FI93673C - Menetelmä aineksen palamisen säätämiseksi leijukerrospolttouunissa - Google Patents

Description

93673

Menetelmä aineksen palamisen säätämiseksi leijukerrospolt-touunlssa

Keksinnön kohteena on menetelmä aineksen palamisen 5 säätämiseksi leijukerrospolttouunissa, joka käsittää: palotilan, johon muodostetaan leijukerros; palotilan alaosaan sijoitetun ilmakammiovälineen ilman puhaltamiseksi ylöspäin palotilaan leijukerroksen muodostamiseksi; 10 ilmansyöttövälineen ilman syöttämiseksi ilmakammio- välineeseen; ilman tulovälineen, joka avautuu palotilaan leijukerroksen yläpuolelle; ja havaintovälineet palamisnopeuteen liittyvän tekijän 15 havaitsemiseksi, joka tekijä on mikä tahansa seuraavista parametreistä: palotilassa vallitseva lämpötila, paloti-lassa vallitseva paine, mainitun aineksen määrä, palotilassa vallitseva kirkkaus ja poistokaasun happipitoisuus tai mainittujen tekijöiden yhdistelmä.

20 Leijukerrospolttouuneja on tähän asti käytetty yhdyskuntajätteen polttamiseen. Poltettaessa yhdyskuntajätettä leijukerrospolttouunissa siihen syötetään jätteitä jatkuvasti. Useimmissa tapauksissa valtava määrä jätteitä syötetään yhtenä massana erilaisten ainesten olles-25 sa sekoittuneena toisiinsa ja pakotettuna kokoonpuris-tuneeksi massaksi. Leijukerrospolttouuneissa on melkoisesti suurempi palamisnopeus kuin muissa polttouunityypeissä ja niissä on myös se etu, että ne aikaansaavat tietyissä tapauksissa sellaiset olosuhteet, joissa aines pa-30 laa hyvin. Paradoksisesti tämä aiheuttaa sen haitan, että kun kerran poltettava aines on tullut syötetyksi leijuker-rokseen, se voi tulla poltetuksi muutamassa sekunnissa johtuen polttamisen suuresta tehokkuudesta. Tästä syystä, mikäli poltettavan aineksen uuniin syöttämisessä käytettä-35 vä syötin ei pysty ylläpitämään syöttönopeutta vakiona, 2 93673 syntyy sellainen ongelma, että mikä tahansa muutos uuniin syötetyn poltettavan aineksen määrässä suoraan johtaa poistokaasuihin sisältyvän hapen pitoisuuden vaihteluihin.

Jos päästettyihin poistokaasuihin sisältyvän hapen 5 pitoisuus on noin 5 % tai sitä pienempi, niin leijukerros-polttouunin tyypistä riippuva kriittinen määrä hiilimonoksidia ja hiilivetyjä, kuten metaania, eteeniä, propeenia, asetyleeniä ja benseeniä päästetään niiden tulematta täydellisesti poltetuiksi. Täten kehittyy materiaaleja, kuten 10 ammoniumkloridia ja ammoniumhydroksidia, jotka johtavat valkoisen savun päästöön savupiipusta. Koska leijukerros-polttouuneilla on suuri polttotehokkuus, palaminen voi tapahtua niin kauan kun leijutusilman pintanopeus on lei-juttamiseen riittävä, vaikka leijuväliaineeseen puhalletun 15 leijutusilman teoreettinen ilmakerroin olisikin pienempi kuin 1. Palamatta olevien kaasujen, kuten hiilimonoksidin, kehittymisen estämiseksi ilmakerrointa kuitenkin suurennetaan. Joissakin tapauksissa ylimääräistä ilmaa syötetään etukäteen, jotta happipitoisuus ei pienenisi, vaikka pol-20 tettavan aineksen määrä suurenisikin, jolla otetaan huomioon se vaara, että syöttimen kyky ylläpitää syöttönopeus vakiona huononisi.

Uuniin puhalletun ilman määrä on maksimissaan kaksi kertaa niin suuri kuin teoreettinen ilmamäärä riippuen •25 syöttimen kyvystä taata vakiona pysyvä syöttönopeus. Tässäkin tapauksessa jätteen eri ainekset ovat kuitenkin sekoittuneet toisiinsa muodostaen kokoonpuristuneita möhkä-leitä, erityisesti yhdyskuntajätteiden ollessa kysymyksessä. Lisäksi voi tapahtua niin sanottu massiivinen pudotus, 30 joka johtaa hetkelliseen hapenpuutteeseen, jolloin palamatta olevaa kaasua (ei vielä palanutta), kuten hiilimonoksidia, pääsee joskus savupiipusta.

Ennestään tunnetuissa menetelmissä palamatta olevan kaasun päästöjen estämiseksi on ollut välttämätöntä 35 parantaa syöttimen tehokkuutta vakiosyöttönopeuden ai- 3 93673 kaansaamiseksi. Lisäksi kuten esimerkiksi japanilaisessa patenttihakemuksessa n:o 223198/1984 (japanilainen julkiseksi tullut patentti n:o 100612/1986) on tuotu esille, voidaan käyttää mittauselintä, jonka tarkoituksena on pol-5 tettavaksi syötetyn aineksen todellisen määrän mittaaminen, jolloin tätä määrää voidaan pienentää pienentämällä syöttimen pyörimisnopeutta, kun havaitaan, että poltettavaksi syötetyn aineksen määrä on suurentunut.

Toisessa käytetyssä menetelmässä puhalletaan sekun-10 daari-ilmaa, kun havaitaan poltettavaksi syötetyn aineksen määrän suurentuneen tai on esiintynyt hapen puutetta.

Käytettäessä syötintä tavanomaisessa toimintamuodossa, jossa palamatta olevan kaasun päästö on estetty, mahdollisuudet parantaa sen kykyä aikaansaada vakio syöt-15 tönopeus on rajoitettu, josta seuraa, että on käytettävä kalliita syöttimiä.

Japanilaisessa patenttihakemuksessa n:o 223198/ 1984 esille tuotu menetelmä käsittää laitteen syötettävän aineksen määrän mittaamista varten. Tämän laitteen käytös-20 tä seuraa kuitenkin hapen puute, koska uuniin pudotettu poltettava aines palaa välittömästi. Sekundaarista tuore-ilmaa puhalletaan uuniin tämän puutteen kompensoimiseksi, jolloin poistokaasujen tilavuus suurenee johtuen toisioil-man mukaantulosta sekä poistokaasujen määrän suurenemises-25 ta, joka aiheutuu intensiivisestä palamisesta. Täten uunin sisällä vallitseva paine tulee positiiviseksi. Kun tämä positiivinen paine havaitaan, imupuhaltimen sisäänmenopel-tiä avataan uunin paineen normalisoimiseksi. Tästä syystä, jos poltettavaa ainesta syötetään paljon, uunin paine 30 vaihtelee, kaasua työntyy poistokaasukanavan laipan ja ' pyörivän tuhkanpoistoventtiilin kautta johtuen uunin si sällä vallitsevasta positiivisesta paineesta ja tästä seuraa, että poistokaasuihin sisältyvä jauhemainen pöly leviää ja johtaa laitoksen ympäristön pölyyntymiseen.

35 Menetelmiin sekundaari-ilman säätämiseksi poisto- kaasujen sisältämän hapen pitoisuuden pitämiseksi tietyllä 4 93673 tasolla liittyvät seuraavat luonteenomaiset ongelmat. Koska leijukerrospolttouunin palamisnopeus on varsin suuri, mikä tahansa vaihtelu nopeudessa, jolla poltettavaa ainesta syötetään uuniin, heijastuu suoraan kaasujen päästön 5 epätasaisuutena ja siten edellä mainittu haitta myös esiintyy. Toinen ongelma on, että suuren palamisilmamää-rän esiintyminen edellyttää myös suuren polttopuhaltimen ja suuren kaasujenpoistopuhaltimen käyttämistä, joka puolestaan edellyttää, että nämä puhaltimet kuluttavat paljon 10 tehoa. Lisäksi päästettyjen kaasujen tilavuuden vaihdellessa näiden kaasujen käsittelyä varten asennetulla laitteistolla, johon kuuluvat poistokanava, kaasujen jäähdytin ja sähköinen pölynerotin, täytyy olla suuri kapasiteetti suurimman mahdollisen kaasuvirtauksen käsittelemiseksi.

15 Tämä merkitsee, että sekä polttolaitteiston koko että konstruktion kustannukset ovat liian suuret.

Tavanomaisessa leijukerroskattilassa, erityisesti sähkövoiman kehittämiseen käytetyssä leijukerroskattilassa, kattilaan syötetyn hiilen määrä vaihtelee minkä tahan-20 sa kuormituksen vaihtelun mukaan, kuten japanilaisessa julkiseksi tulleessa patentissa n:o 1912/1984 tuodaan esille. Kun syötettävän polttoaineen määrä suurenee, pala-misnopeutta säädetään menetelmällä, jossa säädetään leiju-kerroksen alaosasta syötetyn leijutusilman syöttönopeutta 25 siten, että leijukerroksen leijuväliaineen lämpötila ei ylitä ennalta määrättyä arvoa. Tätäkin palamisensäätömene-telmää käytettäessä on ollut mahdotonta estää palamatta olevien kaasujen päästöjä aiheuttamatta vaihteluita vastaavasti palamisilman ja poistokaasujen määrässä samalla, 30 kun rajoitetaan palamisnopeuden äkillisiä vaihteluita erityisesti, kun uuniin syötetyn poltettavan aineksen määrä vaihtelee leijukerrospolttouunissa poltettaessa sellaisia aineksia kuin yhdyskuntajätteitä, koska tällaiset jätteet sisältävät erilaisten ainesosien seosta, jotka ainesosat 35 eroavat toisistaan koon, koostumuksen, palavuuden ja lämpöarvon suhteen.

5 93673

Huomattakoon, että palamisnopeus on tässä annettu seuraavasti: lämpöarvo (kcal/kg) x poltettavan aineksen tilavuus (poltettavan aineksen määrä) (kg/aikayksikkö).

Esillä oleva keksintö on tehty näiden olosuhteiden 5 valossa, ja esillä olevan keksinnön ensisijaisena tavoitteena on voittaa edellä mainitut ongelmat, jotka liittyvät ennestään tunnettuihin menetelmiin, aikaansaamalla palamisensäätömenetelmä sovellettavaksi leijukerrospoltto-uuniin, joka menetelmä pystyy estämään palamatta olevien 10 kaasujen päästöt suurentamatta vastaavasti palamisilman ja poistokaasujen määrää tarvitsematta kallista syötintä ja joka erityisen hyvin pystyy takaamaan vakiosyöttönopeu-den, vaikka polttouuniin syötettäisiinkin lämpöarvoltaan, palamisnopeudeltaan, koostumukseltaan ja kappaletilavuu-15 deltaan erilaisia poltettavia aineksia, kuten hiiltä, yhdyskuntajätteitä, teollisuusjätteitä tai näiden seoksia ja vaikka näiden syötettyjen ainesten määrä vaihteleekin.

Edellä kuvatun tavoitteen saavuttamiseksi, tämän keksinnön mukaisen menetelmän mukaan menetelmä käsittää 20 seuraavat vaiheet joissa: pienennetään ilmansyöttövälineestä ilmakammioväli-neeseen syötetyn ilman määrää kun havaittu tekijä osoittaa, että palamisnopeus ylittää ennalta määrätyn tason ja samanaikaisesti syötetään ilman tulovälineen kautta palo-25 tilaan ilmamäärä, joka vastaa pienennetyn ilmamäärän suuruutta; ja ilmansyöttövälineen kautta syötetyn ilman määrä palautetaan alkuperäiseen arvoonsa ja ilman tulovälineen kautta syötetyn ilman syöttö lopetetaan kun mainittu te-30 kijä osoittaa, että palamisnopeus on pienentynyt alle mainitun ennalta määrätyn arvon palamisnopeuden ohjaamiseksi ja ylläpitämiseksi mainitulla ennalta määrätyllä tasolla.

Keksinnön suositeltavat suoritusmuodot on esitetty oheistetuissa patenttivaatimuksissa 2-4.

35 Keksintöä kuvataan seuraavassa viittaamalla oheis- tettuihin kuvioihin 1-17.

6 93673

Kuviot 1(A), 1(B) ja 1(C) ovat diagrammoja, jotka esittävät vastaavasti leijukerrospolttouunin sisällä vallitsevaa kirkkautta, poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuutta sekä käytännössä mitattuja tuloksia uunin sisäi-5 sen paineen vaihteluista; kuvio 2 on lohkokaavio, joka kaaviollisesti esittää leijukerrospolttouunin rakennetta, johon uuniin esillä olevan keksinnön mukaista palamisensäätömenetelmää sovelletaan; 10 kuvio 3 on diagramma, joka esittää palamisen mää rän, poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden, poisto-kaasujen määrän, primaari-ilman määrän, sekundaari-ilman määrän ja uunin sisällä vallitsevan lämpötilan vaiheluita suhteessa leijukerrospolttouuniin poltettavaksi syötetyn 15 aineksen määrän ajallisiin vaihteluihin käytettäessä ta vanomaista palamisensäätömenetelmää; kuvio 4 on diagramma, joka esittää palamisen määrän, poistokaasuihin sisältyvän hapen pitoisuuden, poisto-kaasujen määrän, primaari-ilman määrän, sekundaari-ilman 20 määrän ja uunin sisällä vallitsevan lämpötilan vaiheluita suhteessa leijukerrospolttouuniin poltettavaksi syötetyn aineksen määrän ajallisiin vaihteluihin käytettäessä esillä olevan keksinnön mukaista palamisensäätömenetelmää; kuviot 5(A), 5(B) ja 5(C) ovat diagrammeja, jotka 25 esittävät primaari-ilman määrän, uunin sisällä vallitsevan kirkkauden ja poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden käytännössä mitattuja tuloksia sovellettaessa esillä olevan keksinnön mukaista uunin sisällä vallitsevaan kirkkauteen perustuvaa palamisensäätömenetelmää; 30 kuviot 6(A) ja 6(B) yhdessä esittävät poistokaasu jen sisältämän hapen pitoisuuden käytännössä mitattuja tuloksia; kuvio 6(A) on diagramma, joka esittää tapausta, jossa käytetään tavanomaista palamisensäätömenetelmää; kuvio 6(B) on diagramma, joka esittää tapausta, jossa käy-35 tetään esillä olevan keksinnön mukaista palamisensäätömenetelmää; 7 93673 kuvio 7 on diagramma, joka selittää leijunnan vah-vistuskertoimen G (U/Umf) ja lämmönsiirtokertoimen hk välistä riippuvuuutta leijukerrospolttouunissa; kuvio 8 on diagramma, joka esittää leijunnan vah-5 vistuskertoimen G (U/Umf) ja painehäviön PL välistä riippuvuutta; kuviot 9(A) ja 9(B) ovat diagrammoja, jotka molemmat esittävät poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden vaihteluiden käytännössä mitattuja tuloksia, kun poltetaan 10 yhdyskuntajätettä käyttämällä leijukerrospolttouunissa vastaavasti erisuuret määrät leijutusilmaa; kuvio 10 on lohkokaavio, joka kaaviollisesti esittää toisen leijukerrospolttouunin rakennetta, johon uuniin on sovellettu esillä olevan keksinnön mukaista palamisen-15 säätömenetelmää; kuviot 11(A), 11(B) ja 11(C) ovat diagrammoja, jotka vastaavasti esittävät primaari-ilman määrän, uunin sisällä vallitsevan paineen ja poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden vaihteluiden käytännössä mitattuja tu-20 loksia sovellettaessa keksinnön mukaista uunin sisällä vallitsevaan paineeseen perustuvaa palamisensäätömenetel-mää; kuvio 12 on lohkokaavio, joka kaaviollisesti esittää toisen leijukerrospolttouunin rakennetta, johon 25 uuniin on sovellettu esillä olevan keksinnön mukaista pa- lamisensäätömenetelmää; kuvio 13 on lohkokaavio, joka kaaviollisesti esittää toisen leijukerrospolttouunin rakennetta, johon uuniin on sovellettu esillä olevan keksinnön mukaista pa- 30 lamisensäätömenetelmää; kuvio 14 on diagramma, joka esittää säätöproses sien kulkukaaviota esillä olevan keksinnön mukaisessa pa-lamisensäätömenetelmässä; kuvio 15 on lohkokaavio, joka kaaviollisesti esit-35 tää toisen leijukerrospolttouunin rakennetta, johon uuniin 93673 δ on sovellettu esillä olevan keksinnön mukaista palamisen-säätömenetelmää; kuvio 16 on diagramma, joka esittää poistokaasujen määrän, primaari-ilman määrän, sekundaari-ilman määrän ja 5 poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden vaihteluita suhteessa leijukerrospolttouuniin poltettavaksi syötettyjen ainesten määrään, perustuen tavanomaiseen palamisen-säätömenetelmään, kun uunilla on kuviossa 15 esitetty rakenne; ja 10 kuvio 17 on diagramma, joka esittää poistokaasujen määrän, primaari-ilman määrän, sekundaari-ilman määrän ja poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden vaihteluita suhteessa leijukerrospolttouuniin poltettavaksi syötettyjen ainesten määrään, perustuen esillä olevan keksinnön 15 mukaiseen palamisensäätömenetelmään, kun uunilla on kuviossa 15 esitetty rakenne.

On melko vaikeata suoraan mitata leijukerrospolt-touunissa poltettavan aineksen palamisnopeutta. Palamis-nopeus voidaan epäsuorasti ilmaista uunin sisällä vallit-20 sevan kirkkauden, poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden, uunin sisällä vallitsevan paineen, uunin sisällä vallitsevan lämpötilan, tai uuniin syötettyjen ainesten määrän, tilavuuden ja/tai ominaisuuksien avulla.

Kuviot 1(A) - 1(C) ovat diagrammoja, jotka esittä-25 vät edellä mainitussa leijukerrospolttouunissa palamisno-peuden käytännössä mitattuja tuloksia, kun palamisnopeutta edustaa uunin sisällä vallitseva kirkkaus L, (poisto-kaasujen sisältämän) hapen pitoisuus E ja uunin sisällä vallitseva paine P. Huomaa että abskissa-akseli esittää 30 aikaa t (yksi asteikkoväli vastaa 5 s). Leijukerrospolttouunissa, kuten nämä piirustukset esittävät, uunin sisällä vallitseva kirkkaus L, poistokaasujen happipitoisuus E ja uunin sisällä vallitseva paine P vaihtelevat pala-misnopeuden vaihteluiden mukaan. Esillä oleva keksintö on 35 suunnattu pitämään palamisnopeus vakiotasolla suoritusvai- , 93673 heiden avulla, joissa arvioidaan palamisnopeus uunin sisällä vallitsevasta kirkkaudesta L, poistokaasujen happipitoisuudesta E ja uunin sisällä vallitsevasta paineesta P, säädetään leijukerroksen alaosasta syötetyn leijutusil-5 man määrää tämän arvion perusteella ja vaimentamalla pala-misnopeuden äkilliset vaihtelut, vaikka uuniin poltettavaksi syötettyjen ainesten määrä vaihteleekin.

Kuvio 2 on lohkokaavio, joka kaaviollisesti esittää leijukerrospolttouunin rakennetta, johon uuniin esillä 10 olevan keksinnön palamisensäätömenetelmää sovelletaan. Kuviossa 2 viitenumero 1 osoittaa uunia, jonka sisälle on muodostettu leijukerros 2, jossa leijuväliaine, kuten hiekka tai muu sellainen leijutetaan. Leijukerroksen 2 alaosaan on sijoitettu ilmakammio 6, jonka kautta leiju-15 tusilma syötetään leijutuspuhaltimesta (ei esitetty) putken 5 kautta uuniin 1 leijuväliaineen leijunnan aikaansaamiseksi. Puhallin voi olla esimerkiksi keskipakopuhal-lin, jota mieluummin säädetään siten, että sen päästöno-peus pidetään toiminnan aikana vakiotasolla. Viitenumero 20 11 osoittaa syöttökartiota, joka syöttää poltettavan ai neksen, kuten esimerkiksi yhdyskuntajätteet. Syötin 12, joka syöttää nämä ainekset uuniin 1, on sijoitettu syöttö-kartion 11 alaosaan. Viitenumero 14-1 osoittaa ilmaisevaa anturia, joka ilmaisee uunin 1 sisällä vallitsevan kirk-25 kauden, ja 13 edustaa säädintä, jota käytetään säätämään venttiilin avautumisastetta uunin sisällä vallitsevan kirkkauden mittausarvon perusteella. Ilmasuutin 8 on sijoitettu uunin 1 seinämään puhaltamaan ilmaa leijukerrok-sen 2 yläpuolella olevaan tilaan. Säätöventtiili 7 on lii-30 tetty putken 16 välityksellä ilmasuuttimeen 8. Säätöventtiili 7 voi olla sijoitettu joko putkeen 5 tai putkeen 16. Putket 16 ja 5 voivat olla liitetyt vastaavasti toisiin puhaltimiin sen sovitelman sijasta, jossa putki 16 ohittaa putken 5. Piirustuksessa viitenumero 9 osoittaa vapaata 35 sisäosaa ja 18 osoittaa sekundaari-ilman syöttöputkea.

,. 93675

Kirkkauden ilmaiseva anturi 14-1 on sijoitettu sopivalle korkeudelle sekundaari-ilman syöttöaukon yläpuolelle sellaiseen kohtaan, että uunin koko poikkileikkausta voidaan tarkkailla, joka sallii uunin 1 sisällä vallitsevan kirk-5 kauden, jonka poltettavan aineksen A palaminen kehittää, ilmaisemisen leijuväliaineen tai uunin seinämän kirkkauden vaikuttamatta siihen. Piirustuksessa symboli EG edustaa poistokaasuja, jotka päästetään poistokaasujen ulostuloau-kosta, ja AS osoittaa tuhkaa, joka puretaan tuhkan ulostu-10 loaukosta.

Edellä selitetyssä leijukerrospolttouunissa syötti-mestä 12 uuniin 1 syötetty aines A pudotetaan leijukerrok-sen 2 tiettyyn osaan, nimittäin sen keskiosaan. Tässä tapauksessa, vaikka ei ole esitetty, aines A voi olla hajoi-15 tettu käyttämällä hajotinta. Jos uuniin 1 syötetyn aineksen määrä on tavallista suurempi, poltettavan aineksen palamisnopeus (aikayksikköä kohti) tulee suureksi ja uunin 1 sisällä vallitseva kirkkaus suurenee. Tällöin kirkkauden ilmaisevan anturin 14-1 ulostulo myös suurenee. Kun uunin 20 1 sisällä vallitseva kirkkaus suurenee, säädin 13 avaa säätöventtiiliä 7, jolloin se osa ilmasta, joka syötettiin ilmakammiosta 6, puhalletaan putken 16 kautta ilmasuutti-mesta 8 leijukerroksen 2 yläpuolella olevaan tilaan. Tästä seuraa, että ilmakammiosta 6 syötettävän ilman määrä pie-25 nenee ja siten leijuväliaineen leijunta leijukerroksessa 2 vähenee. Tästä on seurauksena, että lämmönsiirto leijuvä-liaineesta poltettavaan ainekseen A pienenee, joka aiheuttaa pienenemisen tämän aineksen kaasuuntumisnopeudessa. Toisin sanoen palamisnopeus hidastuu. Tänä aikana hapen 30 määrä leijukerroksessa 2 pienenee johtuen ilmakammiosta 6 syötetyn ilman määrän pienenemisestä. Toisaalta palamatta olevan kaasun määrä suurenee suhteessa kammiosta 6 virtaa-van ilman määrän pienenemiseen. Tästä kuitenkin seuraa, että palamatta oleva kaasu poltetaan vapaassa sisäosassa 35 9 tai muussa sentapaisessa, joka on leijukerroksen 2 ylä- n 93673 puolella, koska ilmasuuttimen 8 läpi syötettävän Ilman määrä suurenee.

Ilmakammiosta 6 syötetyn ilman määrän pienenemistä vastaava määrä ilmaa voidaan syöttää joko ilmasuuttimen 8 5 tai sekundaari-ilman syöttöaukon kautta tai se voidaan puhaltaa molempien kautta sopivalla jakosovitelmalla. Lyhyesti sanottuna tehtävänä on puhaltaa vapaaseen sisäosaan riittävä määrä ilmaa palamatta olevien kaasujen polttamista varten.

10 Kuvio 3 on digramma, joka esittää palamisnopeuden, poistokaasuihin sisältyvän hapen pitoisuuden, poistokaasujen määrän, leijutusilman (primaari-ilman) määrän, sekundaari-ilman määrän ja uunin sisällä vallitsevan lämpötilan ajallisia vaihteluita suhteessa leijukerrospolttouuniin 15 poltettavaksi syötetyn aineksen määrän vaihteluihin käytettäessä tavanomaista palamisensäätömenetelmää. Kuvio 4 on diagramma, joka esittää palamisnopeuden, poistokaasuihin sisältyvän hapen pitoisuuden, poistoukaasujen määrän, leijutusilman (primaari-ilman) määrän, sekundaari-ilman 20 määrän ja uunin sisällä vallitsevan lämpötilan ajallisia vaiheluita suhteessa leijukerrospolttouuniin poltettavaksi syötetyn aineksen määrän vaihteluihin käytettäessä esillä olevan keksinnön mukaista palamisensäätömenetelmää. Piirustuksissa abskissa-akseli osoittaa aikaa t.

25 Ennestään tunnetuissa menetelmissä, kuten kuvio 3 esittää, leijukerroksen 2 alaosasta ilmakammion 6 kautta syötetyn primaari-ilman määrä C pidetään vakiona ja kun aines A syötetään ajanhetkellä tx, kaasuuntuminen alkaa heti. Muutaman sekunnin kuluttua palaminen alkaa ja pala-30 misnopeus Q suurenee, kun taas poistokaasuihin sisältyvän hapen pitoisuus E äkillisesti pienenee. Kun happipitoisuus on pieni, päästetään palamatta olevia kaasuja ja sekundaari-ilman määrä D siten suurenee vastauksena poistokaasujen happipitoisuuden alenemiselle samalla kun poistokaasujen 35 määrä B myös suurenee. Uunin sisällä vallitseva lämpötila 93673 12 T nousee myös, koska palamisnopeus Q tulee suureksi. Polttamisen jatkuessa uunissa 1 vielä palamatta olevan aineksen määrä pienenee ja poistokaasujen happipitoisuus E suurenee. Tällöin sekundaari-ilman määrä D tehdään pienemmäk-5 si ja poistokaasujen määrää B pienennetään, jolloin uunin sisällä vallitseva lämpötila alenee.

Vastakkaisessa tapauksessa, jossa käytetään esillä olevan keksinnön mukaista palamisensäätömenetelmää, olettaen että poltettava aines A syötetään ajanhetkellä tx ja 10 että palamisnopeus suurenee kuviossa 4 esitetyllä tavalla, uunin 1 sisällä vallitseva kirkkaus myös suurenee. Kun kirkkauden ilmaisevan anturin 14-1 ulostulo suurenee, säädin 13 avaa säätöventtiiliä 7, jolloin primaari-ilman määrää C2 vastaava määrä ilmaa puhalletaan leijukerroksen 2 15 yläpuolella olevaan tilaan ja sen mukaisesti pienennetään primaari-ilman määrää Clf joka edustaa ilmakammiosta 6 syötetyn ilman määrää. Ilmakammiosta 6 syötetyn primaari-ilman määrän Cx pieneneminen aiheuttaa palamisnopeuden Q suu-renemisnopeuden alenemisen. Täten palaminen hidastuu, jo-20 ten myös poistokaasujen happipitoisuus E pienenee, ei äkillisesti, vaan vaimenevasti. Lisäksi sekundaari-ilman määrä D suurenee suhteessa poistokaasujen happipitoisuuden alenemiseen ja poistokaasujen happipitoisuudessa E ei ole olennaista vaihtelua. Koska palamisnopeuden Q suurenemis-25 nopeus hidastuu, niin myös uunin sisällä vallitsevan lämpötilan T suurenemisnopeus pienenee. Kun palamisnopeus Q pienenee, niin säätöventtiili 7 suljetaan ilmasuuttimesta 8 tulevan primaari-ilman määrän C2 pienentämiseksi ja ilma-kammiosta 6 tulevan primaari-ilman määrän C2 suurentamisek-30 si. Tästä primaari-ilman määrän C2 suurenemisesta johtuen leijuväliaineen leijuntatila leijukerroksessa 2 aktivoituu, jolloin toiminta palaa normaaliin tilaansa.

Kuten edellä selitettiin, palamisnopeuden Q suurentuessa ilmakammiosta 6 tulevan primaari-ilman määrä C2 pie-35 nenee, kun taas ilmasuuttimesta 8 tulevan primaari-ilman 13 93673 määrä C2 suurenee. Sekundaari-ilman määrä D syötetään suhteessa poistokaasujen happipitoisuuden E hitaaseen pienenemiseen ja siten poistokaasujen määrä B suurenee varsin vähän.

5 Sekundaari-ilman määrän suureneminen (pieneneminen) on mieluummin yhtä suuri kuin primaari-ilman määrän pieneneminen (suureneminen). Suureneminen (pieneneminen) voi kuitenkin olla ±30 % primaari-ilman määrän pienenemisestä (suurenemisesta).

10 Kuviossa 5 on ryhmä diagrammoja, jotka esittävät käytännössä mitattuja tuloksia, jotka on saatu säätämällä palamisnopeutta sen jälkeen kun on säädetty ilmakammiosta 6 syötetyn primaari-ilman määrää Cx uunin sisällä vallitsevan kirkkauden L eli kirkkauden ilmaisevan anturin 14-1 15 ulostulon perusteella. Kuvio 5(A) esittää primaari-ilman määrän Cx (Nm3/m2»H) vaihteluita. Kuvio 5(B) esittää uunin sisällä vallitsevan kirkkauden L (%) vaihteluita. Kuvio 5(C) esittää poistokaasujen happipitoisuuden E (%) vaihteluita. Abskissa-akseli osoittaa aikaa t (yksi asteikkovä-20 li vastaa 17 s).

Kuten näissä diagrammoissa on esitetty, ilmakammiosta 6 syötetyn primaari-ilman määrä Cx säädetään uunin sisällä vallitsevan kirkkauden L perusteella, jolla tavoin huomattavasti vaimennetaan poistokaasujen happipitoi-25 suuden E vaihteluita. Voidaan siis todeta paikkansapitäväksi, että palaminen tulee hitaammaksi (palamisnopeus hidastuu) ja siten stabiloituu.

Kuviossa 6 on ryhmä diagrammoja, jotka esittävät poistokaasujen happipitoisuuden E käytännössä mitattuja 30 tuloksia, jotka on saatu ennestään tunnetuilla palamisen-säätömenetelmillä sekä esillä olevalla keksinnöllä. Kuvio 6(A) esittää tapausta, jossa on käytetty ennestään tunnettua palamisensäätömenetelmää, kun taas kuvio 6(B) esittää tapausta, jossa on käytetty esillä olevan keksinnön mu-35 kaista palamisensäätömenetelmää. Piirustuksessa ordinaat- 93673 14 ta-akseli osoittaa poistokaasujen happipitoisuutta E (%), kun taas abskissa-akseli osoittaa aikaa t (yksi asteikko-väli edustaa 200 s). Piirustuksen nojalla voidaan todeta paikkansapitäväksi, että esillä olevan keksinnön palami-5 sensäätömenetelmällä saatu poistokaasujen happipitoisuuden vaihtelualue on pienempi kuin ennestään tunnetulla palami-sensäätömenetelmällä saatu.

Esillä olevan keksinnön mukainen palamisensäätöme-netelmä selitetään yksityiskohtaisemmin viitaten kuvioihin 10 7 ja 8. Kuvio 7 on diagramma, joka esittää leijunnan vah- vistuskertoimen G (U/Umf) ja lämmönsiirtokertoimen hk välistä riippuvuutta leijukerrospolttouunissa, ja kuvio 8 on diagramma, joka esittää leijunnan vahvistuskertoimen G (U/Umf) ja painehäviön PL välistä riipuvuutta, jossa U on 15 pintanopeus ja Umf on leijutuksen minimi pintanopeus (minimi pintanopeus, jolla leijuväliaine saadaan leijutetuksi ).

Tavanomaista leijukerrospolttouunia käytetään lei-jutusilman pintanopeudella U, joka määrätään sellaiseksi, 20 että leijunnan vahvistuskerroin G on välillä 4-10 (U/Umf) (700-1500 Nm3/m2»H). Lämmönsiirtokerroin hk pidetään siten melkein vakiona ja poltettavan aineksen kaasuuntumisnopeu-den säätämisellä on rajansa, vaikka leijutusilman pintano-peutta muutettaisiinkin. Leijukerrospolttouunin, jossa 25 käytetään esillä olevan keksinnön palamisensäätömenetel-mää, toimiessa leijutusilmaa puhalletaan pintanopeudella U ja leijutuksen vahvistuskerroin on 1-4 (U/Umf) (250-700 Nm3/m2*H), joka on pienempi kuin tavanomaisessa toiminnassa. Jos poltettavan aineksen palamisnopeus Q suurenee en-30 naita määrättyä tasoa suuremmaksi, niin leijutusilman pintanopeus siirtyy alueelle, joka kuviossa 7 on määritelty vinoviivoituksella eli alueelle, jossa leijunnan vahvistuskerroin G vähän ylittää arvon 1 (U/Umf). Siksi on mahdollista muuttaa lämmönsiirtokerrointa hk. Tästä syystä on 35 nyt mahdollista aikaansaada kaasuuntumisnopeuden säätöme- 15 93673 netelmä yksinkertaisesti muuttamalla leijutusilman pinta-nopeutta ja tämä menetelmä tekee myös mahdolliseksi säätää poltettavan aineksen kaasuuntumisnopeutta tehokkaammin.

Kuvio 9 on diagramma, joka esittää poistokaasujen 5 happipitoisuuden E vaihteluita, kun leijukerrospoltto-uunissa poltetaan yhdyskuntajätteitä muuttamalla leijutusilman määrää. Kuvio 9(A) esittää tapausta, jossa leijutusilman määrä on 970 (Nm3/m2*H). Kuvio 9(B) esittää tapausta, jossa leijutusilman määrä on 420 (Nm3/m2*H). Pii-10 rustuksessa abskissa-akseli osoittaa aikaa t (yksi asteikko-väli edustaa 100 s). Kuten on esitetty, jos leijutusilman määrä on niinkin suuri kuin 970 (Nm3/m2*H), syötetyt jätteet kaasuuntuvat heti ja syötetyn määrän vaihtelut johtavat suoraan poistokaasujen happipitoisuuden vaihte-15 luihin. Tästä syystä, vaikka palamisnopeutta säädetään-kin, vaihtelut ovat niin suuria, että sekä happipitoisuuden että hiilimonoksidin vaihtelut tulevat liian suuriksi. Vastakkaisessa tapauksessa, jossa leijutusilman määrä on 420 (Nm3/m2*H), palaminen stabiloituu hitaampaan tilaan 20 (palamisnopeus hidastuu) ja nämä vaihtelut siten minimoituvat .

Säädettäessä palamista leijukerrospolttouunissa edellä selitetyllä tavalla palamista voidaan käyttää erilaisten materiaalien, kuten hiilen, yhdyskuntajätteiden, 25 teollisuusjätteiden ja näiden seosten polttamiseen, joiden lämpöarvo, palavuus, koostumus ja kappaleiden tiheys ovat erisuuret, ja tämä voidaan tehdä tarvitsematta merkittävästi säätää palamisilman, poistokaasujen tai palamatta olevien kaasujen määrää tai poistokaasujen sisältämän ha-30 pen pitoisuutta jne. Lisäksi poltettavat materiaalit voidaan syöttää leijukerrospolttouuniin ilman esihajoittamis-ta ja ne voidaan polttaa tässä tilassa.

Kuvio 10 esittää kaaviollisesti leijukerrospoltto-uunin lohkokaaviota, jossa uunissa 1 poltettavan aineksen 35 palamisnopeutta säädetään ilmaisemalla uunin 1 sisällä vallitseva paine. Kuviossa 10 osat, jotka on merkitty sa- 93673 16 moilla viitenumeroilla kuin kuviossa 2 käytetyt komponentit, esittävät osaa, joka on sama kuin viimeksi mainitussa kuviossa tai vastaa siinä käytettyjä komponentteja. Leiju-kerroksen 2 yläpuolelle on sijoitettu, kuten on esitetty, 5 paineen ilmaiseva anturi 14-2, joka ilmaisee uunin sisällä vallitsevan paineen ja jonka ulostulo lähetetään säätimeen 13.

Perustuen polttamiseen, kuten edellä, jossa pala-misnopeus on säädetty, jos suuri määrä ainesta A syötetään 10 uuniin 1, niin aineksen palamisnopeus (aikayksikköä kohti) tulee suureksi ja myös kehittyneiden poistokaasujen määrä suurenee. Tästä syystä, kuten kuviosta 1(C) nähdään, uunin 1 sisällä vallitseva paine suurenee ja siten myös paineen ilmaisevan anturin ulostulo 14-2 suurenee. Kun uunin 1 si-15 säinen paine suurenee, säädin 13 avaa venttiiliä 7 suurentaen siten ilmasuuttimesta 8 leijukerroksen 2 yläpuolella olevaan tilaan syötetyn ilman määrää. Ilmakammiosta 6 puhalletun ilman määrä sen mukaisesti pienenee ja leijuväli-aineen leijuntatila leijukerroksessa 2 vähenee, jolloin 20 leijuväliaineesta poltettavaan ainekseen A siirretty lämpömäärä pienenee, joka vuorostaan johtaa aineksen A kaa-suuntumisnopeuden pienenemiseen ja palamisnopeuden hidastumiseen. Tänä aikana hapen määrä leijukerroksessa 2 pienenee johtuen ilmakammiosta 6 puhallettavan ilman määrän 25 pienenemisestä ja vastaavasti vielä palamatta olevan kaasun määrä suurenee. Tämä palamatta oleva kaasu kuitenkin poltetaan puhaltamalla ilmaa leijukerroksen 2 yläpuolella olevaan vapaaseen sisäosaan 9 käyttäen joko ilmasuutinta 8 tai sekundaari-ilman syöttöaukkoa tai käyttäen molempia.

30 Tässä tapauksessa yhtäsuuri ilmamäärä kuin pienen netty primaari-ilman määrä voidaan syöttää suuttimen 8 kautta primaari-ilmana C2.

Kuvio 11 on diagramma, joka esittää todellisuudessa mitattuja tuloksia, jotka on saatu säätämällä ilmakam-35 miosta 6 syötetyn primaari-ilman määrää Cx paineen ilmaise- 17 93673 van anturin 14-2 ulostulon perusteella, jolla tavoin säädetään palamisnopeutta. Kuvio 11(A) esittää primaari-ilman määrän Cx (Nm3/m2*H) vaihteluita, kuvio 11(B) esittää uunin sisällä vallitsevan paineen P (mmaq) vaihteluita ja kuvio 5 11(C) esittää poistokaasujen happipitoisuuden E (%) vaih teluita. Abskissa-akseli osoittaa aikaa t (yksi asteikko-väli edustaa 17 s).

Kuten piirustuksesta nähdään, poistokaasujen happipitoisuuden E vaihtelu vaimenee huomattavasti säädettäessä 10 ilmakammiosta 6 syötetyn primaari-ilman määrää Cx uunin sisällä vallitsevan paineen P perusteella. Täten on selvää, että palamisnopeus tehdään hitaammaksi (palamisnopeus hidastuu) ja siten stabiloituu.

Kuvio 12 on kaaviollinen leijukerrospolttouunin 15 lohkokaavio sellaisessa tapauksessa, jossa uunissa poltettavan aineksen palamisnopeus säädetään poistokaasujen happipitoisuuden perusteella. Kuviossa 12 komponentit, jotka on merkitty samalla viitenumerolla kuin kuviossa 2 käytetyt komponentit, osoittavat osia, jotka ovat samoja kuin 20 kuviossa 2 esitetyt komponentit tai vastaavat siinä esitettyjä komponentteja. Kuten kuviossa on esitetty, poisto-kaasujen ulosmenoaukkoon on sijoitettu happipitoisuuden ilmaiseva anturi 14-3, joka ilmaisee poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden, ja anturin 14-3 ulostulo lähete-25 tään säätimeen 13.

Perustuen edellä esitettyyn polttamiseen, jossa palamisnopeus on säädetty, poistokaasujen happipitoisuus suurenee, kuten kuviossa 1, tapauksessa, jossa syötetään tavallista suurempi määrä ainesta A, koska aineksen A pa-30 lamisnopeus (aikayksikköä kohti) kasvaa suurentaen poisto- kaasujen määrää ja pienentäen happipitoisuutta, jolloin anturin 14-3 ulostulotaso pienenee. Jos happipitoisuus pienenee, säädin 13 avaa säätöventtiiliä 7 suurentaen il-masuuttimesta 8 leijukerroksen 2 yläpuolella olevaan ti-35 laan syötetyn ilman määrää. Ilmakammiosta 6 puhalletun 93673 18 ilman määrä siten pienenee ja leijuväliaineen leijuntati-la leijukerroksessa 2 vaimenee. Leijuväliaineesta ainekseen A siirtynyt lämpömäärä siten pienenee ja aineksen A kaasuuntumisnopeus hidastuu. Tällä tavoin palamisnopeus 5 tehdään hitaaksi. Tänä aikana vähennetään hapen määrää leijukerroksessa 2 pienentämällä ilmakammiosta 6 puhalletun ilman määrää ja vielä palamatta olevan kaasun määrä suurenee suhteessa tähän pienenemiseen. Palamatta oleva kaasu kuitenkin palaa, kun leijukerroksen 2 yläpuolella 10 olevaan tilaan, kuten vapaaseen sisäosaan 9, puhalletaan ilmaa joko ilmasuuttimen 8 tai sekundaari-ilman tuloaukon tai näiden molempien kautta.

Tässä tapauksessa yhtäsuuri ilmamäärä kuin pienennetty primaari-ilman määrä Cj voidaan syöttää suuttimen 8 15 kautta primaari-ilmana C2.

Kuvio 13 on lohkokaavio, joka kaaviollisesti esittää leijukerrospolttouunia tapauksessa, jossa uunissa poltettavan aineksen palamisnopeus säädetään ilmaisemalla uunin sisällä vallitseva lämpötila. Kuviossa 13 komponen-20 tit, jotka on merkitty samalla viitenumerolla kuin kuviossa 2 käytetyt komponentit, osoittavat osia, jotka ovat samoja kuin kuviossa 2 esitetyt osat tai vastaavat siinä esitettyjä osia. Kuten piirustuksessa on esitetty, leijukerroksen 2 yläpuolelle on sijoitettu lämpötilan ilmaiseva • 25 anturi 14-4, joka ilmaisee uunin 1 lämpötilan ja jonka ulostulo lähetetään säätimeen 13.

Perustuen palamisnopeuden säätöön, joka suoritetaan edellä selitetyllä tavalla, jos poltettavaa ainesta A syötetään tavallista suurempi määrä, niin aineksen A palamis-30 nopeus (aikayksikköä kohti) suurenee ja uunin sisällä vallitseva lämpötila siten nousee, jolloin lämpötilan ilmaisevan anturin 14-4 ulostulo suurenee. Kun uunin sisällä vallitseva lämpötila nousee, säädin 13 avaa säätöventtii-liä 7 suurentaen ilmasuuttimesta 8 leijukerroksen 2 ylä-35 puolella olevaan tilaan syötetyn ilman määrää. Tästä seu- 19 93673 raa, että ilmakammiosta 6 puhalletun ilman määrä pienenee ja leijuväliaineen leijuntatila leijukerroksessa 2 vaimenee. Leijuvällaineesta poltettavaan ainekseen A siirtyvä lämpömäärä pienenee tämän mukaan, ja aineksen A kaasuuntu-5 misnopeus siten hidastuu, jolloin palamisnopeus hidastuu. Tänä aikana vähennetään hapen määrää leijukerroksessa 2 pienentämällä ilmakammiosta 6 puhalletun ilman määrää ja vielä palamatta olevan kaasun määrä suurenee vastaavasti. Koska kuitenkin leijukerroksen 2 yläpuolella olevaan ti-10 laan, kuten vapaaseen sisäosaan 9, puhalletaan ilmaa käyttämällä joko ilmasuutinta 8 tai sekundaari-ilman tuloauk-koa tai molempia näitä, niin vielä palamatta oleva kaasu tulee poltetuksi sen mukaisesti.

Tässä tapauksessa yhtäsuuri ilmamäärä kuin pienen-15 netty primaari-ilman määrä Cx voidaan syöttää suuttimen 8 kautta primaari-ilmana C2.

Edellä selitetyissä suoritusmuodoissa uunissa 1 poltettavan aineksen palamisnopeuden säätöprosessit perustuvat kirkkauden ilmaisevan anturin 14-1, paineen ilmaise-20 van anturin 14-2, happipitoisuuden ilmaisevan anturin 14-3 ja lämpötilan ilmaisevan anturin 14-4 suorittamaan ilmaisuun. On vielä käytettävissä toinen säätömenetelmä, jossa käytetään kirkkauden ilmaisevaa elintä, kuten kuviossa 14(A) esitettyä kirkkauden ilmaisevaa anturia 25 14-1. Tämä säätömenetelmä on sovitettu siten, että kirk kauden ilmaisevan anturin 14-1 ulostuloarvo PV01 kerrotaan esimerkiksi kertoimella k (0-2,0) käyttäen aritmeettista yksikköä Y01, johon on lisätty viite "a", ja säätöventtii-lin 7 avautumisastetta säädetään kirkkauteen verrannolli-30 sella ulostulosignaalilla y01.

Tapauksessa, jossa käytetään tätä jälkimmäistä menetelmää, ei ole mitään ongelmaa, jos poltettavia aineksia, kuten yhdyskuntajätteitä, syötetään uuniin jatkuvasti. Jos kuitenkin tapahtuu niin kutsuttu "massiivinen pu-35 dotus" johtuen siitä, että jätteessä eri materiaalit ovat 93673 20 sisäisesti sekoittuneet toisiinsa, josta seuraa äkillinen palaminen ja siihen liittyvä savun kehittyminen, niin on joskus havaittu säätöventtiilin 7 avautumisasteen kompensoinnissa virhe, koska uunin sisäosa tulee pimeäksi huoli-5 matta voimakkaasta palamisesta, ja kirkkauden ilmaiseva anturi 14-1 antaa ulostuloonsa virheellisen signaalin, joka osoittaa, että palaminen on epäaktiivisessa tilassa.

Näiden haittojen poistamiseksi on aikaansaatu säätömenetelmä, joka käyttää kirkkauden ilmaisevan elimen, 10 kuten kirkkauden ilmaisevan anturin 14-1, ja uunin sisällä vallitsevan paineen ilmaisevan elimen, kuten kuviossa 14(B) paineen ilmaisevan anturin 14-2, yhdistelmää tämän säätömenetelmän perustuessa siihen seikkaan, että uunin sisällä vallitseva paine pyrkii suurenemaan, kun palaminen 15 aktivoituu.

Jos paineen ilmaisevan anturin 14-2 ulostulosignaalin arvo PV02, joka vastaa uunin sisällä vallitsevaa painetta, ylittää ennalta määrätyn arvon, aritmeettinen yksikkö Y02, johon liittyy viite "b", antaa ulostuloonsa 20 ulostulosignaalin arvon y02 säätöventtiilin 7 avautumisasteen, joka sillä hetkellä on pidetty minimissään, suurentamiseksi tiettyyn määrään asti. Koska uunin sisällä vallitseva paine on normaalisti säädetty, se välittömästi pienenee ennalta määrätyn arvon alapuolelle. Kun paineen • 25 ilmaisevan anturin 14-2 ulostulosignaalin arvo PV02 pie nenee ja pysyy tasolla, joka on ennalta asetetun arvon alapuolella ennalta määrätyn ajan, kehitetään ulostulosignaali y02, joka edustaa säätöventtiilin avautumisasteen minimiä. Aritmeettinen yksikkö Y03, johon on liitetty vii-30 te "c", vertailee ulostulosignaalien arvoja y01 ja y02 keskenään, ja näistä kahdesta suurempi annetaan ulostuloon ulostulosignaalin arvona y03 ja säätöventtiilin 7 avautu-misastetta säädetään siten tämän ulostulosignaalin arvon y03 mukaan.

35 Prosessin ollessa suoritettu edellä esitetyllä ta valla, aikaansaadaan toivottu palamisensäätömenetelmä, 21 93673 jossa säätöventtiiliä 7 avataan tietty määrä ja joka toimii hyvin, vaikka uunin sisäpuoli tulisikin pimeäksi savun kehittymisen takia. Muulloin voidaan käyttää aritmeettista yksikköä, johon on lisätty viite "a", yhdessä asetusins-5 trumentin kanssa pitämään uunin sisällä vallitseva kirkkaus vakiona. Säätöventtiiliä 7 voidaan käyttää, paitsi sen avautumisasteen säätöön, myös ohitusvirtauksen säätöön käyttämällä virtausnopeuden säädintä.

Samaten, jos voidaan luoda säätöjärjestelmä, joka 10 pystyy sopivasti ja nopeasti seuraamaan palamisnopeuden vaihteluita, yhdistämällä mitä tahansa sellaisia muuttuvia tekijöitä, kuten kirkkaus, uunin sisällä vallitseva paine, poistokaasujen happipitoisuus ja uunin sisällä vallitseva lämpötila, jotka kaikki muuuttuvat palamisnopeuden vaihte-15 luiden mukaan, niin mikä tahansa tekijöiden yhdistelmä voidaan valita olematta rajoitettu edellä selitettyihin. Yhteenvetona esitetään, että kirkkauden, uunin sisällä vallitsevan paineen, poistokaasujen happipitoisuuden ja uunin sisällä vallitsevan lämpötilan anturien ulostuloja 20 täytyy jatkuvasti valvoa ja säätö tulisi suorittaa ainoastaan niiden anturien ulostulojen perusteella, jotka tietyllä hetkellä toimivat oikein, ja tällöin hylätään niiden anturien ulostulot, jotka eivät vastaa oikein uunin sisällä vallitseviin olosuhteisiin, joten optimaalinen säätö on 25 saavutettavissa.

Seuraavassa viitataan kuvioon 15, jossa on esitetty erään toisen leijukerrospolttouunin kaaviollinen lohkokaavio, jossa uunissa käytetään esillä olevan keksinnön mukaista palamisensäätömenetelmää. Kuviossa 15 uunia on 30 yleisesti merkitty viitenumerolla 21 ja uunin sisälle on muodostettu leijukerros 22. Leijukerroksen 22 alle on tehty useita ilmakammioita 28 ja 26, joiden kautta leijutus-ilma syötetään leijutuspuhaltimesta (ei esitetty) putken 25 kautta uuniin 21 leijuväliaineen leijuttamiseksi. Vii-35 tenumero 31 osoittaa syöttökartiota, joka syöttää poltet tavan aineksen, kuten yhdyskuntajätteet. Syötin 32 on si- 93673 22 joitettu syöttökartion 31 alapuolelle syöttämään tämä aines uuniin 21. Mittausyksikkö 33 on sijoitettu syöttimen 32 päätyosaan ilmaisemaan uuniin 21 syöttökartiosta 31 syötetyn aineksen A määrä. Viitenumero 39 osoittaa ilman 5 määrää säätävää yksikköä. Ilmasuuttimet 38 on sijoitettu uunin 21 seinämään syöttämään ilmaa leijukerroksen 22 yläpuolella olevaan tilaan. Sulkuventtiili 35 on liitetty putken 34 välityksellä ilmasuuttimeen 38. Toinen sulku-venttiili 36 on liitetty putken 27 välityksellä keskellä 10 olevaan ilmakammioon 28. Piirustuksessa viitenumero 37 osoittaa minimivirtausventtiiliä, joka syöttää minimimäärän ilmaa.

Piirustuksessa viitenumero 29 osoittaa vapaata sisäosaa, 30 poistokaasujen jäähdytysyksikköä ja 23 sekä 24 15 palamattoman jäännöksen ulostuloaukkoja.

Edellä esitetyllä tavalla konstruoidussa leijuker-rospolttouunissa syöttimestä 32 uuniin 21 syötetty poltettava aines A pudotetaan normaalisti leijukerroksen 22 tiettyyn osaan, nimittäin sen keskiosaan. Tässä tapaukses-20 sa, vaikka ei ole esitetty, aines A voidaan hajoittaa käyttämällä hajoitinta. Jos mittausyksikkö 33 ilmaisee, että uuniin 21 syötetyn aineksen A määrä tai tilavuus on tavallista suurempi tai että aines A on olennaisesti palavaa, niin ilmamäärän säätöyksikkö 39 sulkee välittömästi 25 venttiilin 36 ja avaa samanaikaisesti venttiilin 35. Keskellä olevaan ilmakammioon 28 syötetyn ilman määrä tulee tämän mukaisesti yhtäsuureksi kuin minimivirtausventtiilin 37 kautta syötetty minimi ilmamäärä tämän ollessa pienin määrä, joka tarvitaan estämään leijuväliaineen osittainen 30 valuminen uunin alaosaan, josta seuraisi leijuväliaineen leijuntatilan vaimeneminen siinä osassa leijukerrosta 22.

Samanaikaisesti syötetään ilmaa ilmasuuttimen 38 kautta leijukerroksen 22 yläpuolella olevaan tilaan. Mittausyksikön 33 mittaama poltettavan aineksen A määrä pudo-35 tetaan leijukerroksen 22 keskiosaan, jolloin leijuväliaineen leijuntatila vaimenee. Johtuen leijutuksen vaimenemi- 23 93673 sesta siinä osassa, johon aines A pudotetaan, aineksen A kaasuuntumis- ja palamisnopeus myös hidastuu ja siksi poistokaasujen määrä ei äkillisesti suurene. Leijukerrok-seen 22 syötetyn ilman määrän pienentyessä happipitoisuus 5 02 leijukerroksessa 22 pienenee vähän ja palamatta jääneen kaasun määrä vastaavasti suurenee. Koska ilmaa puhalletaan leijukerroksen 22 yläpuolella olevaan tilaan, kuten vapaaseen sisäosaan 29, joko ilmasuuttimen 38 tai sekundaari-ilman tuloaukon tai näiden molempien kautta, niin suurenit) tunut palamatta jääneen kaasun määrä tulee poltetuksi.

Tässä tapauksessa yhtäsuuri ilmamäärä kuin pienennetty primaari-ilman määrä voidaan syöttää ilmasuuttimen 8 kautta primaari-ilmana C2.

Kuvio 16 on diagramma, joka esittää poistokaasujen 15 määrän B, primaari-ilman määrän C, sekundaari-ilman määrän D ja poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden E ajallisia vaihteluita suhteessa leijukerrospolttouuniin poltettavaksi syötetyn aineksen A määrään, perustuen tavanomaiseen palamisensäätömenetelmään leijukerrospolttouunissa, 20 jolla on kuviossa 15 esitetty rakenne. Kuvio 17 on diagramma, joka esittää poistokaasujen määrän B, primaari-ilman määrän (0Χ ja C2), sekundaari-ilman määrän D ja poistokaasujen sisältämän hapen pitoisuuden E ajallisia vaihteluita suhteessa leijukerrospolttouuniin poltettavaksi 25 syötetyn aineksen A määrään, perustuen esillä olevan keksinnön mukaiseen palamisensäätömenetelmään.

Perustuen tavanomaiseen palamisensäätömenetelmään, kun poltettava aines A syötetään ajanhetkellä t2, sen palaminen alkaa samanaikaisesti ja poistokaasujen happipi-30 toisuus E pienenee äkillisesti. Vastauksena poistokaasujen happipitoisuuden E pienenemiseen sekundaari-ilman D syöttöä suurennetaan ja poistokaasujen määrä B myös suurenee. Palamisen jatkuessa vielä palamatta olevien materiaalien määrä uunissa 21 vähitellen pienenee ja poistokaasujen 35 happipitoisuus E siten suurenee. Näin ollen syötetyn sekundaari-ilman määrää D pienennetään, josta aiheutuu pois- 24 93673 tokaasujen määrän B pieneneminen. Kun poltettava aines A syötetään ajanhetkellä t2, niin edellä mainittu tila toistuu. Tarkemmin sanoen sekundaari-ilman määrän D, poisto-kaasujen määrän B ja poistokaasujen happipitoisuuden E 5 huomattavia vaihteluita aiheutuu aineksen A syöttämisen jälkeen riippuen syötettävän aineksen tyypistä, ja kun poistokaasujen happipitoisuus E tulee alhaiseksi, niin vielä palamatta olevaa kaasua päästetään ulos.

Vastakkaisessa tapauksessa, jossa käytetään esillä 10 olevan keksinnön mukaista palamisensäätömenetelmää, joka kerta, kun ainesta A syötetään ajanhetkinä tlf t2, ..., sulkuventtiili 36 samanaikaisesti suljetaan ja sulkuvent-tiili 35 samanaikaisesti avataan, jolloin primaari-ilma jakautuu leijukerroksen 22 ylä- ja alapuolelle vastaavissa 15 ennalta määrätyissä suuruussuhteissa (ilmasuuttimen 38 kautta syötetyn primaari-ilman määrä C2 ja ilmakammion 28 kautta syötetyn primaari-ilman määrä Cx), kun taas sekundaari-ilman määrä on takaisinkytketysti säädetty poisto-kaasujen happipitoisuuden E mukaan. Kun aines A syötetään 20 ajanhetkellä tlr niin leijukerroksen 22 alaosasta syötetyn primaari-ilman määrää Cx pienennetään, kun aines A putoaa, leijuväliaineen leijuntatilan vaimentamiseksi ja leijuvä-liaineesta poltettavaan ainekseen A siirretyn lämpömäärän pienentämiseksi, jolloin aineksen A kaasuuntumista eli sen 25 palamista hidastetaan. Koska palamisnopeus hidastuu, niin äkillistä pienenemistä poistokaasujen happipitoisuudessa E ei esiinny. Vaikka siinä esiintyisikin pienenemistä jonkin verran, ei poistokaasujen happipitoisuudessa E havaita juuri mitään vaihtelua, koska poistokaasujen happipi-30 toisuus E säädetään säätämällä sekundaari-ilman määrää D. Sen jälkeen, kun ennalta määrätty aika on kulunut, primaari-ilman määrän C2 syöttäminen ilmasuuttimen 38 kautta keskeytetään, mutta sama määrä C2 syötetään leijukerroksen 22 alapuolelta, jona aikana leijuntatila tulee aktiiviseksi 35 leijukerroksen 22 keskialueessa. Täten leijukerroksen toi minta palaa normaalitilaan. Uunin leijukerroksella olevat 25 93673 kaasuuntuvat komponentit ovat tänä aikana jo tulleet poltetuiksi, joten palaminen on hidastunut eikä poistokaasujen happipitoisuudessa ja määrässä B ole olennaisia vaihteluita, jolla tavoin uuniin aikaansaadaan stabiilit olo-5 suhteet.

Leijukerrospolttouunissa, jolla on kuviossa 15 esitetty kokoonpano, säätöventtiili voidaan liittää esimerkiksi putkeen 25 siten, että syötettäessä uuniin 21 ennalta määrättyä suurempi määrä ainesta A, sulkuventtiili 36 10 suljetaan ja säätöventtiilin avautumisaste samanaikaisesti tehdään pieneksi ilmakammion 26 kautta syötetyn primaari-ilman määrän Cx pienentämiseksi, jolla tavoin suurennetaan ilmasuuttimesta 38 leijukerroksen 22 yläpuolella olevaan tilaan syötettävän ilman määrää. Palamisensäätömenetelmää, 15 joka on samanlainen kuin esillä olevan keksinnön mukainen palamisensäätömenetelmä, voidaan soveltaa yhdistelmänä kuviossa 1 esitetyssä leijukerrospolttouunissa. Lisäksi tässä tapauksessa ilmasuuttimesta 8 voidaan syöttää pienennetyn primaari-ilman määrän C2 kanssa yhtäsuuri ilmamää-20 rä primaari-ilman määränä C2. Sellaisen leijukerrospoltto- uunin yleinen rakenne, johon edellä esitettyä säätömenetelmää sovelletaan, ei ole rajoitettu kuviossa 15 esitettyyn rakenteeseen.

Kussakin edellä selitetyssä suoritusmuodossa pala-25 misensäätömenetelmän selitys on esitetty viitaten leiju-kerrospolttouuniin. Tällainen leijukerrospolttouuni voidaan itse asiassa korvata niin sanotulla leijukerroskat-tilalla, joka on sovitettu lämmön talteenottoon. Siksi on ilmeistä, esillä olevan keksinnön mukainen leijukerros-30 polttouunin ilmentymä käsittää myös leijukerroskattilat.

Kuten edellä on selitetty, keksinnön mukainen lei-jukerrospolttouuneihin sovellettava palamisensäätömenetelmä pystyy pitämään palamisilman määrän, poistokaasujen määrän ja poistokaasujen happipitoisuuden olennaisesti 35 vakiona, vaikka leijukerrospolttouuniin syötettäisiinkin poltettavia aineksia, kuten hiiltä, yhdyskuntajätteitä, 26 93675 teollisuusjätteitä ja näiden seoksia, joiden lämpöarvot ja ominaisuudet, kuten palavuus, koostumus ja kappaletila-vuus, ovat keskenään erilaisia. Siksi laitteistossa, joka käyttää leijukerrospolttouunia yhdyskuntajätteiden ja mui-5 den sellaisten polttamiseen, on mahdollista tehdä leiju-kerrospolttouunin sellaiset oheisyksiköt, kuten primaari-ilman ja sekundaari-ilman puhallinyksiköt sekä poistokaasujen käsittely-yksiköt kompakteiksi ja niiden rakenne voidaan siten toteuttaa pienemmin kustannuksin. Palamatta 10 olevan kaasun päästö ilmakehään voidaan myös estää mahdollisimman suuressa määrin. Tämä on hyödyksi ilman saastumisen estämisen kannalta.

Kuten edellä on esitetty, esillä olevan keksinnön mukainen leijukerrospolttouuneissa käytettävä palamisen-15 säätömenetelmä pystyy minimoimaan poistokaasujen määrän ja poistokaasujen happipitoisuuden vaihtelut sekä estämään palamatta jääneen kaasun päästöt vaikka leijukerrospoltto-uuniin poltettavaksi syötetyn aineksen palamisnopeus vaihteleekin. Siten tämä palamisensäätömenetelmä on tehokas 20 polttolaitteistoissa, joihin liittyy leijukerrospoltto-uuni. Erityisesti tapauksessa, jossa poltetaan sellaisia poltettavia aineksia, kuten hiiltä, yhdyskuntajätteitä, teollisuusjätteitä ja näiden seoksia, joiden lämpöarvot ja ominaisuudet, kuten palavuus, koostumus ja kappaletilavuu-25 det ovat erilaisia, tämä palamisensäätömenetelmä pystyy helposti aikaansaamaan erittäin hyvin stabiloidun palami-sensäätömuodon ja soveltuu myös käytettäväksi yhdyskuntajätteiden polttolaitoksissa, joihin liittyy leijukerros-polttouuni tai muu sellainen.

Claims (4)

93673 27

1. Menetelmä aineksen palamisen säätämiseksi leiju-kerrospolttouunissa (1), joka käsittää: 5 palotilan, johon muodostetaan leijukerros (2); palotilan alaosaan sijoitetun ilmakammiovälineen (6) ilman puhaltamiseksi ylöspäin palotilaan leijukerrok-sen muodostamiseksi; ilmansyöttövälineen (5) ilman syöttämiseksi ilma-10 kammiovälineeseen; ilman tulovälineen (8), joka avautuu palotilaan leijukerroksen yläpuolelle; ja havaintovälineet (14-1) palamisnopeuteen liittyvän tekijän havaitsemiseksi, joka tekijä on mikä tahansa seu-15 raavista parametreistä: palotilassa vallitseva lämpötila, palotilassa vallitseva paine, mainitun aineksen määrä, palotilassa vallitseva kirkkaus ja poistokaasun happipitoisuus tai mainittujen tekijöiden yhdistelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vai-20 heet joissa: pienennetään ilmansyöttövälineestä (5) ilmakammio-välineeseen (6) syötetyn ilman määrää kun havaittu tekijä osoittaa, että palamisnopeus ylittää ennalta määrätyn tason ja samanaikaisesti syötetään ilman tulovälineen (8) • 25 kautta palotilaan ilmamäärä, joka vastaa pienennetyn ilma- määrän suuruutta; ja ilmansyöttövälineen (5) kautta syötetyn ilman määrä palautetaan alkuperäiseen arvoonsa ja ilman tulovälineen kautta syötetyn ilman syöttö lopetetaan kun mainittu teki-30 jä osoittaa, että palamisnopeus on pienentynyt alle mainitun ennalta määrätyn arvon palamisnopeuden ohjaamiseksi ja ylläpitämiseksi mainitulla ennalta määrätyllä tasolla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa ilmakammioväline käsittää useita ilmakammioita, t u n - 35. e t t u siitä, että ilmamäärän pienentäminen suorite- 93673 28 taan määrätyssä ilmakammiossa, joka sijaitsee sillä kohtaa, jossa aines syötetään uuniin.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, jossa uuni on varustettu sekundäärisellä ilman tuloväli-5 neellä (18), tunnettu siitä, että ilmamäärä, joka vastaa pienennettyä määrää syötetään palotilaan ilman tu-lovälineen (8) ja sekundäärisen ilman tulovälineen (18) kautta vaiheessa, jossa ilmakammiovälineen syöttö pienenee.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että tekijä ilmoittaa uunin (1) sisällä vallitsevaa kirkkautta, jonka havaitsee mainittu havaintoväline (14-1), joka käsittää kirkkaudenhavaintovälineen, joka on sijoitettu sen kohdan yläpuolelle, josta sekundää-15 ri-ilmaa puhalletaan palotilaan sekundäärisellä ilman tu-lovälineellä (18). 93673 29