Камера сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем

Камера сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем

Реферат

 

Изобретение касается камеры сгорания с псевдоожиженным слоем, в которой равномерно сжигается горючий материал при одновременном равномерном удалении из печи с псевдоожиженным слоем какого-либо негорючего материала без его отложения в печи. Камера сгорания имеет первую диффузорную пластину, вторую диффузорную пластину, каждая из которых предусмотрена с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, и канал для выгрузки негорючего материала, расположенный между первой и второй диффузорными пластинами. Для создания непрерывного псевдоожиженного слоя на дне печи часть псевдоожижающего газа подается из канала для выгрузки. Первая диффузорная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, направленную к каналу для выгрузки, а вторая диффузорная пластина - наклоненную вверх поверхность, которая постепенно повышается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала. Изобретение позволяет обеспечить равномерное удаление негорючего материала большого удельного веса и обеспечить равномерное и эффективное сжигание горючего материала. 2 с. и 9 з.п.ф-лы, 10 ил.

Изобретение касается камеры сгорания с псевдоожиженным (кипящим) слоем для сжигания твердого горючего материала, содержащего негорючий материал, например промышленные отходы, городской мусор, уголь и т.д., в печи с псевдоожиженным (кипящим) слоем и, в частности, камеры сгорания с псевдоожиженным слоем, обеспечивающей плавную выгрузку негорючего материала из печи без его отложения в печи и равномерное сгорание твердого горючего материала с устойчивым отбором от него тепловой энергии.

По мере развития экономики в результате различных видов деятельности человека производится все больше и больше твердого горючего материала, включающего негорючий материал, например промышленные отходы, городской мусор и т. д. Этот твердый горючий материал содержит большое количество энергии, которая может быть использована. Однако имеются трудности в стабильном сжигании твердого горючего материала с использованием его энергии, так как имеется широкий диапазон типов и конфигураций такого материала и он включает смешанное с ним большое количество негорючего материала неопределенной формы.

В японской публикации N 4-214110 раскрыта камера сгорания с псевдоожиженным слоем, которая обеспечивает сжигание отходов, включающих негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем и плавную выгрузку негорючего материала из печи, что позволяет устойчиво сжигать отходы в печи. В камере сгорания выгружной люк для несгораемого материала расположен между диффузорной пластиной для воздуха и стенкой печи, причем диффузорная пластина имеет наклонную верхнюю поверхность, наклоненную таким образом, что выгружной канал располагается в самом нижнем положении. К нижней зоне пластины подается больше воздуха, чем к ее верхней зоне. Однако, поскольку псевдоожиженная среда интенсивно кипит у нижней зоны пластины за счет большего количества воздуха, подаваемого в эту зону пластины, псевдоожиженный слой имеет характерные особенности, подобные особенностям жидкости. Поэтому материал с большим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом опускается в псевдоожиженном слое, а материал с меньшим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом, плавает в псевдоожиженном слое, чем создается так называемое гравитационное разделение. В результате негорючий материал большего удельного веса опускается в псевдоожиженном слое и отлагается на дне печи до достижения им выгружного канала. Кроме того, поскольку канал, к которому не подается псевдоожижающий газ, открыт в дне печи, кипящий слой над каналом для выгрузки несгораемого материала неустойчив.

Камера сгорания, раскрытая в этой публикации, имеет диффузорные пластины для воздуха с соответствующими наклоненными вниз поверхностями, которые проходят от центра печи к двум выгружным каналам для негорючего материала, и диффузорные пластины для воздуха с соответствующими наклоненными вниз поверхностями, которые проходят от боковой стенки печи к выгружным каналам для негорючего материала. Из зон диффузорной пластины, расположенных рядом с выгружными каналами для негорючего материала, через воздушные камеры подается большее количество воздуха, чем из других зон пластины, и псевдоожиженный слой, в котором псевдоожиженная среда интенсивно псевдоожижается за счет подаваемого туда большего количества воздуха, имеет характер, подобный жидкости. Поэтому материал с большим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом будет опускаться в псевдоожиженном слое, а материал с меньшим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом будет плавать в кипящем слое, чем создается так называемое гравитационное разделение. В результате негорючий материал с большим удельным весом будет опускаться в псевдоожиженном слое и отлагаться на дне печи до достижения ими выгруженных каналов. Таким образом, негорючий материал не может здесь плавно выгружаться из печи и не может осуществляться устойчивое псевдоожижение среды, что ведет к неисправностям в работе печи. Кроме того, поскольку выгружные каналы для негорючего материала, в которые не подается псевдоожижающий газ, открыты в дне печи, как видно на чертеже в виде сверху, у зоны, расположенной рядом или над выгружными каналами, образуется фиксированный слой, в котором псевдоожиженная среда не псевдоожижается. Поэтому фиксированный слой препятствует образованию циркулирующего потока в псевдоожиженном слое, неэффективно осуществляется диспергирование и смешивание горючего материала в псевдоожиженном слое, а негорючий материал не может плавно выгружаться из печи.

В японской патентной публикации N 5-19044 раскрыта печь с псевдоожиженным слоем для сжигания отходов, содержащих негорючий материал, такой как куски металла, земля и камни. Эта печь имеет основание, включающее наклоненные вниз поверхности, проходящие к выгружному каналу для негорючего материала, расположенному в центре основания печи. Псевдоожижающий воздух подается таким образом, что его количество на единицу площади основания печи больше вблизи выгружного люка и постепенно уменьшается в направлении к боковой стенке печи. Поэтому образуется циркулирующий поток псевдоожиженной среды, который поднимается у зоны рядом с выгружным каналом, расположенным в центральной части печи, и опускается вблизи боковой стенки печи, но так как горючие отходы подаются из загрузочного канала, расположенного над выгружным каналом для несгораемого материала, то они будут подниматься с помощью восходящего потока и сгорать на кипящем слое или в верхней части печи, что ведет к снижению эффективности сгорания в псевдоожиженном слое.

Для устранения указанных недостатков подача горючих отходов из боковой стенки печи будет улучшать диспергирование и смешивание горючих отходов в кипящем слое, так как горючие отходы будут подхватываться восходящим потоком. Однако, поскольку большее количество воздуха подается к зоне, расположенной рядом с выгружным каналом, псевдоожиженный слой, расположенный в этой зоне, в котором псевдоожиженная среда интенсивно псевдоожижается, будет иметь характерные особенности жидкости, как в печи по публикации N 4-214110. Поэтому материал с большим удельным весом, чем у псевдоожиженной среды, будет опускаться в псевдоожиженном слое, а материал с меньшим, чем у псевдоожиженной среды, удельным весом будет плавать в слое, чем будет создаваться так называемое гравитационное разделение. В результате негорючий материал большего удельного веса будет опускаться в псевдоожиженном слое и отлагаться на дне печи до достижения им выгружного канала и поэтому не будет равномерно выгружаться из печи.

В авторском свидетельстве СССР N 986480 от 7.01.1983 раскрыта камера сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем, содержащая диффузорное газораспределительное устройство с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, расположенное у дна указанной печи, канал для выгрузки негорючего материала, канал для загрузки горючего материала в указанную печь. Газораспределительное устройство выполнено в виде распределительной решетки, расположенной с наклоном в сторону канала для выгрузки негорючего материала, начальный участок которого подключен к источнику паровоздушной смеси.

Однако эта камера сгорания также имеет недостатки, связанные с тем, что негорючий материал большого удельного веса такой, как железо или т.п., в меньшей степени подвержен опусканию и может перемещаться в горизонтальном направлении, когда такой материал поддерживается подвижным слоем (переходное состояние псевдоожиженной среды между фиксированным слоем и псевдоожиженным слоем), но он быстро падает вниз, отлагается и не может легко перемещаться в псевдоожиженном слое, в котором псевдоожиженная среда интенсивно псевдоожижается. Таким образом, это затрудняет выгрузку негорючего материала из печи и не обеспечивает равномерное и эффективное сгорание горючего материала.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание камеры сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, содержащего негорючий материал, например промышленные отходы, городской мусор, уголь и т.д., в печи с псевдоожиженным слоем, обеспечивающей равномерное удаление негорючего материала большого удельного веса из печи и предотвращение отложения его в определенном месте в печи, благодаря чему стабилизируется псевдоожижение в печи и обеспечивается равномерное и эффективное сгорание горючего материала.

Этот технический результат достигается тем, что в камере сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем, содержащей диффузорное газораспределительное устройство с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, расположенное у дна печи, канал для выгрузки негорючего материала, канал для загрузки горючего материала в печь, согласно изобретению, диффузорное газораспределительное устройство выполнено в виде двух диффузорных пластин, первая из которых имеет наклоненную вниз поверхность, направленную к каналу для выгрузки негорючего материала, образованному между первой и второй диффузорными пластинами, при этом эта первая диффузорная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно низкой скоростью псевдоожижения и создания нисходящего потока псевдоожиженной среды, а вторая диффузорная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно высокой скоростью псевдоожижения и создания восходящего потока псевдоожиженной среды, канал для загрузки горючего материала расположен над первой диффузорной пластиной, причем под диффузорными пластинами расположены диффузорные камеры, образующие диффузорное устройство, подключенное к источнику подачи псевдоожижающего газа через указанный канал для выгрузки негорючего материала в печь.

Псевдоожиженная среда образует основной циркулирующий поток, который включает нисходящий и восходящий потоки. Для сохранения основного псевдоожиженного слоя вблизи канала для выгрузки негорючего материала и для стабилизации тем самым основного циркулирующего потока псевдоожижающий газ подается из канала для выгрузки негорючего материала.

В то время как поданный в печь через канал для загрузки горючего материала горючий материал, содержащий негорючий материал, опускается с нисходящим потоком псевдоожиженной среды в направлении дна печи и движется горизонтально вдоль наклоненной вниз поверхности первой диффузорной пластины, горючий материал отделяется селективным воздействием псевдоожижающего газа, подаваемого вверх в верхний псевдоожиженный слой, имеющий высокую концентрацию горючего материала с небольшим удельным весом, и нижний псевдоожиженный слой, имеющий высокую концентрацию негорючего материала с большим удельным весом. Верхний псевдоожиженный слой течет выше канала для выгрузки негорючего материала и смешивается с восходящим потоком движущейся псевдоожиженной среды для дальнейшей циркуляции и сгорания. Находящиеся в нижнем псевдоожиженном слое негорючий материал и псевдоожиженная среда выводятся из печи через канал для выгрузки негорючего материала.

Камера сгорания далее предпочтительно содержит вспомогательную диффузорную пластину, расположенную между первой диффузорной пластиной и каналом для выгрузки негорючего материала, причем вспомогательная диффузорная пластина имеет множество отверстий, служащих для подачи псевдоожижающего газа таким образом, чтобы поддерживать псевдоожижение псевдоожиженной среды при относительно высокой скорости псевдоожижения, причем вспомогательная диффузорная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, проходящую между нижним краем первой диффузорной пластины и каналом для выгрузки негорючего материала, причем эта вспомогательная пластина имеет более крутой наклон, чем первая диффузорная пластина. Печь имеет наклонную стенку, расположенную над второй диффузорной пластиной, для направления псевдоожижающего газа и псевдоожиженной среды, текущих вверх от второй диффузорной пластины, к зоне над первой диффузорной пластиной, т.е. к центральной зоне печи. Верхняя часть печи расположена над наклонной стенкой. Вторая диффузорная пластина имеет наклоненную вверх поверхность, которая постепенно повышается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала и обеспечивает подачу псевдоожижающего газа со скоростью, которая постепенно увеличивается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала.

Камера сгорания содержит также камеру для отбора тепловой энергии, образованную между наклонной стенкой и боковой стенкой печи, которая сообщается с центральной зоной печи над и ниже наклонной стенки, расположенный в указанной камере коллектор тепла, предназначенный для отбора тепловой энергии от псевдоожиженной среды в указанной камере, и третью диффузорную пластину, расположенную между второй диффузорной пластиной и боковой стенкой печи и проходящей смежно с наружным краем второй диффузорной пластины, причем третья диффузорная пластина имеет множество отверстий для подачи псевдоожижающего газа с относительно низкой скоростью и наклоненную вверх поверхность, которая имеет тот же наклон, что и вторая диффузорная пластина и обеспечивает подачу псевдоожижающего газа для поддержания псевдоожижения среды при относительно низкой скорости псевдоожижения в камере, где осуществляется отбор тепловой энергии.

Дно печи может иметь прямоугольную или круглую форму. Если дно печи имеет прямоугольную форму, тогда первая диффузорная пластина, канал для выгрузки негорючего материала и вторая диффузорная пластина, которые также имеют прямоугольную форму, могут быть расположены параллельно друг другу или же канал для выгрузки негорючего материала и вторая диффузорная пластина, которые имеют прямоугольную форму, могут быть расположены симметрично относительно конька первой диффузорной пластины, которая имеет форму крыши. Если дно печи имеет круглую форму, тогда круглое дно печи составлено первой диффузорной пластиной, которая имеет коническую форму и центральная зона которой расположена выше ее кругового края, каналом для выгрузки негорючего материала, содержащим множество дуговых секций, расположенных концентрически относительно первой диффузорной пластины, и второй диффузорной пластиной, которая имеет кольцевую форму и расположена концентрически относительно первой диффузорной пластины.

Вышеуказанный технический результат достигается и тем, что в камере сгорания с псевдоожиженным слоем для сжигания горючего материала, включающего негорючий материал, в печи с псевдоожиженным слоем, содержащей диффузорное газораспределительное устройство с множеством отверстий для подачи псевдоожижающего газа, расположенное у дна печи, канал для выгрузки негорючего материала, канал для загрузки горючего материала в печь, согласно изобретению диффузорное газораспределительное устройство выполнено в виде трех диффузорных пластин, первая из которых имеет наклоненную вниз поверхность, направленную к каналу для выгрузки негорючего материала, образованному между вспомогательной диффузорной пластиной и второй диффузорной пластиной, при этом первая пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения среды с относительно низкой скоростью псевдоожижения и создания нисходящего потока псевдоожиженной среды, вспомогательная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, расположенную между нижним краем первой пластины и каналом для выгрузки негорючего материала и направленную к каналу для выгрузки, и эта вспомогательная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно высокой скоростью псевдоожижения, наклоненная вниз поверхность вспомогательной имеет наклон, который круче наклона наклоненной вниз поверхности первой диффузорной пластины, при этом нижний край вспомогательной пластины расположен, по существу, на одной линии по вертикали со смежным краем второй диффузорной пластины, находясь от него на вертикальном расстоянии, канал для выгрузки негорючего материала открыт в вертикальный промежуток между нижним краем наклоненной вниз поверхности вспомогательной пластины и смежным краем второй пластины, причем вторая диффузорная пластина установлена с возможностью подачи псевдоожижающего газа с обеспечением псевдоожижения псевдоожиженной среды с относительно высокой скоростью псевдоожижения и создания восходящего потока псевдоожиженной среды, а канал для загрузки горючего материала в печь расположен над первой диффузорной пластиной.

Печь имеет предпочтительно наклоненную стенку, расположенную над второй диффузорной пластиной для направления ожижающего газа и псевдоожиженной среды, текущих вверх от второй пластины к зоне над первой диффузорной пластиной, т.е. к центральной зоне печи. Верхняя часть печи расположена над наклоненной стенкой печи. Вторая диффузорная пластина имеет наклоненную вверх поверхность, которая постепенно повышается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала и обеспечивает подачу сжижающего газа со скоростью, которая постепенно увеличивается в направлении от канала для выгрузки негорючего материала. Камера сгорания также имеет камеру для отбора тепловой энергии, образованную между наклонной стенкой и боковой стенкой печи, которая сообщается с центральной зоной печи над и ниже наклонной стенки, коллектор тепла, расположенный в указанной камере, служащий для отбора тепловой энергии от псевдоожиженной среды в указанной камере, и третью диффузорную пластину, расположенную между второй диффузорной пластиной и боковой стенкой печи, проходящую смежно с наружным краем второй диффузорной пластины, имеющую множество отверстий для подачи сжижающего газа с относительно низкой скоростью, и наклоненную вверх поверхность, которая имеет тот же наклон, что и вторая пластина, и обеспечивает подачу ожижающего газа с целью поддержания псевдоожижения среды при относительно низкой скорости псевдоожижения в камере для отбора тепловой энергии. Дно печи может быть прямоугольной или круглой формы. Если дно печи имеет прямоугольную форму, тогда первая и вторая диффузорные пластины, которые имеют прямоугольную форму, могут быть расположены параллельно друг другу или же первая и вторая диффузорные пластины, которые имеют прямоугольную форму, могут быть расположены симметрично относительно верха первой диффузорной пластины, которая выполнена прямоугольной и имеет форму крыши. Если дно печи имеет круглую форму, тогда круглое дно печи состоит из первой диффузорной пластины, которая имеет форму перевернутого конуса и расположена концентрически относительно первой пластины, и канала для выгрузки негорючего материала, который открыт в вертикальный промежуток между наружным круговым краем первой пластины и внутренним круговым краем второй пластины.

В камере сгорания псевдоожижающий газ, такой как воздух, поданный из первой диффузорной пластины для поддержания псевдоожижения среды при относительно низкой скорости псевдоожижения для создания нисходящего потока псевдоожиженной среды, а псевдоожижающий газ, такой как воздух, поданный из второй диффузорной пластины для поддержания псевдоожижения среды при относительно высокой скорости псевдоожижения для создания восходящего потока псевдоожиженной среды, создавая таким образом основной циркулирующий псевдоожиженный слой, включающий нисходящий и восходящий потоки. После опускания псевдоожиженной среды с нисходящим потоком она направляется наклоненной вниз поверхностью первой диффузорной пластины и поднимается с восходящим потоком вблизи второй диффузорной пластины. Достигнув верхнюю зону псевдоожиженного слоя, среда направляется к центральной зоне печи и затем опускается с нисходящим потоком снова, чем создается основной циркулирующий поток, который циркулирует в основном псевдоожиженном слое.

Путем подачи псевдоожижающего газа так, чтобы поддерживать псевдоожижение среды при относительно высокой скорости псевдоожижения из диффузорного устройства, предусмотренного на поверхности, ограничивающий канал для выгрузки негорючего материала, обеспечивается интенсивное псевдоожижение среды в зоне рядом или над этим каналом. В результате над каналом для выгрузки негорючего материала будет образован псевдоожиженный слой, а не фиксированный слой, причем псевдоожиженная зона среды будет поддерживаться от первой диффузорной пластины до второй диффузорной пластины, а циркулирующий поток, включающий нисходящий поток в слабо псевдоожиженной зоне и восходящий поток в интенсивно псевдоожиженной зоне, будет устойчиво сплошным, т.е. не будет прерываться. Наклонная стенка над второй диффузорной пластиной будет направлять псевдоожижающий газ и псевдоожиженную среду в направлении вверх от второй пластины к центральной зоне печи, тем самым способствуя образованию основного циркулирующего потока.

Ниже будет подробно описано отделение негорючего материала от горючего материала. Горючий материал, включающий негорючий материал, подается к соответствующему месту над первой диффузорной пластиной из канала загрузки. Псевдоожиженная среда над первой диффузорной пластиной кипит медленно, и образуется движущийся слой, представляющий собой промежуточное состояние между фиксированным слоем и псевдоожиженным слоем. Так как горючий и негорючий материалы находятся во взвешенном состоянии в псевдоожиженной среде движущегося слоя, они опускаются вместе с циркулирующим потоком в псевдоожиженном слое и затем двигаются горизонтально к псевдоожиженной зоне над второй диффузорной пластиной, которая обеспечивает подачу псевдоожижающего газа с относительно высокой скоростью. Даже если горючий и негорючий материалы находятся во взвешенном состоянии в псевдоожиженной среде над первой диффузорной пластиной, псевдоожиженная среда кипит медленно, и материал большего удельного веса, чем объемная плотность движущегося слоя, постепенно опускается, а материал меньшего удельного веса, чем объемная плотность движущегося слоя, плавает в течении горизонтального движения потока псевдоожиженной среды, чем и создается гравитационное разделение. В результате горючий материал небольшого удельного веса движется к верхней зоне горизонтального потока, а негорючий материал большого удельного веса движется к нижней зоне горизонтального потока. Поэтому из горючего материала в горизонтальном потоке вблизи канала для выгрузки негорючего материала образуется верхний псевдоожиженный слой с высокой концентрацией горючего материала небольшого удельного веса и нижний псевдоожиженный слой с высокой концентрацией негорючего материала большого удельного веса.

Верхний псевдоожиженный слой течет выше канала для выгрузки негорючего материала и смешивается с восходящим потоком псевдоожиженной среды, и горючий материал, находящийся в псевдоожиженном слое, сгорает в окисляющей атмосфере и при интенсивном псевдоожижении. Так как верхний псевдоожиженный слой имеет относительно низкую концентрацию негорючего материала, горючий материал в псевдоожиженном слое эффективно сгорает в восходящем потоке псевдоожиженной среды.

Нижний псевдоожиженный слой, имеющий высокую концентрацию негорючего материала с большим удельным весом, направляется с помощью наклоненной вниз верхней поверхности первой диффузорной пластины к каналу для выгрузки негорючего материала, и часть среды и негорючего материала в нижнем псевдоожиженном слое выводится из канала для выгрузки. Так как псевдоожиженная среда над первой диффузорной пластиной находится в состоянии движущегося слоя, негорючий материал большого удельного веса, такой как железо или т.п., поддерживается движущимся слоем, который движется к каналу для выгрузки, и не отлагается на дне печи.

С другой стороны, посредством подачи псевдоожижающего газа из диффузорного устройства, предусмотренного на поверхности, ограничивающей канал для выгрузки таким образом, чтобы псевдоожижение среды осуществлялось при относительно высокой скорости псевдоожижения, среда будет интенсивно псевдоожижаться у зоны, расположенной вблизи или над каналом для выгрузки. В результате у зоны вблизи или над каналом для выгрузки образуется не фиксированный слой или движущийся слой, а интенсивно псевдоожиженный слой, характер которого подобен жидкости. Поэтому материал большего удельного веса, чем объемная плотность псевдоожиженного слоя, будет опускаться, а материал меньшего удельного веса будет плавать в псевдоожиженном слое, благодаря чему легко осуществляется гравитационное разделение. Поэтому негорючий материал большого удельного веса будет быстро опускаться в направлении внутренней области канала для выгрузки с последующей легкой и равномерной выгрузкой из печи. Поскольку выгрузка негорючего материала из печи происходит равномерно и эффективно, сгорание горючего материала и образование псевдоожиженного слоя осуществляется без помех. Горючий и негорючий материалы разделяются с помощью селективного воздействия псевдоожижающего газа, при этом эффективно выводится почти весь негорючий материал и выводится также только небольшое количество псевдоожиженной среды. Поэтому потери тепла малы, а удаленный негорючий материал может быть легко обработан, поскольку содержание в нем какого-либо горючего материала очень мало.

Вспомогательная диффузорная пластина имеет наклоненную вниз поверхность, наклон которой круче, чем у наклоненной вниз поверхности первой диффузорной пластины, и обеспечивает подачу сжижающего газа так, чтобы обеспечить псевдоожижение среды при относительно высокой скорости псевдоожижения. Поэтому поскольку слой, движущийся над первой диффузорной пластиной, превращается в псевдоожиженный слой над вспомогательной диффузорной пластиной, селективное воздействие газа на негорючий материал осуществляется быстро и негорючий материал, такой как железо, быстро опускается на вспомогательную диффузорную пластину. Однако, так как вспомогательная пластина имеет круто наклоненную вниз поверхность, негорючий материал большого удельного веса будет равномерно направляться к каналу для выгрузки. Вторая диффузорная пластина имеет наклоненную вверх поверхность, которая повышается в направлении от канала для выгрузки и обеспечивает подачу псевдоожижающего газа со скоростью, которая постепенно увеличивается в направлении от канала для выгрузки, тем самым способствуя образованию основного циркулирующего потока.

Третья диффузорная пластина обеспечивает подачу псевдоожижающего газа так, чтобы поддерживать псевдоожижение среды в камере для отбора тепловой энергии при относительно низкой скорости псевдоожижения и создавать движущийся слой, который перемещается вниз в указанную камеру.

Часть псевдоожиженной среды из верхней зоны восходящего потока вводится в указанную камеру за верхним концом наклонной стенки. В указанной камере среда будет опускаться, как движущийся слой, и охлаждаться благодаря теплообмену, осуществляемому с помощью теплового коллектора в указанной камере. Затем псевдоожиженная среда направляется вдоль третьей диффузорной пластины ко второй диффузорной пластине, где она смешивается с восходящим потоком и нагревается за счет тепла сгорания в восходящем потоке. Таким путем с помощью нисходящего потока в камере для отбора тепла и восходящего потока в основной камере сгорания образуется вспомогательный циркулирующий поток псевдоожиженной среды, а тепло сгорания в печи собирается тепловым коллектором в указанной камере. Поскольку общий коэффициент теплопередачи в значительной мере зависит от скорости псевдоожижающего газа, как показано на фиг. 1, количество отобранного тепла может легко регулироваться изменением количества псевдоожижающего газа, который проходит через третью диффузорную пластину.

В случае прямоугольной в плане формы печи, такая печь может быть относительно легко сконструирована и изготовлена. Однако в случае, где печь имеет круглую в плане форму, сверху сопротивление боковой стенки печи давлению может быть увеличенным. Поэтому для предотвращения выделения из печи неприятных запахов и утечек вредных газов в печи возможно поддержание низкого давления, которое ниже атмосферного, или же можно поддерживать в ней высокое давление для получения газов, образующихся при сгорании, имеющих высокое давление, которые могут использоваться для газовых турбин.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения одна из диффузорных пластин, смежная с выгружным люком, имеет нижний край, расположенный по вертикали в одну линию со смежным краем другой диффузорной пластины на некотором расстоянии от него по вертикали, как видно сверху, причем канал для выгрузки открыт в вертикальный промежуток между краями диффузорных пластин. Поэтому псевдоожиженная среда может кипеть у зоны над каналом для выгрузки без использования диффузорного устройства, предусмотренного на внутренней поверхности, ограничивающей канал для выгрузки негорючего материала. В результате от первой диффузорной пластины до второй диффузорной пластины поддерживается сплошная псевдоожиженная зона псевдоожиженной среды и образуется без прерывания стабильный циркулирующий поток, включающий нисходящий поток в слабо псевдоожиженной зоне и восходящий поток в интенсивно псевдоожиженной зоне.

Вышеописанные и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания с ссылкой на приложенные чертежи, которые иллюстрируют предпочтительные варианты воплощения настоящего изобретения на примерах.

фиг. 1 - схематичный вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 2 - схематичный вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии со вторым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 3 - схематичный вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии с третьим вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 4 - схематичный вертикальный разрез камеры сгорания, выполненный в соответствии с четвертым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 5 - прямоугольная изометрическая проекция дна камеры сгорания, выполненной в соответствии с пятым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 6 - вид в плане дна камеры сгорания, показанного на фиг. 5; фиг. 7 - разрез VII-VII на фиг. 6; фиг. 8 - прямоугольная диметрическая проекция дна камеры сгорания, выполненной в соответствии с шестым вариантом воплощения настоящего изобретения; фиг. 9 - прямоугольная диметрическая проекция дна камеры сгорания, выполненной в соответствии с седьмым вариантом воплощения настоящего изобретения и фиг. 10 - график, показывающий зависимость общего коэффициента теплопередачи теплового коллектора от скорости псевдоожижающего газа, подаваемого из третьей диффузорной пластины в камеру сгорания, выполненную в соответствии с настоящим изобретением.

На всех чертежах подобные или аналогичные элементы печи обозначены подобными или аналогичными ссылочными номерами.

На фиг. 1 показан схематично вертикальный разрез камеры сгорания, выполненной в соответствии с первым вариантом использования настоящего изобретения.

Как показано на фиг. 1, камера сгорания, выполненная в соответствии с первым вариантом исполнения изобретения, содержит канал 8 для выгрузки негорючего материала, расположенный в центре дна печи 1, первую диффузорную пластину 2 и вторую диффузорную пластину 3, которые расположены в печи 1 между каналом 8 для выгрузки и боковой стенкой 42 печи 1. Камера сгорания далее содержит канал 10 для загрузки горючего материала, расположенный над первой пластиной 2, наклонную стенку 9, расположенную над второй пластиной 3, и верхнюю часть 44, расположенную над наклонной стенкой 9. Печь 1 может иметь прямоугольную или круглую в плане форму.

Основной псевдоожиженный слой образуется в печи 1, когда псевдоожиженная среда, состоящая из частиц негорючего материала, такого как песок, выдувается вверх в псевдоожиженное состояние псевдоожижающим газом, таким как воздух, который вводится в печь 1 снизу вверх через первую диффузорную пластину 2 и вторую диффузорную пластину 3. Основной псевдоожиженный слой имеет видоизменяющуюся верхнюю поверхность 43, расположенную где-то на высоте наклонной стенки 9.

В первую диффузорную камеру 4, расположенную под первой диффузорной пластиной 2, из источника 14 по трубе 62 и через соединительный клапан 6 поступает псевдоожижающий газ, такой как воздух. Газ из первой диффузорной камеры 4 через ряд отверстий 72, предусмотренных в первой пластине 2, подается в печь 1 с относительно низкой скоростью, образуя таким образом слабо псевдоожиженную зону 17 из псевдоожиженной среды над первой диффузорной пластиной 2. В слабо псевдоожиженной зоне 17 псевдоожиженная среда создает нисходящий поток 18. Первая пластина 2 имеет наклоненную вниз поверхность, которая, как видно в вертикальном разрезе, постепенно снижается в направлении канала 8 для выгрузки негорючего материала. Как показано на фиг. 1, нисходящий поток 18 переходит в по существу горизонтальный поток 19, идущий вдоль и вблизи наклоненной вниз верхней поверхности первой пластины 2.

Вторая диффузорная пластина 3 имеет ряд отверстий 74 для подачи через них псевдоожижающего газа и образует расположенную под ней вторую диффузорную камеру 5. Ожижающий газ, такой как воздух, подается в камеру 5 от источника 15 газа по трубе 64 и через соединитель 7. Газ из второй камеры 5 подается в печь 1 через отверстия 74 с относительно высокой скоростью, образуя, таким образом, зону 16 интенсивно псевдоожиженного слоя из псевдоожиженной среды над второй пластиной 3. В зоне 16 интенсивно псевдоожиженного слоя псевдоожиженная среда создает восходящий поток 20. Вторая диффузорная пластина 3 имеет наклоненную вниз поверхность, которая, как видно в вертикальном разрезе, в самом низу расположена вблизи канала 8 для выгрузки негорючего материала и постепенно повышается в направлении боковой стенки 42.

Псевдоожиженная среда в печи 1 движется от верхней зоны восходящего потока 20 в верхнюю часть слабо псевдоожиженной зоны 17, т.е. в верхнюю зону нисходящего потока 18, опускается с нисходящим потоком 18 и движется с горизонтальным потоком 19 в нижнюю зону восходящего потока 20, тем самым создавая основной циркулирующий поток. Наклонная стенка 9 постепенно повышается от боковой стенки 42 к центру печи 1 для принудительного направления восходящего потока 20 к зоне над первой диффузорной пластиной 2.

Через