帶有燃氣管的固態物加熱器的製作方法

2023-04-24 03:01:16

專利名稱：帶有燃氣管的固態物加熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及到一種可以圍繞自身縱軸旋轉的固態物加熱器，尤其是一種用於垃圾處理的低溫乾餾筒，其內部空腔裝有一定數量的，相互基本平行的，可通燃氣的燃氣管。
這個加熱器被優先用於垃圾的燃燒處理，尤其是作為用於低溫燃燒的低溫乾餾筒。
低溫燃燒過程在垃圾處理領域內是眾所周知的。該用於垃圾燃燒處理的工作過程及其設備已經在EP-A-0 302 310以及DE-A-38 30 153中作了說明。採用低溫燃燒過程進行垃圾熱處理的設備有兩個重要組成部件，一個是低溫乾餾裝置(低溫乾餾筒，熱解反應器)，一個是高溫燃燒室。低溫乾餾裝置將由垃圾輸運裝置輸送到其內部的垃圾通過化學方法進行低溫和熱解過程轉換成低溫乾餾氣和熱解剩餘物(固態熱解物)。低溫乾餾氣和熱解剩餘物經過合適的後處理輸送到高溫燃燒室的燃爐內。在高溫燃燒室形成的可熔化的爐渣經出口排出並冷卻成玻璃狀。在高溫燃燒室產生的煙氣經煙道由煙囪排出。在煙道裡特別裝有一個餘熱蒸汽發生器作為冷卻裝置，一個粉塵過濾器和一個煙氣淨化器。另外，在煙道內緊靠煙氣淨化器出口處還裝有一個氣體壓縮機作為煙道氣泵。設置這個氣體壓縮機是用於在高溫乾餾筒內形成一個負壓，儘管負壓很低，卻可以由此避免乾餾氣從乾餾筒密封環處外洩到環境裡去。
通過垃圾輸運裝置將低溫乾餾筒內的各類垃圾，如經過破碎的家庭垃圾，與家庭垃圾類似的工業垃圾和破碎了的大塊垃圾，當然還有脫過水的泥漿傳送到低溫乾餾筒裡。
作為低溫乾餾室(熱解反應器)在一般情況下都有一個可自轉且較長的低溫乾餾筒，在其內部有許多平行的燃氣管，靠其在氣密的情況下對垃圾進行加熱。低溫乾餾筒繞其縱軸旋轉，其縱軸最好相對於水平線稍微傾斜，以使固態熱解物在低溫乾餾筒出口處積存並由此通過一個帶剩餘物收集豎井的低溫乾餾氣和熱解物排放室向剩餘物燃燒爐方向排放。
在低溫乾餾筒內的低溫乾餾物通過燃氣管被加熱。為了達到這一目的，燃氣流經沿低溫乾餾筒縱向設置的燃氣管。一般情況下在這裡應用對流原理，即燃氣由乾餾筒熱端進入，從乾餾筒冷端流出。在這裡出現的問題是在乾餾筒冷端出現較高的熱能需求區，而在熱端出現較低的熱能需求區。特別需要指出，在垃圾的乾燥過程中需要較高的熱能量，而在垃圾的低溫乾餾過程中需要較低的熱能量。沿垃圾輸送方向看過去，較高的熱能需求出現在乾餾筒長度的0-2/3區間上，較低的熱能需求出現在乾餾筒長度的2/3至端點的區間上。
這樣在這種對流原理方式中就可確定在較低的熱量需求區出現具有較高流速的高溫燃氣。此時由燃氣到燃氣管和由燃氣管到固態物的熱量傳導是比較好的，因為燃氣在此期間被冷卻，在高熱量需求區出現了與此相反的較低的燃氣溫度；由此產生了較低的燃氣流速和一個由燃氣到燃氣管進而到位於低溫乾餾筒內垃圾的明顯不良的熱量傳導。
本發明的目的是對本文開頭所述的加熱器進行擴大設置，使高熱量需求區即低溫燃氣區的熱量傳導得到改善。
本發明的目的是這樣實現的，即沿燃氣流動方向看去，在燃氣管尾段的內部設置擾流子。
藉助於擾流子，在高熱能需求區的燃氣管的內壁邊界層上產生一個強的紊流，此時隨之而來的是燃氣的平均流速的增長，由此帶來熱量傳導的改善。
將最好由高級合金鋼製成的擾流環相互間隔的作為擾流子裝上，它們的橫切面可能是長方形，尤其是正方形或也可是圓形的。
其它有利的設方案及其圖示在從屬權利中作了說明。
下面結合下列8幅圖示對本發明實施例作進一步的說明，附圖中

圖1為帶有低溫乾餾筒的低溫燃燒裝置的入口部分，其燃氣管是依據對流原理流通燃氣的；圖2為低溫乾餾筒內帶有一定數量環形擾流子的燃氣管的縱截面圖；圖3為一個對這種燃氣管的放大截面圖；圖4為圖3燃氣管的橫截面圖；圖5為對環形擾流子改進設置後的燃氣管的放大縱截面圖；圖6為圖5燃氣管的橫截面圖；圖7為帶有擾流子和符合第一種實施例的置換體的燃氣管的縱截面圖；圖8為帶有擾流子和符合第二種實施例的置換體的燃氣管的縱截面圖。
如圖1所示，固態垃圾A經帶有落料豎井3的進料或給料裝置2，通過裝在給料管7裡由電機6驅動的螺旋輸送機4，集中被送入熱解反應器或低溫乾餾筒8內。乾餾筒8在本實施例中是一個內部可加熱的，且可繞其縱軸10旋轉的低溫乾餾筒或熱解筒，其長度為15至30米，在300至600攝氏度下工作，並儘可能在無氧狀態下運行，在產生揮發性的低溫乾餾氣s的同時產生固態熱解物f。在此所述的內部為管狀的乾餾筒8的內部空腔13裡裝有許多(例如50至200)相互平行設置的燃氣管12，在圖1中只畫了4根。在右端或稱熱端設置一個靜止的密封的燃氣入口室14作為燃氣h的入口，在左端或稱冷端也裝有一個靜止的密封的燃氣出口室16作為燃氣h的出口。乾餾筒8的縱軸10相對於水平線是傾斜的，使右面熱端的垃圾A出口比左面的入口低。乾餾筒8內最好保持在較外界環境稍低的負壓下。
熱解筒8在其出口或排料端通過一個可一起轉動的總排料管17與排料裝置18相連通；該排料裝置18設有一個用於排出低溫乾餾氣s的低溫乾餾氣排煙接管20和一個用於排出固態熱解剩餘物f的熱解剩餘物卸料口22。一個與低溫乾餾氣排煙接管20相連的低溫乾餾氣導管同一個高溫燃燒室的燃燒器(圖中未示出)相連通。
乾餾筒8繞其縱軸10的旋轉運動是通過同電動機26相連接的傳動裝置24驅動的。該驅動裝置24、26例如可通過固定在於餾筒8外圈上的齒環進行工作。乾餾筒8的軸承在圖示中用27來表示。
由圖1可以清楚的看出，燃氣管12的一端固定在第一塊端面板28上，另一端固定在第二塊端面板30上。將燃氣管固定在端面板上要首先使燃氣管12的更換方便。燃氣管12的端部通過一開口由乾餾筒內室向左伸到出口室16內，另一端向右伸到進口室14內。燃氣管12的軸線均設置為垂直於端面板28、30。在圖示結構中應注意，個別燃氣管12要承受較高的熱負荷和機械負荷；端面板28、30(也可稱作筒板或筒底板)可圍繞乾餾筒8的縱軸10一起轉動。
在端面板28、30之間設置兩個支撐點X、Y以支撐燃氣管12(否則加熱管中間可能下垂)。沿垃圾輸送方向看去，第一個支撐點X位于于餾筒8全長的大約1/3處，第二個支撐點Y位於乾餾筒8全長的大約2/3處。在這裡支撐架31、32是由金屬，例如用鋼製成的圓形孔板，它們被固定在內壁33上。
如圖2所示，燃氣管12按箭頭方向流通燃氣h。在燃氣管12的左段，即熱量傳導應良好的區域，在此將進入乾餾筒的垃圾A中所含的水份蒸發，在燃氣管的尾段或全長l最後的2/3段(沿燃氣流通方向看去)內裝有一定數量的擾流子40，它們被特別製成環狀或擾流環，並等距或不等距的沿著氣流方向排列且通常由高級合金鋼製成。通過它們在燃氣管12的2/31長的管段的邊界層上產生一個強的紊流，同時也提高氣流速度，導致從右到左的路程上自然冷卻的燃氣有一個改善的熱量傳導。
從圖3和圖4可以清楚看到，擾流環40是圓形的、或矩形的、特別情況下也有正方形截面的。
擾流環40藉助於3根縱向延伸的間隔鋼絲42來裝入燃氣管12內部。位於擾流環40和間隔鋼絲42之間的焊點在圖示中用44來表示。在圖3和圖4中的擾流環40緊靠著燃氣管12內壁，在擾流環的作用範圍內燃氣h流通截面減小，這樣提高了氣流速度並導致渦流的產生，這樣如所述那樣，使從燃氣到燃氣管，從燃氣管到垃圾的熱量傳導得到改善。
另外的一個實施形式如圖5和圖6所示。其中擾流環40與燃氣管12內壁間有一定間距d，並最好同心的裝置。為了保持間距d和擾流環40相互間的距離仍採用間隔鋼絲42。在這裡鋼絲設置在擾流環外側並通過焊點固定。鋼絲42的厚度d相當於擾流環40同燃氣管12內壁的間距d。這對熱量傳導的影響與圖3和圖4所示實施形式是一致的。
圖7和圖8所示為進一步的改進方案。如以上所述，隨著燃氣h的冷卻，燃氣流速降低。這個流速通過特別安放在燃氣管12中心的至少一個置換體50再次得到提高，從而結合前述的擾流環使熱傳導得到進一步改善。這樣儘管燃氣h受到冷卻也可在燃氣管12全長l上達到一個近似均勻的由燃氣到燃氣管壁的熱量傳導。這一措施可使乾餾筒8的長度比通常的要短，值得一提的是，這也使得乾餾筒8的製造成本下降了。
如圖7所示，最好用高級合金鋼製成的置換體50基本上是圓筒狀的，其尖端是迎著燃氣h放置的。圖8所示的置換體50同樣是由高級合金鋼製造的，其形狀是角錐或圓錐形的，其尖端同樣是迎著氣流的。
圖7和圖8所示的置換體50總是固定在燃氣管12的中間。一般是由位於置換體50頭尾兩端的繞軸向成120°旋轉夾角的3端支撐腳52支撐。這種支撐腳52出於圖示清晰的原因而只在圖7中表示。置換體50的長度總是延伸穿過多個擾流環40，沿著全長的2/3 l長度的管段內可以設置多個置換體50。
權利要求
1.可繞其縱軸(10)旋轉的固態物加熱器，特別是用於垃圾(A)的低溫乾餾筒(8)，其內部空腔(13)裝有一定數量的相互基本平行的燃氣管(12)，管內可通燃氣(h)，其特徵在於沿燃氣(h)流動的方向看去，在燃氣管(12)的尾段2/3長度內，將擾流子(40)置入燃氣管(12)內。
2.按權利要求1的加熱器，其特徵在於擾流子為相互間隔設置的擾流環(40)，其最好由一種高級合金鋼製成。
3.按權利要求2的加熱器，其特徵在於擾流環(40)的截面是矩形，但優先為圓形的。
4.按權利要求2或3的加熱器，其特徵在於擾流環(40)通過至少兩根間隔鋼絲(42)按規定的間距固定。
5.按權利要求4的加熱器，其特徵在於間隔鋼絲(42)固定在擾流環(40)的內側或外側。
6.按權利要求1至5之一的加熱器，其特徵在於在燃氣管(12)的尾段2/3長度內，將置換體(50)置入燃氣管(12)內。
7.按權利要求6的加熱器，其特徵在於置換體(50)總是被固定在燃氣管的中心。
8.按權利要求7的加熱器，其特徵在於每個置換體(50)由3端支撐腳(52)將其兩端固定在燃氣管(12)內。
9.按權利要求6至8之一的加熱器，其特徵在於置換體(50)基本上是圓筒狀或圓錐狀的。
10.按權利要求6至9之一的加熱器，其特徵在於置換體(50)的長度延伸穿過多個擾流環(40)。
11.按權利要求6至10之一的加熱器，其特徵在於置換體(50)由一種高級合金鋼製成。
12.按以上任一權利要求的加熱器，其中的垃圾(A)是按對流原理向著與燃氣流流向的相反方向輸送，其特徵在於擾流子(40)被裝在燃氣管(12)尾端的約為2/3 l長的管段內。
全文摘要
在固態物加熱器的內腔(13)，尤其在用於垃圾(A)的低溫乾餾筒(8)的內部，裝有一定數量的燃氣管(12)，它們受驅動可繞乾餾筒縱軸(10)旋轉。燃氣管(12)相互平行設置，管內流通燃氣(h)，以對固態物加熱，將垃圾(A)熱解。垃圾(A)進料方向與燃氣(h)的流動方向相反，一個問題是儘管在垃圾(A)的輸入段2/3 1區域內熱能需求大，而相對來說燃氣溫度低。按本發明在燃氣管(12)內部設置擾流環(40)並產生紊流可解決這一問題。為進一步改善熱傳導還可設置置換體(50)。
文檔編號C10B1/10GK1126236SQ95115378
公開日1996年7月10日 申請日期1995年8月8日 優先權日1994年8月23日
發明者赫伯特·特拉茲, 赫爾穆特·沃丁格, 喬基姆·博裡茨基, 安東·埃伯特 申請人:西門子公司