CZ201720A3

CZ201720A3 - A device for combustion of polluted air volume or waste gases

Info

Publication number: CZ201720A3
Application number: CZ2017-20A
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Valečko
Original assignee: Zdeněk Valečko
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2018-07-25

Abstract

Zařízení na spalování znečištěné vzdušiny nebo odpadních plynů obsahuje dmýchací ventilálor (1), hořákovou hlavu (2) a spalovací komoru (3). Ventilátor (1) je napojen na hořákovou hlavu (2), která je tangenciálně zaústěna na jednom konci vnější části spalovací komory (3) do jejího vnějšího meziválcového prostoru. Tento prostor je vytvořen mezi vnějším pláštěm komory (3) a vloženým tenkostěnným válcem (32) umístěným tak, že těsně přiléhá k boční stěně spalovací komory, u níž je napojena hořáková hlava (2). Ve výhodném provedení je spalovací komora rozdělena na tři na sebe navazující spalovací prostory, vytvořené mezi vnějším pláštěm komory (3) a dvěma vloženými tenkostěnnými válci (32) a (31). Ty jsou do spalovací komory vloženy soustředně, střídavě vždy těsně k opačné boční stěně komory. Plynná směs je při spalování uvedena do rotačního a zároveň postupného šroubovicového pohybu. Spaliny jsou vnitřním tenkostěnným válcem (31) odváděny ze spalovací komory ven.The apparatus for incinerating polluted air or waste gases comprises a blower (1), a burner head (2) and a combustion chamber (3). The fan (1) is connected to a torch head (2) which is tangentially connected at one end of the outer portion of the combustion chamber (3) to its outer interspace. This space is formed between the outer casing of the chamber (3) and the inserted thin-walled cylinder (32) positioned so as to abut the side wall of the combustion chamber to which the burner head (2) is connected. In a preferred embodiment, the combustion chamber is divided into three successive combustion chambers formed between the outer shell of the chamber (3) and the two intermediate thin-walled cylinders (32) and (31). These are inserted into the combustion chamber concentrically, alternately always close to the opposite side wall of the chamber. The gaseous mixture is introduced into the rotary and progressive helical movement during combustion. The flue gas is discharged from the combustion chamber through the inner thin-walled cylinder (31).

Description

Vynález se týká zařízení na spalování znečištěné vzdušiny nebo odpadních plynů, obsahujících toxické, hořlavé nebo jinak nebezpečné plynné příměsi.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for burning contaminated air or waste gases containing toxic, flammable or otherwise hazardous gaseous impurities.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Zařízení na spalování znečištěné vzdušiny nebo odpadních plynů, obsahujících například těkavé organické látky jejich spalováním, patří dnes k běžným technologiím pro ochranu životního prostředí. Dokonalost čistícího účinku spalovacího procesu závisí na dosažené teplotě spalování a na dokonalosti smíšení oxidačního činidla se spalovanou nebo tepelně rozkládanou škodlivinou. Dosud známá zařízení jsou koncipována tak, že znečištěná vzdušina nebo odpadní plyny jsou přiváděny do spalovacího prostoru, do něhož je rovněž zaústěn plynový hořák. Teplem z hořáku jsou přiváděné odpadní plyny zahřívány na vysokou teplotu, což umožňuje oxidaci a termický rozklad škodlivin. Smícháním horkých plynů z hořáku s chladnějšími, byť většinou předehřátými plyny nebo vzdušinou, dochází ke snížení celkové průměrné teploty spalované směsi, při níž dochází k rozkladným reakcím. Tento fakt snižuje účinnost těchto reakcí a zvyšuje množství energie nutné pro dosažení potřebné reakční teploty.Installations for the combustion of polluted air or waste gases containing, for example, volatile organic compounds by combustion thereof, are nowadays common technologies for environmental protection. The perfection efficiency of the combustion process depends on the achieved combustion temperature and on the perfect mixing of the oxidizing agent with the combusted or thermally decomposed pollutant. The known devices are designed in such a way that the polluted air or waste gases are fed into the combustion chamber into which the gas burner is also connected. By the heat from the burner, the incoming exhaust gases are heated to a high temperature, allowing oxidation and thermal decomposition of the pollutants. By mixing the hot gases from the burner with the cooler, although mostly preheated gases or air, the overall average temperature of the combustion mixture at which decomposition reactions occur is reduced. This reduces the efficiency of these reactions and increases the amount of energy required to achieve the desired reaction temperature.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení na spalování znečištěné vzdušiny nebo odpadních plynů podle vynálezu, které je tvořeno dmýchacím ventilátorem, hořákovou hlavou a spalovací komorou. Dmýchací ventilátor je napojen na hořákovou hlavu. Tato je umístěna na jednom konci vnější části spalovací komory a je tangenciálně zaústěna do jejího vnějšího meziválcového prostoru. Spalovací komoru tvoří duté válcové těleso, s výhodou o délce větší než je jeho největší vnitřní průměr. Válcový prostor této spalovací komory je rozdělen do dvou, tří nebo více soustředných, na sebe navazujících prostorů. Ty jsou vytvořeny mezi soustředně vloženými tenkostěnnými válci, jejichž průměry se zvětšují směrem od středu k obvodu a jejichž délka je vždy menší než je délka vnitřního prostoru spalovací komory. Jednotlivé tenkostěnné válce jsou do spalovací komory vloženy soustředně, střídavě vždy těsně k opačné • · · · • · · · · · '·· ·· ·· ··· boční stěně komory. Tímto uspořádáním jsou ve spalovací komoře vytvořeny minimálně dva, ale výhodně tři, případně i více na sebe navazující prostory, z nichž vnitřní, s nejmenším průměrem, je válcový a následující jsou tvořeny mezi válcovými prostory, vytvořenými mezi následně vloženými tenkostěnnými válci. Přívod topného plynu pro počáteční uvedení spalovacího zařízení do potřebného teplotního režimu, případně pro průběžnou stabilizaci tohoto režimu v průběhu celého spalovacího procesu, může být zaústěn přímo do hořákové hlavy. Alternativně může být topný plyn přiveden do proudu přiváděné vzdušiny těsně před ventilátorem. V případě, že je v odpadních plynech nedostatek kyslíku pro dokonalé spalování, zajistí se přisávání potřebného množství vzduchu do přiváděného odpadního plynu ještě před jeho vstupem do ventilátoru.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the apparatus for combustion of polluted air or waste gases according to the invention, which consists of a blower fan, a burner head and a combustion chamber. The blower fan is connected to the burner head. It is located at one end of the outer part of the combustion chamber and is tangentially connected to its outer inter-cylinder space. The combustion chamber comprises a hollow cylindrical body, preferably with a length greater than its largest internal diameter. The cylindrical space of this combustion chamber is divided into two, three or more concentric, interconnected spaces. These are formed between concentrically inserted thin-walled cylinders whose diameters increase from the center to the periphery and whose length is always smaller than the length of the internal space of the combustion chamber. The individual thin-walled cylinders are inserted concentrically into the combustion chamber, alternately always close to the opposite side wall of the chamber. By this arrangement, at least two, but preferably three, or even more closely adjacent spaces are formed in the combustion chamber, of which the inner, smallest diameter is cylindrical and the following are formed between the cylindrical spaces formed between the subsequently inserted thin-walled cylinders. The supply of fuel gas for the initial introduction of the combustion apparatus into the required temperature regime, or for the continuous stabilization of this regime throughout the combustion process, can be led directly into the burner head. Alternatively, the fuel gas may be supplied to the supply air stream just upstream of the fan. If there is a lack of oxygen in the waste gases for complete combustion, the necessary amount of air is sucked into the incoming waste gas before it enters the fan.

Zařízení pracuje tak, že přiváděný znečištěný vzduch nebo odpadní plyny, případně obohacené o potřebný spalovací vzduch, jsou nasávány ventilátorem do hořákové hlavy. Topný plyn je přiváděn do hořákové hlavy, případně do nasávané plynné směsi před ventilátorem. Vzniklá hořlavá plynná směs je v hořákové hlavě zapálena a dmýchána tangenciálně do meziválcového prostoru spalovací jednotky rychlostí větší než je maximální rychlost hoření plynovzdušné směsi při difúzním spalování. Tato vysoká rychlost přiváděné plynovzdušné směsi do optimálně tvarovaného spalovacího prostoru vytváří podmínky pro vysokoteplotní kontaktněkinetický režim „bezplamenného“ spalování při minimální spotřebě topného plynu a při minimálním přebytku vzduchu.The device operates in such a way that the supplied contaminated air or exhaust gases, possibly enriched with the necessary combustion air, are sucked in by the fan into the burner head. The fuel gas is fed to the burner head or the suction gas mixture upstream of the fan. The resulting combustible gas mixture is ignited in the burner head and blown tangentially into the inter-cylinder space of the combustion unit at a rate greater than the maximum combustion rate of the gas-air mixture during diffuse combustion. This high velocity of supplying the gas-air mixture to the optimally shaped combustion chamber creates conditions for a high-temperature, contactless-kinetic "flameless" combustion mode with minimum fuel gas consumption and minimum air excess.

Meziválcový spalovací prostor spolu s tangenciálním zaústěním hořákové hlavy uděluje proudu spalované plynné směsi rotační a zároveň postupný šroubovicový pohyb meziválcovými prostory, a to podélně ve směru osy spalovací komory od hořákové hlavy ke druhému konci komory. Odtud je proud plynů naveden do vnitřního navazujícího prostoru, kde pokračuje ve svém postupném šroubovicovém pohybu v protisměru. Po dosažení středového válcového prostoru opouštějí dokonale vyhořené spaliny spalovací komoru vnitřním tenkostěnným válcem a jsou odváděny ven ze spalovací komory.The inter-cylindrical combustion chamber together with the tangential orifice of the burner head imparts a rotational and successive helical movement through the inter-cylinder spaces along the axis of the combustion chamber from the burner head to the other end of the chamber. From there, the gas stream is directed to the inner adjacent space where it continues its gradual helical movement in the opposite direction. Upon reaching the central cylindrical space, the perfectly burnt exhaust gases leave the combustion chamber through the inner thin-walled cylinder and are led out of the combustion chamber.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Na obr. 1 je znázorněn příčný řez spalovacím zařízením ve výhodném tříprostorovém provedení se znázorněným ventilátorem, hořákovou hlavou a spalovací komorou. Na obr. 2 je znázorněn podélný řez toutéž tříprostorovou spalovací komorou. Na obr. 3 je podélný řez čtyřprostorovou spalovací komorou. Na obr. 4 je podélný řez dvouprostorovou spalovací komorou.FIG. 1 is a cross-sectional view of a combustion apparatus in a preferred three-space embodiment with the fan, burner head and combustion chamber illustrated. FIG. 2 shows a longitudinal section through the same three-chamber combustion chamber. Fig. 3 is a longitudinal section through a four-chamber combustion chamber. Fig. 4 is a longitudinal section through a two-chamber combustion chamber.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obr. 1 a 2 je znázorněn příčný a podélný řez výhodného provedení spalovacího zařízení s tříprostorovou spalovací komorou. Spalovací zařízení obsahuje dmýchací ventilátor 1 se vstupem znečištěné vzdušiny nebo odpadních plynů. Ventilátor 1 je napojen na hořákovou hlavu 2, do níž může být přiveden topný plyn. Alternativně může být topný plyn přiveden do proudu přiváděné vzdušiny těsně před vstupem do ventilátoru 1.. Hořáková hlava 2 je tangenciálně zaústěna na jednom konci vnější části spalovací komory 3 do jejího vnějšího mezi válcového prostoru. Tento je vytvořen mezi vnějším pláštěm 3 spalovací komory a vloženým tenkostěnným válcem 32. Válec 32 je přitom umístěn tak, že těsně přiléhá k boční stěně 38, u níž je napojena hořáková hlava 2. Osově uprostřed spalovací komory je ještě vložen tenkostěnný válec 31, který prochází středem protilehlé stěny 39 a zajišťuje výstup spalin ze spalovací komory 3.1 and 2 show a cross-section and a longitudinal section of a preferred embodiment of a three-chamber combustion chamber. The combustion apparatus comprises a blower fan 1 with an inlet of polluted air or waste gases. The fan 1 is connected to a burner head 2 to which fuel gas can be supplied. Alternatively, the fuel gas may be supplied to the supply air stream just prior to entering the fan 1. The burner head 2 is tangentially terminated at one end of the outer portion of the combustion chamber 3 into its outer intermediate cylindrical space. This is formed between the outer casing 3 of the combustion chamber and the inserted thin-walled cylinder 32. The cylinder 32 is positioned in such a way that it fits snugly against the side wall 38 to which the burner head 2 is connected. it passes through the center of the opposite wall 39 and provides a flue gas outlet from the combustion chamber 3.

Obr. 3 znázorňuje podélný řez čtyřprostorového spalovacího zařízení. Toto řešení má oproti předchozímu výhodnému provedení vložen třetí tenkostěnný válec 33. Důsledkem vložení dalšího tenkostěnného válce 33 těsně k boční stěně 39 je to, že výstup spalin tenkostěnným válcem 31 ze spalovací komory bude procházet boční stěnou 38 na stejné straně spalovacího zařízení, u níž je umístěna hořáková hlava 2. Z prostorových důvodů u konkrétního zařízení může být právě tento fakt důvodem pro použití právě tohoto řešení. Výstup spalin na straně hořákové hlavy 2 je rovněž u dvouprostorové verze spalovacího zařízení, znázorněné na obr.Giant. 3 shows a longitudinal section through a four-chamber combustion apparatus. This solution has a third thin-walled cylinder 33 as compared to the previous preferred embodiment. As a result of the insertion of another thin-walled cylinder 33 close to the side wall 39, the flue gas outlet through the thin-walled cylinder 31 from the combustion chamber will pass through the side wall 38 on the same side of the combustion device. For reasons of space in a particular device, this may be the reason for using this solution. The flue gas outlet on the side of the burner head 2 is also in the two-room version of the combustion apparatus shown in FIG.

4. Její použití je však vhodné jen pro spalování snadno rozložitelných plynných látek, protože celková účinnost spalování v této nejjednodušší verzi spalovacího zařízení může být nižší.4. However, its use is only suitable for the combustion of readily degradable gaseous substances, since the overall combustion efficiency in this simplest version of the combustion plant may be lower.

Claims

Device for combustion of polluted air or waste gases, consisting of blower fan, burner head and combustion chamber, in which thin-walled cylinders are axially concentrically inserted, characterized in that the blower fan (1) is directly connected to the burner head (2), which, at the side wall (38) of the combustion chamber (3), tangentially opens into the outer shell of the combustion chamber (3), in which chamber at least one thin-walled cylinder (31) extends axially in the center and passes through the side wall (38) combustion chambers (3).

Device according to claim 1, characterized in that two thin-walled cylinders (31) and (32) are concentrically inserted in the combustion chamber (3) in a preferred three-space design, the thin-walled cylinder (32) being located close to the side wall (38). ) and the thin-walled cylinder (31) extends through the side wall (39).

Device according to claims 1 and 2, characterized in that three or more thin-walled cylinders (31), (32), (33) and possibly others are axially concentrically inserted in the combustion chamber (3) which are inserted concentrically and placed each alternatingly close to the opposite side wall (38) and (39) of the combustion chamber (3).