BE1025690B1 - Werkwijze en systeem voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat - Google Patents

Abstract

Een werkwijze voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat, de werkwijze omvattende de stappen: het verschaffen van een eerste stroom van afval en een tweede stroom van afval; het in een branderzone invoeren van de eerste stroom van afval; het oxideren van de eerste stroom van afval bij een eerste temperatuurbereik in de branderzone zodat NOx wordt gevormd; het in een verbrandingszone invoeren van net NOx-bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval; en het mengen van het NOx-bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval in de verbrandingszone bij een tweede temperatuurbereik zodanig dat NOx- concentratie in de verbrandingszone wordt verlaagd.

Description

EUROPEM TECHNOLOGIES NV, Duwijckstraat 17, 2500 LIER België;

vertegenwoordigd door

D'HALLEWEYN Nele Veerle Trees Gertrudis, Meir 24 bus 17, 2000, ANTWERPEN;

een Belgisch uitvindingsoctrooi met een looptijd van 20 jaar toegekend, onder voorbehoud van betaling van de jaartaksen zoals bedoeld in artikel XI.48, § 1 van het Wetboek van economisch recht, voor: Werkwijze en systeem voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat.

UITVINDER(S):

GOEMANS Marcel Gerardus Edmond, Kortrijksestraat 361, 3010 , KESSEL-LO;

LIKSZA Wojciech Krzysztof, Patrijsweg 9, 2500, LIER;

VOORRANG :

AFSPLITSING :

Afgesplitst van basisaanvraag :

Indieningsdatum van de basisaanvraag :

Artikel 2. - Dit octrooi wordt verleend zonder voorafgaand onderzoek naar de octrooieerbaarheid van de uitvinding, zonder garantie van de verdienste van de uitvinding noch van de nauwkeurigheid van de beschrijving ervan en voor risico van de aanvrager(s).

Brussel, 11/06/2019,

Bij bijzondere machtiging:

BE2017/5802

Werkwijze en systeem voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat

VAKGEBIED VAN DE UITVINDING

Het vakgebied van de uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en systeem voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat.

ACHTERGROND

Oplossingen uit de stand der techniek voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat zoals ammoniak hebben typisch betrekking op het verbranden van afval in een brander die in een verbrandingskamer geplaatst is. Gedurende dit proces worden hoge hoeveelheden van potentieel vervuilende stikstofoxides (NOx) gevormd. Om het gevormde NOx te reduceren ofte elimineren, maken oplossingen uit de stand der techniek gebruik van ofwel selectieve niet-katalytische reductie (SNCR) of selectieve katalytische reductie (SCR). In het geval van SNCR, worden de gevormde NOx-niveaus gereduceerd door het injecteren van ammoniak of ureum in de rookgassen in de verbrandingskamer, waarbij de rookgassen een temperatuur van ongeveer 900 tot 1100 °C hebben. In het geval van SCR, worden de gevormde NOx-niveaus gereduceerd door het injecteren, in toevoeging op mogelijk ammoniak of ureum, van een katalysator in de rookgassen, waarbij de rookgassen een temperatuur van ongeveer 200 tot 450 °C hebben.

Deze oplossingen uit de stand der techniek worden beschouwd als zijnde traditionele end-of-pipe oplossingen welke het verbruik van een reagens, zoals ammoniak of ureum, he t gebruik van bijkomende uitrusting voor het injecteren van het reagens, en hoog stroomverbruik vereisen.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Het doel van uitvoeringsvormen van de uitvinding is om de verbranding van stikstofgebonden bestanddelen bevattend afval te verbeteren zodanig dat lagere niveaus van NOx worden bereikt op een meer efficiënte manier. Meer in het bijzonder is het een doel van uitvoeringsvormen van de uitvinding om een hogere energie-efficiëntie te bekomen door het reduceren van reagens en/of katalysatorinj ectie.

Volgens een eerste aspect wordt een werkwijze verschaft voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat, de werkwijze omvat de stappen:

- het verschaffen van een eerste stroom van afval en een tweede stroom van afval;

- het in een branderzone invoeren van de eerste stroom van afval;

BE2017/5802 · het oxideren van de eerste stroom van afval bij een eerste temperatuurbereik in de branderzone zodat NOx wordt gevormd;

· het in een verbrandingszone invoeren van liet NOx-bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval; en

- het mengen van liet NOx-bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval in de verbrandingszone bij een tweede temperatuurbereik zodanig dal NOx-concentratie in de verbrandingszone wordt verlaagd. Het is duidelijk voor de vakman dat om NOx te genereren door middel van het oxideren van de eerste stroom van afval, deze eerste stroom van afval stikstofgebonden bestanddelen omvat zodanig dat de eerste stroom van afval een potentieel heeft om NOx te vormen. De tweede stroom van afval omvat bij voorkeur stikstofgebonden bestanddelen zodanig dat de tweede stroom van afval ammoniak bevat en/of potentieel heeft om ammoniak te vormen.

Uitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de uitvinding zijn onder andere gebaseerd op het inventieve inzicht dat door liet verschaffen van twee afvalstromen, een eerste stroom niet potentieel om NOx te vormen die initieel wordt verbrand bij een eerste temperatuurbereik, en een tweede afvalstroom die ammoniak omvat en/of potentieel heeft om ammoniak te vormen die slechts wordt toegevoegd nadat de eerste afvalstroom initieel is verbrand en geoxideerd, waarbij de tweede afvalstroom wordt gebruikt om NOx te reduceren en/of te elimineren dat is gevormd door het verbranden van de eerste afvalstroom. Met andere woorden, volgens uitvoeringsvormen van de uitvinding worden afvalstromen, meer bepaald stikstofgebonden bestanddelen in de afvalstromen, gebruikt om een deNOx-reactie te bevorderen. Ammoniak (NH3) dat aanwezig is in de tweede afvalstroom zal reageren met het eerder gevormde NOx in de geoxideerde eerste afvalstroom bij een tweede temperatuurbereik om stikstofgas (N2) en water (H2O) te vormen. Op deze manier wordt minder energie verbruikt in vergelijking met oplossingen uit de stand der techniek aangezien er geen of minder deNOx-agens wordt gebruikt en aangezien brandstofverbruik, en daarbij de uitstoot van koolstofdioxide, wordt verlaagd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de 'werkwijze de stappen:

- het in een conditioneringszone invoeren van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval; en

- het koelen van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval in de conditioneringzone bij een derde temperatuurbereik.

Op deze manier kunnen rookgassen uit het mengsel van geoxideerd afval en de tweede afvalstroom worden voorbereid om uitgestoten te worden op een efficiënte manier. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt het koelen uitgevoerd door middel van een injectie van koellucht.

BE2017/5802

De koellucht kan bij voorbeeld worden aan gevoerd door middel van elektro -pneumatische luchtdempers. In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt het koelen uitgevoerd door middel van het onttrekken van warmte door middel van wmmte-uitwdsselingsoppervlakken in de conditioneringszone, bijvoorbeeld door boilerspoel(en) en/of membraanwand(en). In nog een alternatieve uitvoeringsvorm wordt het koelen uitgevoerd door middel van injectie van water, of laag calorische effluenten of eender welk koelgas.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze de stappen:

- het in een katalysatorzone invoeren van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval; en

- het in de katalysatorzone invoeren van een katalysator bij een vierde temperatuurbereik zodanig datNOx-concentratie in de katalysatorzone wordt verlaagd.

Op deze manier reageer! resterend NOx in de rookgassen van het mengsel, indien er nog resterend NOx is, met de katalysator, bijvoorbeeld ammoniak, om stikstofgas en water te vormen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het eerste temperatuurbereik tussen 850 en 2000 °C, bij voorkeur tussen 1000 en 1500 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1250 °C, en meest bij voorkeur tussen 1050 en 1150 °C.

Op deze manier is de oxidatiereactie van stikstof gebonden bestanddelen, zoals ammoniak, het meest efficiënt. Bovendien maakt dit eerste temperatuurbereik mogelijk dat geurende componenten in het afval in hoofdzaak volledige worden geëlimineerd of vernietigd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het tweede temperatuurbereik tussen 800 en 1000 °C, bij voorkeur' tussen 850 en 950 °C, meer bij voorkeur' tussen 875 en 940 °C, en meest bij voorkeur tussen 900 en 935 °C.

Op deze manier wordt een geschikte omgeving verschaft om een stabiele en effectieve reactie van stikstofoxide en/of stikstofdioxide met ammoniak tot water en stikstofgas te bevorderen.

In een voorkeursuitvoerin^vorm is het derde temperatuurbereik tussen 350 en 950 °C, bij voorkeur tussen 400 en 935 °C, meer bij voorkeur tussen 450 en 850 °C.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het vierde temperatuurbereik tussen 150 en 650 °C, bij voorkeur tussen 200 en 500 °C, meer bij voorkeur tussen 230 en 450 °C, en meest bij voorkeur tussen 320 en 380 °C.

BE2017/5802

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het in de branderzone invoeren van de eerste stroom van afval liet controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom op basis van een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval. Bij voorkeur worden stikstofgebonden bestanddelen in-lijn gemonitord voor de eerst stroom van afval, terwijl ammoniak en/of ureum in-lijn worden gemonitord voor de tweede stroom van afval.

Op deze manier is het mogelijk om, door het controleren van de hoeveelheid afval, meer bepaald de hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen, in de eerste afvalstroom, door middel van een voorwaartskoppeling, de hoeveelheid NOx te controleren die wordt gevormd door het verbranden van de eerste afvalstroom op basis van het beschikbare ammoniak en/of ureum dat aanwezig is in de tweede afvalstroom, zodanig dat de verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen in de verbrandingszone optimaal geschikt is voor het reageren tot stikstofgas en water. Bij voorkeur wordt de hoeveelheid afval in de eerste afvalstroom op zodanige wijze gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.5 is. Meer bij voorkeur wordt de hoeveelheid afval in de eerste afvalstroom op zodanige wijze gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.1 is.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het in de branderzone invoeren van de eerste stroom van afval het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom op basis van een concentratie van NOx in ten minste één van de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en kata ly satorzone.

Op deze manier is het mogelijk om, door het controleren van de hoeveelheid afval, meer bepaald de hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen, in de eerste afvalstroom, door middel van een terugkoppeling, de hoeveelheid NOx te controleren die wordt gevormd door het verbranden van de eerste afvalstroom op basis NOx metingen, zodanig dat de verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen in de verbrandingszone optimaal geschikt is voor liet reageren tot stikstofgas en water. Bij voorkeur wordt de hoeveelheid afval in de eerste afvalstroom op zodanige wijze gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.5 is. Meer bij voorkeur wordt de hoeveelheid afval in de eerste afvalstroom op zodanige wij ze gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.1 is.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een concentratie van NOx en/of ureum en/of ammoniak gemeten bij het einde van het verbrandingsproces. Op basis van deze meting(en), kan de hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen in de eerste afvalstroom en/of de hoeveelheid ureum en/of ammoniak in de tweede afvalstroom worden gecontroleerd.

BE2017/5802

Een concentratie van NOx kan worden genieten door het aan de betreffende zone onttrekken van een hoeveelheid rookgas en het analyseren van de onttrokken hoeveelheid om de hoeveelheid NOx te berekenen. Bij het berekenen van de hoeveelheid NOx kan rekening worden gehouden met een stroomsnelheid bij het onttrekken. De onttrokken hoeveelheid gas kan worden verwerkt voordat een eigenlijke analyse wordt uitgevoerd. De onttrokken hoeveelheid gas kan bijvoorbeeld worden gekoeld en/of gedroogd voordat het naar een analysator wordt gestuurd om de NOx concentratie te berekenen. Een gelijkaardige onttrekking kan worden uitgevoerd voor het meten van een concentratie van ureum en/of ammoniak en/of andere stikstofgebonden bestanddelen.

Het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom kan omvatten: het monitoren van de samenstelling van de eerste afvalstroom, en meer in het bijzonder de concentratie van stikstofgebonden bestanddelen, en het controleren van de stooms netheid van de eerste stroom op basis van NOx niveaus in de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en/of katalysatorzone.

In een voorkeursuitvoeringsvorrn omvat het in de verbrandingszone invoeren van de tweede stroom van afval het controleren van de hoeveelheid afval in de tweede stroom op basis van een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval. Bij voorkeur worden stikstofgebonden bestanddelen in-lijn gemonitord voor de eerst stroom van afval, terwijl ammoniak en/of ureum in-lijn worden gemonitord voor de tweede stroom van afval.

Op deze manier is het mogelijk om, door het controleren van de hoeveelheid afval, meer bepaald de hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen, in de tweede afvalstroom, door middel van een voorwaartskoppeling de hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen te controleren die beschikbaar zullen zijn om te reageren met NOx dat wordt gevormd door het verbranden van de eerste afvalstroom, zodanig dat de verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen in de verbrandingszone optimaal geschikt is voor het reageren tot stikstofgas en water. Bij voorkeur wordt de hoeveelheid afval in de tweede afvalstroom op zodanige wijze gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.5 is. Meer bij voorkeur wordt de hoeveelheid afval in de tweede afvalstroom op zodanige wijze gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.1 is. In een voorkeuruitvoeringsvorm omvat het in de verbrandingszone invoeren van de tweede stroom van afval het controleren van de hoeveelheid afval in de tweede stroom op basis van een concentratie van NOx in ten minste één van de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en katalysatorzone.

Op deze manier is het mogelijk om, door het controleren van de hoeveelheid afval, meer bepaald de hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen, in de tweede afvalstroom, door middel van een

BE2017/5802 terugkoppeling, de hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen te controleren die beschikbaar zal zijn om te reageren met NOx dat wordt gevormd door het verbranden van de eerste afvalstroom in de branderzone en dat de verbrandingszone bereikt, zodanig dat de verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen in de verbrandingszone optimaal geschikt is voor het reageren tot stikstofgas en water. Bij voorkeur wordt de hoeveelheid afval in de tweede afvalstroom op zodanige wijze gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.5 is. Meer bij voorkeur wordt de hoeveelheid afval in de tweede afvalstroom op zodanige wijze gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.1 is.

Een concentratie van NOx kan worden gemeten door liet aan de betreffende zone onttrekken van een hoeveelheid rookgas en het analyseren van de onttrokken hoeveelheid om de hoeveelheid NOx te berekenen. Bij het berekenen van de hoeveelheid NOx kan rekening worden gehouden met een stroomsnelheid bij het onttrekken. De onttrokken hoeveelheid gas kan worden verwerkt voordat een eigenlijke analyse wordt uitgevoerd. De onttrokken hoeveelheid gas kan bijvoorbeeld worden gekoeld en/of gedroogd voordat liet naar een analysator wordt gestuurd om de NOx concentratie te berekenen. Een gelijkaardige onttrekking kan worden uitgevoerd voor het meten van een concentratie van ureum en/of ammoniak en/of andere stikstofgebonden bestanddelen.

Het controleren van de hoeveelheid afval in de tweede stroom kan het monitoren van de samenstelling van de tweede afvalstroom omvatten, en meer in het bijzonder de concentratie van stikstofgebonden bestanddelen, en het controleren van de stoomsnelheid van de tweede stroom op basis van NOx niveaus in de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en/of kata ly satorzone.

In een voorkeursuitvoeringsvonn omvat het in de verbrandingszone invoeren van het NOxbevattende geoxideerde afval het doorsturen van het NOx-bevattende geoxideerde afval vanaf de branderzone doorheen ten minste één mengwand in de richting van de verbrandingszone omvat.

In een voorkeursuitvoeringsvOrm omvat de werkwijze de stap van liet in de verbrandingszone invoeren van een bijkomende hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen.

Op deze manier kan, wanneer niet alle NOx heeft gereageerd met stikstofgebonden bestanddelen in de tweede afvalstroom, het overtollige NOx reageren met de bijkomend ingevoerde stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak en/of ureum. Bij voorkeur wordt een bijkomende hoeveelheid van stikstofgebonden bestanddelen zodanig bepaald dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen, bv. ammoniak en/of ureum, in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.5 is. Meer bij voorkeur wordt de bijkomende hoeveelheid van

BE2017/5802 stikstofgebonden bestanddelen zodanig bepaald dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen, bv. ammoniak en/of ureum, in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.1 is.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een concentratie van NOx en/of ureum en/of ammoniak gemeten bij het einde van het verbrandingsproces. Op basis van deze meting(en), kan de hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen in de eerste afvalstroom en/of de hoeveelheid ureum en/of ammoniak in de tweede afvalstroom en/of de bijkomende hoeveelheid ureum/ammoniak die dient te worden ingevoerd in de verbrandingszone worden gecontroleerd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de werkwijze verder de stap van het controleren van het eerste temperatuurbereik in de branderzone op basis van ten minste één van:

- een concentratie van NOx in de branderzone;

- een concentratie van NOx in de verbrandingszone;

- een concentratie van NOx in de conditioneringszone;

- een concentratie van NOx in de katalysatorzone;

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval; en

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval.

Het eerste temperatuurbereik kan worden gecontroleerd door het controleren van een hoeveelheid zuurstof en/of verbrandingslucht in de branderzone. Meer in het bijzonder kan een hoeveelheid overtollige lucht dienen als koellucht in de branderzone. Door het controleren van deze hoeveelheid overtollige lucht kan in een voorbeelduitvoeringsvorm het eerste temperatuurbereik zodanig worden gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouden van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen, bijvoorbeeld ammoniak en/or ureum, in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.5, en bij voorkeur tussen 1.0 en 1.1 is. In toevoeging op het controleren van de temperatuur, kan de concentratie van stikstof gebonden bestanddelen in de eerste en/of tweede stroom van afval worden gecontroleerd op basis van een concentratie van NOx in ten minste één van de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en katalysatorzone. Met andere woorden kunnen verschillende parameters individueel of in combinatie worden aangepast door middel van het monitoren van een concentratie NOx gedurende ten minste één stap van het verbrandingsproces om een verbeterde reductie van NOx te verkrijgen tijdens liet verbrandingsproces. Voorbeelden van zulke parameters, zonder hiertoe te beperken, zijn; een concentratie van stikstof gebonden bestanddelen in de eerste en/of tweede stroom van afval, en toegevoegde stroom van ureum en/of ammoniak, een temperatuur in eender welke van de branderzone, verbrandingszonde, conditioneringszone, en katalysatorzone. In een voorkeursuitvoeringsvorm worden de hierboven beschreven parameters aangepast op basis van een op het einde van het verbrandingsproces gemeten concentratie van NOx en/of ureum en/of ammoniak.

BE2017/5802

In een alternatieve uitvoeringsvorm kan de eerste temperatuur worden gecontroleerd door middel van warmte-uitwisselingsoppervlakken in de branderzone zoals één of meerdere boilerspoel(en) en/of membraanwand(en). In nog een andere uitvoeringsvorm wordt temperatuurcontrole bereikt door het injecteren van water, laagcalorische afvalstromen of eender welk koelgas.

In een voorkeursuitvoeringsvonn omvat de werkwijze verder de stap van het controleren van het tweede temperatuurbereik in de verbrandingszone op basis van ten minste één van:

- een concentratie van NOx in de branderzone;

- een concentratie van NOx in de verbrandingszone;

- een concentratie van NOx in de conditioneringszone;

- een concentratie van NOx in de katalysatorzone;

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval; en

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval.

Het tweede temperatuurbereik kan worden gecontroleerd door het controleren van een hoeveelheid zuurstof'en/of verbrandingslucht in de branderzone. Meer in het bijzonder kan een hoeveelheid overtollige lucht dienen als koellucht in de branderzone. Door het controleren van deze hoeveelheid overtollige lucht kan in een voorbeelduitvoeringsvorm het tweede temperatuurbereik zodanig worden gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouden van NOx tol stikstof gebonden bestanddelen, bijvoorbeeld ammoniak en/or ureum, in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.5, en bij voorkeur tussen 1.0 en 1.1 is. In toevoeging op het controleren van de temperatuur, kan de concentratie van stikstof gebonden bestanddelen in de eerste en/of tweede stroom van afval worden gecontroleerd op basis van een concentratie van NOx in ten minste één van de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en katalysatorzone. Met andere woorden kunnen verschillende parameters individueel of in combinatie worden aangepast door middel van het monitoren van een concentratie NOx gedurende ten minste één stap van liet verbrandingsproces om een verbeterde reductie van NOx te verkrijgen tijdens het verbrandingsproces. Voorbeelden van zulke parameters, zonder hiertoe te beperken, zijn; een concentratie van stikstof gebonden bestanddelen in de eerste en/of tweede stroom van afval, en toegevoegde stroom van ureum en/of ammoniak, een temperatuur in eender welke van de branderzone, verbrandingszonde, conditioneringszone, en katalysatorzone. In een voorkeursuitvoeringsvonn worden de hierboven beschreven parameters aangepast op basis van een op het einde van het verbrandingsproces gemeten concentratie van NOx en/of ureum en/of ammoniak.

In een alternatieve uitvoeringsvorm kan de tweede temperatuur· worden gecontroleerd door middel van warmte-uitwisselingsoppervlakken in de branderzone zoals één of meerdere boilerspoeli en) en/of membraanwand(en). In nog een andere uitvoeringsvorm wordt temperatuurcontrole bereikt door het injecteren van water, laagcalorische afvalstromen of' eender welk koelgas.

BE2017/5802

In een voorkeursuitvOeringsvonn omvatten de stikstofgebonden bestanddelen eender welke van ammoniak, ureum en stikstofgas. In een voorkeursuitvoeringsvorm is het afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat eender welke van de volgende: een afvalgas, een afvalvloeistof, afvalslib, vast afval, of elke combinatie daarvan. In een voorbeelduitvoeringsvorm is de eerste stroom van afval afkomstig van dezelfde afvalbron als de tweede stroom van afval waardoor de eerste stroom van afval een gelijkaardige samenstelling heeft in vergelijking met de tweede stroom van afval. In een andere uitvoeringsvorm is de eerste stroom van afval afkomstig van een verschillende afvalbron als de tweede stroom van afval waardoor de eerste stroom van afval een samenstelling heeft die verschillend is van de samenstelling van de tweede stroom van afval. In een voorbeelduitvoeringsvorm omvat de eerste stroom van afval stikstofgebonden bestanddelen die vast afval bevatten en omvat de tweede stroom van afval een vloeistof en/of een gas dat ammoniak bevat of ammoniakvormend potentieel heeft.

De vakman zal begrijpen dat de hierboven beschreven technische maatregelen en voordelen voor werkwijze-uitvoeringsvormen ook van toepassing zijn op de hieronder beschreven overeenkomstige systeemuitvoeringsvormen, mutatis mutandis.

Volgens een tweede aspect van de uitvinding wordt een systeem verschaft voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat, het systeem omvat:

- een branderzone omvattende een brander;

- een verbrandingszone;

- eerste toevoermiddelen die geconfigureerd zijn voor het verschaffen van een eerste stroom van afval en tweede toevoermiddelen voor het verschaffen van een tweede stroom van afval, waarbij:

- de eerste toevoermiddelen geconfigureerd zij n voor het in de branderzone invoeren van de eerste stroom van afval;

- de brander geconfigureerd is voor het oxideren van de eerste stroom van afval bij een eerste temperatuurbereik in de branderzone zodanig dat NOx wordt gevormd;

- de tweede toevoermiddelen geconfigureerd zijn voor het in de verbrandingszone invoeren van de tweede stroom van afval; en

- mengmiddelen die geconfigureerd zijn voor het mengen van het NOx-bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval in de verbrandingszone bij een tweede temperatuurbereik zodanig dat de NOx-concentratie in de verbrandingszone wordt verlaagd.

In een voorkeursuitvoeringsvonn omvat het systeem verder:

BE2017/5802 · een conditioneringszone geconfigureerd om het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval vanaf de verbrandingszone te ontvangen; en · koelmiddelen die geconfigureerd zijn voor het koelen van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval in de conditioneringzone bij een derde temperatuurbereik.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem verder:

- een katalysatorzone die geconfigureerd is voor het ontvangen van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval; en

- katalysatortoevoermiddelen die geconfigureerd zijn voor het in de katalysatorzone invoeren van een katalysator bij een vierde temperatuurbereik zodanig dat NOx-concentratie in de katalysatorzone wordt verlaagd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het eerste temperatuurbereik tussen 850 en 2000 °C, bij voorkeur tussen 1000 en 1500 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1250 °C, en meest bij voorkeur tussen 1050 en 1150 °C.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het tweede temperatuurbereik tussen 800 en 1000 °C, bij voorkeur tussen 850 en 950 °C, meer bij voorkeur tussen 875 en 940 °C, en meest bij voorkeur tussen 900 en 935 °C.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het derde temperatuurbereik tussen 350 en 950 °C, bij voorkeur tussen 400 en 935 °C, meer bij voorkeur tussen 450 en 850 °C.

In een voorkeursuitvoeringsvorm is het vierde temperatuurbereik tussen 150 en 650 °C, bij voorkeur tussen 200 en 500 °C, meer bij voorkeur tussen 230 en 450 °C, en meest bij voorkeur tussen 320 en 380 °C.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem een eerste controle-inrichting geconfigureerd voor het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom op basis van een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem een tweede controle-inrichting geconfigureerd voor het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom op basis van een concentratie van NOx in de branderzone.

BE2017/5802

In een voorkeursuitvoerin^vonn omvat het systeem een derde controle-inrichting geconfigureerd voor het controleren van de hoeveelheid afval in de tweede stroom op basis van een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval.

In een voorkeursuitvoeringsvonn omvat het systeem een vierde controle-inrichting geconfigureerd voor het controleren van de hoeveelheid al'val in de tweede stroom op basis van een concentratie van NOx in de branderzone.

In een voorkeursuitvoeringsvonn omvatten de mengmiddelen ten minste één mengwand die geconfigureerd is voor het daardoorheen doorsturen van het NOx-bevattende geoxideerde afval vanaf de branderzone in de richting van de verbrandingszone.

In een voorkeursuitvoeringsvonn omvat liet systeem bijkomende toevoermiddelen die geconfigureerd zijn voor bet in de verbrandingszone invoeren van een bijkomende hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het systeem een eerste temperatuurcontrole-inrichting die geconfigureerd is voor het controleren van het eerste temperatuurbereik in de branderzone op basis van ten minste één van:

- een concentratie van NOx in de branderzone;

- een concentratie van NOx in de verbrandingszone;

- een concentratie van NOx in de conditioneringszone;

- een concentratie van NOx in de katalysatorzone;

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval; en

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval.

In een voorkeursuitvoeringsvonn omvat het systeem een tweede temperatuurcontrole-inrichting die geconfigureerd is voor liet controleren van het tweede temperatuurbereik in de verbrandingszone op basis van ten minste één van:

- een concentratie van NOx in de branderzone;

- een concentratie van NOx in de verbrandingszone;

- een concentratie van NOx in de conditioneringszone;

- een concentratie van NOx in de katalysatorzone;

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval; en

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval.

BE2017/5802

In een voorkeursuitvoeringsvonn omvatten de stikstofgebonden bestanddelen eender welke van ammoniak, ureum en stikstofgas.

In een voorkeursuitvoeringsvonn is het afvai dat stikstofgebonden bestanddelen omvat eender welke van de volgende: een afvalgas, een afvalvloeistof, afvalslib, vast afval, of elke combinatie daarvan.

BEKNOPTE FIGUURBESCHRIJVING

De bij gevoegde figuren worden gebruikt ter illustratie van huidige niet-beperkende voorkeursuitvoeringsvormen van apparaten volgens de huidige uitvinding. De hierboven beschreven en andere voordelen van kenmerken en doelen van de uitvinding zullen duidelijk worden en de uitvinding zal beter begrepen worden aan de hand van de gedetailleerde beschrijving, wanneer deze gelezen wordt samen met de bijgevoegde figuren waarin:

FIG. 1 een schematische tekening is van een voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat;

FIG. 2 een schematische tekening is van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het verbranden van afvai dat stikstofgebonden bestanddelen omvat;

FIG. 3 een schematische tekening is van een alternatieve voorbeelduitvoeringsvorm van een systeem voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat; en

FIG. 4 een schematische tekening is van nog een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een systeem voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat.

figuurbeschrijving

De figuren zijn slechts schematisch en zijn niet-beperkend. In de figuren kan de grootte van sommige elementen worden overdreven en niet op schaal worden getekend voor illustratieve doeleinden. Referentienummers in de conclusies zullen niet worden beschouwd als beperkend voor de beschermingsomvang. In de figuren duiden dezelfde referentiecijfers op dezelfde of analoge elementen.

FIG. 1 toont een voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat. De werkwijze omvat de stap S10 van het verschaffen van een eerste stroom afval 110 en een tweede stroom afvai 120. De eerste afvalstroom 110 en de tweede afvalstroom 120 worden getoond als voortkomend uit afzonderlijke stromen 110 en 120, echter in alternatieve uitvoeringsvormen zijn de eerste afvalstroom 110 en tweede afvalstroom 120 beide substromen van één gemeenschappelijke afvalbron. Daarom kan, afhankelijk van de eigenlijke afkomst van de eerste stroom afvai 110 en de tweede stroom afval 120 hun

BE2017/5802 samenstelling in hoofdzaak identiek zijn of onderling verschillend. Echter, onafhankelijk van de exacte samenstelling van de eerste en tweede afvalstroom 110 en 120, omvatten beide afvalstromen stikstofgebonden bestanddelen. De verschafte afvalstromen kunnen elke vorm aannemen en kunnen eender welke van een afvalgas, een afvalvloeistof, een afvalslib, en vast alval omvatten. Overeenkomstige afvalgassen kunnen geladen zijn met koolwaterstoffen en kunnen ventilatiegas, zuurgas, en dergelijke omvatten. De werkwijze omvat verder stap S20 van het in een branderzone 130 invoeren van de eerste stroom van afval 110. Afhankelijk van de vorm van het afval, zijnde vast, vloeibaar of gas, kunnen verschillende manieren van het in de branderzone 130 invoeren van de eerste stroom van afval 110 worden toegepast die bekend zijn voor de vakman. Tijdens stap S30 wordt de eerste stroom van afval 110 geoxideerd in de branderzone 130 bij een eerste temperatuurbereik Tl dat voldoende hoog is zodat NOx wordt gevormd uit de stikstofgebonden bestanddelen die aanwezig zijn in de eerste stroom van afval 110. De eerste temperatuur Tl tijdens S30 zou tussen 850 en 2000 °C, bij voorkeur tussen 1000 en 1500 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1250 °C, en meest bij voorkeur tussen 1050 en 1150 °C moeten zijn. Bij voorkeur wordt de eerste afvalstroom 110 geoxideerd onder stoichiometrische omstandigheden. Wanneer NOx is gevormd tijdens S30, komt het NOx-bevattend geoxideerd afval terecht in een verbrandingszone tijdens stap S40a. In stap S40b wordt de tweede stroom van afval 120 in de verbrandingszone 140 gevoerd zodanig dat het NOx-bevattende geoxideerde afval zal reageren met de stikstofgebonden bestanddelen, meer in het bijzonder met ammoniak en/of ureum in de tweede afvalstroom 120 tijdens stap S50 om stikstofgas en water te vormen. De tweede temperatuur T2 tijdens S50 zou tussen 800 en 1000 °C, bij voorkeur tussen 850 en 950 °C, meer bij voorkeur tussen 875 en 940 °C, en meest bij voorkeur' tussen 900 en 935 °C moeten zijn. Bij voorkeur' wordt de hoeveelheid alval in de eerste stroom afval 110 op een zodanige wijze gecontroleerd dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen, zoals ammoniak, in de verbrandingszone 140 tussen 1.0 en 1.5 is. De concentratie van NOx en/of ureum en/of ammoniak kan worden gemeten bij het einde van liet verbrandingsproces. Op basis van deze meting(en) kan de hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen in de eerste afvalstroom 110 en/of de hoeveelheid van ureum/ammoniak in de tweede afvalstroom 120 worden gecontroleerd. De concentratie van NOx kan worden gemeten door het onttrekken uit de overeenkomstige zone 130 of 140 van een hoeveelheid rookgas en liet analyseren van de onttrokken hoeveelheid om de hoeveelheid NOx te berekenen. Bij het berekenen van de hoeveelheid NOx kan een stroomsnelheid van de onttrekking in rekening worden gebracht. De onttrokken hoeveelheid gas kan worden verwerkt voordat het eigenlijke analyseren wordt uitgevoerd. De onttrokken hoeveelheid gas kan bijvoorbeeld worden gekoeld en/of gedroogd voordat het naar een analysator wordt gestuurd om de NOx-concentratie te berekenen. Een gelijkaardige onttrekking kan worden uitgevoerd voor het meten van een concentratie van ureum en/of ammoniak en/of andere stikstofgebonden bestanddelen.

BE2017/5802

Het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom 1 i 0 kan het monitoren omvatten van de samenstelling van de eerste afvalstroom 110, en meer in het bijzonder de concentratie van stikstofgebonden bestanddelen, en het controleren van de stroomsnelheid van de eerste stroom op basis van NOx-niveaus in de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en/of katalysatorzone.

Alternatief of in toevoeging op het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom van afval 110, kan ook de hoeveelheid afval in de tweede afvalstroom 120 worden gecontroleerd op zodanige wijze dat een stoichiometrische verhouding van NOx tot stikstofgebonden bestanddelen zoals ammoniak in de verbrandingszone tussen 1.0 en 1.5 is.

Het controleren van de hoeveelheid afval in de tweede stroom 120 kan het monitoren omvatten van de samenstelling van de tweede afvalstroom 120, en meer in het bijzonder de concentratie van ammoniak en/of ureum, en het controleren van de stroomsnelheid van de tweede stroom op basis van NOx-niveaus in de branderzone 120 of verbrandingszone 140, conditioneringszone 150 (zie figuur 2) en/of katalysatorzone 160 (zie figuur 2).

Wanneer de eerste stroom van afval 110 en tweede stroom van afval 120 afkomstig zijn van een gemeenschappelijke afvalbron, kan liet controleren van de hoeveelheid afval, en meer in het bijzonder de concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in beide stromen van afval 110, 120 het controleren van een splitsing tussen de eerste stroom 110 en de tweede stroom 120 omvatten zodanig dat een correcte hoeveelheid NOx en een correcte hoeveelheid ammoniak en/of ureum in de verbrandingszone 140 wordt gevoerd. De correcte hoeveelheden van NOx en ammoniak/ureum kunnen worden bepaald op basis van de concentratie van NOx op het einde van het verbrandingsproces. De concentratie van NOx op het einde van het verbrandingsproces zou zo laag mogelijk moeten zijn en de hoeveelheden van afval, dus stikstofgebonden bestanddelen, in de eerste en/of tweede stromen van afval 110, 120 kunnen worden gecontroleerd om een minimale concentratie van NOx op het einde van liet verbrandingsproces te bekomen.

Door de reactie van NOx in het geoxideerde afval met de stikstofgebonden bestanddelen in de tweede afvalstroom 120, zullen NOx-niveaus gevoelig worden verminderd. Met andere woorden, de werkwijze zoals getoond in figuur i laat toe dat organische afvalstromen die ammoniak bevatten worden verbrand zonder de productie van brandstof NOx. Er is dus geen behoefte voor het gebruiken van een afzonderlijk bij komende deNOx-reagens zoals ammoniak of een bijkomende katalysator, waardoor de werkwijze zoals beschreven minder energieverbruik vereist in vergelijking met oplossingen uit de stand der techniek. In stap S51 kan het resulterende van NOx ontdane gas worden uitgestoten via een uitlaat. In voorbeelduitvoeringsvormen kan in plaats van het uitstoten van het resulterende gas het resulterende gas verder worden verwerkt zoals getoond in figuur 2. Het resulterende van NOx ontdane gas kan in toevoeging een afvalwarmteterugwinningsketel binnengaan waar het gas wordt gekoeld tot temperaturen van

BE2017/5802 ongeveer 110-150 °C. Indien halogenen of zwavel of assen aanwezig zijn in liet afval kan een bijkomende stap worden uitgevoerd waarbij het rookgas wordt schoongemaakt, bijvoorbeeld door middel van een filter, schraper, of dergelijke.

FIG. 2 toont een verdere voorbeelduitvoeringsvorm van een werkwijze voor het verbranden van gas dat stikstofgebonden bestanddelen omvat. In toevoeging tot de stappen S10-S50 van de werkwijze zoals getoond in figuur 1, omvat de werkwijze volgens figuur 2 een verdere stap S60 waarbij het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval 120 in een conditioneringszone 150 wordt ingevoerd. In de conditioneringszone wordt het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval 120 gekoeld tijdens stap S70 om een temperatuur te bereiken binnen een derde temperatuurbereik T3. Het derde temperatuurbereik T3 zou tussen 350 en 950 °C, bij voorkeur tussen 400 en 935 °C, meer bij voorkeur tussen 450 en 850 °C moeten zijn. Na het koelen wordt het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van ai va! 120 in een katalysatorzone 160 ingevoerd tijdens stap S80. In de katalysatorzone 160 is een katalysator aanwezig of wordt die ingevoerd tijdens stap S90, en wordt de temperatuur teruggebracht tot binnen een vierde temperatuurbereik T4 zodanig dat SCR kan plaatsvinden om de NOxconcentratie in de katalysatorzone 160 verder te verlagen. In stap S51 kan het van NOx ontdane gas worden uitgestoten via een uitlaat.

FIG. 3 toont een voorbeelduitvoeringsvorm van een systeem 200 voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat. Het systeem 200 omvat een branderzone 230 omvattende een brander 231. In de branderzone 230 zorgt de brander 231 dat de temperatuur Tl voldoende hoog is zodat oxidatie kan plaatsvinden. De temperatuur Tl zou tussen 850 en 2000 °C, bij voorkeur tussen 1000 en 1500 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1250 °C, en meest bij voorkeur tussen 1050 en 1150 °C moeten zijn. De brander 231 kan eender welk type van brander zijn, zolang dat de temperatuur Tl in de branderzone 230 is gegarandeerd. Bij voorkeur is de brander 231 een multibrandstofbrander die ammoniakgas en/of brandstofgas verbrandt. In de uitvoeringsvorm van figuur 3 is direct naast de branderzone 230 een verbrandingszone 240 geplaatst. Eerste toevoermiddelen 211 verschaffen een eerste stroom van afval 210 en tweede toevoermiddelen 221 verschaffen een tweede stroom van afval 220. Ondanks dat de eerste en tweede stromen van afval 210, 220 worden getoond als zijnde twee volledig afzonderlijke stromen, is het duidelijk voor de vakman dat beide stromen 210, 220 afkomstig kunnen zijn van één gemeenschappelijk afvalbron volgens een alternatieve uitvoeringsvorm. Samenstellingen van de afvalstromen 210, 220 kunnen daarom in hoofdzaak identiek zijn of kunnen verschillend zijn, afhankelijk van de eigenlijke configuratie van toevoermiddelen 211 en 221. Telkens zijn de eerste toevoermiddelen 211 geconfigureerd voor het in de branderzone 230 invoeren van de eerste stroom

BE2017/5802 van afval 210, waarbij de brander 231 is geconfigureerd voor het oxideren van de eerste stroom van afval 210 bij een voldoende hoge temperatuur T1 zodanig dat NOx wordt gevormd. Het gevormde NOx verplaatst zich dan vanaf de branderzone 230 naar de verbrandingszone 240. De tweede toevoermiddelen 221 zijn geconfigureerd voor het in de verbrandingszone 240 invoeren van de tweede stroom van afval 220. Het NOx bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval in de verbrandingszone 240 zullen reageren bij een tweede temperatuur T2 om stikstofgas en water te vormen. De tweede temperatuur T2 zou tussen 800 en 1000 °C, bij voorkeur tussen 850 en 950 °C, meer bij voorkeur tussen 875 en 940 °C, en meest bij voorkeur tussen 900 en 935 °C moeten zijn. Tussen de branderzone 230 en de verbrandingszone 240 worden mengmiddelen 290 getoond. Deze mengmiddelen 290 kunnen bijvoorbeeld een structureel element zoals een mengwand omvatten. Op alternatieve wijze kunnen de mengmiddelen 290 worden verschaft door middel van een luchtstroom binnenin de branderzone 230 en/of verbrandingszone 240. Hoe dan ook zorgen de mengmiddelen 290 voor het mengen van het NOx-bevattende geoxideerde afval met de tweede stroom van afval 220 in de verbrandingszone 240 zodanig dat NOx-concentratie in de verbrandingszone 240 wordt verlaagd. Vervolgens kunnen resulterende rookgassen verwijderd worden uit de verbrandingszone 240 via uitlaatmiddelen 251. In voorbeelduitvoeringsvormen kan in plaats van uitlaatmiddelen 251 die gepositioneerd zijn in de verbrandingszone 240 het resulterende gas in de verbrandingszone 240 verder worden verwerkt en bijkomende zones worden verschaft in toevoeging op de branderzone 230 en verbrandingszone 240 zoals getoond in het systeem van figuur 4.

FIG. 4 toont een verdere voorbeelduitvoering van een systeem 200 voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat. Het systeem 200 omvat een branderzone 230 omvattende een brander 231 en een verbrandingszone 240 tussen twee mengwanden 291, 292. In de uitvoeringsvorm van figuur 4 omvatten de eerste toevoermiddelen 211a, 211b twee toevoermiddelen 211a en 21 lb voor het verschaffen van twee substromen 210a, 210b van de eerste stroom van afval 210, respectievelijk. Tweede toevoermiddelen 221 zijn aanwezig voor het verschaffen van een tweede stroom van afval 220. De eerste toe voermiddelen 211 a, 21 lb zijn geconfigureerd voor het in de branderzone 230 invoeren van de substromen van afval 210a, 210b bij posities boven en onder de brander 231. Het is duidelijk voor de vakman dat deze substromen van afval via andere configuraties kunnen worden verschaft zoals bijvoorbeeld een cirkelconfiguratie die rondom de brander 231 is gepositioneerd. Het is verder duidelijk voor de vakman dat bijkomende branders (niet getoond) kunnen worden verschaft in de branderzone 230 om te verzekeren dat de temperatuur T1 voldoende hoog en stabiel is, zodanig dat de eerste substromen van afval 210a, 210b worden geoxideerd in de branderzone 230 en NOx wordt gevormd. De eerste temperatuur Tl zou tussen 850 en 200 °C, bij voorkeur tussen 1000 en 1500

BE2017/5802 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1250 °C, en meest bij voorkeur tussen 1050 en 1150 °C moeten zijn. De gekromde pijlen of wervelingen in de branderzone 230 geven een voorkeursuitvoeringsvorm van de brander 231 in de branderzone 230 aan waarbij luchtwervelstromen worden gevormd in de branderzone 230 zodanig dat de temperatuur Tl stabiel en homogeen wordt gehouden en zodanig dat de inkomende stromen van afval 210a, 210b goed gemengd en verbrand worden. In toevoeging is een luchttoevoer 232 verschaft om lucht in de branderzone te injecteren om zo de oxidatiereactie in de branderzone 230 te bevorderen. De tweede toevoermiddelen 221 zijn geconfigureerd voor het in de verbrandingszone 240 invoeren van de tweede stroom van afval 220. In toevoeging daarop zijn mengmiddelen 291, 292 voorzien voor het mengen van het NOx-bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval in de verbrandingszone 240 bij een tweede temperatuur T2 zodanig dat NOx-conceritratie in de verbrandingszone 240 wordt verlaagd. De tweede temperatuur T2 zou tussen de 800 en 1000 °C, bij voorkeur tussen 850 en 950 °C, meer bij voorkeur tussen 875 en 940 °C, en meest bij voorkeur tussen 900 en 935 °C moeten zijn. In de uitvoeringsvorm van figuur 4 omvatten de mengmiddelen 291, 292 een eerste mengwand 291 en een tweede mengwand 292. De eerste mengwand 291 is geplaatst tussen de branderzone 230 en de verbrandingszone 240. De tweede mengwand 292, is geplaatst tussen de verbrandingszone 240 en de conditioneringszone 250. De conditioneringszone 250 is geconfigureerd om het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval vanuit de verbrandingszone 240 te ontvangen en omvat koelmiddelen (niet getoond) die zijn ingericht voor het koelen van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval in de conditioneringszone 250 bij een derde temperatuurbereik T3. De derde temperatuur T3 zou tussen 350 en 950 °C, bij voorkeur tussen 400 en 935 °C, meer bij voorkeur tussen 450 en 850 °C moeten zijn. Gekoelde rookgassen worden verwijderd uit de conditioneringszone 250 via uitlaatmiddelen 251.

In de uitvoeringsvorm van figuur 4 worden bijkomende toevoermiddelen 220a getoond die zijn geconfigureerd om een bijkomende stroom 221a te injecteren in de verbrandingszone 240. In een uitvoeringsvorm omvat de bijkomende stroom 22,1a afval omvattende stikstofgebonden bestanddelen en is deze afkomstig uit de eerste afvalstroom 210 en/of tweede afvalstroom 22,0. In een alternatieve uitvoeringsvorm omvat de bijkomende stroom 221a ammoniakgas en/of ureum dat afkomstig is uit een afzonderlijke toevoer 22,0a. Hoe dan ook kan de bijkomende stroom 221a worden gebruikt om stikstofgebonden bestanddelen te verschaffen die reageren met overtollig NOx dat aanwezig is in de verbrandingszone 240.

Samengevat zorgt het systeem 200 zoals getoond in figuur 4 ervoor dat een ammoniak bevattende afvalgasstroom wordt gesplitst in twee stromen van afval 210, 220. De eerste substroom van afval 210a, 210b wordt geoxideerd in de hogetemperatuurbranderzone 230. Deze branderzone 230 wordt

BE2017/5802 op de correcte temperatuur Tl gehouden door middel van bijvoorbeeld een multibrandstofbrander die ammoniakgas en/of brandstofgas verbrandt. Het resulterende NOx-bevattende gas passeert langs een mengwand 291 alvorens de verbrandingszone binnen te komen voor de deNOx-reactie. In de verbrandingszone 240 worden resulterende NOx-bevattende gassen gemengd met de resterende ammoniakgassen om een selectieve niet-katalytische reductie (SNCR) te bekomen van NOx dat is gevormd in de branderzone 230. In een voorbeelduitvoeringsvorm wordt een reductie van NOx van ongeveer 50% verkregen in deze verbrandingszone 240. De resulterende gecombineerde gassen worden dan gekoeld in de conditioneringszone 250, bijvoorbeeld door het injecteren van lucht. In een verdere uitvoeringsvorm treden de gekoelde gassen dan de selectieve katalytische reductie (SCR) een katalysatormodule (niet getoond) binnen via uitlaatmiddelen 251, waar de resterende ammoniak reageert met de resterende NOx om een verdere reductie van NOx te verkrijgen.

Zoals hierboven beschreven beeft het verbrandingssysteem 200 drie zones 230, 240, 250.

In de branderzone 230 zal ammoniak (NH3) worden geoxideerd, tezamen met alle aanwezige koolwaterstoffen, zuren, mercaptanen, en dergelijke. Onttrokken dampen en afvallucht worden in de branderzone 230 ingevoerd, bij voorkeur in nabijheid van de brander 231. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een hulpbrander (niet getoond) gebruikt om het systeem 200 en meer in het bijzonder de branderzone 230 tot de benodigde temperatuur Tl te brengen en zal de branderzone 230 op deze temperatuur Tl te houden. Bij voorkeur wordt een frequentiesnelheidsgecontroieerde ventilator gebruikt om de nodige hoeveelheid lucht te verschaffen aan de brander 231. Bij voorkeur wordt deze ventilator gecontroleerd door een temperatuurcontrole-inrichting van de branderzone 230 en/of verbrandingszone 240. De brander 231 kan bijvoorbeeld in werking zijn bij een lambdawaarde van 1.1, wat zou resulteren in hoogadiabatische temperatuur van ongeveer 1600 °C en meer. Er wordt dus meer lucht dan nodig in de branderzone 230 en/of verbrandingszone 240 geïnjecteerd. Dit kan worden bereikt door het meten van een temperatuur in de branderzone 230 en/of verbrandingszone 240 en het op gepaste wijze controleren van de snelheid van de ventilator. Op alternatieve wijze kan een ventilator die bij een constante snelheid werkt en daardoor een constante stroomsnelheid genereert, worden geopend en gesloten om de hoeveelheid lucht in de branderzone 230 en/of verbrandingszone 240 te controleren.

In de verbrandingszone 240 zal het resterende deel van het ammoniak bevattende afvalgas 220 worden ingevoerd door tweede toevoermiddelen 221. HetNH3 van de afvaldampen zal reageren met het NOx dat is gevormd in de branderzone 230 om zo stikstofgas (N2) en water (H2O) te vormen. Bij voorkeur wordt de verhouding van ammoniakafvalgas dat de branderzone 230 en de verbrandingszone 240 binnentreedt gecontroleerd door middel van een

BE2017/5802 stroomsnelheidscontroleklep die, op haar beurt, wordt gecontroleerd door de NOx--meting op het einde van het verbrandingsproces, bijvoorbeeld na de katalysatorblok. In toevoeging op of alternatief kunnen NOx-metingen worden uitgevoerd in de branderzone 230, in de verbrandingszone 240, op het einde van een koelstap, en/of in de conditioneringszone 250.

In de conditioneringszone 250 worden rookgassen gemengd met koellucht om de temperatuur te doen dalen en de vereisten van de katalysatormodule te bereiken. Koellucht wordt bij voorkeur toegevoegd door middel van elektropneumatische luchtdempers, inaar de vakman kan alternatieve manieren om koellucht te verschaffen bedenken. In uitvoeringsvormen waarbij geen katalysatormodule wordt verschaft, worden rookgassen uitgestoten naar de atmosfeer. Wanneer zuren en/of assen aanwezig zijn in de rookgassen, kan een bijkomende rookgasschoonmaakstap worden toegevoegd door middel van een filterreactor, bijvoorbeeld HCl, SOx en Stoffilter, voordat het rookgas wordt uitgestoten in de atmosfeer.

In een verdere uitvoerginsvorm wordt een katalysatorzone 160 verschaft. Bijvoorbeeld een katalysatormodule kan worden gepositioneerd in het pad van de gekoelde rookgasstroom. In deze zone reageert het resterende ammoniak met het resterende NOx om stikstof en water te vormen. De katalysator heeft ook een bufferwerking aangezien ammoniak wordt geabsorbeerd aan het oppervlak voordat het reageert met NOx.

De temperatuur Tl in de branderzone 230 is typisch veel hoger dan 1000 °C, omwille van het feit dat de oxidatiereactie van ammoniak het meest effectief is bij temperaturen boven 1000 °C. Deze hoge temperaturen kunnen ook veroorzaken dat op voordelige wijze alle geurcomponenten volledig worden vernietigd.

De temperatuur T2 in de verbrandingszone 240 is bij voorkeur ongeveer 930 °C, omwille van het feit dat de reactie van NO en/of NO2 met ΝΉ3 om H2O en N2 te vormen het meest stabiel en effectief is bij deze temperatuur.

In een voorkeursuitvOeringsvonn werkt het verbrandingssysteem 200 bij een lichte onderdruk.

In een uitvoeringsvorm kunnen de rookgassen worden geëvacueerd naar een schoorsteen na de verbrandingszone 240 door middel van een rookgasonttrekkingsventilator. Deze ventilator wordt bij voorkeur op basis van frequentiesnelheid gecontroleerd en zorgt ervoor dat zones 230, 240, 250 in een toestand van lichte onderdruk verkeren.

BE2017/5802

Terwijl de principes var· de uitvinding hierboven beschreven zijn aan de hand van specifieke uitvoeringsvormen, zal begrepen worden dat de beschrijvingstekst gemaakt is ter voorbeeld en nie als beperkend voor de beschermingsomvang die wordt bepaald door de aangehangen conclusies.

Claims (10)

Conclusies

1. Een werkwijze voor het verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat, de werkwijze omvattende de stappen:

- het verschaffen van een eerste stroom van afval en een tweede stroom van al'val;

- het in een branderzone invoeren van de eerste stroom van afval;

- het oxideren van de eerste stroom van afval bij een eerste temperatuurbereik in de branderzone zodat NOx wordt gevormd;

- het in een verbrandingszone invoeren van net NOx-bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval; en

- het mengen van het NOx-bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval in de verbrandingszone bij een tweede temperatuurbereik zodanig dat NOx-concentratie in de verbrandingszone wordt verlaagd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, verder omvattende de stappen:

- het in een conditioneringszone invoeren van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval; en

- het koeien van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval in de conditioneringzone bij een derde temperatuurbereik.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, verder omvattende de stappen:

- het in een katalysatorzone invoeren van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval; en

- het in de katalysatorzone invoeren van een katalysator bij een vierde temperatuurbereik zodanig dat NOx-concentratie in de katalysatorzone wordt verlaagd.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij liet eerste temperatuurbereik tussen 850 en 2000 °C, bij voorkeur tossen 1000 en 1500 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1250 °C, en meest bij voorkeur tussen 1050 en 1150 °C is.

5 - een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval.

33. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-32, waarbij de stikstofgebonden bestanddelen eender welke van ammoniak, ureum en stikstofgas omvatten.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het tweede temperatuurbereik tussen 800 en 1000 °C, bij voorkeur tussen 850 en 950 °C, meer bij voorkeur tussen 875 en 940 °C, en meest bij voorkeur tussen 900 en 935 °C is.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 2-5, waarbij het derde temperatuurbereik tussen 350 en 950 °C, bij voorkeur tussen 400 en 935 °C, meer bij voorkeur tussen 450 en 850 °C is.

7. Werkwijze volgens één der conclusies 3-6, waarbij het vierde temperatuurbereik tussen 150 en 650 °C, bij voorkeur tussen 200 en 500 °C, meer bij voorkeur tussen 230 en 450 °C, en meest bij voorkeur' tussen 320 en 380 °C is.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het in de branderzone invoeren van de eerste stroom van afval het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom omvat op basis van een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval.

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het in de branderzone invoeren van de eerste stroom van afval het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom omvat op basis van een concentratie van NOx in ten minste één van de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en katalysatorzone.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het in de verbrandingszone invoeren van de tweede stroom van afval het controleren van de hoeveelheid afval in de tweede stroom omvat op basis van een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het in de verbrandingszone invoeren van de tweede stroom van afval het controleren van de hoeveelheid afval in de tweede stroom omvat op basis van een concentratie van NOx in ten minste één van de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en katalysatorzone.

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het in de verbrandingszone invoeren van het NOx-bevattende geoxideerde afval het doorsturen van het NOx-bevattende geoxideerde afval vanaf de branderzone doorheen ten minste één mengwand in de richting van de verbrandingszone omvat.

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, omvattende de stap van het in de verbrandingszone invoeren van een bijkomende hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen.

14. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende de stap van het controleren van het eerste temperatuurbereik in de branderzone op basis van ten minste één van:

- een concentratie van NOx in de branderzone;

BE2017/5802

BE2017/5802

- een concentratie van NOx in de verbrandingszone;

- een concentratie van NOx in de conditioneringszone;

- een concentratie van NOx in de katalysatorzone;

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval; en

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval.

15. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, verder omvattende de stap van het controleren van het tweede temperatuurbereik in de verbrandingszone op basis van ten minste één van:

- een concentratie van NOx in de branderzone;

- een concentratie van NOx in de verbrandingszone;

- een concentratie van NOx in de conditioneringszone;

- een concentratie van NOx in de katalysatorzone;

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval; en

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afval.

16. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij de stikstofgebonden bestanddelen eender welke van ammoniak, ureum en stikstofgas omvatten.

17. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, waarbij het afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat eender welke van de volgende is: een afvalgas, een afvalvloeistof, afvalslib, vast afval, of elke combinatie daarvan.

18. Een systeem voor hei verbranden van afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat, het systeem omvattende de stappen:

- een branderzone omvattende een brander;

- een verbrandingszone;

- eerste toevoenniddelen die geconfigureerd zijn voor het verschaften van een eerste stroom van afval en tweede toevoenniddelen voor het verschaffen van een tweede stroom van afval, waarbij :

- de eerste toevoenniddelen geconfigureerd zijn voor het in de branderzone invoeren van de eerste stroom van afval;

- de brander geconfigureerd is voor het oxideren van de eerste stroom van afval bij een eerste temperatuurbereik in de branderzone zodanig dat NOx wordt gevormd;

- de tweede toevoenniddelen geconfigureerd zijn voor het in de verbrandingszone invoeren van de tweede stroom van afval; en

BE2017/5802 mengmiddelen die geconfigureerd zijn voor het mengen van het NOx-bevattende geoxideerde afval en de tweede stroom van afval in de verbrandingszone bij een tweede temperatuurbereik zodanig dat de NOx-concentratie in de verbrandingszone wordt verlaagd.

19. Systeem volgens conclusie 18, verder omvattende:

- een conditioneringszone geconfigureerd om het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval vanaf de verbrandingszone te ontvangen; en

- koelmiddelen die geconfigureerd zijn voor het koelen van het mengsel van geoxideerd afval en de tweede stroom van afval in de conditionermgzone bij een derde temperatuurbereik.

20. Systeem volgens conclusie 18 of 19, verder omvattende:

- een katalysatorzone die geconfigureerd is voor het ontvangen van het mengsel van geoxideerd afvai en de tweede stroom van afval; en

- katalysatortoevoermiddelen die geconfigureerd zijn voor het in de katalysatorzone invoeren van een katalysator bij een vierde temperatuurbereik zodanig dat NOx-concentratie in de katalysatorzone wordt verlaagd.

21. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-20, waarbij het eerste temperatuurbereik tussen 850 en 2000 °C, bij voorkeur tussen 1000 en 1500 °C, meer bij voorkeur tussen 1000 en 1250 °C, en meest bij voorkeur tussen 1050 en 1150 °C is.

22. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-21, waarbij het tweede temperatuurbereik tussen 800 en 1000 °C, bij voorkeur tussen 850 en 950 °C, meer bij voorkeur tussen 875 en 940 °C, en meest bij voorkeur tussen 900 en 935 °C is.

23. Systeem volgens één der conclusies 18-23, waarbij het derde temperatuurbereik tussen

350 en 950 °C, bij voorkeur tussen 400 en 935 °C, meer bij voorkeur tussen 450 en 850 °C is.

24. Systeem volgens één der conclusies 18-23, waarbij het vierde temperatuurbereik tussen

150 en 650 °C, bij voorkeur tussen 200 en 500 °C, meer bij voorkeur tussen 230 en 450 °C, en meest bij voorkeur tussen 320 en 380 °C is.

25. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-24, omvattende een eerste controleinrichting geconfigureerd voor het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom op basis van een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van afvai.

BE2017/5802

26. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-25, omvattende een tweede controle-inrichting geconfigureerd voor het controleren van de hoeveelheid afval in de eerste stroom op basis van een concentratie van NOx in ten minste één van de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en katalysatorzone.

27. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-26, omvattende een derde controleinrichting geconfigureerd voor het controleren van de hoeveelheid afval in de tweede stroom op basis van een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval.

28. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-27, omvattende een vierde controle-inrichting geconfigureerd voor liet controleren van de hoeveelheid afval in de tweede stroom op basis van een concentratie van NOx in ten minste één van de branderzone, verbrandingszone, conditioneringszone en katalysatorzone.

29. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-28, waarbij de mengmiddelen ten minste één mengwand omvatten die geconfigureerd is voor het daardoorheen doorsturen van het NOx-bevattende geoxideerde afval vanaf de branderzone in de richting van de verbrandingszone.

30. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-29, omvattende bijkomende toevoermiddelen die geconfigureerd zijn voor het in de verbrandingszone invoeren van een bijkomende hoeveelheid stikstofgebonden bestanddelen.

31. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-30, verder omvattende een eerste temperatuurcontrole-inrichting geconfigureerd voor het controleren van het eerste temperatuurbereik in de branderzone op basis van ten minste één van:

- een concentratie van NOx in de branderzone;

- een concentratie van NOx in de verbrandingszone;

- een concentratie van NOx in de conditioneringszone;

- een concentratie van NOx in de katalysatorzone;

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval; en

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de tweede stroom van al'val.

32. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-31, verder omvattende een tweede temperatuurcontrole-inrichting geconfigureerd voor het controleren van het tweede temperatuurbereik in de verbrandingszone op basis van ten minste één van:

- een concentratie van NOx in de branderzone;

BE2017/5802

- een concentratie van NOx in de verbrandingszone;

- een concentratie van NOx in de conditioneringszone;

- een concentratie van NOx in de katalysatorzone;

- een concentratie van stikstofgebonden bestanddelen in de eerste stroom van afval; en

10 34. Systeem volgens één der voorgaande conclusies 18-33, waarbij het afval dat stikstofgebonden bestanddelen omvat eender welke van de volgende is: eert afvalgas, een afvalvloeistof, afvalslib, vast afval, of elke combinatie daarvan.