BE1025691B1

BE1025691B1 - Een verbrandingsproces en een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen

Info

Publication number: BE1025691B1
Application number: BE2017/5801A
Authority: BE
Inventors: Marcel Goemans; Wojciech Krzysztof Liksza
Original assignee: Europem Technologies Nv
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2019-06-11
Also published as: BE1025691A1

Abstract

Een verbrandingsproces is voorzien voor het verbranden van organische stoffen omvattende de stappen: het aanvoeren van een organische stofbron in een eerste verbrandingszone waarbij de organische stofbron organische stoffen omvat; het aanvoeren van een eerste zuurstofbron in de eerste verbrandingszone; het verbranden van de organische stoffen in de eerste verbrandingszone gebruikmakend van de eerste zuurstofbron bij een eerste operationele temperatuur van ten minste 850°C en een eerste lambda-waarde kleiner dan 1.0, daarbij vormende een verbrandingsproductgas; optioneel het koelen van het verbrandingsproductgas; het aanvoeren van het, optioneel gekoelde, verbrandingsproductgas in een tweede verbrandingszone; het aanvoeren van een tweede zuurstofbron in de tweede verbrandingszone; het verbranden van de organische stoffen van het, optioneel gekoelde, verbrandingsproductgas in de tweede verbrandingszone bij een tweede operationele temperatuur tussen 800°C en 950°C en een tweede lambda-waarde hoger dan 1.0, daarbij vormende een rookproductgas.

Description

Een verbrandingsproces en een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen

VELD VAN DE UITVINDING

Het veld van de uitvinding is gericht op een verbrandingsproces en een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen.

Achtergrond van de uitvinding

Een verbrandingsproces voor het verbranden van organische stoffen is in het algemeen bekend. Bijvoorbeeld, afval bevattende organische stoffen wordt verbrand in een verbrandingseenheid. Het afval omvat in het algemeen stikstofcomponenten. Het verbrandingsproces kan NOx vormen op een hoog niveau, zoals hoger dan 200 mg/Nm³, in de rookgassen van het verbrandingsproces. De vorming van NOx in het rookgas dient te worden gereduceerd.

Typisch kan het geproduceerde NOx worden gereduceerd door het injecteren van ammonia of urea in de rookgassen in de verbrandingseenheid waarbij de rookgassen een temperatuur hebben tussen 950 en 1050°C of door het injecteren van ammonia of urea in de rookgassen stroomopwaarts van een katalysatorzone welke een katalysator omvat, waarbij de rookgassen een temperatuur hebben tussen 200°C en 450°C.

De bestaande oplossingen vereisen het verbruik van een reagens (ammonia of urea) en/of additionele delen, zoals een injectiesysteem en/of een katalysator, voor het reduceren van de geproduceerde NOx in de rookgassen.

Samenvatting van de uitvinding

Uitvoeringsvormen van de uitvinding beogen het verbrandingsproces te verbeteren om de vorming van thermische en chemische NOx te minimaliseren en om de hoeveelheid NOx te reduceren of elimineren in de rookgassen van een verbrandingsproces van organische stoffen op een eenvoudige wijze.

Volgens een eerste aspect van de uitvinding is een verbrandingsproces voorzien voor het verbranden van organische stoffen, het proces omvattende de stappen:

(i) Het aanvoeren van een organische stofbron (w) in een eerste verbrandingszone waarbij de organische stofbron organische stoffen omvat;

(ii) Het aan voeren van een eerste zuur stofbron in de eerste verbrandingszone;

(iii) Het verbranden van de organische stoffen in de eerste verbrandingszone gebruikmakend van de eerste zuurstofbron bij een eerste operationele temperatuur van ten minste 850°C

BE2017/5801 en een eerste lambda-waarde kleiner dan 1.0, daarbij vormende een verbrandingsproductgas, waarbij de eerste lambda-waarde is gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron in relatie tot de zuurstof in de eerste verbrandingszone ;

(iv) Optioneel het koelen van het verbrandingsproductgas;

(v) Het aanvoeren van het, optioneel gekoelde, verbrandingsproductgas in een tweede verbrandingszone ;

(vi) Het aan voeren van een tweede zuurstofbron in de tweede verbrandingszone;

(vii) Het verbranden van de organische stoffen van het, optioneel gekoelde, verbrandingsproductgas in de tweede verbrandingszone bij een tweede operationele temperatuur tussen 800°C en 950°C en een tweede lambda-waarde hoger dan 1.0, daarbij vormende een rookproductgas, waarbij de tweede lambda-waarde is gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron in relatie tot de zuurstof in de tweede verbrandingszone.

Het verbrandingsproces volgens de uitvinding voorziet dat de organische stoffen worden verbrand in de eerste verbrandingszone bij een reducerende omgeving welke een tekort aan zuurstof heeft (lambda is kleiner dan 1.0). Als gevolg daarvan worden in de eerste verbrandingsstap in hoofdzaak de koolstof elementen geoxideerd, waarbij het verbrandingsproductgas koolstofmonoxide en optioneel waterstofgas bevat. Vrije zuurstof kan reageren met waterstofgas om water te vormen (H₂O). In de eerste verbrandingszone is in hoofdzaak geen of weinig zuurstof aanwezig om te combineren met stikstof om NOx te vormen. In deze stap, wordt de temperatuur van het gas in de eerste verbrandingszone op een eerste operationele temperatuur gehouden van ten minste 850°C. Op deze wijze, worden de organische stoffen gemakkelijk verbrand. In aanvulling staat deze eerste operationele temperatuur in hoofdzaak volledige eliminatie of vernietiging van stinkende componenten toe.

De organische stoffen in het geproduceerde verbrandingsproductgas worden verder verbrand in de tweede verbrandingszone. Aan de tweede verbrandingszone wordt een tweede zuurstofbron toegevoegd voor het voorzien van een oxiderende omgeving in de tweede verbrandingszone welke een super-stoichiometrische verhouding heeft (lambda-waarde is hoger dan 1.0) tussen de organische stoffen en de zuurstof. In deze stap, wordt de temperatuur van het gas in de tweede verbrandingszone gehouden op een tweede operationele temperatuur beneden 950°C. Op deze wijze, zal de aanwezige zuurstof reageren met koolstof in plaats van met stikstof, waarbij een

BE2017/5801 redelijke laag gehalte aan koolstofmonoxide wordt verkregen (kleiner dan 10 mg/Nm³) en de hoeveelheid van geproduceerd NOx in de rookgassen laag wordt gehouden (<150 mg/Nm³). De overblijvende vrije stikstofelementen worden voornamelijk omgezet naar stikstof N₂ gas.

In voorbeelduitvoeringsvormen, kunnen de organische stoffen van de organische stof gebonden stikstof bevatten en kunnen in hoofdzaak geen gebonden stikstof bevatten.

In voorbeelduitvoeringsvormen kan een eerste verbrandingseenheid de eerste verbrandingszone omvatten en kan een tweede verbrandingseenheid de tweede verbrandingszone omvatten.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, kan elke verbrandingseenheid een verbrandingskamer omvatten voor het behuizen van de verbrandingszone.

Optioneel, het verbrandingsproductgas kan worden gekoeld voordat het verbrandingsproductgas wordt aangevoerd in de tweede verbrandingszone. Bijvoorbeeld in het geval dat de eerste operationele temperatuur hoger is dan de tweede operationele temperatuur, kan het verbrandingsproductgas worden gekoeld voordat het verbrandingsproductgas wordt aangevoerd in de tweede verbrandingszone zodat de tweede operationele temperatuur beneden 950°C wordt gehouden.

In een uitvoeringsvorm, omvat de koelingsstap het koelen van het verbrandingsproductgas in een koelingszone naar een koelingsinsteltemperatuur, welke gelijk is of lager dan de tweede operationele temperatuur. Bij voorkeur wordt de koelingsinsteltemperatuur kleiner gekozen dan de tweede operationele temperatuur. In een voorbeeld is de koelingsinsteltemperatuur tussen 900 een 850°C, bij voorkeur beneden 850°C, meer bij voorkeur beneden 800°C.

De koelingszone wordt bij voorkeur ingericht stroomopwaarts van de tweede verbrandingszone. In voorbeelduitvoeringsvormen, wordt de koelingszone ingericht stroomafwaarts van de eerste verbrandingszone en kan worden geïntegreerd in de eerste verbrandingseenheid, zoals ingericht binnen in de eerste verbrandingseenheid stroomafwaarts van een eerste verbrandingszone van de eerste verbrandingseenheid.

De voorkeursuitvoeringsvormen zijn weerspiegeld in de afhankelijke conclusies.

Volgens een tweede aspect van de uitvinding is een ovensysteem voorzien, omvattende:

BE2017/5801

- een eerste verbrandingseenheid omvattend een eerste verbrandingszone ingericht voor het verbranden van een organische stof aangevoerd van een organische stofbron, daarbij een verbrandingsproductgas vormend;

- optioneel een koelmiddel ingericht voor het koelen van het verbrandingsproductgas;

- een tweede verbrandingseenheid omvattend een tweede verbrandingszone ingericht voor het verbranden van het, optioneel gekoelde, verbrandingsproductgas;

- aanvoermiddelen voor het aan voeren van de organische stofbron in de eerste verbrandingszone, een eerste zuurstofbron in de eerste verbrandingseenheid en een tweede zuurstofbron in de tweede verbrandingseenheid;

- een besturingssysteem ingericht voor het besturen van één of meer van de volgende: de aanvoermiddelen, de eerste verbrandingseenheid, het optionele koelmiddel en de tweede verbrandingseenheid, zodanig dat een eerste operationele temperatuur in de eerste verbrandingseenheid ten minste 850 °C is en een eerste lambda-waarde kleiner is dan 1.0, waarbij de eerste lambda-waarde is gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron in relatie tot de zuurstof in de eerste verbrandingszone, en zodanig dat een tweede operationele temperatuur in de tweede verbrandingseenheid tussen 800 en 950 °C is en een tweede lambda-waarde hoger is dan 1.0, waarbij de tweede lambda-waarde is gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron in relatie tot de zuurstof in de tweede verbrandingszone.

In voorbeelduitvoeringsvormen, omvatten de aanvoermiddelen eerste aanvoermiddelen voor het aanvoeren van de organische stofbron in de eerste verbrandingseenheid, eerste zuurstofaanvoermiddelen ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofbron in de eerste verbrandingseenheid en/of tweede zuurstofaanvoermiddelen ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofbron in de tweede verbrandingseenheid.

In voorbeelduitvoeringsvormen, omvat het ovensysteem een koelingszone ingericht stroomopwaarts van de tweede verbrandingseenheid, waarbij het verbrandingsproductgas wordt gekoeld door de optionele koelmiddelen in de koelingszone.

In voorbeelduitvoeringsvormen, omvat de eerste verbrandingseenheid één van een vertikale of horizontale statische oven, een draaibare drum, zoals een draaibare oven, een gefluïdiseerde bedoven, een statische roosteroven of een bewegende roosteroven.

Voorkeursuitvoeringsvormen zijn weerspiegeld in de afhankelijke conclusies.

BE2017/5801

In een voorbeelduitvoeringsvorm, heeft het verbrandingsproductgas een calorische waarde van ten minste 2.0 MJ/Nm3 en ten meeste 5.0 MJ/ Nm3, bij voorkeur een calorische waarde van ten minste 2.5 MJ/Nm3 en ten meeste 4.5 MJ/ Nm3.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, wordt de aanvoerverhouding van de organische stofbron ten opzichte van de zuurstofbron van de aanvoerstappen (i) en (ii) bestuurd zodanig dat de eerste lambda-waarde in de eerste verbrandingszone kleiner is dan 1.0.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, is de eerste operationele temperatuur in het bereik tussen 850 en 1350°C, bij voorkeur tussen 900 en 1100°C, meer bij voorkeur ongeveer 1050°C, en/of waarbij de eerste lambda-waarde kleiner is dan 0.9, bij voorkeur kleiner dan 0.8, meer bij voorkeur tussen 0.7 en 0.5.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de eerste verbrandingsstap (iii) het deels recirculeren van het verbrandingsproductgas in de eerste verbrandingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, wordt gedurende de eerste verbrandingsstap (iii) de eerste verbrandingszone gekoeld door een koelingsstap, bij voorkeur omvattende het koelen van het rookproductgas stroomafwaarts van de tweede verbrandingszone en het aanvoeren van het gekoelde rookproductgas in de eerste verbrandingszone, voor het in stand houden van de eerste operationele temperatuur beneden 1150°C, bij voorkeur bij ongeveer 1050°C.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de optionele koelingsstap (iv) het koelen van het verbrandingsproductgas naar een koelingsinsteltemperatuur, welke gelijk is of lager dan de tweede operationele temperatuur.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, is de tweede operationele temperatuur ten minste 850 °C, bij voorkeur tenminste 900 °C, meer bij voorkeur tussen 920 en 930 °C.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, wordt de aanvoer verhouding van het verbrandingsproductgas en de zuurstofbron van de aanvoerstappen (v) en (vi) bestuurd zodanig dat de tweede lambda-waarde in de tweede verbrandingszone groter is dan 1.0, bij voorkeur tussen 1.1 en 1.3.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat het proces aanvullend de stap:

BE2017/5801 (viii) Het aanvoeren van een ondersteuningsbrandstof in de eerste verbrandingszone en/of de tweede verbrandingszone.

In uitvoeringsvormen, kan de ondersteuningsbrandstof een brandstofgas zijn, zoals een waterstofgas en een natuurlijk fossielgas, en kan een vloeistofbrandstof, zoals diesel, zijn.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de optionele koelingsstap (iv) het koelen van het rookproductgas stroomafwaarts van de tweede verbrandingszone en het gebruiken van het gekoelde rookproductgas (cF) voor het koelen van het verbrandingsproductgas (P).

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de optionele koelingsstap (iv) het aanvoeren van water, zoals het sproeien van water in een koelingszone stroomafwaarts van de eerste verbrandingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, wordt de optionele koelingsstap (iv) bestuurd als functie van de tweede operationele temperatuur.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, is een warmte-herwinboiler voorzien en geïntegreerd in ten minste één van de eerste verbrandingszone, de koelingszone en de tweede verbrandingszone, aanvullend de stap omvattend het terugwinnen van warmte van ten minste één van de eerste verbrandingszone, de koelingszone en de tweede verbrandingszone door de warmte-herwinboiler.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de warmte-herwinboiler een warmte-herwinvloeistof ingericht voor het koelen van ten minste één van de eerste verbrandingszone, de koelingszone en de tweede verbrandingszone, en waarbij een stroom van de warmte-herwinvloeistof wordt bestuurd als functie van een temperatuur in respectievelijk de eerste verbrandingszone, de koelingszone en de tweede verbrandingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, is een verblijftijd in de eerste verbrandingszone ten hoogste 4 s, bij voorkeur ten hoogste 2 s, meer bij voorkeur minder dan 1 s.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, is een verblijftijd in de tweede verbrandingszone ten hoogste 4 s, bij voorkeur ten hoogste 2 s, meer bij voorkeur minder dan 1 s.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, wordt de tweede zuurstofaanvoerstap (vi) bestuurd zodanig dat het rookproductgas minder dan 5 vol%, bij voorkeur minder dan 3 vol% zuurstof omvat. Een lager zuurstof niveau is voordelig wanneer gebruikmakend van gekoeld rookproductgas cF als koelmiddel van het verbrandingsproductgas P. Op deze wijze, kan het gekoeld rookproductgas cF

BE2017/5801 worden gebruikt voor het koelen van het verbrandingsproductgas P terwijl het zuurstof niveau in de corresponderende eerste verbrandingszone en/of tweede verbrandingszone in hoofdzaak niet wordt aangetast.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, waarbij de tweede zuurstofaanvoerstap (vi) het aanpassen van de tweede zuurstofstroom gebaseerd op een stap van het meten van de zuurstofvolumeconcentratie in het rookproductgas omvat.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, wordt de zuurstofstroom van de tweede zuurstofaanvoerstap (vi) voorafbepaald gebaseerd op een stap van het theoretisch berekenen van een concentratie van zuurstof in het rookproductgas gebaseerd op een voorafbepaalde vergelijking, waarbij bij voorkeur de berekening wordt gebaseerd op een concentratie van zuurstof van ten hoogste 3 vol.%.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, aanvullend een opstartproces omvattend voorafgaand aan de verbrandingsstap (iii), welk opstartproces de stappen omvat: (ix) het besturen van de aanvoer stappen (i), (ii), optioneel inclusief de aanvoerstap (viii), zodanig dat de temperatuur in de eerste verbrandingszone een in hoofdzaak stabiele opstarttemperatuur bereikt van ten minste 850 °C en een eerste lambda-waarde van ten minste 1.0; (x) het reduceren van de eerste zuurstofbronstroom van de aanvoerstap (ii) terwijl de organische stofbronstroom van de aanvoerstap (ii) in hoofdzaak constant wordt gehouden zodanig dat de eerste lambda-waarde wordt gereduceerd naar kleiner dan 1.0, bij voorkeur kleiner dan 0.9, meer bij voorkeur ongeveer 0.85, zelfs meer bij voorkeur kleiner dan 0.8, daarbij de eerste operationele temperatuur bereikend tussen 900 en 1100 °C.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, is de tijd van de stap (x) van het verminderen van de zuurstofbronstroom minder dan 10 s. Dit ondersteunt een snelle vermindering van het zuurstofniveau in de eerste verbrandingszone en beperkt de maximumtemperatuur bereikt in de eerste verbrandingszone gedurende de verminderingsstap (x) terwijl de eerste lambda-waarde wordt verminderd van boven 1.0 naar beneden 1.0 in de eerste verbrandingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de organische stofbron ten minste één geselecteerd uit een gasfase, een vloeistoffase, een slibfase en een vastestoffase.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de organische stofbron een vastestoffase, waarbij de eerste verbrandingszone een rooster omvat of de eerste verbrandingszone is voorzien van een

BE2017/5801 draaibare drum, zoals een draaiende oven, of waarbij de organische stofbron een slibfase omvat, waarbij de eerste verbrandingszone een gefluïdiseerd bed omvat.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvatten de aanvoermiddelen eerste aanvoermiddelen voor het aanvoeren van de organische stofbron in de eerste verbrandingseenheid, eerste zuurstofaanvoermiddelen ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofbron in de eerste verbrandingseenheid en/of tweede zuurstofaanvoermiddelen ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofbron in de tweede verbrandingseenheid.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de eerste verbrandingseenheid één van een draaibare drum, zoals een draaibare oven, een gefluïdiseerd bed of een roostersysteem.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de draaibare drum een afdichtingssysteem voor het voorkomen van luchtlekkage in de draaibare drum.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat het ovensysteem een koelingszone ingericht stroomopwaarts van de tweede verbrandingseenheid, waarbij het verbrandingsproductgas wordt gekoeld door de optionele koelmiddelen in de koelingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, zijn de tweede verbrandingseenheid en optioneel de koelingszone ingericht voor het verwijderen van as aan de bodemzijde van respectievelijk de tweede verbrandingseenheid en de koelingszone.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de eerste verbrandingseenheid een temperatuursensor voor het meten van de eerste operationele temperatuur en waarbij het besturingssysteem is ingericht voor het besturen van de eerste operationele temperatuur in reactie op de gemeten eerste operationele temperatuur.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de eerste verbrandingseenheid koelmiddelen voor het koelen van de eerste verbrandingseenheid, de koelmiddelen ten minste één van aanvoermiddelen voor het aanvoeren van gekoeld rookproductgas en aanvoermiddelen voor het aanvoeren van water in de eerste verbrandingseenheid omvattende, zoals een sproeiapparaat voor het sproeien van water in de eerste verbrandingseenheid.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de eerste verbrandingseenheid recirculatiemiddelen voor het deels recirculeren van het verbrandingsproductgas in de eerste verbrandingszone.

BE2017/5801

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvatten de recirculatiemiddelen een mengwand ingericht aan een stroomafwaarts einde van de eerste verbrandingseenheid en hebbende een meervoud van openingen ingericht voor het richten van het verbrandingsproductgas stroomafwaarts van de mengwand langs een meervoud van stromingstrajecten welke in hoofdzaak parallel aan elkaar zijn.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de tweede verbrandingseenheid een temperatuursensor voor het meten van de tweede operationele temperatuur en waarbij het besturingssysteem is ingericht voor het besturen van de tweede operationele temperatuur in reactie op de gemeten tweede operationele temperatuur.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, worden de optionele koelmiddelen bestuurd in reactie op de gemeten tweede operationele temperatuur.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat het ovensysteem aanvullend ten minste één ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel ingericht voor het aanvoeren van een ondersteuningsbrandstof in ten minste één van de eerste verbrandingszone en de tweede verbrandingszone, en waarbij de ten minste één ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel wordt bestuurd door het besturingssysteem in reactie op een meting van de eerste operationele temperatuur en/of in reactie op een meting van de tweede operationele temperatuur.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat het ovensysteem aanvullend een warmte-herwinboiler geïntegreerd in ten minste één van de eerste verbrandingseenheid, de optionele verkoelingsmiddelen en de tweede verbrandingseenheid omvattend.

In een voorbeelduitvoeringsvorm, omvat de eerste verbrandingseenheid een verbrandingskamer voor het onderbrengen van de verbrandingszone hebbende een lengte naar diameter verhouding tussen 3 en 8, meer bij voorkeur hebbende een lengte naar diameter verhouding van ongeveer 4.

BE2017/5801

Korte aanduiding van de figuren

De begeleidende figuren worden gebruikt voor het illustreren van huidige voorkeurs- niet beperkende voorbeelduitvoeringsvormen van apparaten volgens de huidige uitvinding.

De bovengenoemde en andere voordelen van de elementen en doelstellingen van de uitvinding worden duidelijk en de uitvinding kan beter worden begrepen uit de volgende gedetailleerde beschrijving wanneer gelezen in samenhang met de begeleidende figuren in welke:

Fig. 1 een schematische tekening is van een voorbeelduitvoeringsvorm van een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen;

Fig. 2 een schematische tekening is van een andere voorbeelduitvoeringsvorm van een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen;

Fig. 3 een schematische tekening is van een ander meer gedetailleerde voorbeelduitvoeringsvorm van een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen;

Fig. 4 een schematische tekening is van een andere meer gedetailleerde voorbeelduitvoeringsvorm van een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen;

Gedetailleerde beschrijving van de geïllustreerde uitvoeringsvormen

De figuren zijn enkel schematisch en niet beperkend. In de figuren kunnen de grootte van enkele elementen overdreven zijn en worden niet op schaal getekend voor illustratieve doeleinden. Referentietekens in de conclusies worden niet beperkend bedoeld voor de beschermingsomvang. In de figuren worden dezelfde referentietekens gebruikt voor het refereren naar dezelfde of overeenkomstige elementen.

Fig. 1 illustreert een voorbeelduitvoeringsvorm van een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen. Het systeem omvat een eerste verbrandingseenheid 100, een tweede verbrandingseenheid 200 en een besturingssysteem 10. Het systeem omvat verder eerste aanvoermiddelen 110 ingericht voor het aan voeren van een organische stofbron W in de eerste verbrandingseenheid 100, eerste zuurstofaanvoermiddelen 120 ingericht voor het aan voeren van een eerste zuurstofbron Ol in een eerste verbrandingszone 105 van de eerste verbrandingseenheid 100 en tweede zuurstofaanvoermiddelen 320 ingericht voor het aan voeren van een tweede zuurstofbron O2 in een tweede verbrandingszone 205 van de tweede verbrandingseenheid 200. Het besturingssysteem bestuurt de eerste verbrandingseenheid 100, de tweede verbrandingseenheid 200, eerste aanvoermiddelen 110, eerste zuurstofaanvoermiddelen 120 en de tweede zuurstofaanvoermiddelen 320 (voor eenvoud worden in figuur 1 niet alle besturingslijnen weergegeven).

BE2017/5801

De organische stofbron W kan elke afvalbron zijn, inclusief gasvormig afval, vloeistofvormig afval, zoals vervuild water, vastestofafval of slibafval. De eerste zuurstofbron 01 en de tweede zuurstofbron O2 kan elk zijn van lucht, zuurstof of elke andere geschikte oxiderende middel bevattende bron. Hoewel de eerste zuurstofbron 01 en de tweede zuurstofbron O2 worden geïllustreerd als twee volledig gescheiden stromen, is het voor de vakman duidelijk dat beide van de eerste zuurstofbron 01 en de tweede zuurstofbron O2 kunnen voortkomen uit één en dezelfde zuurstofbron in een alternatieve uitvoering. Composities van de eerste zuurstofbron 01 en de tweede zuurstofbron O2 kunnen daarom in hoofdzaak identiek zijn of kunnen verschillend zijn, afhankelijk van de actuele configuratie van de eerste en tweede zuurstofaanvoermiddelen 120, 220.

De eerste zuurstofaanvoermiddelen 110 kunnen elk geschikt middel zijn, zoals een ventilator, een aanvoerbesturingsklep of een druksysteem, ingericht voor het aanvoeren van de eerste zuurstofbron 01, zoals lucht, zuurstof, etc., in de eerste verbrandingszone 105 van de eerste verbrandingseenheid 100.

De eerste verbrandingseenheid is ingericht voor het ontvangen van de organische stofbron W en de eerste zuurstofbron 01 in de eerste verbrandingszone 105. De eerste verbrandingseenheid omvat een eerste verbrandingsmiddel, zoals een brander, voor het verbranden van een organische stof aangevoerd vanuit de organische stofbron W in de eerste verbrandingszone 105 van, daarbij producerende een verbrandingsproductgas P, ook wel rookgas genoemd. Het verbranden in de betekenis van deze uitvinding kan ook worden beschreven als verassen.

De eerste verbrandingseenheid, de eerste aanvoermiddelen 110 en de eerste zuurstofaanvoermiddelen 120 worden bestuurd door het besturingssysteem 10 voor het opereren bij een eerste operationele temperatuur van ten minste 900°C en een eerste lambda-waarde kleiner dan 1.0.

De eerste lambda-waarde is gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron in relatie tot de zuurstof in de eerste verbrandingszone.

Bij eerste lambda-waarde 1.0 is de molaire verhouding van de organische stofbron ten opzichte van de zuurstof in de verbrandingseenheid gelijk aan de stoichiometrische verhouding. Wanneer de eerste lambda-waarde kleiner is dan 1.0, is de molaire verhouding van de organische stofbron ten opzichte van de zuurstof in de verbrandingseenheid kleiner dan 1.0 (sub-stoichiometrisch).

BE2017/5801

Wanneer de eerste lambda-waarde hoger is dan 1.0, is de molaire verhouding van de organische stofbron ten opzichte van de zuurstof in de verbrandingseenheid groter dan 1.0 (superstoichiometrisch).

In feite, wanneer de eerste lambda-waarde kleiner is dan 1.0, is een reducerende omgeving voorzien in de eerste verbrandingseenheid welke een tekort heeft aan zuurstof. Als gevolg worden in de eerste verbrandingsstap voornamelijk de koolstofelementen geoxideerd, waarbij het verbrandingsproductgas P koolstofmonoxide bevat en optioneel waterstofgas. Vrije zuurstof kan reageren met waterstof om water te vormen. In de eerste verbrandingseenheid is in hoofdzaak geen of weinig zuurstof aanwezig voor het combineren met stikstof voor het vormen van NOx. In deze stap, wordt de temperatuur van het gas in de eerste verbrandingseenheid op een eerste operationele temperatuur gehouden van ten minste 850°C. Op deze wijze, worden de organische stoffen gemakkelijk verbrand.

De tweede verbrandingseenheid 200 is ingericht stroomafwaarts van de eerste verbrandingseenheid 100. Het verbrandingsproductgas P wordt aangevoerd in de tweede verbrandingszone 205 van de tweede verbrandingseenheid 200. De tweede zuurstofaanvoermiddelen 220 kunnen elk geschikt middel zijn, zoals een ventilator, een aanvoerbesturingsklep of een druksysteem, ingericht voor het aanvoeren van de tweede zuurstofbron O2, zoals lucht, zuurstof, etc. in de tweede verbrandingszone 205 van de tweede verbrandingseenheid 200. De tweede verbrandingseenheid 200 is ingericht voor het ontvangen van het verbrandingsproductgas P en de tweede zuurstofbron O2 in de tweede verbrandingszone 205. De tweede verbrandingseenheid 200 omvat een tweede verbrandingsmiddel, zoals een brander, voor het verbranden van een organische stof aangevoerd van de organische stofbron in de tweede verbrandingszone 205, daarbij producerende een rookproductgas F. De tweede verbrandingseenheid 200 en de tweede zuurtofaanvoermiddelen 220 worden bestuurd door het besturingssysteem voor het opereren op een tweede operationele temperatuur van ten minste 950°C en een tweede lambda-waarde hoger dan 1.0.

De tweede lambda-waarde wordt gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron ten opzichte van het zuurstof in de tweede verbrandingseenheid.

De eerste operationele temperatuur bij welke de eerste verbrandingseenheid 100 opereert in de eerste verbrandingszone 105 is in het gebied tussen 850°C en 1350°C, bij voorkeur tussen 900 en 1100°C, meer bij voorkeur tussen 920 en 930°C. De lambda-waarde bij welke de eerste

BE2017/5801 verbrandingseenheid opereert is kleiner dan 0,9, bij voorkeur kleiner dan 0,8, meer bij voorkeur tussen 0.7 en 0.5.

De tweede operationele temperatuur bij welke de tweede verbrandingseenheid 200 opereert in de tweede verbrandingszone 205 is in het gebied tussen 800 en 950°C, bij voorkeur ten minste 900°C, meer bij voorkeur tussen 920 en 930°C.

De tweede lambda-waarde bij welke de tweede verbrandingseenheid opereert is hoger dan 1.0, bij voorkeur tussen 1.1 en 1.3.

Wanneer de eerste operationele temperatuur wordt geselecteerd tussen 850°C en 950°C en de tweede operationele temperatuur wordt gekozen tussen 850°C en 950°C kan het geproduceerde verbrandingsproductgas worden aangevoerd in de tweede verbrandingseenheid 200 zonder het koelen van het verbrandingsproductgas P voorafgaand aan het aanvoeren van het geproduceerde verbrandingsproductgas P in de tweede verbrandingseenheid 200.

Optioneel, omvat het ovensysteem een recirculatiesysteem 600 voor het rookproductgas F, waarbij het recirculatiesysteem koelmiddelen voor het koelen van het rookproductgas cF omvat. Een dergelijk koelmiddel kan bijvoorbeeld een warmte-herwineenheid zijn, zoals een warmteherwinboiler.

Het rookproductgas F wordt gekoeld stroomafwaarts van de tweede verbrandingseenheid 200 en een deel van het gekoelde rookproductgas cF wordt gerecirculeerd en aangevoerd in de eerste verbrandingseenheid 100 voor het handhaven van de eerste operationele temperatuur in de eerste verbrandingseenheid in het gewenste gebied. Aanvullend of alternatief, wordt een deel van het gekoelde rookproductgas cF gerecirculeerd en aangevoerd in de tweede verbrandingseenheid 200 voor het handhaven van de tweede operationele temperatuur in de tweede verbrandingszone 105 van de tweede verbrandingseenheid 200 in het gewenste gebied.

In dit voorbeeld is een rookproductgas ventilator en/of een rookgasaanvoerbesturingsklep 650 voorzien in het recirculatiesysteem 600, welke wordt bestuurd door het besturingssysteem 10 voor het aanvoeren van het gekoelde rookproductgas cF.

Ruw water, laag calorische vloeistoffen, stoom, stikstof of elk ander koelmiddel kan worden gebruikt als een terugvalkoelingsmiddel in het geval dat het koelen met gerecirculeerde rookproductgas cF faalt of onvoldoende is en een dergelijk koelmiddel kan worden geïnjecteerd door sproeimondstukken in de eerste verbrandingseenheid 100 en/of de tweede verbrandingseenheid 200, respectievelijk.

BE2017/5801

Gebruikmakende van het ovensysteem van fig. 1, kan het verbrandingsproces worden geoptimaliseerd voor het verbranden van de organische stoffen terwijl de hoeveelheid van geproduceerde NOx wordt gereduceerd. Op deze wijze kunnen lage emissieniveaus in rookproductgassen worden bereikt.

In alle uitvoeringsvormen beschreven hierin kan de eerste verbrandingseenheid 100 een verticale of een horizontale statische oven, een draaibare oven, een gefluïdiseerd bed oven, een statische roosteroven of een bewegende roosteroven zijn. Typisch worden vastestofafvallen en of slib thermisch bewerkt in een draaibare oven, een gefluïdiseerd bed oven of een roosteroven waarbij de brandbare fractie wordt vergast en van de inerte fractie “afgefakkeld“. De inerte fractie en residuen (bodemas) worden verzameld en verwijderd via een ingebed ketentransporteur op het einde van de draaibare oven. De temperatuur binnenin de draaibare oven wordt bestuurd op een voorgedefinieerd instelpunt, bijvoorbeeld tussen 850°C en 1000°C, door een verbrandingsluchtstroom.

In alle uitvoeringsvormen beschreven hierin wordt de eerste verbrandingseenheid 100 bestuurd zodanig dat de verblijftijd gedurende de eerste verbrandingsstap in de eerste verbrandingseenheid 100 ten hoogste 4 s is, bij voorkeur ten hoogste 2 s, meer bij voorkeur minder dan 1 s. In een bijzonder voorbeeld, wordt de verblijftijd in de eerste verbrandingseenheid 100 bestuurd door het aanbrengen van een onderdruk, zoals een onderdruk in de eerste verbrandingseenheid 100 tussen -10 mbarg en 0 mbarg.

In een bijzonder voorbeeld, kan de verblijftijd in de eerste verbrandingseenheid 100 worden bestuurd door elk van een stap van het besturen van de snelheid van het afval om minder dan 5 m/s te zijn of door een stap van het besturen van de vrijkomende energie om minder dan 0.3-0.5 MW/Nm³ te zijn.

In alle uitvoeringsvormen beschreven hierin wordt de tweede verbrandingseenheid bestuurd zodanig dat de verblijftijd gedurende de tweede verbrandingsstap in de tweede verbrandingseenheid 200 ten hoogste 4 s is, bij voorkeur ten hoogste 2 s, meer bij voorkeur minder dan 1 s. Bij voorkeur, kan er in een effectieve zone van de tweede verbrandingseenheid 200 een temperatuur zijn boven 850°C gedurende 2 s om te zorgen voor een goede opbranding.

In een bijzonder voorbeeld, kan de verblijftijd in de tweede verbrandingseenheid 200 worden bestuurd door het besturen van injectiesnelheden van geïnjecteerd tweede zuurstofbron O2 voorzien door de tweede zuurstofaanvoermiddelen 220 en het besturen van injectiesnelheden van geïnjecteerd koelmiddel, zoals geïnjecteerd gekoeld rookproductgas cF.

BE2017/5801

In alle uitvoeringsvormen beschreven hierin kunnen de tweede zuurstofaanvoermiddelen 220 worden bestuurd door het besturingssysteem 10 zodanig dat het rookproductgas minder dan 5 vol.% zuurstof omvat, bij voorkeur minder dan 3 vol.%. Het ovensysteem omvat een zuurstofniveausensor ingericht voor het meten van de zuurstofvolumeconcentratie in het rookproductgas.

Het volumepercentage (vol%) zuurstof zoals gedefinieerd hierin is het volumepercentage van zuurstof in een natte toestand van het gas.

Aanvullend, het besturingssysteem 10 kan worden ingericht voor het vooraf bepalen van de zuurstofstroom voor het aanvoeren van de tweede zuurstofbron O2 in de verbrandingseenheid 200 gebaseerd op een stap van het theoretisch berekenen van een concentratie van 3 vol.% zuurstof in het rookproductgas F gebaseerd op een vooraf bepaalde vergelijking. De tweede zuurstofaanvoermiddelen 220 worden bestuurd voor het voorzien van de vooraf bepaalde zuurstofstroom naar de tweede verbrandingseenheid 200. Dit wordt de aanvoervooruitbesturingslus genoemd.

De zuurstofniveausensor verschaft een signaal aan het besturingssysteem 10 welke de gemeten zuurstofvolumeconcentratie in het rookproductgas F beschrijft. Het besturingssysteem 10 past de volumestroom aan verschaft door de tweede zuurstofaanvoermiddelen 220 gebaseerd op de gemeten zuurstofvolumeconcentratie in het rookproductgas F zodat een concentratie van ongeveer 3 vol.% zuurstof wordt bereikt of minder dan 3 vol.% zuurstof in het rookproductgas. Dit wordt de aanvoer-terugbesturingslus genoemd.

Fig. 2 illustreert een andere voorbeeldsuitvoeringsvorm van een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen. Zoals in figuur 1, omvat het systeem een eerste verbrandingseenheid 100 omvattende een eerste verbrandingszone 105, een tweede verbrandingseenheid 200 omvattende een tweede verbrandingszone 205, een eerste aanvoermiddelen 110, een eerste zuurstofaanvoermiddelen 120, een tweede zuurstofaanvoermiddelen 220 en een besturingssysteem 10.

Het ovensysteem omvat verder een koelingszone 300 zoals een koelingskamer, welke is ingericht stroomafwaarts van de eerste verbrandingseenheid 100 en stroomopwaarts van de tweede verbrandingseenheid 200.

De eerste aanvoermiddelen 110 zijn ingericht voor de aan voer van de organische stofbron W in een eerste verbrandingszone 105 van de eerste verbrandingseenheid 100. De organische stofbron W kan elke zijn van afvalbronnen, inclusief gasvormig afval, vloeistofvormig afval, zoals vervuild water, vastestof afval of slibafval.

BE2017/5801

De eerste zuurstofaanvoermiddelen 120, zoals een ventilator, zijn ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofbron Ol, zoals lucht, zuurstof, etc.; in de eerste verbrandingseenheid 100.

De eerste verbrandingseenheid 100 is ingericht voor het ontvangen van de organische stofbron W en de eerste zuurstofbron Ol in de eerste verbrandingszone 105. De eerste verbrandingseenheid 100 omvat een eerste verbrandingsmiddel, zoals een brander, voor het verbranden van een organische stof aangevoerd van de organische stofbron W, daarbij producerende een verbrandingsproductgas P. De eerste verbrandingseenheid 100, de eerste aanvoermiddelen 110 en de eerste zuurstofaanvoermiddelen 120 worden bestuurd door het besturingssysteem 10 voor het opereren op een eerste operationele temperatuur van ten minste 900°C bij een eerste lambdawaarde kleiner dan 1.0.

In een bijzonder voorbeeld, is de eerste operationele temperatuur in de eerste verbrandingseenheid 100 groter dan 950°C, bij voorkeur tussen 950 en 1100°C, meer bij voorkeur tussen 1000 en ongeveer 1100°C.

In het bijzonder, kunnen hogere temperaturen voordelig zijn wanneer men de eerste verbrandingskamer wil opereren bij een slakvormende mode of wanneer hardnekkige chemicaliën aanwezig zijn. Ook, bij het opereren van de eerste kamer bij een hoge temperatuur kan de gehele stoichiometrische verhouding van zuurstof (lambda) worden geminimaliseerd aangezien er minder koellucht nodig is.

In voorbeelduitvoeringsvormen, wordt de eerste operationele temperatuur zodanig gekozen dat de resulterende vaste residuen, zoals assen, in hoofdzaak inert zijn en/of in hoofdzaak volledig zijn gereageerd. In bijzondere voorbeelduitvoeringsvormen, wordt de eerste verbrandingseenheid 100, zoals voorzien door een draaibare oven, geopereerd in een slakvormende mode zodanig dat de assen worden gesmolten en kunnen vloeien in een asverzamelingsapparaat.

De koelingszone 300 of koelingskamer wordt stroomafwaarts ingericht van de eerste verbrandingseenheid 100. Het verbrandingsproductgas P wordt in de koelingszone 300 geleid. In de koelingszone 300 wordt het verbrandingsproductgas P gekoeld naar een koelingsinsteltemperatuur, welke gelijk is aan of lager dan de tweede operationele temperatuur van de tweede verbrandingseenheid 200. Bij voorkeur, wordt de koelingsinsteltemperatuur lager gekozen dan de tweede operationele temperatuur. In een voorbeeld is de koelingsinsteltemperatuur tussen 900 en 850°C, bij voorkeur beneden 850°C, meer bij voorkeur beneden 800°C.

De koelingszone 300 omvat koelingsmiddelen ingericht voor het koelen van het verbrandingsproductgas P in de koelingszone 300. Het besturingssysteem 10 bestuurt de koelingsmiddelen. Het besturingssysteem 10 bestuurt de koelingsmiddelen om de koelingsinsteltemperatuur te verkrijgen.

BE2017/5801

In een voorbeeld getoond in fig. 2, omvat het ovensysteem een recirculatiesysteem 600 voor rookproductgas F, waarbij het recirculatiesysteem koelingsmiddelen omvat voor het koelen van het rookproductgas cF. Een dergelijk koelingsmiddel kan bijvoorbeeld een warmte-herwineenheid, zoals een warmtewisselaar of een warmte-herwinboiler zijn.

Het gekoelde rookproductgas cF wordt gerecirculeerd om te worden aangevoerd in ten minste één van de eerste verbrandingseenheid 100, de tweede verbrandingseenheid 200 en/of de koelingszone 300.

In dit voorbeeld is een rookproductgasventilator en/of een rookgasaanvoerbesturingsklep 650 voorzien in het recirculatiesysteem 600 voor het aanvoeren van het gekoelde rookproductgas in de koelingszone 300. Het aanvoeren van het gekoelde rookproductgas cF in de koelingszone 300 wordt bestuurd door het besturingssysteem 10 in respons op een gemeten tweede operationele temperatuur van de tweede verbrandingseenheid 200.

De tweede operationele temperatuur in de tweede verbrandingseenheid 200 wordt bestuurd om te zijn tussen 800 en 950°C, bij voorkeur ten minste 850°C.

In een voorbeeld, in het geval dat de gemeten temperatuur in de tweede verbrandingseenheid 200 zakt beneden 850°C, kan de stroom van het gekoelde rookproductgas cF in de koelingszone 300 worden verminderd om de koeling in de koelingszone 300 te reduceren.

In een ander voorbeeld, in het geval dat de gemeten tweede operationele temperatuur in de tweede verbrandingseenheid 200 stijgt boven 950°C, kan de stroom van het gekoelde rookproductgas cF in de stromingszone 300 worden versterkt om de koeling in de koelingszone 300 te vergroten. Aanvullend of alternatief, in het geval van het aanvoeren van het gekoelde rookproductgas cF in de koelingszone 300 onvoldoende is of faalt, kan onvermengd water worden aangevoerd in de koelingszone 300 als een terugvalkoelingsmiddel. In een bijzonder voorbeeld, omvat het ovensysteem watersproeimiddelen voor het sproeien van (afval)water in de koelingszone 300. De watersproeimiddelen worden bestuurd door het besturingssysteem.

Het recirculatiesysteem 600 kan aanvullend worden gebruikt voor het koelen van de eerste verbrandingseenheid 100. In dit voorbeeld is een rookproductgasventilator en/of een rookgasaanvoersturingsklep voorzien in het recirculatiesysteem voor het aanvoeren van het gekoelde rookproductgas cF in de eerste verbrandingseenheid 100. De aan voer van het gekoeld rookproductgas cF in de eerste verbrandingseenheid 100 wordt bestuurd door het besturingssysteem 10 in respons op een gemeten eerste operationele temperatuur van de eerste verbrandingseenheid 100.

BE2017/5801

Omdat het sub-stoichiometrische verbrandingsproces in de eerste verbrandingseenheid 100 een hoop energie kan produceren kan de eerste verbrandingseenheid 100 worden gekoeld met het gerecirculeerde gekoelde rookproductgas cF.

In een voorbeeld, in het geval dat de gemeten eerste operationele temperatuur in de eerste verbrandingseenheid 100 zakt beneden 1050°C, kan de stroom van het gekoelde rookproductgas cF in de eerste verbrandingseenheid 100 worden verminderd voor het reduceren van de koeling in de eerste verbrandingseenheid 100.

In een ander voorbeeld, in het geval dat de gemeten eerste operationele temperatuur in de eerste verbrandingseenheid 100 stijgt boven 1100°C, kan de stroom van het gekoelde productgas cF in de eerste verbrandingseenheid 100 worden vergroot voor het vergroten van de koeling in de eerste verbrandingseenheid 100.

Aanvullend of alternatief, wordt het gekoelde rookproductgas cF gerecirculeerd en aangevoerd in de tweede verbrandingseenheid 200 voor het handhaven van de tweede operationele temperatuur in de tweede verbrandingszone 205 in de tweede verbrandingseenheid 200 in het gewenste gebied. Onvermengd water kan worden gebruikt als een terugvalkoelingsmiddel in het geval dat het koelen met gerecirculeerd gekoeld rookproductgas cF faalt of onvoldoende is.

Het ovensysteem omvat aanvullend een eerste ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel 130 ingericht voor het aan voeren van ondersteuningsbrandstof El in de eerste verbrandingseenheid 100 en een tweede ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel 230 ingericht voor het aanvoeren van een ondersteuningsbrandstof E2 in de tweede brandstofeenheid afzonderlijk. De ondersteuningsbrandstof El, E2 kan een waterstofgas bevatten, zoals een ondersteuningsbrandstof geproduceerd door een batch waterstofreactor. In uitvoeringsvormen, kan de ondersteuningsbrandstof een brandstofgas zijn, zoals een waterstofgas en een natuurlijk fossielgas, en kan een vloeistofbrandstof, zoals diesel, zijn.

Hoewel de ondersteuningsbrandstof El en de ondersteuningsbrandstof E2 worden geïllustreerd als twee volledig afzonderlijke stromen, is het duidelijk voor de vakman dat beide van de ondersteuningsbrandstof El en de ondersteuningsbrandstof E2 kunnen voortkomen uit één en dezelfde ondersteuningsbrandstofbron in een alternatieve uitvoeringsvorm. Composities van de ondersteuningsbrandstof El en de ondersteuningsbrandstof E2 kunnen daarom in hoofdzaak identiek zijn of kunnen verschillend zijn, afhankelijk van de configuratie van de ondersteuningsbrandstofaanvoermiddelen 130,230.

Elk ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel 130,230 wordt bestuurd door het besturingssysteem 10 afzonderlijk in respons op de gemeten temperatuur in de eerste verbrandingseenheid 100 en in response op de gemeten temperatuur in tweede brandstofeenheid 200, respectievelijk.

BE2017/5801

In een voorbeeld, in het geval dat de eerste operationele temperatuur in de eerste verbrandingseenheid 100 te ver beneden de eerste gewenste operationele temperatuur zakt, bijvoorbeeld op 1050°C, kan de ondersteuningsbrandstofstroom verschaft door de ondersteuningsbrandstofaanvoermiddelen 130 worden versterkt door het besturingssysteem 10 om te voorkomen dat de temperatuur in de eerste verbrandingseenheid 100 verder zakt. Dit is typisch voordelig wanneer afvalbronnen worden verbrand welke materiaal bevatten voorzien van redelijk lage calorische waarden, zoals ontwaterd slib, afgewezen plastics van pulpbewerkingen van gerecycled papier, natte gemeentelijke vastestofafval of gemeentelijke vastestofafval met hoog organisch gehalte. Afval met redelijk lage calorische waarden hebben typisch verwarmingswaarden beneden 7000 MJ/kg, meer bij voorkeur beneden 3500 MJ/kg.

In een ander voorbeeld, in het geval dat de tweede operationele temperatuur in de tweede verbrandingszone 205 van de tweede verbrandingseenheid 200 te ver zakt beneden de gewenste tweede operationele temperatuur, bijv. 925°C, zal de ondersteuningsbrandstofstroom voorzien door de ondersteuningsbrandstofaanvoermiddelen 230 worden versterkt door het besturingssysteem 10 om te voorkomen dat de temperatuur in de tweede verbrandingseenheid 200 verder zal zakken.

In de uitvoeringsvorm getoond, stuurt het besturingssysteem 10 de eerste verbrandingseenheid 100, de tweede verbrandingseenheid 200, de eerste aanvoermiddelen 110, de eerste zuurstofaanvoermiddelen 120, de tweede zuurstofaanvoermiddelen 220, het eerste ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel 130, het tweede ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel 230 en de koelmiddelen aan (voor eenvoud worden in de schematische figuur niet alle besturingslijnen getoond).

Fig. 3 illustreert een ander meer gedetailleerde voorbeelduitvoeringsvorm van een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen. Zoals in figuur 2, omvat het systeem een eerste verbrandingseenheid 100 omvattende een eerste verbrandingszone 105, een koelingszone 300, een tweede koelingseenheid 200 omvattende een tweede verbrandingszone 205, een eerste aanvoermiddel 110, een eerste zuurstofaanvoermiddel 120, een tweede zuurstofaanvoermiddel 220, een recirculatiesysteem 600 voor het recirculeren van gekoeld rookproductgas naar ten minste een van de eerste verbrandingseenheid 100, een koelingszone 300 en een tweede verbrandingseenheid 200, een ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel 130 voor het aan voeren van een ondersteuningsbrandstof in de eerste verbrandingseenheid 100 en een besturingssysteem 10.

BE2017/5801

In alle van de beschreven uitvoeringsvormen, kan het ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel 130 worden gebruikt voor een opstartproces van het verbrandingsproces in de eerste verbrandingseenheid 100. In het opstartproces worden de volgende stappen uitgevoerd voorafgaand aan de reguliere verbranding: in een eerste stap, het sturen van de eerste verbrandingseenheid 100 voor het opereren in een oxiderende mode (eerste lambda hoger dan 1.0) gebruikmakend van het ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel 130 voor het aan voeren van een ondersteuningsbrandstof El in de eerste verbrandingseenheid 100 en gebruikmakend van de eerste zuurstofaanvoermiddelen 120 zoals een ventilator, voor het aanvoeren van een eerste zuurstofbron 01, zoals lucht, zuurstof, etc., in de eerste verbrandingseenheid 100.

In een tweede stap, zodra een stabiele opstarttemperatuur, zoals 850°C, is bereikt, worden de eerste aanvoermiddelen 110 bestuurd voor het aan voeren van de organische stoffenbron in de eerste verbrandingseenheid 100 terwijl het ondersteuningsaanvoermiddel 130 wordt bestuurd voor het reduceren van het aan voeren van de ondersteuningsbrandstof El in de eerste verbrandingseenheid 100. In de tweede stap, wordt de eerste verbrandingseenheid 100 nog steeds geopereerd in de oxiderende mode (eerste lambda hoger dan 1.0). Een stabiele opstarttemperatuur is hierin een temperatuur boven het zelfontbrandingspunt van de organische stoffen van de organische stofbron. In de tweede stap, kan de stroom van de organische stofbron in de eerste verbrandingseenheid 100 worden versterkt naar een nominale stroomsnelheid (instelpunt) en wordt de eerste zuurstofbronstroom bestuurd om de eerste verbrandingseenheid 100 te opereren bij oxiderende condities.

In een derde stap, het verminderen van de eerste zuurstofbronstroom voorzien door de eerste zuurstofaanvoermiddelen 120 terwijl de organische stofbronstroom voorzien door de eerste aanvoermiddelen 110 wordt gehandhaafd op een in hoofdzaak constant niveau zodanig dat de eerste lambda-waarde wordt gereduceerd om kleiner dan 1.0 te zijn, bij voorkeur kleiner dan 0.9, meer bij voorkeur ongeveer 0.95, zelfs meer bij voorkeur kleiner dan 0.8, waarbij de eerste operationele temperatuur wordt bereikt, zoals tussen 900 en 1100°C. De vereiste hoeveelheid van eerste zuurstofbronstroom kan worden berekend zodat de sub-stoichiometrische reducerende factor (bijvoorbeeld de gewenste lambda-waarde van 0.85) zal worden bereikt.

Bij voorkeur is de tijd van de verminderende stap voor het verminderen van de eerste zuurstofbronstroom en het verkrijgen van een sub-stoichiometrische omgeving in de eerste verbrandingseenheid 100, waarbij de eerste lambda-waarde wordt gereduceerd naar kleiner dan 1.0, minder dan x seconden. Het verlagen van de eerste zuurstofbronstroom veroorzaakt dat de temperatuur stijgt in de eerste verwarmingseenheid 100 voor het bereiken van een maximumhoogpiekniveau. Wanneer de eerste zuurstofbronstroom verder wordt gereduceerd, zal minder

BE2017/5801 ondersteuningsbrandstof El worden verbrand. Dit zal de temperatuur verder verlagen beneden het boven genoemde maximumtemperatuurpiekniveau.

De eerste zuurstofbronstroom zal zo snel als mogelijk worden verminderd, daarbij de eerste lambda reducerend in de eerste verbrandingseenheid 100, om de maximumtemperatuurzone te passeren zonder in werkelijkheid de maximumtemperatuur te bereiken.

Stroomafwaarts van de tweede verbrandingseenheid 200, omvat het ovensysteem aanvullend een warmte-herwineenheid 400, zoals een warmte-herwinboiler. De warmte-herwinboiler is ingericht voor het onttrekken van warmte van het rookproductgas F, daarbij het rookproductgas cF koelend.

Stroomafwaarts van de warmte-herwineenheid 400, omvat het ovensysteem aanvullend een reinigingseenheid 500 ingericht voor het reinigen van het gekoelde rookproductgas cF. De reinigingseenheid, bijvoorbeeld, kan een katalytische reactor omvatten ingericht voor een katalytische oxidatie van dioxines en furanen en/of een katalytische reactor ingericht voor een katalytische reductie van NOx. Een katalytische reactor ingericht voor een katalytische reductie van NOx is in het algemeen bekend uit de stand van de techniek en kan typisch worden uitgevoerd door het injecteren van ammonia of urea in de rookproductgassen stroomopwaarts van een katalytische zone omvattende een katalysator, waarbij de rookproductgassen een temperatuur hebben tussen 200°C en 450°C.

Fig. 4 illustreert een andere meer gedetailleerde voorbeelduitvoeringsvorm van een ovensysteem voor het verbranden van organische stoffen. Zoals in fig. 3, het systeem omvat een eerste verbrandingseenheid 100 omvattende een eerste verbrandingszone 105, een koelingszone 300, een tweede verbrandingseenheid 200 omvattende een tweede verbrandingszone 205, een eerste aanvoermiddel 110, een eerste zuurstofaanvoermiddel 120, een tweede zuurstofaanvoermiddel 220, een recirculatiesysteem 600 voor het recirculeren van gekoeld rookproductgas naar ten minste één van de eerste verbrandingseenheid 100, een verkoelingszone 300 en een tweede verbrandingseenheid 200, een warmte-herwineenheid 400, een reinigingseenheid 500 en een besturingssysteem 10 (voor eenvoud worden in fig. 4 niet alle besturingslijnen getoond).

De eerste verbrandingseenheid van het ovensysteem is verschaft door middel van een draaibare oven. De vastestofafvallen en/of slib worden thermisch bewerkt in de draaibare oven waarbij de brandbare fractie wordt vergast en afgebrand van de inerte fractie. De inerte fractie en residuen (bodemas) worden verzameld en verwijderd via een onder gedompeld ketentransporteur op het einde van de draaibare oven.

BE2017/5801

Het ovensysteem wordt aanvullend bestuurd op een vergelijkbare wijze door het besturingssysteem als het ovensysteem getoond in fig. 3. Aanvullend hebben de koelingszone 300 en de tweede verbrandingseenheid 200 een conische bodem welke leidt naar een ondergelegen onttrekkingstank. Vaste assen en optioneel gesmolten assen en zouten kunnen de koelingszone en de tweede verbrandingseenheid 200 verlaten via de conische bodem naar de ondergelegen onttrekkingstank. Een ketentransporteur, bij voorkeur ten minste deels ondergedompeld in deze onttrekkingstank, kunnen aanvullend de verbrandingsresiduen transporteren naar een open verwijderbare container. Een constant waterniveau in de onttrekkingstank kan luchtdichtheid en het voorkomen van ongewenste inname van verse lucht garanderen. Het verbrandingsresidu kan nog steeds gloeien wanneer het de koelingszone 300 en de tweede verbrandingseenheid 200 verlaat. Het water in de onttrekkingstank koelt het residu en aanvullend stabiliseert het afbraakproces.

De warmte-herwineenheid 400 kan een warmte-herwinboiler zijn. De warmte-herwinboiler is ingericht voor het onttrekken van warmte van het rookproductgas F, daarbij het rookproductgas cF koelend.

Het systeem van fig. 4 omvat aanvullend een recirculatielijn 600 verbonden tussen een uitgang van de reinigingseenheid 500 en een ingang van de koelingszone 300; en een besturingsmiddel 650 voor het besturen van een stroom door de recirculatielijn 600 als functie van een gewenste temperatuur in de tweede verbrandingseenheid 200. Het besturingsmiddel 650 kan een klep omvatten. Op deze wijze kan een geschikte hoeveelheid van gekoeld rookproductgas cF welke de warmte-herwinunit 400 verlaat worden geïnjecteerd in een koelingskamer 300.

In een uitvoeringsvorm (niet getoond), is de warmte-herwinboiler 400 geïntegreerd in de tweede verbrandingseenheid 200. De warmte-herwinboiler 400 is ingericht voor het bestuurbaar herwinnen van warmte van de tweede verbrandingseenheid 200. De eerste boiler 100 omvat een warmte-herwinvloeistof, zoals boileraanvoerwater, ingericht voor het koelen van de tweede verbrandingseenheid 200, en waarbij een stroom van de warmte-herwinvloeistof wordt bestuurd als functie van een temperatuur in de tweede verbrandingseenheid 200.

Alternatief, de warmte-herwinboiler 100 kan worden geïntegreerd in elk van de eerste verbrandingseenheid 100 en de koelingszone 300.

Voorbeelden

In de volgende voorbeelden zijn variaties in verbrandingsopbrengst en koeling met koelmiddelen, in deze voorbeelden gekoeld rookproductgas cF, getoond. De voorbeelden zijn indicatief voor een

BE2017/5801 verbrandingsproces in een ovensysteem zoals getoond en beschreven in relatie tot figuren 2, 3 en 4, waarin een koelingszone wordt gebruikt voor het bestuurbaar koelen van het verbrandingsproductgas P. In deze voorbeelden, wordt het afval verbrand in een eerste verbrandingszone in een reducerende omgeving (eerste lambda-waarde is kleiner dan 1.0). Als gevolg daarvan, worden de koolstof elementen in hoofdzaak geoxideerd, waarbij het verbrandingsproductgas koolstofmonoxide bevat en optioneel waterstof bevat. Vrije zuurstof kan reageren met waterstofgas om water te vormen (H₂O). In de eerste verbrandingszone is in hoofdzaak geen of weinig zuurstof over om te combineren met stikstof of om NOx te vormen. Tabel I beneden toont de compositie van het verbrandingsproduct P (ook wel syngas genoemd).

Voorbeeld #	Voorbeeld 1	Voorbeeld 2
Vermogen opbrengst	60% van 22 MW	110% van 22 MW
Gekoeld rookgas cF Temperatuur (K)	523 K	523 K
V erbrandingslucht Temperatuur (K)	283 K	283 K
Verbrandingsproductgas P Compositie (V%)	CO - 11,71% CO₂ - 4,47% H₂ - 4% H₂O-25% N₂ - 54,82%	CO-11,71% CO₂-4,47% H₂ - 4% H₂O-25% N₂ - 54,82%
V erbrandingsproductgas P - stroom (kg/u)	14580	26791
V erbrandingslucht Injectie (kg/u)	8673	15921
Gekoeld rookgas cF Injectie (kg/u)	12571	21188
Tweede operationele temperatuur (K)	1161 K	1196 K
Rookgas F Compositie (V%)	N₂ - 65,92% O₂ - 3,24% H₂O - 20,04% CO₂ - 10,79%	N₂ - 65,92% O₂ - 3,24% H₂O - 20,04% CO₂ - 10,79%

Tabel I: Variaties in vermogen opbrengst en koelstromen

BE2017/5801

Tabel I geeft verder indicatie van de temperaturen van het gekoelde rookgas cF en de temperatuur van de verbrandingslucht welke zijn gebruikt. Zoals zichtbaar, wordt de verbrandingslucht geïntroduceerd om te voorzien in een oxiderende omgeving in de tweede verbrandingszone van de tweede verbrandingseenheid.

De verbrandingslucht kan reeds worden gebruikt voor het reduceren van de temperatuur in het verbrandingsproductgas P. Zoals getoond in Tabel I schaalt de hoeveelheid van verbrandingslucht welke wordt geïntroduceerd in hoofdzaak met de hoeveelheid van vermogensopbrengst (of hoeveelheid van verbrand afval). Echter, op een bepaald punt kan niet meer verbrandingslucht worden toegevoegd. Het gekoelde rookgas wordt geïnjecteerd om het productgas P verder te koelen, zodanig dat een tweede operationele temperatuur van ten hoogste 1200 K (ten hoogste ongeveer 930°C) wordt bereikt. Zoals kan worden gezien in voorbeeld 2, is een hogere injectiestroom van gekoeld rookgas cF nodig om de tweede operationele temperatuur te handhaven beneden 1200 K.

In deze voorbeelden 1 en 2, heeft het resulterende rookgas F een zuurstofgehalte van ongeveer 3 vol. % (nat), in hoofdzaak geen koolmonoxide (<10 mg / Nm³) en een gehalte van NOx van minder dan 150 mg / Nm³.

In alle uitvoeringsvormen beschreven hierin, kunnen de koelmiddelen elk van gekoelde gerecirculeerde rookgassen, stoom, afvalwater en laag calorische vloeistoffen of combinaties daarvan zijn.

Bijvoorbeeld in een gemodificeerde uitvoeringsvorm van de uitvoeringsvorm getoond in fig. 2, kunnen de koelmiddelen stoom zijn of afvalwater, welke worden bestuurd door de besturingseenheid 10 om te worden geïnjecteerd in ten minste één van de eerste verbrandingseenheid 100, de koelingszone 300 en de tweede verbrandingszone 200 in plaats van het injecteren van gekoelde gerecirculeerde rookgassen cF.

Aanvullend of alternatief, het koelen kan ook worden verkregen door het stromen van het verbrandingsproductgas P vanuit de reducerende eerste verbrandingseenheid 100 in een warmtewisselaar. Deze warmtewisselaar kan een waterbuisboiler (ofwel vanzelf gecirculeerd ofwel gebruikmakende van gestuurde circulatie) of kan een hogere temperatuur lucht/gas warmtewisselaar zijn.

Claims

1. Een verbrandingsproces voor het verbranden van organische stoffen, het proces omvattende de stappen:

(i) Het aanvoeren van een organische stofbron (W) in een eerste verbrandingszone (105), waarbij de organische stofbron organische stoffen omvat;

(ii) Het aanvoeren van een eerste zuurstofbron (01) in de eerste verbrandingszone;

(iii) Het verbranden van de organische stoffen in de eerste verbrandingszone (105) gebruik makend van de eerste zuurstofbron (01) bij een eerste operationele temperatuur van ten minste 850 °C en eert eerste lambda-waarde kleiner dan 1.0, daarbij vormende een verbrandingsproductgas (P), waarbij de eerste lambdawaarde is gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron in relatie tot de zuurstof in de eerste verbrandingszone;

(iv) Optioneel het koelen van het verbrandingsproductgas;

(v) Het aanvoeren van het, optioneel gekoelde, verbrandingsproductgas (P) in een tweede verbrandingszone (205);

(vi) Het aanvoeren van een tweede zuurstofbron (O2) in de tweede verbrandingszone; (vil) Het verbranden van de organische stoffen van het, optioneel gekoelde, verbrandingsproductgas in de tweede verbrandingszone (205) bij een tweede operationele temperatuur tussen 800 °C en 950 °C en een tweede lambda-waarde hoger dan 1.0, daarbij vormende een rookproductgas (F), waarbij de tweede lambda-waarde is gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron in relatie tot de zuurstof in de tweede verbrandingszone.

2. Het verbrandingsproces volgens conclusie 1, waarbij het verbrandingsproductgas een calorische waarde heeft van tenminste 2.0 MJ/Nnr’ en ten meeste 5.0 MJ/ Nm³, bij voorkeur een calorische waarde heeft van tenminste 2.5 MJ/Nni³ en ten meeste 4.5 MJ/

30 Nm³.

3. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de aanvoerverhouding van de organische stofbron ten opzichte van de zuurstofbron van de aanvoerstappen (i) en (ii) wordt bestuurd zodanig dat de eerste lambda-waarde in de eerste

35 verbrandingszone kleiner is dan 1.0.

BE2017/5801

4. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste operationele temperatuur in het bereik tussen 850 en 1350°C is, bij voorkeur tussen 900 en 1100°C, meer bij voorkeur ongeveer 1050°C, en/of waarbij de eerste lambda-waarde kleiner is dan 0.9, bij voorkeur kleiner dan 0.8, meer bij voorkeur tussen 0.7 en 0.5.

5. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste verbrandingsstap (iii) liet deels recirculeren van het verbrandingsproductgas in de eerste verbrandingszone omvat.

6. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij gedurende de eerste verbrandingsstap (iii) de eerste verbrandingszone wordt gekoeld door een koelingsstap, bij voorkeur omvattende het koelen van het rookproductgas stroomafwaarts van de tweede verbrandingszone en het aanvoeren van het gekoelde rookproductgas (cF) in de eerste verbrandingszone, voor het in stand houden van de eerste operationele temperatuur beneden 1150°C, bij voorkeur bij ongeveer 1050°C.

7. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de optionele koelingsstap (iv) het koelen van het verbrandingsproductgas naar een koelingsinsteltemperatuur omvat, welke gelijk is of lager dan de tweede operationele temperatuur.

8. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de tweede operationele temperatuur ten minste 850 °C is, bij voorkeur tenminste 900 °C, meer bij voorkeur tussen 920 en 930 °C.

9. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de aanvoerverhouding van het verbrandingsproductgas en de zuurstofbron van de aanvoerstappen (v) en (vi) wordt bestuurd zodanig dat de tweede lambda-waarde in de tweede verbrandingszone groter is dan 1.0, bij voorkeur tussen 1.1 en 1.3.

10. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het proces aanvullend de stap omvat:

(viii) Het aanvoeren van een ondersteuningsbrandstof (El, E2) in de eerste verbrandingszone en/of de tweede verbrandingszone.

11. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de optionele koelingsstap (iv) het koelen van het rookproductgas stroomafwaarts van de tweede

BE2017/5801 verbrandingszone en het gebruiken van het gekoelde rookproductgas (cF) voor het koelen van het verbrandingsproductgas (P) omvat.

12. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conciusies, waarbij de optionele koelingsstap (iv) het aanvoeren van water, zoals het sproeien van water in een koelingszone stroomafwaarts van de eerste verbrandingszone omvat.

13. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conciusies, waarbij de optionele koelingsstap (iv) wordt bestuurd als functie van de tweede operationele temperatuur.

14. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een warmteherwinboiler (400) is voorzien en geïntegreerd in ten minste één van de eerste verbrandingszone, de koelingszone en de tweede verbrandingszone, aanvullend de stap omvattend van het terugwinnen van warmte van ten minste één van de eerste verbrandingszone, de koelingszone en de tweede verbrandingszone door de warmteherwinboiler.

15. Het verbrandingsproces volgens conclusie 14, waarbij de warmte-herwinboiler een warmte-herwinvloeistof ingericht voor het koelen van ten minste van de eerste verbrandingszone, de koelingszone en de tweede verbrandingszone omvat, en waarbij een stroom van de warmte-herwinvloeistof wordt bestuurd als functie van een temperatuur in respectievelijk de eerste verbrandingszone, de koelingszone en de tweede verbrandingszone,.

16. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een verblijftijd in de eerste verbrandingszone ten hoogste 3 s is, bij voorkeur ten hoogste 2 s, meer bij voorkeur minder dan 1 s.

17. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een verblijftijd in de tweede verbrandingszone ten hoogste 3 s is, bij voorkeur ten hoogste 2 s, meer bij voorkeur minder dan 1 s.

18. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de tweede zuurstofaanvoerstap (vi) wordt bestuurd zodanig dat het rookproductgas minder dan 5 vol%, bij voorkeur minder dan 3 vol% zuurstof omvat.

BE2017/5801

19. Het verbrandingsproces volgens conclusie 18, waarbij de tweede zuurstofaanvoerstap (vi) het aanpassen van de tweede zuurstofstroom gebaseerd op een stap van het meten van de zuurstofvolumeconcentratie in het rookproductgas omvat.

20. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, aanvullend een opstartproces omvattend voorafgaand aan de verbrandingsstap (iii), welk opstartproces de stappen omvat: (ix) het besturen van de aanvoerstappen (i), (ii), optioneel inclusief de aanvoerstap (viii), zodanig dat de temperatuur in de eerste verbrandingszone een in hoofdzaak stabiele opstarttemperatuur bereikt van ten minste 850 °C en een eerste lambdawaarde van ten minste 1.0; (x) het reduceren van de eerste zuurstofbronstroom van de aanvoerstap (ii) terwijl de organische stofbronstroom van de aanvoerstap (ii) in hoofdzaak constant wordt gehouden zodanig dat de eerste lambda-waarde wordt gereduceerd naar kleiner dan 1.0, bij voorkeur kleiner dan 0.9, meer bij voorkeur ongeveer 0.85, zelfs meer bij voorkeur kleiner dan 0.8, daarbij de eerste operationele temperatuur bereikend tussen 900 en 1100 °C.

21. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de organische stofbron ten minste één geselecteerd uit een gasfase, een vloeistoffase, een slibfase en een vastestoffase omvat.

22. Het verbrandingsproces volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de organische stofbron een vastestoffase omvat, waarbij de eerste verbrandingszone een rooster omvat of de eerste verbrandingszone is voorzien van een draaibare drum, zoals een draaiende oven, of waarbij de organische stofbron een slibfase omvat, waarbij de eerste verbrandingszone een gefluïdiseerd bed omvat.

23. Een ovensysteem omvattend:

- een eerste verbrandingseenheid (100) omvattend een eerste verbrandingszone (105) ingericht voor het verbranden van een organische stof aangevoerd van een organische stofbron,daarbij een verbrandingsproductgas (P) vormend:

- een tweede verbrandingseenheid (200) omvattend een tweede verbrandingszone (205) ingericht voor het verbranden van het, optioneel gekoelde, verbrandingsproductgas;

aanvoermiddelen voor het aanvoeren van de organische stofbron in de eerste verbrandingszone, een eerste zuurstofbron 01 in de eerste verbrandingseenheid en een tweede zuurstofbron O2 in de tweede verbrandingseenheid;

- een besturingssysteem ingericht voor het besturen van één of meer van de volgende: de

BE2017/5801 aanvoermiddelen, de eerste verbrandingseenheid, het optionele koelmiddel en de tweede verbrandingseenheid, zodanig dat een eerste operationele temperatuur in de eerste verbrandingseenheid ten minste 850 °C is en een eerste lambda-waarde kleiner is dan 1.0, waarbij de eerste lambda-waarde is gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron in relatie tot de zuurs tof in de eerste verbrandingszone, en zodanig dat een tweede operationele temperatuur in de tweede verbrandingseenheid tussen 800 en 950 °C is en een tweede lambda -waarde hoger is dan 1.0, waarbij de tweede lambda-waarde is gedefinieerd als de molaire verhouding ten opzichte van een stoichiometrische verhouding van de organische stoffen van de organische stofbron in relatie tot de zuurstof in de tweede verbrandingszone.

24. Het ovensysteem van conclusie 23, waarbij de aanvoermiddelen eerste aanvoermiddelen (110) voor het aanvoeren van de organische stofbron in de eerste verbrandingseenheid, eerste zuurstofaanvoermiddelen (120) ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofbron in de eerste verbrandingseenheid en/of tweede zuurstofaanvoermiddelen (220) ingericht voor het aanvoeren van een eerste zuurstofbron in de tweede verbrandingseenheid omvatten.

25. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 - 24, waarbij de eerste verbrandingseenheid één van een draaibare drum, zoals een draaibare oven, een gefluïdiseerd bed of een roostersysteem omvat.

26. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 25, waarbij de draaibare drum een afdichtingssysteem omvat voor het voorkomen van luchtlekkage in de draaibare drum.

27. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 - 26, waarbij het ovensysteem een koelingszone (300) omvat ingericht stroomopwaarts van de tweede verbrandingseenheid, waarbij het verbrandingsproductgas wordt gekoeld door de optionele koelmiddelen in de koelingszone.

28. Het ovensysteem volgens conclusie 27, waarbij de tweede verbrandingseenheid en optioneel de koelingszone (300) zijn ingericht voor het verwijderen van as (S) aan de bodemzijde van respectievelijk de tweede verbrandingseenheid en de koelingszone (300).

29. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 - 28, waarbij de eerste verbrandingseenheid een temperatuursensor voor het meten van de eerste operationele

BE2017/5801 temperatuur omvat en waarbij het besturingssysteem is ingericht voor het besturen van de eerste operationele temperatuur in reactie op de gemeten eerste operationele temperatuur.

30. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 - 29, waarbij de eerste verbrandingseenheid koelmiddelen voor het koelen van de eerste verbrandingseenheid omvat, de koelmiddelen ten minste één van aanvoermiddelen voor het aanvoeren van gekoeld rookproductgas (650) en aanvoermiddelen voor het aanvoeren van water in de eerste verbrandingseenheid omvattende, zoals een sproeiapparaat voor het sproeien van water in de eerste verbrandingseenheid.

31. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 30, waarbij de eerste verbrandingseenheid recirculatiemiddelen voor het deels recirculeren van het verbrandingsproductgas in de eerste verbrandingszone omvat.

32. Het ovensysteem volgens conclusie 31, waarbij de recirculatiemiddelen een mengwand ingericht aan een stroomafwaarts einde van de eerste verbrandingseenheid omvat en hebbende een meervoud van openingen ingericht voor het richten van het verbrandingsproductgas stroomafwaarts van de mengwand langs een meervoud van stromingstrajecten welke in hoofdzaak parallel aan elkaar zijn.

33. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 - 32, waarbij de tweede verbrandingseenheid een temperatuursensor voor het meten van de tweede operationele temperatuur omvat en waarbij het besturingssysteem is ingericht voor het besturen van de tweede operationele temperatuur in reactie op de gemeten tweede operationele temperatuur.

34. Het ovensysteem volgens conclusie 33, waarbij de optionele koelmiddelen worden bestuurd in reactie op de gemeten tweede operationele temperatuur.

35. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 - 34, aanvullend ten minste één ondersteuningsbrandstofaanvoemiiddel (130, 230) omvattend ingericht voor het aanvoeren van een ondersteuningsbrandstof (El, E2) in ten minste één van de eerste verbrandingszone en de tweede verbrandingszone, en waarbij de ten minste één ondersteuningsbrandstofaanvoermiddel (130, 230) wordt bestuurd door het besturingssysteem in reactie op een meting van de eerste operationele temperatuur en/of in reactie op een meting van de tweede operationele temperatuur.

BE2017/5801

36. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 - 35, aanvullend een warmteherwinboiler geïntegreerd in ten minste één van de eerste verbrandingseenheid, de optionele verkoelingsmiddelen (300) en de tweede verbrandingseenheid omvattend.

5 37. Het ovensysteem volgens één van de conclusies 23 - 36, waarbij de eerste verbrandingseenheid een verbrandingskamer omvat voor het onderbrengen van de verbrandingszone hebbende een lengte-naar-diameterverhouding tussen 3 en 8, meer bij voorkeur hebbende een lengte-naar-diameterverhouding van ongeveer 4.