燃烧设备的制作方法

本发明涉及一种适于燃烧废料的燃烧设备。

背景技术：

废料的产生是社会和基础设施的巨大负担。政府被要求以长期可持续的方式大规模管理家庭和商业废料。因此，以有效的方式处理多种材料的任务是一项具有挑战性的任务。

处理家庭和商业废料时的主要问题之一是有毒和/或有害化合物的产生，这些物质源自材料本身和/或废料中所含的残留化合物。这些材料的初始加工会释放这些化合物，并可能促进产生更多有害化合物的二次反应。当处理废弃建筑业纤维板时，这个问题得到了体现。在最初的加工过程中，纤维板被分解成小块，从而暴露了板产品中所含的有害粘合剂和防腐剂。

材料中的湿气还会加剧与燃烧家用和商业废料相关的问题。任何湿气都会降低燃烧温度，因此会改变释放出的气体混合物。降低温度还使燃烧过程效率低下，并增加了最后残留的灰烬沉积物。

常规管理方案涉及在垃圾填埋场内进行沉积。从长远来看，这是不可持续的，并具有环境后果。其他方案涉及大规模焚烧来产生电力，但这通常会导致有害气体的大量排放。

先前已经尝试了许多装置来解决上述问题，但是这些装置涉及产生非常高的温度，这只能通过将废料微粒化成小块然后围绕燃烧室切向地吹送该废料获得。这为燃烧过程提供了过量的气体，并确保所有材料充分混合。在wo2015033170a1中示出了这种装置的示例。然而，为了使这些类型的装置有效地工作，需要在燃烧之前将材料颗粒化并干燥。这使得整个过程昂贵且费时。

现在已经设计出一种燃烧设备，该燃烧设备克服和/或基本上减轻了与现有技术有关的上面提到的和/或其他缺点。

技术实现要素：

在本发明的一个方面中，提供了一种燃烧设备，包括：

腔室，其具有在第一端壁与第二端壁之间延伸的至少一个侧壁，

延伸穿过所述侧壁的用于可燃材料的进料口，

在所述进料口远侧/远处穿过侧壁的燃烧气体出口，

带有开口的可旋转的管状螺旋推进器，其安装在所述第一端壁与第二端壁之间，并沿所述腔室的整个长度延伸，以将颗粒材料从所述腔室的靠近所述进料口的区域向所述燃烧气体出口输送，

鼓风机，其连接到所述管状螺旋推进器的一端，并构造成将气体吹入螺旋推进器的孔/管腔中，并经所述开口流入所述腔室，

主点火装置，其在所述进料口与所述燃烧气体出口之间布置在所述腔室的侧壁中，所述主点火装置包括油或气体燃烧器、点火器和进气口。

根据本发明的燃烧设备的主要优点在于，沿着螺旋推进器的管腔被驱入并经开口流出的气体增加了燃烧，这加快了废料能被燃烧的速率。由于鼓风机不断吹入冷气体，因此在运行过程中，设备保持在有效的工作温度，而不会过热。当气体行进通过管腔时，该气体会加热，并且当开口贯穿整个管状螺旋推进器时，热气体会被送入从进料口接收可燃材料的腔室的部分中。这样可以加热和干燥进入的废料，从而使燃烧设备更高效，并且无需对废料进行预颗粒化处理。也不需要预颗粒化，因为螺旋推进器中的开口允许大量气体从鼓风机流入腔室。可以调节螺旋推进器的速度，以控制材料通过设备的运动，从而控制燃烧过程。同样，可以调节鼓风机的速度，以控制气体从螺旋推进器中的开口中流出，从而控制沿螺旋推进器的长度方向发生的燃烧程度。由于没有传统装置所见的气体驱动的涡旋涡流，因此该设备能够燃烧范围更广的材料。例如，碎片化的汽车内部零件可能被燃烧，这种零件(即使被颗粒化)通常会覆盖传统燃烧器的内部，并妨碍其正常工作。

本发明的燃烧设备可用于燃烧商业或家用材料，例如废料。待燃烧材料的大小和成分将决定它们在设备中燃烧的速度，因此，材料在腔室内的停留时间至关重要。腔室内的螺旋推进器的速度可以变化，以使停留时间最佳化。

气体优选是空气，因为这是最便宜和最容易获得的。但是，可以使用其他气体，例如甲烷、丙烷或丁烷或其他可燃气体，以达到更高的燃烧温度。

腔室可以具有单个侧壁(例如具有圆形横截面的腔室)，但是优选地，腔室具有多个侧壁。这使得加入任何耐火材料和加入用于放置螺旋推进器的通道变得更加容易。然后，螺旋推进器可以在如下方面更有效地工作——即，将材料推动通过设备而不会有未燃尽的材料堆积在该螺旋推进器顶部且不移动通过设备的风险。

本发明的燃烧设备被构造成燃烧所有类型的废料，并且适合于燃烧废弃木质材料，例如含有粘合剂的刨花板，其中需要高燃烧温度以避免有毒或有害气体的排放。该设备还将燃烧复杂的产品，例如可燃车辆部件，包括仪表板、座椅、轮毂盖等。

来自设备的燃烧气体可以通过热交换器以提取有用的能量，然后到达颗粒过滤器/清洁器，以确保最终排放到大气中的排气符合适当的标准。

为了增加设备燃烧的材料量，可以有多个带开口的可旋转的管状螺旋推进器，每个螺旋推进器都有与鼓风机相连的管腔。无论是单个或多个螺旋推进器，优选将螺旋推进器布置在腔室的底部。腔室的底部是腔室的最低内部。位于底部意味着螺旋推进器的工作效率最高，因为腔室内的所有材料都将由于重力作用而掉落至底部。

为了帮助材料移动通过设备，螺旋推进器优选位于以设备的长度延伸的通道内。通道可以由腔室本身的材料形成，但是优选地，通道由衬在腔室内部的耐火材料形成。合适的耐火材料的例子包括耐火水泥或隔热材料。

每个螺旋推进器上的开口优选地以规则的间隔彼此间隔开。这使得沿螺旋推进器的长度实现均匀的燃烧过程。

螺旋推进器优选地由不锈钢制成，但是可以由陶瓷材料或其他不可燃材料制成。

优选地，第一部分分隔装置在内部被布置在主点火装置与进料口之间，第一分隔装置构造成控制通过腔室的材料的流动。这有益于控制腔室内的可燃材料的停留时间。在其所在的位置定位意味着材料在进料口附近的放置时间更长，因此在通过螺旋推进器进一步向前移动之前，材料会更加干燥。这也意味着包含了在更下游(即，朝向腔室的相对端)发生的主燃烧，并且不会发生材料的过早燃烧。

优选地，第二部分分隔装置设置在燃烧气体出口与主点火装置之间，第二部分分隔装置构造成控制通过腔室的材料的流动。这有益于控制腔室内的可燃材料的停留时间。在其所在的位置定位意味着材料在点火装置和装置的主燃烧区域附近保持的时间更长，因此在通过螺旋推进器进一步向前移动之前，它燃烧得更充分。这也意味着包含了由通常在更下游(即，朝向腔室的相对端)发生的燃烧产生的气体，并防止了气体逆着螺旋推进器的流向过早地排出。

第一和第二分隔装置优选地是腔室的侧壁的内部延伸部。然而，第一分隔装置和/或第二分隔装置可在腔室内移动。也就是说，第一分隔装置和/或第二分隔装置可以能够升高或降低，以便增大或减小螺旋推进器的螺旋片与相应的分隔壁的端部之间的间距。如果要在设备中燃烧较大的材料，这会是有益的，并且它允许升高或降低分隔装置以相应地容纳这种材料。它还有助于控制停留时间。

应知晓的是，燃烧某些材料时，在腔室中可能会形成灰烬沉积物。因此，优选地，在腔室的侧壁中布置有与燃烧气体出口相对的燃烧灰烬出口。该出口允许灰烬排出，并防止腔室内的燃烧堵塞和熄灭。

螺旋推进器优选地包括被间隙隔开的螺旋片。以这种方式，从螺旋推进器中的开口排出的气体被朝向设备的第一端和第二端传送。这具有这样的效果，即燃烧过程不受螺旋推进器的螺旋片的限制，而是沿着螺旋推进器的整个长度发生。间隙还有助于使螺旋推进器和螺旋片随着加热而扩张。更优选地，在间隙中可以有螺旋推进器中的一个或多个开口，并且在间隙中的一个或多个开口指向设备的进料口所在的端部。这使燃烧过程向后扩展，并进一步确保所有可燃材料在到达设备的前部(即，燃烧气体出口)之前均已适当地燃烧。它还确保了螺旋推进器的螺旋片不会将正燃烧的材料分隔(compartmentalise)，并使其有被扑灭的危险。间隙和成角度的开口允许燃烧沿着螺旋推进器的整个长度扩散。

鼓风机构造成将过量的气体提供到螺旋推进器的管腔中，并通过开口排出，以确保有效燃烧。由于气体过量且不断更新，因此设备会保持在可控制的温度并且不会变得太热。可以排出过量的气体，以用于次要目的，例如用于加热次级热水装置等，或者用于加热房间。为了排出气体，螺旋推进器的与鼓风机相对的端部可以包括阀门，以控制气体从螺旋推进器的管腔中的流出。打开阀门可使气体逸出，但不会显著影响从螺旋推进器中的开口离开的气体，因为鼓风机提供的气体过量。也可以打开阀门以防止设备过热。

鼓风机可以连接到螺旋推进器的任一端。应知晓的是，如果将鼓风机安装在螺旋推进器的最热端，则该设备将发挥最佳作用。这是燃烧气体逸出的端部。因此，这将是燃烧气体出口附近的端部。这意味着行进通过螺旋推进器的管腔的气体会变热，当气体到达腔室中进料口所在的区域时，它是热的，并具有干燥进入的进料的作用。但是，可以将鼓风机连接到靠近进料口的螺旋推进器端部。将花费更长的时间来加热螺旋推进器内的气体，因为在达到合适的干燥温度之前，气体需要在管腔内循环。

为了进一步增加进入腔室中的气体量以进一步改善燃烧过程，优选地，腔室的侧壁包括多个开口，每个开口与第二气体鼓风机流体连通。

应知晓的是，根据本发明的设备是有益的，因为可以燃烧大量未处理的材料。然而，在一些实施例中，进一步增加通过设备的产量/吞吐量(throughput)是有益的。因此，可燃材料的进料口可以布置在腔室的两个端部之间的中点附近，管状螺旋推进器可以包括螺旋片，该螺旋片被构造成将可燃材料沿相反的方向朝着远离进料口的两个端部引导，可以在腔室的侧壁中在进料口远侧/远离进料口地设置有两个穿过侧壁的燃烧气体出口，在腔室的每个端部处各设有一个燃烧气体出口，并且可在进料口的两侧共设有两个主点火装置。当螺旋推进器从单个进料口向两个相反的方向驱动材料时，这可有效地加倍了燃烧过程。在这样的实施例中，在腔室的侧壁中可布置有两个燃烧灰烬出口，每个燃烧气体出口各对着一个燃烧灰烬出口。

取决于要燃烧的材料或螺旋推进器的数量，可以有多个燃烧气体出口。

附图说明

在示出本发明的示例性实施例的附图中：

图1是燃烧设备的第一实施例的示意性截面侧视图，

图2是燃烧设备的第二实施例的示意性截面侧视图；以及

图3是燃烧设备的第三实施例的示意性截面侧视图。

具体实施方式

燃烧设备(如图1所示)包括管状燃烧腔室1，该燃烧腔室适当地由衬有耐火材料(例如耐火水泥)的钢制成。也可以加入绝热材料以最小化腔室的热损失。该腔室具有四个侧壁以及第一和第二端壁2和3。腔室1的顶壁具有进料口4，在图1所示的示例中，该进料口靠近第一端壁2。进料口4包括用于容纳可燃材料的料斗5。腔室1的壁还具有点火装置6，该点火装置包括点火器7、供油器(未示出)和穿过腔室1的侧壁的进气口8。在进料口4的远侧有燃烧气体出口9，该燃烧气体出口在腔室1的侧壁中靠近端壁3的位置。燃烧气体出口9包括烟道管10。出口9合适地由衬有耐火材料(例如耐火水泥)的钢形成。烟道管由传统的排气材料适当地形成。在腔室内部有两个分隔壁11、12。壁11、12从腔室的侧壁向内突出，部分地跨过腔室的内部宽度。壁11位于出口9附近，而壁12在进气口8的进料口侧位于入口8附近。分隔壁11、12适当地由衬有耐火材料的钢形成。穿过腔室1的下部部分的是螺旋推进器13。螺旋推进器13的一端安装在第一端壁2上，另一相对端安装在第二端壁3上。通过3个或更多的旋转轴承进行安装，这些轴承接合在螺旋推进器的轴的外周上。以这种方式，螺旋推进器可自由地横向扩张和收缩。螺旋推进器位于由衬在腔室内部的耐火材料形成的通道内。螺旋推进器13由空心管构成，该空心管具有沿管的整个长度均匀间隔的开口14。螺旋推进器的螺旋片15也沿管的整个长度延伸。螺旋推进器13通过旋转轴承适当地安装到端壁，该旋转轴承允许螺旋推进器13绕其纵向轴线旋转，如箭头a所示。螺旋片15如图1所示地构造，使得当螺旋推进器沿图1所示的方向旋转时，腔室内的任何材料被从端壁2的区域中的入口4推向出口9。螺旋推进器13的管状部分可以具有任何横截面形状。因此，它可以是例如三角形或正方形。螺旋推进器13的旋转由马达16驱动，该马达连接到螺旋推进器13并安装在端壁3的外部。马达16的速度可以被控制，使得以期望的速率输送废料以维持完全燃烧。可选地，马达可以在壁2上安装在腔室的相对端上，并以相同的方式连接到螺旋推进器。可替代地，可以有两个马达，在腔室的任一端各有一个并且连接到螺旋推进器13的两端。鼓风机17连接到螺旋推进器13的管腔，并且构造成在需要时将气体吹入螺旋推进器13中。吹入螺旋推进器13的管腔中的气体沿螺旋推进器行进并从开口14流出。螺旋推进器13的与鼓风机17相对的端部具有与之连接的阀门18。阀门18可以打开以允许气体从管中流出，因此降低了设备的温度。灰烬的出口19在入口4的远侧位于腔室的底壁中。

在使用中，将废料装载到料斗5中，该料斗直接向进料口4进料。这在靠近端壁两处使腔室装载了气体。驱动螺旋推进器13的马达16被接通，并且材料开始朝端壁3行进。当材料到达主点火装置6的区域时，将油燃料供给到腔室中，并且由点火器7点燃废料和油的混合物。从入口8供应用于该初始燃烧的气体。大约30分钟后，随着设备变得自持(self-sustaining)，主点火装置6关闭，也就是说，使用螺旋推进器13从入口4进料的材料足以维持沿着腔室运动的材料的燃烧。应知晓的是，废料的主要燃烧发生在腔室的中央部分周围。为了以这种自持的方式保持废料的燃烧，从鼓风机17向其中吹入气体，该鼓风机将气体吹入螺旋推进器的管腔并通过开口14排出。以这种方式过量提供气体，这会在腔室内产生1000℃至1200℃的温度。如果设备的温度变得过高，则可以打开阀门18，以排出热气体。这种热气体的温度约为100℃，可用于辅助加热装置，例如加热房间或热水系统。材料继续燃烧，并被螺旋推进器推向端壁3。当材料到达端壁3时，它几乎全部燃烧，剩下的是灰烬和气体。气体通过出气口9排出，并且灰烬沉积在灰烬出口19之外。该设备的一个重要特征是，随着腔室的中央部分的加热，其加热了螺旋推进器的管腔内的由鼓风机吹入的气体。该气体一直沿螺旋推进器吹入，因此在上述预燃烧30分钟之后，热气体从进料口4区域中的开口14排出。在供给的废料进一步移入腔室的主燃烧区之前，该热气将其干燥。由于外部气体以这种方式不断地吹入腔室，燃烧温度也得以保持并且不会失控。分隔壁12还对此有所帮助，因为分隔壁防止了该区域内的任何未燃尽的进料过快地移入腔室的主燃烧区域。因此，分隔壁12确保要在腔室中燃烧的材料是完全干燥的。应当注意，两个分隔壁11和12均从腔室壁的内部延伸并且刚好在螺旋推进器13的螺旋片边界之前停止。螺旋推进器13位于隔板11、12的正下方，并且可以充分地自由旋转。分隔壁11具有类似的目的，因为它防止了燃烧材料过早地从出口9出来。因此，它确保完全燃烧。已经发现该设备每小时可以燃烧400至500公斤的材料。

在设备的另一实施例中(如图2所示)，该设备基本上包括图1的设备的所有特征，但是具有一些额外的特征。重要的是，提供了第二鼓风机20，其具有连接至管道21的出口。管道21具有孔口22。管道21布置在腔室1的底壁上，并且在该实施例中，所述底壁设置有孔口23。孔口22的间距和尺寸与孔口23的间距和尺寸匹配。管道21以孔口22与孔口23对齐的方式抵靠壁安装。两组孔口基本上沿着腔室1的整个长度延伸。在使用中，当设备如上所述地工作时，第二鼓风机20被操作，这将气体吹入管道21中，然后通过孔口22、23进入腔室1中。这进一步增加了向腔室1内的燃烧材料的气体供应，并且实现了本发明的实施方式，该实施方式能够在更高的温度下燃烧，燃烧更大的材料块以及燃烧更大范围的不同类型的材料。

在另一个实施例中(如图3所示)，燃烧设备包括燃烧腔室1，该腔室适当地由衬有耐火材料(例如耐火水泥)的钢形成。也可以加入绝热材料以最小化腔室的热损失。该腔室具有四个侧壁以及第一和第二端壁2和3。腔室1的顶侧壁具有进料口4，在图3所示的示例中，该进料口大致居中地位于两个端壁2、3之间。进料口4包括用于容纳可燃材料的料斗5。腔室1的壁还具有两个点火装置6a和6b，它们均包括点火器7a、7b、供油器(未示出)和穿过腔室1的侧壁的进气口8a、8b。点火装置6a和6b位于进料口4的两侧。在两个方向上的进料口4的远侧，有两个燃烧气体出口9a和9b，其分别在腔室1的侧壁中靠近端壁3和端壁2。燃烧气体出口9a和9b分别包括烟道管10a和10b。出口9a和9b适当地由衬有耐火材料(例如耐火水泥)的钢形成。烟道管适当地由常规排气材料形成。在腔室1的内部，有两组分隔壁11a、12a和11b、12b。壁12a和12b分别在进气口8a和8b的进料口侧位于进气口8a和8b附近。壁11a和11b分别位于出口9a和9b附近。壁11a、11b、12a、12b从腔室1的侧壁向内突出，部分地跨过腔室1的内部宽度。分隔壁11a、11b、12a、12b适当地由衬有耐火材料的钢形成。穿过腔室1的下部部分的是螺旋推进器13。螺旋推进器13的一端安装在第一端壁2上，另一相对端安装在第二端壁3上。通过3个或更多的旋转轴承进行安装，这些旋转轴承接合在螺旋推进器的轴的周围。以这种方式，螺旋推进器可自由地横向扩张和收缩。螺旋推进器位于由衬在腔室内部的耐火材料形成的通道内。螺旋推进器13由空心管构成，该空心管具有沿管的整个长度均匀间隔的开口14。螺旋推进器的螺旋片15也沿管的整个长度延伸。螺旋推进器13通过旋转轴承适当地安装到端壁，该旋转轴承允许螺旋推进器13绕其纵向轴线旋转，如箭头a所示。螺旋推进器13的管状部分可具有任何横截面形状。因此，它可以是例如三角形或正方形。螺旋片15如图3所示地构造，使得当螺旋推进器沿图3所示的方向旋转时，腔室内的任何材料都从中央区域的入口4被推向出口9a和9b。为了实现这点，螺旋片在一半螺旋推进器上沿顺时针方向安装在管状轴上，在另一半螺旋推进器上则沿逆时针方向安装。螺旋推进器13的旋转由马达16驱动，该马达连接到螺旋推进器13并安装在端壁3的外部。马达16的速度可以被控制，使得以期望的速率输送废料以维持完全燃烧。替代地，马达可以在腔室的相对端安装在壁2上，并以相同的方式连接到螺旋推进器。可替代地，可以有两个马达，在腔室的任一端各有一个并且连接到螺旋推进器13的两端。鼓风机17连接到螺旋推进器13的管腔，并且构造成在需要时将气体吹入螺旋推进器13中。吹入螺旋推进器13的管腔中的气体沿螺旋推进器行进并从开口14离开。螺旋推进器13的与鼓风机相对的端部具有与之连接的阀门18。阀门18可以打开以允许气体从管中流出，因此降低了设备的温度。用于灰烬的两个出口19a和19b位于腔室的底壁中处于入口4的远侧，各出口与腔室1的各端部相邻。

在使用图3所示的设备的实施例时，废料被装载到料斗5中，该料斗直接向进料口4进料。这将在进料口4附近的中央区域装载腔室。驱动螺旋推进器13的马达16被接通，并且材料开始朝着端壁3和端壁2行进。当材料到达主点火装置6a和6b的区域时，将油燃料供给到腔室中，并且通过点火器7a和7b点燃废料和油的混合物。从入口8a和8b供应用于该初始燃烧的气体。因此，在该实施例中，两个燃烧过程同时开始。大约30分钟后，随着设备自持，主点火装置6a和6b会关闭，也就是说，使用螺旋推进器13从入口4供应的材料足以维持沿着腔室1移动的材料的燃烧。为了以这种自持的方式保持废料的燃烧，从鼓风机17向其中吹入气体，该鼓风机将气体吹入螺旋推进器13的管腔并通过开口14排出。气体以这种方式被过量地供应，这使得燃烧最大化，并在燃烧室内产生1000℃至1200℃的温度。如果设备的温度过高，则可以打开阀门18，以排出热气体。这种热气体的温度约为100℃，可用于辅助加热装置，例如加热房间或热水系统。材料继续燃烧，并被螺旋推进器13推向端壁3和端壁2。当材料到达端壁3和端壁2时，它几乎全部燃烧，剩下的是灰烬和气体。气体通过出气口9a和9b排出，并且灰烬沉积在灰烬出口19a和19b之外。该设备的一个重要特征是，随着腔室的中央部分的加热，它加热了螺旋推进器的管腔内的由鼓风机吹入的气体。该气体一直沿螺旋推进器吹入，因此在上述预燃烧30分钟后，热气体从进料口4区域中的开口14排出。在供应的废料进一步移入腔室的主燃烧区之前，该热气体将其干燥。由于外部气体以这种方式不断地吹入腔室，因此燃烧温度也得以保持并且不会失控。分隔壁12a和12b进一步对此有所帮助，因为它们防止了该区域内的任何未燃尽的进料过快地移入腔室的主燃烧区域。因此，分隔壁12a和12b确保要在腔室内燃烧的材料是完全干燥的。应当注意，分隔壁11a、11b、12a、12b均从腔室壁的内侧延伸并且刚好在螺旋推进器13上的螺旋片边界前终止。螺旋推进器13位于隔板11a、11b、12a、12b的正下方，并且可以充分地自由旋转。分隔壁11a和11b具有相似的目的，因为它们防止燃烧材料过早地从出口9a和9b中排出。因此，它们可确保完全燃烧。图3所示的设备的实施例因此特别适用于通过使用由单个马达或旋转装置驱动的两个定向螺旋推进器来燃烧大量材料。

如前所述，螺旋推进器13在螺旋片间可具有间隙。因此，在本发明的其他示例中，提供了一种如图1、图2或图3所示并且基本上如上所述的设备，但其中，螺旋推进器上的螺旋片通过间隙隔开。在螺旋推进器13周围以规则的间距设有间隙。该间隙是没有螺旋片的区域。在这些另外的示例中，螺旋推进器13被构造成使得在螺旋推进器的管中由每个间隙占据的区域内始终存在一个开口14。此外，与这些示例中以及图1、图2或图3中的通常与螺旋推进器13的管成直角的所有其他开口相比，这些间隙中的开口向后指向。向后是指朝向设备的进料口4所处的一端。可将气体引导通过螺旋推进器的螺旋片中的间隙的向后指向的开口，意味着当螺旋推进器运动以将材料沿向前的方向推向出气口时，来自鼓风机的离开开口的气体被向后引导到燃烧程度较低的材料上方。这确保了沿着被螺旋片包围的螺旋推进器、螺旋推进器所处的通道以及螺旋推进器的管的长度的材料不会由于气体不足而自行熄灭。从向后指向的开口向后引导的气体始终确保为沿螺旋推进器长度移动的材料提供足够的用于燃烧的气体。