DK151194B - Pulveradditiv til brug ved forbraending af fast materiale, samt anvendelse af pulveradditivet - Google Patents

Description

i 151194

Den foreliggende opfindelse angår et pulveradditiv til brug ved forbrænding af fast materiale. Opfindelsen angår desuden anvendelsen af pulveradditivet til modvirkning af belægningsdannelse i ovn, kedel og filter samt til reduktion 5 af miljøskadelige udslip under forbrændingen.

Det er velkendt, at man ved forbrænding af fast materiale, såsom affald, herunder plastholdigt affald, kul, koks og halm, og på krematorier støder på en række problemer i form af drift-10 forstyrrelser og driftstop samt ufuldstændig forbrænding, som resulterer i belægningsdannelse, korrosion, udslip af miljøskadelige stoffer og forringelse af virkningsgraden.

Et konventionelt forbrændingsanlæg består i princippet af 15 tre hovedelementer, nemlig ovn, kedel og filter.

En tilfredsstillende drift af anlægget forudsætter en så fuldstændig forbrænding, at der ikke opstår driftforstyrrelse på grund af aflejringer og belægninger i de enkelte dele samt 20 tilstopning af filtre. Desuden må det undgås, at driften må standse på grund af udslip, der overskrider det tilladelige.

Ovnen; 25 Ovndelen er i de fleste tilfælde forsynet med en ildfast sten beklædning, som skal holdes intakt og rimeligt ren. Ved normal anvendelse afsættes der belægninger, som med mellemrum må fjernes. Fjernelse af sådanne belægninger har hidtil været meget vanskelig, idet man må benytte hårdhændede rensemetoder, 30 såsom trykluftmejsling og skydning, hvilket oftest medfører beskadigelser af den ildfaste beklædning. Reparation af den ildfaste beklædning er kostbar, tidsrøvende og vanskelig og kan indebære en sundhedsrisiko for reparatøren.

35 Kedel:

Kedeldelen kan have forskellige udformninger, f.eks. med enten vandretliggende eller lodretliggende rør.

2 151194

Principielt er problemerne de samme i de forskellige kedeltyper, hvorfor de her vil blive forklaret i relation til kedler med lodretstillede rør,uden · at dette skal opfattes begrænsende.

5 Kedelbelægninger dannes normalt hurtigt og i stort omfang.

Belægningerne nedsætter varmeoverførsien gennem rørvæggene til varmemediet og nedsætter derved virkningsgraden i kedelen. Når belægningerne i kedelen når op på et uacceptabelt niveau, bør de fjernes for at sikre en tilfredsstillende drift af 10 anlægget. Denne nødvendige fjernelse af belægningerne i kedler er den sædvanlige årsag til driftstop.

Fjernelse af belægningerne i kedlen er arbejds- og omkostningskrævende samt mere eller mindre sundhedsfarligt.

15

Ofte er en effektiv rensning af alle rørene umulig på grund af at belægningerne ikke lader sig fjerne uden beskadigelse af rørene, bl.a. på grund af korrosion af disse, således at kedlen i perioder fungerer med et eller flere af rørene i 20 plomberet form indtil udskiftning, hvilket normalt først kan ske ved en årlig reparation, der normalt foretages om sommeren.

Det kan tilføjes, at rensning af kedeler normalt er så vanskeligt, at rensningen må foretages af faglærte skorstensfejere, der normalt benytter motoriserede børster og ofte må hugge 25 gennem tilstoppede rør ved hjælp af jernstænger.

Til fjernelse af specielt hårde belægninger har man også brugt at tilføre vand til den varme kedel for derved at bevirke, at belægningerne sprænges af i stykker. Disse stykker er vanske-30 lige at fjerne, og metoden giver også en risiko for,at kedelen bliver beskadiget.

Filter: 35 Med nutidens miljøkrav er det nødvendigt med en filterdel for at opfylde disse krav. Filterdelen tjener til at forhindre udslip af partikelformede urenheder, såsom flyveaske, sod, løsrevne belægninger og øvrige stoffer, som ellers ville gå ud i atmosfæren fra forbrændingsanlægget.

3 151194 I tilfælde af store mængder af partikelformede urenheder, kan der opstå problemer med filtrene, hvilke problemer i praksis har ført til den uacceptable konsekvens, at man har været nød til at koble filtrene fra for at få anlægget til at fungere.

5

Pra DK-patentskrift nr. 147.407 kendes anvendelsen af dical-ciumfosfat med henblik på at nedsætte tykkelsen af belægnigner på flader i oliefyrede anlæg, der berøres af røggasser. Denne metode har dog i praksis vist sig at give en helt utilstrækkelig 10 effekt.

Fra DK patentskrift nr. 140.343 kendes en fremgangsmåde til hel eller delvis neutralisation af de ved forbrænding af svovlholdigt brændsel dannede sure forbrændingsprodukter ved kon-15 tinuerligt og samtidigt at indblæse følgende forbindelser: alkalimetalnitrat, ammoniumnitrat, magnesiumcarbonat, carbon og ammoniumcarbonat. Det anføres, at ammoniumcarbonatbestand-delen er af væsentlig betydning for opnåelse af en effektiv neutralisation. Midlet er specielt udviklet til anvendelse 20 i oliefyrede anlæg og primært med henblik på neutralisation af de ved svovlets forbrænding dannede sure produkter, navnlig svovldioxid. Det ovennævnte kendte middel anvendes i praksis ved at det doseres til kedelen. Tilsætningen giver tæringsproblemer i kedelen og hindrer ikke belægningsdannelse.

25

Fra DK-patentskrift nr. 143.183, som er et tillæg til patent nr. 140.343, kendes det at erstatte magnesiumcarboant i det kendte middel helt eller delvis med calciumhydroxid. Det anføres at årsagen til at anvende calciumhydroxid sammen med de øvrige 30 i betragtning kommende komponenter er, at dette synes at give en mere effektiv syreneutralisation. I praksis har det imidlertid vist sig, at dette ændrede middel har samme ulemper, som kendes i forbindelse med midlet ifølge hovedpatentet.

35 Formålet med den foreliggende opfindelse er at afhjælpe ulemperne ved den kendte teknik, således som disse er beskrevet ovenfor og vil blive beskrevet nærmere i det følgende.

4 151194 o

Dette opnås ved tilvejebringelse af et pulveradditiv ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del angivne.

5 Med fordel kan pulveradditivet ifølge opfindelsn anvendes på den i krav 4's kendetegnende del angivne ejendommelige måde.

Pulveradditivet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, at 10 det indeholder følgende bestanddele: 1) Dicalciumphosphat, 2) ammoniumchlorid (salmiakpulver).

15 I kombination med 0, 1 eller flere af følgende yderligere bestanddele: 3) perborat, såsom natriumperborat og kaliumperborat, 4) manganforbindelse, f.eks. et mangansalt såsom mangansulfat, 20 5) salpeter, såsom NaNO^ og KNO^, 6) jernvitriol (FeS04, 71^0), 7) magniumsulfat (bittersalt), og 8) calciumnitrat (CaiNO^^r kalksalpeter).

25

Andre additiver kan naturligvis indgå, hvis det er hensigtsmæssigt i det pågældende tilfælde.

Til forbrænding af halm kan f.eks. anvendes en blanding af de to obligatoriske bestanddele plus perborat.

30

Den optimale blanding ved anvendelse af de to obligatoriske bestandddele plus perborat er 75 vægt% dicalciumphosphat + 5 vægt% perborat + 20 vægt% ammoniumchlorid. I tilfælde af affaldsforbrænding vil denne blanding sædvanligvis blive 35 anvendt i en mængde på 100-150 g/ton indfyret affald (industriaffald blandet med husholdningsaffald).

Ved forbrænding af halm anvendes 100 g/ton indfyret halm.

5 151194 Såfremt affaldet er vådt således som det ofte er tilfældet med halm, må additivmængden forøges.

Til forbrænding af kul og koks kan eksempelvis anvendes en 5 blanding af dicalciumphosphat, natriumperborat og salmiak pulver. Forbrændingen af kul og koks forbedres dog væsentligt, såfremt der også i additivet indgår mangansulfat og kalksalpeter. Ved anvendelse af denne additivblanding til forbrænding af kul og koks opnås, at ovnen holdes ren, idet der dannes 10 færre slagger og mindre flyveaske.

Til forbrænding i krematorier kan anvendelsen af en additivblanding ifølge opfindelsen nedsætte udslip af giftige stoffer, såsom dioxiner. Giftudslip af denne art er ellers vanskeligt 15 at undgå ved forbrændingsopgaver med hyppige kolde opstarter, som vanskeliggør opnåelsen af tilstrækkeligt høje temperaturer til fuldstændig forbrænding af bl.a. giftstoffer.

Tilsvarende gælder for afbrænding af affald.

20

Til afbrænding af kraftigt forurenende materiale, såsom plast-holdigt affald foretrækkes det, at additivet har indhold af bestanddele af hver af de ovennævnte otte typer, da dette giver den optimale sikring mod skadelige udslip.

25

De forskellige bestanddele kan blandes i følgende forhold: 1) dicalciumphosphat 45-93 vægt%, fortrinsvis 75 vægt% 30 2) ammoniumchlorid 5-50 vægt%, fortrinsvis 20 vægt% 3) perborat 0-20 vsgt%, fortrinsvis 5 vægt% 4) manganforbindelse 0-10 vægt%, 5) salpeter 0-10 vægt%, 6) jernvitriol 0-15 vægt%, 35 7) magniumsulfat 0-8 vægt%, 8) kalksalpeter 0-10 vasgt%.

Til forbrænding af 1000 kilogram fast materiale kan anvendes 75-300 g, fortrinsvis 100-150 g additiv af den valgte sammensæt- 6 151194

Midlet ifølge opfindelsen giver overraskende fordele, når det anvendes i forbrændingsanlæg, såsom anlæg til forbrænding af a) affald, herunder plastholdigt affald, 5 b) fast brændsel, såsom kul og koks, og c) ·halm d) samt til ligbrænding.

Ved anvendelse af pulveradditivet ifølge opfindelsen understøttes 10 forbrændingen, hvilket indebærer, at ny belægningsdannelse modvirkes og tilstedeværende giftige stoffer afbrændes til ugiftige forbrændingsprodukter. Pulveradditivet sikrer endvidere en begrænsning af dannelsen af flyveaske og pulveret holder kedelen tør og bevirker en løsnen af eventuel allerede til-15 stedeværende belægning.

Ved anvendelse af pulveradditivet indfører man pulveret kontinuerligt i ovnen på en sådan måde, at pulveret i form af en tåge rammer flammerne. Ved at sætte pulveret direkte til flam-20 merne kommer det i direkte kontakt med de bestanddele, som senere ville forårsage belægninger. Pulveret kommer også i kontakt med de giftige bestanddele, som nødvendigvis må fjernes, inden røggassen udledes i atmosfæren. Pulveradditivet sikrer en fuldstændig forbrænding af såvel de materialer, som ellers 25 ville danne belægninger, som de giftige stoffer under omdannelse til ugiftige materialer. Ved denne fjernelse af teknisk og sundhedsmæssigt skadelige stoffer opnår man i tilgift en udnyttelse af disse stoffers brændværdi.

30 Både en for høj og en for lav temperatur ved forbrændingen kan resultere i belægningsdannelse. Hvis forbrændingstemperaturen er for høj, kan der dannes glødeskaller. Hvis forbrændingstemperaturen er for lav dannes der belægninger i form af en fugtig masse, der indeholder giftstoffer. Sådanne belægninger 35 kan afsætte sig i såvel ovn, kedel og filter. Desuden kan den ufuldstændige forbrænding ved lav forbrændingstemperatur resultere i, at der sker udslip af giftige stoffer.

7 151194

Pulveradditivet ifølge opfindelsen har en kraftigt udtørrende virkning. Ved den kombinerede virkning af en kraftig forbedring af forbrænding og en reduktion af indholdet af fugtige bestanddele i røggassen opnår man en kraftig reduktion af omfanget 5 af belægninger. Desuden bliver disse belægninger tørre og løse, således at de er lettere at fjerne.

I de enkelte dele af forbrændingsanlægget kan man iagttage følgende virkninger, når man tilsætter pulveradditivet ifølge 10 opfindelsen:

Ovn I ovnen sker der en væsentlig begrænsning af belægningsdan-15 nelsen. Der opnås således en væsentlig reduktion af de skader, der kan opstå i den ildfaste stenbeklædning under rensning, og den foretagne rensning kan ske med større tidsinterval end hidtil kendt. Den kan desuden foregå på en hurtig og bekvem måde og uden den tidligere omtalte sundhedsrisiko for den, 20 der foretager rensningen. Rensning af ovndelen efter anvendelse] af midlet ifølge opfindelesn er således blevet reduceret til en ganske lille opgave, idet der ikke er nævneværdige belægninger at fjerne.

25 Kedel

Ved anvendelse af pulveradditivet ifølge opfindelsen holdes kedeldelen helt tør og i det væsentlige fri for belægninger.

De eneste belægninger, der kan forekomme/vil være i form af 30 tørre belægninger, der vil kunne fjernes uden problemer.

De giftige bestandele vil være forbrændt inden røggassen når frem til kedeldelen. Arbejdsmiljøet omkring kedelen er dermed drastisk forbedret, idet de kendte lugtegener er borte. Dette 35 er en stor fordel både ved det daglige arbejde omkring kedelen og navnlig i forbindelse med kedelens rengøring.

Rengøringen af kedelen kan nu foretages med længere tidsin- 8 151194 nem opgave, og uden vaskeligheder kan udføres af det personale, der normalt passer forbrændingsanlægget. Det er således ikke nødvendigt at tilkalde en faguddannet skorstensfejer.

5 Den ved kedelrensningen fremkomne affaldsmængde er reduceret helt drastisk. Man har tidligere anset et anlæg, hvor man kunne køre i 14 dage mellem hver kedelrensning, som et velfungerende anlæg. Det har nu overraskende vist sig, at selv hidtil ikke særligt velfungerende anlæg ved hjælp af midlet 10 ifølge opfindelsen ofte vil kunne køre i 7 til 8 uger mellem hver kedelrensning. Kørselsperiodernes længde har ofte været dikteret af miljømyndighedernes bestemmelser (der varierer fra land til land), og set fra et teknisk og miljømæssigt synspunkt ville anlæggene ofte kunne køre i endnu længere 15 perioder på forsvarlig måde.

De dannede belægninger er af løs struktur og er lette at fjerne. Den tidligere kritisable metode, hvor belægningen sprænges bort ved tilføring af vand til den varme kedel, er således 20 helt ude af billedet.

Midlet ifølge opfindelsen kan naturligvis anvendes som afsod-ningsmiddel, men hovedformålet er at sikre en forbrænding af det faste brændsel i et så fuldstændigt omfang, at man 25 i alt væsentligt undgår skadelige belægninger og miljøgener i form af udslip af giftige og ildelugtende luftarter og partikler til omgivelserne.

Virkningsgraden forøges væsentligt, idet de bestanddele, der 30 hidtil blev til et belastende affald, nu indgår i forbrændingen og således udnyttes til fremstilling af energi.

En kedel forøger naturligvis varmeudnyttelsen i væsentligt omfang, idet der ikke findes isolerende belægninger, som for-35 hindrer varmeoverførsien til det varmeoverførende medium (f.eks. vand).

Ved anvendelse af midlet ifølge opfindelsen opnår man desuden en væsentlig reduktion af korrosion og tæring af kedelen, 15119« 9 holder sig tør. løvrigt kan en medført mængde af pulveradditivet understøtte denne virkning. Det er tidligere benyttet at tilsætte dolomit eller magnesit til kul for at opnå en udtørring af kedelen. Virkningen af en sådan tilsætning viste 5 sig imidlertid at være så ringe, at denne metode nu er opgivet.

Når kedeldelen skal renses, foregår det nu på en væsentlig simplere måde end tidligere. Man skal nu blot åbne kedelen for neden, hvorefter de løse belægninger kan fjernes ved udsugning. Desuden åbner man kedelen for oven, for at sikre, 10 at rørene er rene. Hvis dette undtagelsesvis ikke er tilfældet, kan de eventuelle belægninger fjernes på simpel måde ved hjælp af en børste.

I tilfælde af kedler med vandrette rør sker rensningen naturlig· 15 vis fra side til side på en tilsvarende måde.

Filter

Ved anvendelsen af pulveradditivet ifølge opfindelsen er ind-20 holdet af faste partikler i røggassen reduceret i et så kraftigomfang, at man ikke længere oplever, at filteret bliver den begrænsende faktor for forbrændingsanlæggets drift. Dette forhold kan belyses ved hjælp et eksempel fra det praktiske liv i forbindelse med et nyt halmfyranlæg. Dette anlæg kunne 25 kun køre i 8 til 10 dage, før der igen var behov for en effektiv rensning udført af skorstensfejer. løvrigt blev filtrene tilstoppet endnu før, således at anlægget efter kort tids forløb slet ikke kunne køre, med mindre filtrene blev koblet fra.

Da man begyndte at bruge midlet ifølge opfindelsen kunne man 30 koble filtrene til, og anlægget kunne køre, uden at skorstensfejeren måtte tilkaldes. Det pågældende anlæg kører nu fint i 8 uger uden rensning.

Pulveradditivet ifølge opfindelsen giver væsentlige besparelser. 35 Således koster pulveret blot en fjerdedel af omkostningerne for det arbejde, der ellers skulle udføres af faglærte skorstensfejere. Hertil kommer de øvrige, langt vigtigere fordele ved brug af pulveret ifølge opfindelsen, såsom mindskning —< -P 4- ΙιλΛ -»-λ ιι/^μττ+*4-λ! «λ τ» -F /^α+* τ» iK-raan τη a far i · 10 151194

Sammensætning af pulveradditivet ifølge opfindelsen varierer med det materiale, der forbrændes. Det er derfor en fordel at tilsætte farve til pulveradditivet, således at man lettere kan skelne mellem de forskellige anvendelsestyper af pulver-5 additivet ifølge opfindelsen, h i.

Det er ikke klarlagt efter hvilken reaktionsmekanisme pulveradditivets virkninger opnås, idet den opnåede virkning overgår den additive virkning af de enkelte komponenter, der indgår 10 i additivet.

Som et yderligere eksempel på den fremragende virkning, der opnås ved additivet ifølge opfindelsen kan nævnes følgende: 15 Et eksisterende kulfyret varmeværk havde problemer med at opfylde miljøkravene.

Efter brug af 100 g additiv bestående af 75 vægt% dicalcium-phosphat, 5 vægt% natriumperborat, 15 vægt% ammoniumchlorid, 20 +5 vægt% mangansulfat, pr ton kul opnåedes i løbet af 3-4 uger at miljøkravene ikke blot blev opfyldt, men at målingen viste, at der kun var en forurening på 1/4 af det tilladelige.

I den første periode efter tilsætning af additivet opnåedes 25 ikke fuld effekt på grund af løsgørelse af allerede tilstedeværende belægninger. Efter fjernelse af disse "gamle skader" var forbrændingen ideel.

Claims (6)

151194

1. Pulveradditiv til brug ved forbrænding af fast' materiale, kendetegnet ved, at det indeholder følgende bestanddele: 5 1) Dicalciumphoshpat, 2. amraoniumchlorid (salmiakpulver) i kombination med 0, 1 eller flere af følgende yderligere be-10 standdele: 3. perborat, såsom natriumperborat og kaliumperborat, 4. manganforbindelse, f.eks. et mangansalt .'såsom mangansulfat, 5. salpeter, såsom NaNO^ og KNO^, 6. jernvitriol (FeSC>4,71^0), 15 7) magniumsulfat (bittersalt) og 8. calciumnitrat (CaiNO^^, kalksalpeter)

2. Pulveradditiv ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det indeholder følgende bestanddele: 20 1. dicalciumphosphat 2. ammoniumchlorid 3. perborat 25. kombination med 0, 1 eller flere af følgende yderligere bestanddele: 4. manganforbindelse 5. salpeter 30 6) jernvitriol 7. magniumsulfat 8. calciumnitrat. 151194

3. Middel ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bestanddelene beregnet som vægt% af det færdige additiv indgår med følgende andele: 5 1) dicalciumphosphat 45 - 93 vægt%, fortrinsvis 75 vægt% 2. ammoniumchlorid 5-50 vægt%, fortrinsvis 20 vægt% 3. perborat 0-20 vægt%, fortrinsvis 5 vægt% 4. manganforbindelse 0-10 vægt%, 5. salpeter * 0-10 vægt%, 10 6) jernvitriol 0-15 vægt%, 7. magnesiumsulfat 0-8 vægt%, 8. kalksalpeter 0-10 vægt%.

4. Anvendelse af pulveradditivet ifølge krav 1, kende-15 tegnet ved, at pulveradditivet indføres kontinuerligt i form af en pulvertåge i ovnens flammezone.

5. Anvendelse ifølge krav 4, kendetegnet ved, at der tilsættes en så stor mængde additiv, at der opnås 20 en udtørrende virkning i kedelen.

6. Anvendelse ifølge krav 4, kendetegnet ved, at der til 1000 kilogram fast brændsel anvendes 75 - 300 g additiv.