FI74795B - Anordning foer efterbraenning av avgaser fraon foerbraenningsanlaeggningar. - Google Patents

Description

1 74795

Laite polttolaitteistojen poistokaasujen jälkipolttamiseksi

Keksinnön kohteena on laite polttolaitteistojen poistokaasujen jälkipolttamiseksi, jolloin laite käsittää 5 jälkipolttokammion, johon työntyy sisään poltin, jota vastapäätä sijaitsee polttimen lieskan vangitsemiseksi ja kääntämiseksi malja, joka on korkeussuunnassa säädettävä, jolloin polttimen lävitse kulkee kanavia jälkipolttokammioon syötettäviä, polttokaasuja ja jälkipolttoa varten tarkoitet-10 tuja poistokaasuja varten, sekä että jälkipolttokammiosta lähtee poistoaukko ilmakehään.

Nyky-yhteiskunnassa suoritetaan joukko polttamisia, joihin osallistuu sekä tarkoitettuja polttoaineita että epäpuhtauksia ja jotka jossain määrin palavat. Sotilaslentoko-15 neiden reaktiomoottoreiden yhteydessä on jo kauan käytetty jälkipolttokammioita. Tällöin ei tosin ole ympäristösyistä ollut tarkoituksena suorittaa lentokonepetrolin täydellistä polttamista, vaan pikemminkin suuremman suorituskyvyn saavuttaminen. Autonmoottoreiden pakokaasun puhdistajat eivät 20 oikeastaan ole jälkipolttolaitteita, vaan pikemminkin poistokaasujen takaisinkierrätykseen tarkoitettuja elimiä.

Kun kysymyksessä ovat jätteiden polttoon tarkoitetut uunit, destruktiouunit ja teollisuuden prosessiuunit sekä lämpökat-tilat, suoritetaan polttaminen sellaiseen vaiheeseen asti, 25 joka on tasapainossa prosessin tuottamaa taloudellista hyötyä ja viranomaisten asettamia ympäristövaatimuksia ajatellen. Tavallisesti käytetty keino päästöjen epäpuhtausasteen pienentämiseksi on poistokaasusuodatin tai poistokaasunpesu. Ongelmaksi jää kuitenkin, että on päästävä eroon siitä, mi-30 tä suodattimet tai pesunesteet ovat keränneet. Eräs perinteinen menetelmä epäpuhtausasteen vähentämiseksi lähiympäristössä on epäpuhtauksien lähettäminen pitkien savupiippujen avulla laimenemaan korkeampiin ilmakehän kerroksiin. Sellaisen menettelyn vaikutus tulee yhä ilmeisemmäksi Skan-35 dinavian metsäalueilla, johon rikkihapoke laskeutuu alas, joka on peräisin mannermaan polttolaitteistojen korkeista 2 74795 savupiipuista. Ajatuksena käytettäessä destruktiouuneja ja jätteiden polttolaitteistoja on ennen muuta ollut poisto-kaasuihin sisältyvien pahalta haisevien aineiden pitoisuuden vähentäminen. Silloin kun korkeat savupiiput eivät ole 5 riittäneet, polttamiset on sen vuoksi suoritettu öiseen aikaan, koska silloin ulkona oleskelee vähän ihmisiä. Samaa työsuunnittelua on eettisistä syistä käytetty jo kauan kre-matoriouunien osalta.

Yllä olevasta käy ilmi, että on olemassa joukko poltit) tolaitteistoja, joissa on toivottavaa vähentää ulos meneviin poistokaasuihin sisältyviä epäpuhtauspitoisuuksia. Jo talousjätteitä poltettaessa voidaan poistokaasuista löytää viitisenkymmentä erilaisista muovimateriaaleista peräisin olevaa ainetta. Enimmät näistä voidaan keksityllä menetel-15 mällä polttaa vesihöyryksi ja hiilidioksidiksi.

Keksinnön päämääränä on tarjota laite polttolaitteis-tojen poistokaasuihin sisältyvien palamattomien komponenttien muuttamiseksi jälkipoltolla vaarattomiksi aineiksi.

Keksinnön valaisemiseksi voi olla tarkoituksenmu-20 kaista tarkastella menetelmää, joka on tarkoitettu talous-jätteiden poistokaasujen jälkipolttamiseksi.

Tähän käyttöön tarkoitetun jälkipolttokammion rakennetta ja mitoitusta varten on välttämätöntä tietää, mitä hajaantumistuotteita muodostuu ja miten suuria määriä näitä 25 tullaan polttamaan aikayksikköä kohti. Alla olevan kaavan avulla tehdään laskelma, joka perustuu siihen, että 1 kg etyleenimuovia hajoaa polttouunissa ja muuttuu suurimmaksi osaksi 1-hekseeniksi, 1-penteeniksi, propaaniksi ja propee-niksi. Tämän mukaisesti määritellään polyeteenipolymeerien 30 terminen hajoamisnopeus tyhjiössä, ja karkea arvio tehdään polyeteenimuovin hajoamisesta niissä olosuhteissa, jotka vallitsevat polttouunissa.

K = A . e

K = nopeuden vakio (S j 35 A = Arrheniustekijä (S

E = aktivointienergia (kJ . mol R = kaasuvakio (8,314 J . °K . mol I! 3 74795 Tällä tavalla laskemalla ja kokeellisesti on havaittu, että polyeteenimuovi hajoaa tyhjiössä noin nopeudella 1 % minuutissa lämpötilassa 415°C. Siten yhden polyeteeni-muovikilon hajottaminen kestää noin puolitoista tuntia läm-5 pötilassa 415°C. Todellisissa olosuhteissa saataisiin menetelmällä aikaan polttouunissa polyeteetenimäärän 10-15 g hajoaminen minuutissa, joka vastaa kaasumäärää 6-9 1/min. Tämän kaasun jälkipolttamiseksi ja lämpötilan 1500-2000°C ylläpitämiseksi jälkipolttokammion lieskassa ja jotta saman-10 aikaisesti voidaan säilyttää suljettu lieskan tilavuus, josta jäteannoksen luovuttama kaasumäärä ei voi täysin palamatta tunkeutua ulos, vaaditaan seuraavat kaasumäärät jälkipolttokammion polttimeen: kaasuöljy 0,2 = 0,3 m^/h (NTP) 15 ilma 5-8 m^/h (NTP)

Polttimen muotoilua mainitun suljetun lieskan varmistamiseksi, jossa poistokaasujen ja polttokaasujen välinen täydellinen sekoittuminen saadaan aikaan, kuvaillaan jäljempänä.

20 Jälkipolttokammion koon suurentaminen ei ole mahdol lista kuinka pitkälle hyvänsä, vaan hyvin suurta kapasiteettia tarvittaessa täytyy useita jälkipolttokammioita kytkeä rinnakkain.

Jälkipolttokammion poltinta voidaan ohjata ionia ana-25 lysoivilla tuntoelimillä, jotka on sijoitettu jälkipolttokammion poistoaukkoon ja jotka säätävät mahdollisen poltto-kaasulisäyksen valintaa, kun lämpötilaa täytyy nostaa täydellisen palamisen saavuttamiseksi, esimerkiksi kaasuöljyn lisäystä ilmaan tai vaihtoehtoisesti vedyn lisäystä ilmaan. 30 Tavallisesti asetetaan jälkipolttokammion lämpötila-alue polttoaineistosta tulevien poistokaasujen koostumuksesta kokemusperäisesti saadun tiedon pohjalta ja tästä riippuen esimerkiksi hapen sekoittaminen polttimen läpi tuotuihin poistokaasuihin tai ylijäämä niissä.

35 Keksinnön päämäärien saavuttamiseksi sille on annet tu erityispiirteet, jotka käyvät ilmi jäljessä tulevista patenttivaatimuksista.

4 74795

Keksinnön mukaista laitetta selitetään seuraavassa oheiseen piirustukseen viitaten, jossa kuviossa 1 esitetään jälkipolttokammion suoritusmuoto pitkittäisleikkauksena.

Jälkipolttokammio 1, joka voi olla varustettu jääh-5 dytyslaipoilla 2, tai jota jäähdytysvaippa voi ympäröidä, sisältää erittäin tulenkestävää materiaalia olevan lieska-maljan 3. Lieskamaljassa 3 on lähes puolipallon muotoinen pääty 4, joka yhtyy lieriömäiseen vaippapintaan 5. Lieska-maljan 3 lieriömäisen vaippapinnan 5 läpi, tietylle etäisyy-10 delle päädystä 4, on tehty joukko reikiä 6 yhteyden saamiseksi lieskamaljan 3 sisustan ja sen ulkopuolella olevan jälkipolttokammion osan välille. Lieskamalja 3 on lieriömäisen vaippapintansa 5 ympäriltä päädystä 4 poispäin olevalta reunaltaan 7 tiivistetty ulospäin jälkipolttokammion 15 1 seinää vasten yhden tai useamman keraamisesta tai senta paisesta tiivistysmateriaalista tehdyn tiivisteen 8 avulla. Näiden tiivisteiden sisäsivu painautuu tuliputkea 9 vasten, joka on liitetty polttimen 10 suuttimeen 11.

Poltin 10 muodostuu, paitsi tuliputkesta 9 ja suut-20 timesta 11, sisemmästä poltinputkesta 12 ja ulommasta pol- tinputkesta 13. Ulompaa poltinputkea 13 ympäröi lämpöä eristävä materiaali 14, jolla on vaadittava lämmönkestävyys ja jonka vaippa 15 kiinnittää.

Ulomman ja sisemmän poltinputken välissä kulkee kuu-25 mennuselin 16, joka on edullisesti tehty ainakin yhdeksi sähkövastuselementiksi. Aksiaalisesti sisemmän poltinputken 12 läpi työntyy polttimen syöttöputki 17 polttokaasun, esimerkiksi ilman, hapen tai vaihtoehtoisesti jomman kumman kaasuöljyllä sekoitettuna, tuomiseksi suuttimeen 11. Poltti-30 men syöttöputki 17 päättyy suuttimeen 11 tullessaan suukappaleeseen 18, joka on edullisesti muotoiltu tangentiaali-sesti suunnatulla polttokaasun poistoaukolla. Polttimen 10 vaippa 15 on liitetty ruuviliitoksella 19 jälkipolttokammion 1 vaippaan. Vastaavalla tavalla on ruuviliitoksen 20 35 avulla takapääty 21 sovitettu vaipalle 15. Takapäädyssä 21 on läpivientiaukkoja 22 kuumennuselintä 16 varten. Takapää- li 5 74795 dyn 21 sisäpuolella ja ulomman ja sisemmän poltinputken välissä ja kuumennuselimen 16 sisäänmeno-osien ympärillä on kuumuutta kestävä tiiviste 23. Samoin on tehty tiiviste 23' polttimen syöttöputken 17 ja sisemmän poltinputken 12 5 väliin takapäätyä 21 vasten.

Laitetta käytettäessä tuodaan jälkipolttokammioon 1 kaasut, jotka on "jälkipoltettava" tai oksidoitava, ennen kaikkea vesihöyryksi ja hiilidioksidiksi, tuloputken 24 kautta, joka on yhteydessä ulomman 13 ja sisemmän 12 10 poltinputken väliseen tilaan 25. Kun poistokaasut tunkeutuvat eteenpäin tässä tilassa, ne tulevat kosketukseen kuu-mennuselimien 16 kanssa, joita on edullisesti sovitettu muodostamaan siksakmuotoinen läpivirtauskanava. Tällöin voidaan, jos polttimen pituus on mukautettu sitä varten 15 ja kuumennuselimeksi on valittu korkeita lämpötiloja kestävällä vastusmateriaalilla, esimerkiksi piikivioksinitrii-lillä peitetty lämpökierukka, poistokaasut kuumentaa oleellisesti korkeampaan lämpötilaan kuin 1000°C.

Näin kuumennetut poistokaasut poistuvat tilasta 25 20 yhden tai useamman reiän 26 läpi sisempään poltinputkeen 12. Näiden reikien reunat on sovitettu poistokaasujen ohjaamiseksi polttimen syöttöputkea 17 kohti, ja silloin edullisesti siten, että poistokaasut saatetaan pyörimään polttimen syöttöputken 17 suukappaleen 18 ympäri. Tämä pyöri-25 misliike voimistuu sen vuoksi, että polttokaasut virtaavat ulos suukappaleessa 18 olevien tangentiaalisten poistoauk-kojen läpi. Täten saavutetaan erittäin hyvä kaasujen sekoittuminen .

Polttokaasuilla, jotka tuodaan polttimen syöttöput-30 ken 17 kautta, on koostumus, joka valitaan niiden poisto-kaasujen koostumusta ajatellen, jotka on jälkipoltettava. Siten voi tietyissä tapauksissa tulla kysymykseen ilma, toisissa puhdas happi. Jos polttokaasuihin sisältyvät aineet voitaisiin polttaa ainoastaan endoterraisesti, sekoi-35 tetaan polttokaasuihin esimerkiksi kaasuöljyä tarvittavassa määrin.

6 74795

Koska poistokaasut ja polttokaasut voimakkaasti se-koittuessaan reagoivat lämpötilan kohotessa liekin lämpötilaan 1500-2000°C, kasvaa näiden tilavuus, mikä johtuu siitä, että suutin 11 on tehty kartiomaiseksi. Tästä jat-5 kaa kaasu homogeenisena lieskana edullisesti erittäin tulenkestävästä materiaalista tehdyn tuliputken 9 läpi. Tämä aukeaa lieskamaljaan 3 ja kaasuliekki sysää tämän päätyä 4 kohti, jolloin se kääntyy 180° ja tunkeutuu kasvaneella nopeudella rengasrakoon, joka muodostuu tuliputken 9 ulkosi-10 vun ja lieskamaljän 3 lieriömäisen osan 5 väliin. Rengas-raossa liekki on palanut loppuun ja jäljellä olevat kaasut tunkeutuvat reikien 6 läpi itse jälkipolttokammioon. Kaasujen tällöin tapahtuvan tilavuuden kasvun yhteydessä laskee lämpötila jyrkästi, kuitenkin on jäljellä huomattavia läm-15 pömääriä, jotka voidaan luovuttaa ympäristöön esitettyjen jäähdytyslaippojen 2 välityksellä, vaihtoehtoisesti ympäröivässä jäähdytysvaipassa olevaan väliaineeseen. Myös lämmönsiirto takaisin aikaisempaan menetelmän vaiheeseen on mahdollinen .

20 Lopuksi johdetaan palaneet kaasut pois poistojohdon 27 läpi. Tämä voi, kuten kaavamaisesti on osoitettu kohdassa 28 (kuvio 1), olla lämmön talteenottamiseksi tai jäähdyttämiseksi tarkoitettujen elinten ympäröimä. Mikäli turvallisuussyistä katsottaisiin olevan edullista, voidaan poisto-25 johto 27 vetää kaasunpesulaitteeseen tai muuhun laitteeseen loppuun poltettujen kaasujen loppukäsittelyä varten. Tämä voi olla toivottavaa, jos nitroosikaasujen vaara on olemassa .

Tietyn kaasuvirtauksen varmistamiseksi laitteen lä-30 pi voidaan alipaineanturi liittää poistojohtoon 27. Tämän portaattomalla kierrosluvun säädöllä voidaan saada aikaan ennen jälkipolttokammiota sijaitsevasta polttolaitteistos-ta tuleviin erilaisiin kaasuvirtauksiin mukautettu kaasun nopeus. Puhaltimen nopeutta voidaan säätää käsin tai sitä 35 voivat ohjata mitkä tahansa pitkälle kehitetyt säätölaitteet tuntoelimien avulla, joita on sijoitettu hyödyllisiin kohtiin jälkipolttokammioon tai sen yhteyteen.

Il 7 74795

Edellä on selitetty keksinnön eräs suoritusmuoto, mutta luonnollisesti suojataan myös muut muunnelmat, jotka kuuluvat jäljessä seuraavien patenttivaatimusten puitteisiin .

Claims (2)

8 74795

1. Laite polttolaitteistojen poistokaasujen jälki-poltamiseksi, jolloin laite käsittää jälkipolttokammion 5 (1), johon työntyy sisään poltin (10), jota vastapäätä si jaitsee polttimen lieskan vangitsemiseksi ja kääntämiseksi malja (3), joka on korkeussuunnassa säädettävä, jolloin polttimen (10) lävitse kulkee kanavia (17,25) jälkipoltto-kammioon syötettäviä, polttokaasuja ja jälkipolttoa varten 10 tarkoitettuja poistokaasuja varten, sekä että jälkipoltto-kammiosta (1) lähtee poistoaukko (27) ilmakehään, tunnettu siitä, että poistokaasuja varten tarkoitetussa tulokanavassa (25) on lämmityselimiä (16), että tulokanava (25) ympäröi syöttöputkeksi (17) muodostettua, polttokaasu-15 jen tuomista varten olevaa kanavaa samankeskisestä, ja että tulokanavan (25) sisäputkeen (12) on muodostettu reikiä (26) , joiden reunat on sovitettu johtamaan poistokaasuvir-taus tangentiaalisesti syöttöputken (17) suutinta (18) kohti, jolla suuttimella myös on tangentiaalisesti suuntautu- 20 nut poistoaukko molempien kaasuvirtausten pakkosekoittamis-ta varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että jälkipolttokammiota ympäröi, ainakin osittain, ylimääräistä lämpöä pois johtavia elimiä (2). li