NL8800325A - Roterende verbrandingsoven. - Google Patents

Description

- 1 - t1 $

Roterende verbrandingsoven.

De uitvinding heeft betrekking op een roterende verbrandingsoven of vuilverbrandingsoven voor afvals-materiaal, en meer in het bijzonder op een verbetering in windkokers, die verbrandingslucht leveren aan een 5 roterende verbrandingsoven ter voorkoming van verstopt raken van de windkokers door metalen met een lage smelttemperatuur zoals aluminium.

Het storten van vast afval is een in toenemende mate ernstig probleem geworden, aangezien bestaande 10 stortplaatsen voor afval op land hun maximale capaciteit naderen en nieuwe stortplaatsen steeds moeilijker zijn te lokaliseren, aangezien de hoeveelheid aan giftige chemicaliën, in het bijzonder in stadsafval, blijkt toe te nemen. Verbranding van verbrandbaar vast afval 15 is reeds lang toegepast voor het verminderen van de hoeveelheid vast materiaal, dat moet worden gestort.

Eén inrichting, die voor dit doel gebruikt wordt, is een water-gekoelde draaibare verbrandingsoven, die gebruikt is in een toenemend aantal toepassingen gedurende 20 de laatste ëén of twee decaden. Hoewel een roterende verbrandingsoven in staat is om de meeste soorten verbrandbaar afval te verbranden, variërende van twee-eneenhalve meter lange boomstammen tot typisch keukenafval, doen zich bepaalde problemen voor, wanneer het 25 afval metalen met een lage smelttemperatuur omvat, in het bijzonder die, welke gebruikt worden bij drankblikjes, foelie, wegwerpborden, enz. Daarom bevat vast stadsafval, dat bestaat uit keukenafval zowel als afval van andere bronnen, aluminium in een relatief zuivere toestand.

30 De verbrandingstemperatuur in een roterende verbrandingsoven komt ruim boven de 660°C, bij welke temperatuur zuiver aluminium smelt. Daarom vormt zich gesmolten aluminium in de roterende verbrandingsoven, dat naar beneden stroomt, stolt kort na de verbrandingsoven te 35 hebben verlaten, en ten slotte doorgangen verstopt die de lucht leveren, nodig voor de verbranding.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het voorkomen van opnieuw stollen van aluminium in de .8800325 ï £ - 2 - windkokers, hetgeen anders resulteert in het verstoppen van verbrandingsluchtdoorgangen daarin.

Het bovengenoemde doel wordt bereikt door een inrichting te verschaffen voor het voorkomen van accumu-5 latie van gesmolten metaal, dat druipt van een verbrandings-trommel en stolt in een windkoker van een roterende verbrandingsoven. De inrichting omvat een verwarmbaar contactoppervlak, aangebracht in de baan van gesmolten metaal, dat druipt van de verbrandingstrommel, verwarmingsmiddelen 10 voor het verwarmen van het contactoppervlak, en warmte-isolatie, die het verwarmbare contactoppervlak scheidt van de windkoker. Bij één uitvoering van de onderhavige uitvinding heeft het verwarmbare contactoppervlak een trechtervorm met een naar beneden lopende buis, welke 15 trechter algemeen opgesteld is in het horizontale midden van de windkoker. Bij deze uitvoering omvat de inrichting tevens middelen, zoals een pijp, gekoppeld en verzegeld aan de zich benedenwaarts uitstrekkende buis, voor het afvoeren van het gesmolten metaal uit de windkoker. De 20 pijp wordt eveneens verwarmd door de verwarmingsmiddelen.

Bij een tweede uitvoering van de onderhavige uitvinding bedekt de warmteisolatie een aanzienlijk gedeelte van het inwendige oppervlak van de windkoker en het verwarmbare contactoppervlak is geplaatst op de 25 isolatie, aangepast aan het inwendige oppervlak van de windkoker. Bij deze uitvoering omvat de inrichting luchtsluisdeuren, geplaatst aan het benedeneinde van de windkoker, met een verwarmd gedeelte, dat in contact is met het verwarmbare contactoppervlak, dat het inwendige 30 oppervlak bekleedt van de windkoker. Het metaal wordt afgevoerd van de windkoker door het openen van de wind-sluisdeuren één voor één.

Deze doeleinden, samen met andere doeleinden en voordelen, die in het navolgende duidelijk zullen 35 worden, zijn te vinden in de details van constructie en bedrijf, die in het navolgende vollediger zullen worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin overeenkomstige verwijzingscijfers verwijzen naar overeenkomstige onderdelen. In de tekeningen toont: 40 fig. IA een schematisch zijaanzicht in dwars- .8800325 ^ « * - 3 - doorsnede van een roterende verbrandingsoven, waarin de onderhavige uitvinding kan worden toegepast; fig. 1B een schematisch bovenaanzicht van de roterende verbrandingsoven, getoond in fig. IA; 5 fig. 2 een schematisch zijaanzicht in dwarsdoor- snee van de roterende verbrandingsoven, getoond in fig. IA; fig. 3A een schematisch zijaanzicht in dwars-doorsnee volgens een vlak dwars op de as van een geassocieerde roterende verbrandingsoven van windkokers en 10 een segment van een verbrandingstrommel in de geassocieerde roterende verbrandingsoven volgens een eerste uitvoering van de onderhavige uitvinding; fig. 3B een schematisch zijaanzicht in dwars-doorsnee volgens een vlak dwars op dat van fig. 3A van 15 één van de windkokers, getoond in fig. 3A; en fig. 4 een schematisch zijaanzicht in dwars-doorsnee volgens een vlak dwars op de as van een geassocieerde roterende verbrandingsoven van windkokers en een segment van een verbrandingstrommel in de ge-20 associeerde roterende verbrandingsoven volgens een tweede uitvoering van de onderhavige uitvinding.

Een gebruikelijke water-gekoelde roterende verbrandingsoven 8 is schematisch getoond in een zijaanzicht in dwarsdoorsnee in fig. IA; de roterende 25 verbrandingsoven bestaat algemeen uit een verbrandingstrommel 10, die een algemeen cilindrische zijwand 23 heeft, gevormd van zich in lengterichting uitstrekkende koelpijpen 24, aangebracht onderling axiaal op afstand gelegen. De koelpijpen 24 worden omcirkeld door en zijn 30 bevestigd aan banden 13, die op hun beurt worden gesteund door rollen 12. De verbrandingstrommel 10 neemt vast afval 14 op bij een invoereind 16 en voert warmte 20 en vaste verbrandingsprodukten 22, bijvoorbeeld as, af aan een uitvoereind 18. De verbrandingstrommel 10 kan 35 worden geroteerd door de rollen 12 aan te drijven of door een afzonderlijke ringaandrijving (niet getoond), bevestigd aan de trommel 10 en aangedreven door een rondsel.

De verbrandingstrommel 10 heeft een centrale 40 rotatieas, die iets geheld is ten opzichte van horizontaal, .8600325 4 * - 4 - neerwaarts gaande van het invoereinde 16 naar het uitvoer-einde 18. Verbrandingslucht wordt gestuwd in de trommel 10 door gasdoorlatende tussenverbindingen 51 tussen aangrenzende koelpijpen 24 door middel van windkokers, zoals 5 windkokers 32, 34 en 36, getoond in fig. IA. De gasdoor-latende tussenverbindingen 51 zijn bij voorkeur gevormd van stafstaal, geperforeerd met openingen 52. De tussenverbindingen 51 lopen van het invoereind 16 en langs de algemeen rechte axiale delen van de pijpen 24 naar een 10 omgehoekte sectie of afgeknot kegelvormige sectie 24a, die opgenomen is binnen een rookkanaal 28, Er zijn geen tussenverbindingen 51 op genomen in de omgehoekte sectie 24a, waarin de koelpijpen 24 zich uitstrekken in een ietwat convergerende betrekking ten opzichte van het 15 uitvoereinde 18 van de trommel 10. Het gemis aan tussenverbindingen 51 in de omgehoekte sectie 24a stelt rookgas 20 en as 22 in staat om gemakkelijker te ontsnappen uit de trommel 10.

De temperatuur van de koelpijpen 24 wordt gehouden 20 op ongeveer 275°C door koelmiddel daar doorheen te laten circuleren. Het resulterende koelmiddel van hoge energie wordt afgevoerd uit de trommel 10 via een ringleiding 17 en toevoerpijpen 26. Het hoog aan energie zijnde koelmiddel dat wordt afgevoerd door de toevoerpijpen 26, 25 wordt gecirculeerd door een pomp 25 via.een roterende verbinding.35,naar een warmtewisselingsinrichting 27, die koelmiddel van lage energie teruggeeft aan de ringleiding 17 via de pomp 25, verbinding 35, en toevoerpijpen 26.

De toevoerpijpen 26 omvatten bij voorkeur een dubbelwandige 30 of coaxiale pijp 37 voor aansluiting op de verbinding 35.

De ringleiding 17 deelt het koelmiddel van lage energie, ontvangen van de warmtewisselingsinrichting 27, toe aan een eerste stel van de koelpijpen 24, die het koelmiddel transporteren over de lengte van de trommel 10 35 naar terugkeerorganen zoals U-buizen 39 aan het invoereind 16 van de trommel 10. De U-buizen 39 koppelen het eerste stel van de koelpijpen 24 aan een tweede stel van de koelpijpen 24, die het koelmiddel teruggeven aan de ringleiding 17, teneinde te worden afgevoerd naar 40 de warmtewisselingsinrichting 27. De warmtewisselings- , 8 8 0 03 2 5

............___A

* * - 5 - inrichting 27 kan bestaan uit een kookketel, een condensator, een aansluiting op een door stoom aangedreven systeem voor het genereren van elektrische energie enz.

(alles niet getoond), zoals bekend in de techniek.

5 Onder verwijzing naar de fig. IA, 1B en 2 wordt de verbrandingslucht toegevoerd naar de verbrandings-trommel 10 via een luchtleiding 30 en windkokers 32, 34, 36 en 38. De windkokers 32-38 zijn geplaatst onder de verbrandingstrommel 10 en algemeen loodrecht op de as 10 van de algemeen cilindrische trommel 10. Lucht wordt overgedragen van de luchtleiding 30 naar de windkokers 32-38 via regelleidingen 40, 42, ..... 50, het best ge toond in fig. 1B. Zoals getoond in fig. 2 levert de regelleiding 46 verbrandingslucht van de luchtleiding 30 15 aan de middelste "overbrand" windkoker 34, terwijl de regelleiding 44 verbrandingslucht levert aan de middelste "onderbrand" windkoker 38. De lucht, geleverd door lucht-leiding 30, kan worden voorverhit door de uitlaat van het rookkanaal 28 en kan worden aangeblazen door een 20 gebruikelijke aanjager (niet getoond). Bij voorkeur wordt de verbrandingslucht afgenomen van een afvalsinvoergebied 15, teneinde te zorgen voor een ventilatiebron voor het afvalsmateriaal 14, dat wordt ingebracht in de verbrandings-trommel 10.

25 Fig. 2 is een schematisch eindzijaanzicht in dwars- doorsnee van de bekende roterende verbrandingsoven, getoond in fig. IA. Zoals getoond in fig. 2 is de ver-brandingstrommel 10 opgenomen binnen een omhuizing 57, eenvoudigheidshalve niet getoond in fig. IA, welke er 30 voor zorgt, dat het rookgas 20 uittreedt via het rookkanaal 28. De omhuizing 57 wordt gesteund op een geschikt oppervlak door middel van ondersteuningen 58. In fig. 2 is een gedeelte 59 weggesneden, om een regelleiding 44 te laten zien, die verbrandingslucht toevoert naar 35 "onderbrand" windkoker 38. Zoals verder getoond in fig.

1B, is regelleiding 44 gelegen achter een regelleiding 46 in het vlak, waarin fig. 2 genomen is.

Zoals gezien in fig. 2 vanaf het uitvoereind 18 (fig. IA), roteert de verbrandingstrommel 10 in de 40 richting van de klok. Als gevolg wordt het afvalsmateriaal . 8 8 0 f 7 ? 5 ï 1 - 6 - 14 verschoven naar de linkerzijde van de verbrandingstrommel 10, zoals te zien in fig. 2. Daarom zijn er boven de "overbrand" windkokers, bijvoorbeeld windkoker 34, gewoonlijk ten minste een paar openingen 52, die niet 5 worden bedekt door afvalsmateriaal 14 en daardoor in staat zijn om grote hoeveelheden lucht te geven aan de bovenzijde van de stapel afvalsmateriaal 14 ter ondersteuning van de verbranding. Aan de andere kant richten de "onderbrand" windkokers, bijvoorbeeld windkoker 38, 10 lucht naar de onderzijde van het afvalsmateriaal 14, teneinde bij te dragen in de verbranding.

Gewoonlijk is het afvalsmateriaal 14 voldoende groot en onregelmatig gevormd, zodat een voldoende aantal van de openingen 52 onversperd blijft boven de onderbrand 15 windkokers, waardoor lucht in staat gesteld wordt om door te dringen in het afvalsmateriaal 14 in de trommel 10.

Kenmerkend bedraagt het luchtdrukverschil tussen de windkokers en de trommel 10 een paar inches (2,54 cm) 20 water; dat wil zeggen iets minder dan 0,69 kPa. Zoals getoond in fig. 2, werken afdichtstroken 54 samen met windkokerranden 56, teneinde een drukzegel mogelijk te maken tussen de windkokers en de verbrandingstrommel 10.

De afdichtstroken 54 strekken zich uit in lengterichting, 25 dat wil zeggen in een parallel-axiale richting, langs en bevestigd aan de buitenkant van de verbrandingstrommel 10, en hebben zij een zig-zagvormige dwarsdoorsnede, zoals getoond in fig. 2. Elk van de afdichtstroken 54 is continu voor ten minste de axiale lengte van êén wind-30 koker.

Uit kleine deeltjes bestaand materiaal zoals as, en vloeistoffen, zoals gesmolten aluminium, vallen door de openingen 52 in de tussenverbindingen 51. Dit gebeurt het meest in de windkokers, die het dichtst zijn 35 bij het uitvoereind 18 van de verbrandingstrommel 10.

In een verbrandingsoven met zes windkokers, zoals de verbrandingsoven, getoond in de tekeningen, vindt de grootste accumulatie van materiaal plaats in overbrand windkokers 34 en 36 (fig. IA), onderbrand windkoker 38 40 (fig. 2) en de onderbrand windkoker (niet getoond), die ______________é '. 8 8 0 0 2 2 5 * * - 7 - het dichtst is bij het uitvoereind 18. Teneinde een overmaat accumulatie van de materialen, die vallen door de openingen 52, te vermijden, maken luchtsluisdeuren 60 (fig. 3A) het mogelijk, dat het geaccumuleerde vaste 5 materiaal wordt afgevoerd door het ondereinde 65 van de windkokers. Evenwel is de temperatuur van lucht in de windkokers, zelfs indien de lucht is voorverwarmd, zoals boven beschreven, kenmerkend 250°C. Als gevolg stolt het gesmolten aluminium snel na te zijn gevallen door 10 de openingen 52 in de windkokers. Bij een gebruikelijke roterende verbrandingsoven, gebruikt voor het verbranden van stadsafval, accumuleert het opnieuw gestolde aluminium in de windkokers, in het bijzonder bij de omgehoekte delen 61 (fig. 2), waar de horizontale dwarsdoorsnede 15 van de windkokers wordt verkleind. Naarmate het opnieuw gestolde aluminium zich opbouwt in dit gebied, vernauwt het geaccumuleerde aluminium de stroom van verbrandingslucht, waarbij ten slotte de stroom van lucht naar de verbrandingstrommel 10 wordt tegengehouden.

20 Volgens de onderhavige uitvinding worden derge lijke resultaten vermeden door een verwarmbaar contactoppervlak op te nemen, waarop het aluminium accumuleert, als het valt van de verbrandingstrommel 10. Het contactoppervlak wordt gehouden op een temperatuur van ten minste 25 660°C, zodat het aluminium in gesmolten toestand blijft.

Warmteisolatie scheidt het verwarmbare contactoppervlak van de wanden van de windkoker.

Een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is getoond in de fig. 3A en 3B, waarbij het 30 verwarmbare contactoppervlak een trechter 62 vormt met een naar beneden uitstekende buis 64, waar doorheen het gesmolten aluminium wordt afgevoerd, dat is ingevangen door de trechter 62. Een elektrische bron voor verwarming 80 handhaaft het verwarmbare contactoppervlak 62, 64 en 35 de pijpen 66 op een temperatuur boven 660°C. De pijpen 66 zijn gekoppeld met en verzegeld aan de buis 64, gaan door de wanden van de windkokers 34 en 38 bij openingen 69, en zijn gescheiden van de zijwanden 63 van de windkokers 34, 38 door isolatie 68.

40 Een tweede uitvoeringsvorm is getoond in fig. 4, . 8 e 0 0 ? 2 5 • * * - 8 - waarbij verwarmbare contactoppervlakken 70 het binnen-oppervlak 63a van de zijwanden 63 van elk van de windkokers 34 en 38 bekleden, en daarvan zijn gescheiden door isolatie 72. De contactoppervlakken 70 kunnen een afgeschuind 5 gedeelte 74 hebben nabij de opening 76, verbonden met de regelleiding 44 of 66, teneinde er voor te zorgen, dat het gesmolten aluminium niet overmatig accumuleert in de luchtdoorgangen of opening 76. De luchtsluisdeuren 60a en 60b omvatten verwarmbare gedeelten resp. 78a en 78b 10 in hun centrale gebieden, die het open gebied tussen de geïsoleerde en verwarmbare contactoppervlakken 70 overspannen, teneinde het gesmolten aluminium, dat accumuleert op de bovenoppervlakken resp. 79a en 79b in gesmolten toestand te houden, totdat het is verwijderd. De verwijdering wordt 15 bij voorkeur uitgevoerd door eerst de luchtsluisdeur 60a te openen, terwijl deur 60b gesloten blijft, en vervolgens luchtsluisdeur 60b te openen, nadat deur 60a is gesloten.

De luchtsluisdeuren 60a en 60b kunnen van elk gebruikelijk type zijn en bijvoorbeeld zijn gemonteerd voor een schuif-20 beweging zoals schematisch aangegeven in fig. 4, teneinde het beschreven selectieve openen ervan mogelijk te maken, of zijn gescharnierd aan één eind, zodat het gesmolten aluminium er afglijdt.

In fig. 4 is het verwarmde gedeelte 78b gelegen 25 in het midden van luchtsluisdeur 60b, gescheiden van de wanden van de windkoker 72 door de warmteisolatie 72. Daardoor zijn de luchtsluisdeuren 60a en 60b identiek geconstrueerd. Dit heeft de voorkeur zowel voor het vervaardigingsgemak alsook, omdat aluminium aanwezig is 30 in het gebied tussen de luchtsluisdeuren 60a en 60b uitsluitend gedurende de tijdsperiode tussen afwisselend en opeenvolgend openen van de luchtsluisdeur 60a en de luchtsluisdeur 60b, kenmerkend een paar minuten of minder. Het is vanzelfsprekend mogelijk om het verwarmde opper-35 vlak 70 en de isolatie 72 in dit gebied uit te breiden en zelfs onder luchtsluisdeur 60b, indien dit gewenst is.

Het eenvoudigste middel voor het verwarmen van de contactoppervlakken 62, 64 en 70 is met behulp van elektrische weerstandsverhitting. Hiertoe is een elektrische 40 bron 80 voor verwarming aangesloten op de verwarmbare .8800325 - 9 - contactoppervlakken 62, 64 en 70 via verwarmingselementen, die overeenkomstig kunnen zijn aan de verwarmingselementen op elektrische fornuizen. Met andere woorden de vérwar-mingselementen kunnen een kern omvatten met een hoge 5 elektrische weerstand, omgeven door een bekleding, gevormd uit een materiaal, dat een relatief slechte geleider voor elektriciteit is en een relatief goede warmtegeleider. De verwarmbare contactoppervlakken vormen een buitenlaag aan ten minste éên zijde van de verwarmings-10 elementen en kunnen zijn vervaardigd uit goedkoop roestvrij staal.

In het bovenstaande is de uitvinding gedetailleerd toegelicht aan de hand uitvoeringsvoorbeelden. Het zal echter duidelijk zijn, dat tal van modificaties 15 en variaties mogelijk zijn, die de vakman na kennisname van het bovenstaande duidelijk zullen zijn. Derhalve is de uitvinding niet beperkt tot de bovenbeschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar ook dergelijke variaties en modificaties worden geacht te vallen binnen het 20 kader van de uitvinding.

- conclusies - . 8 8 0 C o 2 5

Claims (2)

1. Roterende verbrandingsoven voor het verbranden van vast stadsafval, dat aluminiumblikjes en dergelijke bevat, die smelten, wanneer het afval wordt verbrand voor het produceren van warmte, die wordt overgedragen aan een 5 warmtewisselingsinrichting, gekoppeld met genoemde roterende verbrandingsoven, welke verbrandingsoven omvat een verbrandingstrommel met een algemeen cilindrische zijwand, die kan roteren rond een centrale rotatieas, welke zijwand een aantal koelpijpen heeft, die zich uitstrekken in lengte-10 richting in onderling op afstand gelegen parallelaxiale betrekking, en een aantal gasdoorlatende tussenverbindingen, die zich uitstrekken in lengterichting, waarbij elk van deze gasdoorlatende tussenverbindingen is aangebracht tussen aan aangrenzend paar van genoemde koelpijpen en 15 deze stijf tussenverbinden, windkokers, aangebracht onder de verbrandingstrommel en voorzien van luchtdoorgangen voor het toevoeren van verbrandingslucht aan de verbrandingstrommel via de gasdoorlatende tussenverbindingen, en waarbij de gasdoorlatende tussenverbindingen gesmolten alumi-20 nium in staat stelt om af te druipen in genoemde windkokers, met het kenmerk, dat de windkokers (32,34,36, 38. oppervlakken (62,70) daarin aangebracht hebben, die verwarmd worden tot een temperatuur, welke voorkomt, dat gesmolten aluminium daaraan blijft vastzitten en en zorgt, 25 dat dit afloopt naar een verzamelpoel aan het onderste gedeelte daarvan, waardoor voorkomen wordt, dat het aluminium genoemde verbrandingsluchtdoorgangen verstopt.

2. Roterende verbrandingsoven volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verwarmde oppervlakken 30 (62,70) in de windkokers (32,34,36,38) elektrisch worden verwarmd. .8800325