NL8303705A - Werkwijze voor het vernietigen van afval. - Google Patents

Description

f

Werkwijze voor het vernietigen van afval.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vernietigen en verdampen van afval, in hoofdzaak huishoudelijk afval, waarbij het materiaal door een gasdichte afvoerinrichting wordt toegevoerd aan de bovenkant van een schachtoven.

15 De moeilijkheid bij het met bekende wijzen verdampen van afval is, dat de temperatuur in de laatste stap van het verdampen, alsmede in het in het reactievat geproduceerde gas, te laag is. Dit komt gedeeltelijk, omdat afval een laag warmtegehalte en een hoog watergehalte ► heeft.

20 Dergelijke lage temperaturen bij het verdampen veroorzaken ver schillende nadelen, zoals het onvolledig afbreken van koolwaterstof verbindingen, hetgeen aanleiding geeft tot moeilijkheden veroorzakende "beervorming" in het gasstelsel, en het als een vaste as afvoeren van bestanddelen, die niet kunnen worden verdampt, in welke as de bestand- 25 delen zijn opgelost en niet gebonden, hetgeen aanleiding geeft tot moeilijkheden bij de afzetting in de vorm van stofvorming, en omdat gemakkelijk schade berokkenende stoffen uit de as kunnen worden geloogd.

Een doel van de uitvinding is het opheffen van de bovenstaande tekortkomingen en het verschaffen van een werkwijze, die nagenoeg on- 30 afhankelijk is van het watergehalte en de samenstelling van het binnenkomende materiaal.

Een ander doel is het verschaffen van een werkwijze, die minder energie verbruikt dan tot nu toe gebruikte werkwijzen, en die ook een waardevol behandelingsgas tot gevolg heeft.

35 Deze doeleinden worden bereikt door middel van de in de aanhef 8303705 I ' . 2 beschreven werkwijze, die is gekenmerkt, doordat het materiaal vooraf wordt gedroogd en vooraf wordt verdampt bij het samenstromen met be-handelingsgas, en doordat naast de thermische energie, opgewekt tijdens de verbranding, een aanvullende, gestuurde hoeveelheid thermische 5 energie wordt toegevoegd door middel van blaasgas, dat volledig of gedeeltelijk electrisch is verwarmd.

De verwarming van het blaasgas kan worden uitgevoerd door middel van plasma generatoren, electrische weerstandselementen en/of indirekt in warmtewisselaars.

10 Bij voorkeur wordt echter althans een plasma generator in de werkwijze gebruikt. Op deze wijze kan het gas met een zeer grote hoeveelheid energie per volume-eenheid worden geleverd, hetgeen het mogelijk maakt de temperaturen van de verdamping en de slakvorming zeer nauwkeurig te sturen.

15 Het verwarmen van blaasgas met behulp van plasma generatoren kan op verschillende manieren worden uitgevoerd. Het blaasgas kan dus volledig of gedeeltelijk door de plasma generator worden-geleid.

Verder kan meer of minder blaasgas stroomafwaarts van de plasma generator worden bijgemengd.

20 Gewoonlijk wordt lucht gebruikt als blaasgas. In gebruikelijke omstandigheden is het echter essentieel het gevaar van de vorming van stikstofdioxyde tot een minimum te beperken, hetgeen kan worden bereikt door het verwarmen van stoom in de plasma generator, welke verwarmde stoom dan wordt gebruikt voor het verwarmen van de hoofdgasstroom. Ook 25 andere gassen kunnen worden bijgemengd, bij voorbeeld verschillende koolwaterstoffen, gehercirculeerd behandelingsgas, enz.

Naar keuze worden vaste brandstoffen, zoals steenkool, rubber afval en/of afval olie gemengd met het binnenkomende materiaal, waardoor de thermische waarde van het geproduceerde gas kan worden ge-30 stuurd.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm, wordt de aanvullende thermische energie op verschillende hoogten in de schachtoven geleverd, hetgeen samen met het gebruik van althans een plasma generator voor het tot stand brengen van de verwarming, mogelijk maakt de tempera-35 turen in de verschillende fasen van de behandeling snel en met grote 8303705 3 nauwkeurigheid te sturen ongeacht de thermische waarde en het waterge-halte van het binnenkomende materiaal.

Het verschaffen van aanvullende thermische energie door middel van voorverwarmd behandelingsgas boven de laadnoogte aan de bovenkant 5 van de schachtoven heeft tot gevolg, dat het binnenkomende materiaal vooraf wordt gedroogd en verdampt tijdens het met het behandelingsgas verder stromen. Een van de voordelen hiervan is, dat het merendeel van het watergehalte niet behoeft te worden afgebroken, en een kleine hoeveelheid koolstof, die binnenkomt, kan worden geoxydeerd tot kool-10 stofdioxyde zonder een te lage temperatuur te verkrijgen in het verlatende gas. Dit verwijderen van water en oxyderen van een gedeelte van de koolstof, vermindert in aanzienlijke mate de behoefte aan aanvullende thermische energie.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, 15 waarin een inrichting is weergegeven voor het uitvoeren van de werkwijze.

De tekening toont schematisch een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze, waarvan de schachtoven, waarin de vernietiging plaatsvindt, is aangeduid met het verwijzingscijfer 1.

20 Het binnenkomende materiaal in de vorm van afval, in hoofdzaak huishoudelijk afval, naar keuze gemengd met vaste brandstof, zoals steenkool en rubber afval, wordt binnengebracht bij de bovenkant 2 van de schachtoven door een niet gedetailleerd weergegeven, gasdichte af-voerinrichting.

25 De schachtoven 1 is voorzien van toevoermiddelen voor blaaslucht op drie verschillende hoogten, te weten boven 3 de laadhoogte, in het middengebied 4 van de schacht en bij de bodem 5 van de schacht. Ook is op tweederde van de schacht naar boven een ringtrommel 6 aangebracht, waar doorheen geproduceerd gas de oven kan verlaten.

30 Plasma generatoren 7 zijn aangebracht voor het verwarmen van de blaaslucht. De blaaslucht wordt aan de schachtoven geleverd door pijpen 9, en het geproduceerde gas verlaat de ringtrommel 6 door de pijp 10. Verschillende warmtewisselaar eenheden kunnen zijn aangebracht voor het voorverwarmen van de blaaslucht met gas, dat de oven 35 verlaat, voordat de blaaslucht wordt gedwongen door de plasma genera- 8303705 4 toren te gaan. Deze zijn echter weggelaten ten einde de tekening niet onnodig ingewikkeld te maken, in het bijzonder omdat de plaatsing en constructie daarvan van geen dooslag gevende betekenis is voor de uitvindingsgedachte.

5 Thans zal de werkwijze gedetailleerd worden verduidelijkt. Opge merkt moet echter worden, dat de vermelde gegevens kunnen worden veranderd en gewijzigd zonder het kade van de uitvinding te verlaten.

Het binnenkomende materiaal wordt dus naar binnen gevoerd door de eerder vermelde gasdichte afvoerinrichting, en de temperatuur wordt 10 geleidelijk verhoogd wanneer het materiaal door de schacht naar beneden valt. Bij de bodem 11 van de schacht, worden niet brandbare stoffen omgezet in een vloeibare slak, die wordt verwijderd door een slakuitlaat 12. Het geproduceerde gas wordt verwijderd via de ring-trommel 6, die overeenkomstig het voorgaande is aangebracht op ongeveer 15 tweederde naar boven van de schacht. Blaaslucht, voorverwarmd tot ongeveer 400?C door middel van warmtewisseling met geproduceerd gas, wordt verwarmd door de plasma generator 7 tot ongeveer 800°C, en dan door de luchttoevoermiddelen 3, 4, 5 boven het laadoppervlak, direkt boven of onder de ringtrommel 6 voor het verwijderen van gas, en in het bodem-20 deel van de schacht geblazen. Deze drie blaaslucht stromingen kunnen onderling onafhankelijk worden gestuurd voor wat betreft zowel de temperatuur als de hoeveelheid.

De werkwijze kan worden verdeeld in drie fasen I, II en III, die plaatsvinden in verschillende gebieden van de schachtoven. Van welke 25 gebieden de grenzen ongeveer zijn aangeduid door onderbroken lijnen in de tekening. De werkwijze is op geen enkele wijze beperkt tot drie gebieden, waarbij vier gebieden of meer kunnen worden gebruikt.

In gebied I wordt het watergehalte in het binnenkomende materiaal verdampt, en vindt een eerste verdamping en verkoling plaats van 30 het materiaal alsmede een gedeeltelijke verbranding. Aangezien de eindtemperatuur niet meer is dan ongeveer 600°C, wordt het water niet waarneembaar afgebroken, en wordt verdampt materiaal in grote mate verbrand tot kooldioxyde en water. Toegegeven wordt, dat dit de thermische waarde in het geproduceerde gas vermindert, maar het vermindert 35 ook in aanzienlijke mate de warmtebehoefte van de verdere verdampings- 8303705 5 werkwijze. De waterdamp in het gas uit het gebied I helpt ook bij het afbreken van onvolledig afgebroken koolwaterstoffen uit het gebied II.

Omdat de samenstelling, de stuk afmetingen en het watergehalte van het binnenkomende materiaal aanzienlijk veranderlijk zijn, is het 5 onmogelijk nauwkeurige waarden aan te geven voor de reactiewerkwijze in het gebied I. Het is derhalve essentieel, dat de inrichting is overbemten met betrekking tot de verwachte hoeveelheid binnenkomend materiaal, in het bijzonder met betrekking tot de temperatuur en de hoeveelheid toegevoerde blaaslucht. De behandeling in het gebied I kan 10 worden gestuurd door middel van de temperatuur van het verlatende gas. De volgende benaderingsgegevens zijn gegeven om een idee te geven van hetgeen plaatsvindt in het gebied I: 80% van het binnenkomende water wordt verdampt, 30% van het vluchtige gedeelte van het afval wordt verampt, 15 30% van het vluchtige koolstofgedeelte wordt verdampt, 10% van gebonden koolstof wordt verdampt, de verhouding CO^/CO is 2:1 en de verhouding H^/^ is 3:1 in het verlatende gas, en de temperatuur van het verlatende 'gas is ongeveer 600°C.

20 In het gebied II neemt de temperatuur van het materiaal toe vanaf 600°C tot ongeveer 1400°C, waarbij de temperatuur van het gas, dat het gebied II verlaat, ongeveer 1200°C is. Het vluchtige gedeelte van het afval, de steenkool en het rubber wordt in hoofdzaak volledig verdampt in het gebied II. De warmtebehoefte in het gebied II wordt 25 gedekt door het hete gas uit het gebied III, waarbij een bepaald zuurstof tekort is. Aanvullende blaaslucht moet derhalve aan het gebied II worden geleverd voor het bereiken van een volledig afbreken van de verdampte koolwaterstoffen. Bij de overgang tussen de gebieden I en II, wordt het hete gas uit het gebied II gemengd met iets koeler gas 30 uit het gebied I, zodat de temperatuur van het gas, dat uit de ring-trommel naar buiten stroomt, ongeveer 1000°C is. Deze betrekkelijk hoge temperatuur heeft samen met de waterdamp in het gas uit het gebied I het snel afbreken tot gevolg van eventueel overblijvende koolwaterstof.

35 De behandeling, die plaatsvindt in het gebied II wordt gestuurd 8303705 6 ψ" * met behulp van de temperatuur en de zuurstof potentiaal in het verlatende gas.

In het gebied III stijgt de temperatuur van ongeveer 1200°C tot ongeveer 1500°C. Alleen verkoold en inert materiaal gaat het gebied 5 III binnen, en de produkten, die het gebied III verlaten, zijn derhalve koolmonoxyde en vloeibare slak. De warmtebehoefte in dit gebied wordt gedeeltelijk gedekt door de verbrandingswarmte wanneer de koolstof wordt geoxydeerd tot koolmonoxyde en gedeeltelijk door verwarmde blaas-lucht. Aangezien de eindverdampingstemperatuur op wel 1500°C wordt 10 gehouden, wordt al het materiaal, dat niet kan worden verdampt, omgezet in slak, die kan worden afgetapt in de vorm van een vloeibare slak, waarin all e bestanddelen stevig zijn gebonden in een slak met een glasachtige fase, waardoor dus het zonder gevaar storten in aanzienlijke mate wordt vergemakkelijkt. De behandeling in het gebied III 15 wordt in hoofdzaak gestuurd door de slak temperatuur.

Het mengen van vaste brandstof met het afval materiaal voordat dit wordt onderworpen aan de verdampingsbehandeling, geeft een aantal voordelen. Het vergroot de thermische waarde van het materiaal voor het zodoende verminderen van de behoefte aan van buiten toegevoerde 20 thermische energie. Het maakt het geladen materiaal ook losser, waardoor het regelmatiger wordt gemaakt. Door het sturen van de grootheid van de verhouding van verder toegevoegde brandstof, is het ook mogelijk het in het gas geproduceerde warmtevolume binnen wijde grenzen te sturen voor het zodoende volgen van veranderingen in de behoefte 25 aan thermische energie van de toekomstige verbruiker.

Het toevoegen van vaste brandstof aan de werkwijze voor het vernietigen van afval maakt de werkwijze een waardevolle leverancier van gas voor bij voorbeeld wijkverwarmingsinstallaties en stoomcen-trales met schommelende thermische behoeften.

30 De opvallendste voordelen van de werkwijze kunnen als volgt worden samengevat:

Verdamping vindt plaats bij hoge temperaturen, hetgeen een zuiver gas tot gevolg heeft en de vorming van teer en onaangenaam ruikende stoffen voorkomt.

35 Stoffen, die niet kunnen worden verdampt, worden gebonden in een 8303705 * T » 7 vloeibare slak, die bij het koelen stolt, waardoor het produkt reukloos wordt gemaakt, het storten wordt vergemakkelijkt en wordt voorkomen, dat bij voorbeeld zware metalen worden uitgeloogd, en het warmtegehalte van het geproduceerde gas kan door de toe-5 voeging van vaste brandstoffen worden gestuurd.

Het is duidelijk, dat veranderingen en verbeteringen kunnen worden aangebracht zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

8303705

Claims (14)

1. Werkwijze voor het vernietigen en verdampen van afval, in hoofdzaak huishoudelijk afval, waarbij het materiaal door een gas-dichte afvoerinrichting wordt toegevoerd aan de bovenkant van een 5 schachtoven, met het kenmerk, dat het binnenkomende materiaal wordt voorgedroogd en voorverdampt onder het samenstromen met behandelings-gas, waarbij behalve de thermische energie, opgewekt tijdens de verbranding, een aanvullende, gestuurde hoeveelheid thermische energie wordt toegevoegd door middel van volledig of gedeeltelijk electrisch 10 verwarmd blaasgas.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat althans een plasma generator wordt gebruikt voor het verwarmen van het blaasgas.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een 15 brandstof, zoals steenkool, rubber afval, afval olie met het binnenkomende materiaal wordt gemengd.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de thermische energie in het geproduceerde gas wordt geregeld door het sturen v an de hoeveelheid of het gehalte van de met het binnenkomende 20 materiaal gemengde brandstof.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de temperaturen van het verdampen en de slakvorraing worden gestuurd door het sturen van de hoeveelheid aan het blaasgas geleverde thermische energie.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het blaas gas op verschillende hoogten in de schachtoven wordt geleverd.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het blaasgas althans wordt geleverd aan de bovenkant van de schachtoven boven de laadhoogte, in het middengebied van de schachtoven en bij de 30 bodem daarvan, waarbij de temperaturen en de zuurstof potentiaal van de blaasgas stromingen onafhankelijk van elkaar worden gestuurd.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de behandeling wordt uitgevoerd in althans drie verschillende gebieden in de schachtoven, welke gebieden worden verschaft door het leveren van 35 blaasgas op drie verschillende hoogten. 8303705 J * *

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de temperaturen in de drie verschillende gebieden (I, II en III) in de schachteven op ongeveer 600°C, 1400°C en 1500°C worden gestuurd.

10. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 5 geproduceerde gas wordt verwijderd door een ringtrommel, die op tweederde naar boven rond de schachtoven is aangebracht.

11. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het geleverde blaasgas wordt voorverwarmd door warmtewisseling met geproduceerd verlatend gas.

12. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het blaasgas wordt verwarmd doordat een kleine gasstroming tot een bijzonder hoge temperatuur wordt verwarmd in een plasma generator en dan wordt gebruikt voor het in de gewenste mate verwarmer; van de hoofd-noeveelheid van het gas.

13. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat wanneer het blaasgas bestaat uit lucht, stoom wordt verwarmd in een plasma generator voor het vervolgens verwarmen van de blaaslucht ten einde het gevaar van de vorming van stikstofoxyde tot een minimum te beperken.

14. Werkwijze in hoofdzaak zoals in de beschrijving beschreven en in de tekening weergegeven. 1303705