BE1028927B1 - Werkwijze en inrichting voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal - Google Patents

Abstract

De uitvinding betreft een werkwijze voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal, bijvoorbeeld van vast afvalmateriaal. In de werkwijze wordt het koelen van rookgas, welk rookgas verkregen is door verbranding van vast brandbaar materiaal, in twee stappen uitgevoerd, waarin in een eerste stap het rookgas via stralingswarmteoverdracht gekoeld wordt tot een temperatuur van 620 tot 680 °C en in een tweede stap het rookgas door convectiewarmteoverdracht met water verder afgekoeld wordt tot een temperatuur van hoogstens 250°C, door welke convectiewarmteoverdracht tevens een opwarming van water tot verzadigde stoom en vervolgens tot oververhitte stoom uitgevoerd wordt, welke oververhitte stoom als dusdanig gebruikt wordt voor energie-vereisende processen en/of gebruikt wordt voor het omzetten van de oververhitte stoom in elektriciteit. De uitvinding betreft eveneens een inrichting voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal.

Description

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR ENERGI ERECUPERATIE NA VERBRANDING VAN VAST BRANDBAAR MATERI AAL

TECHNISCH DOMEIN De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal.

STAND DER TECHNIEK Door verbranding van vast brandbaar materiaal, bijvoorbeeld van brandbaar afvalmateriaal, wordt heet rookgas verkregen. Het rookgas dient nadien nog gezuiverd te worden om te voldoen aan emissierichtlijnen. De energie die het heet rookgas vertegenwoordigt hoeft niet verloren te gaan. Door bepaalde handelingen uit te voeren kan deze energie gerecupereerd worden om andere processen uit te voeren. Eén van deze handelingen is het vormen van stoom welke als dusdanig verder gebruikt kan worden of welke bijvoorbeeld gebruikt kan worden voor de productie van elektriciteit. Zo beschrijft US4882903A een afvalenergiecentrale met een gecombineerde cyclus die gebruikt wordt om gemeentelijk en industrieel vast afval thermisch om te zetten in in wezen complete verbrandingsproducten en de verbrandingswarmte te gebruiken om stoom en/of elektrische energie te produceren. De installatie omvat een gebouwomhulling met een afvalontvangstgebied, een afvalbrandstofscheidings- en verwerkingsruimte, een verbrandingsoven en een ruimte voor warmteterugwinning en energieopwekking. Verwerkte afvalbrandstof wordt afgeleverd aan een reeks verbrandingsovens door een geautomatiseerd transportband- en trechter-systeem, en de afvalbrandstof wordt in de verbrandingsovens verbrand door heet uitlaatgas dat daaraan wordt afgegeven door een of meer verbrandingsturbines die zich buiten het gebouw bevinden en aandrijvend verbonden zijn met elektrische generatoren.

Inlaatlucht naar de turbines wordt samen met het gebouw aangezogen om het interieur op een onderdruk te houden, waardoor wordt voorkomen dat afvalgeuren en ziekteverwekkers uit het gebouw ontsnappen. Het hete uitlaatgas van de verbrandingsturbine dat aan de verbrandingsovens wordt geleverd, wordt door een oververhitter geleid, en een deel van het uitlaatgas dat de oververhitter verlaat, wordt door een verwarmingsketel voor afvalwarmte geleid. Heet verbrandingsgas dat uit elk van de verbrandingsovens wordt afgevoerd, wordt door een bijbehorende verbrandingswarmteterugwinningsketel geleid. Gaswarmte die wordt teruggewonnen in de oververhitter en de verschillende boilers wordt gebruikt om stoom te produceren die een stoomturbine aandrijft die aandrijvend is verbonden met een elektrische generator. Een deel van de gegenereerde stoom kan ook worden gebruikt voor procesdoeleinden. US4882903A toont het probleem dat het gebruik van de verbrandingswarmte voor de productie van stoom en/of elektrische energie nog verbeterd kan worden. De huidige uitvinding beoogt een oplossing te vinden voor ten minste bovenvermeld probleem.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING In een eerste aspect betreft de uitvinding een werkwijze voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal, bijvoorbeeld van vast afvalmateriaal, volgens conclusie 1. Voorkeursvormen van de werkwijze worden weergegeven in de conclusies 2 tot en met 7.

In een tweede aspect betreft de uitvinding een inrichting voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal, bijvoorbeeld van vast afvalmateriaal, volgens conclusie 8. Voorkeursvormen van de inrichting worden weergegeven in de conclusies 9 tot en met 13.

BESCHRIJVING VAN DE FI GUREN Fig. 1 is een schematische voorstelling van rookgaszijdige componenten van een stoomketel volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen van de uitvinding.

Fig. 2 is een schematische voorstelling van water/stoomzijdige componenten van een stoomketel volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen van de uitvinding.

Fig. 3 toont een schematische voorstelling van een inrichting voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen van de uitvinding.

GEDETAI LLEERDE BESCHRIJVING Het citeren van numerieke intervallen door de eindpunten omvat alle gehele getallen, breuken en/of reële getallen tussen de eindpunten, deze eindpunten inbegrepen.

In een eerste aspect betreft de uitvinding een werkwijze voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal, bijvoorbeeld van vast afvalmateriaal, volgens conclusie 1.

De specifieke koeling van het rookgas in de twee stappen volgens conclusie 1 zorgt voor een efficiënte en vlotte koeling van het rookgas en geeft tegelijk op een optimale manier energie voor opwarming van water tot verzadigde stoom en vervolgens tot oververhitte stoom.

Bij voorkeur heeft het rookgas verkregen door verbranding van het vast brandbaar materiaal initieel een temperatuur van minimum 850 °C. Volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen van de werkwijze volgens het eerste aspect van de uitvinding wordt in de eerste stap het rookgas via stralingswarmteoverdracht gekoeld tot een temperatuur van 630 tot 670 °C, nog meer bij voorkeur van 640 tot 660 °C en het meest bij voorkeur van 645 tot 655 °C.

Volgens een voorkeur dragende uitvoeringsvorm wordt het koelen van het rookgas via stralingswarmteoverdracht uitgevoerd middels één of meerdere verdamperpanelen.

Bij voorkeur wordt een aldus afgekoeld rookgas afgevoerd naar een rookgasreinigingsinrichting ter reiniging van het rookgas.

Voorkeursvormen van de werkwijze worden weergegeven in de conclusies 2 tot en met

7.

De geprefereerde uitvoeringsvorm van de werkwijze zoals beschreven in conclusie 2 heeft het effect dat dergelijke temperaturen zeer geschikt zijn om het rookgas af te voeren en om het rookgas aan te bieden aan een rookgasreinigingsinrichting. In een meer voorkeur dragende uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens conclusie 2 wordt het rookgas gekoeld tot een temperatuur van 220 tot 240 °C en zelfs nog meer bij voorkeur van 225 tot 235 °C.

De geprefereerde uitvoeringsvorm van de werkwijze zoals beschreven in conclusie 3 heeft het effect dat oververhitte stoom met dergelijke temperatuur- en drukwaarden optimaal geschikt is om als dusdanig te worden gebruikt of om te worden gebruikt voor elektriciteitsproductie. In een meer voorkeur dragende uitvoeringsvorm van de werkwijze zoals beschreven in conclusie 3 wordt de verzadigde stoom verwarmd tot oververhitte stoom met een temperatuur van 390 tot 410 °C, en meer bij voorkeur van

395 tot 405 °C, en met een absolute druk van 33 bar tot 47 bar, meer bij voorkeur van 36 bar tot 44 bar en nog meer bij voorkeur van 38 bar tot 40 bar. De geprefereerde uitvoeringsvorm van de werkwijze zoals beschreven in conclusie 4 heeft het effect dat via een plaats besparende opstelling van de stralingswarmteoverdracht-middelen het rookgas in een bepaalde ruimte toch over een groot oppervlak van de stralingswarmteoverdracht-middelen kan koelen. De geprefereerde uitvoeringsvorm van de werkwijze zoals beschreven in conclusie 5 heeft het effect dat het rookgas zo optimaal verder gekoeld wordt aangezien het rookgas sequentieel elk van de naast elkaar opgestelde convectiewarmteoverdracht-middelen passeert. Bij voorkeur wordt in genoemde convectiewarmteoverdracht-middelen water als koelmiddel aangewend.

De geprefereerde uitvoeringsvorm van de werkwijze zoals beschreven in conclusie 6 heeft het effect dat zo een geleidelijke opwarming van het water tot verzadigde stoom en vervolgens tot oververhitte stoom kan plaatsvinden.

De geprefereerde uitvoeringsvorm van de werkwijze zoals beschreven in conclusie 7 heeft het effect dat zo opstapeling van assen vermeden wordt, aangezien een opstapeling van assen op termijn een negatief effect heeft op koeling van het rookgas door stralingswarmte- of convectiewarmteoverdracht.

In een tweede aspect betreft de uitvinding een inrichting voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal, bijvoorbeeld van vast afvalmateriaal, volgens conclusie 8.

De opstelling van de verdamperpanelen, economizers, verdampers en oververhitters volgens conclusie 8 geeft de mogelijkheid aan het rookgas om maximaal zijn warmte af te geven ter opwarming van water tot verzadigde stoom en vervolgens tot oververhitte stoom, waarbij tevens een compacte opstelling van de stoomketel mogelijk gemaakt wordt.

Bij voorkeur is de stoomketel in gebruik ter hoogte van de stralingswarmteoverdracht- middelen verbonden met een verbrandingsoven waarin in gebruik vast brandbaar materiaal verbrand wordt.

Voorkeursvormen van de inrichting worden weergegeven in de conclusies 9 tot en met

13.

De geprefereerde uitvoeringsvorm van de inrichting zoals beschreven in conclusie 9 heeft het effect dat de stoomafnemer, bijvoorbeeld een industriële verwerkingsinstallatie die ten minste deels energie verkrijgt vanuit stoom, onmiddellijk de oververhitte stoom kan gebruiken om arbeid te verrichten.

De geprefereerde uitvoeringsvorm van de inrichting zoals beschreven in conclusie 10 heeft het effect dat de stoomconditioneringsstations de oververhitte stoom naar wens kunnen conditioneren om vervolgens de geconditioneerde stoom voor bepaalde gewenste toepassingen aan te wenden.

De geprefereerde uitvoeringsvorm van de inrichting zoals beschreven in conclusie 11 heeft het effect dat via de stoomturbine bypass klep de oververhitte stoom zijn energie kwijt kan geraken wanneer de stoomturbine niet in werking is of plots uitvalt. Dit is van groot belang omwille van veiligheidsoverwegingen.

De geprefereerde uitvoeringsvorm van de inrichting zoals beschreven in conclusie 12 heeft het effect dat zodoende een eventuele overmaat aan oververhitte stoom ontspannen kan worden.

De geprefereerde uitvoeringsvorm van de inrichting zoals beschreven in conclusie 13 heeft het effect dat zodoende de stoom op een optimale manier nabehandeld kan worden.

In wat volgt, wordt de uitvinding beschreven aan de hand van niet-limiterende figuren die de uitvinding illustreren, en die niet bedoeld zijn of geïnterpreteerd mogen worden om de omvang van de uitvinding te limiteren.

GEDETAI LLEERDE FI GUURBESCHRIJVING Fig. 1 is een schematische voorstelling van rookgaszijdige componenten van een stoomketel volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen van de uitvinding. Fig. 2 is een schematische voorstelling van water-stoomzijdige componenten van een stoomketel volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen van de uitvinding. Fig. 3 toont een schematische voorstelling van een inrichting voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen van de uitvinding. Voor voordelen en technische effecten van elementen hieronder beschreven in de gedetailleerde figuurbeschrijving wordt verwezen naar de voordelen en technische effecten van overeenkomende elementen hierboven beschreven in de gedetailleerde beschrijving.

De rookgaszijdige componenten van de stoomketel 1 zoals getoond in Fig. 1 omvatten stralingswarmteoverdracht-middelen 2 en convectiewarmteoverdracht-middelen 3 de binnen in de stoomketel 1 opgesteld zijn. De stralingswarmteoverdracht-middelen 2 staan in verbinding met een verbrandingsoven 4, en de convectiewarmteoverdracht- middelen 3 staan op hun beurt in verbinding met de stralingswarmteoverdracht- middelen 2. De stralingswarmteoverdracht-middelen 2 zijn dus zo opgesteld dat ze hete rookgassen ontvangen, welke hete rookgassen verkregen zijn door verbranding van vast brandbaar materiaal, bij voorkeur vast afvalmateriaal, in de verbrandingsoven 4.

De stralingswarmteoverdracht-middelen 2 omvatten wanden 5 die zijn opgebouwd uit verdamperpanelen 5. Deze wanden 5 zijn dusdanig opgesteld dat drie staande stralingskamers 6-8, en in het bijzonder in de richting van de verbrandingsoven 4 naar de convectiewarmteoverdrachtmiddelen 3 een eerste 6, tweede 7 en een derde staande stralingskamer 8 gevormd worden. Wanneer de hete rookgassen de verbrandingsoven 4 verlaten hebben deze een hoge temperatuur van minimum 800 °C en bij voorkeur van minimum 850 °C. Door achtereenvolgens door genoemde eerste 6, tweede 7 en derde staande stralingskamers 8 te stromen, hetgeen ook een verticale trek genoemd kan worden, worden de gassen door stralingswarmteoverdracht met de wanden 5 afgekoeld tot een temperatuur van 645 tot 655 °C.

De convectiewarmteoverdracht-middelen 3 omvatten in een rij opgestelde aan een bovenwand 9 van de stoomketel 1 hangende convectieschermen 10-15. Vertrekkende van de stralingswarmteoverdracht-middelen 2 omvatten de aldus hangende convectieschermen 10-15 achtereenvolgens een eerste verdamper 10, een tweede oververhitter 11, een eerste oververhitter 12, een tweede verdamper 13, een eerste economizer 14 en een tweede economizer 15. De reden van de onderlinge plaatsing van de convectieschermen 10-15 wordt hieronder verduidelijkt bij de bespreking van Fig. 2. Na het stromen langsheen de achtereenvolgende convectieschermen 10-15, wat ook een horizontale trek genoemd wordt, zijn de rookgassen gekoeld tot een temperatuur van 210 tot 250 °C. De rookgassen worden vervolgens opgevangen door een rookgasreinigingsinrichting 25 voor reiniging van de rookgassen.

Zoals hierboven besproken bij de beschrijving van Fig. 1 doorlopen de hete rookgassen die de stoomketel 1 binnenkomen noodgedwongen vier zogenaamde trekken waarlangs ze afkoelen.

Een deel van het stof dat meegesleurd wordt met de rookgassen zal door het vele bochtenwerk neerslaan uit de rookgassen.

Een deel van het stof blijft echter op onderdelen van de stralingswarmteoverdracht-middelen 2 en convectiewarmteoverdracht-middelen 3 plakken.

Hierdoor vermindert de koelingscapaciteit van de stoomketel 1 omdat er als het ware een isolerende laag op genoemde onderdelen gevormd wordt.

Om deze reden bedraagt de uitgangstemperatuur van stoom (zie verder bij de beschrijving van Fig. 2) bij opstart 210°C maar kan deze geleidelijk oplopen tot 250°C.

Er kunnen middelen voorzien worden om het stof te reinigen zodat de opstapeling van stof op genoemde onderdelen vermeden wordt.

Stof dat op de stoomketel 1 zijn bodem 16 valt wordt ook ketelas genoemd.

Ketelas dat onder de stralingswarmteoverdracht-middelen 2 op de bodem 16 valt wordt opgevangen en afgevoerd door transportschroeven 17, 18. Ketelas dat onder de convectiewarmteoverdracht-middelen 3 naar de bodem 16 valt wordt opgevangen en afgevoerd door kettingtransporteurs 19-21. De verkregen stromen van ketelas worden bijgevolg bij voorkeur samen over een breker (niet getoond in Fig. 1) afgevoerd naar ketelasopslagsilo’s (niet getoond in Fig. 1). In Fig. 2 worden stromen van water/stoom doorheen de verschillende convectieschermen 10-15 (zie Fig. 1) getoond.

Voor de eenvoud van presentatie zijn in Fig. 2 bepaalde onderdelen van de stoomketel 1 niet of maar deels afgebeeld.

De water/stoom-stromen worden middels pijlen aangegeven.

Verder toont Fig. 2 een keteldrum 22 als bijkomende water/stoomzijdige component.

In de tweede 15 en eerste economizers 14 wordt water of condensaat voorverwarmd vooraleer het naar de keteldrum 22 gaat.

Tegelijk zorgen deze economizers 14, 15 rookgaszijdig voor een laatste afkoeling van de rookgassen.

In de tweede 13 en eerste 10 verdampers wordt voorverwarmd condensaat van de keteldrum 22 omgezet in verzadigde stoom die terug naar de keteldrum 22 stroomt.

De verzadigde stoom uit de keteldrum 22 wordt vervolgens door de eerste 12 en tweede 11 oververhitters geleid die de verzadigde stoom tot oververhitte stoom omzetten.

Om de temperatuur van de oververhitte stoom van 395 tot 405 °C te regelen is er tussen de eerste 12 en tweede oververhitter 11 een waterinjector voorzien voor het injecteren van water.

De oververhitte stoom (absolute druk van 38 bar tot 40 bar, 395 tot 405 °C) wordt verzameld in een stoomheader 24 die de stoom naar een stoomturbine 28 en een stoomafnemer 29 brengt (zie Fig. 3).

In Fig. 3 wordt in het bijzonder een schematische voorstelling gegeven van een inrichting voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal volgens voorkeur dragende uitvoeringsvormen van de uitvinding, waarin drie dergelijke stoomketels zoals hierboven besproken voor Fig. 1-2 opgesteld zijn.

De water/stoom- stromen worden in Fig. 3 middels pijlen aangegeven De oververhitte stoom van drie stoomketels 1, 26, 27, bijvoorbeeld een gecombineerd geproduceerde 160 tot 170 ton/uur oververhitte stoom van 40 bar absolute druk en 400 °C, komt samen in een gezamenlijke stoomheader 24 welke in wezen een pijpleiding is.

Via de stoomheader wordt de stoom verdeeld over verschillende afnemers.

Volgens de uitvoeringsvorm getoond in Fig. 3 zijn deze afnemers: — een stoomturbine 28 (bijvoorbeeld ongeveer 90 ton/uur oververhitte stoom); — stoomexport naar een stoomafnemer 29 voor gebruik van de oververhitte stoom als dusdanig (bijvoorbeeld 45 ton/uur oververhitte stoom); — eerste 30 en tweede stoomconditioneringsstations 31 (bijvoorbeeld 10 ton/uur oververhitte stoom); en — de overige oververhitte stoom wordt ontspannen in een bypass klep 32. De stoomturbine 28 produceert bijvoorbeeld ongeveer 21,5 MW elektrisch vermogen.

Na de stoomturbine 28 wordt verkregen ontspannen stoom gecondenseerd in een eerste luchtgekoelde condensor 33. Indien de stoomturbine 28 niet in werking is of plots uitvalt moet de stoom op een andere manier zijn energie kwijtraken.

In dat geval wordt de stoom over een stoomturbine bypass klep 34 die verbonden is met de stoomturbine 28 geleid die zorgt voor een reductie van de druk tot bijvoorbeeld 0,3 bar absolute druk.

Tegelijk wordt de stoom gekoeld door middel van injectie van condensaat.

Na de stoomturbine bypass klep 34 wordt de stoom in de eerste luchtgekoelde condensor 33 geleid.

Het tweede stoomconditioneringsstation 31 is opgebouwd als een middendruk (MD) station: de vereiste druk (bijvoorbeeld 15 bar absolute druk) wordt geregeld door een reduceerventiel 49, de vereiste temperatuur (bijvoorbeeld 210°C) door inspuiting met water afkomstig van ketelvoedingswaterpompen (niet getoond in Fig. 3). Het eerste stoomconditioneringsstation 30 is opgebouwd als een lagedruk (LD) station: de vereiste druk (bijvoorbeeld 5 bar absolute druk) wordt geregeld door een reduceerventiel 48, de vereiste temperatuur (bijvoorbeeld 160°C) door inspuiting met condensaat afkomstig van condensaatpompen en-/of condensaatinjectiepompen (niet getoond in Fig. 3). De overige oververhitte stoom wordt ontspannen in de bypass klep 32 en wordt vervolgens geleid naar een tweede luchtgekoelde condensor 33.

De luchtgekoelde condensoren 33, 35 koelen de stoom afkomstig van de stoomturbine 28 en de stoomturbine bypass klep 34 in geval van de eerste luchtgekoelde condensor 33 en afkomstig van de bypass klep 32 in geval van de tweede luchtgekoelde condensor 35, waardoor de stoom condenseert en er condensaat gevormd wordt dat door inwerking van de zwaartekracht respectievelijk naar de eerste condensaattank 36 en de tweede condensaattank 37 stroomt. De temperatuur van condensaat (bijvoorbeeld 46°C) is bepalend voor de onderdruk (bijvoorbeeld 0,1 bar absolute druk) in de eerste luchtgekoelde condensor 33. Voor de tweede luchtgekoelde condensor 35 van zijn deze parameters bijvoorbeeld 70°C en 0,3 bar absolute druk.

De eerste luchtgekoelde condensor 33 omvat een eerste condensaatafscheider 38 en een eerste luchtkoeler 39. De te condenseren stoom afkomstig van de stoomturbine 28 komt eerst in de eerste condensaatafscheider 38. De eerste condensaatafscheider 38 fungeert als laagste punt, verzamelplaats voor het gevormde condensaat, dit vooral om de stoomturbine 28 (lage druk gedeelte) te beschermen tegen teruglopende vloeistof. Dit condensaat wordt door inwerking van de zwaartekracht afgevoerd naar de eerste condensaattank 36 Vanuit de eerste condensaatafscheider 38 gaat de stoom naar de eerste luchtkoeler 39, welke laatste omwille van praktische overwegingen en omwille van koelingsoverwegingen op een gebouw zijn dak opgesteld kan zijn. Net na de eerste condensaatafscheider 38 komt de stoom van de stoomturbine bypass klep 34 in een hoofdleiding en is er een balansleiding (niet getoond in Fig. 3) van de eerste luchtkoeler 39 naar de eerste condensaattank 36. De eerste luchtkoeler 39 bestaat uit twee hoofddelen 42, 43. De mogelijkheid bestaat om bij lage capaciteit een gedeelte buiten dienst te nemen. Elk deel bestaat bij voorkeur uit twee identieke modules, elk voorzien van een regelbare ventilator (niet getoond in Fig. 3). De regeling van de eerste luchtkoeler 39 houdt rekening met de uitgangstemperatuur van de verschillende modules, de druk aan de ingang, temperatuur van de niet-condenseerbare gassen en de buitentemperatuur. Op een gelijkaardige manier omvat de tweede luchtgekoelde condensor 35 een tweede condensaatafscheider 40 en een tweede luchtkoeler 41. De tweede luchtkoeler 41 omvat maar één compartiment en omvat bij voorkeur twee of drie regelbare ventilatoren (niet getoond in Fig. 3).

De eerste 36 en tweede condensaattanken 37 verzamelen alle condensaatstromen van het stoomcircuit. De belangrijkste condensaatstromen zijn uiteraard deze van de luchtkoelers 39, 41. De andere stromen zijn afkomstig van de condensaatafscheiders 38, 40, maar ook van ejectorcondensors (niet getoond in Fig. 3), en condensaatvoorverwarmers 46, 47. Condensaat van de eerste 36 en tweede condensaattanken 37 wordt met condensaatpompen (niet getoond in Fig. 3) respectievelijk naar eerste 44 en tweede ontgassers 45 gepompt. Vanuit de condensaattanken 36, 37 worden ook twee ontoververhittingsstations gevoed (niet getoond in Fig. 3) middels condensaatinjectiepompen (niet getoond in Fig. 3) die dienen voor de ontoververhitting van LD-stoom (bijvoorbeeld met een absolute druk van 5 bar) in een LD-reduceerventiel 48 en vacuümstoom (bijvoorbeeld met een absolute druk van 100 tot 600 mbar) in de stoomturbine bypass klep 34.

Tussen de eerste condensaattank 36 en de eerste ontgasser 44 zijn er in serie twee condensaatvoorverwarmers 46, 47 opgesteld. Condensaatvoorverwarming vindt zo plaats in de gevormde cascade van twee condensaatvoorverwarmers 46, 47, welke in wezen warmtewisselaars zijn, waar men stoom condenseert afkomstig van de stoomturbine zijn hogere druk aftap en lagere druk aftap (niet getoond in Fig. 3). De voorverwarming is noodzakelijk om de ontgassing in de eerste ontgasser 44 mogelijk te maken, aangezien daarvoor voedingswater moet koken. Het voedingswater moet hierbij bij voorkeur tot 140°C voorverwarmd worden zodat een wandtemperatuur in een economizer boven het zuurdauwpunt blijft. Dit om corrosie te vermijden. Het gevormde condensaat vloeit trapsgewijze van de hoogste druk tot laagste druk via een ingebouwde onderkoeler (niet getoond in Fig. 3) om flashstoom-vorming te verminderen. Stoomvoeding naar elke condensaatvoorverwarmer 46, 47 is bij voorkeur constant. De temperatuur wordt bij voorkeur geregeld door een niveauregeling van het condensaat in elke condensaatvoorverwarmer 46, 47. Het niveau bepaalt de warmteoverdracht. Het setpunt van de niveauregeling wordt aangepast in functie van de temperatuur van het voedingswater. Als het niveau stijgt, daalt de temperatuur (en omgekeerd). Bij lagere capaciteit (vanaf 15% uitsturing) of bij stoomturbine bypass kan men de aftappen niet meer gebruiken. Deze sluiten dan zelf. Men gebruikt dan alleen oververzadigde stoom in de condensaatvoorverwarmer 47 die verbonden is met de eerste condensaattank 36.

Aangezien de condensaatvoorverwarmers 46, 47 aansluiten op de stoomturbine 28 (niet getoond in Fig. 3) worden bij voorkeur maatregelen genomen om te voorkomen dat het condensaat naar de stoomturbine 28 gaat in geval van defect in de condensaatvoorverwarmers 46, 47. Hiervoor wordt bij hoog niveau in één van de condensaatvoorverwarmers 46, 47 de bijbehorende aftap van de stoomturbine 28 afgesloten.

Claims (13)

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal, bijvoorbeeld van vast afvalmateriaal, waarin door verbranding van het vast brandbaar materiaal verkregen rookgas met een temperatuur van minimum 800 °C omgezet wordt in stoom voor dusdanig gebruik of voor elektriciteitsproductie, door het uitvoeren van volgende stappen: — koelen van het rookgas tot een temperatuur van hoogstens 250 °C door warmte-uitwisseling met water, waarbij het water eerst verwarmd wordt tot verzadigde stoom en vervolgens de verzadigde stoom verder verwarmd wordt tot oververhitte stoom, waarna het rookgas afgevoerd wordt; — het gebruik van de oververhitte stoom als dusdanig voor energie- vereisende processen en/of het omzetten van de oververhitte stoom in elektriciteit, met het kenmerk, dat het koelen van het rookgas in twee stappen wordt uitgevoerd, waarin in een eerste stap het rookgas via stralingswarmteoverdracht gekoeld wordt tot een temperatuur van 620 tot 680 °C en in een tweede stap het rookgas door convectiewarmteoverdracht met water verder afgekoeld wordt tot een temperatuur van hoogstens 250°C, door welke convectiewarmteoverdracht tevens de opwarming van water tot verzadigde stoom en vervolgens tot oververhitte stoom uitgevoerd wordt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het rookgas gekoeld wordt tot een temperatuur van 210 tot 245 °C.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de verzadigde stoom verwarmd wordt tot oververhitte stoom met een temperatuur van 380 tot 420 °C en een absolute druk van 30 bar tot 50 bar.

4. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 3, waarbij het rookgas tijdens stralingswarmteoverdracht gedwongen wordt tot een verticale stroming door een opstelling van stralingswarmteoverdracht-middelen (2), waarbij genoemde opstelling dusdanig is dat de verticale stroming zijn richting één of meerdere keren gewijzigd wordt.

5. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 4, waarbij het rookgas tijdens convectiewarmteoverdracht gedwongen wordt tot een horizontale stroming langsheen naast elkaar opgestelde convectiewarmteoverdracht-middelen (3).

6. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 5, waarbij het opwarmen van water middels convectiewarmteoverdracht tot verzadigde stoom en vervolgens tot oververhitte stoom ten minste gedeeltelijk in tegenstroom gebeurt ten opzichte van een stroming van het rookgas.

7. Werkwijze volgens één der conclusies 1 tot en met 6, waarbij het rookgas assen omvat die vrijkomen tijdens koeling van het rookgas, en waarbij de aldus vrijgekomen assen verzameld en afgevoerd worden.

8. Inrichting voor energierecuperatie na verbranding van vast brandbaar materiaal, bijvoorbeeld van vast afvalmateriaal, omvattende een stoomketel (1), stoomheader (24) en een stoomturbine (28), waarbij in gebruik binnen in de stoomketel (1) stralingswarmteoverdracht-middelen (2), convectiewarmteoverdracht-middelen (3) en een keteldrum (22) voorzien zijn, de stralingswarmteoverdracht-middelen (2) omvattende meerdere verdamperpanelen (5) voor het koelen van door verbranding van vast brandbaar materiaal verkregen rookgas, de convectiewarmteoverdracht-middelen (3) omvattende één of meerdere economizers (14, 15), één of meerdere verdampers (10, 13), en één of meerdere oververhitters (11, 12)voor het verder koelen van het rookgas middels convectiewarmteoverdracht en voor het verwarmen van water vanuit de keteldrum (22) tot verzadigde stoom en vervolgens tot oververhitte stoom, waarbij de stoomheader (24) ingericht is om de oververhitte stoom te distribueren en in gebruik verbonden is met de stoomturbine (28) die in gebruik de oververhitte stoom omzet in elektriciteit, met het kenmerk, dat de meerdere verdamperpanelen (5) in gebruik zo opgesteld zijn dat ze twee of meerdere verticale wanden vormen die het rookgas tijdens stralingswarmteoverdracht dwingen tot een verticale stroming, en waarbij de één of meerdere economizers (14, 15), verdampers (10, 13) en oververhitters (11, 12) in gebruik aan een bovenwand (9) van de stoomketel (1) naast elkaar opgehangen zijn, waarbij het koelen van het rookgas in twee stappen wordt uitgevoerd, waarin in een eerste stap het rookgas via stralingswarmteoverdracht gekoeld wordt tot een temperatuur van 620 tot 680 °C en in een tweede stap het rookgas door convectiewarmteoverdracht met water verder afgekoeld wordt tot een temperatuur van hoogstens 250°C, door welke convectiewarmteoverdracht tevens de opwarming van water tot verzadigde stoom en vervolgens tot oververhitte stoom uitgevoerd wordt.

9. Inrichting volgens conclusie 8, verder omvattende een stoomafnemer (29) voor direct gebruik van stoom als dusdanig, waarbij de stoomheader (24) in gebruik verbonden is met de stoomafnemer (29).

10.lnrichting volgens conclusie 8 of 9, verder omvattende één of meerdere stoomconditioneringsstations (30, 31) welke in gebruik verbonden zijn met de stoomheader (24).

11. Inrichting volgens één der conclusies 8 tot en met 10, verder omvattende een stoomturbine bypass klep (34) die in gebruik verbonden is met de stoomturbine (28).

12.lnrichting volgens één der conclusies 8 tot en met 11, omvattende een bijkomende afzonderlijke bypass klep (32) die in gebruik verbonden is met de stoomheader (24).

13. Inrichting volgens één der conclusies 8 tot en met 12, omvattende één of meerdere luchtgekoelde condensoren (33, 35) condensaattanken (36, 37) en ontgassers (44, 45), waarbij in gebruik volgend op genoemde stoomturbine bypass klep (34) en/of bijkomende afzonderlijke bypass klep (32) achtereenvolgens minstens een luchtgekoelde condensor (33, 35), condensaattank (36, 37) en ontgasser (44, 45) opgesteld zijn.