BE1021345B1

BE1021345B1 - Inrichting voor afvalverbranding

Info

Publication number: BE1021345B1
Application number: BE2012/0801A
Authority: BE
Original assignee: Nantong Tianlan Environmental Protection Energy Equipment Co., LTD; WATERLEAU GROUP, naamloze vennootschap
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2015-11-05

Abstract

Inrichting voor afvalverbranding daardoor gekenmerkt dat ze bestaat uit een draagstructuur (4) waarop een verbrandingsrooster (1) uit modulaire blokken of modules (2) is opgebouwd, en waarboven een verbrandingsoven is opgebouwd waarvan de vloer gevormd wordt door het verbrandingsrooster (1).

Description

Inrichting voor afvalverbranding.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor afvalverbranding voor het verbranden van vast afval, biomassa of om het even welke soort vaste brandbare stof.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het drogen en ontgassen, het verbranden van het afval, en het afkoelen van de restassen.

Het is bekend dat dit verbrandingsproces kan gebeuren op een verbrandingsrooster gevormd door een reeks horizontale treden, die in trapvorm zijn opgesteld, en waarbij tussen twee vaste treden van de trap, telkens een beweegbare trede van de trap is ingebouwd, die door middel van een heen en weer gaande beweging het afval op de trap voortbeweegt van boven aan de trap naar beneden. Het verbrandingsrooster vormt de vloer van de verbrandingskamer of oven voor vaste brandbare stoffen.

Zo beschrijft het octrooi BE1017195 een verbrandingsrooster met een trap met afwisselend een vaste en een verplaatsbare trede, die het afval transporteert door een zone voor het drogen en ontgassen bovenaan de trap, vervolgens doorheen een middenste zone waar de eigenlijke verbranding van het afval gebeurt, en vervolgens doorheen een laagste zone waar de gevormde restassen afgekoeld worden.

Hetzelfde octrooi beschrijft ook dat de verplaatsbare trede opgebouwd is uit twee of meer segmenten die in de breedterichting van het verbrandingsrooster naast elkaar zijn gelegen, zodat de thermische uitzetting wordt beperkt ten opzichte van een trede waarvan de trede eendelig is uitgevoerd. Tevens werken de middelen voor het verplaatsen van de treden op verschillende plaatsen van de trede in, zodat de verplaatsing van de trede weinig of geen buigspanningen meer opwekt hetgeen de levensduur en de efficiëntie gunstig beïnvloedt.

Een nadeel van de bestaande gesegmenteerde treden is dat de segmenten op dezelfde ééndelige dragende structuur zijn aangebracht waarop een trede geplaatst wordt. Daardoor is de breedte van het verbrandingsrooster beperkt tot de breedte van deze dragende structuur. Ook moet de dragende structuur voor elke verbrandingsoven opnieuw worden aangepast aan de gewenste breedte van het verbrandingsrooster, hetgeen de efficiëntie van de opbouw niet bevordert.

De capaciteit van een verbrandingsoven (hoeveelheid afval verwerkt per tijdseenheid) is in zeer grote mate proportioneel met de breedte van de oven. De trend naar grotere capaciteiten omwille van het schaalvoordeel vraagt daarom naar bredere ovens.

Nog een nadeel van de gekende verbrandingsroosters is dat de roosterdoorval wordt opgevangen in één trechtervormig opvangkanaal, dat de volledige breedte en lengte van het rooster bestrijkt en in de lengterichting afloopt naar de onderste zone toe. Om wanden te hebben, die voldoende schuin zijn, moet de trechter dieper zijn naarmate hij breder is. Dit leidt tot een beperking van de haalbare breedte van het verbrandingsrooster, omdat de trechter te diep wordt voor grotere breedtes, zodat de totale hoogte van het rooster met opvangkanaal onaanvaardbaar groot wordt.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een inrichting voor afvalverbranding die bestaat uit een draagstructuur waarop een verbrandingsrooster is opgebouwd uit modulaire blokken of modules, en waarboven een verbrandingsoven is opgebouwd waarvan de vloer gevormd wordt door het verbrandingsrooster.

Het verbrandingsrooster is opgebouwd uit een aantal modulaire blokken of modules, die zowel in de breedte als in de lengte herhaald worden en voorzien zijn van treden waarvan een deel bewegende treden zijn, met vorming van een verbrandingsrooster van het gewenste formaat.

Bij voorkeur zijn de modulaire blokken of modules aan elkaar gelijk.

Een voordeel van deze gelijke modules is dat ze uit uniforme onderdelen kunnen worden opgebouwd, en uit voorraad kunnen benut worden voor het snel opbouwen van een verbrandingsrooster voor een verbrandingsoven naar maat.

Nog een voordeel is dat ze omwille van de eenvormigheid op een goedkopere manier kunnen geproduceerd en onderhouden worden.

Elke module omvat zes treden, waarvan tenminste één trede een heen- en weergaande beweging kan uitvoeren waarvan de snelheid individueel per module kan geregeld worden.

Een voordeel van deze individuele snelheidsregeling is dat de afvaldoorvoer per module kan gewijzigd worden om ophopingen te voorkomen of weg te werken, of om een betere spreiding van brandend materiaal te verkrijgen.

Bij voorkeur is de 'inrichting in een lengterichting van toevoer naar afvoer in drie zones (A,B,C) gebouwd met een gelijkaardige mechanische opbouw, waarbij deze zones fysiek van elkaar gescheiden zijn door een hoogteverschil of niveauverschil dat minstens gelijk is aan de gemiddelde laagdikte van de brandende laag op het verbrandingsrooster.

Een voordeel van deze opbouw in zones is dat de luchttoevoer en de temperatuur van de oven voor elke zone kan geregeld worden en dat deze drie zones door het hoogteverschil duidelijk begrensd zijn.

De drie zones bestaan bij voorkeur uit een droog- en ontgassingszone (A) , een vergassings- en verbrandingszone (B) , en een uitbrandings- en koelzone (C) , waarbij deze drie zones samen bestaan uit ten minste twee modules in de breedterichting en ten minste drie modules in de lengterichting. De lengterichting is de richting van toevoer van afvalstoffen naar afvoer van restassen, terwijl de breedterichting loodrecht hierop staat.

Een voordeel van de modules is dat één module in de lengterichting een volledige zone kan bestrijken, terwijl het aantal modules in de breedterichting, dat bepalend is voor de capaciteit van de verbrandingsoven, niet begrensd is.

In de treden van het verbrandingsrooster zijn de nodige openingen voorzien voor het toevoeren van verbrandingslucht. Deze lucht wordt primaire lucht genoemd, in tegenstelling tot de secundaire (en eventueel tertiaire lucht) die boven het rooster wordt toegevoerd. De secundaire lucht dient om de verbranding te vervolledigen, een goede uitbrand van de gassen te verzekeren en eventueel ook om de temperatuur van de verbrandingsgassen te sturen.

Door deze luchttoevoeropeningen en door de onderlinge beweging van de roostertreden is het mogelijk dat er kleine deeltjes die al dan niet verbrand zijn, door het rooster vallen. De nodige opvang van deze roosterdoorval moet dus worden voorzien, en dit gebeurt doorgaans met behulp van een opvangtrechter onder het rooster.

Een nadeel van de bestaande opvangtrechter is dat deze verschillende hoogtes van de trap bestrijkt, hetgeen ertoe leidt dat onvolledig verbrande resten, en volledig verbrande resten samen worden gevoegd voor herbehandeling, naargelang de fase waarin de resten gevormd werden, waarbij reeds verbrand afval nodeloos wordt herbehandeld.

De huidige uitvinding heeft ook tot doel voor deze nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in tenminste één roosterdoorval-trog in de breedterichting van het verbrandingsrooster, onder elke rij naast elkaar geplaatste modules.

Een voordeel van deze opvangtrogs in de breedterichting is dat zij in de breedte onbeperkt aan elkaar kunnen aangesloten worden, waarbij de lengterichting dezelfde is en dus ook de verbrandingsfase dezelfde is voor alle in de breedte met elkaar verbonden opvangtrogs van dezelfde hoogte in de trap van de afvalverbranding.

Dit betekent dat deze opvangtrogs roosterdoorval van een zelfde verbrandingsgraad verzamelen, hetgeen de recyclage ervan op een gepast punt in de verbrandingsoven mogelijk maakt voor onvolledig verbrand afval, terwijl volledig verbrand afval meteen kan afgevoerd worden als restassen.

Nog een voordeel van deze opvangtrogs is dat ze de breedte van het rooster niet beperken, aangezien hun diepte niet toeneemt met de breedte van het verbrandingsrooster.

Een nadeel van de bestaande verbrandingsroosters met bewegende treden, is dat de treden volgens een vast patroon worden verplaatst dat bepalend is voor de verplaatsingssnelheid van de treden in functie van de tijd, en waarbij de beweging van de trapsegmenten, die naast elkaar liggen in de breedte van het verbrandingsrooster, dezelfde is.

Daardoor kan de verplaatsingssnelheid van de treden niet selectief gewijzigd worden in de breedterichting noch in de lengterichting.

Om aan dit nadeel tegemoet te komen, voorziet deze uitvinding dat elke module afzonderlijk voorzien is van een aandrijfmechanisme voor het heen- en weerbewegen van de beweegbare treden.

Bij voorkeur bestaat het aandrijfmechanisme uit een hydraulische cilinder en een overbrengingsmechanisme voor het omzetten van de heen- en weergaande beweging van de hydraulische cilinder in een horizontale of schuine beweging van de beweegbare treden.

Het overbrengingsmechanisme bestaat bij voorkeur uit een eerste kruk-drijfstangmechanisme waarbij door de beweging van de hydraulische cilinder de as over een bepaalde hoek draait, en waarbij deze rotatie via een tweede kruk-dri j f stangmechanisme wordt overgebracht met een heen- en weergaande beweging van de bewegende treden als resultaat.

Bij voorkeur is de hydraulische cilinder buiten de roosterdoorval-trog opgesteld in een nis en kan de bewegingssnelheid van de hydraulische cilinder per module individueel geregeld worden.

Een voordeel van deze opstelling van de hydraulische cilinder is dat deze steeds toegankelijk blijft voor onderhoud, zelfs wanneer de verbrandingsoven in werking is.

De bewegingssnelheid van de hydraulische cilinder kan geregeld worden vanuit een controle-eenheid, die toelaat de doorvoersnelheid van het afval selectief te wijzigen per module. Elke module kan met één of twee hydraulische cilinders uitgerust zijn.

De verbrandingsoven kan optioneel uitgerust zijn met een temperatuurdetectie voor meerdere punten in de verbrandingsoven, bijvoorbeeld in de vorm van thermografische of IR-gevoelige camera's tegen de bovenwand van de oven.

Een dergelijke temperatuursdetectie kan lokale ophopingen van afval of lokale brandhaarden zichtbaar maken, waarbij het nuttig is de doorvoersnelheid van het te verwerken afval selectief in de breedte en in de lengte te kunnen regelen.

Een voordeel van deze individuele aandrijfregeling per module is dat de doorvoersnelheid op bepaalde plaatsen op het verbrandingsrooster tijdelijk kan worden afgestemd op de lokale behoeften en dit zowel in de breedte als in de lengte van het verbrandingsrooster.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van verbrandingsroosters volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin :

Figuur 1 schematisch en in zijaanzicht een verbrandingsrooster volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 het bovenaanzicht van figuur 1 weergeeft; figuur 3 schematisch en in zijaanzicht één enkele module weergeeft volgens de uitvinding waaruit het verbrandingsrooster is opgebouwd; figuur 4 het vooraanzicht van figuur 1 weergeeft; figuur 5 een variant van figuur 3 weergeeft; figuur 6 op grotere schaal een zijaanzicht weergeeft van het aandrijfmechanisme aangeduid met F6 in figuur 3; figuur 7 het onderaanzicht van figuur 1 weergeeft.

Figuur 1 toont het zijaanzicht van een verbrandingsrooster 1 volgens de uitvinding, samengesteld uit drie gelijke modules 2, uitgerust met treden 3, waarvan sommige treden 3' beweegbaar zijn, waarbij de modules in de lengterichting tegen elkaar zijn opgesteld op een draagstructuur 4, met vorming van drie zones A,B,C die fysiek van elkaar gescheiden zijn door een hoogteverschil 5H dat minstens gelijk is aan de gemiddelde laagdikte D van de brandende laag op het rooster.

Het bovenaanzicht van figuur 1 wordt weergegeven in figuur 2, waarbij in dit geval het verbrandingsrooster 1 is opgebouwd uit twee gelijke modules 2 in de breedterichting, en drie gelijke modules 2 in de lengterichting zodat het verbrandingsrooster in het totaal zes identieke modules 2 omvat, in drie zones A,B,C geordend van het hoogste niveau naar het laagste niveau.

In figuur 3 is in zijaanzicht één enkele module 2 meer gedetailleerd weergegeven. Het hellend bovenvlak van de module 2 bestaat uit tweemaal zes treden 3 die op zichzelf horizontaal of schuin afhellend kunnen zijn, en waarvan sommige treden 3' beweegbaar zijn. De module is voorzien van een aandrijfmechanisme 5 voor het heen- en weerbewegen van de beweegbare treden 3', bestaande uit een hydraulische cilinder 6 en een overbrengingsmechanisme 7 voor het omzetten van de heen- en weergaande beweging van de hydraulische cilinder 6 in een horizontale of schuine beweging van de beweegbare treden 3'.

Figuur 4 geeft het vooraanzicht weer van het verbrandingsrooster 1, waarvan de twee naast elkaar geplaatste modules 2 in de breedterichting weergegeven worden, voorzien van treden 3, waarvan een deel beweegbare treden 3' zijn, en waarbij elke module voorzien is van een hydraulische cilinder 6 en onder beide modules een doorlopende opvangtrog 8 is voorzien.

Figuur 5 toont het vooraanzicht van het verbrandingsrooster 1, waarvan de twee naast elkaar geplaatste modules 2 in de breedterichting worden weergegeven, maar waarbij de modules 2 een variante uitvoeringsvorm hebben doordat ze elk met twee in plaats van één hydraulische cilinders 6 zijn uitgerust.

Figuur 6 geeft op grotere schaal en in zijaanzicht het aandrijfmechanisme 4 weer, aangeduid met F6 in figuur 3.

De hydraulische cilinder 6 is opgesteld aan de onderzijde van de module 2, en is verbonden met het overbrengingsmechanisme 7 dat is opgebouwd uit een horizontale as in een eerste kruk-drijfstangmechanisme, waarbij door de beweging van de hydraulische cilinder 6 de as over een bepaalde hoek draait, en waarbij deze rotatie via een tweede kruk-drijfstangmechanisme wordt overgebracht in een heen- en weergaande beweging van de bewegende treden 3' van de betreffende module 2.

Figuur 7 toont het onderaanzicht van het verbrandingsrooster volgens de uitvinding van figuur 1, waarbij de afvaltroggen 8 getoond worden, die elk een reeks modules 2 in de breedterichting overspannen, en dit voor het opvangen van de roosterdoorval en het verder leiden van dit materiaal naar herverbranding of naar afvoer naargelang de verbrandingsgraad van het opgevangen doorvalmateriaal.

De werking van het verbrandingsrooster 1 is zeer eenvoudig en als volgt.

Afvalstoffen worden aan de bovenste rand van het verbrandingsrooster toegevoerd over de volledige breedte van het rooster waarbij het afval eerst in de zone A terecht komt. De treden 3, 3' vormen een gesloten vloer waarover het afval wordt voortbewogen door de heen- en weergaande beweging van de bewegende treden 3' . In de gesloten vloer zijn de nodige openingen voorzien voor toevoer van primaire verbrandingslucht in de brandende oven, waardoor in zone A het afval gedroogd en ontgast wordt. De primaire lucht dient ook deels om het rooster te koelen, hetgeen echter ook door middel van koeling van het rooster met water kan gebeuren.

Na het doorlopen van zone A valt het afval naar beneden op de bovenste rand van de zone B, waar het afval zelf verbrand of vergast wordt waarbij de temperatuur geregeld wordt door het toevoeren van secundaire lucht boven het rooster met het doel de verbranding te vervolledigen en een goede uitbrand van de gassen te verzekeren.

De bereikte temperatuur kan over het ganse oppervlak van het verbrandingsrooster gemeten worden met behulp van thermografische of IR-gevoelige camera's, die toelaten discontinuïteiten in de verbranding of ophoping van afvalstoffen te detecteren. Deze discontinuïteiten worden opgevangen door middel van het regelen van de doorvoersnelheid van het afval per afzonderlijke module 2 via het aansturen van de snelheid van de heen- en weergaande beweging van de bewegende treden 3' per module.

Na het doorlopen van zone B, valt het afval naar beneden op de bovenste rand van zone C, waar de verbranding vervolledigd wordt in de uitbrandfase en de verbrandingsresten (assen) afgekoeld worden, door middel van toegevoerde lucht.

Tenslotte worden de verbrandingsresten opgevangen in over de breedte gespannen afvaltroggen 8 en verder afgevoerd naar een zone die overeenstemt met de verbrandingsgraad van de opgevangen verbrandingsresten..

De uitvinding betreft ook een werkwijze voor het opbouwen van een inrichting voor afvalverbranding met een verbrandingsvloer met verschillende hoogteniveaus die volgende stappen omvat : - het bouwen van een draagstructuur 4; - het plaatsen van modules 2, die elk voorzien zijn van treden 3,3' die ten dele beweegbaar zijn, op meerdere hoogteniveaus A,B,C in de lengterichting zijnde de richting van toevoer van afvalstoffen naar afvoer van restassen; - het plaatsen van bijkomende gelijke modules 2 op hetzelfde hoogteniveau in de breedterichting zijnde de richting loodrecht op de lengterichting; - het aanbrengen van tenminste één roosterdoorval-trog 8 in de breedterichting per rij van naast elkaar liggende modules 2; - het opbouwen van een verbrandingsoven boven het verbrandingsrooster waarbij het verbrandingsrooster 1 de vloer van de oven vormt; - het opbouwen van een toevoer van primaire, secundaire en tertiaire lucht aan de verbrandingsoven; - het optioneel aanbrengen van thermografische of IR-gevoelige camera's tegen de bovenwand van de oven; - het koppelen van de doorvoersnelheid per module aan een regelende controle-eenheid; - het voorzien van een toevoer van afval aan het hoogste niveau van het verbrandingsrooster en van een afvoer van de restassen aan het laagste niveau van het verbrandingsrooster.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een inrichting voor afvalverbranding met een verbrandingsrooster opgebouwd uit gelijke modules volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

Conclusies .

1. - Inrichting voor afvalverbranding daardoor gekenmerkt dat ze bestaat uit een draagstructuur (4) waarop een verbrandingsrooster (1) uit modulaire blokken of modules (2) is opgebouwd, en waarboven een verbrandingsoven is opgebouwd waarvan de vloer gevormd wordt door het verbrandingsrooster (1).
2. - Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat het verbrandingsrooster (1) opgebouwd is uit een aantal modulaire blokken of modules (2) die zowel in de breedte als in de lengte herhaald worden, en voorzien zijn van treden (3) waarvan een deel bewegende treden (3') zijn, met vorming van een verbrandingsrooster (1) van het gewenste formaat.
3. - Inrichting volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de modulaire blokken of modules (2) aan elkaar gelijk zijn.
4. - Inrichting volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat elke module tweemaal zes treden (3) omvat, waarvan tenminste twee treden (3') per module een heen- en weerkerende beweging kunnen uitvoeren, waarvan de snelheid individueel per module (2) kan geregeld worden.
5. - Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de inrichting in een lengterichting van toevoer naar afvoer in drie zones (A,B,C) met een gelijke mechanische opbouw is gebouwd, waarbij deze zones fysiek van elkaar gescheiden zijn door een hoogteverschil (δ H) of niveauverschil dat minstens gelijk is aan de gemiddelde laagdikte (D) van de brandende laag op het verbrandingsrooster.
6. - Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de drie zones bestaan uit een droog- en ontgassingszone (A), een vergassings- en verbrandingszone (B), en een uitbrandings- en koelzone (C), en dat deze drie zones samen bestaan uit ten minste drie modules (2) in de lengterichting en ten minste twee modules (2) in de breedterichting die loodrecht op de lengterichting staat.
7. - Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat tenminste één roosterdoorval-trog (8) in de breedterichting van het verbrandingsrooster(1 ) voorzien is, onder elke rij naast elkaar geplaatste modules (2).
8. - Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat elke module (2) afzonderlijk voorzien is van een aandrijfmechanisme (5) voor het heen- en weerbewegen van de beweegbare treden (3').
9. - Inrichting volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat het aandrijfmechanisme (5) bestaat uit een hydraulische cilinder (6) en een overbrengingsmechanisme (7) voor het omzetten van de heen- en weerbeweging van de hydraulische cilinder (6) in een horizontale of schuine beweging van de beweegbare treden (3').
10. - Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat het overbrengingsmechanisme (7) bestaat uit een eerste kruk-drijfstangmechanisme waarbij door de beweging van de hydraulische cilinder de as over een bepaalde hoek draait, en waarbij deze rotatie via een tweede kruk-drijfstang-mechanisme wordt overgebracht met een heen- en weerkerende beweging van de bewegende treden (3') als gevolg.
11. - Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat de hydraulische cilinder(6) buiten de roosterdoorval-trog (8) is opgesteld in een nis en dat de bewegingssnelheid van de hydraulische cilinder (6) per module (2) individueel kan geregeld worden.
12. - Werkwijze voor het bouwen van een inrichting voor afvalverbranding met een verbrandingsvloer met verschillende hoogteniveaus (A,B,C) daardoor gekenmerkt dat zij volgende stappen omvat : - het bouwen van een draagstructuur (4); - het plaatsen van modules (2), die elk voorzien zijn van treden (3,3') die ten dele beweegbaar zijn, op meerdere hoogteniveaus (A,B,C) in de lengterichting zijnde de richting van toevoer van afvalstoffen naar afvoer van restassen; - het plaatsen van bijkomende gelijke modules (2) op hetzelfde hoogteniveau in de breedterichting zijnde de richting loodrecht op de lengterichting.
13. - Werkwijze voor het bouwen van een inrichting voor afvalverbranding volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat - tenminste één roosterdoorval-trog (8) wordt aangebracht in de breedterichting per rij van naast elkaar liggende modules (2); - een verbrandingsoven wordt opgebouwd boven het verbrandingsrooster (1) waarbij het verbrandingsrooster de vloer van de oven vormt.
14.- Werkwijze voor het bouwen van een inrichting voor afvalverbranding volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat - een toevoer van primaire, secundaire en tertiaire lucht wordt gebouwd aan de verbrandingsoven; - optioneel thermografische of IR-gevoelige camera's tegen de bovenwand van de oven worden aangebracht; - de doorvoersnelheid van het afval per module (2) aan een regelende controle-eenheid gekoppeld wordt; - een toevoer van afval aan het hoogste niveau (A) van het verbrandingsrooster en van een afvoer van de restassen aan het laagste niveau (C) van het verbrandingsrooster gebouwd wordt.