PT86813B - Aparelho para impedir o entupimento dos queimadores rotativos por um metal com temperatura de fusao baixa - Google Patents

Description

A presente invenção refere-se a um queimador, ou incinerador, rotativo, para material residual e, mais particularmente, a um aperfeiçoamento nas caixas de vento que fornecem ar de combustão a um queimador rotativo, para impedir o entupimento das caixas de vento por metais, tais como o alumínio, de baixo ponto de fusão.

A eliminação apropriada de resíduos sóli dos tornou-se um problema cada vez mais sério visto que os locais existentes para por os resíduos aproximam-se dos 11 ml tes da sua capacidade e é cada vez mais difíciifc encontrar novos lo cais para os colocar, enquanto a quantidade de produtos químicos tóxicos, particularmente nos lixos municipais, parece serem crescentes, a incineração de resíduos sólidos combustíveis tem desde há muito tempo sido usada para reduzir a quanti. dade de matéria sólida que precisa de ser descartada. Um dis

1fundido da caixa de vento. 0 tubo é também aquecido pelos meios de aquecimento.

Numa segunda forma de realização da presente invenção, o isolamento térmico cobre uma porção significativa da superfície interior da caixa de vento e a superfície susceptível de ser aquecida está disposta sobre o isolamento, adaptando-se à superfície interior da caixa de vento. Nesta forma de realização, o aparelho inclui portas estanques ao ar, dispostas na extremidade inferior da caixa de vento, tendo uma porção aquecida encostada à superfície de contacto susceptível de ser aquecida e forrando a superfície interior da caixa de vento. 0 metal é descarregado da caixa de vento abrindo as portas estanques ao ar, uma de cada vez.

Estes objectos, juntamente com outros ob jectos e vantagens serão a seguir evidentes e residem nos pormenores de construção e funcionamento, como se descreve com mais pormenor e se reivindica adiante, fazendo-se referência aos desenhos anexos que fazem parte desta memória descritiva e nos quais números de referência iguais se referem em todos eles a partes iguais.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As figuras dos desenhos anexos representam:

A fig. 1A, um corte transversal de uma vista em alçado lateral de um queimador rotativo no qual pode ser usada a presente invenção;

A fig. 1B, uma vista de cima esquemática do queimador rotativo ilustrado na fig. 1A;

A fig. 2, uma vista em alçado de topo com corte transversal do queimador ilustrado na fig IA;

A fig. JA, uma vista em alçado esquemáti co com corte transversal, feito por um plano perpendicular ao eixo de um queimador rotativo associado, das caixas de vento e um segmento de um cilindro de combustão no queimador associadc^ segundo uma primeira forma de realização da presente invenção;

A fig. 3B, uma vista esquemática em alça do lateral com corte transversal, feito por um plano perpendicular ao da fig. 3A de uma das caixas de vento da fig. 3A; e

A fig. 4, uma vista em alçado esquemático com corte transversal feito por um plano perpendicular ao eixo de um queimador rotativo associado, de caixas de vento e um segmento de um cilindro de combustão no queimador rotativo associado de acordo com uma segunda forma de realização da pre sente invenção.

Um queimador rotativo (8) convencional arrefecido por água está ilustrado esquematicamente numa vista em alçado de lado com corte transversal; o queimador rotativo em geral inclui um cilindro de combustão (10) com uma parede lateral (23) na generalidade cilíndrica formada por tubos de refrigeração (24) dispostos longitudinalmente e dispostos numa relação de afastamento axialmente. Os tubos de refrigeração (24) são envolvidos por cintas (13), às quais estão fixados e que, por sua vez, são suportados por roletes (12). 0 cilindro de combustão (10) recebe resíduos sólidos (14) numa extremidade de entrada (16) e descarrega calor (20) e produtos da combustão sólidos (22), por exemplo cinza, na extremidade de eaída (18). 0 cilindro de combustão (10) pode ser rodado pelos roletes de accionamento (12) ou por um tambor dentado (não representado) fixado ao cilindro (10) e accionado por um pinhão.

cilindro de combustão (10) tem um eixo central de rotação que é ligeiramente inclinado em relação à horizontal, descendo desde a extremidade de entrada (16) para a extremidade saida (18). 0 ar de combustão é forçado pa ra o interior do cilindro (10) através de interligações (51) entre tubos de refrigeração (24) adjacentes, por caixas de ven to, que incluem as caixas de vento (32), (34) e (36) ilustradas na fig. IA. As interligações porosas para os gases (51) são de preferência formadas por barras de aço com furos (52). As interligações (51) estendem-se da extremidade de entrada (16) e ao longo das porções axiais na generalidade rectilíneas dos tubos (24) até uma secção dobrada em angulo, ou secção troncocónica (24a) que é recebida no interior de um cano de chaminé (28). Não se inclui nenhuma interligação (51) na sec-4-

sultante e comum (17) gerante de tacão (26) ção dobrada em ângulo (24a), na qual os tubos de refrigeração (24) se estendem numa relação um tanto convergente para a extremidade de saida (18) do cilindro (10). A ausência de inter ligações (51) na secção dobrada em ângulo (24a) permite que os gases dos fumos (20) e as cinzas se escapem mais facilmente do cilindro (10).

A temperatura dos tubos de refrigeração (24) é mantida a cerca de 275°θ fazendo circular através dos mesmos um refrigerante. 0 refrigerante de elevada energia redescarregado do cilindro (10) através de um tubo colector e dos tubos de alimentação (26). 0 refrienergia elevada descarregado pelos tubos de alimené posto em circulação por uma bomba (25) através de uma união rotativa (35)» para aquecer o equipamento permutador (27) q.ue devolve o refrigerante de baixa energia para o tubo comum circular (17) através da bomba (25), da união (35) e dos tubos de alimentação (26). Os tubos de alimentação (26) de preferência incluem um tubo (37) de parede dupla ou tubo coaxl al para ligação à união (35). 0 tubo comum anular (17) distri bui o refrigerante de baixa energia recebido do equipamento de permuta de calor (27) para um primeiro conjunto de tubos de re frigeração (24) que transportam o refrigerante ao longo do cilindro (10) para meios de retorno, tais como os tubos em U (39)» na extremidade de entrada (16) do cilindro (10). Os tubos em U (39) ligam o primeiro conjunto dos tubos de refrigera ção (24) a um segundo conjunto de tubos de refrigeração que re tornam o refrigerante para um tubo comum anular (17) para ser descarregado para o equipamento permutador de calor (27). 0 equipamento permutador de calor (27) pode incluir uma caldeira um condensador, a ligação a um sistema gerador de energia ele£ trica a partir do vapor, etc. (nenhum deles representados), de maneira conhecida na técnica.

Com referência às fig. 1A, 1B e 2, o ar de combustão é fornecido ao cilindro de combustão (10) por uma conduta de ar (30) e caixas de vento (32), (34), (36) e (38). As caixas de vento (52 a 38) estão colocadas por baixo do cilindro de combustão (10) e são na generalidade perpendiculares ao eixo da câmara de combustão (10) na generalidade cilíndrica.

ar é transferido da conduta (30) para as caixas de vento (32) a (38) através de condutas (40), (42),...,(50), que se vêm melhor na fig. 1B. Como se ilustra na fig. 2, a conduta de controlo (46) fornece ar de combustão da conduta de ar (30) para a caixa de vento média de fogo superior (34), enquanto que a conduta a conduta de controlo (44) fornece ar de combustão para a caixa de vento média de fogo inferior (38). 0 ar forne eido pela conduta de ar (30) pode ser pré-aquecido pelos gases de saida da chaminé (28) e pode ser soprado por uma ventoinha de tiragem forçada convencional (não representada). Be preferência, o ar de combustão é transportado a partir de uma área (15) da entrada dos resíduos para proporcionar uma fonte de ventilação para o material de resíduos (14) que está a ser car regado para o interior do cilindro de combustão (10).

A fig. 2 é uma vista em alçado de topo esquemática com corte transversal de um queimador rotativo con vencional ilustrado na fig. 1A. Como se ilustra na fig. 2, o cilindro de combustão (10) está alojado no interior de um recinto fechado (57), não ilustrado na fig. IA, por simplicidade^ o qual assegura que os gases dos fumos (20) saem através da chaminé (28). 0 recinto fechado (57) é suportado numa superfí cie apropriada por suportes (58). Na fig. 2 fez-se um arranque (59) para ilustrar um conduta de controlo (44) que fornece ar de combustão para a caixa de vento de fogo inferior (38). Como se ilustra melhor na fig. 1B, a conduta de controlo (44) fica por trás da conduta de controlo (46) no plano em que se desenhou a fig. 2.

Como se vê na fig. 2, olhando da extremi dade de saida (18) (fig. 1A), o cilindro de combustão (10) roda no sentido dos ponteiros do relógio. Em consequência desse movimento, o material de resíduos (14) é desviado para o lado esquerdo do cilindro de combustão (10), como é visto na fig. 2. Por conseguinte, por cima das caixas de vento de fogo superior, por exemplo a caixa de fogo (34), há usualmente pelo menos algumas aberturas (52) que não estão tapadas por material de resíduos (14) e desse modo podem fornecer grandes quantidades de ar para a parte superior da pilha de material de resíduoB (14) para fomentar a combustão. Por outro lado, as cai-6-

xas de vento de fogo inferior, por exemplo a caixa de vento (38), dirigem o ar para a base do material de resíduos (14) pa ra ajudar a combustão. Usualmente o material de resíduos (14) é suficientemente grande e de forma irregular para que um nume ro suficiente de aberturas (52) estejam desbloqueadas por cima das caixas de vento de fogo superior, permitindo que o ar pene tre no material de resíduos (14) no cilindro (10)·

Tipicamente, o diferencial de pressão en tre as caixas de vento e o cilindro (10) é de cerca de 5»08 cm (2) de água, isto é ligeiramente menos que 0,007 Kg/cm² (0,1 psi). Como se ilustra na fig. 2, tiras de vedação (54) cooperam com os bordos das caixas de vento (56) para proporcionar uma vedação de pressão entre as caixas de vento e o cilindro de combustão (10). As tiras de vedação (54) estendem-se longi. tudinalmente, isto é, numa direcção paralela axial, ao longo de e fixadas no exterior do cilindro de combustão (10), e têm uma secção em forma de pata de cão como se ilustra na fig. 2. Cada uma das tiras de vedação (54) é contínua pelo menos ao longo do comprimento axial de uma caixa de vento.

A matéria em partículas pequenas, tal co mo as cinzas, e líquida, tal como o aJumínio fundido, caem através das aberturas (52) nas interligações (51). Isso sucede com maior frequência nas caixas de vento mais próximas da extremidade de saida (18) do cilindro de combustão (10). Num queimador com seis caixas de vento, tal como o queimador ilustrado nos desenhos, a maior acumulação de material verifica-se nas caixas de vento de fogo superior (34) e (36) (fig. IA), na caixa de vento de fogo inferior (38) (fig. 2) e na caixa de vento de fogo inferior (não representada) mais próxima da extremidade de saida (18). Para evitar uma acumulação excessiva de materiais que caem através das aberturas (52), portas estan ques ao ar (60) (fig. 3A) permitem que a matéria sólida acumulada seja descarregada através da extremidade inferior (65) das caixas de vento. Porém, a temperatura do ar nas caixas de vento, mesmo que o ar seja pré-aquecido como atrás se descreveu, é tipicamente 25O°C. Por conseguinte, o alumínio fundido solidifica rapidamente depois de cair pelas aberturas (52) para as caixas de vento. Num queimador rotativo convencional

usado para a incineração dos resíduos municipais, o alumínio ressolidifiçado acumula-se nas caixas de vento, particularmente nas porções angulosas (61) (fig. 2) onde a secção transversal horizontal nas caixas de vento é reduzida.

Quando o alumínio ressolidifiçado se for ma nesta zona, o alumínio acumulado constringe o fluxo do ar para o interior do cilindro de combustão (10)·

Segundo a presente invenção, esse resultado é evitado incluindo uma superfície de contacto susceptível de ser aquecida na qual o alumínio se acumula quando cai do cilindro de combustão (10). A superfície de contacto é man tida a uma temperatura de pelo menos 66O°C de modo que o alumí nio mantém-se no estado fundido. Um isolamento térmico separa a superfície de contacto susceptível de ser aquecida das paredes da caixa de vento.

Uma primeira forma de realização da presente invenção está ilustrada nas fig. 3A e JB, nas quais a su perfície susceptível de ser aquecida forma um funil (62) com um tubo (64) que se estende para baixo, que descarrega o alumí nio fundido capturado pelo funil (62). Uma fonte de energia eléctrioa (60) para o aquecimento mantém a superfície de contacto susceptível de ser aquecida (62, 64) e os tubos (66) aci ma dos 66O°C. Os tubos (66) estão ligados e vedados no tubo (64), passam através das paredes das caixas de vento (34) e (38) nas aberturas (69) e estão separados das paredes laterais (63) das caixas de vento (34) e (38) pelo isolamento (68).

Uma segunda forma de realização está 1lustrada na fig. 4, na qual as superfícies de contacto susceptíveis de ser aquecidas (70) forram a superfície interior (63a) das paredes laterais (63) de cada uma das caixas de vento (34) e (38) e são separadas das mesmas pelo isolamento (72). As su perfícies de contacto (70) podem ter uma porção com uma chanfradura (74) junto da abertura (76) ligada à conduta de contr£ lo (44) ou (46) para assegurar que o alumínio fundido não se acumula excessivamente nas passagens de ar ou na abertura (76). As paredes estanques ao ar (60a) e (60b) incluem porções susceptíveis de ser aquecidas (78a) e (78b), respectiva—8-

mente, nas suas áreas centrais vencendo o espaço da área aberta entre as superfícies de contacto isoladas e susceptíveis de ser aquecidas (70) para manter o alumínio fundido que se acumu la nas superfícies superiores (79a) e (79b), respectivamente, num estado fundido até ser removido. A remoção de preferência é realizada pela primeira porta estanque ao ar (60a) aberta, enquanto a porta (60b) se mantém fechada, e abrindo depois a porta (60b) depois de fechar a porta (60a). As portas estanques aO ar (60a) e (60b) podem ser de qualquer tipo convencional, e assim podem ser montadas por forma a executar um movimento deslizante como se indica esquematicamente na fig. 4, pa ra permitir a abertura selectiva das mesmas descrita, ou podem ser articuladas numa extremidade de modo que o alumínio fundido deslize para fora.

Na fig. 4» a porção aquecida (78b) está no centro da porta vedada ao ar (60b), separada das paredes da caixa de vento (72) por um isolamento térmico (72b). Assim, as portas (60a) e (60b) têm uma construção idêntica. Isso é, preferível, quer por conveniência de fabrico, quer porque o alumínio está presente na zona entre as portas (60a) e (60b) apenas durante o intervalo de tempo entre as aberturas alterna das e sucessivas da porta (60a) e da porta (60b), tipicamente alguns minutos, ou menos. $ claro que é possível estender a superfície aquecida (70) e ó isolamento (72) até esta zona, e mesmo abaixo da porta (60b), se se desejar.

meio mais simples de aquecer as superfícies de contacto (62), (64) e (70) é usar uma resistência eléctrica. Para isso, uma fonte de energia eléctrica (80) para o aquecimento é ligada às superfícies de contacto susceptíveis de ser aquecidas (62), (64) e (70) por elementos de aquecimento que podem ser semelhantes aos elementos de aquecimento em fogões eléctricas. Por outras palavras, os elementos de aquecimento podem incluir um núcleo com uma resistência eléctri ca elevada, envolvido por um revestimento formado por um material que é um condutor de electricidade relativamente mau e um condutor do calor relativamente bom. As superfícies de conta£ to susceptíveis de ser aquecidas formam uma camada exterior em

pelo menos uma das face dos elementos de aquecimento e podem ser formadas a partir de aço inoxidável barato.

As muitas caracteristicas importantes e vantagens da presente invenção são evidentes a partir da descrição pormenorizada e assim pretende-se com as reivindicações anexas cobrir todas essas caracteristicas e vantagens do dispo sitivo que caiam dentro do verdadeiro espírito e dos objectivos da presente invenção. Além dieso, como facilmente ocorrerão numerosas modificações e alterações aos especialistas da matéria, não se deseja limitar a presente invenção à construção ao funcionamento exactos que se ilustraram e descreveram. Por conseguinte dos modificações e equivalentes devem considerar-se no escopo e no espírito da presente invenção.

Claims (1)

1. Queimador rotativo (8) para queimar resí duos sólidos dos lixos municipais que contém latas de alumínio^ que fundem quando se queimam os resíduos para produzir calor que é transferido para equipamento permutador de calor (2?) acoplado ao referido queimador rotativo (8), que compreende um cilindro de combustão (10) que tem uma parede lateral na generalidade cilíndrica (23) rotativo em torno de um eixo central de rotação, tendo a referida parede lateral (23) um certo núme ro de tubos de refrigeração (24), estendendo-se longitudinalmente paralelos e a uma certa distancia uns dos outros, e um certo número de interligações porosas permeáveis aos gases C?l) estendendo-se longitudinalmente, estando cada uma das referidas interligações (51) porosas para os gases dispostas interme diariamente a dois dos tubos de refrigeração (24) adjacentes e interligando rigidamente os mesmos, caixas de vento (32, 34, 36, 3δ) dispostas por baixo do referido cilindro de combustão (10) e tendo passagens de ar (76) para fornecer ar de combus-10- tão para o referido cilindro de combustão (10) através das referidas interligações porosas para os gases (51) e permitindo as referidas interligações porosas para os gases (51) que o alumínio fundido caia para o interior das referidas caixas de vento (32, 34, 36, 38), caracterizado por as referidas caixas de vento (32, 34, 36, 38) terem superfícies (62, 70) nelas dij> postas e que são aquecidas até uma temperatura que império que o alumínio fundido adira às mesmas e corra para baixo para um reservatório de recolha na sua posição inferior, impedindo assim que o alumínio obstrua as referidas passagens (76) do ar de combustão.

   - 2a Queimador rotativo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as referidas superfícies aquecidas (62, 70) nas referidas caixas de vento (32, 34, 36, 38) serem aquecidas electricamente.