MD829Z - Arzător pentru arderea combustibilului solid - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la termotehnică, în special la arzătoare pentru arderea combustibilului solid, şi poate fi utilizată la arderea diferitor deşeuri de lemn în focarele cazanelor pentru încălzirea apei şi în sistemele de încălzire.Arzătorul pentru arderea combustibilului solid conţine o cameră (1) de ardere, un corp tubular (7), în care este amplasat un şnec (8) de debitare pentru combustibil, şi conducte (5, 6) de alimentare cu aer. Arzătorul conţine suplimentar o cameră (2) de ardere completă. Camera (1) este executată în formă de cilindru, iar camera (2) - în formă de semicilindru. Camerele (1, 2) sunt cuplate între ele şi amplasate orizontal şi etajat una deasupra celeilalte, totodată ca fund al camerei (2) serveşte suprafaţa exterioară a camerei (1). Camerele (1, 2) comunică între ele prin ferestre (3), iar în camera (2) sunt executate orificii (4) pentru ieşirea flăcării. La fiecare dintre camere (1, 2), înclinat faţă de axa longitudinală a acestora, cu orientare spre vatra camerelor (1, 2), sunt unite conductele (5, 6) de alimentare cu aer pentru debitarea aerului primar şi auxiliar, respectiv.

Description

Invenţia se referă la termotehnică, în special la arzătoare pentru arderea combustibilului solid, şi poate fi utilizată la arderea diferitor deşeuri de lemn în focarele cazanelor pentru încălzirea apei şi în sistemele de încălzire.

Înrăutăţirea calităţii combustibilului la nivel mondial, în particular mărirea umidităţii de lucru a deşeurilor de lemn, legată de industrializarea prelucrării materiei prime de lemn pentru necesităţile industriei mobilei, ne obligă să utilizăm deşeurile de lemn (aşchiile, rumeguşul, talaşul etc.) cu grad de umiditate destul de înalt - până la 50%. La rândul său, gradul sporit de umiditate al lemnului de foc influenţează negativ asupra stabilităţii aprinderii combustibilului, reduce viteza de ardere a acestuia şi eficacitatea arderii, în consecinţă se reduce eficienţa dispozitivului de ardere în întregime. La debitarea în arzător a combustibilului cu umiditatea de lucru ce depăşeşte umiditatea calculată are loc scăderea nivelului de temperatură în camera de ardere pe baza consumului de căldură pentru evaporarea umidităţii. Scăderea nivelului de temperatură în camera de ardere măreşte durata de timp pentru încălzirea şi uscarea combustibilului iniţial. De aceea problema principală, legată de arderea combustibilului cu grad de umiditate înalt, la care se referă deşeurile de lemn, constă în crearea unui dispozitiv de ardere, care să asigure arderea completă a combustibilului, şi în acelaşi timp să fie simplu din punct de vedere al construcţiei şi convenabil din punct de vedere al producerii.

Este cunoscut un arzător pentru arderea combustibilului solid, inclusiv a aşchiilor de lemn, care conţine o cameră de ardere, un corp tubular, în care este amplasat un şnec de debitare pentru combustibil, şi conducte de alimentare cu aer, care trec prin mijlocul şnecului. Capătul de lucru al arzătorului intră în interiorul camerei de ardere şi în el este instalată o cameră de aprindere. Conducta cu aer auxiliar este formată de un canal inelar, executat între o virolă concentrică şi un segment al suprafeţei exterioare a corpului şnecului cuprins de aceasta pe capătul proeminent al arzătorului. Ieşirile ambelor conducte de aer sunt unite constructiv în camera de aprindere [1].

Cu toate acestea, arzătorul cunoscut nu asigură condiţiile optime de ardere a combustibilului solid din cauza folosirii ineficiente a aerului, debitat în camera de ardere. Aceasta se explică prin trecerea curentului de aer prin sistemul complicat al canalelor înguste, inclusiv al canalelor inelare, ceea ce creează rezistenţă mare curentului de aer, micşorând presiunea aerului insuflat. În afară de aceasta, curentul de aer debitat în camera de ardere iese sub formă de jeturi inelare neîntrerupte, ceea ce nu face posibilă amestecarea suficientă а aerului cu combustibilul, necesară pentru arderea completă а acestuia. Procesul de ardere durează, iar viteza de ardere se reduce, întrucât depinde în mod direct de intensitatea aerului insuflat. Acest fapt, neprielnic îndeosebi în timpul folosirii combustibilului cu grad de umiditate înalt, duce la arderea incompletă, însoţită de emanarea în atmosferă а particulelor de combustibil nearse, şi reduce efectele economice şi ecologice. În afară de aceasta, executarea constructivă а camerei de aprindere la capătul de lucru al arzătorului, care intră in interiorul camerei de ardere, nu va contribui la procesul rapid şi sigur de aprindere а combustibilului, cu atât mai mult а celui cu grad de umiditate înalt.

Problema pe care o rezolvă invenţia propusă constă în înlăturarea dezavantajelor menţionate prin crearea unui arzător de gabarite mici, eficient pentru arderea combustibilului solid sub formă de deşeuri de lemn de fracţii mici cu grad de umiditate înalt - până la 30…50%, în care este optimizată la maximum amestecarea agentului de combustibil cu aerul, ceea ce asigură aprinderea sigură, arderea stabilă а combustibilului şi garantează reducerea emanaţiilor nocive.

Problema se soluţionează prin aceea că arzătorul pentru arderea combustibilului solid conţine o cameră de ardere, un corp tubular, în care este amplasat un şnec de debitare pentru combustibil, şi conducte de alimentare cu aer. Arzătorul conţine suplimentar o cameră de ardere completă. Camera de ardere este executată în formă de cilindru, iar camera de ardere completă - în formă de semicilindru. Camerele sunt cuplate între ele şi amplasate orizontal şi etajat una deasupra celeilalte. Ca fund al camerei de ardere completă serveşte suprafaţa exterioară a camerei de ardere. Camerele comunică între ele prin ferestre. În camera de ardere completă sunt executate orificii pentru ieşirea flăcării. La fiecare dintre camere, înclinat faţă de axa longitudinală a acestora, cu orientare spre vatra camerelor, sunt unite conductele de alimentare cu aer pentru debitarea aerului primar şi auxiliar, respectiv.

Ferestrele de comunicare a camerelor pot fi executate în semicilindrul superior al camerei de ardere.

Arzătorul poate fi dotat cu un dozator pentru reglarea cantităţii de combustibil, debitat într-o unitate de timp.

Conductele de alimentare cu aer pot fi dotate cu regulator de presiune a aerului, debitat în camere.

Orificiile pentru ieşirea flăcării pot fi executate reglabile.

Arzătorul poate conţine un dispozitiv de debitare în camera de ardere completă a combustibilului suplimentar, apei sau a soluţiei apoase, care constă din amestec de apă şi ulei mineral ars, în raport de 80% şi 20%, respectiv.

Arzătorul poate fi dotat cu cămaşă refractară.

În camera de ardere a arzătorului se creează un amestec de combustibil cu aer turbionar eficient, datorită căruia se produce arderea optimală a combustibilului. La rândul său, debitarea intensivă a aerului în camera de ardere completă permite de a regla temperatura prin amestecarea aerului primar cu cel auxiliar, ceea ce asigură arderea completă a combustibilului.

Rezultatul tehnic, obţinut la folosirea arzătorului propus, constă în eficacitatea mai înaltă a debitării aerului, ceea ce contribuie la crearea unor condiţii mai bune de amestecare a combustibilului cu aerul şi, în final, la arderea mai completă a combustibilului, prin aceasta sporind efectele economice şi ecologice.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-2, care reprezintă:

- fig. 1, imaginea schematică a arzătorului pentru arderea combustibilului solid, secţiune longitudinală,

- fig. 2, aceeaşi, secţiune transversală.

Arzătorul (fig. 1, 2) pentru arderea combustibilului solid, de exemplu a aşchiilor de lemn cu umiditatea de 30…50%, conţine o cameră 1 de ardere, executată în formă de cilindru. Arzătorul conţine suplimentar o cameră 2 de ardere completă, executată în formă de semicilindru. Camerele 1, 2 sunt cuplate între ele şi amplasate orizontal şi etajat una deasupra celeilalte. Ca fund al camerei 2 de ardere completă serveşte suprafaţa exterioară a camerei 1 de ardere. Camerele 1, 2 comunică între ele prin ferestre 3, care sunt executate în semicilindrul superior al camerei 1. În camera 2 de ardere completă sunt executate orificii 4 pentru ieşirea flăcării. Diametrul acestor orificii 4 depinde de puterea arzătorului. La fiecare dintre camere 1, 2, înclinat faţă de axa longitudinală a acestora, cu orientare spre vatra camerelor, sunt unite conductele 5, 6 de alimentare cu aer pentru debitarea aerului primar şi auxiliar, respectiv. Conductele 5, 6 sunt dotate cu regulator de presiune a aerului şi cu ventilatoare suflante (nu sunt indicate). Axele conductelor 5, 6 trec excentric una faţă de cealaltă şi se află într-un plan vertical, care coincide cu axa longitudinală a camerei 1 de ardere.

Arzătorul conţine, de asemenea, un corp tubular 7, în care este amplasat un şnec 8 de debitare pentru combustibil, înzestrat cu un mecanism de acţionare şi cu un dozator de debitare pentru reglarea cantităţii de combustibil, debitat într-o unitate de timp (nu sunt indicate).

Camera 1 de ardere este dotată cu o fereastră 9 pentru deservire şi acces în caz de avarie.

Arzătorul din exterior este dotat cu cămaşă refractară 10, executată din şamotă.

Arzătorul conţine un dispozitiv 11 de debitare în camera 2 a combustibilului suplimentar, apei sau a soluţiei apoase, care constă dintr-un amestec de apă şi ulei mineral ars, în raport de 80 şi 20%, respectiv, cu posibilitatea transformării ulterioare în gaz sau în vapori pentru optimizarea arderii.

Realizarea combinării propuse asigură gabarite minime şi reduce cantitatea de metal consumată la fabricarea arzătorului, iar particularitatea procesului de ardere propus constă în asigurarea stabilităţii de aprindere a combustibilului. Arzătorul revendicat este fiabil şi corespunde nivelului tehnicii moderne. El poate fi folosit la focarele cazanelor de încălzire a apei.

Arzătorul funcţionează în modul următor.

Buncărul (nu este indicat) se umple cu deşeuri de lemn, de exemplu cu aşchii mărunţite (de cel mult 50x50x100 mm), cu umiditatea de 30…50%. Este posibilă utilizarea deşeurilor de lemn, care conţin clei, ceea ce este caracteristic pentru întreprinderile industriei de mobilă.

Înainte de punerea în funcţiune a arzătorului se încălzeşte în prealabil suprafaţa interioară a camerei 1 de ardere până la temperatura de autoaprindere a combustibilului, care constituie 400…500°C. Apoi se conectează mecanismul de acţionare a şnecului 8 de debitare şi combustibilul din buncăr pe porţii ajunge în şnecul rotativ, al cărui lucru este controlat de către dozatorul de combustibil debitat într-o unitate de timp (în funcţie de tipul materiei prime lemnoase - talaş, rumeguş, aşchii etc.). Masa de combustibil compactă, uscată şi încălzită ajunge periodic din şnecul care lucrează în regim automat în camera 1 de ardere. Concomitent se include în lucru ventilatorul suflant (nu este indicat), cu care este unită conducta 5, care debitează aer încălzit în aceeaşi cameră 1. Curentul de aer este orientat spre vatra camerei 1. Lucrul conductei 5 îl controlează regulatorul de presiune a aerului (nu este indicat). Ca rezultat se formează amestecul de combustibil şi aer. Datorită formei cilindrice a camerei 1 în timpul insuflării se produce o mişcare turbionară, care exclude zonele stagnante, iar spaţiul închis al camerei împiedică evacuarea fracţiilor mici de combustibil din masa presată debitată de şnec chiar şi în cazul în care intensitatea insuflării este considerabilă. Direcţionarea spre vatra camerei permite de a distribui combustibilul în curentul de aer şi de a intensifica amestecarea acestora.

Nimerind în regimul de încălzire, pe pereţii incandescenţi ai camerei 1 de ardere, amestecul obţinut se autoaprinde, ceea ce exclude necesitatea procedurii de încălzire obligatorie. Amestecarea turbulentă а particulelor de combustibil accelerează procesul de ardere. Cu toate acestea, în camera 1 se produce arderea parţială а combustibilului, dar datorită ferestrelor 3 de comunicare а camerelor 1 şi 2 procesul de ardere а amestecului de combustibil şi aer se realizează concomitent în ambele camere. Debitarea curentului de aer auxiliar prin conducta 6, cu orientare spre vatra camerei 2, contribuie la amestecarea intensivă turbionară şi arderea completă а rămăşite1or de combustibil nearse şi а produselor de ardere. Totodată, datorită formei semicilindrice а camerei 2 fracţiile de combustibil nearse sunt aruncate sub formă de curent turbionar pe baza forţelor centrifuge spre pereţii camerei şi ard complet.

După 10 minute temperatura de ardere atinge peste 1000°C şi arzătorul intră în regim de lucru, în timpul căruia ard toate componentele amestecu1ui de combustibil şi aer, chiar dacă materia primă de lemn iniţial avea grad de umiditate înalt (în particular oxidul de carbon arde deja la temperatura de circa 700°C).

Se înlătură complet emanarea fumului, deoarece, pe lângă particulele tari, ard chiar şi componentele aerosolice ale acestuia şi flacăra fără fum iese din arzător prin orificiile 4 reglabile.

Arzătorul pentru arderea combustibilului solid poate fi înzestrat cu un dispozitiv 11 de debitare în camera 2 a combustibilului suplimentar, apei sau a soluţiei apoase, care constă din amestec de apă şi ulei mineral ars, în raport de 80 şi 20%, respectiv, cu posibi1itatea transformării ulterioare în gaz sau în vapori pentru optimizarea arderii. La temperatura de ardere de circa 1000°C soluţia apoasă momentan se transformă în vapori, totodată din hidrocarburile care se conţin în ea, se produce emanarea hidrogenului, а cărui ardere contribuie la mărirea temperaturii de ardere peste 1000°C, ceea ce asigură complexitatea arderii.

Mişcarea turbionară а amestecului de combustibil şi aer şi forma cilindrică а camerelor de ardere ale arzătorului propus contribuie la sporirea stabilităţii procesului de ardere, ceea ce este deosebit de important la folosirea combustibilului cu grad de umiditate înalt. În gazele de ardere aproape că lipsesc complet produsele arderii incomplete. Pe baza excesului de presiune, creat de conductele de aer, împreună cu flacăra în orificiile 4 pentru ieşirea flăcării se evacuează rămăşitele produselor de ardere. Prin urmare, nu se cere întreruperea deseori а lucrului arzătorului pentru a-l curăţa, ceea ce simplifică deservirea şi menţinerea arzătorului. Astfel, arzătorul propus în mod practic este un dispozitiv cu funcţionare continuă. Construcţia lui este simplă, comodă în exploatare şi în deservire.

Arzătorul propus permite utilizarea combustibilului cu putere calorică mică, cum sunt deşeurile de lemn (aşchii, rumeguş, talaş etc.), cu cele mai mici pierderi de la arderea chimică incompletă a combustibilului, sporind efectele economic şi ecologic. De aceea folosirea unor asemenea arzătoare sunt recomandate pentru întreprinderile industriei de mobilă şi cele de prelucrare a lemnului.

1. RU 2129687 C1 1999.04.27

Claims (7)

1. Arzător pentru arderea combustibilului solid, care conţine o cameră (1) de ardere, un corp tubular (7), în care este amplasat un şnec (8) de debitare pentru combustibil, şi conducte (5, 6) de alimentare cu aer, caracterizat prin aceea că conţine suplimentar o cameră (2) de ardere completă; camera (1) este executată în formă de cilindru, iar camera (2) - în formă de semicilindru; camerele (1, 2) sunt cuplate între ele şi amplasate orizontal şi etajat una deasupra celeilalte, totodată ca fund al camerei (2) serveşte suprafaţa exterioară a camerei (1); camerele (1, 2) comunică între ele prin ferestre (3), iar în camera (2) sunt executate orificii (4) pentru ieşirea flăcării; la fiecare dintre camere (1, 2), înclinat faţă de axa longitudinală a acestora, cu orientare spre vatra camerelor (1, 2), sunt unite conductele (5, 6) de alimentare cu aer pentru debitarea aerului primar şi auxiliar, respectiv.

2. Arzător, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că ferestrele (3) de comunicare a camerelor (1, 2) sunt executate în semicilindrul superior al camerei (1).

3. Arzător, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că este dotat cu un dozator pentru reglarea cantităţii de combustibil, debitat într-o unitate de timp.

4. Arzător, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că conductele (5, 6) de alimentare cu aer sunt dotate cu regulator de presiune a aerului, debitat în camerele (1, 2).

5. Arzător, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că orificiile (4) pentru ieşirea flăcării sunt executate reglabile.

6. Arzător, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că conţine un dispozitiv (11) de debitare în camera (2) a combustibilului suplimentar, apei sau a soluţiei apoase, care constă din amestec de apă şi ulei mineral ars, în raport de 80% şi 20%, respectiv.

7. Arzător, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că este dotat cu cămaşă refractară (10).