NL1015438C2 - Hoogrendements afvalverbrandingsinstallatie. - Google Patents

Description

> « , *'«

Hoogrendement s a fvalverbrandings installat ie

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het opwekken van elektriciteit met behulp van stoom. Met name heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het opwekken van elektriciteit 5 met behulp van stoom met een afvalverbrandingsinstallatie zoals genoemd in de aanhef van conclusie 1. De opgewekte stoom wordt in een turbine toegepast voor elektriciteitsopwekking.

In de techniek zijn afvalverbrandingsinstallaties algemeen bekend. Het is bij afvalverbrandingsinstallaties ge-10 bruikelijk om met de verkregen hete rookgassen, die vrij komen bij de verbranding van af val, stoom op te wekken. Hiertoe bezit de afvalverbrandingsinstallatie (AVI) een warmtewisselaar welke pijpenbundels omvat waardoorheen stoom wordt gevoerd. Hoewel de stoom in het algemeen tot een temperatuur 15 van ongeveer 400°C, en maximaal 415°C, en een druk van ongeveer 40 bar wordt opgewerkt, worden een aantal installaties bij hogere temperaturen en drukken bedreven. De met warmte uit de rookgassen gevormde stoom wordt, via een in de techniek bekende stoomdrum, naar een warmtewisselaar gevoerd voor 20 oververhitting.

Hoewel men tot op heden heeft geprobeerd het uiteindelijke rendement voor de opwekking van elektriciteit van deze bekende installaties te verbeteren, welk rendement in het algemeen ligt op circa 25/22% (bruto/netto), is dit tot nu 25 toe niet gelukt. In het algemeen is de oorzaak hiervoor te vinden in het feit dat de laagwaardige "brandstof", wat afval is, leidt tot corrosie in de delen van de installatie die met de hete rookgassen in aanraking komen. De maatregelen die hiervoor worden genomen om de corrosie te bestrijden (lage 30 temperatuur en gebruik van corrosie-bestendig materiaal) gaan ten koste van het totale rendement.

De laatste tijd zijn als alternatief voor de bekende en in de techniek algemeen toegepaste roosterovens de zoge- 11015438 2 . , · naamde wervelbedverbranding en wervelbedvergassing toegepast. Deze zijn echter niet voor alle afvalstromen toepasbaar.

De uitvinding heeft nu tot doel om de in de techniek bekende roosterovens te verbeteren, waardoor een hoger rende-5 ment bij de uiteindelijke elektriciteitopwekking met behulp van de verkregen stoom kan worden verkregen. Het is met name een doel om daarbij een minimaal onderhoud aan de installatie te moeten uitvoeren.

Volgens een eerste verbetering van de stand der 10 techniek worden de hiervoor beschreven doelen verkregen met een werkwijze als in de aanhef genoemd, welke daardoor wordt gekenmerkt dat de stoom na het verlaten van één trap van de turbine wordt herverhit en aan ten minste één volgende trap wordt toegevoerd. Met name kan dit worden verkregen door de 15 herverhitting uit te voeren met behulp van stoom die uit de stoomdrum wordt ontnomen. Dit draagt bij aan een verhoging van het rendement als de druk groter is dan 70 bar, bij voorkeur groter dan 100 bar, en met nog meer voorkeur ongeveer 125 bar is.

20 Volgens een verdere uitvoeringsvorm wordt de afval verbrandingsinstallatie zodanig bedreven, dat de verticale rookgasafvoer die zich in hoofdzaak boven het verbrandings-rooster bevindt (de zogenoemde eerste trek), ten minste 15 meter hoog is, bij voorkeur 20-25 meter, en met een zodanige 25 diameter dat de gassnelheid kleiner of gelijk is aan 8 m/s, bij voorkeur 3-5 m/s, en waarbij de temperatuur van het rookgas aan het eind van deze eerste trek <900°C, bij voorkeur <850°C, en het liefst <800°C is, waarna de rookgassen in een tweede trek naar beneden worden gevoerd, met een hoogte 3 0 van ten minste 8 meter, en aansluitend bij voorkeur naar een derde trek worden geleid, waarbij de temperatuur van de rookgassen aan het eind van deze derde trek <720°C, bij voorkeur <660°C, en het liefst <630°C is, en waarbij de snelheid van de rookgassen aan het eind van de derde trek 3-4 m/s is.

35 Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm staat de derde trek onder een hoek cc 45-60°.

Door een dergelijke uitvoeringsvorm van de afvalverbrandingsinstallatie, wordt een verlaging van de rookgastem- 1015438 , t 3 peraturen verkregen in vergelijking met die welke gebruikelijk aan het eind van de eerste trek worden verkregen. Dit betekent dat er een verminderde afzetting van vliegas aan de wanden in de tweede trek zal plaatsvinden. Vanwege een ge-5 lijkmatige temperatuurafbouw zullen bovendien de hoeveelheden koolmonoxide worden verminderd. Door tevens de tweede en de derde trek zodanig aan te passen, bijvoorbeeld te verhogen of te verbreden, dat de-hogere snelheid wordt beperkt tot de snelheid van minder dan 5 m/s, bij voorkeur 3-4 m/s (met uit-10 zondering van de omkering van de tweede naar de derde trek waar wél hogere snelheden kunnen worden verkregen i.v.m. de vliegas afscheiding), wordt allereerst verkregen dat de rookgassen meer tijd hebben om af te koelen, en waarbij tevens het voordeel wordt verkregen dat de in de rookgassen aanwezi-15 ge assen eenvoudiger kunnen worden afgescheiden.

De warmtewisselaar wordt bij voorkeur in tegenstroom bedreven. Hierbij heeft het de voorkeur dat de eerste pijpen bovenstrooms in de warmtewisselaar, gezien in de bewegingsrichting van het rookgas, verdamperpijpen zijn. Deze pijpen 20 zullen namelijk aan de rookgassen met de hoogste temperatuur worden blootgesteld. Vanwege de relatief hoge temperatuur van de rookgassen aan het begin van de warmtewisselaar, worden bij voorkeur ten minste twee rijen verdamperpijpen aangebracht, welke rijen evenwijdig aan elkaar en loodrecht op de 25 verplaatsingsrichting van het rookgas zijn geplaatst, en waarbij de pijpen van de afzonderlijke rijen althans grotendeels in het stroompad van het rookgas zijn geplaatst. Bij voorkeur zijn de afzonderlijke pijpen in de verschillende rijen alle parallel aan elkaar geplaatst.

30 De temperaturen die in deze beschrijving worden ge noemd betreffen alle temperaturen waarvoor een ketel, in normaal bedrijf en bij een normale vervuilingsgraad, is ontworpen. Zowel een nieuwe ketel of een ketel die juist gereinigd is, als een sterk vervuilde keten die gereinigd moet worden, 35 zal bij andere temperaturen kunnen werken dan die hier staan vermeld.

De uitvinding zal hierna nader worden beschreven aan de hand van de tekeningen.

1015438 4

Fig. 1 toont een schematisch aanzicht van een afvalverbrandingsinstallatie, waarbij rookgassen, vanaf een roos-terbed, door een eerste, tweede en derde trek worden geleid, waarna de rookgassen vervolgens door een warmtewisselaar naar 5 de uitgang worden gevoerd.

Fig. 2 toont een schematisch bovenaanzicht van een installatie volgens figuur l.

Fig. 3 toont een stroomschema voor de opwekking van elektriciteit met behulp van stoom.

10

Figuur 1 toont een schematisch aanzicht van een afvalverbrandingsinstallatie. De rookgassen worden toegevoerd aan een eerste trek 1, waar zij verticaal omhoog stijgen en vervolgens worden afgebogen naar een tweede trek 2, waar de 15 rookgassen naar beneden toe worden geleid en worden afgebogen naar een derde trek 3. De eerste trek is onder andere opgebouwd uit een bekende membraanwand (niet getoond). In het bovenste gedeelte van de eerste trek 1 hebben de rookgassen een temperatuur van lager dan 900°C bij voorkeur lager dan 850°C. 20 Tevens dient de rookgassnelheid in de eerste trek lager dan 8 m/s, bij voorkeur 3 a 4 m/s te zijn. Hierdoor wordt een gelijkmatige temperatuurafbouw verkregen, waardoor de koolmo-noxidehoeveelheden kunnen worden verlaagd. Het is daardoor tevens mogelijk om een stikstofoxidereductie met ammoniak uit 25 te voeren. De verlaging van de maximale temperatuur in het bovenste deel van de eerste trek kan worden verkregen door de eerste trek 1 hoger te maken of door de doorsnede te vergroten. In ieder geval dient de eerste trek 1 ten minste 15 meter hoog te zijn, en bij voorkeur 20 a 25 meter. Hierdoor 30 wordt voorkomen dat de rookgassen veel deeltjes afzetten op de wanden, omdat er in dit geval minimale afzettingsmogelijk-heden zijn. Stromingstechnisch levert dit geen problemen op, indien gezorgd wordt voor een voldoende menging van de rookgassen. Dit kan onder andere worden verkregen door de in de 35 techniek bekende methoden van toevoer van secundair gas en tertiair gas. Door de lagere rookgassnelheden in de gehele eerste trek, dus ook in het gedeelte direct boven het vlam-front, wordt significant minder ketelas en vliegas verkregen.

1015438 , r 5

De rookgassen die de derde trek verlaten, worden aansluitend doorgevoerd naar een warmtewisselaar 4 in de vorm van een stoomoververhitter 5 (0V0). Deze 0V0 bestaat, in de weergegeven vorm, uit vier verschillende series warmtewisse-5 laarpijpen 15-18. In vergelijking met bekende AVI's is de temperatuur van de bij betreding aan de OVO hier relatief laag, namelijk in het traject van ongeveer 600 - 670°C, bij voorkeur ongeveer 630°C. In het begin van de warmtewisselaar 4 is een zogenaamde verdamperwand 6 aangebracht. Deze verdam-10 perwand 6 heeft als functie de aanstroming van de rookgassen naar de warmtewisselaar 5 gelijkmatig te maken. Hiertoe bestaat de verdamperwand 6 bij voorkeur uit twee rijen verdam-perpijpen, zoals getoond in Figuur 2. Na deze twee rijen ver-damperpijpen wordt bij voorkeur een geringe open ruimte 7 ge-15 vormd, waarna één volgende rij verdamperpijpen 8 is aangebracht, waarachter de eerste rijen warmtewisselaarpijpen achter elkaar, in lijn met de pijpen van de laatste rij verdamperpijpen, zijn geplaatst, zoals blijkt uit Fig. 2. De geringe open tussenruimte 7 dient bij voorkeur zo lang te zijn dat 20 de rookgassnelheid over het gehele doorstroomde oppervlak in deze open tussenruimte 7 kan worden vereffend, waardoor de stroomsnelheid ervan vrijwel overal gelijk is.

De verdamperwand 6 is in de techniek een aangroei-plaats van vliegas en een snelle koeling van de rookgassen 25 heeft pas met vertraging invloed op de kern van de vliegas-deeltjes die zich in de rookgassen bevinden, waardoor deze van binnen een T > 850°C zullen houden en derhalve nog in een zogenaamde "sticky phase" verkeren. Hierdoor blijven deze deeltjes bij botsing met de opvolgende buizen van de verdam-30 perwand aan het oppervlak daarvan plakken. Ook zullen deze deeltjes in grote mate aan de warmtewisselaarpijpen plakken. Derhalve wordt, aangezien de kleverige fase (sticky phase) wordt verkregen bij een temperatuur van 850°C en hoger, de temperatuur van de rookgassen in de tweede en in de derde 35 trek bij voorkeur verlaagd van 850°C naar ongeveer 630°C. Dit kan bijvoorbeeld worden verkregen door een verlaging van de rookgassnelheid in de tweede en derde trek. Door deze verlaging van de rookgassnelheid wordt bovendien verkregen dat de 10154 38

, I

6 ketelasafscheiding 10 veel beter wordt. Dit heeft eveneens een vermindering van de aangroei van vervuiling op de warmte-wisselaarpijpen tot gevolg. Deze aangroei van as kan op in de techniek bekende wijze van de pijpen worden verwijderd. Door 5 het verwijderde ketelas 10-14 te scheiden in grof 10, 11 en fijn 12-14 as, is hergebruik van deze ketelassen zeer goed mogelijk. Het grove ketelas 10 bevat namelijk weinig zware metalen en zouten, en bovendien geen dioxine (rookgastemperaturen van >450°C geven geen dioxine). Ook het ketelas 11 dat 10 onder het eerste gedeelte van de warmtewisselaar wordt afgevangen voldoet aan deze eis. Het fijne ketelas 12-14 is vervuild met onder andere dioxine.

De as 12-14 die in de volgende delen van de warmtewisselaar wordt afgevoerd, heeft grotere gehaltes aan vervui-15 lende stoffen. Omdat deze hier verkregen as apart wordt opgevangen wordt de totale hoeveelheid vervuilend vliegas fors verlaagd.

Niet verbrand afval (slakken) wordt afgevoerd bij 9.

De overgang van de vertikale, naar beneden gerichte 20 tweede trek naar de schuin naar boven lopende derde trek kan stromingstechnisch worden geoptimaliseerd, door de derde trek te plaatsen onder een hoek α van 30-70°, bij 'voorkeur 45-60°, zoals getoond in figuur IA. Door een dergelijke hoek a, wordt verkregen dat de gassen zonder veel verlies aan kinetische 25 energie worden doorgevoerd naar de warmtewisselaar, waarbij toch een verbeterde vliegasafscheiding wordt verkregen. Door de hoek α niet kleiner te kiezen dan 45° wordt het, nog iets kleverige, vliegas in de rookgassen op eenvoudige wijze naar beneden afgevoerd over de wand, en verzameld als ketelas 10. 30 De rookgassen die aan de warmtewisselaar 4 worden toegevoerd, hebben een temperatuur van ongeveer 600-700°C. In het geval de temperatuur van de rookgassen zich in het laagste deel van dit traject bevindt, is het niet nodig om een verdamperwand toe te passen teneinde de temperatuur van de rookgassen te 35 verlagen. Bij een hogere temperatuur van de rookgassen is een verdamperwand zinvol voor het verlagen van de temperatuur. De temperatuurverlaging ten gevolge van deze verdamperwand dient echter beperkt te blijven tot maximaal 30°C om het ketelren- 1015438 % 1 7 dement niet negatief te beïnvloeden. Zoals eerder genoemd in deze beschrijving, dient de verdamperwand met name voor het vereffenen van de gasstroming, en is derhalve bij voorkeur wel ten alle tijden in de inrichting aanwezig.

5 Het rendement van de warmtewisselaar, welke bestaat uit stoomoververhitters 15-18, algemeen aangeduid met OVO, kan worden verhoogd door deze OVO's in tegenstroom te zetten. De eerste OVO 15, gezien vanuit de verplaatsingsrichting van de rookgassen, moet in dat geval een speciaal ontwerp krijgen 10 met hoge stoomsnelheden in de pijp en lage rookgassnelheden, om te zorgen dat de oppervlakte-temperatuur van de pijpen laag blijft. Omdat deze eerste OVO-bundel zowel aan de stoom-zijde als aan de rookgaszijde aan de hoogste temperatuur wordt blootgesteld, zal deze eerste OVO het zwaarst worden 15 belast. Het heeft hierbij de voorkeur om deze pijpen van de eerste OVO te vervaardigen van een nikkelchroomlegering. De rookgastemperatuur dient hierbij lager dan 720°C te blijven, bij voorkeur lager dan 670°C, bijvoorbeeld 600 - 670°C, waardoor de oppervlakte-temperatuur van de nikkelchroomlegeringen 20 niet hoger dan 650°C zal worden. Het heeft hierbij in de praktijk de voorkeur dat de verdamperwand 6 de stroming ver-gelijkmatigt, zodat lokaal hoge snelheden worden vermeden. De rookgassnelheid is bij voorkeur 3 tot 4 m/s, waardoor wordt verkregen dat de oppervlakte-temperatuur van de pijpen onder 25 de rookgastemperatuur zullen blijven. Het zal daarbij de voorkeur hebben dat de verdamperbundel 6 over de gehele breedte van de gasdoorvoer bij de warmtewisselaar 4 wordt aangebracht. Het is daarbij echter mogelijk om het totale pijpenaantal in de verdamperbundel 6 te verminderen, waarbij 30 de onderlinge afstand van de pijpen 20 tot 50 centimeter zal bedragen. Indien meerdere rijen verdamperwanden 6 worden toe-gepast, heeft het de voorkeur dat de pijpen in de afzonderlijke rijen, ten opzichte van elkaar versprongen worden geplaatst in de warmtewisselaar. Hierbij heeft het de voorkeur 35 dat alle pijpen evenwijdig aan elkaar staan. Hierdoor wordt verkregen dat een gelijkmatige stroming over de hoogte en de breedte van de rookgassen wordt verkregen, voordat deze de OVO 15 ingaat. Aangezien de eerste rij pijpen van de eerste 1015438 8 OVO 15 vrij wordt aangestroomd, heeft het de voorkeur dat deze als verdamperpijpen 8 worden uitgevoerd. De overige pijpen van de eerste OVO 15 staan achter elkaar, achter de verdamperpijpen 8.

5 Bij de tweede bundel 16 van de warmtewisselaar, of tewel de tweede OVO 16, is de rookgasstroming reeds gelijkmatig verdeeld, een aanzienlijke hoeveelheid stof is reeds afgescheiden en bovendien is de rookgastemperatuur verlaagd. Na deze eerste OVO kan de rookgassnelheid worden verhoogd door 10 ófwel de ketel te versmallen, wat trapsgewijs of geleidelijk kan geschieden, of door het aantal pijpen per oppervlakte-eenheid te verhogen. Tevens zijn beide uitvoeringsvormen gecombineerd mogelijk. Afhankelijk van het aantal OVO's 15-18 dat achter elkaar in de warmtewisselaar 4 wordt geplaatst, 15 wordt deze zodanig ontworpen dat de rookgassnelheid bij het verder doorlopen van de warmtewisselaars zal toenemen. Aansluitend op de OVO's, wat de feitelijke stoomverhitters zijn, worden de resterende rookgassen, die nog steeds een verhoogde temperatuur van ongeveer 400°C hebben, doorgevoerd naar één 20 of meer economizers 19-21. Deze dienen bijvoorbeeld voor de voorverwarming van condensaat. De stroomsnelheid zal hier ongeveer 5-15 m/s, bij voorkeur ongeveer 10 m/s, bedragen, om de vorming van dioxines in de rookgassen tegen te gaan.

Zoals hiervoor genoemd, zal, in het geval er 4 OVO's 25 15-16 in de warmtewisselaar aanwezig zijn, de op te warmen stoom worden toegevoerd in de vierde OVO 18, vervolgens worden toegevoerd naar de derde OVO 17, daarna naar de tweede OVO 16 en vervolgens naar de eerste OVO 15, waaruit de stoom als oververhitte stoom met een temperatuur van ongeveer 510°C 30 bij een verhoogde druk van ongeveer 125 bar wordt onttrokken. Bij de doorvoer van de ene naar de andere OVO is het mogelijk om een inspuitkoeler 22-24 aan te brengen, waarmee de stoom-temperatuur kan worden geregeld. Door deze inspuitkoeler 22-24 aan te brengen bij elke overgang van de ene naar de andere 35 OVO, kan er over een groot lastbereik worden gegarandeerd. Bovendien is het hierdoor mogelijk om bij een ongelijke vervuiling van de verschillende OVO-bundels de stoomtemperatuur nauwkeurig te regelen.

1015438 9

Het is verder mogelijk om het rendement van de installatie te verhogen door de uiteindelijke uittree-temperatuur van de rookgassen uit dé ketel te verlagen. Hierdoor wordt echter het probleem verkregen dat er S03-condensatie op 5 koude plekken ontstaat waardoor zwavelzuurcorrosie wordt verkregen. Dit is met name het geval bij de vervuilde brandstof die bij afvalverbrandingsinstallaties wordt gebruikt. Het heeft derhalve de voorkeur om de rookgassen uit de installatie af te voeren bij een temperatuur van 190-230°C, welke 10 waarden respectievelijk gelden voor een schone en een vuile ketel.

Deze relatieve hoge uittree-temperatuur van de rookgassen, is een voordeel voor een direct na de ketel toe te passen doekenfilter (niet getoond). In dat geval zal bij het 15 doekenfilter minder corrosie optreden en is het mogelijk om eventueel een Denox-katalysator, en PCDD/F-oxydatiekatalysa-tor toe te passen. De rookgassen zullen na dit doekenfilter in grote mate vrij zijn van assen, waardoor het geschikt wordt om de rookgassen door te voeren naar een extra economi-20 zer (niet getoond), welke bijvoorbeeld kan worden gebruikt bij voorverwarming van condensaat. Deze extra economizer is zeer efficiënt, omdat deze niet meer wordt belast met stof. Het pijpenoppervlak van deze economizer blijft derhalve veel schoner.

25 In de extra economizer kan de temperatuur van de rookgassen worden verlaagd tot circa 100°C. Onder een temperatuur van 160°C zal in het algemeen condensatie van zuren uit de rookgassen gaan optreden. Doordat het op te warmen condensaat bij voorkeur rechtstreeks van de turbinecondensor 30 zal worden gebruikt, zal in deze gehele extra economizer condensatie optreden. Om deze reden moet deze extra economizer van een niet-metallisch, met name niet-oxiderend, materiaal zijn vervaardigd. De voorkeur gaat uit naar materialen zoals grafiet, teflon en emaille.

35 In figuur 3 is het schema weergegeven van een voor keursuitvoeringsvorm van elektriciteitsopwekking met behulp van stoom. Stoom wordt vanuit een stoomdrum 25 aan de warmtewisselaar 5, te weten de OVO's 15-18, toegevoerd bij een druk 1015438 10 en temperatuur van 135 bar, resp. 337 °C. Door de opwarming van de stoom met behulp van de hete rookgassen in tegenstroom, wordt stoom aan de warmtewisselaars 5 onttrokken bij een temperatuur van 510°C en een druk van 125 bar. Deze stoom 5 wordt aan een eerste trap 26 van een turbine toegevoerd, waar deze zal uittreden met een druk van ongeveer 8 bar en een temperatuur van ongeveer 180°C. Vervolgens vindt een herver-hitting van deze stoom plaats, met behulp van stoom die rechtstreeks uit de stoomdrum 25 wordt verkregen. De stoom 10 wordt in deze extra warmtewisselingsstap 27 opgewerkt tot een temperatuur van ongeveer 320°C, en met een druk die slechts enigszins lager is dan na uittreding uit de eerste trap 26, te weten ongeveer 7,5 bar. Na de tweede turbinetrap 28 zal de stoom een temperatuur van 30-60°C en een druk van 0,05-0,01 15 bar bezitten. Bij de productie van de stoom heeft het de voorkeur om, teneinde het rendement te verhogen, de temperatuur van de stoom te verhogen. Hiervan is de keuze nauwkeurig te bepalen, omdat met de verhoging van de temperatuur van de stoom ook de temperatuur van de pijpwand in de OVO wordt be-20 paald. Door nu de pijpen van de OVO geheel te vervaardigen van nikkelchroomlegeringen, of door deze te bekleden met nikkel chr oomleger ingen is het mogelijk de temperatuurgrens, die gebruikelijk 400-430°C bedraagt, te verhogen. Hierbij heeft het uiteraard ook de voorkeur om een zeer homogene rookgas-25 temperatuur bij intrede in de OVO te verschaffen.

Een hogere stoomtemperatuur heeft als logisch gevolg eveneens een hogere stoomdruk om in de turbine 26, 28 een maximaal rendement te verkrijgen. Tevens is dit nodig om hanteerbare vochthoeveelheden te behouden. Dit betekent dat de 30 wanddikte van de leidingen en de keteldelen toeneemt. Ook de turbine dient geschikt te zijn voor deze hogere temperaturen en drukken. Door gebruik van nikkelchroomlegeringen in de OVO's en in de ketelwand, zijn deze hogere temperaturen en drukken echter goed toepasbaar. Om het gebruik van stoom te 35 optimaliseren is een herverhitting van de stoom naar het hoge drukgedeelte van de turbine gewenst. Hierdoor wordt voorkomen dat de stoom tijdens zijn expansietraject in de turbine condenseert tot niet meer hanteerbare vochtpercentages. De her- 1015438 11 verhitting van de stoom na de eerste turbinetrap 26 vindt plaats met stoom die uit de stoomdrum 25 wordt onttrokken. Door deze stoom rechtstreeks te gebruiken voor herverhitting van de stoom uit de eerste turbinetrap wordt een grote keuze-5 vrijheid in het ketelontwerp verkregen. De warmtelast van de membraanwanden 29 (de verdampers in het stralinggedeelte) kunnen namelijk worden vergroot, zonder dat deze afhankelijk zullen zijn van de oververhitters (0V0 in het convectiege-deelte). Dit betekent dat aan de rookgaszijde het tempera-10 tuursverloop optimaal kan worden gekozen. Het extra vermogen dat namelijk met de herverhitting uit de membraanwand 29 wordt gehaald, vermindert het thermische vermogen dat voor de ovenverhitter wordt aangeboden. De rookgastemperatuur voor de OVO kan door deze maatregelen relatief laag worden gekozen, 15 namelijk een rookgastemperatuur van lager dan 750°C, bij voorkeur lager dan 720°C, bij voorkeur 600 tot 680°C, met name 600 tot 650°C. De hoge rookgastemperaturen die voor een groot thermisch vermogen in de OVO nodig zijn, leveren in het algemeen namelijk problemen omdat deze de corrosie en de aan-20 groei van vliegas versterken. Met deze maatregelen worden deze nadelen derhalve niet meer verkregen.

Andere voordelen van deze constructie zijn dat de stoom-vochtigheidspercentages, in figuur 3 aangeduid met Xi resp. x2 voor de eerste respectievelijk tweede trap 26, 28 25 van de turbine, vrij kunnen worden gekozen. De gemiddelde procestemperatuur van de water-stoomcyclus, en derhalve het rendement van de turbine, ligt hierdoor zo hoog mogelijk bij elke willekeurig gekozen maximale stoomtemperatuur.

Het is nu mogelijk om de maximale stoomtemperatuur 30 op een lagere waarde te regelen zonder dat x2 extreem hoog wordt. Het omgekeerde is eveneens mogelijk.

Door de lagere vochtpercentages neemt bovendien de erosiebelasting van de turbinebladen sterk af.

Omdat de bestendigheid tegen corrosie van nikkel-35 chroomlegeringen bij temperaturen vanaf 700°C sterk afneemt, heeft het de voorkeur om de temperatuur van de pijpen en de overige delen van de installaties die met hogere temperaturen in aanraking komen, niet hoger te laten worden dan 600-650°C.

lOl 54 33 12

De hiervoor genoemde maatregelen zijn bijzonder geschikt voor het verbeteren van het rendement van een afvalverbrandingsinstallatie voor wat betreft de opwekking van elektriciteit. Met name de combinatie van een stoomverhitting 5 tot een temperatuur van ten minste 450°C, bij een druk van ten minste 70 bar, bij voorkeur ten minste 500°C en een druk van ten minste 80 bar, en met nog meer voorkeur meer dan 100 bar, alsmede een verlaging van de rookgassnelheid in de rook-gasdoorvoer tot minder dan 5 m/s, en bij voorkeur 3 tot 4 10 m/s, en een rookgassnelheid door de warmtewisselaar bij de ingang van minder of gelijk aan 5 m/s en aan de uitgang 5 tot 12 m/s, bij een tegenstrooms bedrijf van de warmtewisselaar, en waarbij de rookgassen bij toevoer aan de warmtewisselaar een temperatuur van minder dan 750*C, bij voorkeur minder dan 15 690 °C hebben, heeft bijzonder de voorkeur.

Volgens de uitvinding wordt een verbeterd rendement verkregen. Hierbij is het mogelijk een uiteindelijk rendement bij de stroomproductie te verkrijgen van bij voorkeur ten minste 30% bruto/26% netto, met meer voorkeur ten minste 33% 20 bruto/29% netto, en met nog meer voorkeur ten minste 36% bru-to/33% netto, wanneer de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt gecombineerd met de werkwijze zoals die in de gelijktijdig met deze octrooiaanvrage ingediende octrooiaanvrage van dezelfde uitvinders.

De uitvinding zoals hiervoor beschreven en in de figuren getoond geeft een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding weer. De uitvinding wordt slechts beperkt door de bijgevoegde conclusies.

1015438

Claims (16)

1. Werkwijze voor het opwekken van stoom met een afvalverbrandingsinstallatie, omvattende het geleiden van bij de verbranding ontstane hete rookgassen in een warmtewisselaar langs pijpenbundels waar doorheen stoom wordt gevoerd, 5 waarbij de stoom wordt verhit tot een temperatuur van ten minste 450°C en onder een druk van ten minste 70 bar en waarbij de stoom aan een turbine wordt toegevoerd, met het kenmerk, dat de stoom na het verlaten van één trap van de turbine wordt herverhit en aan ten minste één volgende trap wordt 10 toegevoerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stoom wordt verhit tot een temperatuur van 480-520°C.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de stoom wordt herverhit tot een temperatuur van 15 ten minste 200eC, bij voorkeur 280-320°C.

4. Werkwijze volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de stoom wordt herverhit met stoom uit een stoomdrum.

5. Werkwijze volgens conclusie 1-4, met het kenmerk, dat de druk van de stoom 90-180 bar bedraagt.

6. Werkwijze volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar in tegenstroom wordt bedreven.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de rookgassnelheid door de warmtewisselaar bij de ingang 7 m/s, bij voorkeur 5 m/s, en aan de 25 uitgang van de warmtewisselaar 5-12 m/s bedraagt.

8. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de pijpen bovenstrooms in de warmtewisselaar, gezien in de bewegingsrichting van het rookgas, ver-damperpijpen zijn.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar ten minste twee rijen verdamperpijpen omvat, welke rijen evenwijdig aan elkaar en loodrecht op de verplaatsingsrichting van het rookgas zijn geplaatst, en waarbij de pijpen van de afzonderlijke rijen althans groten- 35 deels in het stroompad van het rookgas zijn geplaatst. 1015438

10. Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, met het kenmerk, dat na de rijen verdamperpijpen een open tussenruimte is aangebracht, teneinde de rookgasstroom te vereffenen, welke open tussenruimte groter is dan de onderlinge afstand van 5 de rijen pijpen van de warmtewisselaar.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat voor de rijen pijpen van de warmtewisselaar en na de open tussenruimte een rij verdamperpijpen is geplaatst.

12. Werkwijze volgens conclusie 8-11, met het ken- 10 merk, dat de verdamperpijpen op een onderlinge afstand van ten minste 20 cm, bij voorkeur 35-45 cm, staan.

13. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stoom in de warmtewisselaar wordt verhit van een temperatuur van 337°C, bij een druk van 135 15 bar, tot een temperatuur van 510°C, bij een druk van 125 bar.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de stoom in de turbine in een eerste trap wordt afgekoeld tot 180°C bij een druk van 8 bar; daarna wordt verhit tot een temperatuur van 320°C bij een druk van 7,5 bar; en vervolgens 2. in een tweede trap wordt geëxpandeerd tot een temperatuur van 30°C bij een druk van 0,05 bar.

15. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat vliegas in twee stromen uit de werkwijze wordt onttrokken, waarbij een eerste stroom uit het rookgas 25 wordt afgescheiden bij een temperatuur > 400 - 450'C, bij voorkeur > 450°C, en een tweede stroom uit het rookgas wordt afgescheiden bij een temperatuur =< 400 - 500eC, bij voorkeur =< 450°C.

16. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, 3. met het kenmerk, dat condensaat uit de tweede turbinetrap in een warmtewisselaar (economizer) wordt verwarmd door warmte-wisseling met rookgassen uit de afvalverbrandingsinstallatie die in een doekenfilter in hoofdzaak van stof zijn ontdaan. 1015438