NO179924B

NO179924B - Combination of combustion system and water sterilization system

Info

Publication number: NO179924B
Application number: NO921900A
Authority: NO
Inventors: Yoshishige Takahashi
Original assignee: Oze Kk
Priority date: 1990-12-17
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1996-09-30
Also published as: NO179924C; NO921900L; NO921900D0

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en kombinasjon av et forbrenningssystem og et system for sterilisering av varmt vann som er istand til å gjøre effektivt bruk av varme fra forbrenning av søppel, samt solvarme. The present invention relates to a combination of an incineration system and a system for sterilizing hot water which is able to make efficient use of heat from the incineration of rubbish, as well as solar heat.

I de seneste år har kommunalt avfall ølet i mengde og størrelse slik at en ikke lenger kan kvitte seg med det ved forbrenningssystemer som nå er i bruk, bare ved nedgraving i fjell eller andre steder. Imidlertid er det ved en slik avhendingspraksis bare et spørsmål om tid til den ikke lenger kan fortsettes. Søppel som graves ned i fjellene eller høylandet blir båret gjennom grunnvannet ned til lavlandet de;r forgiftet grunnvann vil stå så lenge som flere tiår. Så langt har søppelforbrennere for hjemmebruk vært kommersielt tilgjengelig, men de kan bare brukes ved forbrenning av små avfallsenheter. I tillegg vil bruken av slike kommersielle forbrennere, pga. røyk som produseres for slik forbrenning, bli forbudt selv i småbyer. Utgående røyk er også årsak i luftforurensning. In recent years, municipal waste has grown in quantity and size so that it can no longer be disposed of by incineration systems that are now in use, only by burying in mountains or elsewhere. However, with such a disposal practice, it is only a matter of time before it can no longer be continued. Rubbish that is buried in the mountains or highlands is carried through the ground water down to the lowlands where the poisoned ground water will remain for as long as several decades. So far, domestic waste incinerators have been commercially available, but they can only be used for burning small waste units. In addition, the use of such commercial incinerators, due to smoke produced for such combustion be banned even in small towns. Outgoing smoke is also a cause of air pollution.

Hittil har forskjellige varmtvannsgeneratorer blitt solgt for framstilling av varmtvann. Imidlertid må de bruke dyrebare energiresursser såsom petroleum, gass og elektrisk kraft. For energibesparelse har det også vært tilgjengelig varmtvannsberedere som utnytter solenergi. Imidlertid representerer disse et problem da mange forskjellige bakterier som er utillatelig selv for husdyr vil utbre seg ved absorbering av varme. Until now, various hot water generators have been sold for the production of hot water. However, they must use precious energy resources such as petroleum, gas and electric power. For energy saving, water heaters that utilize solar energy have also been available. However, these represent a problem as many different bacteria that are inadmissible even to livestock will proliferate by absorbing heat.

På bakgrunn av ovennevnte, søker foreliggende oppfinnelse å framskaffe et kombinert varmtvanns- og forbrenningssystem som framstiller sterilisert varmtvann ved å gjøre effektiv bruk av både varme fra søppelforbrenning og solenergi, fjerne søppel, enten stort eller smått, og gjøre det steriliserte varmtvannet tilstrekkelig drikkbart. Based on the above, the present invention seeks to provide a combined hot water and combustion system which produces sterilized hot water by making efficient use of both heat from waste incineration and solar energy, removing rubbish, whether large or small, and making the sterilized hot water sufficiently drinkable.

Oppfinnelsens formål oppnås med en anordning i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. Ytterligere trekk framglx av de tilhørende uselvstendige krav. The object of the invention is achieved with a device in accordance with the characterizing part of patent claim 1. Further deduction from the associated independent claims.

Oppfinnelsen vil i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av eksempel på utførelse, og med referanse til vedlagte tegninger, der In the following, the invention will be described in more detail with the help of examples of execution, and with reference to the attached drawings, where

fig. 1 er et sentralt og langsgående tverrsnitt av en utførelse i samsvar med foreliggende oppfinnelse, og fig. 1 is a central and longitudinal cross-section of an embodiment in accordance with the present invention, and

fig. 2 er et tverrsnitt tatt langs linja I-l fra fig. 1. fig. 2 is a cross-section taken along the line I-1 from fig. 1.

I fig. 1 står referansenummer 1 for en generator for sterilisert varmtvann, som er bygd opp av en øvre, mellomliggende og nedre tanker som skal forklares senere. Den øvre tanken, vist ved 2, inkluderer i sin midtre region etVÉirmekammer 3 i kommunikasjon med et forbrenningskammer innenfor den nedre tanken som skal beskrives senere. Varmekammeret 3 omfatter en varmeveksler 4. Referansenummer 5 representerer ei røykpipe for å lede røyk fra varmekammeret 3 til utsida. En flottørveitil 6 for å stoppe vanntilførselen fra en solvarmet varmtvannsbereder er anordnet for å tilfere en ytterligere mengde av ferskt vann, når vann-nivået i legemet 1 er lavere enn et forhåndsbestemt nivå. En ekspansjonsmembran 7 er anordnet med en tilhørende sikkerhetsventil 8 beregnet på å avføle ekspansjon av membranen 7, for dermed å forhindre et sammenbrudd ved ekspansjon. In fig. 1, reference number 1 stands for a generator for sterilized hot water, which is made up of an upper, intermediate and lower tank which will be explained later. The upper tank, shown at 2, includes in its central region an air chamber 3 in communication with a combustion chamber within the lower tank to be described later. The heating chamber 3 comprises a heat exchanger 4. Reference number 5 represents a flue to lead smoke from the heating chamber 3 to the outside. A float valve 6 to stop the water supply from a solar-heated water heater is arranged to supply a further amount of fresh water, when the water level in the body 1 is lower than a predetermined level. An expansion membrane 7 is arranged with an associated safety valve 8 designed to detect expansion of the membrane 7, in order to prevent a collapse during expansion.

De mellomliggende tankene 9, 9 omfatter i sin midtregion et varmekammer 10 i kommunikasjon med forbrenningskammeret i nedre tank, som også er tilfelle med øvre tank 2. Varmekammeret 10 omfatter igjen en varmeveksler 11. Mens en stabel på to mellomliggende tanker 9 og 9 er vist, kan deres antall være en, tre eller flere. The intermediate tanks 9, 9 comprise in their central region a heating chamber 10 in communication with the combustion chamber in the lower tank, which is also the case with the upper tank 2. The heating chamber 10 again comprises a heat exchanger 11. While a stack of two intermediate tanks 9 and 9 is shown , their number can be one, three or more.

Den nedre tanken 12 omfatter et forbrenningskammer 13 i sitt midtområde, og er i driftskommunikasjon med de mellomliggsnde tankene 9, 9 og øvre tank 2. The lower tank 12 comprises a combustion chamber 13 in its central area, and is in operational communication with the intermediate tanks 9, 9 and upper tank 2.

Referansenummer 14 står for et innløp for stort avfall, såsom trelast, med ei dør 15 som kan åpnes, mens 16 representerer et innløp for lite avfall, ved ei vippbar avfallsrenne 17 tilkoplet. Det skal bemerkes at framstillirg av avfallsrenna 17 som er slik vippbar til enhver ønsket vinkel er nyttig for en enklere introduksjon av avfall. Reference number 14 stands for an inlet for large waste, such as lumber, with a door 15 that can be opened, while 16 represents an inlet for small waste, with a tiltable waste chute 17 connected. It should be noted that the production of the waste chute 17 which is thus tiltable to any desired angle is useful for a simpler introduction of waste.

Innenfor avfallsrenna 17 er en roterbar aksel 19 som er hul slik at luft kan presses ut av dens ytre ende, med en spiralfrnne 18 rundt, og er drevet ved gitte driftsmidler. Med dette arrangementet kan søppel lett føres gjennom renna 17 til innløpet 16 ved finna 18, og dermed forhindre den fra å bli tilstoppet med avfall av liten størrelse og holde luftsirkulasjon igang så godt at mengden oksygen kan økes for økt forbrenning. En ytterligere vifte for tvangsmessig luftsirkulasjon kan anordnes. Within the waste chute 17 is a rotatable shaft 19 which is hollow so that air can be forced out of its outer end, with a spiral furnace 18 around it, and is driven by given means of operation. With this arrangement, rubbish can easily be passed through the chute 17 to the inlet 16 at fin 18, thus preventing it from being clogged with waste of small size and keeping air circulation going so well that the amount of oxygen can be increased for increased combustion. An additional fan for forced air circulation can be provided.

I tillegg omfatter avfallsrenna 17 en dobbeltlags veggstruktur med indre og ytre vann-kanaler 20 og 21, gjennom hvilke vannet strømmer alternerende, idet vann overføres fra den indre kanalen 20 til den ytre kanalen 21 under forbrenning for å forhindre noe fall i forbrenn-ingsefFektiviteten og operatøren fra å bli forbrent. In addition, the waste chute 17 comprises a double-layer wall structure with inner and outer water channels 20 and 21, through which the water flows alternately, with water being transferred from the inner channel 20 to the outer channel 21 during combustion to prevent any drop in combustion efficiency and the operator from being burned.

Et vanntilførselsinnløp 22 for tilførsel av vann til nedre tank 12 er koplet med en solvarmet varmtvannsbereder, som skal besxrives senere, ved hjelp av et rør 23. En tenner 24 A water supply inlet 22 for supplying water to the lower tank 12 is connected to a solar-heated water heater, which will be described later, by means of a pipe 23. An igniter 24

er anordnet for å gi fyr til avfallet i forbrennings-kammeret 13, og ei rist 25 er fast anordnet på tilhørende støtte 26 gjennom hvilken vannet i nedre tank 12 strømmer. Støv og flak som settes av i bunnen av nedre tank 12 fjernes fra en port 27. Generatoren for sterilisert varmtvann 1 er støttet, som vist ved 28. is arranged to set fire to the waste in the combustion chamber 13, and a grate 25 is fixedly arranged on the associated support 26 through which the water in the lower tank 12 flows. Dust and flakes deposited in the bottom of the lower tank 12 are removed from a port 27. The generator for sterilized hot water 1 is supported, as shown at 28.

Referansenummer 29 står for en petroleumsbrenner, som er anvendt når søppelet som skal forbrennes i forbrenningskammeret 13 brukes opp eller ikke er tilgjengelig i det hele tatt. Reference number 29 stands for a petroleum burner, which is used when the garbage to be burned in the combustion chamber 13 is used up or is not available at all.

Referansenummer 30 representerer en elektrisk varmer, som er anvendt for samme hensikt som nevnt i samband med petroleumsbrenneren 29. Reference number 30 represents an electric heater, which is used for the same purpose as mentioned in connection with the petroleum burner 29.

Hver av øvre tank 2, mellomliggende tank 9 og nedre tank 12 er dekket på sidene og bak med et isolerende materiale 31 for å forhindre varme fra å gå ut fra disse, og generatoren 1 er utstyrt på sin framre side med en solvarmet varmtvannsbereder 32 konstruert for å varme vannet som tilføres til tanken ved varmen fra sola når denne skinner. Når foreliggende system er brukt i kalde områder, er den videre utstyrt med en føler for å måle temperaturen i vannet som er i den solvarmede varmtvannsberederen og den omgivende temperatur. Denne temperaturføleren gir en summelyd når det ikke er noen forskjell mellom temperaturen på vannet og omgivende temperatur, eller den første er mindre enn den siste, og på den måten muliggjøre foreliggende system å dekkes med isolerende materiale manuelt eller automatisk, som en lukker. Dersom frysing kan oppsi:å - noe som er vurdert temmelig usansynlig på bakgrunn av at en forbrenning finner steel - kan vannet tappes helt ut. Each of the upper tank 2, intermediate tank 9 and lower tank 12 is covered on the sides and rear with an insulating material 31 to prevent heat from escaping therefrom, and the generator 1 is equipped at its front with a solar-heated water heater 32 constructed to heat the water supplied to the tank by the heat from the sun when it shines. When the present system is used in cold areas, it is further equipped with a sensor to measure the temperature of the water in the solar-heated water heater and the ambient temperature. This temperature sensor gives a buzzing sound when there is no difference between the temperature of the water and the ambient temperature, or the first is less than the last, thus enabling the present system to be covered with insulating material manually or automatically, like a shutter. If freezing can occur - which is considered rather unlikely on the basis that a combustion finds steel - the water can be drained completely.

En steriliserer 33 er anordnet for å sterilisere det varme vannet ved oppvarming før an-vendelse. Ettersom en temperatur på 83 °C eller høyere er nødvendig for sterilisering, blir varmtvannet ledet fra øvre tank 2 til steriliseringskammeret der det blir sterilisert og hvorfra det tilføres for bruk. Det skal bemerkes at ei steriliseringstid på 15 minutter er nødvendig ved 83°, og dess høyere temperaturen er dess kortere tid trengs. Vannet i steriliseringskammeret blir varmet av varmen fra forbrenningen som skjer i forbrenningskammeret 13. A sterilizer 33 is arranged to sterilize the hot water by heating before use. As a temperature of 83°C or higher is required for sterilization, the hot water is led from upper tank 2 to the sterilization chamber where it is sterilized and from where it is supplied for use. It should be noted that a sterilization time of 15 minutes is required at 83°, and the higher the temperature, the shorter the time required. The water in the sterilization chamber is heated by the heat from the combustion that takes place in the combustion chamber 13.

Stereliseringskammeret, vist ved 34, er sentralt lokalisert gjennom varmekammerene 3 og 10 fra øvre tank 2 og mellomliggende tank 9 via varmevekslere 4 og 11, og en vann-leder 35 har en ende koplet med bunnen av steriliseringskammeret 34 og den andre enden som strekker seg fra toppveggen av varmekammeret 3 i øvre tank 2. Forlengelsen av lederen 35 er koplet ved sin ytre ende med et fleksibelt vannrør 38 med vanninnløpet 37 konstant lokalisert på vann-nivået ved en flottør 36. The sterilization chamber, shown at 34, is centrally located through the heating chambers 3 and 10 from the upper tank 2 and intermediate tank 9 via heat exchangers 4 and 11, and a water conductor 35 has one end connected to the bottom of the sterilization chamber 34 and the other end extending from the top wall of the heating chamber 3 in the upper tank 2. The extension of the conductor 35 is connected at its outer end with a flexible water pipe 38 with the water inlet 37 constantly located at the water level by a float 36.

Et varmtvannstilførselsrør 39 er koplel til en ende ved toppen av steriliseringskammeret 34 og strekker seg i den andre enden fra toppveggen av varmekammeret 3 i øvre tank 2 på utsida av denne. Et luftboble-utløpsrør 40 er koplet med varmtvannstilførselsrøret 39 på dets mellomliggende lengde, og en strømningupassasje vekselventil 41 er lokalisert på koplingen med luftboble-røret 40, slik at ei luftboble kan fjernes fra steriliseringskammeret 34 gjennom luftingsrøret 40 unntatt når varmt vann tilføres. A hot water supply pipe 39 is connected to one end at the top of the sterilization chamber 34 and extends at the other end from the top wall of the heating chamber 3 in the upper tank 2 on the outside of this. An air bubble outlet pipe 40 is connected to the hot water supply pipe 39 on its intermediate length, and a flow bypass diverter valve 41 is located at the connection with the air bubble pipe 40, so that an air bubble can be removed from the sterilization chamber 34 through the vent pipe 40 except when hot water is supplied.

Vanntemperaturfølere 42 og 42 er anordnet for å detektere temperaturen på varmtvannet i steriliseringskammeret 34, for dermed å aktivere senderen når vanntemperaturen som detekteres er lavere enn en forhåndsbestemt temperatur. Som allerede nevnt, skal steriliser-ingstida være 15 min. ved 83°C. Dess heyere temperatur, dess kortere steriliseringstid, og vanntemperaturfølerene 42 hjelper til å bestemme steriliseirngstida. Water temperature sensors 42 and 42 are arranged to detect the temperature of the hot water in the sterilization chamber 34, so as to activate the transmitter when the detected water temperature is lower than a predetermined temperature. As already mentioned, the sterilization time must be 15 minutes. at 83°C. The higher the temperature, the shorter the sterilization time, and the water temperature sensors 42 help to determine the sterilization time.

En røykfjerningstank 43 er anordnet for å forhindre røyk generert under forbrenning fra å spys direkte til atmosfæren. Ei blandevifte 44 er anordnet for å blande en vannmengde 45, som røyk er ledet inn i for oppløsning. Det skal bemerkes at røykledningsrøret 5 har sin åpne ende avsluttende i vannet i røykfjerningsl anken 43. En forening 46 er anordnet ved bunnen av røykfjerningstanken 43 for å fjerne soi: som settes av der. A smoke removal tank 43 is provided to prevent smoke generated during combustion from being discharged directly into the atmosphere. A mixing fan 44 is arranged to mix a quantity of water 45, into which smoke is led for dissolution. It should be noted that the smoke pipe 5 has its open end terminating in the water in the smoke removal tank 43. A union 46 is arranged at the bottom of the smoke removal tank 43 to remove soi: which is deposited there.

En oksygenreduksjonstank 47 har plar ter eller tre 48 som er anordnet for å redusere eksosgasser som forlater røykfjerningstanken 43, til oksygen, som så frigis inn i atmosfæren gjennom en oksygenfrigjøringsport 47A. Oksygenreduksjonstanken 47 er koplet med røykfjerningstanken 43 ved hjelp av et rør 49. An oxygen reduction tank 47 has plates or wood 48 arranged to reduce exhaust gases leaving the fume removal tank 43 to oxygen, which is then released into the atmosphere through an oxygen release port 47A. The oxygen reduction tank 47 is connected to the smoke removal tank 43 by means of a pipe 49.

En lukteenhet 50 er montert på lengden av koplingsrøret 49, og 51 representerer ei pumpe. An odor unit 50 is mounted on the length of the connecting pipe 49, and 51 represents a pump.

Et rør 52 har en ende koplet med røret 49 mellomliggende på dets lengde og andre ende koplet med forbrenningskammeret 13, med deres forbindelse har en strømningspassasje vekselventil 53. A tube 52 has one end connected to the tube 49 intermediate on its length and the other end connected to the combustion chamber 13, with their connection having a flow passage diverter valve 53.

Med søppel matet gjennom søppelinnløpet 15 eller 16 og antent, vil det brenne i forbrenningskammeret 13 og generere varme som varmer opp vannet i øvre, mellomliggende og nedre tanker 2, 9 og 12.1 tillegg blir van:iet varmet ved solvarme varmtvannsbereder 32. Varmtvannet i øvre tank 2 sendes gjennom steriliseringskammer 34, gjennom hvilket det blir sterilisert. På den ene sida blir røyk generert under forbrenning strømmende inn i røykled-ningsrøret 5 gjennom varmekammerene ■ .0 og 3 i mellomliggende og øvre tanker 9 og 2, og frigjort inn i vannet i røykfjerningstanken 43, der røyken løses opp i vannet for å fjerne sot. Karbondioksid som forlater røykfjerningstanken 43 blir redusert til oksygen i oksygenreduksjonstanken 47, som så frigis til atmosfæren. Mens forbrenning blir tvansmessig avbrutt når den indre temperaturen i forbrenninskammeret når en gitt temperatur, blir røyk som genereres ved dette tidspunkt ført ved strømningspassasje velselventil 53 og repeterende sirkulert i ei lukketsløyfe definert ved varmekammeret 10, 3, røykfjerningstank 43 og rør 42 for fjerning ved pumpe 51, under hvilken ingen frisk luft mates inn i forbrenningskammerene. With garbage fed through the garbage inlet 15 or 16 and ignited, it will burn in the combustion chamber 13 and generate heat that heats the water in the upper, intermediate and lower tanks 2, 9 and 12.1 in addition, the van:iet is heated by solar water heater 32. The hot water in the upper tank 2 is sent through sterilization chamber 34, through which it is sterilized. On the one hand, smoke generated during combustion flows into the smoke pipe 5 through the heating chambers ■ .0 and 3 in intermediate and upper tanks 9 and 2, and released into the water in the smoke removal tank 43, where the smoke dissolves in the water to remove sweet. Carbon dioxide leaving the smoke removal tank 43 is reduced to oxygen in the oxygen reduction tank 47, which is then released to the atmosphere. While combustion is necessarily interrupted when the internal temperature in the combustion chamber reaches a given temperature, smoke generated at this time is led by flow passage diverter valve 53 and repetitively circulated in a closed loop defined by the heating chamber 10, 3, smoke removal tank 43 and pipe 42 for removal by pump 51, during which no fresh air is fed into the combustion chambers.

I samsvar med oppfinnelsen som beskrevet ovenfor, er det mulig å lage varmt vann ved å gjøre effektiv bruk av både varme fra søppelforbrenning og solenergi. Dermed er foreliggende system mer økonomisk enn konvensjonelle framstillingssystemer for varmtvann som bruker petroleum, energi, osv og dermed bidrar til energibesparelse. Det er også mulig effektivt å forbrenne søppel, enten i smått eller stort, pga. at foreliggende system omfatter to innløp for stor, henholdsvis liten søppel. 1 tillegg er det mulig å forhindre luftforurensning, da det er liten sjanse for at foreliggende system spyr røyk direkte inn i atmosfæren. Varmtvannet som oppnås ved foreliggende system, kan, da det er sterilisert, anvendes som drikkevann. In accordance with the invention as described above, it is possible to make hot water by making efficient use of both heat from waste incineration and solar energy. Thus, the present system is more economical than conventional production systems for hot water that use petroleum, energy, etc. and thus contributes to energy savings. It is also possible to efficiently incinerate rubbish, whether small or large, due to that the present system comprises two inlets for large and small rubbish respectively. In addition, it is possible to prevent air pollution, as there is little chance of the present system spewing smoke directly into the atmosphere. The hot water obtained by the present system can, as it is sterilized, be used as drinking water.

Claims

1. Combination of combustion system and water sterilization system, characterized by comprising: a hot water generator (1) made up of an upper tank (2) comprising a heating chamber (3) in its central area in communication with a combustion chamber (13) in a lower tank (12) and a flue pipe (5) for to convey smoke from the heating chamber (3) to the atmosphere, an intermediate tank (9) comprising a heating chamber (10) in its central area, in communication with the combustion chamber (13) in the lower tank (12), and a lower tank (12) which comprises the combustion chamber (13) in its central area and two garbage inlets (14, 16), one (16) for waste of small dimensions and the other (14) for waste of large dimensions, the tanks (2, 9, 12) are arranged so that they lean communicate with each other through the heating chambers (3, 10, 13), and a sterilizer (33) located within the heating chambers (3, 10) in the upper and intermediate tank (2, 9) to introduce the water in the upper tank ( 2) into a sterilization chamber (34) where it is heated to a predetermined temperature which is necessary for rilization.

2. System in accordance with claim 1, further characterized by comprising a tiltable waste chute (17) arranged around the small waste inlet (16) of the two waste inlets (14, 16) which are formed in the lower tank (12).

3. System in accordance with requirements 1-2, characterized in that the combustion chamber (13) in the lower tank further comprises a petroleum burner (29).

4. System in accordance with requirements 1-3, characterized in that one or more of the upper, intermediate or lower tanks (3, 9, 12) are equipped with an electric heater (30).

5. System in accordance with requirements 1-4, characterized in that one or more of the upper, intermediate or lower tanks (3, 9, 12) are covered on their sides and behind with an insulating material (31).