CZ317198A3 - Zařízení a způsob spalování organické hmoty - Google Patents
Zařízení a způsob spalování organické hmoty Download PDFInfo
- Publication number
- CZ317198A3 CZ317198A3 CZ983171A CZ317198A CZ317198A3 CZ 317198 A3 CZ317198 A3 CZ 317198A3 CZ 983171 A CZ983171 A CZ 983171A CZ 317198 A CZ317198 A CZ 317198A CZ 317198 A3 CZ317198 A3 CZ 317198A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- furnace
- heat exchanger
- air
- fuel
- air injector
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/44—Details; Accessories
- F23G5/46—Recuperation of heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/34—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor the waste being burnt in a pit or arranged in a heap for combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/10—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H3/00—Air heaters
- F24H3/02—Air heaters with forced circulation
- F24H3/06—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
- F24H3/08—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes
- F24H3/088—Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes using solid fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Solid-Fuel Combustion (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Air Supply (AREA)
Description
Zařízení a způsob pro spalování organické hmoty
Oblast techniky
Vynález se týká oblasti likvidace organických odpadů. Zejména, avšak nikoliv výhradně, se vynález týká zařízení a způsobu pro spalování organické hmoty, včetně odpadních podestýlek v zemědělství.
Dosavadní stav techniky
Závažným problémem v oblasti chovu hospodářských zvířat je odstraňování a likvidace hnoje a podestýlky. Například farmář nebo chovatel koní musí obvykle periodicky podestýlat kotce svých zvířat rozprostíráním 15 až 20 cm podestýlkového materiálu na podlahu chléva. Podestýlka a živočišný odpad je pak pravidelně z chléva odstraňován a vyvážen mimo chlév. Náklady na odstraňování a likvidaci živočišných odpadů a podestýlky jsou přitom nemalé. Příkladně, při třítýdenním Celoamerickém setkání chovatelů koní v Columbusu, Ohio, bylo nutno každoročně odstraňovat a likvidovat kolem 75 000 m3 hnoje. Každoročně tak bylo nutno vynaložit na likvidaci těchto odpadů více než 200 000 $. Stejné problémy s odstraňováním a likvidací odpadů mají malé i velké provozy.
Nejběžnějším způsobem likvidace živočišného odpadu je rozmetání hnoje po poli. Rozmetání hnoje po poli má však určité nevýhody. Za prvé, dopravní náklady a časová náročnost jsou u tohoto způsobu likvidace velké. Hnůj rovněž zvětšuje kyselost půdy na poli. Další problémy mohou na poli vznikat z obsahu semen plevelů v hnoji. Semena plevelů, buď z podestýlky, nebo z krmivá, jsou v hnoji přítomna a budou kontaminovat pole nežádoucími pleveli. Konečně, hnůj obsahuje množství nežádoucích parazitů a nemoci přenášejících baktérií, které mohou představovat nebezpečí pro hospodářská zvířata, nebo mohou u těchto hospodářských zvířat vyvolávat nemoci, jako například spavou nemoc.
to · · · • · · to to « · to toto « to ··· · ·
Stále běžnější se stává likvidace živočišného odpadu na místních skládkách, které však již jsou vpodstatě naplněny. Pro likvidaci organického živočišného odpadu existují rovněž systémy spalování. Nejběžnější je prosté spálení hromady takového odpadu. Jelikož odpadní podestýlka hoří podobně jako siláž, bude hromada hnoje hořet velmi pomalu a bude doutnat několik měsíců. Hromada živočišného odpadu bude také hořet při relativně nízké teplotě, což bude příčinou vzniku nežádoucího pachu. Spalování tohoto odpadního materiálu v topeništi nebo v peci má rovněž nežádoucí výsledky. Za prvé, odpad musí být před pálením v topeništi nebo v peci suchý. Za druhé, když odpad již hoří, spaluje se pomalu a nedostatečně.
Dalším problémem v oblasti chovu hospodářských zvířat jsou vysoké náklady na vytápění zemědělských budov, jako jsou maštale a vnitřní prostory používané pro trénink koní. Jestliže farmář potřebuje vytopit zemědělskou budovu, jsou náklady při použití běžných pecí nebo běžných způsobů vytápění poměrně vysoké. Navíc tyto pece nebo způsoby vytápění obvykle spalují fosilní paliva, nebo používají elektřinu, která se vyrábí za použití hlavně fosilních paliv. Spalování fosilních paliv je však nákladné a dochází ke znečištění ovzduší. Příkladně, vytápění koňské maštale s 15 boxy na Středozápadě USA může stát farmáře ročně 1 500 $ nebo více. Obvyklé známé pece spalující dřevo nebo uhlí jsou pro vytápění zemědělských budov řešením rovněž nákladným a komplikovaným. Běžná pec na dřevo musí mít topeniště, které uzavírá spalované palivo. Jelikož jsou stěny pece spalující dřevo přímo vystaveny hořícímu palivu, musí konstrukce takové pece vydržet extrémní teploty. Také vnější stěny pece budou extrémně horké, což vyvolává nebezpečné situace pro lidi a zvířata pohybující se v blízkosti pracující pece, a zvláště pak pro děti.
Je tudíž zřejmé, že existuje potřeba vytvořit účinný způsob likvidace organického zemědělského odpadu a také způsob účinnějšího a ekonomičtějšího vytápění zemědělských budov.
·*· • ·
Podstata vynálezu
Obecným znakem tohoto vynálezu je vytvoření zařízení a způsobu pro likvidaci zemědělského odpadu, které překonávají nevýhody zjištěné u známého stavu techniky.
Dalším obecným znakem tohoto vynálezu je vytvoření zařízení a způsobu pro spalování organické hmoty, které překonávají nevýhody zjištěné u stávajícího stavu techniky.
Dalším znakem tohoto vynálezu je vytvoření zařízení a způsobu pro likvidaci organického zemědělského odpadu používajícího vhánění vzduchu do odpadu nutícího odpad hořet zevnitř směrem ven a dále vytvoření komory v odpadu, která vpodstatě obklopuje tepelný výměník.
Mezi další znaky a výhody tohoto vynálezu patří:
Zařízení a způsob pro spalování odpadní organické zemědělské podestýlky, které spalují odpad zevnitř a umožňují, aby nehořící odpad izoloval stěny pece od ohně.
Zařízení a způsob pro spalování odpadní organické zemědělské podestýlky představuje účinný způsob likvidace odpadu a zároveň prostředek pro ekonomické vytápění budov.
Zařízení a způsob pro spalování odpadní organické zemědělské podestýlky umožňuje uživateli dávat do zařízení mokrou odpadní podestýlku.
Zařízení a způsob pro spalování odpadní organické podestýlky snižuje spotřebu fosilních paliv a znečištění ovzduší.
Tyto a ještě další cíle, znaky a výhody tohoto vynálezu budou zřejmé z následujícího popisu a z patentových nároků.
Vynález se týká způsobu a zařízení pro spalování organické hmoty, včetně odpadní zemědělské podestýlky. Podstata vynálezu spočívá v tom, že u dna spalovacího prostoru je vytvořen vzduchový injektor, a v tom, že tepelný výměník je umístěn v blízkosti tohoto vzduchového injektoru. Směs paliva, které frfr
frfr • · · · • frfrfr • frfrfr · • · fr • fr frfr má být spáleno, se nasype na tepelný výměník a na vzduchový injektor. Do hromady paliva je pak vháněn kyslík, který způsobí hoření paliva zevnitř směrem ven, přičemž tepelný výměník a vzduchový injektor jsou hořícím palivem vpodstatě obklopeny. Vynález lze používat příkladně k vytápění budov.
Přehled obrázků na výkresech
Obr. 1 zobrazuje perspektivní pohled na první provedení tohoto vynálezu používané pro vytápění budovy.
Obr. 2 zobrazuje ve zvětšeném měřítku řez vedený podél čáry 2-2 z
Obr. 1.
Obr. 3 zobrazuje řez vedený podél čáry 3-3 z Obr. 2.
Obr. 4 zobrazuje řez vedený podél čáry 4-4 z Obr. 2.
Obr. 5 zobrazuje ve zvětšeném měřítku částečný řez vedený podél čáry
5-5 z Obr. 2.
Obr. 6 až Obr. 13 zobrazují řezy podobné Obr. 3 a Obr. 4 a znázorňují různé fáze spalování při použití tohoto vynálezu.
Obr. 14 je perspektivní pohled na alternativní provedení tohoto vynálezu.
Obr. 15 zobrazuje řez vedený podél čáry 15-15 z Obr. 14.
Obr. 16 uvádí řez vedený podél čáry 16-16 z Obr. 15.
Obr. 17 je zvětšený částečný řez výfukovým potrubím zobrazeným na
Obr. 15 a na Obr. 16.
Příklady provedení vynálezu
Vynález bude podrobně popsán na svých v praxi použitelných výhodných provedeních, avšak rozhodně není omezen na tato zde popsaná provedení. Vynález pokrývá všechny alternativy, modifikace a ekvivalentní řešení, která spadají do základní myšlenky vynálezu a do rozsahu tohoto vynálezu.
*« ·* * · W • «0« • · « 0 ·
0 0
00
Obr. 1 zobrazuje zařízení pro spalování odpadní organické podestýlky podle tohoto vynálezu. Zařízení zahrnuje pec 10 zahrabanou částečně v zemi v blízkosti budovy 12. Obr. 2 až Obr. 5 pak zobrazují podrobnosti této pece 10. Pec 10 zahrnuje válcovité topeniště 14 se dvěma konci, které je výhodně vyrobeno ze silného železa. Na horní straně topeniště 14 jsou umístěny dveře 16. které se otevírají a zavírají na závěsech 16A. Uvnitř topeniště 14 je umístěn tepelný výměník 20. Umístění tepelného výměníku 20 uvnitř topeniště 14 je velmi výhodné. Po otevření dveří 16 je možno do topeniště 14. obklopujícího tepelný výměník 20, potrubí 22 vzduchového injektoru a potrubí 24, nasypat množství paliva 18. Potrubí 24 studeného vzduchu je napojeno na přívod 26 studeného zpětného vzduchu, který je spojen se vstupem 30 studeného zpětného vzduchu umístěným v budově 12. Tepelný výměník 20 je napojen na horkovzdušné potrubí 28, které přivádí horký vzduch z tepelného výměníku 20 do šoupátka 32 umístěného v budově 12. Šoupátko 32 zahrnuje ventilátor pro cirkulaci vzduchu z tepelného výměníku 20 do budovy 12 a zpět pres vstup 30 studeného zpětného vzduchu do tepelného výměníku 20. Tímto způsobem vstupuje chladný vzduch z budovy 12 do vstupu 30 studeného vzduchu, je tepelným výměníkem 20 ohříván a cirkuluje zpět do budovy 12 přes šoupátko 32.
Způsob a zařízení podle vynálezu se používá pro spalování odpadní organické podestýlky nebo podobného materiálu. Tento odpad by mohl zahrnovat různé vhodné materiály. V jednom případě může odpadní zemědělská podestýlka zahrnovat živočišný odpad smísený s pilinami, které se používají jako podestýlka ve stájích zvířat. K namíchání této směsi dochází pohybem zvířat ve stájích. Alternativně by tento materiál mohl být smísen kdekoliv, nebo i v peci. Bylo zjištěno, že určité typy organických odpadů budou hořet velmi neobvyklým a neočekávaným způsobem v případě, že k hoření bude docházet za správných podmínek. Dále bylo zjištěno, že vhánění kyslíku do hromady doutnajícího odpadu způsobí hoření paliva neobvyklým a neočekávaným způsobem.
Obr. 6 až Obr. 13 znázorňují jednotlivé fáze spalování paliva používaného u tohoto vynálezu. Obr. 6 až Obr. 13 zobrazují v řezu vnitřek • ·* «· · * ·· ·« ·· • * · « · · « · · · · « · « ««» · • · · · · ·» · # *» topeniště 14 v průběhu procesu spalování. Tepelný výměník 20 a potrubí 24 studeného vzduchu jsou na těchto výkresech znázorněny čárkovanými čarami.
Obr. 6 zobrazuje počáteční fázi spalovacího cyklu poté, co bylo topeniště 14 naplněno směsí paliva 18 (směsí živočišného odpadu a pilin). Ještě před naplněním topeniště 14 palivem 18 je zapálena vrstva o síle asi 150 mm. Zapálení lze provést za použití zapalovače nebo podobně. Alternativně by pec 10 mohla zapalovač zahrnovat. I jiné způsoby jsou však možné. Palivo 18 je pak naloženo do topeniště 14, jak je to zobrazeno na Obr. 6. Jak kyslík, přiváděný potrubím 22 vzduchového injektoru, proudí přes otvory 23 do paliva, začíná palivo 18 nacházející se v blízkosti uvedených otvorů 23 hořet. Otvory 23 jsou přitom umístěny na potrubí 22 vzduchového injektoru takovým způsobem, že přiváděný vzduch směrují do topeniště 14 ve směrech zobrazených na výkresech. Možné jsou však i jiné konfigurace.
Jak již bylo uvedeno, zobrazuje Obr. 6 počáteční fázi procesu hoření. Šrafované oblasti 40 zde znázorňují palivo 18. které v blízkosti otvorů 23 vzduchového injektoru již začalo hořet. Šipky 66 na výkresech znázorňují, jak spaliny unikají skrz palivo 18.
Jakmile palivo 18 začne hořet, dochází ke vzniku neobvyklého jevu. Jak je vidět na Obr. 7 dochází při pokračujícím hoření k můstkovému efektu za vzniku dvojice hořících válcovitých tvarů, které jsou na tomto obrázku znázorněny čarami 46. V této fázi nedochází ke zhroucení paliva 18, ale v palivu 18 kolem potrubí 22 vzduchového injektoru dochází spíše ke vzniku můstků, vytvářejících dvojici válcovitých dutin (podobných tunelům). To má za následek velmi koncentrovaný oheň s plameny vycházejícími z paliva kolem potrubí 22 vzduchového injektoru. V závislosti na stejnorodosti paliva a na dalších faktorech může můstkový efekt začít vznikem sekundárních můstků v různých místech podél potrubí 22 vzduchového injektoru. Jinými slovy, na začátku procesu spalování mohou podél potrubí 22 vzduchového injektoru vzniknout různé dutiny před tím, než se vytvoří dvojice válcovitých dutin, jak je vidět na Obr. 7.
Obr. 8 zobrazuje počátek vytváření válcovitého hoření kolem tepelného výměníku (znázorněného čárkovaně). Vrstva 40 paliva hoří a vytváří plameny, ·· * které vycházejí z čar 46, a které začínají kolem tepelného výměníku vytvářet dvojici ledvinovitých oblastí hoření. Oblasti uzavřené čarami 46 jsou ve skutečnosti bez paliva nebo jiného materiálu. Jak je vidět na Obr. 8, obklopují válcovité oblasti hoření většinu tepelného výměníku 20 a částečně obklopují i potrubí 24 studeného vzduchu. Válcovité oblasti hoření se zvětšují současně se spálením více paliva.
Obr. 9 zobrazuje další fázi spalovacího procesu. Zde plameny vystupující z čar 46 vytvářejí dvojici ledvinovitých oblastí hoření a nyní již obklopují většinu potrubí 24 studeného vzduchu. V této fázi je již téměř vytvořena úplná válcovitá oblast hoření.
Obr. 10 zobrazuje následující fázi procesu spalování. V této fázi je vytvořena skutečně válcovitá oblast hoření, která je označena čarami 46. Vrstva 40 paliva hoří a vytváří plameny, které vystupují z čáry 46 a zcela obklopují tepelný výměník 20 i potrubí 24 studeného vzduchu. V průběhu této fáze se také vytvářejí malé vzduchové průchody 42. jimiž se uvolňují spaliny z plamenů. Tyto vzduchové průchody 42 jsou zakončeny výfukovými otvory 44 vytvořenými v palivu 18. V poměru k velikosti plamenů v oblasti čáry 46 jsou výfukové otvory 44 relativně malé. Velikost těchto výfukových otvorů 44 závisí na různých faktorech, včetně složení paliva a množství vzduchu přiváděného otvory 23.
Obr. 10 představuje optimální fázi hoření podle tohoto vynálezu (fáze z Obr. 8 a Obr. 9 mohou být také optimálními fázemi). Jak je vidět na Obr. 10, téměř veškeré teplo vzniklé spalováním vrstvy 40 paliva působí na tepelný výměník a na potrubí 24 studeného vzduchu. Zbývající palivo 18, které dosud nehoří působí jako tepelná izolace vnějších stěn topeniště 14. V důsledku složení paliva 18. je toto palivo velmi dobrým tepelným izolantem. Výsledkem je, že zevnějšek topeniště 14 zůstává relativně chladným, zatímco válcovitá dutina obklopující tepelný výměník 20 udržuje téměř veškeré teplo vzniklé spalováním vrstvy 40 paliva. Topeniště 14 bude mít pouze několik malých horkých míst, a to tam, kde se vytvořily výfukové otvory 44. Příkladně, na Obr. 10, budou stěny topeniště 14 relativně chladné s výjimkou malých horkých míst nacházejících se přímo nad výfukovými otvory 44.
Obr. 11 zobrazuje následnou fázi procesu hoření. Jak je na tomto obrázku vidět, začínají se v tomto okamžiku palivové můstky hroutit. Zatímco hořící palivo státe vytváří plameny vystupující z čar 46 při témže válcovitém prostoru hoření, obklopujícím tepelný výměník 20 a potrubí 24 studeného vzduchu, začíná být horní konec válce tvořeného palivem 18 již tenký a slabý.
Obr. 12 zobrazuje počátek zhroucení válcovité dutiny. Jak je na tomto obrázku vidět, vrstva 40 hořícího paliva stále vytváří plameny vystupující z čar 46 majících obecně válcovitý tvar obklopující tepelný výměník 20 a potrubí 24 studeného vzduchu i přesto, že zhroucením horní části válce došlo k vytvoření otvoru 48.
Po zhroucení hoří palivo 18 tak, jak je zobrazeno na Obr. 13. Na tomto obrázku je zobrazeno nespálené palivo 18 ležící pod vrstvou 40 hořícího paliva, které v topeništi 14 stále produkuje plameny, i když tyto plameny již ne zcela obklopují tepelný výměník 20.
Obr. 6 až Obr. 13 znázorňují různé fáze spalování paliva 18 při použití pece W. Výhodné však je, aby byla udržována optimální fáze spalování, totiž fáze zobrazená na Obr. 10 nebo na Obr. 9. Optimální fáze spalování má maximální účinnost a může být udržována postupným přidáváním paliva do topeniště 14.
Lze se domnívat, že k mústkovému efektu, zobrazenému na Obr. 7 až Obr. 15, dochází v důsledku konzistence paliva 18. Při vhodném smísení živočišného odpadu a hořlavé složky bude konzistence paliva 18 taková, že při jeho spalování bude docházet k hoření paliva 18 zevnitř a bude tak docházet ke vzniku palivových můstků spíše než k prostému zhroucení paliva. Jiná paliva tímto způsobem nehoří, tj. u spalování podle známého stavu techniky ke spalování paliva zevnitř nedochází. Hořlavá složka může příkladně zahrnovat piliny, odřezky papíru, dřevěné hobliny atd. Bylo zjištěno, že u tohoto typu směsi dochází ke vzniku můstkového efektu. Jedním příkladem paliva 18 je směs obsahující méně než 50 % koňského hnoje a více než 50 % pilin, ačkoliv i při jiných poměrech a při jiných druzích podestýlky nebo živočišného odpadu dochází ke vzniku stejného jevu. Příkladně, lze očekávat, že určité směsi prasečího nebo drůbežího odpadu a jiných materiálů mohou mít konzistenci vhodnou pro vznik můstkového efektu. V peci podle tohoto vynálezu je možno spalovat odpady pocházející od všech druhů zvířat. Hořlavým materiálem, který se mísí s odpadem, může být jakéhokoliv typu. Skladba materiálu používaného v peci by měla zajistit vytvoření můstku a měla by obsahovat vedlejší produkt zvířat. Tento vynález je výhodný pro spalování všech typů materiálu, včetně hnoje bez podestýlky, avšak optimálních výhod se dosáhne v případě, kdy je jako palivo použita směs živočišného odpadu a hořlavého materiálu.
U tohoto vynálezu lze používat i jiné typy paliva, i když určité druhy paliva nemusí doutnat, a tudíž je nezbytné použít zapalovač. Kromě vzniku můstkového efektu napomáhá hořlavý materiál v živočišném odpadu, např. piliny, také k hoření paliva 18. Teplo vznikající spalováním paliva 18 vzniká spálením odpadu, spálením podestýlky a spálením metanu a dalších plynů, jako je čpavek a oxidy dusíku, vznikajících z organického živočišného odpadu.
Obr. 2 až Obr. 5 zobrazují podrobněji pec 10 podle_vynálezu. Obr. 2 představuje řez pecí 10, jejíž topeniště 14 je částečně zahrabáno ve vrstvě písku 54. Písek zde funguje podobně jako žáruvzdorné cihly v krbu a usnadňuje také instalaci pece. Vzduch, který je vháněn do topeniště 14 potrubím 22 vzduchového injektoru, prochází vzduchovým potrubím 56, které je spojeno s ventilátorem 58 připojeným k motoru 60 uzavřeným ve skříni 62. Když je ventilátor 58 spuštěn, je vzduch tlačen potrubím 56 a dále potrubím 22 vzduchového injektoru do otvorů 23. To způsobí, že vzduch proudí obecně ve směrech znázorněných na výkresech šipkami 66. Vzduch vyfukovaný v těchto směrech vyvolává žádoucí hoření tak, jak již bylo popsáno v souvislosti s Obr. 9 až Obr. 13.
Tepelný výměník 20 zahrnuje množství přepážek 68 (Obr. 3) používaných k tomu, aby se vzduch tepelným výměníkem 20 pohyboval tak, jak je to znázorněno čárkovanými čarami na Obr. 2 a na Obr. 5. Toto konstrukční uspořádání zvětšuje účinnost tepelného výměníku 20, ale není nezbytné. I když se velikost tepelného výměníku 20 může měnit, je výhodné, když není tepelný výměník tak velký (vzhledem k velikosti topeniště), aby k můstkovému efektu nedocházelo.
Spaliny vzniklé při spalování paliva 18 unikají vzduchovými průchody 42 a nakonec odcházejí komínem 70. Pec 10 může dále zahrnovat zdroj vody 72 spojený s tryskou 74, která rozprašuje vějíř vody do komína 70 kolmo na délku tohoto komína 70. Nejlépe je toto uspořádání vidět na Obr. 2 a na Obr. 3. Cílem rozprašování vody je vyvolat klesnutí jakéhokoliv popela nebo odpadu, který stoupá komínem, zpět do topeniště 14. Výsledkem je čistší spalovací pec 10 a snižuje se tak rovněž nebezpečí přenesení ohně na blízké objekty. Jestliže je pec 10 používána v oblasti s přísnými směrnicemi proti znečištění, mohou na ní být instalovány běžné pračky plynů nebo jiná emise zpracovávající zařízení.
Alternativní varianta komína 70 zahrnuje vstupní trubici 70A. která zasahuje dolů do topeniště 14, jak je znázorněno čárkovanými čarami na Obr, 3. Lze předpokládat, že komín se vstupní trubicí 7QA bude přispívat k účinnějšímu spalování paliva 18. Vstupní trubice 70A komína totiž způsobí, že spaliny budou opouštět topeniště 14 v blízkosti válcovité oblasti hoření tak, že tyto plyny nebudou moci při svém odchodu prostupovat palivem 18. Tím se sníží počet, nebo se zcela eliminují vzduchové průchody 42 á výfukové otvory 44. a tím dojde i k eliminaci horkých míst na stěnách topeniště 14 a ke zvýšení účinnosti pece 10. Vstupní trubice 70A komína může také zdokonalit spalování velmi mokrého paliva tím, že napomůže vzniku můstkového efektu. Tato vstupní trubice 70A může být tvořena například pevnou kovovou trubicí, nebo drátěným pletivem a může být vytvořena také jako oddělitelná od komína nebo jako délkově nastavitelná.
Obr. 4 znázorňuje pohled na dveře 16 topeniště 14 v jejich uzavřené poloze (plné čáry) a v jejich otevřené poloze (čárkované čáry). Dveře 16 jsou spojeny s dvojicí nosných ramen 76, která se otáčení ve směru vzhůru. Při zdvihání nosných ramen 76 se dveře 16 topeniště 14 zvedají současně s nimi. Pro udržování dveří 16 topeniště v otevřené poloze při přikládání paliva 18 do topeniště může být použita sada protizávaží 78. U těch použití vynálezu, kde je požadavek na vytváření pouze malého množství tepla, mohou být místo uvedených protizávaží 78 použity pružiny.
Jestliže do paliva 18 není přes otvory 23 vzduchového injektoru přiváděn kyslík, přechází palivo do neaktivního stavu a pouze pomalu doutná.
• ·
Paiivo 18. uzavřené v topeništi 14 může, v případě, že do topeniště 14 není přiváděn kyslík, doutnat příkladně několik měsíců bez toho, že by bylo zcela spáleno. Vynález této vlastnosti výhodně využívá pro ovládání množství tepla produkovaného pecí 10. V případě, že již není žádoucí teplo produkovat, je ventilátor 58 vypnut, tím je zastaveno proudění kyslíku z otvorů 23 vytvořených v potrubí vzduchového injektoru a palivo 18 přejde do stavu doutnání. Jestliže je nutno vytvářet další teplo, je ventilátor 58 opět aktivován a palivo 18 začne vpodstatě okamžitě hořet. V důsledku této vlastnosti lze stav spalování zobrazený na Obr. 9 (nebo jakýkoliv jiný stav) zastavit a spustit podle okamžité potřeby výroby tepla. Zatímco ventilátor, kterým cirkuluje vzduch v potrubí 26 zpětného studeného vzduchu a v horkovzdušném potrubí 28 bude výhodně aktivován nepřetržitě, bude ventilátor 58 zapínán pouze v případě potřeby tvorby dalšího tepla. Zapnutí ventilátoru 58 bude ovládat termostat umístěný v budově 12. Jestliže teplota v budově 12 poklesne pod hodnotu stanovenou uživatelem, zapne termostat ventilátor 58. Když teplota opět stoupne nad tuto hodnotu, ventilátor 58 se zastaví a palivo 18 přejde zpět do stavu doutnání.
Jako volitelné bezpečnostní opatření je v peci 10 vytvořena dvojice omezovačích ovladačů 84A a 84B. První omezovači ovladač 84A je umístěn ve směru proudění za tepelným výměníkem 20. a je zobrazen na horkovzdušném potrubí 28 na Obr. 2. Když omezovači ovladač 84A indikuje, že teplota vzduchu v horkovzdušném potrubí 28 překročila určitou hodnotu (např. 93°C), bude ventilátor 58 vypnut a sníží se množství vyráběného tepla bez ohledu na termostat. Tímto způsobem je potrubí a šoupátko chráněno před nadměrným teplem. Podobně druhý omezovači ovladač 84B snímá teplotu v topeništi 14 a vypíná ventilátor 58 v případě, že teplota v topeništi 14 překročí určitou hodnotu, např. 425°C. První omezovači ovladač 84A může být umístěn v několika polohách, včetně umístění v budově 12.
Dalším volitelným bezpečnostním zařízením je dveřní spínač 86. zobrazený na Obr. 2. Při otevření dveří 16 topeniště je tento dveřní spínač 86 aktivován a dojde k vypnutí ventilátoru 58. Tím se sníží teplota v topeništi a zmenší se tak možnost zranění obsluhy, která otevírá dveře 16 topeniště 14.
Obr. 2 zobrazuje rovněž další volitelný znak tohoto vynálezu. Pro automatizaci pinění topeniště 14 palivem je možno použít dopravní šnek 88. Tento šnek 88 je výhodně tvořen ocelovou trubicí a lopatkou a leží po celé délce topeniště 14. Druhý konec šneku 88 (není zobrazen) končí ve zdroji paliva pro topeniště 14. V trubici šneku 88 je vytvořeno množství otvorů 90. Jak lopatka šneku přemisťuje palivo přes tyto otvory 90, bude palivo 18 těmito otvory propadávat do topeniště 14.
Dalším volitelným znakem tohoto vynálezu je sběr metanu z oblasti dlouhodobého skladování odpadu. Shromážděný metan může pak být do pece 10 vháněn potrubím 22 vzduchového injektoru spolu se vzduchem. Tímto opatřením dojde ke zvýšení množství produkovaného tepla a ke snížení množství metanu a jiných plynů uvolňovaných do atmosféry.
I když má tento vynález mnoho možných použití, je zvláště výhodným použít pec 10 pro vytápění stájí pro koně nebo hospodářská zvířata, nebo pro vytápění vnitřních prostor. Lze očekávat, že běžná stáj s 15 stáními pro koně bude schopna zajistit dostatek paliva pro pec 10 tak, aby tato pec mohla stáje vytápět po dobu asi 4 měsíců, tedy po dobu obvyklé zimy. Vynález šetří náklady farmáře vynakládané na likvidaci hnoje a náklady na vytápění stájí.
Pro účely tohoto popisu zahrnuje termín tepelný výměník jakékoliv zařízení pro předávání tepla z jednoho místa do druhého místa. Tepelný výměník 20 může například zahrnovat kotel nebo zařízení pro přeměnu tepla na mechanickou energii. Je zřejmé, že pec 10 by mohla být uspořádána i tak, aby za účelem výroby elektřiny poháněla parní turbínu nebo podobně. Pec 10 by také mohla být použita pouze jako spalovna, nebo by mohla také pohánět klimatizační zařízení.
I když by vynález pracoval dostatečně při použití součástí majících různé rozměry, jsou výhodné rozměry následující. Topeniště 14 má výhodně průměr 2,4 m a délku přibližně 3 m. Tepelný výměník 20 má výhodně průměr 0,61 m a potrubí 24 studeného vzduchu průměr 0,46 m. Potrubí 26 a 28 mají výhodně průměr 0,38 m. Topeniště a součástky v topeništi jsou výhodně vyrobeny z těžké oceli. Avšak použít lze pro tento účel i jiné materiály, jako jsou kompozitní ··· φ materiály, které jsou lehčí, pevnější a mají lepší tepelnou odolnost. Topeniště 14 a různé součásti pece by také mohly být vytvořeny z lehčího ocelového materiálu obloženého vyzdívkovým materiálem, tvořícím tepelně odolný povlak na vnitřních a/nebo vnějších plochách. Použitím tepelně odolného povlaku lze hmotnost pece 10 snížit o polovinu při zachování odolnosti proti teplotě do 2200°C. Potrubí 28 je výhodně v blízkosti topeniště 14 ocelové, ale dále ve směru proudění za topeništěm 14 by mohlo být vyrobeno z lehčí oceli. Výhodné výfukové zařízení je tvořeno komínem 70, i když by bylo možno vytvořit výfukový systém, který by recirkuloval spaliny a zvyšoval tak účinnost pece 10. Výhodné palivo by mohla představovat také směs pilin nebo jiného materiálu s živočišným odpadem v případě, že by likvidovaný živočišný odpad neobsahoval např. podestýlkový materiál.
V peci 10 podle tohoto vynálezu dochází k čistému spalování. Zatímco vytápění stáje nebo jiné budovy běžným topidlem (spalujícím fosilní palivo) způsobuje značné znečištění ovzduší v podobě oxidu uhelnatého atd., vzniká při spalování paliva tvořeného odpadním organickým podestýlkovým materiálem oxid uhličitý a vodní pára. Ačkoliv i vznik oxidu uhličitého je nežádoucí, je při přirozeném rozkladu organického odpadu uvolňováno stejné množství oxidu uhličitého jako při jeho spalování, pouze s různou rychlostí. Výsledkem je že čisté znečistění způsobované pecí 10 spalující odpadní organický podestýlkový materiál je nepatrné. Navíc, jelikož pec 10 spaluje při velmi vysoké teplotě, nevzniká při spalování paliva žádný zápach, nebo pouze málo zápachu.
Obr. 14 až Obr. 17 zobrazují alternativní provedení tohoto vynálezu. Obr. 14 zobrazuje pec 110, která je částečně zahrabána v zemi v blízkosti budovy 12, a která je podobná peci 1_0, zobrazené na Obr. 1. Obr. 15 až Obr. 17 zobrazují tuto pec 110 podrobněji. S výjimkou znaků uvedených v následující části popisu je pec 110 vpodstatě podobná peci 10 znázorněné na Obr. 1 až Obr. 5.
U pece 110 je vzduchové potrubí 56 nahrazeno pravoúhlou komorou 124. Tato komora 124 má hloubku přibližně rovnu průměru vzduchového potrubí 56 a je ve spojení s potrubím 22 (Obr. 5). Ve své horní části je komora 124 napojena na skříň 162, ve které je umístěn ventilátor 158. Toto uspořádání
*· · · odpovídá uspořádání skříně 62. ventilátoru 58 a motoru 60 z Obr. 2. Nahrazením vzduchového potrubí 56 uvedenou komorou 124 s pravoúhlým tvarem se dosáhne některých výhod. Komora 124 především zpevňuje topeniště 114. Dále teplo v blízkosti koncové stěny topeniště 114 bude předehřívat vzduch ještě před tím než bude přes otvory 123 v potrubí 122 vzduchového injektoru přiveden do topeniště 114. Toto uspořádání zvětšuje účinnost pece 110.
Dalším volitelným znakem znázorněným na Obr. 14 až Obr. 16 je metanové potrubí 126. Jak je vidět na Obr. 16 je první konec tohoto metanového potrubí 126 umístěn v potrubí 122 vzduchového injektoru a jeho opačný konec je umístěn v blízkosti horní části topeniště 114. Jak je nejlépe vidět na Obr. 16, prochází toto metanové potrubí 126 komorou 124 a také potrubím 122 vzduchového injektoru, kde je zakončeno v blízkosti opačného konce topeniště 114. Část metanového potrubí 126, která je umístěna v potrubí 122 vzduchového injektoru, je opatřena několika otvory (nejsou zobrazeny) určenými ke stejnoměrné distribuci metanu v topeništi 114, která zabraňuje vzniku horkých bodů na tepelném výměníku 120. Účelem tohoto metanového potrubí 126 je zajistit cirkulaci metanu vznikajícího v palivu, který se soustřeďuje v horní části topeniště 114 a přivést jej do oblasti dna topeniště 114, kde bude spálen. Toto uspořádání zvyšuje tepelný výkon pece 110 a zároveň snižuje emise metanu do atmosféry, Metanové potrubí 126 může volitelně obsahovat ventilátor (nezobrazen) pro zajištění dokonalejší cirkulace vzduchu a metanu z horní části topeniště 114 do oblasti jeho dna. Použití ventilátoru je volitelné, neboť přirozený tah, vznikající spalováním paliva 18, bude plyn nasávat z horní části topeniště 114 přes metanové potrubí 126 ke dnu topeniště 114. Metanové potrubí 126 může být také ve spojení s trojúhelníkovým, směrem dolů otevřeným kanálem 130, který je umístěn podél větší části délky topeniště 114. Kanál 130 napomáhá shromažďovat metan a směrovat ho do potrubí 126. Navíc, v důsledku toho, že kanál je směrem ke dnu topeniště otevřen, nedojde k jeho zanesení. Jak je vidět na Obr. 15, je kanál 130 umístěn v blízkosti středu topeniště 114. V důsledku trojúhelníkového průřezu tohoto kanálu 130 je možno po otevření dveří 116 plnit palivo do topeniště 114 kolem tohoto kanálu 130. Metanové potrubí 126 by mohlo ··· *
být umístěno na obou koncích topeniště, avšak jeho výhodné umístění je zobrazeno na výkrese.
Pec 110 dále zahrnuje zdokonalený tepelný výměník 120. Jak ukazují Obr. 14 až Obr. 16, je tento tepelný výměník 120 tvořen válcovitým pláštěm 132 a spirálovitou dělící stěnou 134, umístěnou v tomto plášti 132. Výhodně je pak spirálovitá nebo šroubovitá dělící stěna 134 v tomto plášti 132 uložena utěsněné. Spirálovitá dělící stěna 134 předěluje plášť 132 podélně na dvě části, s výjimkou oválného konce. Tímto způsobem jsou po délce tepelného výměníku 120 vytvořeny dva vzduchové kanály. Tyto dva vzduchové kanály se používají jako horkovzdušný kanál 138 a kanál 136 studeného vzduchu. Šipky, zobrazené na Obr. 16, znázorňují dráhu vzduchu při jeho pohybu kanálem 136 studeného vzduchu a pak horkovzdušným kanálem 138. Takto jsou studený a horký vzduch odděleny plochami spirálovité dělící stěny 134, která napomáhá studený vzduch ohřívat vzduchem horkým. Jak studený, tak i horký vzduch jsou rovněž v kontaktu s pláštěm 132. Konstrukce tepelného výměníku 120 způsobuje také rotaci vzduchu při jeho průchodu tepelným výměníkem 120. Točení vzduchu také vyvolává turbulence a účinněji narušuje laminární vrstvu tepla nacházející se u vnitřní stěny tepelného výměníku 120. Obr. 14 a Obr. 16 zobrazují ventilátor 140 umístěný v koleni, který žene vzduch kanálem 136 studeného vzduchu, a který dále žene vzduch horkovzdušným kanálem 138. U výhodného provedení vynálezu vystupuje z tepelného výměníku 120 sekundární tepelný výměník 142, jak je zobrazeno na Obr. 14. Tento sekundární tepelný výměník 142 je velmi podobný tepelnému výměníku 120 v tom, že zahrnuje vnější válcovitý plášť a spirálovitou dělící stěnu, vytvářející kanály pro studený a pro horký vzduch. Tento sekundární tepelný výměník 142 ve skutečnosti navazuje na kanály 136 a 138 pro studený, resp. horký vzduch. Na konci sekundárního tepelného výměníku 142 je kanál studeného vzduchu napojen na vstup 26 zpětného vzduchu, zatímco horkovzdušný kanál 138 je napojen na horkovzdušné potrubí 28.
Další varianta uspořádání tepelných výměníků může zahrnovat výměníky vinutého typu, nebo kotlovitého typu. Příkladně jeden typ výměníku by mohl zahrnovat 3 spirály potrubí, jednu spirálu vně výměníku, jednu přímo uvnitř • ·* fefe· · první a třetí v blízkosti středu výměníku. Lze samozřejmě použít i další typy kapalinových výměníků. Příkladně užitečné by bylo použití glykolového výměníku, neboť glykol nemůže vřít. Použít íze rovněž tlakovou vodu.
Pec 110 dále zahrnuje konstrukci, která umožňuje vertikální nastavování tepelného výměníku 120 a potrubí 122 vzduchového injektoru. Tepelný výměník 120 ie na jednom konci nesen nastavitelnou operou 144, která zahrnuje dvě vzájemně otočně spojená ramena. Vzájemným otáčením těchto dvou ramen lze zvětšovat nebo zmenšovat výšku tepelného výměníku 120 nad dnem topeniště. Tepelný výměník 120 může klouzat nahoru a dolů v podélném otvoru 146 zobrazeném na Obr. 16. S topeništěm 114 je kluzně spojena plochá deska 148. která se posouvá ve směru nahoru a dolu společně s tepelným výměníkem 120 a utěsňuje uvedený podlouhlý otvor 146. Potrubí 122 vzduchového injektoru lze ve směru nahoru a dolu nastavovat podobným způsobem, což je vidět na Obr. 16. Použitím polohově nastavitelného tepelného výměníku 120 a potrubí 122 vzduchového injektoru lze nastavovat jejich výšku a vytvářet tak optimální spalování v závislosti na různých druzích paliva atd.
Pec 110 může také volitelně zahrnovat výfukové potrubí 150. Toto výfukové potrubí 150 je podlouhlé a rozprostírá se po většině délky topeniště 114 (Obr. 16). Výfukové potrubí 150 zahrnuje dolů otevřený kanál 152 trojúhelníkového průřezu, který je nejlépe vidět na Obr. 15 a Obr. 17. Dolů otevřený kanál 152 má koncová víčka 154 a množství spodních přepážek 156 a horních přepážek 157. jak je vidět na Obr. 16 a na Obr. 17. Přepážky 156 a 157 slouží k vedení spalin ve směru znázorněném na výkresech šipkami a napomáhají snižovat obsah částic ve spalinách, které vycházejí z komína 170. Kanál 152 ie ve spojení s komínem 170 v místě ležícím výhodně v blízkosti středu výfukového potrubí 150.
Výfukové potrubí 150 umožňuje, aby spaliny odcházely tímto potrubím 150 a komínem 170 spíše než aby procházely palivem 18 a uniklaly přes komín, jako je tomu v případě komína 70 z Obr. 2. Toto uspořádání podporuje vznik výše popsaného válcovitého hoření. Napomáhá také udržovat teplo v palivu tím, že horký vzduch je udržován ve středu paliva spíše než v jeho horní části. Myšlenka
• 4 44 • •4 Β 4
4· 44
použití výfukového potrubí 15Q je podobná myšlence popsané výše v souvislosti s variantou používající vstupní trubicí 70A, která zahrnuje vstup spalin v místě nacházejícím se mírně nad tepelným výměníkem. Jelikož spaliny unikají z hořícího paliva přes výfukové potrubí 150 a komín 170, dochází u tohoto provedení k eliminaci vzduchových průchodů 42 a výfukových otvorů 44 zobrazených na Obr. 9. To opět zvyšuje účinnost pece 110 a eliminuje vznik horkých míst na povrchu topeniště 114. Trojúhelníkový průřez kanálu 152 napomáhá distribuovat palivo při jeho plnění do topeniště. Výfukové potrubí 150 napomáhá také udržovat palivový můstek déle před jeho zhroucením.
Obr. 14 až Obr. 16 zobrazují také alternativní provedení dveří 116. Tyto dveře 116 jsou k topeništi 114 otočně připojeny pomocí závěsu 116A. který je tvořen čepem 169 uloženým v podlouhlém otvoru nebo v drážce 165. Dveře 116 se otevírají a zavírají pomocí dvou hydraulických válců 166, které jsou otočně připojeny k závěsu 116A. Pro zpevnění dveří 116 je mezi závěsem 116A a opačnou stranou dveří 116 připojena sada čtyř vzpěr 168.
Pro vytvoření dostatečně těsného spoje mezi topeništěm 114 a dveřmi 116 zahrnuje topeniště 114 trojúhelníkové výstupky 172, které jsou rozmístěny kolem celého dveřního otvoru topeniště 114. Dveře 116 jsou pak opatřeny trojúhelníkovými zářezy 174, do nichž uvedené výstupky 172 po uzavření dveří 116 zapadají. Zářezy 174 a výstupky 172 vytvářejí těsnění mezi dveřmi 116 a topeništěm 114. Dosáhnout spolehlivého utěsnění mezí dveřmi 116 a topeništěm 114 je velmi účelné, neboť v takovém případě není umožněn únik vzduchu, který by jinak vyvolal v palivu 18 pohyb vzduchu směrem vzhůru a vytvořil výfukové otvory 44, které by měly za následek vznik horkých míst na vnějším povrchu topeniště.
Poté, co jsou hydraulické válce 166 aktivovány tak, aby otevřely dveře 116, je před tím, než se celé dveře 116 začnou otáčet a otevírat do polohy zobrazené čárkovanými čarami na Obr. 15, čep 164 tlačen směrem vzhůru v podlouhlé drážce 165. Když se čep 164 posouvá vzhůru v drážce 165, dochází nejprve k otevření dveří na straně v blízkosti závěsu 116A. Tím dojde k uvolnění utěsnění vytvořeného výstupky 172 a zářezy 174 a dveře 116 se otevřou bez * · · · » ··* ·
to* toho, že by jim v otevírání výstupky 172 bránily. Tímto způsobem lze udržovat utěsněný spoj a dveře 116 lze otevírat snadněji. Je třeba uvést, že dveře 116 se otevírají podstatně více než je čárkovanými čarami zobrazeno na Obr. 15. Poloha dveří 116 zobrazená na tomto obrázku ukazuje dveře 116 při pouze částečném otevření.
Pro zvýšení pevnosti pece 110 jsou na koncích dveří a v každém závěsném bodě po obvodu topeniště 114 volitelně vytvořeny ocelové výztuhy.
Dalším variantním znakem tohoto vynálezu je použití šneků (nezobrazeny) pro odebírání odpadního materiálu nebo nespalitelných materiálů, jako je popel, písek atd. z topeniště 14 nebo 114. Otevřený šnek může být instalován na každé straně potrubí 22 nebo 122 vzduchového injektoru ve směru délky tohoto potrubí. Na dně topeniště by pak byla umístěna obloukovitá stěna tvořící plochu na kterou by lopatka šneku dosedala a odstraňovala odpadní materiál z topeniště. Odpad by byl přemístěn na skládku nebo do popelnice.
Bylo zjištěno, že tento vynález může používat různé druhy paliva. Použitelný by byla vpodstatě jakákoliv biomasa, která může vytvářet palivové můstky. Příkladně možno by bylo použít drcené (sekané) materiály, mleté materiály nebo jakékoliv vláknité materiály, aniž by byly míšeny s živočišnými odpady. Mnohé odpadní materiály, jako jsou železniční pražce, demoliční dřevo atd. by bylo možno použít jako palivo u tohoto vynálezu za předpokladu, že by byly nasekány nebo namlety.
Dále bylo zjištěno, že při používání tohoto vynálezu dochází k užitečnému jevu nazývanému zchlazování. Chladné plochy mohou udržovat hořlavé plyny pod jejich teplotou zážehu. V peci podle tohoto vynálezu je palivo, příkladně nad výfukovým potrubím 150 natolik chladné, že ochlazuje ocel a udržuje tuto ocel studenou. Výsledkem je, že kovy použité pro výrobu součástí nemusejí být tak odolné, jako by musely být, kdyby součásti byly vystaveny vyšší teplotě.
Další výhoda, které je dosaženo při používání vynálezu, vyplývá ze vzniku různých dutin v topeništi. Příkladně, umístění tepelného výměníku nad potrubím vzduchového injektoru vytváří po celé délce dna výměníku kapsu, která ι * <
··· · napomáhá k tomu, že otvory 23 zůstávají otevřené. Podobně výfukové potrubí 150 vytváří podél své délky dutinu, která napomáhá udržovat průchodnost tohoto potrubí. Také metanové potrubí 130 vytváří podobnou dutinu. Uvedené dutiny také představují místa, do nichž je možno umístit termoelektrické články (nebo omezovači spínače).
Zjištěno bylo také, že při provozu pece podle tohoto vynálezu má používané palivo 18 některé výhody. Za prvé, jak již bylo zmíněno, palivo izoluje velmi dokonale střed topeniště. Příkladně při činnosti pece 10 za velmi chladného dne se sice teplota v topeništi 14 pohybuje kolem 1200°C, avšak na vnějších stěnách topeniště 14 se může stále ještě tvořit led. Navíc, zatímco vlhkost v palivu je u všech známých systémů nežádoucí, může být u řešení podle tohoto vynálezu určitou výhodou. Při činnosti pece 10 se bude vlhkost přítomná v palivu odpařovat a bude kondenzovat na chladných stěnách topeniště 14, což napomůže udržovat topeniště 14 chladné.
Dále bylo také zjištěno, že nejvyšší teplota zjištěná za provozu pece 10 (jak již bylo popsáno výše) se vyskytuje právě poté, co je přívod vzduchu z potrubí 22 vzduchového injektoru zastaven. Teplo vyzařované palivem totiž v tomto okamžiku pokračuje ve vyhřívání tepelného výměníku bez toho, že by byl relativně chladný vzduch přiváděn z potrubí 22 vzduchového injektoru.
V popise vynálezu a na výkresech byla uvedena výhodná provedení tohoto vynálezu. Ačkoliv zde byly použity specifické termíny, byly tyto použity pouze ve svém obecném nebo popisném smyslu, a v žádném případě nepředstavují omezení vynálezu. Změny ve tvaru a rozměrech součástí, stejně jako náhrada součástmi ekvivalentními se pokládá za detail, který je možno navrhnout nebo předložit bez toho, že by došlo k překročení myšlenky a rozsahu tohoto vynálezu, který je dále definován v patentových nárocích.
Claims (11)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob spalování organické hmoty, vyznačující se tím, že zahrnuje:sběr a ukládání organické hmoty na hromadu mající dno; vytvoření tepelného výměníku v uvedené hromadě; zapálení odpadu na jednom nebo na více místech v uvedené hromadě; vhánění vzduchu do hromady v zapálených místech nebo v blízkosti zapálených míst a ve směru obecně směrem k uvedenému tepelnému výměníku pro spálení organické hmoty kolem tohoto tepelného výměníku; a odebírání tepla z hromady v zapálených místech nebo v blízkosti zapálených míst.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje umístění uvedené hromady do kontejneru.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedená hromada je tvořena směsí živočišného hnoje a hořlavého materiálu a tím, že uvedená směs hoří zevnitř směsi směrem k vnějšku směsi.
- 4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že za účelem tvorby žádoucího množství tepla dále zahrnuje krok ovladatelného vhánění vzduchu.
- 5. Zařízení pro spalování organické hmoty, vyznačující se tím, že zahrnuje kontejner, mající spodní stranu a boční stěny, vymezující spalovací prostor; vzduchový injektor; tepelný výměník, umístěný nad vzduchovým injektorem; a tím, že vzduchový injektor a tepelný výměník jsou umístěny vpodstatě napříč spalovacím prostorem, avšak s odstupem od spodní strany kontejneru tak, aby palivo bylo možno nakládat do kontejneru, aby mohlo obklopovat vzduchový injektor a tepelný výměník, a aby mohlo při vhánění ··21 .............vzduchu směrem k tepelnému výměníku hořet na, a vpodstatě kolem, tohoto tepelného výměníku.
- 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že tepelný výměník zahrnuje válcovitý plášť a spirálovitou stěnu, umístěnou v tomto plášti, kde tato spirálovitá stěna vytváří na svých opačných stranách kanál pro studený vzduch a horkovzdušný kanál tak, že vzduch může být v uvedeném kontejneru ohříván.
- 7. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že dále zahrnuje výfukové potrubí, umístěné v topeništi mírně nad tepelným výměníkem, a umožňující odvádění spalin z kontejneru bez toho, že by tyto procházely palivem naloženým v kontejneru.
- 8. Pec s nuceným oběhem vzduchu pro spalování paliva obsahujícího organickou hmotu, vyznačující se tím, že zahrnuje topeniště mající množství stěn, vzduchový injektor pro vhánění vzduchu do topeniště umístěný v uvedeném topeništi, tepelný výměník umístěný v topeništi nad uvedeným vzduchovým injektorem a tím, že spalované palivo je na vzduchový injektor a na tepelný výměník nahromaděno tak, aby při vhánění vzduchu vzduchovým injektorem hořelo zevnitř směrem ven.
- 9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že tepelný výměník zahrnuje válcovitý plášť; spirálovitou stěnu, umístěnou v tomto plášti, a vytvářející kanály pro tekutinu proudící z prvního konce pláště k opačnému druhému konci pláště a zpět k prvnímu konci pláště.
- 10. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že dále zahrnuje výfukové potrubí umístěné v topeništi nad tepelným výměníkem tak, že palivo, které má být spálováno, je nahromaděno vpodstatě přes toto výfukové potrubí.• « · ·
- 11. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok odvádění spalin z hromady organické hmoty.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/626,761 US5839375A (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Apparatus for burning organic material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ317198A3 true CZ317198A3 (cs) | 1999-02-17 |
Family
ID=24511739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ983171A CZ317198A3 (cs) | 1996-04-02 | 1997-04-02 | Zařízení a způsob spalování organické hmoty |
Country Status (13)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5839375A (cs) |
| EP (1) | EP0891517B1 (cs) |
| JP (1) | JP2000507691A (cs) |
| CN (1) | CN1135323C (cs) |
| AT (1) | ATE214140T1 (cs) |
| AU (1) | AU2437697A (cs) |
| BR (1) | BR9708420A (cs) |
| CA (1) | CA2250882C (cs) |
| CZ (1) | CZ317198A3 (cs) |
| DE (1) | DE69710872D1 (cs) |
| PL (1) | PL329313A1 (cs) |
| TR (1) | TR199801965T2 (cs) |
| WO (1) | WO1997037171A1 (cs) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5839375A (en) * | 1996-04-02 | 1998-11-24 | Kimberlin; John R. | Apparatus for burning organic material |
| US6948436B2 (en) | 2003-11-10 | 2005-09-27 | Rem Engineereing, Inc. | Method and apparatus for the gasification and combustion of animal waste, human waste, and/or biomass using a moving grate over a stationary perforated plate in a configured chamber |
| CA2624721C (en) * | 2006-05-25 | 2015-01-13 | Roger Arnot | Turbulated immersion heat-exchange apparatus |
| US7841282B2 (en) * | 2006-09-21 | 2010-11-30 | John Kimberlin | Apparatus, system, and method for operating and controlling combustor for ground or particulate biomass |
| MX2007014509A (es) * | 2007-11-20 | 2009-05-20 | Itesm | Sistema in situ para el tratamiento térmico aeróbico de residuos orgánicos biodegradables. |
| US8640633B2 (en) * | 2008-08-15 | 2014-02-04 | Wayne/Scott Fetzer Company | Biomass fuel furnace system and related methods |
| US9163832B2 (en) * | 2010-07-13 | 2015-10-20 | Stefan Johansson | Waste combustion chamber |
| DE15760997T1 (de) | 2014-03-12 | 2017-07-27 | Jeffrey R. Hallowell | Kombinierter wärme, leistung und biokohle mit lüfter |
| GB201513415D0 (en) * | 2015-07-30 | 2015-09-16 | Senior Uk Ltd | Finned coaxial cooler |
| CN109945197A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-06-28 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 多功能粪便焚烧处理装置 |
| CN119118467B (zh) * | 2024-11-06 | 2025-07-11 | 广东环境保护工程职业学院 | 一种高效阴燃降解污泥中全氟化合物的方法 |
Family Cites Families (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US600910A (en) * | 1898-03-22 | Heating device | ||
| US244051A (en) * | 1881-07-12 | Steam-boiler furnace | ||
| US1566608A (en) * | 1925-12-22 | Archie e | ||
| US617657A (en) * | 1899-01-10 | Stove or furnace | ||
| US1459024A (en) * | 1923-06-19 | Herman louis hartburg | ||
| US1328246A (en) * | 1920-01-13 | Heater | ||
| US297170A (en) * | 1884-04-22 | Combined straw and coal or wood burning engine | ||
| US393540A (en) * | 1888-11-27 | steam | ||
| US272453A (en) * | 1883-02-20 | Petehs | ||
| DE359113C (de) * | 1922-09-19 | Thermidor G M B H | Ofen, in dem um einen mittleren Luftkanal herum in einem Behaelter kleinstueckiger Brennstoff, z. B. Saegemehl, aufgestampft oder aufgeschichtet ist | |
| US523672A (en) * | 1894-07-31 | Boiler | ||
| US1086366A (en) * | 1913-02-11 | 1914-02-10 | Jules Hector Hirt | Sawdust-burning furnace. |
| US1344668A (en) * | 1917-01-27 | 1920-06-29 | Young Samuel | Combustion device |
| AT75803B (de) * | 1917-09-28 | 1919-03-10 | Jacob Mattei | Ofen zum Verbrennen von Holzmehl und dgl. |
| US1672617A (en) * | 1922-08-12 | 1928-06-05 | Lasker George | Boiler |
| US1798362A (en) * | 1930-04-17 | 1931-03-31 | James A Bean | Incinerator |
| US2077776A (en) * | 1935-12-13 | 1937-04-20 | Schmitt Edmund | Insert for boiler and heater flues |
| US2079104A (en) * | 1936-01-30 | 1937-05-04 | Superheater Co Ltd | Superheater |
| US2326716A (en) * | 1941-09-19 | 1943-08-10 | Edwin J Wood | Dual flow pipe fitting |
| US2493939A (en) * | 1945-07-26 | 1950-01-10 | James G Ames | Multistage incinerator for drying and burning wet refuse |
| US2565879A (en) * | 1947-03-28 | 1951-08-28 | Persiro Mfg Corp | Burner for combustion chambers |
| US3022753A (en) * | 1955-01-11 | 1962-02-27 | Jacksonville Blow Pipe Company | Incinerator |
| US3044460A (en) * | 1957-12-05 | 1962-07-17 | Gordon H Hoskinson | Heater construction |
| US3664278A (en) * | 1970-09-08 | 1972-05-23 | Gerhard Steen | Method and apparatus for incinerating solid materials |
| GB1420827A (en) * | 1972-04-06 | 1976-01-14 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Process and apparatus for the incineration of refuse |
| DE2317441A1 (de) * | 1973-04-06 | 1974-10-24 | Alumko Ag | Verfahren und vorrichtung zum verhindern der umweltverschmutzung |
| DE2721213C2 (de) * | 1977-05-11 | 1978-09-28 | Josef 8399 Ruhstorf Probsteder | Ofen für feste Abfallbrennstoffe |
| US4206743A (en) * | 1977-05-20 | 1980-06-10 | Niemela W Wally | Heating apparatus |
| US4128094A (en) * | 1977-10-05 | 1978-12-05 | Lewis Oscar D | Heater |
| US4127100A (en) * | 1977-11-30 | 1978-11-28 | Baker Arthur L | Wood burning stove |
| US4215743A (en) * | 1978-03-08 | 1980-08-05 | Margittai Thomas B | Coaxial heat exchanger device |
| US4265214A (en) * | 1978-04-05 | 1981-05-05 | Henry Rasmussen | Heater |
| US4461242A (en) * | 1978-08-21 | 1984-07-24 | Northern Leader, Inc. | Means for heating water by wood burning |
| US4180052A (en) * | 1978-10-19 | 1979-12-25 | Henderson Delbert H | Furnace fireplace apparatus having separate combustion and heating air systems and settling chambers for particulate matter |
| DK148368C (da) * | 1979-03-26 | 1985-11-04 | Henrik Have | Fremgangsmaade til udvinding af varme fra staldgoedning, spildevandsslam og andet vaadt affald ved forbraending |
| US4291633A (en) * | 1979-10-04 | 1981-09-29 | Hoskinson Gordon H | Incinerator |
| US4350139A (en) * | 1980-01-11 | 1982-09-21 | Robichaud John F | Solid fuel heater with improved primary/secondary air control system |
| US4289079A (en) * | 1980-03-31 | 1981-09-15 | Swistun Gwido K | Sawdust furnace |
| US4308034A (en) * | 1980-05-19 | 1981-12-29 | Hoang Dinh C | Apparatus for incinerating and gasifying biomass material |
| US4449510A (en) * | 1983-04-14 | 1984-05-22 | Sukup Eugene G | Biomass heat exchanger furnace |
| US4471702A (en) * | 1983-07-11 | 1984-09-18 | Mckinlay Bruce A | Apparatus for burning waste material |
| DE3327662A1 (de) * | 1983-07-30 | 1985-02-21 | Eckhardt Juergens | Verfahren und vorrichtung zum verbrennen von strohrundballen in heizkesseln |
| US4641705A (en) * | 1983-08-09 | 1987-02-10 | Gorman Jeremy W | Modification for heat exchangers incorporating a helically shaped blade and pin shaped support member |
| US4493270A (en) * | 1983-11-10 | 1985-01-15 | Gamroth Arthur P | Heating unit |
| US4750454A (en) * | 1984-06-15 | 1988-06-14 | Santina And Thompson, Inc. | Manure digester and power generating system |
| DE3424193A1 (de) * | 1984-06-30 | 1986-01-09 | Jun Heinrich Bollmann | Heizkessel zur energiegewinnung aus stroh |
| US4597375A (en) * | 1985-02-01 | 1986-07-01 | Pabis David M | Wood burning furnace |
| US4685441A (en) * | 1985-05-31 | 1987-08-11 | Yanko Kenneth C | Heat exchanger |
| DE3612059A1 (de) * | 1986-04-10 | 1987-10-15 | Guenther Hahne | Verfahren und vorrichtung zur verbrennung von strohrollenballen sowie vorrichtung fuer das herrichten des strohrollenballens fuer die verbrennung |
| ES2035057T3 (es) * | 1986-06-04 | 1993-04-16 | Ambi-Rad Limited | Aparato para calentar espacios. |
| JPH02230009A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-12 | Norihiko Aso | 生ゴミの焼却方法及びこの方法を実施する焼却炉 |
| US5497824A (en) * | 1990-01-18 | 1996-03-12 | Rouf; Mohammad A. | Method of improved heat transfer |
| JPH0756371B2 (ja) * | 1992-02-21 | 1995-06-14 | 熱技研工業株式会社 | 焼却炉 |
| US5297729A (en) * | 1992-08-28 | 1994-03-29 | Combustion Concepts, Inc. | Furnace apparatus |
| US5839375A (en) * | 1996-04-02 | 1998-11-24 | Kimberlin; John R. | Apparatus for burning organic material |
-
1996
- 1996-04-02 US US08/626,761 patent/US5839375A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-04-02 JP JP9535600A patent/JP2000507691A/ja active Pending
- 1997-04-02 BR BR9708420-4A patent/BR9708420A/pt not_active IP Right Cessation
- 1997-04-02 PL PL97329313A patent/PL329313A1/xx unknown
- 1997-04-02 TR TR1998/01965T patent/TR199801965T2/xx unknown
- 1997-04-02 CN CNB971944466A patent/CN1135323C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-02 CZ CZ983171A patent/CZ317198A3/cs unknown
- 1997-04-02 WO PCT/US1997/005564 patent/WO1997037171A1/en not_active Ceased
- 1997-04-02 EP EP97920097A patent/EP0891517B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-02 US US09/155,658 patent/US6244196B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-02 AU AU24376/97A patent/AU2437697A/en not_active Abandoned
- 1997-04-02 AT AT97920097T patent/ATE214140T1/de not_active IP Right Cessation
- 1997-04-02 DE DE69710872T patent/DE69710872D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-04-02 CA CA002250882A patent/CA2250882C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL329313A1 (en) | 1999-03-15 |
| CA2250882C (en) | 2008-07-08 |
| EP0891517B1 (en) | 2002-03-06 |
| CN1135323C (zh) | 2004-01-21 |
| AU2437697A (en) | 1997-10-22 |
| JP2000507691A (ja) | 2000-06-20 |
| TR199801965T2 (xx) | 2000-08-21 |
| US6244196B1 (en) | 2001-06-12 |
| US5839375A (en) | 1998-11-24 |
| CA2250882A1 (en) | 1997-10-09 |
| EP0891517A1 (en) | 1999-01-20 |
| ATE214140T1 (de) | 2002-03-15 |
| WO1997037171A1 (en) | 1997-10-09 |
| CN1218550A (zh) | 1999-06-02 |
| DE69710872D1 (de) | 2002-04-11 |
| BR9708420A (pt) | 2000-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6948436B2 (en) | Method and apparatus for the gasification and combustion of animal waste, human waste, and/or biomass using a moving grate over a stationary perforated plate in a configured chamber | |
| EP1120605A1 (en) | Multi-function treating device | |
| WO2016173001A1 (zh) | 秸秆焚烧病死畜禽和垃圾并生产热水的常压锅炉及其方法 | |
| CZ317198A3 (cs) | Zařízení a způsob spalování organické hmoty | |
| RU2419050C1 (ru) | Теплогенератор, работающий на соломе | |
| CN118361738A (zh) | 一种生活垃圾焚烧发电设备及其运行方法 | |
| CN204593394U (zh) | 秸秆焚烧病死畜禽和垃圾并生产热水的常压锅炉 | |
| EA009160B1 (ru) | Двухтопливный беструбный котел с двумя камерами сгорания | |
| RU2095687C1 (ru) | Установка для кремации | |
| Richey et al. | Biomass channel-gasification furnace | |
| JP4081558B2 (ja) | 簡易型焼却炉 | |
| US4653465A (en) | Heater | |
| CN111197752A (zh) | 一种污泥焚烧炉 | |
| KR200193831Y1 (ko) | 화목 버너 | |
| JP2007155301A (ja) | 直接加熱乾留ガス化方式の焼却炉及び焼却物焼却方法 | |
| UA23621U (en) | Appliance for obtaining heat energy at burning wastes of organic origin | |
| KR20070115830A (ko) | 축산 분뇨용 터보차저방식 융합 열기구 | |
| CN210638045U (zh) | 畜牧用焚化炉 | |
| US2070520A (en) | Incinerator | |
| JPS5944514A (ja) | 汚泥,畜糞用焼却装置 | |
| US1532758A (en) | Incinerator | |
| WO2006090482A1 (ja) | 熱分解装置、熱分解装置を用いた熱供給方法、木質系燃料の熱分解方法、排煙処理装置、排煙利用システム、排煙利用装置、排煙利用装置の排煙供給方法 | |
| KR200259466Y1 (ko) | 가스 및 액체연료 겸용 온풍기 | |
| JPH0724521B2 (ja) | 畜舎暖房装置及び畜舎暖房方法 | |
| KR200321572Y1 (ko) | 폐섬유 소각 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |