Система сжигания твердого топлива, подвешенного на стержне - RU2573430C2

Чертежи

Показать все 12 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Различные аспекты настоящего изобретения в целом относятся к системам подачи топлива для обжиговой печи, например печи для обжига цемента или печи для обжига извести, и, в частности, к стержню для подачи целых покрышек в системе подачи топлива обжиговой печи.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Цемент является тонко измельченным вяжущим веществом, которое затвердевает при смешивании с водой и связывает песок, гравий и другие компоненты, превращая их в бетон. В общем, цемент состоит из двух компонентов, включая клинкер и гипс. Клинкер получают в печи для обжига цемента путем нагревания сырья, включающего кальций, диоксид кремния, глинозем, железо и небольшое количество различных добавок до температуры спекания. Получающийся в результате клинкер выходит из печи небольшими комками неправильной формы. Гипс смешивается с клинкерами в качестве связывающей присадки, а также для облегчения размалывания клинкера в порошкообразную форму цемента.

Известно несколько разных процессов получения клинкера в печи для обжига цемента. Например, печи для обжига цемента могут быть длинными печами сухого и мокрого способа производства. В обоих случаях сырье, необходимое для производства клинкера, размалывается и смешивается. При мокром способе производства сырье после этого смешивается с водой для образования пульпы. В каждом процессе сырье подается в длинную вращающуюся печь. По мере вращения печи сырье проходит из одного ее конца в другой. Температура внутри печи вызывает химические изменения в материале, включая кальцинацию, и в итоге спекание в комки неправильной формы. Комки клинкера охлаждаются и размалываются при последующей обработке. Например, размолотый клинкер смешивается с гипсом для производства цемента, как указано выше.

Нагрев печи дает существенное количество энергии, необходимое для работы печи для обжига цемента. Как таковой, процесс производства в современных печах был модернизирован из процессов в стандартных длинных печах сухого и мокрого способа производства для повышения энергоэффективности с помощью использования подогревателя, который разогревает сырье перед подачей во вращающуюся печь. В ранних технологиях предварительного нагрева вентиляционный стояк с одним или несколькими циклонами используется для нагнетания на входе вращающейся зоны печи. По существу, сырье, подаваемое через подогреватель во вращающуюся печь, нагревается отходящими газами, которые обычно выходят из печи. Продолжением подогревателя является предварительный кальцинатор. При такой технологии печей эффективность подогревателя увеличивается путем установки второго источника тепла в вентиляционном стояке.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно аспектам настоящего изобретения, система подачи твердого топлива, которая подает твердое топливо в стационарный участок теплопередачи печи, содержит стержень и систему продвижения топлива. Стержень имеет передний конец и длину таковые, что когда система подачи твердого топлива установлена в стационарный участок теплопередачи печи, передний конец стержня располагается снаружи стационарного участка теплопередачи печи, а его протяженность проходит внутрь стационарного участка теплопередачи печи. Стационарный участок теплопередачи печи может содержать, например, вентиляционный стояк, кальцинатор с нижней тягой, предварительный кальцинатор или третичный стояк.

В этом отношении, стержень используется для подвешивания (удерживания в подвешенном состоянии) твердых топлив в потоке нагретого газа, проходящего через стационарный участок теплопередачи печи. Система продвижения топлива имеет шток, который продвигает твердое топливо по длине стержня, например, шток может перемещаться возвратно-поступательно преимущественно в продольном направлении вместе со стержнем или иначе продвигать твердое топливо вдоль стержня. Соответственно твердое топливо переходит в поток нагретого газа, идущий через стационарный участок теплопередачи печи. Стержень не позволяет твердому топливу отделяться от него под действием силы, создаваемой потоком нагретого газа. Соответственно твердое топливо сжигается, например, воспламеняется или газифицируется (превращается в газ), на стержне.

В соответствии с дополнительными аспектами настоящего изобретения, твердое топливо состоит из покрышек. В этом случае покрышки нанизываются на стержень. То есть покрышки надеваются на стержень таким образом, что стержень проходит через центральное отверстие в каждой покрышке. В соответствии с другими аспектами настоящего изобретения, загрузочный механизм автоматически загружает покрышки на передний конец стержня таким образом, что, как только загрузка закончена, система продвижения топлива может продвигать покрышки по длине стержня. Загрузочный механизм может содержать, например, по меньшей мере один воздушный шлюз, который служит в качестве участка подготовки для перехода покрышек с конвейера на стержень.

В соответствии с дополнительными аспектами настоящего изобретения, способ подачи твердого топлива в стационарный участок теплопередачи печи включает в себя выполнение автоматизированного цикла и управление автоматизированным циклом для периодической загрузки запрограммированного количества покрышек на стержень через установленные промежутки времени. Автоматизированный цикл осуществляется путем автоматической загрузки твердого топлива на стержень, имеющий передний конец и длину нанизывания твердого топлива на передний конец стержня и продвижения твердого топлива вдоль стержня в стационарный участок теплопередачи печи. Стержень удерживает загруженное твердое топливо в потоке нагретого газа, проходящем через стационарный участок теплопередачи печи, и стержень не позволяет твердому топливу отделяться с него под действием силы, создаваемой потоком нагретого газа. В соответствии с другими аспектами настоящего изобретения, нанизывание твердого топлива на передний конец стержня включает в себя автоматическую загрузку покрышек на стержень путем нанизывания покрышек на стержень таким образом, что стержень проходит через центральное отверстие в каждой покрышке.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет принципиальную схему обжиговой печи с подогревателем, имеющей систему подачи твердого топлива в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.2 представляет принципиальную схему обжиговой печи с кальцинатором с нижней тягой, имеющей систему подачи твердого топлива, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет схему системы подачи твердого топлива, имеющей стержень, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.4 представляет схему системы подачи твердого топлива, имеющей стержень, в соответствии с другими аспектами настоящего изобретения.

Фиг.5 представляет схему системы подачи твердого топлива, имеющей стержень, который перемещается между первой позицией и второй позицией в соответствии с другими дополнительными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.6 представляет схему системы подачи твердого топлива, иллюстрирующую пример загрузочной системы стержня, в соответствии с дополнительными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.7 представляет схему системы подачи твердого топлива, иллюстрирующую покрышки, находящиеся в воздушном шлюзе, покрышки, сжигаемые в подвешенном состоянии, и высвобождение остатков проволоки из покрышек, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.8 представляет схему системы подачи твердого топлива, в которой стержень выполнен в виде множества стержней в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.9 представляет принципиальную схему печи с вентиляционным стояком, имеющей систему подачи твердого топлива, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.10 представляет принципиальную схему обжиговой печи с вентиляционным стояком, имеющей систему подачи твердого топлива, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.11 представляет схему системы подачи твердого топлива, подходящую для встраивания в обжиговую печь на фиг.9 или 10, в соответствии с другими дополнительными аспектами настоящего изобретения, изображенную в первом рабочем положении.

Фиг.12 представляет вид сбоку показанной системы подачи твердого топлива в соответствии с другими дополнительными аспектами настоящего изобретения.

Фиг.13 представляет вид с торца системы подачи твердого топлива, изображенной на фиг.12.

ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В типичных печах для обжига цемента и извести рабочие температуры обычно превышают температуру, используемую обычными печами для сжигания. Кроме того, печи для обжига цемента и извести имеют уже встроенное оборудование для контроля загрязнения воздуха. Более того, известняк, основной продукт таких печей, может нейтрализовать кислоты. Соответственно печи для обжига цемента и извести являются превосходным источником для утилизации твердых отходов путем сжигания твердых отходов как топлива. Старые покрышки содержат больше энергии на фунт веса, чем уголь, таким образом, покрышки являются прекрасным топливом для печей. Например, старая покрышка может вырабатывать 15000 БТЕ (британская тепловая единица) энергии на фунт, в то время как уголь может вырабатывать только 12000-13000 БТЕ на фунт.

Различные аспекты настоящего изобретения относятся к системам сжигания во взвешенном состоянии, которые обеспечивают возможность преобразовывать твердое топливо, полученное из отходов, таких как старые покрышки, в энергию в качестве части системы подогрева печей, таких как печи для обжига цемента и извести. В этом отношении представляются устройства из стержней, которые позволяют осуществлять полное сжигание целых покрышек в подвешенном состоянии. Более того, устройства из стержней здесь постоянно поддерживают целые покрышки в подвешенном состоянии, не позволяя покрышкам случайно упасть в печь, и таким образом, они подходят для использования в местах, которые имеют высокую скорость потока нагретого газа, как будет описано далее.

Подогреватель и печи с предварительным кальцинатором

На схемах и, в частности, на фиг.1, изображена обжиговая печь 10, такая как печь для обжига цемента и извести, которая в общем содержит вращающийся котел 12 печи. Котел 12 печи обычно порядка 10-18 футов (приблизительно 3,0-5,5 м) в диаметре, и может достигать в длину 400 футов (приблизительно 122 м) или более. Котел 12 печи включает в себя загрузочный конец 12А для подачи сырья и разгрузочный конец 12В, где обработанный материал выходит из котла 12 печи. Котел 12 печи немного наклонен под углом, например, приблизительно в 3 градуса относительно горизонтали, при этом загрузочный конец 12А выше относительно разгрузочного конца 12В, чтобы материал мог двигаться от загрузочного конца 12А по направлению к разгрузочному концу 12В. Котел 12 печи обычно вращается со скоростью приблизительно от 1 до 3 оборотов в минуту.

Горелочная система 14 располагается по направлению к разгрузочному концу 12 В котла печи 12. В горелочной системе 14 сжигается топливо, например, газ, топливная нефть, уголь или другие источники топлива, чтобы получить температуру, необходимую для превращения смеси сырья, подаваемого в котел 12, в нужный продукт. Горелочная система 14 может также включать в себя вентилятор (не показан), который используется, чтобы создать тяговую силу в котле 12 печи. В целом, пламя горелки нагревает газ, который проходит через котел 12 печи по направлению к загрузочному концу 12А котла 12 печи.

Например, в печи для обжига цемента, горелочная система 14 нагревает сырье до температур порядка приблизительно 2300-3500 градусов по Фаренгейту (1260-1927 градусов Цельсия). Как отмечено выше, газы в обжиговой печи идут по направлению к загрузочному концу 12А котла 12. При этом материал двигается против течения к нагретым топочным газам. В этом процессе сырье кальцинируется и спекается в клинкер. Клинкер падает из котла 12 печи на разгрузочном конце 12В и внешний воздух окружающей среды охлаждает клинкер.

В современных обжиговых печах 10 могут использоваться различные процессы для предварительного нагрева материала перед тем, как материал доходит до загрузочного конца 12А котла 12 печи. Предварительный нагрев материала повышает эффективность работы, таким образом снижая общее энергопотребление обжиговой печи 10. Например, как изображено на схемах, загрузочный конец 12А котла 12 печи соединяется со стационарным участком теплопередачи 16. Стационарный участок теплопередачи 16 изображен переходом 18 к вентиляционному стояку 20, который идет вертикально порядка на 300-400 футов (91-122 м). По существу, сырье засыпается через вентиляционный стояк 20 и опускается через один или более циклонов (не показаны) по направлению к загрузочному концу 12А котла 12 печи. Соответственно, нагретый топочный газ выходит из котла 12 печи через загрузочный конец 12А, через переход 18 и вверх по вентиляционному стояку 20. Таким образом, сырье, подаваемое в загрузочный конец котла 12 печи, предварительно нагревается и/или по меньшей мере частично проходит предварительную кальцинацию перед попаданием в котел 12 печи.

Также можно добавить вторичную горелочную систему 22 в стационарный участок 16 теплопередачи. Включение вторичной горелочной системы 22 увеличивает тепловую мощность стационарного участка 16 теплопередачи. Такое устройство обычно называется кальцинатором. В этом отношении вторичная горелочная система 22 встраивается в вентиляционный стояк 20 у входа горелки 24. Подача избыточного кислорода для горелки в вентиляционном стояке 20 через котел 12 печи может охладить материал, спекаемый в печи. Соответственно включается обходной/третичный воздуховод, чтобы отработанный воздух проходил от охладителя печи, обходя вращающийся котел печи 12, к вентиляционному стояку 20 на дополнительный газовпускной патрубок 26.

Кальцинатор с нижней тягой

На фиг.2 представлена обжиговая печь 10, которая аналогична обжиговой печи 10 на фиг.1, за исключением того, что стационарный участок 16 теплопередачи содержит вентиляционный стояк 20, имеющий разветвленную часть 30 и кальцинатор 32 с нижней тягой. Кальцинатор 32 с нижней тягой имеет нижний участок 34, который сообщающимся образом соединен с разветвленной частью 30 вентиляционного стояка 20. Третичный газопровод 34 подает кислород на кальцинатор 32 с нижней тягой. Кальцинатор 32 с нижней тягой включает в себя форсунку, образующую вторичный/дополнительный источник тепла. Нижняя тяга проводит тепло от кальцинатора 32 с нижней тягой на разветвленную часть 30, где тепло объединяется с нагретым газом от котла 12 печи для нагрева материала, падающего через стационарный участок 16 теплопередачи, как более подробно описано далее.

В целом на фиг.1 и 2 представлены различные аспекты настоящего изобретения, касающиеся систем и способов использования стержня для контролируемого сжигания твердого топлива, полученного из отходов, в частности, целых покрышек, таким образом, что вся покрышка сжигается в подвешенном состоянии вне зависимости от скорости потока нагретых печных газов, проходящих через стационарный участок 16 теплопередачи.

Стержневая система подачи топлива

На фиг.3 изображена стержневая система 50, также называемая здесь системой подачи твердого топлива. Стержневая система 50 подает твердое топливо в стационарный участок теплопередачи печи, например, в вентиляционном стояке 20 подогревателя или в предварительном кальцинаторе, в кальцинаторе 32 с нижней тягой, в третичной воздуховоде 26, 34 или другом удобном месте. Однако стержневая система 50, описанная в здесь, особенно подходит для использования в областях с низким содержанием кислорода, высокой скоростью потока газа, что обеспечивает дополнительные преимущества снижения выбросов оксида азота.

Стержневая система 50 содержит стержень 52, который проходит через вентиляционный стояк 20 (для примера) стационарного участка теплопередачи печи. Стержень 52 имеет передний конец 52А и располагается по длине в продольном направлении (L). Например, когда система подачи твердого топлива устанавливается в стационарном участке теплопередачи печи, передний конец стержня 52 располагается снаружи стационарного участка теплопередачи печи и проходит внутрь стационарного участка теплопередачи печи. Стержень 52 используется для подвешивания твердого топлива в потоке нагретого газа, проходящего через стационарный участок теплопередачи печи, с помощью нанизывания твердого топлива, как подробнее описывается ниже.

Стержень 52 изготавливается из высокотемпературного сплава, который может выдерживать температуру внутри стационарного участка теплопередачи печи, например, в вентиляционном стояке 20 как в этом примере. Например, в различных иллюстративных примерах стержень 52 проходит в стационарный участок теплопередачи печи, где поток топочного газа имеет температуру 1600-2000 градусов по Фаренгейту (871-1093 градусов Цельсия). Кроме того, проиллюстрированный стержень 52 выполнен в виде устройства, например, перекладины. Однако стержень 52 может альтернативно включать в себя червячный привод, шнек или другое устройство, необходимое для загрузки и продвижения твердого топлива, например покрышек, внутрь и через нагретый газ вентиляционного стояка 20. Кроме того, стержень 52 может дополнительно вращаться, совершать возвратно-поступательные движения, вращаться вокруг оси или иным образом двигаться по одному или более положениям в процессе сжигания в подвешенном положении, примеры которых приведены более подробно далее. Общая длина стержня 52 будет зависеть от места, в котором установлена стержневая система 50. Например, диаметр вентиляционного стояка 20 может составлять приблизительно 10-12 футов (3-3,7 м) (вентиляционные стояки могут быть и обычно являются квадратными) и включает в себя кольцевую стенку вентиляционного стояка, сделанную из стали и огнеупорного материала.

Система продвижения топлива, изображенная как толкатель 54 твердого топлива, имеет рычаг 56 толкателя, который может совершать возвратно-поступательные движения в основном в продольном направлении вместе со стержнем 52. Рычаг 56 толкателя также содержит шток 58 у рычага 56 толкателя. По существу шток 58 совершает возвратно-поступательные движения преимущественно в продольном направлении вместе со стержнем 52, чтобы продвинуть твердое топливо, которое до того было помещено на стержень 52 по его длине, в поток нагретого газа, проходящий через стационарный участок теплопередачи печи. Толкатель 54 управляется, например, с помощью устройства управления 55 толкателем, такого как сервопривод, электродвигатель или другим подходящим автоматизированным источником, чтобы проталкивать твердое топливо, например, целые покрышки, по стержню 52 по направлению от переднего конца 52А по длине стержня 52, чтобы установить покрышки в положение для сжигания в качестве топлива. В качестве альтернативы, шток может тянуть твердое топливо по стержню 52.

В иллюстративном примере топливо, полученное из отходов, состоит из целых покрышек 60. В этом случае каждая целая покрышка 60 нанизывается на стержень 52. Каждая покрышка нанизывается на стержень 52 с помощью загрузочного механизма 61, примеры которого приведены здесь далее подробно. В общем, загрузочный механизм 61 автоматически загружает покрышки на передний конец стержня 52 с помощью устройства управления процессом, например, которое запрограммировано на сжигание желаемого количества покрышек через установленные промежутки времени, как более подробно описывается ниже. Когда соответствующее количество покрышек 60 загружено на стержень 52, шток 58 толкателя 54 воздействует на конечную покрышку 60 и толкатель 54 выдвигается, продвигая загруженные покрышки 60 по стержню 52 в поток нагретого газа.

Как отмечено выше, стержневая система 50, описываемая здесь, особенно подходит для использования в областях с низким содержанием кислорода и высокой скоростью потока газа. В этом случае стержень 52 удерживает твердое топливо, например, покрышки, от падения в связи с воздействием, оказываемым на твердое топливо потоком нагретого газа. Например, стержень 52 проходит через отверстие в покрышках таким образом, что борт обода, прокладка, слой каркаса, каркас, реберное покрытие, ободная лента, антипрокольный слой, подканавочный слой или другие части покрышки предотвращают покрышку от падения со стержня 52, когда покрышка сжигается, напр., воспламеняется или газифицируется.

Обработка проволоки

Сжигаемые покрышки 60 могут оставлять после себя проволоку 62, например, металлический корд внутри покрышки. Так как покрышки 60 нанизаны на стержень 52, любая проволока 62 останется на стержне 52 после того, как вся резина сгорит. В соответствии с аспектами настоящего изобретения стержень 52 предоставляет по меньшей мере три возможности обращения с проволокой 62 в обычных покрышках 60. Проволоку 62 можно полностью изъять из процесса изготовления цемента, таким образом позволяя осуществлять переработку проволоки 62. Проволоке 62 можно позволить упасть в котел 12 печи в качестве сырья. Проволоку 62 можно собрать и оставить в потоке нагретого газа на достаточно долгий период, чтобы она полностью сгорела.

В соответствии с различными аспектами настоящего изобретения, оставшуюся проволоку 62 можно собрать, например, для переработки. При таком использовании стержневая система 50 дополнительно содержит возвратный механизм 64, например, выполненный как подборщик проволоки в данном иллюстрирующем примере. Механизм 64 отвода имеет рычаг 66 отвода, которое совершает возвратно-поступательные движения преимущественно в продольном направлении вместе со стержнем 52, например, с помощью устройства управления механизмом 67 отвода, таким как сервопривод, электродвигатель или другое подходящее автоматизированное средство. Механизм 64 отвода также включает в себя элемент 68, такой как скребок, на переднем конце рычага 66 отвода, устроенный так, чтобы снимать остатки твердого топлива, такие как проволока, со стержня 52. При таком выполнении устройства собираются остатки 62 проволоки. Например, как показано на иллюстрации, остатки 62 проволоки собираются в устройство 69 сбора проволоки, которое установлено на участке загрузки (установки) стационарного участка 16 теплопередачи. В качестве альтернативного примера, проволоку 62 можно физически удалять из стационарного участка 16 теплопередачи. Например, проволоку 62 можно соскребать со стержня 52 через отверстие в боковой стенке стационарного участка 16 теплопередачи (не показано).

Как изображено на иллюстрации, элемент 64 отвода устроен так, чтобы снимать проволоку 62, оставшуюся от сжигаемого материала целых покрышек, со стержня 52 со стороны, противоположной концу стержня 52 подачи твердого топлива. Однако на практике можно организовать это по-другому. Например, в примере выполнения шток 58 толкателя 54 заменяет элемент отвода, например, проходя в поток нагретого газа так, чтобы извлечь проволоку 62 из стационарного участка 16 теплопередачи.

В качестве альтернативы, желательно, чтобы проволока падала в котел 12 печи, например, если имеется желание превратить проволоку 62 в сырье для цементной смеси. При производстве цементного клинкера приблизительно 2% ингредиентов является железом, которое используется в качестве флюса. Проволока 62 покрышек может стать источником этого необходимого количества железа. В таком качестве металлокорд расплавляется и становится частью состава цементного клинкера. Поэтому цементный завод может получить необходимое количество смесей железа сжиганием старых покрышек. Если цементный завод помещает проволоку покрышек 62 в котел 12 печи, при эксплуатации печи необходимо контролировать количество сжигаемых покрышек, чтобы регулировать содержание смесей железа в сырье, так как сжигание покрышек влияет на содержание железа в материале.

Проволока 62 нагревается и таким образом размягчается. В силу этого в примерах выполнения элемент 64 отвода имеет резак с режущим элементом, который проходит вдоль стержня 52 главным образом напротив системы подачи топлива, чтобы срезать проволоку, оставшуюся при сгорании целых покрышек, со стержня 52. Например, элемент 68 выполняется в виде резака, например, как подходящее лезвие или другой режущий инструмент, который может срезать проволоку 62 так, чтобы проволока 62 падала со стержня 52 в котел 12 печи.

Функционирование

В приводимой в качестве примера работе регулятор 71 цикла управляет работой загрузочного механизма и системы продвижения топлива для осуществления загрузки запрограммированного количества покрышек через установленные промежутки времени. Например, регулятор 71 цикла может управлять загрузочным механизмом 61, чтобы последний загружал покрышку(-и) на стержень 52. Стенка стационарного участка 16 теплопередачи может включать окно или другое отверстие, из которого выступает конец стержня 52 так, что покрышки 60 можно загружать на него в этом положении с помощью загрузочного механизма 61. В этом отношении, приведенный на иллюстрации стержень 52 проходит через две противоположные стенки вентиляционного стояка 20. Соответственно стержень 52 можно удерживать за конец, противоположный концу, на который загружаются покрышки. В зависимости от расположения стержня 52, может быть необходимо загружать покрышки через воздушный шлюз, как описывается более подробно ниже.

Одна или более покрышек устанавливаются на одном конце стержня 52 путем загрузки покрышек таким образом, что стержень 52 проходит через отверстие в центре каждой загружаемой покрышки. Регулятор 71 цикла затем управляет работой системы продвижения топлива, например, заставляя шток 58 толкателя 54 толкать покрышки в стационарный участок 16 теплопередачи, например, управляя регулятором 55 толкателя, механически соединенного с толкателем 54. Например, в примерах выполнения, рычаг 56 толкателя выполнен как гидравлический шток, совершающий возвратно-поступательные движения таким образом, чтобы толкать покрышки 60 в горячий поток воздуха, а затем возвращаться до начала следующего цикла.

В течение одной-двух минут покрышки обычно сгорают. В этот момент механизм 64 отвода может выдвинуться и собрать оставшуюся проволоку 62, висящую на стержне 52. Альтернативно, в другом примере выполнения механизм отвода 64 выдвигается, чтобы обрезать проволоку 62 таким образом, что проволока падает в котел 12 печи. В еще одном альтернативном примере отвод проволоки или процесс обрезки не применяются, в результате чего проволока 62 сгорает. В еще одном альтернативном варианте отвод проволоки осуществляется периодически. Например, в примерах выполнения отвод/обрезка проволоки осуществляются каждый п цикл, где п - любое целое число. В других примерах выполнения сбор проволоки и/или ее отвод происходит по мере необходимости, например, когда датчик, детектор или другое устройство показывает, что имеется скопление проволоки 62 на стержне 52.

Максимальное увеличение топлива от покрышек путем предотвращения скапливания серы

В предварительных кальцинаторах у входного патрубка печи ниже впускного патрубка третичного воздуха находится малое количество кислорода (например, приблизительно 2%). Если не сгоревшая покрышка или часть не сгоревшей покрышки вступают в контакт с обрабатываемым материалом печи, могут сложиться местные восстановительные условия, которые вызывают выделение серы из обрабатываемого материала печи. Местное восстановление включает в себя уменьшение содержания кислорода из-за летучих компонентов, извлекающих кислород из газового потока, таким образом оставляя снизившееся количество кислорода (или полное его отсутствие), что приводит к более медленному горению кокса. Коксу нужен кислород для горения, он извлекает кислород из серы сырья, что далее приводит к накоплению серы.

Соответственно, если покрышки должны падать из подвешенного положения в обрабатываемые в печи материалы, сжигаемый материал покрышки извлекает кислород для горения из обрабатываемого в печи материала. Когда упавшая покрышка получает кислород из обрабатываемого материала, из обрабатываемого материала выделяется сера. Эта сера перемещается вместе с газами печи вверх по вентиляционному стояку, где она охлаждается и конденсируется на внутренних поверхностях стационарного участка теплопередачи. В частности, в печи летучая сера может выделяться как сульфат кальция, который конденсируется и пристает к стационарному участку теплопередачи, например, к стенкам вентиляционного стояка и верхних камерах, на спусках, внутри циклонов и т.п. Это постоянная коагуляция сульфата кальция в конечном итоге скапливается и может вызывать закупорку компонентов. Эти наросты могут также препятствовать свободному течению газа. В результате может произойти ситуация, когда печь нужно будет закрыть для чистки, и для удаления скоплений потребуются отбойные молотки.

Однако, как уже отмечалось более подробно, стержень 52 удерживает сжигаемый материал покрышек или другое твердое топливо в подвешенном состоянии, твердое топливо нанизывается на стержень и остается на нем в течение всего этапа сжигания. Так как каждая покрышка 60 нанизана на стержень 52, покрышки 60 остаются подвешенными в потоке нагретого газа и не падают со стержня 52, даже несмотря на воздействие, оказываемое на них давлением потока нагретого газа. То есть целые покрышки 60 не могут отделиться, упасть или иначе сойти со стержня 52 при горении покрышек. Из-за значительного нагрева на стационарном участке 16 теплопередачи покрышки 60 в итоге сгорают, для обычных автомобильных покрышек на это требуется в среднем одна-две минуты. Это время может немного отличаться в зависимости от типа покрышки, например, для покрышек грузовых автомобилей может потребоваться больше времени для сгорания, чем для покрышек легковых автомобильных.

Таким образом, горючий материал покрышек не может упасть во вращающийся котел печи и смешаться с обрабатываемым материалом. В результате местные восстановительные условия не возникают или по меньшей мере ослабляются, и таким образом, избыточные скопления серы/сульфата кальция не образуются. Различные аспекты настоящего изобретения, таким образом, позволяют предварительному кальцинатору использовать большее количество топлива из целых покрышек вблизи впускного отверстия печи. Соответственно горение покрышек, которое обычно дает только 2-5% топлива, используемого печью в предварительном кальцинаторе, может дать значительно больший процент потребляемого печью 10 топлива, если используется стержневая система для подвешивания целых покрышек, как более подробно описывается ниже.

Снижение выбросов оксида азота

Оксид азота (NOx) является побочным продуктом, образующимся в печи для обжига цемента. Сокращение выбросов NOx из печей для обжига цемента является постоянной проблемой. Один из способов снизить выбросы оксида азота - поставить вторичную форсуночную систему 22 в среду с низким содержанием кислорода. Например, стержневая система 50 может располагаться между третичным воздуховодом 26, 34 и вторичной форсуночной системой 22 внутри вентиляционного стояка 20. Поэтому сырье на верху вентиляционного стояка 20 падает через третичный воздуховод 26, 34, затем падает через стержневую систему 50 для сжигания в подвешенном состоянии, затем проходит вторичную горелочную систему 22 перед попаданием в котел 12 печи.

Этот режим работы может не подходить для горелок стоечного типа. Например, скорость потока газа в этой зоне высока, порядка 20-30 метров в секунду (м/с), которая может быть слишком высокой, чтобы дать возможность покрышке или части покрышки полностью прогореть перед тем, как дойти до котла 12 печи. Так, скорость восходящего потока газа может быть достаточно высокой для того, чтобы поднять покрышку, сняв ее со стойки, так что покрышка или ее части упадут в котел 12 печи. Однако в соответствии с аспектами настоящего изобретения стержень 52 удерживает покрышки в подвешенном положении, пока горючие части полностью не прогорают, несмотря на большую силу потока нагретого газа. Например, в соответствии с еще одними аспектами настоящего изобретения, покрышки нанизываются на стержень 52. То есть покрышки насаживаются на стержень 52, так что стержень 52 проходит через центральное отверстие в каждой покрышке. В силу этого резиновые и проволочные части покрышек сами не позволяют покрышке подняться и оторваться от стержня 52 в результате действия на него силы, создаваемой потоком нагретого газа. Соответственно покрышки сжигаются, например сгорают или газифицируются на стержне.

Таким образом, стержень 52 может удерживать покрышки 60 столько, сколько необходимо для того, чтобы горючая часть покрышки прогорела, например, на 100%, в подвешенном состоянии независимо от скорости воздушного потока. Используя стержень 52, даже в условиях высокой скорости воздушного потока, покрышки 60 не могут оторваться от стержневого механизма. Кроме того, так как покрышки 60 теперь могут сгорать в зоне печи с относительно низким содержанием кислорода, выбросы NOx из печи сокращаются, при этом увеличивая энергоэффективность печи 10.

Консольный стержень

На фиг.4 изображена система подачи твердого топлива в соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения. Изображенная система является аналогичной той, которая описана на фиг.3, за исключением того, что, как показано на схеме, стержень 52 выполнен как консольный рычаг. Этот рычаг выходит из стенки стационарного участка 16 теплопередачи, например, вентиляционного стояка, кальцинатора или другого подходящего участка.

Например, предлагается пример системы подачи твердого топлива, в которой стержень выдвигается консольно снаружи стационарного участка теплопередачи так, что свободный конец стержня входит внутрь стационарного участка теплопередачи. Кроме того, стержень поддерживается у переднего конца стержня так, что стержень поддерживается на том же конце, на который надевается покрышка.

В иллюстрируемом примере рычаг (плечо) проходит через дверцу 70, например дверцу пневматического затвора. В соответствии с аспектами настоящего изобретения система продвижения топлива, например, толкатель 54, используется для толкания покрышек 60 в поток нагретого газа. В примерах выполнения толкатель 54 может также использоваться для сталкивания проволоки 62 с консольного стержня в котел 12 печи. В данном проиллюстрированном примере выполнения плечо стержня 52 удерживается или иначе поддерживается на том же конце, на который загружаются покрышки. Это можно осуществить с помощью множественных точек, которые удерживают стержень 52, так что каждая точка удержания может последовательно высвобождаться от захвата стержня 52 по мере того как твердое топливо, например, покрышки, продвигается по стержню 52. Пример такого устройства описывается более подробно ниже.

В альтернативном варианте выполнения система использует механизм подачи, который позволяет не использовать толкатель 54 для толкания покрышек по стержню 52. Например, в соответствии с аспектами настоящего изобретения, стрежневая система 50 далее включает в себя стержень, который совершает возвратно-поступательные движения (не показано), которое управляется регулятором 71 цикла, позволяя консольному стержню 52 перемещаться продольно обратно для загрузки покрышек на стержень 52 с помощью загрузочного механизма 61, и перемещать стержень продольно вперед для продвижения загруженных покрышек в поток нагретого газа стационарного участка теплопередачи обжиговой печи.

В качестве примера стержень 52 соединяется со стержневым регулятором 73, например, электродвигателем, салазками, приводом и другим устройством, которое заставляет стержень 52 отходить назад, совершать возвратно-поступательные движения и т.п. Например, в примере выполнения стержневой регулятор 73 заставляет стержень 52 отходить назад из стационарного участка 16 теплопередачи через дверцу 70. Когда конец консольного стержня находится снаружи стационарного участка теплопередачи, одна или более покрышек 60 автоматически загружаются на этот конец стержня. После загрузки покрышек, дверца 70 снова открывается, и стержень 52 проходит в поток нагретого газа внутри стационарного участка теплопередачи.

Консольный стержень с изогнутым штоком

На фиг.5 изображена система подачи твердого топлива в соответствии с еще другими аспектами настоящего изобретения. Изображенная на схеме система аналогична описанной на фиг.3 и 4, за исключением того, что стержень 52 имеет по меньшей мере один изгиб, так что стержень 52 на всей длине не является прямым. В данном примере выполнения стержень 52 здесь также называется стержневым рычагом, имеющее плечо.

Проиллюстрированный стержень 52 содержит конец загрузки покрышек, фиксируемый конец и длину (протяженность), на которой удерживаются покрышки. Фиксируемый конец удерживается так, что может вращаться/качаться, например, в основном в вертикальной плоскости. Например, механизм позиционирования стержня соединяется с фиксируемым концом стержня 52 для выборочного вращения стержня. Загрузочный механизм автоматически загружает покрышки на загрузочный конец стержня, а регулятор регулирует загрузочный механизм и вращение стержня, чтобы загружать запрограммированное количество покрышек через установленные промежутки времени.

Например, как изображено на схеме, стержень 52 выполнен как изогнутый рычаг, который зафиксирован в одной точке таким образом, что он может качаться внутри стационарного участка 16 теплопередачи. Стержень 52 ориентирован таким образом, что один участок рычага проходит горизонтально наружу из вентиляционного стояка 20 (или другого места в стационарном участке теплопередачи), например, через дверцу 70. В этом случае шток загрузочного механизма 61 (не показан) может толкать покрышки по стержню 52 в поток нагретого газа. Как альтернативный вариант изгиб/изогнутая часть стержня 52 управляется, чтобы вращаться таким образом, чтобы дать возможность покрышкам падать под действием силы тяжести вниз на изогнутую часть стержня 52. Как изображено на схеме, внешняя стенка имеет дверцу или порт 70, который открывается для загрузки покрышек на свободно висящий конец изогнутого стержня с помощью соответствующего загрузочного механизма 61. Как изображено на схеме, стержень 52 поворачивается в первое положение, соответствующее загрузки покрышек 60 через порт 70 и/или для сжигания покрышек 60.

Когда покрышки, загруженные на стержень 52, сгорают, стержень 52 поворачивается во второе положение (изображено с помощью пунктирных линий) для сброса проволоки 62 в котел 12 печи. Стержень 52 затем поворачивается обратно в первое положение для новой загрузки через окно 70. Таким образом, в примере выполнения регулятор заставляет механизм позиционирования стержня поворачивать стержень 52 в первое положение для загрузки покрышек, и регулятор заставляет механизм позиционирования стержня поворачивать стержень 52 во второе положение для сбрасывания остатков проволоки со стержня 52, например, на основе предварительно запрограммированного цикла и/или на основе обратной связи с датчиками или другими соответствующими устройствами ввода. Хотя на фигуре стержень изображен как изогнутый, стержень 52 может иметь альтернативные конфигурации, включая изгиб, например, два прямых участка имеют изгиб, образующий примерно прямой угол и т.п.

В еще одном иллюстративном примере вместо вращения стержня 52 для сбрасывания проволоки 62 окно 70 может повторно открываться, а механизм отвода может использоваться для соскребания проволоки 62 со стержня 52, чтобы проволока 62 не попадала в котел 12 печи. Это позволяет иметь стационарный стержень 52. Кроме того, время цикла для стержня можно настраивать так, чтобы проволока сгорала в некоторых вариантах выполнения изобретения.

Загрузка стержня

На фиг.6 иллюстративный пример показывает систему для загрузки покрышки на стержень 52 через окно 70. Узел загрузки содержит воздушный шлюз, в котором находится первый участок 82 установки (загрузки), находящийся перед зоной сжигания, который включает в себя корпус, выходящий за основную стенку вентиляционного стояка 20 через окно 70. Как вариант, еще может быть поставлен клапан 84 воздушного шлюза, чтобы создать барьер для попадания атмосферного воздуха благодаря отрицательному давлению, высокой скорости и высокой температуре газов. Второй участок 86 установки (загрузки) включает в себя систему взвешивания, чтобы контролировать скорость подачи покрышек через впускное отверстие клапана воздушного шлюза 84 на участок 82 установки (загрузки). Далее конвейеры и другие необходимые устройства, включая подающие части, используются для доставки покрышек 60 на второй участок 86 подготовки. Контроллер 90, например, программируемый логический контроллер, управляет клапаном 84 воздушного шлюза, системой взвешивания 88, электродвигателем 92, соединенным со стержнем 52, и другой автоматикой, обеспечивая полностью автоматическую подачу покрышек в вентиляционный стояк 20 для сжигания.

Контроллер 90 может функционировать как контроллер цикла, который управляет одним или более устройствами: загрузочным механизмом, регулятором движения стержня, регулятором системы продвижения топлива, регулятором механизма возврата и т.п. В этом случае контроллер 90 управляет системой подачи твердого топлива, чтобы загружать запрограммированное количество покрышек через определенные промежутки времени, чтобы получить нужное горение. Клапан 84 воздушного шлюза ограничивает внешнюю дверцу, связанную с дверцей окна 70. Когда клапан 84 воздушного шлюза открывается, чтобы пропустить покрышку внутрь участка 82 установки (загрузки), находящегося перед зоной воспламенения, дверца порта 70 закрыта. Клапан 84 воздушного шлюза закрывается, когда открыта дверца окна 70, чтобы собрать покрышки на стержень 52.

Чтобы загрузить стержень 52, стержень поворачивается внутрь проема (канала) окна, например, с помощью контроллера 90 и электродвигателя 92. Стержень 52 поворачивается в щелевидное отверстие внутри участка подготовки 82, находящегося перед зоной воспламенения. Далее покрышка 60 сбрасывается через клапан 84 воздушного шлюза, чтобы соскользнуть вниз на перегрузочные салазки участка установки (загрузки), находящегося перед зоной воспламенения, в положение несколько выше открытого конца стержня 52. Электродвигатель 92 затем поворачивает стержень 52 так, чтобы пройти через отверстие в покрышке 60, что позволяет покрышке 60 соскользнуть на стержень 52, на которой она попадает, в нагретый газ, который поджигает покрышки 60. В этом случае стержень 52 имеет изгиб на конце для загрузки покрышки, чтобы облегчить нанизывание покрышек 60, а также предотвратить падение остатков проволоки в печь. Этот процесс повторяется для каждой сжигаемой покрышки 60. Когда покрышки 60 полностью сгорают, контроллеры 90 управляют электродвигателем 92, вращая стержень 52, чтобы сбросить проволоку 62 в котел 12 печи. Процесс повторяется по необходимости.

Стержень, который полностью проходит через стационарный участок теплопередачи

На фиг.7 изображена система подачи твердого топлива в соответствии с другими аспектами настоящего изобретения. Как изображено на схеме, система подачи твердого топлива расположена относительно трубопровода, например, вентиляционного стояка, участка предварительного кальцинатора в вентиляционном стояке, кальцинаторе с нижней тягой или третичного воздуховода внутри стационарного участка теплопередачи. В данном примере выполнения покрышки располагаются в загрузочной зоне 102, переходя через дверцу первого воздушного шлюза 104 в зону предварительной установки (загрузки) 106. Например, покрышки в зоне загрузки 102 можно взвесить или другим образом замерить, чтобы определить необходимое количество покрышек для перегрузки в зоне предварительной установки (загрузки) 106.

В соответствующее время, например, на основании времени цикла сгорания покрышки, покрышки в зоне предварительной установки (загрузки) 106 проходят через вторую дверцу воздушного шлюза 108 в камеру воздушного шлюза 110. Например, покрышки могут переходить от загрузочной зоны 102 в зоне предварительной установки (загрузки) 106, и из зоны предварительной установки (загрузки) 106 в воздушный шлюз 110 под действием силы тяжести. Как изображено на схеме, покрышки уже нанизаны на стержень 52. Когда покрышки переходят в воздушный шлюз 110, толкатель 54 выдвигается, соприкасаясь с конечной покрышкой.

В следующий соответствующий момент цикла горения покрышки третья дверца воздушного шлюза 112 открывается, открывая первое окно 114 в стенке трубопровода. Четвертая дверца воздушного шлюза 116 расположена напротив третьей дверцы воздушного шлюза 112, закрывая второй порт 118 в стенке вентиляционного стояка 20. Второй порт 118 ведет в камеру 120 утилизации проволоки, как описывается более подробно ниже.

Стержень 52 проходит вниз через загрузочную зону 102, через зону предварительной установки (загрузки) 106 и в воздушный шлюз 110, где стержень 52 изгибается и проходит через первое окно 114 в трубопровод. Стержень 52 далее проходит через трубопровод, через второе окно 118 в камеру 120 утилизации проволоки. Конец стержня 52 закрепляется снаружи трубопровода, например, хомутиком (муфтой) 122 внутри или снаружи камеры 120 утилизации проволоки. В этом случае стержень 52 поддерживается по меньшей мере в пяти местах, включая первую дверцу воздушного шлюза 104, вторую дверцу воздушного шлюза 108, третью дверцу воздушного шлюза 112, четвертую дверцу воздушного шлюза 116 и хомутик 122.

Камера 120 утилизации проволоки включает в себя зону 124 обрезки проволоки, спуск 126 и дверцу 128 спуска между зоной 124 обрезки проволоки и спуском 126. Дверца 128 спуска выборочно открывается на спуск 126, чтобы собирать проволоку, как описывается подробнее ниже. Зона 124 обрезки проволоки включает в себя резак 130, который срезает остатки проволоки 62, вталкиваемой в камеру 120 утилизации проволоки механизмом 64 отвода. Дверца 128 спуска открывается, и проволока, срезаемая со стержня 52, падает по спуску 126 в зону сбора (не показана). Спуск 126 открывается, только если закрыта дверца 116 четвертого воздушного шлюза. Кроме того, спуск 126 закрывается, если дверца 116 четвертого воздушного шлюза открыта, чтобы образовался барьер для окружающей атмосферы благодаря отрицательному давлению, высокой скорости и высокой температуре газов. Аналогично третья дверца 114 воздушного шлюза закрывается, если вторая дверца 108 воздушного шлюза открыта. Аналогичным образом третья дверца 114 воздушного шлюза открывается, только если вторая дверца 108 воздушного шлюза закрыта, чтобы образовался барьер для окружающей атмосферы благодаря отрицательному давлению, высокой скорости и высокой температуре газов.

Когда толкатель 54 проталкивает покрышки в трубопровод через первое окно 116, третья дверца воздушного шлюза 112 открывается. В это время остатки проволоки 62 могут собираться в камере 120 утилизации проволоки. В этом случае дверца 128 спуска перекрывает спуск 126 от зоны 124 обрезки проволоки, а первая дверца 104 воздушного шлюза, вторая дверца 108 воздушного шлюза и четвертая дверца 116 воздушного шлюза закрываются.

Когда стержневой толкатель 54 находится в отведенном положении, шток стержневого толкателя 54 отпускается и отводится на расстояние от покрышек, чтобы облегчить установку следующей серии покрышек(-и), которые будут продвигаться по длине стержня 52 и в поток нагретого газа, проходящий через стационарный участок теплопередачи печи. В это время вторая дверца 108 воздушного шлюза открывается, позволяя новой серии покрышек под действием силы тяжести падать в воздушный шлюз 110. Так как вторая дверца 108 воздушного шлюза открыта, третья дверца 112 воздушного шлюза закрывается, так чтобы порт 114 был закрыт. Также четвертая дверца 116 воздушного шлюза может открываться, позволяя механизму отвода соскрести остатки проволоки 62 со стержня 52 в камеру утилизации проволоки 120, например, если это необходимо или желательно. Внутри камеры утилизации проволоки дверца 128 спуска находится в закрытом положении. Проволока 62 срезается со стержня 52 резаком 130.

Вращающийся стержень

На фиг.8 изображена еще одна система подачи твердого топлива в соответствии с другими аспектами настоящего изобретения. Изображенная система подачи твердого топлива аналогична системе подачи твердого топлива, изображенной на фиг.6, за исключением того, что стержень включает в себя несколько (множество) стержней 52. Как изображено на схеме, имеется четыре стержня 52. Стержни 52 вращаются периодически или непрерывно. Кроме того, скорость вращения стержня может варьироваться в соответствии с различными режимами (операциями) горения. Когда стержень поворачивается, первый стержень 52 подхватывает покрышку 60, находящуюся в воздушном шлюзе 82. Когда стержень поворачивается, покрышка находится в подвешенном состоянии, пока покрышка полностью не сгорит. Когда стержень продолжает поворачиваться остатки проволоки 62 в итоге падают со стержня в печь. Скорость вращения стрежня регулируется таким образом, чтобы каждая покрышка полностью сгорала перед тем, как остатки проволоки упадут в обжиговую печь. Кроме того, хотя на схеме за один раз нанизывается одна покрышка, различные аспекты данного изобретения не ограничиваются одиночной покрышкой. Наоборот, каждый стержень 52 нанизывает одну или более покрышек, например, в зависимости от запрограммированного цикла горения, необходимого для конкретного применения.

Стержень, совершающий возвратно-поступательные движения, и система подачи

На фиг.9, 10 и 11 в общем изображены дополнительные примеры выполнения стержневой системы 50 в соответствии с другими аспектами настоящего изобретения. Системы подачи твердого топлива на фиг.9, 10 и 11 аналогичны и могут включать в себя любое сочетание свойств систем подачи твердого топлива, более полно описанных в данном документе, и представлены, чтобы проиллюстрировать расположение стержневой системы 50 в вентиляционном стояке 20 вторичного участка 16 теплопередачи, в относительно близком приближении к загрузочному концу 12А котла 12 печи. (Как более подробно отмечено в данном документе, стержневая система 50 может быть также расположена в кальцинаторе или в третичном воздуховоде другого удобного места стационарного участка 16 теплопередачи).

Конкретно на фиг.11 в способе, аналогичным подробно описанному здесь, стержневая система 50 используется для контролируемого горения твердого топлива, полученного из отходов, особенно целых покрышек, таким образом, что целая покрышка прогорает в подвешенном состоянии независимо от скорости воздушного потока нагретых топочных газов, проходящих через трубопровод. Стержневая система 50 особенно подходит для использования в зонах с пониженным содержанием кислорода и высокой скоростью потока газа, что обеспечивает дополнительные преимущества от снижения выбросов оксидов азота (NOx).

В способе, аналогичном и взаимозаменяемом с другими системами, описанными более подробно в данном документе, стержневая система 50 включает в себя стержень 52, который проходит через проход, например, вентиляционный стояк, кальцинатор и т.п., где установлен стержень. Стержень 52 имеет передний конец для приема покрышек и длину, которая идет продольно (L) через отверстие в проходе. В некоторых примерах выполнения стержень 52 зафиксирован. Однако в данном примере выполнения стержень 52 совершает возвратно-поступательные движения, как более подробно описано в данном документе.

Стержневая система 50 включает в себя стержневой регулятор 73, который используется, чтобы контролировать возвратно-поступательные движения стержня 52. В данном примере выполнения стержневой регулятор 73 включает в себя приводное устройство, например, электродвигатель, сервопривод, пневмоцилиндр, гидравлический цилиндр или другое подходящее устройство, которое заставляет стержень 52 совершать возвратно-поступательные движения в продольном направлении L. В первом иллюстрирующем примере стержень 52 работает под управлением программы, так чтобы двигать кончик стержня 52 возвратно-поступательно вместе с системой 61 загрузки, чтобы загружать покрышки на стержень 52 в соответствии с предварительной программой работы.

Чтобы способствовать возвратно-поступательным движениям системы стержней 50, вентиляционный стояк может включать в себя окно 118, через которое проходит стержень 52. В этом случае стержневой регулятор 73 располагается снаружи вентиляционного стояка. В примере выполнения окно 118 включает в себя в общем открытое окно, например, достаточно большую, чтобы провести насквозь стержень 52, даже если он нагружен покрышками. Дверца стержня (не показана здесь в целях ясности) открывается и закрывается, чтобы герметично закрыть открытый проем окна 118. Дверца стержня имеет отверстие в поверхности дверцы, которое позволяет стержню 52 проходить снаружи вентиляционного стояка внутрь вентиляционного стояка. Таким образом, стержень 52 может совершать возвратно-поступательные движения через отверстие, даже если дверца стержня вокруг окна 118 закрыта. В примере выполнения соответствие отверстия диаметру стержня таково, что нет необходимости в отдельном воздушном шлюзе. Как альтернативный вариант, можно встроить воздушный шлюз, если конкретное применение этого требует.

В примерах выполнения стержень 52 выходит и возвращается обратно на достаточную длину, например, 18 дюймов (приблизительно 45,7 см) на покрышку, чтобы вся покрышка полностью сгорела в подвешенном состоянии. Стержень 52 может возвращаться назад на еще большую длину, например, чтобы облегчить обрезку или иное извлечение остатков проволоки сгоревших покрышек.

Стержневое устройство 73 может также возвращать стержень 52 полностью из вентиляционного стояка, например, для регулярной проверки, обслуживания или для других целей. Например, в иллюстрирующем примере кончик стержня 52 может управляться, чтобы отходить назад по меньшей мере на 30 дюймов (приблизительно 76,2 см) и наружу из отверстия вентиляционного стояка. В этом случае, когда стержень 52 полностью вышел из вентиляционного стояка, можно использовать заглушку, чтобы закрывать отверстие в дверце. Заглушку можно вручную вставлять в отверстие, или ее можно вставлять с помощью автоматизированного процесса. Кроме того, дверцу можно открывать, чтобы извлекать кончик стержня 52 наружу из вентиляционного стояка, например, если стержень 52 непреднамеренно сгибается, если на стержне 52 остается избыточное скопление проволоки от покрышки, если покрышка не полностью сгорела на стержне 52 и т.п.

В этом случае управление циклом может включать в себя интеллектуальный элемент для интеллектуальной работы стержня, например, для избирательного управления, когда стержень 52 совершает возвратно-поступательные движения нормальным образом и целые покрышки прогорают в подвешенном состоянии, когда стержень 52 отходит назад для обрезки остатков проволоки со стержня, и когда стержень 52 полностью выходит из вентиляционного стояка. Управление циклом и осуществление интеллектуальной работы стержня может основываться на любом количестве предварительно установленных рабочих условий и/или требований.

Стержень системы подачи топлива

Загрузочная система 61, далее обозначенная в ссылках как система 200, предназначена для подачи покрышек на стержневую систему 50 в соответствии с другими дальнейшими аспектами настоящего изобретения. В проиллюстрированном примере подача покрышек выполняется через систему двойного воздушного шлюза, включающую в себя первую дверцу воздушного шлюза и вторую дверцу воздушного шлюза. Более конкретно, имеется окно 202 в проходе вентиляционного стояка. Первая дверца 204 воздушного шлюза открывается и закрывает окно 202 в камере 206 загрузки покрышек. Чтобы загрузить одну или более покрышки в камере загрузки покрышек 206, покрышки перемещаются по конвейеру 208 и под действием силы тяжести падают на спуск 210 ко второй дверце 212 воздушного шлюза, который открывается в камеру 206 загрузки покрышек. В этом случае покрышки могут падать в камеру 214 или другое устройство для предварительной установки у второй дверцы 212 воздушного шлюза.

Как показано в общем, слева от прохода вентиляционного стояка кончик переднего конца стержня 52 проходит в первое положение. В общем, стержневой регулятор 73 размещает стержень 52 таким образом, что кончик стержня входит в проход вентиляционного стояка, проходит через окно 202 в проход, через дверцу 204 первого воздушного шлюза, и входит в камеру 206 загрузки покрышек, например, в отсек или другую подходящую зону для приема/перегрузки покрышек на стержень 52. Когда одна или более покрышек загружены, стержень 52 отходит назад по направлению к окну, чтобы протянуть покрышки в проход для горения покрышек в подвешенном состоянии.

Толкатель твердого топлива 54 имеет толкатель, который совершает возвратно-поступательные движения преимущественно в продольном направлении вместе со стержнем 52 в способе, аналогичном описываемому более подробно в данном документе. Толкатель 54 также включает в себя шток на конце рычага толкателя. Толкатель 54 управляется, например, регулятором толкателя, таким как сервопривод, электродвигатель, пневмоцилиндр, гидравлический цилиндр или другой подходящий автоматический источник, чтобы продвигать твердое топливо, напр., целые покрышки, по стержню 52 по направлению от переднего конца или кончика стержня 52 по длине стержня 52 в положение, где покрышки сжигаются внутри прохода вентиляционного стояка в качестве топлива.

В иллюстрирующем примере твердое топливо, полученное из отходов, состоит из покрышек 60. В этом случае каждая целая шина 60 соскальзывает на стержень 52 с помощью загрузочного механизма 61. В целом, загрузочный механизм 61 автоматически загружает покрышки на передний конец стержня 52 с помощью устройства управления процессом, например, который является программируемым, чтобы сжигать желаемое количество покрышек через установленные промежутки времени, как подробно описывается в данном документе.

Например, покрышка 60 загружается в камере 206 загрузки покрышек. При процессе загрузки стержень 52 проходит в камеру 206 загрузки покрышек, чтобы принять загружаемую покрышку. На практике, камера 206 загрузки покрышек может, как вариант, загружать более одной покрышки. Шток системы продвижения топлива, например, толкатель 54, взаимодействует с последней покрышкой, и толкатель 54 выходит, чтобы толкать загруженные покрышки 60 по стержню 52 в поток нагретого газа. В этом случае толкатель 54 может быть выполнен так, чтобы скользить, двигаться или иначе изменять положение имеющихся покрышек на стержне, например, продвигать проволоку ближе к резаку для удаления проволоки, примеры чего более подробно описываются в данном документе.

Обработка проволоки

Как отмечено выше, после сжигания покрышек 60 может оставаться проволока 62, например, металлокорд, находящийся внутри покрышки. Так как покрышки 60 нанизаны на стержень 52, любая проволока 62 будет удерживаться на стержне 52 после того, как вся резина прогорит. Остатки проволоки 62 можно собрать, например, для повторной переработки, с помощью любого из способов, описанных более подробно в данном документе.

Как альтернативный вариант, может быть желательно дать возможность проволоке упасть в котел печи, например, если есть желание превратить проволоку 62 в сырье цементной смеси. Например, элемент 68 может быть выполнен в виде резака, например, подходящего лезвия или другого режущего инструмента, который используется для обрезки проволоки 62, чтобы срезанная проволока 62 свободно падала со стержня в котел 12 печи.

Функционирование

При работе контроллер цикла управляет работой загрузочного механизма 61, стержневого регулятора 73 и системой продвижения топлива, чтобы загружать покрышку(-и) на стержень 52. В частности, покрышки подаются с конвейера 208, который подает покрышки из удобного места загрузки. На конвейере, в некоторых вариантах выполнения, покрышки взвешиваются или иным образом обрабатываются, чтобы сделать возможным контролируемые циклы сжигания. Конвейер подает покрышки, например, по одной за один раз, на вход в спуск 210, который загружает покрышку у второй дверцы 212 воздушного шлюза. В иллюстрирующем примере покрышки 60 соскальзывают по слегка наклонному конвейеру, перед тем как упасть в спуск 210 рядом со второй дверцей 212 воздушного шлюза внутри камеры 214 воздушного шлюза. Покрышка 60 в камере 214 воздушного шлюза падает в загрузочную камеру 206, когда вторая дверца 212 воздушного шлюза открывается. В этом случае покрышки 60 под действием силы тяжести подаются с конвейера 208 через камеру 214 воздушного шлюза ко второй дверце 212 воздушного шлюза, а через вторую 212 дверцу воздушного шлюза в загрузочную камеру 206.

В примере выполнения цикл ожидания включает в себя следующее: первая дверца 204 воздушного шлюза закрывается или иначе остается закрытой, а вторая дверца 212 воздушного шлюза открывается. При открытии второй дверцы 212 воздушного шлюза загруженные покрышки падают в загрузочную камеру 206. После подачи покрышки, вторая дверца 212 воздушного шлюза закрывается. Конвейер затем продвигает новую покрышку в загрузочную зону снаружи второй дверцы 212 воздушного шлюза, как более подробно описывается в этом документе. Покрышки попадают в загрузочную камеру в «готовом положении», чтобы быть загруженными на стержень 52. То есть покрышки падают в загрузочную камеру 206 таким образом, что отверстие в покрышке выровнено по оси со стержнем 52.

В цикле загрузки покрышек закрывается вторая дверца 212 воздушного шлюза. Первая дверца 204 воздушного шлюза открывается, и стержень 52 выдвигается через первую дверцу 204 воздушного шлюза и внутрь загрузочной камеры 206. Когда стержень 52 выдвинулся надлежащим образом, толкатель 54 толкает покрышку(-и) на стержень 52. После того, как покрышка(-и) 60 надвинуты на стержень 52, стержень 52 и толкатель 54 отходят назад. Толкатель 54 двигает шток по направлению к задней части загрузочной камеры 206. Соответственно, стержень 52 отходит назад по направлению к окну 202 прохода.

Когда толкатель 54 отошел обратно, и дверца 204 первого воздушного шлюза закрылась, начинается новый цикл постановки в очередь. Циклы ожидания и загрузки постоянно повторяются в соответствии с предварительно установленными требованиями по сжиганию.

Перед тем, как стержень 52 выдвинется снова через дверцу 204 первого воздушного шлюза, может осуществляться операция по обрезке, например, если необходимо обрезать остатки проволоки со стержня 52, как более подробно описывается в данном документе. Регулирование временных периодов и управление операцией сжигания можно осуществлять с помощью любой системы управления, описанной более подробно в данном документе.

Подающий механизм консольного стержня

На фиг.12 изображена система подачи твердого топлива в соответствии с другими аспектами настоящего изобретения. Изображенная система аналогична тем, которые более подробно описываются в данном документе, и в частности, в отношении системы подачи твердого топлива на фиг.4. Например, изображенная система подачи твердого топлива включает в себя стержень 52 и загрузочный механизм 61, соединенный со стержнем 52. При установке в обжиговую печь, загрузочный механизм находится снаружи стационарного участка теплопередачи, а консольный конец стержня 52 входит в стационарный участок теплопередачи, например, через дверцу, окно или другое подходящее отверстие.

Конвейер 302 используется для подачи твердого топлива, например, покрышек, в зону 304 загрузки конвейера 302. Зона загрузки 304 изображена как наклон, который под действием силы тяжести подает твердое топливо на загрузочный механизм 61. В нужное время, например, которое определяется системой управления (не показана), но аналогична системам управления, таким как регулятор 71 цикла, описанный более подробно в данном документе, твердое топливо, например, покрышка, но это также может быть пакетированное или другая составная структура горючего твердого топлива, загружается для подачи на стационарный участок теплопередачи.

Изображенный загрузочный механизм 61 включает в себя три общие секции, содержащие: секцию приема твердого топлива 306, воздушный шлюз 308 и секцию 310 подачи. Секция приема твердого топлива 306 предварительно загружает твердое топливо в загрузочный механизм 61, например, путем получения покрышек из участка 304 загрузки. Воздушный шлюз 308 включает в себя промежуточный участок загрузки для твердого топлива, такого как покрышки, перед тем как твердое топливо попадает в стационарный участок теплопередачи. Воздушный шлюз 308 также обеспечивает барьер для окружающей атмосферы благодаря отрицательному давлению, высокой скорости и высокой температуры газов внутри стационарного участка теплопередачи. Секция 310 подачи прилегает к стационарному участку теплопередачи. Твердое топливо проходит через воздушный шлюз и попадает в секцию подачи по мере того, как твердое топливо продвигается через стенку и проходит внутрь стационарного участка теплопередачи.

Секция 306 приема твердого топлива имеет рычаг 312 приема, который качается вокруг точки 314 поворота. При работе рычаг 312 приема поднимается так, что рычаг 312 приема проходит через твердое топливо, находящееся в участке 304 загрузки. Например, рычаг 312 приема проходит через отверстие в покрышке. Рычаг 312 приема затем переходит в нижнее положение к стержню 52. Это положение позволяет твердому топливу соскользнуть на передний конец стержня 52.

Система продвижения топлива выполнена в виде толкателя 54, содержащая приводную систему, которая переводит шток 58, чтобы он продвигал твердое топливо, нанизанное на стержень, по длине стержня и в поток нагретого газа, проходящий через стационарный участок теплопередачи печи. В этом случае шток 58 может совершать возвратно-поступательные движения или поворачиваться, например, вдоль конвейера, ременной, цепной или другой подходящей системы передачи бесконечной гибкой связи.

Загрузочный механизм 61 в иллюстративном примере полностью поддерживает стержень 52 при работе. В этом случае загрузочный механизм 61 включает в себя четыре управляемых зажима стержня, которые собраны в две группы. Первая пара зажимов 316 удерживает стержень 52 в секции 306 приема твердого топлива, а вторая пара зажимов 318 удерживает стержень 52 в воздушном шлюзе 308 или секции 310 подачи.

Чтобы продвигать твердое топливо в воздушный шлюз 308, первая дверца воздушного шлюза между воздушным шлюзом 308 и секцией 310 подачи закрыта, а вторая пара зажимов 318 в воздушном шлюзе 308 используется для удержания стержня 52. Первая пара зажимов 316 отпускает стержень 52 и отходит с пути твердого топлива. Твердое топливо затем продвигается по стержню 52, например, с помощью штока 58, через секцию приема твердого топлива 306. После того, как твердое топливо проходит первую пару зажимов 316, первая пара зажимов 316 может вернуться обратно, чтобы захватить и удержать стержень 52. Потом вторая пара зажимов 318 отпускает стержень 52 и отходит с пути твердого топлива. Вторая дверца воздушного шлюза между секцией 306 приема твердого топлива и воздушным шлюзом 308 открывается и покрышки продвигаются в воздушный шлюз. Вторая дверца воздушного шлюза закрывается перед тем, как первая дверца воздушного шлюза открывается. Когда первая дверца воздушного шлюза открыта, твердое топливо продвигается по стержню 52 в стационарный участок теплопередачи. В данном иллюстративном примере выполнения по меньшей мере два зажима удерживают стержень 52 любой заданный момент времени.

В этом случае по меньшей мере один зажим в секции приема твердого топлива, который поддерживает стержень, когда покрышки переходят из воздушного шлюза в секцию подачи, и по меньшей мере один зажим в воздушном шлюзе или секции подачи поддерживает стержень, когда покрышки переходят из секции приема твердого топлива в воздушный шлюз.

На фиг.13 стержень 52 является полой перекладиной. Например, стержень 52 может иметь приблизительно 10 дюймов (25,4 см) в диаметре и толщину приблизительно в 1 дюйм (2,54 см). Как отмечено выше, температура стационарного участка 16 теплопередачи может достигать 1600-2000 градусов по Фаренгейту (871-1093 градусов Цельсия). Соответственно дополнительно можно ввести ручной(-ые) или автоматический(-ие) регулятор(-ы) тяги к стержню 52, чтобы обеспечить средства охлаждения стержня 52 и предотвратить повреждение стержня. Дополнительно регулятор тяги можно настроить так, чтобы он автоматически закрывался в ответ на положительное давление в стационарном участке теплопередачи. Кроме того, можно использовать датчики, такие как термопары, чтобы отслеживать температуру стержня 52.

Зажим 316, как показано, включает в себя пару рычагов 320 зажима. Каждый рычаг 320 зажима включает в себя держатель 322, который соответствует в целом части наружной периферии стержня 52. Кроме того, фиксатор 324 выходит из каждого держателя 322. Фиксаторы 324 входят в соответствующие отверстия в стержне 52. Фиксаторы 324 помогают предотвратить продольное движение стержня 52. В этом случае каждый зажим захватывает стержень 52 с помощью держателей 322. Кроме того, каждый зажим поддерживает стержень 52 с помощью фиксаторов 324. Чтобы высвободить стержень 52, на рычагах зажима 320 имеются зацепляющиеся зубчатые механизмы. Приводные механизмы 326 поворачиваются в той же плоскости, например, в целом вертикально. Кроме того, так как каждый зубчатый механизм 326 имеет фиксированный центр (фиксированную ось вращения), и так как зубчатые механизмы 326 зацепляются, каждый из рычагов 320 поворачивается в направлении, противоположном друг другу.

Прочее

Системы подачи твердого топлива, описанные подробно в данном документе, могут быть полностью автоматизированы и эксплуатироваться на основании веса, количества покрышек по времени или любому другому критерию. Например, перед тем как быть загруженными на стержень 52, каждая покрышка 60 может взвешиваться системой взвешивания. Измеренный вес вводится в компьютер, в который использует формулу, подсчитывающую количество фунтов покрышек на минуту, которое должно подаваться в установку в надлежащей очередности по времени процесса сгорания.

В соответствии с другими аспектами настоящего изобретения, более чем одна система подачи твердого топлива может быть встроена в стационарный участок теплопередачи данной обжиговой печи. Например, конвейер может использоваться для распределения твердого топлива, например, покрышек, между множественными системами стержней, которые могут быть рассредоточены по стационарному участку теплопередачи, или собраны вместе в общей зоне стационарного участка теплопередачи, например, в кальцинаторе.

Таким образом, в соответствии с различными аспектами настоящего изобретения топливо, полученное из покрышек, используется для снижения расходов на эксплуатацию печи. Сгорание топлива, полученного из покрышек, далее представляет преимущества для окружающей среды, например, обеспечивая утилизацию использованных покрышек. Кроме того, используя систему стержней, описанную подробно в данном документе, в печах с подогревателем и предварительным кальцинатором может сжигаться существенное количество покрышек, например, 30-50% потребляемого топлива, без традиционного множества проблем со скоплением серы и т.п.

В соответствии с различными аспектами настоящего изобретения способ сжигания покрышки в подвешенном состоянии включает в себя использование автоматизированного цикла, включающего автоматическую загрузку покрышек на стержень, расположенный в стационарном участке теплопередачи печи, где стержень имеет передний конец и длину в продольном направлении. Автоматизированный цикл далее включает в себя проталкивание загруженных покрышек на вал стержня в поток нагретого газа внутри стационарного участка теплопередачи, так чтобы горючий материал покрышек сгорал полностью в подвешенном состоянии на стержне. Способ далее включает в себя управление автоматизированным циклом для осуществления загрузки запрограммированного количества покрышек через определенные промежутки времени. В соответствии с другими примерами аспектов настоящего изобретения способ далее включает извлечение остатков проволоки от сгоревших покрышек, оставшихся на стержне, и/или срезание остатков проволоки от сгоревших покрышек, оставшихся на стержне, так чтобы срезанная проволока падала со стержня.

Таким образом, из описания изобретения данного применения подробно и со ссылками на варианты выполнения такового, является очевидным, что модификации и вариации возможны без отступления от объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения.

Реферат

Изобретение относится к системам подачи топлива для обжиговой печи. Система подачи твердого топлива в стационарный участок теплопередачи печи содержит: стержень, который используется для подвешивания твердых топлив в потоке нагретого газа, проходящем через стационарный участок теплопередачи печи, передний конец стержня располагается снаружи стационарного участка теплопередачи, а по длине проходит в стационарный участок теплопередачи печи; и систему продвижения топлива, имеющую шток, который продвигает твердое топливо по длине стержня, при этом твердое топливо переходит в поток нагретого газа, проходящий через стационарный участок теплопередачи печи. Стержень не позволяет твердому топливу отделяться от него под действием силы, создаваемой потоком нагретого газа. Изобретение позволяет снизить расходы на эксплуатацию печи, утилизировать использованные покрышки, снизить вредные выбросы в атмосферу. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

Формула