FI92435B

FI92435B - Method and apparatus for cooling and sealing a drain end in a rotary waste incinerator drum

Info

Publication number: FI92435B
Application number: FI921329A
Authority: FI
Inventors: Tapio Heikkinen
Original assignee: Ekokem Oy Ab
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1994-07-29
Also published as: FI92435C; FI921329A0; DE4308482A1; FI921329A; NL9300549A

Description

9243592435

Menetelmä ja sovitelma pyörivän jätteenpolttorummun poisto-pään jäähdyttämiseksi ja tiivistämiseksiMethod and arrangement for cooling and sealing the discharge end of a rotary incinerator

Keksinnön kohteena on menetelmä pyörivän jätteen-5 polttorummun poistopään jäähdyttämiseksi ja tiivistämiseksi, jossa menetelmässä poistopäätä jäähdytetään sen läheisyyteen syötettävän jäähdytysväliaineen avulla. Keksinnön kohteena on lisäksi sovitelma pyörivän j ätteenpolttorummun poistopään jäähdyttämiseksi ja tiivistämiseksi, joka käsit-10 tää välineet jäähdytysväliaineen syöttämiseksi poistopään jäähdyttämistä varten.The invention relates to a method for cooling and sealing the outlet end of a rotating waste-5 incinerator, in which method the outlet end is cooled by means of a cooling medium fed to its vicinity. The invention further relates to an arrangement for cooling and sealing the outlet end of a rotary waste incineration drum, comprising means for supplying a cooling medium for cooling the outlet end.

Ongelmajätteiden polttouuneina käytetään usein rum-putyyppisiä pyöriviä polttouuneja. Kaikki ongelmajätteiden polttouunit ovat ns. alipainepolttouuneja, jolloin uuni py-15 ritään pitämään normaalissa käyttötilanteessa n. 10-40 mmVp:n alipaineessa. Tällöin mahdolliset vuodot voivat muodostaa merkittävän osan uuniin joutuvasta ilmasta. Ongelma-jätteenpoltto tapahtuu aina, jopa jatkossakin enemmän tai vähemmän panossyöttönä. Em. panossyötöstä ja jätteen vaih-20 televasta polttoherkkyydestä johtuen käy jätteenpolttouuni usein ns. ylipaineessa aivan normaalissa käyttötilanteessa.Rum-type rotary incinerators are often used as hazardous waste incinerators. All hazardous waste incinerators are so-called vacuum incinerators, in which case the furnace is kept at a vacuum of about 10-40 mmVp in normal use. In this case, possible leaks can form a significant part of the air entering the furnace. Problem-waste incineration always takes place, even in the future, more or less as a batch feed. Em. Due to the batch feed and the variable combustion sensitivity of the waste, the waste incinerator often runs the so-called overpressure in normal operation.

Ongelmaksi em. uunien yhteydessä on muodostunut poistopään rakenne. Ongelmat johtuvat mm. siitä, että poistopään tiivistys on ns. suunnittelurajalla, joten kukaan ei . . 25 oikein ole ottanut sitä omakseen. Lähes kaikki eurooppalai set uunit ovat yhden valmistajan tuotteita ja laitevalmistaja ei ole pitänyt tarpeellisena kehittää ratkaisujaan tässä suhteessa. Polttouunien tiiveydestä ja rakenteesta puuttuvat lisäksi selkeät normit. Ongelmajätteiden hävittä-30 minen polttamalla on vielä nykyäänkin nuorta tekniikkaa, joten erilaiset osa-alueet ovat teknisesti vielä suhteellisen alhaisella tasolla.The structure of the outlet head has become a problem in connection with the above-mentioned furnaces. The problems are due to e.g. that the outlet end seal is a so-called at the design boundary, so no one. . 25 correctly have not embraced it. Almost all European ovens are single-manufacturer products and the appliance manufacturer has not considered it necessary to develop solutions in this respect. In addition, there are no clear standards for the tightness and structure of incinerators. The disposal of hazardous waste by incineration is still a new technology today, so the various aspects are still technically relatively low.

Aiemmin käytetyissä pyörivissä polttouuneissa käytetään poistopään jäähdytyksessä ilmajäähdytystä. Tilanne on 35 käytännössä nykyisten polttouunien yhteydessä se, että mi- 92435 2 käli poistopää halutaan saada jäähtymään, tulee sen vuotaa n. 2 000 - 10 000 Nm3/h Ilmaa uuniin päin. Vuoto aikaansaadaan uunin normaalilla alipaineella sekä runsaasti reikiä sisältävällä uunin poistopäällä, ts. nykyisellään pois-5 topää ei jäähdy, ellei se vuoda. Nykyään käytetyissä ratkaisuissa ilmaa johdetaan sopivan puhallin järjestelyn avulla rummun poistopään ulkopinnalle. Käytännössä ilma johdetaan rummun ulkopinnan ja sen ympärille sovitetun vaipan väliin muodostuvaan tilaan. Em. tila on jälkipolttokammion 10 puolelta suljettu osittain tulenkestävästä valusta muodostetuilla valukappaleilla. Valukappaleet on sijoitettu niin, että niiden väliin jää sopivia rakoja, joiden kautta ilma pääsee virtaamaan jälkipolttokammioon. Em. tavalla aikaansaadaan siis em. vuoto, joka on ensiarvoisen tärkeätä jääh-15 dytykselle. Rummun poistopään ja jälkipolttokammion seinämän välinen rakenne ei aiemmin tunnetuissa ratkaisuissa ole myöskään tiivis, sillä ko. rakenteen kautta pääsee jälkipolttokammioon huomattava määrä ilmaa, esimerkkinä näistä ilmamääristä voidaan mainita alue 50 - 200 Nm3/h.Previously used rotary kilns use air cooling to cool the exhaust head. The situation is practically in connection with the current incinerators that if the exhaust head is to be cooled, it must leak approx. 2,000 - 10,000 Nm3 / h of air towards the furnace. Leakage is caused by the normal vacuum of the furnace as well as the oven outlet end with a large number of holes, i.e. at present the off-5 top does not cool unless it leaks. In the solutions used today, air is led to the outer surface of the outlet end of the drum by means of a suitable fan arrangement. In practice, the air is led into the space formed between the outer surface of the drum and the jacket arranged around it. Em. the space is partially closed on the side of the afterburning chamber 10 by castings formed of refractory casting. The castings are positioned so that suitable gaps are left between them, through which air can flow into the afterburner. Em. In this way, the above-mentioned leakage is achieved, which is of paramount importance for cooling. The structure between the drum outlet end and the wall of the afterburning chamber is also not tight in previously known solutions, since the a considerable amount of air enters the afterburner through the structure, an example of which is the range of 50 to 200 Nm3 / h.

20 Aiemmin tunnettujen ratkaisujen epäkohtana on mm.20 The disadvantage of previously known solutions is e.g.

se, että ne aiheuttavat hallitsemattomia päästöjä prosessi-tiloihin sekä ympäristöön. Ongelmana on edelleen se, että prosessiin pääsee hallitsemattomasti ilmaa, jota ei voida mitata eikä säätää. Jätteen poltto perustuu jätteen hävit-25 tämiseen polttamalla mahdollisimman täydellisesti. Palamisessa tarvitaan ilmaa ja happea. Jotta polttaminen olisi täydellistä ja hallittua tulee myös ilmansyötön olla hallittua ja mitattavissa. Nykyiset poistopään rakenteet ovat lisäksi monimutkaisia ja helposti vioittuvia ja lisäksi 30 kylmää ilmaa vuotava poistopää aiheuttaa hallitsematonta kuonanmuodostusta rummun poistopäähän. Runsaasti vuotava rummun poistopää on edelleen aiheuttanut sen, ettei pyörivän uunin ja kiinteän jälkipolttokammion väliseen tiivistykseen ole ollut aihetta, koska uunin ja jälkipolttokam-35 mion välistä tapahtuva vuoto on joka tapauksessa suuruus-the fact that they cause uncontrolled emissions to the process facilities as well as to the environment. The problem remains that air that cannot be measured or adjusted enters the process uncontrollably. Waste incineration is based on the disposal of waste by incineration as completely as possible. Combustion requires air and oxygen. For combustion to be complete and controlled, the air supply must also be controlled and measurable. In addition, current discharge head structures are complex and easily damaged, and in addition, 30 cold air leaking discharge heads cause uncontrolled slag formation at the drum discharge end. The heavily leaking drum outlet head has continued to cause no sealing between the rotary kiln and the fixed afterburning chamber, as the leakage between the kiln and the afterburning chamber is in any case

IIII

92435 3 luokaltaan pientä verrattuna poistopään kautta tapahtuvaan j äähdytys ilman vuotoon.92435 Class 3 small compared to cooling air leakage through the outlet end.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja sovitelma, joiden avulla aiemmin tunnettujen ratkaisujen 5 epäkohdat voidaan eliminoida. Tähän on päästy keksinnön avulla, jolloin menetelmä on tunnettu siitä, että poistopään ulkopinnan ympärille muodostetaan poistopään suuntaan nestetiivis tila, jonka avulla tiivistetään poistopään ja jälkipolttokammion välinen rako, että nestetiiviin tilan 10 kohdalla olevalle poistopään pinnalle ruiskutetaan nestettä ja että pinnalta pois valuva neste kootaan nestetiiviin tilan seinämien avulla yhteen ja ohjataan haluttuun paikkaan poistoa varten. Sovitelma on puolestaan tunnettu siitä, että sovitelma käsittää ohjauslieriön, joka on sovitet-15 tu muodostamaan poistopään suuntaan nestetiiviin tilan poistopään ympärille ja putkisto- ja suutinvälineet nesteen suihkuttamiseksi poistopään ulkopinnalle ohjauslieriön rajaaman alueen kohdalla, sekä ohjauslieriön ulkopinnalle sovitetut tiivisterakenteet poistopään ja jälkipolttokammi-20 on välisen raon tiivistämiseksi, jolloin ohjauslieriön seinämät on sovitettu johtamaan poistopään ulkopinnalta pois valuvan nesteen haluttuun paikkaan poistamista varten.The object of the invention is to provide a method and an arrangement by means of which the disadvantages of the previously known solutions 5 can be eliminated. This is achieved by the invention, the method being characterized in that a liquid-tight space is formed around the outer surface of the outlet end in the direction of the outlet end, sealing the gap between the outlet head and the afterburner, spraying liquid on the liquid-tight space at the liquid-tight space 10 through the walls together and directed to the desired location for removal. The arrangement is in turn characterized in that the arrangement comprises a guide cylinder adapted to form a liquid-tight space around the outlet end in the direction of the outlet end and piping and nozzle means for spraying liquid on the outer surface of the outlet end at the area delimited by the guide cylinder. to seal the gap, wherein the walls of the guide cylinder are adapted to direct the liquid flowing out of the outer surface of the outlet end to a desired location.

Keksinnön etuna on ennen kaikkea se, että hallitsemattomat päästöt prosessitiloihin sekä ympäristöön elimi-25 noituvat. Polttoreaktio tulee mahdollisimman täydelliseksi, koska haitallinen ja kontrolloimaton ilman syöttö prosessiin eliminoituu. Keksinnön avulla aikaansaadaan yksinkertainen ja kestävä poistopään rakenne. Keksinnön avulla eliminoituu myös aiemmin tunnettujen ratkaisujen ongelmana ol-30 lut kuonan muodostuminen rummun poistopäähän ja lisäksi ai-. kaansaadaan pyörivän rummun ja kiinteän jälkipolttokammion tiivis rakenne.The advantage of the invention is above all that uncontrolled discharges to the process facilities as well as to the environment are eliminated. The combustion reaction becomes as complete as possible because the harmful and uncontrolled supply of air to the process is eliminated. The invention provides a simple and durable outlet end structure. The invention also eliminates the problem of slag formation at the outlet end of the drum, which has been a problem of the previously known solutions, and in addition ai-. a compact structure of a rotating drum and a fixed afterburner is obtained.

Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa oheisessa piirustuksessa esitettyjen edullisten sovellutusesi-35 merkkien avulla, jolloin kuvio 1 esittää periaatteellisena kuvantona osaa tyypillisestä jätteenpolttolaitoksesta, kuvio 2 esittää periaatteellisena sivukuvantona 4 92435 keksinnön mukaisen sovitelman ensimmäistä sovellutusmuotoa ja kuvio 3 esittää periaatteellisena sivukuvantona keksinnön mukaisen sovitelman toista sovellutusmuotoa.The invention will now be described with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawing, in which Figure 1 shows in principle a part of a typical waste incineration plant, Figure 2 shows in principle a side view 4 92435 of a first embodiment of an arrangement

5 Kuviossa 1 on esitetty periaatteellisesti osa tyy pillisestä jätteenpolttolaitoksesta. Viitenumerolla 1 on esitetty pyörivä jätteenpolttorumpu ja viitenumerolla 2 vastaavasti kiinteä jälkipolttokammio. Kuvio 1 esittää aiemmin tunnettua laitosta, joten kuvioon 1 on viitenumeron 10 3 avulla merkitty välineet jäähdytysilman syöttämiseksi pyörivän jätteenpolttorummun 1 poistopäälle. Kuvioon 1 on lisäksi ympyrän A avulla merkitty jätteenpolttorummun 1 poistopään alue, johon keksintö liittyy. Kuviossa 1 esitetyn jätteenpolttolaitoksen muu tekniikka ja rakenne on alan 15 ammattimiehelle täysin tavanomaista ja tunnettua tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei tässä yhteydessä selvitetä tarkemmin .5 Figure 1 shows in principle a part of a typical waste incineration plant. Reference numeral 1 denotes a rotary incinerator and reference numeral 2 denotes a fixed afterburner, respectively. Fig. 1 shows a previously known plant, so in Fig. 1, reference numeral 10 3 denotes means for supplying cooling air to the outlet end of the rotary waste incinerator 1. In addition, the area of the outlet end of the waste incineration drum 1 to which the invention relates is indicated in Fig. 1 by means of a circle A. The other technique and structure of the waste incineration plant shown in Fig. 1 is completely conventional and known to a person skilled in the art, so that the the issues are not clarified in this context.

Kuviossa 2 on esitetty eräs keksinnön mukainen so-vellutusmuoto. Kuviossa 2 on käytetty vastaavista osista 20 samoja viitenumerotta kuin kuviossa 1, ts. jätteenpolttorumpu on merkitty viitenumerolla 1 ja jälkipolttokammio viitenumerolla 2. Keksinnön mukaisesti jätteenpolttorummun 1 poistopään ulkopinnalle ruiskutetaan jäähdytysväliaineena toimivaa nestettä ja pinnalta pois valuva neste kootaan yh-25 teen ja ohjataan haluttuun paikkaan poistoa varten. Em. ajatus on toteutettu kuvion 2 sovellutuksessa niin, että poistopään ympärille muodostetaan ohjauslieriön 5 avulla poistopään suuntaan nestetiivis tila ja poistopäätä jäähdyttävä neste ruiskutetaan putkisto- ja suutinvälineiden 4 30 avulla poistopään ulkopinnalle ohjauslieriön rajaaman alueen kohdalla. Poistopään ulkopinnalta pois valuva neste johdetaan lisäksi ohjauslieriön 5 seinämien avulla haluttuun paikkaan poistamista varten. Termillä "poistopään suuntaan" tarkoitetaan sitä, että ohjauslieriön 5 rajaama 35 tila on poistopään avautumissuuntaan tiivis niin, ettäFigure 2 shows an embodiment according to the invention. In Fig. 2, the same reference numerals 20 as in Fig. 1 are used for the respective parts, i.e. the waste incinerator is denoted by reference numeral 1 and the afterburner by reference numeral 2. for. Em. the idea is implemented in the embodiment of Fig. 2 so that a liquid-tight space is formed around the outlet end by means of a guide cylinder 5 and the liquid cooling the outlet head is sprayed on the outer surface of the outlet end by means of piping and nozzle means 4 at the guide cylinder. In addition, the liquid flowing out of the outer surface of the discharge head is led by means of the walls of the guide cylinder 5 to the desired location for discharge. The term "in the direction of the discharge head" means that the space 35 delimited by the guide cylinder 5 is tight in the opening direction of the discharge head so that

IIII

92435 5 neste ei pääse jälkipolttokammioon. Ohjauslieriö 5 voidaan edullisesti muodostaa jätteenpolttorummun 1 poistopään kiinteäksi osaksi. Jäähdytysnesteenä voidaan käyttää esimerkiksi vettä, jolloin putkisto ja suutinvälineet 4 voi-5 daan yhdistää laitoksen painevesiverkkoon. Jäähdytysveden lämpötila voi olla esimerkiksi noin 45°C.92435 5 liquid cannot enter the afterburner. The guide cylinder 5 can advantageously be formed as an integral part of the discharge end of the waste incineration drum 1. For example, water can be used as the coolant, in which case the piping and nozzle means 4 can be connected to the plant's pressurized water network. The temperature of the cooling water may be, for example, about 45 ° C.

Kuvion 2 sovitelma on esimerkki ratkaisusta, jota voidaan käyttää vanhoissa jo olemassa olevissa uuneissa, ts. kuvion 2 mukainen sovitelma asennetaan kuvion 1 mukai-10 sen ilmapuhallusjärjestelyn tilalle. Ohjauslieriö 5 voidaan valmistaa metallilevystä esimerkiksi hitsaamalla. On selvää, että kuviossa 2 on esitetty ainoastaan osa ohjauslie-riöstä, todellisuudessa ohjauslieriö 5 ympäröi uunin pois-topäätä kuten edellä on esitetty. Ohjauslieriön jälkipolt-15 tokammion puoleinen pää on tehty nestetiiviiksi, jolloin jäähdytysnesteen pääsy esimerkiksi jälkipolttokammioon 2 on estetty. Uunin poistopään pinnalta valunut neste virtaa ohjauslieriön ulointa sisäpintaa pitkin takaisin esimerkiksi sopivaan kouruun tai altaaseen 6, joista se voidaan joko 20 poistaa tai käyttää uudelleen. Takaisin virtaavan nesteen virtaus on esitetty kuviossa 1 nuolten avulla.The arrangement of Figure 2 is an example of a solution that can be used in old pre-existing furnaces, i.e. the arrangement of Figure 2 is installed in place of the air blowing arrangement of Figure 1. The guide cylinder 5 can be made of a metal plate, for example by welding. It is clear that only a part of the guide cylinder is shown in Fig. 2, in fact the guide cylinder 5 surrounds the outlet end of the furnace as shown above. The end of the control cylinder after the combustion chamber-15 is made liquid-tight, whereby the entry of coolant into, for example, the after-combustion chamber 2 is prevented. The liquid spilled from the surface of the outlet end of the furnace flows back along the outermost inner surface of the guide cylinder, for example to a suitable trough or basin 6, from which it can either be removed or reused. The flow of backflow is shown in Figure 1 by arrows.

Kuten kuviosta 2 voidaan nähdä, pyörivän uunin 1 ja jälkipolttokammion 2 välinen rako on tiivistetty sopivien tiivisterakenteiden 7 avulla. Edellä mainittu tiivistys a 25 voidaan toteuttaa yksinkertaisella tavalla. On huomattava, että keksinnön mukaisen tiiviin poistopäärakenteen avulla pystytään eliminoimaan aiempien ratkaisujen haitalliset päästöt, sillä jäähdytysväliaine ei vuoda keksinnössä prosessiin.As can be seen from Figure 2, the gap between the rotary kiln 1 and the afterburning chamber 2 is sealed by means of suitable sealing structures 7. The above-mentioned sealing a 25 can be realized in a simple manner. It should be noted that the compact discharge main structure according to the invention makes it possible to eliminate the harmful emissions of the previous solutions, since the cooling medium does not leak into the process in the invention.

30 Kuvioon 2 on merkitty selvyyden vuoksi uunin sisällä • vallitseva lämpötila 1300°C, jälkipolttokammion sisällä vallitseva lämpötila 1050°C ja paine 4-40 mmVp, sekä jäähdytysnesteen lämpötila 45°C.30 For the sake of clarity, the temperature inside the furnace is 1300 ° C, the temperature inside the afterburner is 1050 ° C and the pressure is 4-40 mmVp, and the coolant temperature is 45 ° C.

Kuvion 3 sovellutusmuoto vastaa olennaisesti kuvion 35 2 sovellutusmuotoa. Erona on ainoastaan se, että kuvion 3 6 92435 sovellutusmuoto on tarkoitettu uusien polttouunien yhteyteen. Kuviossa 3 on käytetty vastaavissa yksityiskohdissa samoja viitenumeroita kuin kuviossa 2. Toiminnaltaan kuvion 3 sovellutus vastaa kuvion 2 sovellutusta, erot ovat lähin-5 nä konstruktiivisia.The embodiment of Figure 3 substantially corresponds to the embodiment of Figure 2. The only difference is that the embodiment of Fig. 3 6 92435 is intended for new incinerators. In Fig. 3, the same reference numerals as in Fig. 2 have been used in corresponding details. The operation of Fig. 3 corresponds to the embodiment of Fig. 2, the differences being closest in construction.

Edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täysin vapaasti. Näin ollen on selvää, että keksinnön mukaisen sovi-10 telman tai sen osien ei välttämättä tarvitse olla juuri sellaisia kuin kuvioissa on esitetty, vaan toisenlaisetkin ratkaisut ovat mahdollisia. On esimerkiksi selvää, että jätteenpolttorummun poistopään ulkopinta voidaan muodostaa millaisesta teräsrakenteesta tahansa, kuvioiden ratkaisut 15 eivät ole ainoita mahdollisia. Olennaista on ainoastaan se, että jäähdytysneste ruiskutetaan poistopäähän niin, että se jäähdyttää poistopäätä. Ruiskutus voi tapahtua esimerkiksi poistopään teräsrakenteen pinnalle jne. Jäähdytysnesteen ei myöskään välttämättä tarvitse olla vettä, vaan muidenkin 20 sopivien aineiden käyttö yksinään tai vesiseoksina on mahdollista.The application examples presented above are in no way intended to limit the invention, but the invention can be modified completely freely within the scope of the claims. Thus, it is clear that the arrangement according to the invention or its parts do not necessarily have to be exactly as shown in the figures, but other solutions are possible. For example, it is clear that the outer surface of the outlet end of the waste incinerator can be formed of any steel structure, the solutions 15 of the figures are not the only ones possible. All that matters is that the coolant is injected into the outlet end so as to cool the outlet end. The spraying can take place, for example, on the surface of the steel structure of the outlet end, etc. The coolant also does not necessarily have to be water, but it is also possible to use other suitable substances alone or as aqueous mixtures.

• > .•>.

((

< I<I

( *(*

IIII

Claims

A method of cooling and sealing the drain end in a rotary waste incinerator drum (1), in which method the drain end is cooled by means of a cooling medium supplied to its vicinity, characterized in that around the outer surface of the drain end, a drain end is formed with a drain end. of which a slit between the drain end and a post-combustion chamber is sealed, that liquid (8) is sprayed on the surface of the drain end at the liquid-tight space and that the liquid flowing from the surface is collected by means of the walls of the liquid-tight space and controlled to the desired level. drain.

Apparatus for cooling and sealing the drain end 15 in a rotary sweep combustion drum (1), comprising means for supplying cooling medium for cooling the drain end, characterized in that the device comprises a control cylinder (5) arranged to form a vent end against a drain. space around the drain end and pipe and nozzle means (4) for spraying liquid on the outer surface of the drain end at the area delimited by the control cylinder, and sealing structures (7) arranged on the outer surface of the control cylinder (5) to seal a slit. a post-combustion chamber (2), wherein the walls of the control cylinder (5) are arranged to control the liquid flowing from the outer surface of the drain end to the desired location for draining.

3. Device according to claim 2, characterized in that the control cylinder (5) forms an integral part of the waste incineration drum discharge end. II