DK150121B - Termisk reaktor med hvirvellag - Google Patents

Description

150121

Opfindelsen angår en termisk reaktor af den art, hvor et hvirvellag opretholdes i et reaktionskammer, som har en bundplade med en afgangsåbning, og hvor flere cylindriske rotorer er indbygget paral-5 lelt med hinanden oven over bundpladen med forudbestemte indbyrdes afstande.

Opfindelsen har isser relation til termiske reaktorer til forbrænding af affald, specielt kommunalt affald. I denne sammenhæng skal udtrykket "ter-10 misk reaktor" forstås som omfattende apparater med reaktionskamre, hvori der foregår forbrænding, delvis oxidation, forgasning, pyrolyse, kalcinering og/eller katalyse.

Pra tysk patentskrift nr. 958 419 kendes en 15 reaktor, som har de førnævnte konstruktive træk, men hvor forbrændingen ikke foregår i et hvirvellag af inaktive partikler, som holdes i konstant bevægelse ved indblæsning af fluidiseringsgas i laget. I den kendte reaktor er rotorerne i bunden af reaktionskam-20 meret excentrisk lejrede, og hver rotor har modsat omdrejningsretning af den eller de tilstødende rotorer.

Dette arrangement sigter på at forebygge sammensintring af asken, som skal afgå gennem rotorspalterne. Primærluft til forbrændingen indblæses dels mellem ro-25 torerne, dels sammen med det pulveriserede brændsel gennem skråt opadrettede dyser, som udmunder et stykke op i reaktionskammeret.

Fra britisk patentskrift nr. 776 791 kendes en som hvirvellagsreaktor udført dampkedel med en tradi-30 tionel bundrist i forbrændingskammeret, indblæsning af fluidiserings- og forbrændingsluft gennem åbningerne i risten og udtagning af aske gennem afgangsåbninger tæt over risten.

Ingen af de to kendte reaktorer er specielt ud-35 formet med henblik på forbrænding eller generelt ter- 2 150121 misk nedbrydning af kommunalt affald eller med hensyntagen til de hertil knyttede problemer. Blandt disse problemer har affaldets stærkt varierende sammensætning og den ligeledes stærkt varierende størrelse af 5 de enkelte bestanddele, herunder især de ikke eller kun i lille omfang brændbare bestanddele hidtil været særlig tungtvejende, idet man har været nødsaget til at knuse, opskære eller på anden måde findele affaldet før dets indføring i reaktionskammeret. Uden 10 en sådan forbehandling ville der være betydelig risiko for lokal tilstopning af luftindblæsningsåbnin-gerne og/eller af askeafgangsåbningerne med deraf følgende forstyrrelser i forbrændingsprocessen, men de mange forskellige bestanddele i affaldet gør en effek-15 tiv findeling besværlig, og omkostningerne til egnet maskineri og dettes vedligeholdelse fordyrer i alvorlig grad behandlingen af affaldet.

Med henblik på at afhjælpe de påpegede ulemper består nærværende opfindelse i, at rotorerne er 20 hule. og sluttet til en kilde for fluidiseringsgas, at hver rotor i sin væg har gasindblæsningshuller, og at der findes en drivmekanisme indrettet til at drive alle rotorer med samme omdrejningsretning og derved transportere faste forbrændingsprodukter hen mod af-25 gangsåbningen.

Anvendelsen af roterende indblæsningsorganer for fluidiseringsgassen modvirker effektivt risikoen for, at uforbrændte rester, uanset disses størrelse, kan komme til at blokere nogle af indblæsningsåbnin-30 gerne mere end helt forbigående. Bortset fra askepartikler, som kan passere gennem de forholdsvis snævre spalter mellem rotorerne, vil uforbrændte rester på grund af den for samtlige rotorer fælles omdrejningsretning efterhånden blive transporteret til afgangs-35 åbningen og falde ud gennem denne. Med opfindelsen er 3 150121 det således blevet muligt at udelade enhver form for findeling af det behandlede affald før dettes indfyld-ning i reaktoren, og dermed er der angivet et både billigt og effektivt system til bortskaffelse af 5 kommunalt affald.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser en foretrukken udførelsesform for opfindelsen med tilhørende udstyr, set i længdesnit, 10 fig. 2 en del af det i fig. 1 viste apparat i større skala, fig. 3 et billede i lighed med fig. 2 visende en modificeret bundplade i reaktorkammeret, fig. 4 et udsnit af en modificeret reaktor med 15 spærrestænger mellem rotorerne, fig. 5 et yderligere modificeret rotorarrangement, og fig. 6 et planbillede af det i fig. 5 viste, incl. drivmekanismen til rotorerne.

20 I fig. 1 er vist en termisk reaktor 10 med et reaktionskammer 11. Kammeret 11 indeholder et øvre, frit rum 12 over et hvirvellag 13 i kammerets nedre del. Hvirvellaget 13 udgøres af inaktive faste partikler eller korn af sand, der fluidiseres 25 af en opadgående strøm af gas, specielt atmosfærisk luft, som blæses ind gennem hule, cylindriske rotorer 14 anbragt parallelt med hinanden over en bundplade 15 i kammeret 11. Bundpladen 15 hælder nedad mod en afgangsåbning 16. Hver rotor 14 ligger i en 30 lille afstand fra den eller de hosliggende rotorer, og alle rotorer drejer i samme retning, som angivet med pile, drevet af en egnet drivmekanisme. Hver rotor har huller 17 (fig. 2) i sin cylindriske væg til indblæsning af fluidiseringsgas i hvirvellaget, 35 idet gassen tilføres til hver rotor 14 gennem en 4 150121 drejekobling. Gassen indblæses i sandet og danner derved hvirvellaget 13, medens rotationen af rotorerne 14 bevirker, at forbrændingsrester bevæges hen mod afgangsåbningen 16. I bundpladen 15 er der huller 5 18, gennem hvilke luft blæses opefter til hjælp ved fluidiseringen og forbrændingen.

Rækken af ruller 14 slutter ved afgangsåbningen 16, hvis tværsnitsareal aftager nedefter, og som er koblet til et afgangsrør 19. Gennem et tilsluttet 10 rør 20 blæses gas ind i afgangsrøret 19 med en sådan strømningshastighed, at gassen kan fluidisere sandkornene i afgangsåbningen 16 og i røret 19.

Under røret 20 indeholder røret 19 en dobbelt ventil 21 indrettet til skiftevis at åbne og lukke to 15 ventilporte 21a og 21b til fjernelse af uforbrændt affald gennem afgangsrøret 19. Sandet fra afgangsrøret 19 følger med forbrændingsresterne, hvorfra det kan separeres og føres tilbage til kammeret 11.

Et fødeapparat 22 for de materialer, der skal 20 forbrændes, omfatter en tragt 23, som udmunder i det fri rum 12 i reaktoren 10, og som indeholder en ventil 24 og en skyder 25. Foroven i kammeret 11 er der en skorstensåbning 26, som er sluttet til en støvudskiller 27, der tilbageholder flyveaske.

25 Kommunalt affald kan tilføres gennem fødeappa- ratet 22 i hovedsagen uden nogen forbehandling eller kun efter åbning eller brydning af affaldsposerne. De relativt lette og små stykker affald forbrændes i hvirvellaget 13, og affald af relativt tungt 30 materiale synker ned til bunden af kammeret, hvor det brændbare materiale på grund af sandets fluidiserings-virkning forbrændes på effektiv måde, så risikoen for blokering af hullerne 17 er forebygget.

De tunge materialer, der synker til bunds i 35 laget 13, føres efterhånden mod afgangsåbningen 16 5 150121 af de roterende rotorer 14. Under den gradvise bevægelse forbrændes de brændbare bestanddele fuldstændigt, og kun de ubrændbare rester afgives gennem afgangsåbningen 16.

5 Den gas, der strømmer nedefter fra hullerne 17 i rotorerne 14 under disses rotation, støder mod bundpladen 15 og fluidiserer det sand, der er faldet ned under rotorerne, så det blæses opefter i stedet for at hobes op på bundpladen 15.

10 Bundpladen 15's huller 18 fødes med ind- blæsningsgas fra en underliggende kanal 28.

Hullerne 18 er skråtstillede, så gassen, der strømmer op gennem hullerne, får en hastighedskompo-sant i retning mod afgangsåbningen 16, hvilket 15 medvirker til at føre sand og uforbrændelige rester på bundpladen i retning mod afgangsåbningen 16.

Afstanden "a" mellem to hosliggende rotorer 14 er mindre end afstanden "b" mellem rotorerne 14 og bundpladen 15, så faren for tilstopning af rummet 20 mellem bundpladen og rotorerne med materiale, der er passeret mellem rotorerne, er stort set udelukket.

I fig. 3 er der vist en udførelsesform for opfindelsen, hvor bundpladen 15a er sammensat af lameller 29, der delvis overlapper hinanden, så 25 der dannes mellemliggende passager 18a, som tjener samme formål som hullerne 18 i fig. 2.

Bundpladerne 15 eller 15a, som i fig. 1, 2 og 3 er vist hældende, kunne også være placeret horisontalt, når bevægelsen af de ubrændbare rester og 30 sandet hen mod afgangsåbningen er sikret på anden måde.

i fig. 4 er der vist en udførelsesform, hvor der over hvert mellemrum mellem to hosliggende rotorer 14 er anbragt en spærrestang 30 parallelt med ak-35 serne for rotorerne 14. Stangen 30 har et tværsnit 150121 6 svarende til formen af den øverste del af mellemrummet, og den har i hovedsagen samme længde som rotoren. Spærrestangen 30 kan ligge løst mellem de to rotorer eller være understøttet på væggen af kammeret 11 ved 5 sine ender. Alternativt kan den bæres af ikke viste tappe, der er monteret på bundpladen 15. Spærrestængerne 30 hindrer på effektiv måde ubrændbare rester, der kan være bagt sammen til en masse, i at komme ind i mellemrummene mellem rotorerne 14.

10 Fluidiseringsgas, som strømmer opefter gennem mellemrummene mellem rotorerne 14 og spærrestængerne 30, kan på grund af stængernes indsnævrende virkning få. en uønsket høj hastighed. Med et passende antal huller 30a forløbende i hovedsagen lodret gen-15 nem stængerne 30 kan dette forhold afhjælpes.

Hullerne 18 eller 18a i bundpladen 15 eller 15a kan da eventuelt udelades.

I fig. 5 er der vist en udførelsesform, hvor hver rotor 14a kun har huller 17a til udblæsning 20 af fluidiseringsgas fordelt i et område, der afgrænses mellem to frembringere på rotoroverfladen. De to frem-bringere afgrænser med andre ord et rektangulært område set i retning på tværs af rotoraksen. Den tilsvarende centervinkel α er vist i fig. 5. En driv-25 mekanisme for rotorerne 14a er vist skematisk i fig.

6. Mekanismen er således sammenkoblet med rotorerne, at samtlige hulområder under rotationen af rotorerne vender i samme retning. Dette kan opnås med en endeløs kæde, der er ført over indbyrdes lige store kædehjul 30 monteret på de respektive rotorers aksler 14b.

Placeringen af hullerne 17a alene i de begrænsede områder af rotorvæggene og synkroniseringen af fasen eller orienteringen for hvert af de begrænsede områder modvirker de ulemper, der kan opstå 35 ved, at sand trænger ind i de hule rotorer eller stø-

Claims (2)

150121 der mod rotorerne eller ved granulering af sandet. Hvis rotorerne drives intermitterende, formindskes sliddet på deres overflader, og det er da hensigtsmæssigt at lade rotorernes hulområder vende opefter 5 i de perioder, hvor rotorerne står stille, så indblæs-ningen af gas i hvirvellaget fortsættes i retning op ad. Den intermitterende standsning af rotorerne formindsker risikoen for, at fluidiseret sand blæses mod en hosliggende rotor, hvorved slid på rotorflader-10 ne og granulering af sandet begrænses. Når reaktoren er ude af drift, bør hulområderne vende nedefter, hvorved sand hindres i at trænge ind i de hule rotorer. Vinklen α er fortrinsvis 120°, men den vælges 15 generelt afhængigt af aktuelle faktorer, såsom de materialer, der skal forbrændes, formen for forbrænding (generel forbrænding, delvis oxidering, gasudvikling, pyrolyse, kalcinering eller katalyse), mellemrummene mellem rotorerne og de anvendte sandkorn. 20

1. Termisk reaktor af den art, hvor et hvirvellag opretholdes i et reaktionskammer (11), som har en bundplade (15) med en afgangsåbning (16), og hvor 25 flere cylindriske rotorer (14) er indbygget parallelt med hinanden oven over bundpladen med forudbestemte indbyrdes afstande, kendetegnet ved, at rotorerne (14) er hule og sluttet til en kilde for fluidiseringsgas, at hver rotor i sin væg har gasind-30 blæsningshuller (17), og at der findes en drivmekanisme (DM), indrettet til at drive alle rotorer med samme omdrejningsretning og derved transportere faste forbrændingsprodukter hen mod afgangsåbningen (16).