lehetőséget mutat a 3. ábra. A levegő 52 befúvón át kerül a rendszerbe. Mennyiségét 51 légszelep szabályozza. Az 52 befúvóból a levegőt 53 elosztószelep irányítja a 11 széldoboz 41 és 42 térrészébe, továbbá 54 elosztószelepek biztosítják a 43,44 és 45 rekeszekbe a szükséges levegőmennyiség bejuttatását, ezzel a 10 forgókemence hossza mentén a szabályozott mennyiségű levegő felhasználását. A 10 forgókemencébe a 34 áthajtó elem az 55 nyű irányában is adagol éghető anyagot.

A levegő felhasználásának alapvető célja a kommunális hulladék nedvességtartalmának lecsökkentése, illetve olyan feltételek teremtése, amelyek között az esetlegesen oxigénben szegény atmoszféra nem jön létre és így robbanásveszélyes gázkeverékek keletkezésével nem kell számolni. Ez utóbbiak akkor keletkeznek, ha a hulladék illóanyagtartalma kevés oxigént tartalmazó gázzal keveredik. A16 henger felső részénél vagy bemeneténél a levegő a 43 rekeszekbe jut. Ha az égés ezekben a rekeszekben túlságosan intenzív, vagyis a forgókemence hosszához képest az égési idő elfogadhatlanul rövid, a hőmérséklet megemelkedik és ez 56 vezérlési úton át az 54 elosztószelep szűkítését, esetleges lezárását eredményezi, aminek következménye a 43 rekeszbe jutó levegő mennyiségének csökkenése, míg a 44 és 45 rekeszbe több levegő áramlik.

A 42 térrészen át bejutatott levegő áthatol az égő anyagon és az égési folyamatot elősegíti. A 41 térrészen át beáramló levegő teszi az égési folyamatot teljessé. Ha tökéletlen égés miatt szónmonoxid keletkezik, ez a berendezés szerkezeti anyagai számára erőteljesen korrodáló hatást jelent. Ilyenkor 57 vezérlési utat használunk arra, hogy az 53 elosztószelepet előző helyzetéhez képest jobban kinyissuk és ezzel a 41 térrészbe több levegőt szállítsunk.

A 10 forgókemence üzemének komplex jellemzésére a gőz áramló mennyiségének, illetve a 12 égéstér hőmérsékletének mérése ad módot. A méréssel 58 vezérlési úton keresztül olyan jelet szolgáltatunk, amely az 51 légszelep nyílásának nagyságát szabályozza, így a rendszerbe bejutó teljes levegőmennyiség növelhető vagy csökkenthető. Az 51 légszelep az égés ütemének általános szabályozására szolgál. Ez a megoldás azonban lényegében azonos azzal, amit a széntüzelésű kazánoknál szokás alkalmazni.

A vezérlés említett módjának eredményeként

-3HU kézenfekdővé válik a 10 forgókemencében az égés zónájához juttatott levegő mennyiségének szabályozása, az égéshez szükséges oxigén mennyisége mindenkor az aktuális igényeknek megfelelően állítható be. Nyilvánvaló, hogy ezzel a megoldással elkerülhető a nagy levegőfeleslegek bevezetése, ami az égési folyamat hatásfokát lerontja, hiszen feleslegesen kell levegőt felhevíteni, majd lehűteni.

A találmány szerinti forgókemencében a 41 és 42 térrész és ennek 43,44 és 45 rekeszekre való felosztása az, ami az égés oxigénellátásának feltételeit szabályozhatóvá teszi és aminek eredményeként az égési folyamat sz ismert megoldásokhoz képest jobb hatásfokkal biztosítható.

A találmány szerinti forgókemence működési jellemzőiben a hatékony szabályozás eredményei tükröződnek. Az éghető anyag mozgása során először a nedvesség és az illékony összetevők távoznak el, majd fokozatosan az éghető összetevők kiégnek. Az éghető anyag felhalmozódik, az égés folyamata során összetömörödik és ez a levegő oxigéntartalmának hasznosítását is elősegíti. Előnyös, hogy a 12 égéstér fala porózus felépítésű, mivel ennek révén a kívánt helyre a levegő közvetlenül is, a falon át bevezethető.

Claims (1)

1. SZABADALMI IGÉNYPONT

   Forgókemence, amely vízhűtésű csöveket és átmenő jellegű lyukasztásos csíkokat tartalmaz, ahol a vízhűtésű csövek gázáteresztő fallal kiképzett hengert meghatározóan vannak elrendezve, a henger tengelye körül elforgathatóan van beépítve, ahola a forgástengely megdöntötten van felső és alsó tengelyvég között elrendezve, a felső tengelyvégnél éghető anyagot bevezető adagoló egység van csatlakoztatva, továbbá a hengerben égés közben az éghető anyagot a felső tengelyvég felől az alsó tengelyvég felé továbbító ívelt szakasz van kiképezve, a henger külső falához levegőt bevezető és a levegőt a porózus falon áthajtó széldoboz van illesztve, a széldoboz térrészekre van felosztva, a széldoboznál az egyik térrész az éghető anyag továbbítási útjával és az ívelt szakasszal kapcsolódóan, míg a másik térrész levegőt az ívelt szakaszhoz és az éghető anyag felett irányító módon van elrendezve, valamint a széldoboz térrészei oldalirányban legalább két rekeszre vannak felosztva, és a térrészekben az egyik rekesz a henger felső tengelyéhez, a másik rekesz a henger alsó tengelyvégéhezlevegőt szállító módon van csatlakoztatva, továbbá a legalább két rekeszhez levegőt szállító eszköz van illesztve, azzal jellemezve, hogy a levegőt szállító eszköz a légáramást az első és a második térrészbe (41, 42) az égésteret (12) elhagyó gázok szén-monoxid tartalmától függően szétválasztó első elosztószeleppel (53), valamint az első és második térrészben (41,42) a légáramlást a rekeszek (43,44,45) irányában az égéstér (12) bemeneti tartományában áramló gáz hőmérsékletétől függően szabályozó második elosztószelepekkel (54) van kiképezve.

   A leírásban alkalmazott hivatkozási jelek jegyzéke:

   10 forgókemence

   11 széldoboz

   12 égéstér

   13 adagoló egység

   14 vízhűtésű cső

   15 lyukasztásos csík

   16 henger

   17 nyílás

   18 gyűrűs záróvezeték

   19 gyűrűs záróvezeték

   20 forgó csatlakozóelem

   21 koncentrikus vezeték

   23 támasztó görgő

   24 lácnkerék

   27 hevítővezeték

   28 alsó nyílás

   29 hamutér 31 kamra

   33 padlózat

   34 áthajtó elem

   35 ívelt szakasz

   36 megdöntött rácsozat 41,42 térrész

   43,44,45 rekesz

   51 légszelep

   52 befúvó

   53,54 elosztószelep 55 nyíl

   56,57,58 vezérlési út