PT86479B

PT86479B - Camara de combustao rotativa aperfeicoada

Info

Publication number: PT86479B
Application number: PT86479A
Authority: PT
Inventors: John Thomas Healy; Joel W Johnson
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1987-01-05
Filing date: 1987-12-30
Publication date: 1993-08-31
Also published as: ES2008406A6; WO1988005145A2; US4735156A; PT86479A; WO1988005145A3

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA

Resumo

O presente invento diz respeito a uma câmara de combustão rotativa (11) formada por tubos (15) errefecidos a água que se acha dispostos segundo uma superfície cilíndrica inclinada (16) cuja parte inferior apresenta uma forma tronco-cónica, conforme indicado pelo número da referência (35), a fim de reduzir a inclinação da câmara na zona da sua extremidade baixa. A câmara de

WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION

CAMARA DE COMBUSTÃO ROTATIVA APERFEIÇOADA

combustão (11) estende-se para o interior da fornalha (12) que com ela coopera e é formada com umas aberturas que se acham praticadas entre os tubos (15) e que aumentam de dimensão em direcção à extremidade baixa.

; O presente invento diz respeito genericamente a fornos arrefecidos a água e mais especialmen te a um aperfeiçoamento introduzido num tipo de fornos que se tornam conhecidos sob a designação de câmaras de combustão ! rotativas.

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Descobriu-se que as câmaras de combustão do tipo daquela que se acha genericamente descrita na patente U.S. No.3.822.651, publicada em 9 de Junho de 1974, eram muito eficazes para a queima de lixos municipais (LM'S) , ao mesmo tempo que durante a realização desse processo se qerava vapor de água utilizável em várias aplicações. Uma das caracteristicas dos LM'S é a de que a isua composição, em t

I termos de combustibilidade, varia muito e de uma maneira imprevisível. Uma das vantagens destas câmaras de combustão rotativas é a que consiste no facto de quase não ser necessário ou não ser de todo necessário proceder-se a uma préclassificação do material que vai ser queimado. No entanto se a câmara de combustão for alimentada com objectos de dimensões demasiado qrandes que se queimam muito lentamente estes não se consequirão queimar completamente no ambiente favorável da câmara de combustão e irão acumular-se na zona da fornalha.

Um dos objectivos do presente invento consiste em proporcionar uma câmara de combustão rotativa aperfeiçoada que apresente uma maior capacidade de queima no interior da própria câmara de combustão. Um objectivo daqui resultante é aquele que consite em proporcionar uma câmara de combustão rotativa do tipo anteriormente referido que seja capaz de remover mais calor do seio do material que esteja a ser queimado no interior da próprio câmara de combustão , a fim de fazer com que não seja necessário sobredimensionar a fornalha que no conjunto da caldeira se acha associada à câmara de combustão.

-4 Também constitui um objectivo do consite em proporcionar uma câmara de do tipo anteriormente referido que seja a separação entre as cinzas a minimizar a formação de escórias que invento aquele que combustão rotativa capaz de facilitar em combustão de maneira o material são difíceis de manipular e de remover.

Outro objectivo é aquele que consiste em proporcionar uma câmara de combustão do tipo anterior mente referido que seja mais forte na zona critica onde a água e o vapor de água são transferidos para e da câmara de combustão.

Para alcançar estes objectivos, uma câmara de combustão rotativa, quando feita de acordo com o presente invento, inclui uma série de tubos que se acham ligados uns aos outros de modo a determinarem a formação de uma superfície interior de forma genericamente cilíndrica que se acha montada de maneira a poder rodar em torno do eixo da superfície cilíndrica com o eixo inclinado de modo a apresentar uma extremidade alta e uma extremidade baixa, um dispositivo próprio para fazer circular água através dos tubos e um dispositivo próprio para introduzir lixos municipais na extremidade alta da superfície cilíndrica, e é caracterizado por a superfície de forma genericamente cilíndrica se transformar numa superfície tronco-cónica em direcção à extremidade baixa e por a parte inferior da superfície tronco-cónica se achar inclinada em relação ao eixo mas com um menor ângulo de inclinação de maneira a que a extremidade de maior diâmetro da superfície tronco-cónica vá ficar contígua à superfície cilíndrica e a que a extremidade de menor diâmetro da superfície tronco-cónica vá ficar situada mais abaixo do que a extremidade de maior diâmetro da superfície tronco-cónica. Os tubos encontram-se ligados de maneira a de terminarem a formação de uma série de aberturas intermédias

que se acham dispostas de maneira a que as superfícies cilíndricas e tronco-cónica deixem passar os gases através de si de modo a determinar a formação de uma câmara de gás rotativa própria para queimar lixos municipais, ção da superfície tronco-cónica é de uma maneira graus abaixo da horizontal quando nos deslocamos dade de maior diâmetro para a extremidade de menor diâmetro e as aberturas intermédias existentes na superfície tronco-cónica vão aumentando à medida que nos vamos aproximando da extremidade de menor diâmetro.

A inclinageral dois da extremiOutros objectivos e vantagens do invento tornar-se-ão evidentes a partir da leitura da descri^ ção pormenorizada gue irá ser apresentada a seguir com referência aos desenhos nos quais:

de um va , e a Figura 1 é uma modelo de realização da estrutura vista parcial e em corte vertical deuma câmara de combustão rotatique lhe esta associada, de acordo com o invento corte a Figura sido realizado uma vista parcial segundo a linha 1-1 e em corte, da Fig. 1;

tendo a Figura 3 representa uma parte na Fig. 2; e é uma vista parcial da estrutura gue se e em perspectiva gue acha representada a Figura 4 é uma vista esquemática representa a disposição angular da câmara de e parcial que combustão rotativa.

Apesar de o invento ir ser descrito em correspondência com um modelo de realização preferêncial, é evidente que não se pretende limitar o invento a esse modelo de realização. Pelo contrário, pretende-se cobrir todas as alternativas, alterações e formas equivalentes incluídas

no espirito e no âmbito do invento tal como este se acha definido pelas reivindicações anexas.

Regressando aos desenhos, vemos que neles se acha apresentada uma estrutura (10) que constitui um modelo de realização do invento e que inclui uma câmara de combustão rotativa (11), uma fornalha (12) e um sistema de alimentação (13) próprio para introduzir material combustível no interior da câmara de combustão. A câmara de combustão (11) é formada por uma série de tubos (15) que se |i acham ligados uns aos outros de maneira a determinarem a for j! mação de uma superfície interior (16) de forma genericamente cilindrica. Os tubos (15)

-se ligados uns aos outros (17) que se acham soldadas minarem a formação de umas da câmara de combustão encontram por meio de umas tiras perfuradas entre os tubos de maneira a deter aberturas intermédias que vão fazer com que os gases possam passar através da superfície cilindri• ca (16). Os tubos (15) vão ficar colocados entre dois tubos , colectores anulares (18) e (19). Através de uma união rota¹ tiva (20) vai ser fornecida água aos tubos (15) da câmara de combustão e ser retirada água guente desses mesmos tubos (15) através dos tubos concêntricos (21). A água é enviada para o tubo colector (18), e daí para os tubos (15) da câmara de combustão, e o vapor de água proveniente do tubo colector (19) é obrigado a retornar através de certos tubos água e que comunicam directamente com a parte de passagem de vapor dos tubos (21).

A câmara de combustão encontra-se montada de maneira a poder rodar em torno do eixo da superfície cilíndrica (16), apoiada sobre os rolos de suporte (23) com o eixo inclinado de maneira a que a câmara de combustão fique com uma extremidade alta e com uma extremidade baixa, e a câmara de combustão é obrigada a rodar lentamente no sentido da seta representada nas Figs. 1 e 2 graças ao

engrenamento da sua roda dentada (24) com um qualquer sistema de accionamento provido de dentes. 0 ar necessário para a combustão é fornecido através das paredes porosas da câmara de combustão a partir das câmaras de insuflação (26) que na Fig. 1 se acham representados em número de três, e que são próprias para permitir efectuar um controlo selecti_ vo do caudal de ar ao longo do comprimento da câmara de combustão .

A fornalha (12) é definida por uma série de tubos de caldeira (26) que determinam a formação de uma abertura lateral para a câmara de combustão e de uma abertura (28) no fundo que (29) para as cinzas e para O sistema (13) de alimentaç clui uma câmara (31) que se um piso ou pavimento (33) ser descarregado. No fundo tuado um êmbolo alternativo maneira positiva ou activa da câmara de combustão (11) superior desta mesma câmara desemboca numa calha de descarga os materiais não combustíveis, ão de material combustível inacha situada abaixo do nível de a partir do qual o material pode da câmara (31) encontra-se si(34) que vai introduzir de uma o material combustível no interior através da extremidade aberta de combustão.

De acordo com o invento a extremidade inferior da câmara de combustão (11) estende-se até ficar situada bem no interior da fornalha (12) e os tubos (15) na zona da extremidade inferior ou baixa da câmara de combustão, são formados de maneira a que a superfície de forma gene ricamente cilíndrica se transforme numa superfície cónica, ou mais precisamente numa superfície tronco-cónica (35), na zona da extremidade inferior da câmara de combustão. 0 ângulo (36) que o eixo da câmara de combustão forma com a horizontal deve rá ter de preferência um valor aproximadamente igual a 6^o e a parte inferior da superfície cónica (35) deverá apresentar uma inclinação na mesma direcção mas com um ângulo de inclinação (37) menor, de preferência cerca de 2°. 0 efeito da

existência da superfície tronco-cónica inferior (35) da câmara de combustão (11) traduz-se num substancial aumento do tempo de permanência do material combustível no interior da câmara de combustão. Os objectos muito grandes difíceis de queimar, são retidos na parte quase horizontal da superfície tronco-cónica (35) e continuam em combustão. Além disso essa parte acha-se totalmente situada no interior da fornalha (12) de maneira que o material que se queima mais lentamente em vez de ser simplesmente lançado para cima de uma grelha situada na fornalha vai continuar a ser agitado pela câmara de combustão animada de um lento mivimento de rotação. Além disso o calor proveniente da combustão e dos gases quentes presentes na fornalha continua a ser captado pelos tubos (15) da câmara de combustão, reduzindo assim a necessidade de ter que se dispor de uma fo£ nalha de grandes dimensões.

Na prática da realização do invento as aberturas que se acham formadas nas tiras (17) de fixação dos tubos (15) entre si aumentam de dimensão à medida que se vão aproximando da extremidade inferior da câmara de combustão e, na versão que se acha representada nos desenhos, as aberturas (39) vão alargando, passando da condição de serem constituídas por umas fendas estreitas junto à zona onde se começa a formar a superfície cónica (35) para a condição de ocuparem eventualmente a totalidade da largura de afastamento entre os tubos (15) junto ao colector (18). Esta configuração permite que as cinzas possam cair rapidamente no interior da calha de descarga (29) antes que uma prolongada exposição das cinzas origem à formação de ficeis de manipular, vão tornando cada ve dar dise maiocónica

-9ι

por debaixo da extremidade inferior aberta da câmara de combustão (11) pode ser proporcionada a existência de uma segun da tremonha própria para recolher os objectos não combustíveis de maiores dimensões e portanto separar esses objectos das cinzas que vão caindo através das aberturas (39) para o interior da calha de descarga (29).

Deste modo é fácil de constatar que a câmara de combustão (11) proporciona um aumento da capacidade de queima na medida em que é proporcionado um maior tempo de permanência na extremidade inferior da câmara de combustão para os objectos que se queimam com mais dificuldade. Devido ao facto de a extremidade inferior da câmara de combustão se encontrar colocada no interior da fornalha maior é a quantidade de calor que é captada pela própria câmara de combustão de maneira que a estrutura da fornalha que lhe está associada não precisa de ser dimensionada para absorver esse calor.

Para se evitar a formação de escórias que são difíceis de manipular e de remover as cinzas são rapidamente deixadas cair através das aberturas (39) de maneira que não vão ser submetidas à acção continua do calor que iria provocar a sua fusão e a formação de escórias.

Uma vantagem secundária resultante do facto de a câmara de combustão se prolongar bem até ao interior da fornalha é a que consiste no encurtamento da estrutura formada pelos tubos concêntricos (21) entre a união rotativa (20) para o vapor e o colector (18) da câmara de combustão. Isto faz com que esta estrutura se torne mais forte e menos sujeita a ficar desalinhada.

Claims

REIVINDICAÇÕES lâ. - Câmara de combustão rotativa, própria para queimar lixos municipais, que apresenta uma série de tubos que se acham ligadod entre si de maneira a definirem uma superfície interior de forma genericamente cilíndrica que se encontra montada de maneira a poder rodar em torno do eixo da referida superfície cilíndrica com eixo inclinado por forma a apresentar uma uma extremidade baixa, um referida série de tubos a um dispositivo próprio para referidos tubos, e um dispositivo para introduzir lixos municipais ferida superfície cilíndrica, caracterizada por os referidos zona da referida extremidade baixa, serem formados a referida superfície de forma genericamenextremidade alta dispositivo próprio para obrigar rodar fazer em torno do referido eixo, circular água de alimentação próprio na extremidade alta da rena através dos tubos, maneira a que te cilíndrica se vá transformar numa superfície tronco-cóniem direcção a ferior de ca referida extremidade baixa, com a parte inda referida superfície tronco-cónica inclinada em direferido eixo mas com um menor ângulo de inclinamaneira a que a extremidade de maior diâmetro da refeao recção ção de rida superfície tronco-cónica vá ficar contígua à referida superfície cilíndrica e a que a extremidade de menor diâmetro da referida superfície tronco-cónica vá ficar situada mais baixo do que a referida extremidade de maior diâmetro da referida superfície tronco-cónica, e por os referidos tubos se encontrarem ligados de maneira a definirem uma série de aberturas intermédias que se acham dispostas a que as referidas superfícies cilíndrica e deixem passar uma câmara de combustão rotativa própria para queimar lixos municipais.

os gases de modo a determinar de maneira tronco-cónica a formação de
2â. - Câmara de combustão rotativa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a dimensão das referidas aberturas intermédias existentes da referida superfície tronco-cónica aumentar à medida que nos vamos afastando da referida superfície cilindrica e aproximando da referida extremidade baixa.
3â. - Câmara de combustão rotativa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a inclinação da parte inferior da referida superfície tronco-cónica ser de uma maneira geral dois graus abaixo da horizontal quando nos deslocamos da extremidade de maior diâmetro para a extremidade de menor diâmetro da referida superfície tronco-cónica .