FI68311B

FI68311B - Foerbraenningsugn foer foerbraenning av fast och flytande avfall

Info

Publication number: FI68311B
Application number: FI802155A
Authority: FI
Inventors: Torkjell Flatland
Original assignee: Norsk Hydro As
Priority date: 1979-07-05
Filing date: 1980-07-04
Publication date: 1985-04-30
Also published as: US4378745A; FI68311C; NO145893C; JPS5640015A; DK289780A; DK150246C; DE3067425D1; PL225475A1; EP0022228A1; NO145893B; JPS622645B2; EP0022228B1; ATE7072T1; AU6008280A; FI802155A; NO792236L; DK150246B; AU540235B2

Description

,, , KUULUTUSJULKAISU £ Q Ύ Λ A

B i11) IJTLÄGGNING3SKRIFT 6831 1 C s/'5) Patentti myönnetty 12 08 1985 Patent aeddelat (51) Kv.ik.*/int,ci.4 F 23 G 5/08 (21) Patenttihakemus— Patentansökr.ing 802155 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 0^.07.80 (23) Alkupäivä — Giltlghetsdag 04.07.80 (41) Tullut ju'kiseksi — Bllvit offentlig 06.01 8l

Patentti- ja rekisterihallitus N&htäväksipanon ja kuul.juikaisun pvm. -

Paterit-och registerstyrelsen ' f Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 30.0A.85 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 05.07.79 Norja-Norge(NO) 79/236 Toteennäytetty-Styrkt (71) Norsk Hydro a.s, BygdeSy alli! 2, Oslo 2. Norja-Norge(NO) (72) Torkjel1 flatland, Notodden, Norja-Norge(NO) (7A) Oy Kolster Ab (5*0 Polttouuni kiinteän ja nestemäisen jätteen polttamiseksi -Förbränningsugn för förbränning av fast och flytande avfall

Keksintö koskee polttouunia kiinteän ja nestemäisen jätteen polttamiseksi ja pölyn ja palamattomien osasten erottamiseksi ilmaan lähetettävistä savukaasuista, joka polttouuni käsittää primäärisen polttokammion ja sekundäärisen polttokammion ja sekoitus-vyöhykkeen, joka on varustettu sekundäärisillä, oleellisesti tan-gentiaalisesti suunnatuilla ilman tuloaukoilla poistuvien aineiden kuljettamiseksi primääri-sestä polttokammiosta sekundääriseen polt-tokammioon.

Polttouunia voi käyttää kaikenlaisen jätteen polttamiseen ja hävittämiseen, kiinteän ja nestemäisen, sekä myös erityisen vaikeasti poltettavan jätteen, kuten muovijätteen ja sairaalajätteen polttamiseen.

Polttolaitoksissa, jotka eivät ole yhteydessä erityisiin kaasunpuhdistusyksiköihin, jotka puhdistavat poistokaasut, ennenkuin ne päästetään ilmakehään, on tärkeätä, että palamisprosessi tapahtuu optimiolosuhteissa ja että palamattomat hiukkaset, kuten 6831 1 pöly, tuhka jne. erotetaan tehokkaasti itse polttovyöhykkeessä, niin että poistokaasut eivät kuljeta niitä mukanaan.

Jotta ilman epäpuhtaudet pysyisivät mahdollisimman pieninä, on tämäntyyppisen polttolaitoksen päätarkoituksena polttaa jäte mahdollisimman täydellisesti samalla, kun kaikki kiinteät, palamattomat hiukkaset erotetaan, joten poistokaasussa ei ole merkittävästi kiinteitä hiukkasia. On yleisesti tunnettua, että tyydyttävää palamista on vaikeata toteuttaa yhdessä ainoassa polttovyöhykkeessä. Senvuoksi on alettu käyttää monikammiopolttoa, missä palaminen tapahtuu osittaisena primääripolttovyöhykkeessä ja jälki-palaminen seuraavissa sekundääripolttovyöhykkeissä.

Tällaista polttoperiaatetta käytetään esimerkiksi jätteen-polttouunissa, joka esitetään sveitsiläisessä patentissa nro 430 018. Tämä uuni on varustettu arinattomalla palamistilalla, jonka sisäseinä on tulenkestävää ainetta. Pystysuoran onton väliseinän avulla on uuni jaettu primääriesipalamiskammioon ja jälki-palamiskammioon. Palamisilma syötetään kammioiden ulkoseinistä useiden ilmasuulakkeiden kautta, jotka on sijoitettu eri korkeuksille ja joihin .ilma tulee ilmansyöttöputkesta, joka on upotettu uunin muuraukseen. Tarvittava ylimääräinen esilammitys tulee polt-timesta, joka on sijoitettu esipolttokammion ulkopuolelle. Yleensä käytetään pyörrepoltinta, joka on sijoitettu kammion pohjan yläpuolelle.

Tunnetussa sovellutuksessa on myös kuitenkin varjopuolia. Ensir ' ir. ei saavuteta tyydyttävää palamista, koska kammion seinissä o.lc viita ti· a takki: .· st a tul^··. a sekundääri-ilma ei sekoitu tyydyttävästi palamistuloksiin, joivirtaavat iamiraarivirtauksena jälkipalamiskammioon. Lisäksi, eivät mukanatulevat palamattomat kiinteät hiukkaset erotu tyydyttävästi palamiskaasuista, jolloin poistokaasut vievät ne mukanansa ulos.

Palamisasteen parantamiseksi voidaan sijoittaa ylimääräinen poltin myös jälkipalamiskammioon, kuten esimerkiksi on tehty norjalaisen patentin nro 125 606 mukaisessa uunisovellutuksessa.

Tämä lisää jälkipalamista tietyssä määrin, mutta se on silti riittämätöntä. Käytännössä on nimittäin todettu, että primääri-poltosta tulevat palamistuotteet sekoittuvat erityisen huonosti jälkipalamisilmaan. Siten on välttämätöntä saada aikaan paljon voimakkaampi ja intensiivisempi sekoittuminen käyttämällä paljon suu- 6831 1 rempia sekoitusvoimia kuin tähän saakka on ollut tapana kehittää esipalamiskammiossa.

Tämän vuoksi on keksinnön päätarkoituksena saada aikaan uusi ja parempi polttouuni, joka takaa täydellisemmän palamisen samalla kun lentotuhka ja muut palamattomat hiukkaset tehokkaasti erotetaan ulosvirtaavista poistokaasuista.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaan polttouunilla, jolle on tunnusomaista, että sekoitusvyöhyke on rajoitetun rengasmaisen tilan muotoinen, että rajoitetun rengasmaisen tilan sisäseinä on sekoitusvyöhykkeeseen työnnetyn onton keskiosan ulkoseinä, että sekundääriset ilman tuloaukot on tehty onton keskiosan ulkoseinään, että sekundääriset ilman tuloaukot ovat onton keskiosan ulkoseinässä olevia reikiä tai aukkoja, jotka kulkevat tan-gentiaalisesti suhteessa rajoitettuun rengasmaiseen tilaan, jolloin rei'itetty keskiosa on yhdistetty sekundäärisen polttoilman lähteeseen, ja että rajoitettu rengasmainen sekoitusvyöhyke ja sekundäärinen polttokammio ovat linjassa pysty- tai vaakasuunnassa.

Polttouunille on lisäksi edullista, että se koostuu ulko-vaipasta ja sisävaipasta tai -seinästä, jolloin ulkovaippa on limittäin sisävaipan kanssa muodostaen tuhkakuilun.

Keksintöä selostetaan seuraavassa erään suoritusmuotoesi-merkin avulla viitaten piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää kaaviomaista pystyleikkausta keksinnön mukaisesta polttouunista, kuvio 2 esittää horisontaalileikkausta uunista pitkin kuvion 1 viivaa a-a, joka kulkee supistuvan renkaanmuotoisen keskiosan kautta, joka muodostaa ylimenon jälkipalamiskammioon ja kuvio 3 on leikkaus uunista pitkin kuvion viivaa b-b, joka kulkee uunin esipalamiskammion kautta.

Kuvioissa 1...3 esitetty uuni on pyörivällä arinalla varustettu jatkuvatoiminen uuni, joka on erityisesti suunniteltu talousjätettä varten sekä kunnalliseksi polttolaitokseksi. Havainnollisuuden vuoksi on osat, jotka eivät ole välttämättömiä itse pala-misperiaatteen ymmärtämiseen, jätetty pois.

Polttouuni käsittää ulkovaipan 10 ja sisävaipan tai -seinän 11, jotka on tehty tulenkestävistä kivistä. Uuni jakautuu primääriseen eli esipolttokammioon 5, jossa on pyörivä arina 15 sekä sekundääriseen eli jälkipolttokammioon 6. Esipolttokamraion 5 ja jäi- 6831 1 kipolttokammion 6 väliin on sijoitettu erityisenmuotoinen välitila, joka muodostaa polttouunin keksinnönmukaisen osan. Keskelle tätä tilaa on sijoitettu ontto keskiosa 2, joka jakaa uunin kahteen pääosaan, esipolttokaramioon 5 ja jälkipolttokaromioon 6. Ontossa keskiosassa 2 on suuri määrä reikiä 16, jotka avautuvat tangentiaalises-ti siihen suppenevaan väliin nähden, joka muodostuu keskikappaleen 2 ja uunin seinän väliin. Tämä väli muodostaa rengasmaisen tilan 14. Keskiosa 2 on syöttöputken 9 avulla yhteydessä kammioon, josta syötetään paineenalaista jälkipalamisilmaa.

Sekundääripalamisilma johdetaan siten rengasmaiseen tilaan 14 voimakkaina ilmasuihkuina keskikappaleessa 2 olevien aukkojen 16 kautta. Nämä aukot avautuvat, kuten sanottu, tangentiaalisesti suppenevan kanavan tai rengasmaisen tilan 14 sisäpintaan nähden. Tämä antaa kaasuvirralle tangentinsuuntaisen impulussin, jonka suuruus riippuu sekundääri-ilmalle valitusta ilmanpaineesta tai ilmaylimääräkertoimesta ja joka aiheuttaa sen, että esipolttokam-miosta nouseva ilma joutuu pyörivään liikkeeseen.

Rengasmainen tila 14 jatkuu välittömästi suureen jälkipolt-tokammioon 6. Tällöin syntyy voimakasta pyörteilyä ja johtuen rengasmaisen tilan mitoituksesta syntyy jonkinverran suurempi turbulenssi kuin tavallisessa Venturikanavassa, jolloin sekundääri-il-man ja esipolttokammiosta tulevan palamiskaasun sekoittuminen olennaisesti paranee.

Suuremmat palamattomat hiukkaset sinkoutuvat, kuten kuviossa 1 on kaaviomaisesti yhden hiukkasen osalta esitetty, kaasun kiertonopeuden aikaansaaman keskipakovoiman vaikutuksesta ulospäin kohti seinää, samalla kun se kulkee ylöspäin. Kun kaasun pystysuora komponentti riittävästi hiekkenee, putoaa hiukkanen alas. Jäljellejääneet palamattomat hiukkaset, lentotuhka jne. kulkeutuvat tällöin erityiseen tuhkakuiluun 3 ja putoavat sieltä pudotuskana-van 4 kautta tuhkasäiliöön 8. Poistokaasut johdetaan poistoaukkoon 13.

Esipolttokammiossa tapahtuu vain osittainen palaminen ja palamiskaasut, jotka virtaavat jälkipolttokaromioon, sisältävät palavia kaasuja, kuten esimerkiksi hiilimonoksidia sekä höyrystyneitä keveitä aineosia. Tämä saadaan aikaan rajoittamalla primääri-ilman määrää, niin että syntyy happialijäämä.

5

Esimerkki: 6831 1 - Jätteen täyttö suoritetaan noin 15 minuutin välein, öljyä lisättiin polttimien kautta sekä primääri- että sekundäärivyöhyk-keessä. Happi ja lämpötila primäärivyöhykkeessä, happi, lämpötila, pöly ja nokiluku poistokaasukanavassa sekä syötetyn jätteen ja öljyn määrä rekisteröitiin. Poistokaasujen määrä mitattiin poisto-kanavassa olevan pitoputken avulla. Uuniin asennettujen rekisteröivien, primääri- ja sekundäärivyöhykkeiden sekä savupiipun lämpötilan ilmoittavien, mittareiden arvot luettiin.

- Poltettu jätemäärä oli noin 40 kg/15 min., yhteensä noin 165 kg/h. öljy syötettiin öljysäiliöstä, jonka pinta tarkistettiin ennen polttamista ja sen jälkeen, öljyn keskikulutus oli noin 24 kg/h.

- Pölypitoisuus mitattiin siten, että se vastasi 7 %:n CC^-pitoisuutta poistokaasuissa, toisin sanoen ilmaylimääräker- rointa N.. = 3. Mitatut pölypitoisuudet olivat erittäin tasaisia: 3

Maksimi 79 mg/Nm 3

Minimi 53 mg/Nm 3

Keskiarvo 66 mg/Nm

Vertailun vuoksi voidaan mainita, että ruotsalaiset ja saksalaiset päästövaatimukset, jotka ovat ankarimmat maailmassa, 3 ovat vastaavasti 175...200 mg/Nm CC^-pitoisuuden ollessa 7 %. Vaatimukset täytetään siis erittäin selvällä marginaalilla ja pa-lamisastetta voidaan pitää erittäin tai poikkeuksellisen hyvänä, ottaen huomioon uunin koon.

Keksintöä on edellä selitetty ajatellen jatkuvasti toimivaa, pyörivällä arinalla varustettua, polttouunia, joka nimenomaan on suunniteltu talousjätteelle. Polttamisperiaatetta voidaan kuitenkin käyttää muunkintyyppisissä polttouuneissa sekä kiinteän että juoksevan jätteen polttamiseen.

Esimerkiksi sairaaloista tulevien ongelmajätteiden polttamiseen sopii hyvin edellämainitussa sveitsiläisessä patentissa nro 430 018 selitetty polttouuni, jossa on sivusuunnassa erotetut polttokaiumiot, Sellainen uuni voi käsittää esipolttokammion, jonka tilavuus on 2000...4000 litraa, joka on muurattu tulenkestävästä aineesta ja jossa on välineet pyrolyyttistä palamista varten. Palamisilma syötetään suulakejärjestelmän kautta puhaltimella, jonka teho on 1250 Nm /h primääri-ilmaa. Sivusuunnassa erotettu 6 68311 sekundääripolttokammio on samalla tavoin muurattu tulenkestävästä aineesta ja on niinikään varustettu öljypolttimella, jotta varmistettaisiin minimilämpötila jälkipolttokammiossa. Uuni on siten varustettu sekä primääri- että sekundääriöljypolttimilla, jotka automaattisesti alkavat toimia, jos jätteen lämpöarvo ei riitä pitämään lämpötilaa säädetyissä minimirajoissa. Tarkoituksenmukaiset lämpötila-alueet voivat tässä yhteydessä olla 1100...1400 °C esi-polttovyöhykkeessä ja 1000...1200 °C jälkipolttovyöhykkeessä.

Ennenkuin kaasuseos virtaa uuniin sivusuunnassa erotettuun jälkipolttokammioon, on se ohjattava keksinnön mukaisen rengasmaisen tilan kautta, jossa se poikkeutetaan vaakasuoraan kiertoliikkeeseen samalla kun ilmaa puhalletaan rengasmaiseen tilaan sisäpinnan rei'ästä. Ilmasuihkut puhalletaan tangentiaalisesti, suurella nopeudella, niin että seurauksena on hyvä turbulenssi. Tällä tavoin on loppupalaminen jälkipolttokammiossa erittäin tehokas vaikka jälkipolttokammio onkin sivusuunnassa erotettu esipoltto-karamiosta. Tällainen rengasmainen tila voidaan saada aikaan samalla tavoin kuin kuvioissa 1...3 esitetyissä sovellutusesimerkeissä sijoittamalla ontto keskiosa uunin erityisesti muodostettuun keskiosaan .

Claims

7 6831 1

1. Polttouuni kiinteän ja nestemäisen jätteen polttamiseksi ja pölyn ja palamattomien osasten erottamiseksi ilmaan lähetettävistä savukaasuista, joka polttouuni käsittää primäärisen poltto-kammion (5) ja sekundäärisen polttokammion (6) ja sekoitusvyöhyk-keen (14), joka on varustettu sekundäärisillä, oleellisesti tan-gentiaalisesti suunnatuilla ilman tuloaukoilla poistuvien aineiden kuljettamiseksi primäärisestä polttokammiosta (5) sekundääriseen polttokammioon (6), tunnettu siitä, että sekoitusvyöhyke (14) on rajoitetun rengasmaisen tilan muotoinen, että rajoitetun rengasmaisen tilan (14) sisäseinä on sekoitusvyöhykkeeseen (14) työnnetyn onton keskiosan (2) ulkoseinä, että sekundääriset ilman tuloaukot on tehty onton keskiosan (3) ulkoseinään, että sekundääriset ilman tuloaukot ovat onton keskiosan (2) ulkoseinässä olevia reikiä tai aukkoja (16), jotka kulkevat tangentiaalisesti suhteessa rajoitettuun rengasmaiseen tilaan (14), jolloin rei'itetty keskiosa (2) on yhdistetty sekundäärisen polttoilman lähteeseen, ja että rajoitettu rengasmainen sekoitusvyöhyke (14) ja sekundäärinen polttokammio (6) ovat linjassa pysty- tai vaakasuunnassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen polttouuni, tunnettu siitä, että se koostuu ulkovaipasta (10) ja sisävaipasta tai -seinästä (11), jolloin ulkovaippa (10) on limittäin sisävaipan (11) kanssa muodostaen tuhkakuilun (3).