NL9201247A - Inrichting voor het verbranden van stroombaar afval. - Google Patents

Description

Inrichting voor het verbranden van stroombaar afval

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het regelen van de temperatuur en het vlamfront in afval-verbrandingsapparaten. De inrichting bevat bovendien een nieuwe en verbeterde brander voor het verbranden van stroombaar afval-stromen.

Vele industriële processen brengen stromen stroombaar afval voort die water en biologisch afbreekbare en biologisch niet afbreekbare stoffen kunnen bevatten. De biologisch niet afbreekbare stoffen kunnen voor het milieu schadelijke materialen zijn, zoals zuren, gechloreerde oplosmiddelen, enz. Gewoonlijk worden deze stromen stroombaar afval verbrand in een vaste of roterende oven. Het uit het verbranden van deze stromen resulterende rookgas wordt gewoonlijk behandeld voor het verwijderen van verontreinigingen, zoals CO, S02 en/of Cl2. Bijvoorbeeld kan koolmonoxide worden geoxideerd om C02 te vormen terwijl Cl2 en S02 chemisch kunnen worden verwijderd, bijvoorbeeld door deze stoffen te laten reageren met loogzout of alkalische stoffen. Filtermiddelen kunnen tevens worden gebruikt om het stof te verwijderen wanneer dit zich in het rookgas bevindt.

Het is bekend om lucht-/brandstofbranders te gebruiken in een oven voor het verbranden van stromen stroombaar afval. Echter zijn de lucht-/brandstofbranders gewoonlijk inefficiënt bij het verbranden van stroombaar afval. Veel tijd kan nodig zijn om water te verdampen, wanneer dit aanwezig is, en om dan de biologisch afbreekbare en biologisch niet afbreekbare stoffen te verbranden, waardoor de snelheid beperkt is waarmee de stromen stroombaar afval in de oven kunnen worden gebracht om te worden verbrand. Dit probleem wordt verergerd door een groot volume van rookgas dat gewoonlijk volgt uit het gebruik van lucht-/brandstofbranders bij het verbranden van stroombaar afval. Wanneer het volume van rookgas toeneemt vermindert de doorzet van een oven. De term "doorzet" is te beschrijven als "een snelheid waarbij een stroom stroombaar afval aan een oven wordt toegevoerd om te verbranden".

Voor het vergroten van de doorzet van een oven vindt het gebruik van met zuurstof verrijkte lucht of het inspuiten van zuivere zuurstof in of onder de luchtvlam plaats. Aangenomen wordt echter dat aan deze zuurstof technieken een aantal nadelen kleven. Eén van de bekende nadelen van het inspuiten van zuivere zuurstof is het ontstaan van gedeeltelijk men- gen van de zuurstof met de luchtvlam waardoor een geringere toename van de doorzet dan verwacht ontstaat en zelfs een oncontroleerbaar vlamfront kan ontstaan waardoor mogelijk oververhitting van de zich stroomafwaarts bevindende filters zou kunnen optreden. Een ander nadeel van de zuurstof-verrijking van de verbrandingslucht is de kans op oververhitting van de oven in de omgeving van de luchtvlam.

Er bestaat daarom de wens om middelen te vinden waardoor de door-zetsnelheid kan worden vergroot zonder onstabiele en ongecontroleerde vlammen en temperatuuromstandigheden te creëren, hetgeen nadelig zou kunnen zijn voor een oven voor stroombaar afval of een verbrandings-apparaat voor stroombaar afval en het nageschakelde rookgasreinigings-systeem.

De onderhavige uitvinding verschaft een verbetering voor de verbranding van vloeistofvormig en/of gasvormig afval door het vergroten van de doorzetcapaciteit van de verbrandingsapparaten zonder enige bijbehorende nadelige effecten te veroorzaken voor het verbrandingsapparaat en het nageschakelde rookgasreinigingssysteem.

Deze vergrote doorzetcapaciteit wordt verkregen door het "synergetische" effect van verschillende factoren die de verbranding zelf beïnvloeden en de verbeterde regeling van de werking van de oven, samen met het overgaan van algemeen verkrijgbare fossiele brandstof of aardgas op een vloeistofvormig en/of gasvormig afval met hoge verwarmingswaarde als een warmtebron voor het verbrandingsproces.

Overeenkomstig één uitvoering van de onderhavige uitvinding wordt deze verbetering verkregen bij een werkwijze en/of een inrichting voor het regelen van de temperatuur en het vlamfront in een afvalverbrandings-apparaat, omvattende: het verstuiven van stroombaar afval in de vlam voor het verbranden van het stroombare afval in en rondom genoemde vlam, waarbij de vlamenergie is geregeld om het vlamfront binnen genoemd verbrandingsapparaat te houden en om een van te voren bepaalde temperatuur binnen het verbrandingsapparaat te handhaven. De vlam wordt ontwikkeld door het verbranden van brandstof, zoals fossiele brandstof, aardgas of vloeistofvormig of gasvormig afval met een hoge verwarmingswaarde in de aanwezigheid van zuurstof. De term "vlamenergie" kan daarom worden beschreven als een verhouding tussen de hoeveelheid van stroombaar afval met hoge verwarmingswaarde en/of fossiele brandstof en de hoeveelheid van stroombaar af val met lage verwarmingswaarde. Die verhouding kan worden ingesteld om het vlamfront binnen genoemd verbrandingsapparaat te begrenzen en om de van te voren gekozen temperatuur in genoemd verbrandingsapparaat te handhaven omdat het stroombare afval met de lage verwarmingswaarde verstoven wordt in de vlam.

Het stroombare afval wordt gebracht in de vlam die wordt voortgebracht door ten minste één zuurstof-brandstofbrander via ten minste één mondstukmiddel dat geplaatst is binnenin een ring gevormd door een behui-zingsmiddel dat genoemde ten minste ene zuurstof-/brandstofbrander omgeeft. Ten minste één mondstukmiddel kan inwaarts zijn gebogen zodat genoemd stroombaar afval wordt verstoven in de vlam van genoemde ten minste ene zuurstof-/brandstofbrander. Het stroombare afval kan een mengsel omvatten van vloeistofvormig en gasvormig afval, dat door elk apparaat kan worden verstoven in de vlam van genoemde tenminste ene zuurstof-/brandstofbrander via een apart mondstuk van genoemd ten minste ene mondstukmiddel. Via de ring wordt zuurstof eveneens ingebracht om de vlam van genoemde ten minste ene zuurstof-/brandstofbrander te stabiliseren en om de verbranding van de biologisch afbreekbare en biologisch niet afbreekbare stoffen te verbeteren. Middelen voor het veroorzaken van een wervelend effect aan genoemde oxidant, zoals ribben en afbuigplaten kunnen binnen de ring worden aangebracht.

Overeenkomstig een andere uitvoering van de onderhavige uitvinding kan deze verbetering worden uitgevoerd in een verbrandingssysteem voor stroombare afval, omvattende: a. een stelsel branders met middelen voor het ontwikkelen van een vlam en middelen voor het verstuiven van stroombaar afval in genoemde vlam in een oven; b. ten minste één kanaalmiddel voor het transporteren van een stroombaar afval vanaf een bron van stroombaar afval naar genoemde middelen voor het verstuiven van het genoemde stroombare afval; c. een rookgasbehandelingsmiddel in fluïdumverbinding met de oven voor het verwijderen van verontreinigingen uit het rookgas ten gevolge van het verbranden van het stroombare afval in de oven; en d. middelen voor het transporteren van het rookgas uit de oven om het stroombare afval te verwarmen vóór verstuiving van het stroombare afval in de vlam.

De middelen voor het ontwikkelen van de vlam omvatten ten minste één zuurstof-/brandstofbrander. Deze zuur-/brands tof brander kan in flu-idumverbinding staan met een bron van stroombaar afval met een hoge verwarmingswaarde welke ter vervanging van fossiele brandstof voor het ontwikkelen van een vlam stroombaar afval met een hoge verwarmingswaarde kan verschaffen. De middelen voor het verstuiven van het stroombare afval omvatten ten minste één mondstukmiddel dat geplaatst is binnen een ring gevormd door een behuizingsmiddel dat de zuurstof-/brandstofbrander omgeeft. De middelen voor het transporteren van het rookgas van de oven voor het verwarmen van het stroombare afval bevatten een verdampings-systeem dat via kanaalmiddelen in fluïdumverbinding staat met de oven. Middelen voor het regelen van de mate van verstuiving van het stroombare afval, de stromingssnelheid van het oxidant en de brandstofinspuitsnel-heid zijn eveneens aangebracht om de vlam van de zuurstof-/brandstofbran-der en de temperatuur van de oven te regelen. Door gebruik te maken van het rookgas voor het verwarmen van een stroombaar afval met lage verwar-mingswaarde, in het bijzonder een afvalbevattende vloeistof met lage verwarmingswaarde, die gedeeltelijk kan worden geconcentreerd ten gevolge van warmte, voorafgaande aan de verbranding, kan een vermindering van het rookgas of de uitlaatgassen in de oven worden bereikt in een mate die gelijk is aan de hoeveelheid water die is verdampt. Verbranding wordt tevens verbeterd.

De hier gebruikte term "brandstof" betekent een afval met hoge verwarmingswaarde, fossiele brandstof en/of aardgas.

De hier gebruikte term "een afval met hoge verwarmingswaarde" betekent een afval met een verwarmingswaarde die gelijk is aan of groter is dan 3500 Kcal/kg.

Met de hier gebruikte term "een afval met lage verwarmingswaarde" wordt bedoeld een afval met een verwarmingswaarde die lager is dan ongeveer 3500 Kcal/kg.

Met de hier gebruikte term "stroombare afval" wordt bedoeld vloeistofvormig afval, gasvormig afval of mengsels daarvan.

Met de hier gebruikte term "zuurstof-/brandstofbrander" wordt bedoeld een zuurstofbrander die een vlam ontwikkelt door het verbranden van brandstof in de aanwezigheid van een oxidant met een zuurstofcon-centratie van tenminste 28%.

In het hiernavolgende wordt de uitvinding nader toegelicht aan de hand van niet beperkende uitvoeringsvormen onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin:

Figuur 1 een zijaanzicht in dwarsdoorsnede is van het verbeterde branderstelsel waarin één uitvoering van de uitvinding wordt getoond;

Figuur 2 een zijaanzicht in dwarsdoorsnede is van het verbeterde branderstelsel met omgebogen mondstukken waarin één uitvoering van de onderhavige uitvinding wordt getoond;

Figuur 3 een eindaanzicht is van het verbeterde branderstelsel van figuur 1;

Figuur 4 en 5 schematische aanzichten zijn van een verbrandingssys-teem overeenkomstig één uitvoering van de onderhavige uitvinding.

Onder verwijzing naar figuur 1-3 wordt een branderstelsel (1) in zij- en eindaanzichten getoond. Het branderstelsel (1) heeft een centraal geplaatste zuurstof/brandstofbrander (2) die een samenstel is bestaande uit de elementen genummerd met 6, 7. 8, 9» 10, 11, zoals getoond in figuur 1 en figuur 2, en een groot aantal muntstukken (3) die in hoofdzaak evenwijdig aan de centraal geplaatste zuurstof/brandstofbrander (2) zijn aangebracht binnen een watergekoelde ring (4) die gevormd wordt door een behuizingsmiddel met een waterpijp (5) die de centraal geplaatste zuurstof/brandstofbrander (2) omgeeft. De zuurstof/brandstofbrander (2) bevat een watergekoelde cilindrische pijp (6) die een concentrische geplaatste binnenpijp (8) beschermt welke eindigt bij een mondstukuit-einde (7) van waaruit brandstof of afval wordt uitgestoten. De binnenpijp (8) bevat twee axiaal geplaatste buizen waarin door de buitenbuis of ring (10) afval naar het mondstukuiteinde (7) stroomt, en lucht of elk ander verstuivend middel wordt verschaft binnen de centrale buis (9) om de brandstof bij het mondstukuiteinde (7) te verstuiven.

De zuurstof/brandstofbrander die bij voorkeur wordt gebruikt is de aspiratorbrander, zoals beschreven in en waarvoor rechten zijn gevraagd in het Amerikaanse octrooischrift 4.378.205 ten name van Anderson of het Amerikaanse octrooischrift 4.541.798 ten name van Anderson, dat vrijgeef-baar is aangebracht in het branders telsel (1). De plaatsing van deze zuurstof/brandstofbrander (2) is zodanig dat deze zich in het centrum bevindt van het branderstelstel (1) met het uiteinde (7) daarvan eindigend op ongeveer 0 tot ongeveer 0,3 m teruggetrokken achter de uiteinden van het grote aantal mondstukken (3). Het in de zuurstof/brandstofbrander gebruikte oxidant dat door de ring (11) stroomt is bij voorkeur technisch zuivere zuurstof met een zuurstofconcentratie groter dan 99.5#· Echter kan ook een oxidant met een zuurstofconcentratie groter dan $0% worden gebruikt. De oxidant die door de ring (4) stroomt kan technisch zuivere zuurstof zijn met een zuurstofconcentratie groter dan 99.5# maar dit kan ook lucht zijn of met zuurstof verrijkte lucht met een zuurstofconcentratie van ten minste 21%, bij voorkeur groter dan 30#· He gebruikte brandstof waaraan de voorkeur wordt gegeven is rijke fossiele brandstof zoals olie, aardgas, of stroombaar afval met een hoge verwarmingswaarde waarvan de verwarmingswaarde ligt boven 3500 Kcal/kg.

Het grote aantal mondstukken (3) kan tevens vrijgeefbaar gemonteerd zijn binnenin de ring (4) van het branderstelsel (1). Elk mondstuk (3) kan binnenwaarts zijn gebogen naar de zuurstof/brandstofbrander (2), waarbij een voordelige buighoek 0° tot 40° is, gemeten op de centrale as van elk mondstuk. De doorlaat van elk mondstuk (3) is zodanig dat kleine vaste deeltjes tot 5 mm in diameter of groter door het mondstuk (3) kunnen stromen. Via deze mondstukken wordt een stroombaar afval met lage verwarmingswaarde verstoven in de vlam van ten minste één zuurstof/brand-stofbrander. Ander stroombaar afval met lage verwarmingswaarde, zoals gasvormig of vloeistofvormig afval, kan apart worden ingespoten in de vlam via aparte mondstukken van genoemd grote aantal mondstukken (3).

De afvalstromen die het branderstelsel (1) binnenkomen en door het mondstukuiteinde (7) en de mondstukken (3) stromen komen bij voorkeur uit verschillende bronnen en kunnen daarom verschillende kwaliteiten bezitten met betrekking tot samenstelling, verwarmingswaarde, viscositeit, enz. Echter kunnen deze afvalstromen ook worden betrokken van dezelfde bron. Eén van de stromen zou kunnen worden behandeld voor het verschaffen van een hoge verwarmingswaarde.

In figuur 4 en 5 wordt een stroombare afvalstroom, bij voorkeur een afvalstroom welke een vloeistof bevat, vanuit een afvalbron (10) gebracht in een oven (11) via kanalen (12) en het grote aantal mondstukken (13) van het branderstelsel (1). De stromingssnelheid van het stroombare afval kan worden ingesteld en/of worden geregeld door een regelmiddel (13).

Bijvoorbeeld kan het grote aantal mondstukken (3) op druk worden gebracht om het vloeistof bevattende afval te verstuiven in de oven (11) bij ongeveer 0 tot ongeveer 10.000 liter per uur of meer. Elke stroombare afvalstroom die door de mondstukken (3) stroomt zou ongeveer 0 tot ongeveer 95 volume-# water of meer kunnen bevatten, waarbij de resterende hoeveelheid van de stroombare afvalstroom biologisch afbreekbare en biologische niet afbreekbare stoffen bevat die schadelijk zijn voor het milieu.

Zoals eveneens is weergegeven wordt brandstof, zoals afval met hoge verwarmingswaarde, olie of aardgas toegevoerd aan het branderstelsel (1) vanuit een brandstofbron (14) en een oxidantbron (15) via kanalen (16) respektievelijk (17)· voor het in werking stellen van de zuurstof/brand-stofbrander (2). De brandstof wordt toegevoerd aan de binnenpijp (8) van de zuurstof/brandstofbrander (2) en het oxidant wordt toegevoerd aan de pijp (8) via de ring (11) van de zuurstof /brands tof brander (2). De snelheden waarbij genoemde brandstof en genoemd oxidant worden toegevoerd aan de zuurstof/brandstofbrander wordt geregeld door regelmiddelen (l8). res- pektievelijk (19). De gebruikte hoeveelheid van brandstof en oxidant is gewoonlijk afhankelijk van de hoeveelheid en de samenstelling van het aan de oven (11) toegevoerde vloeibare afval. Echter wordt de oxidant bij voorkeur met ongeveer 0 tot 1000 Nm3/uur of meer toegevoerd terwijl de brandstof, zoals aardgas of olie of een afval met hoge verwarmingswaarde wordt ingespoten bij ongeveer 100 tot 2000 Nm3/uur (aardgas) of bij ongeveer 80 tot 1600 liter/uur (olie of afval) of meer.

Voorts kan extra oxidant, zoals lucht, met zuurstof verrijkte lucht of zuivere zuurstof, worden ingebracht in de oven (11) vanuit een extra oxidantbron (20) of vanuit de bestaande oxidantbron (15) via een kanaal (21) en de ring (4) van het branderstelsel (1) zoals getoond in figuur 4 en 5. De afmeting van de ring (4) is zodanig dat het oxidant kan worden gebracht in de oven (11) bij ongeveer 10.000 tot 70.000 Nm3/uur of meer. De stromingssnelheid van dit laatste oxidant dat via de ring (4) wordt verschaft wordt geregeld door een regelmiddel (22). Ribben of afbuig-platen (23) kunnen worden aangebracht binnen de ring (4) om het oxidant dat door de ring (4) stroomt een werveleffect te geven.

Tijdens het verbranden wordt de vlamenergie geregeld of ingesteld om te voorkomen dat het vlamfront uit de oven (11) ontsnapt en om de temperatuur van de oven (11) te regelen, hetgeen bijvoorbeeld betekent dat één deel brandstof, zoals vloeibaar afval met hoge verwarmingswaarde of fossiele brandstof, wordt gebruikt samen met negen delen waterig afval met lage verwarmingswaarde. Deze verhouding wordt gewoonlijk ingesteld tussen 1/9 tot ongeveer 1/4 gebaseerd op gewicht. De verhouding is echter in grote mate afhankelijk van de verwarmingswaarde van een stroom stroom-baar afval en de toevoersnelheid daarvan. Wanneer bijvoorbeeld ten gevolge van een verhoogde toevoersnelheid van waterig vloeibaar afval met lage verwarmingswaarde en de daarbij behorende waterverdamping de temperatuur omlaag gaat is een proportionele toename van de toevoersnelheid van het afval met hoge verwarmingswaarde of de fossiele brandstof vereist om te compenseren voor de temperatuurafname ten gevolge van een groot watervo-lume. De toegenomen hoeveelheid brandstof, zoals vloeistofvormig of gas-vormig afval met hoge verwarmingswaarde of fossiele brandstof, draagt bij aan een toename van de energie in de zuurstofvlam die noodzakelijk is om een bepaalde hoeveelheid van een specifiek waterig stroombaar afval met lage verwarmingswaarde te verbranden.

Bij voorkeur wordt het stroombare afval met lage verwarmingswaarde toegevoerd bij ongeveer 4000 tot 9000 kg/uur terwijl de energie van de gebruikte zuurstofvlam ongeveer 3500 tot ongeveer 10000 Kcal/uur is, waarbij gebruik gemaakt wordt van ongeveer 10000 kg/uur fossiele brandstof of ongeveer 1200 Nm3/uur aardgas of ongeveer l400 kg/uur stroombaar af val met hoge verwarmingswaarde met een overeenkomstige stromingssnelheid van de zuurstof van ongeveer 300 tot 1000 Nm3/uur. Extra lucht of met zuurstof verrijkte lucht wordt toegevoerd aan de zuurstof/brandstof-brander met een snelheid tussen de 10000 en 70000 Nm3/uur. De toevoer-snelheden van het stroombare afval, de brandstof en het oxidant zijn gewoonlijk begrensd door het volume van het resulterende rookgas, dat de oven en het zich stroomafwaarts bevindende rookgas behandelmiddel kan verwerken of kan opnemen.

Zoals getoond is in figuur 4 wordt gewoonlijk aanvankelijk het door het verbranden van het stroombare afval in de oven (11) verkregen rookgas gekoeld door dit te verdunnen met lucht. Het gekoelde rookgas wordt dan behandeld in filtermiddelen (24) en gasbehandelingssystemen (25) voor het verwijderen van stof en verontreinigingen zoals respektievelijk CO, S02, N0X en/of Cl2. Het behandelde rookgas wordt dan door een schoorsteen via het kanaal (28) in de atmosfeer uitgestoten.

Zoals getoond in figuur 5 kan het hete rookgas tevens voorafgaand aan het verwijderen van de verontreinigingen worden gebruikt voor het verwarmen van het stroombare afval met lage verwarmingswaarde. Wanneer bijvoorbeeld sprake is van afval dat vloeistof met lage verwarmingswaarde bevat, kan dit gedeeltelijk worden geconcentreerd tijdens het verwarmen doordat een deel van het water daarvan wordt verdampt. Het hete rookgas wordt via kanaalmiddelen (26) naar een verdampingssysteem (27) getransporteerd dat kan zijn voorzien van ten minste één rechtstreekse of in directe, in meestroom- of tegenstroom werkende verdamper of warmtewisselaar. Het resulterende stroombare afval, in het bijzonder het geconcentreerde vloeistofvormige afval uit het verdampingssysteem (27) wordt in de oven (11) gebracht via kanalen (12) en het grote aantal mondstukken (3). Het verdampte water uit het verdampingssysteem (27) kan rechtstreeks worden afgevoerd naar de atmosfeer via een schoorsteen. Wanneer het verdampte water een kleine hoeveelheid verdampte afvalprodukten bevat, wordt dit bij voorkeur via het kanaal (29) teruggebracht naar de oven (11).

Door het hierboven beschreven verdampingssysteem te gebruiken bij een zuurstofbrander in een verbrandingsapparaat voor afval, kan de benodigde energie aanzienlijk worden verminderd. In vergelijking met een verbrandingsapparaat met luchtbranders zonder verdampingssysteem kan de benodigde hoeveelheid brandstofenergie worden verminderd met ongeveer 4,5 x 109 cal. In vergelijking met een verbrandingsapparaat met zuivere zuur stofbranders maar zonder verdampingssysteem kan de benodigde hoeveelheid brandstofenergie met ongeveer 1.26 x 109 cal worden verminderd. In vergelijking met een verbrandingsapparaat met zuivere zuurstofbranders waarbij gebruik wordt gemaakt van geconcentreerd stroombaar afval, kan de benodigde hoeveelheid brandstofenergie nog worden verminderd met ongeveer 0,58 x 109 cal. Deze vermindering van de benodigde hoeveelheid energie is gebaseerd op 1 ton waterig vloeistofvormig afval met lage verwarmings-waarde op grond van thermodynamische berekeningen. Door gebruik te maken van het hierboven beschreven verdampingssysteem en zuurstofbrander kunnen verbrandingsapparaten met 87# minder energie werken. Ten gevolge van een geringere hoeveelheid benodigde energie kan de hoeveelheid gebruikte brandstof of zuurstof aanzienlijk worden verminderd terwijl de snelheid waarmee afval met lage verwarmingswaarde wordt verbrand, maximaal kan zijn.

De volgende voorbeelden dienen ter illustratie van de uitvinding. Zij worden gegeven ter verduidelijking en er wordt geen beperking mee beoogd.

VOORBEELD 1

Vloeistofvormig afval is gesimuleerd door een oplossing in water van 20$ bij gewicht ethanol. Dit gesimuleerde vloeistofvormige afval werd toegevoerd aan een verbrandingsapparaat dat werkt bij ongeveer 1150°C met behulp van een verbrandingssysteem met middelen voor het verstuiven van vloeistofvormig afval. Het verbrandingssysteem bevatte een centraal geplaatste watergekoelde zuurstof/oliebrander en een watergekoelde ring gevormd door een cilindrisch behuizingsmiddel met een watermantel die de centraal geplaatste zuurstof/brandstofbrander omgeeft. Rond deze centraal geplaatste zuurstof/brandstofbrander waren drie mondstukken geplaatst binnen de ring in hoofdzaak evenwijdig aan de zuurstof/brandstofbrander. De zuurstof/brandstofbrander gebruikte ongeveer 4 5 liter per uur dunne olie met een overeenkomstige zuurs tof stroom van 100 Nm3/uur (Nm3 betekent kubieke meter bij 0°C en 760 mm Hg) en veroorzaakte een vlam met een lengte van ongeveer 1,5 na. Naar deze vlam werd het vloeistofvormige afval verstoven met 400 liter/uur via de drie drukmondstukken die met N2 op een druk van ongeveer 6 bar werden gehouden. Elk mondstuk bevond zich ongeveer 5 cm van het centrum van het branderstelsel waarbij het uiteinde daarvan eindigde op ongeveer 3 cm vóór het uiteinde van de zuurstof/brandstofbrander. Tevens werd extra zuurstof via de ring toegevoerd bij ongeveer 200 Nm3/uur om de stabiliteit van de vlam en het verbranden van het gesimuleerde vloeistofvormige afval te verbeteren. Tijdens het verbranden werd de vlam van de zuurs tof /brands tof brander donkerder en ongeveer 2,5 m lang. De vlam was echter stabiel en bleef binnen het ver-brandingsapparaat. Bovendien werd niet de gebruikelijke geur van ethanol waargenomen in de resulterende rookgassen en het branderstelsel met de mondstukken bleef in perfecte conditie.

VOORBEELD 2

Vloeistofvormig afval werd gesimuleerd door een oplossing van 25% bij gewicht glycol en 25# bij gewicht water en werd met 300 liter/uur toegevoerd aan een verbrandingsapparaat dat werd gehouden op 1070°C. Het branderstelsel gebruikt voor het verwarmen en het toevoeren van het vloeistofvormige afval in het verbrandingsapparaat was gelijk aan dat welke gebruikt werd in voorbeeld 1 behalve dat de mondstukken binnenwaarts onder een hoek van 30" waren gebogen, gemeten vanaf de centrale as van elk mondstuk. De zuurstof/oliebrander werd geregeld om een vlam te verschaffen met een lengte van ongeveer 1,5 m door gebruik te maken van ongeveer 50 liter olie/uur met een overeenkomstige zuurstofstroom van 100 Nm3/uur. Extra zuurstof werd via de ring met een snelheid van ongeveer AOO Nm3/h toegevoerd. Tijdens het verbranden werd de vlam van de zuurstof/oliebrander donkerder en langer en bereikte 2,5 m lengte maar bleef stabiel en bleef binnen het verbrandingsapparaat. Bovendien werd het glycol volledig verbrand ondanks de zeer lage dampdruk daarvan, ten gevolge waarvan het zeer moeilijk is glycol te verdampen.

VOORBEELD R

In een industrieel verbrandingsapparaat, werd gebruik gemaakt van een branderstelsel (1) zoals beschreven in figuur 2, met vier mondstukken voor vloeistofvormig afval. Deze brander was aangebracht in een roterend verbrandingsapparaat met een lengte van ongeveer 10 m en een binnendiame-ter van ongeveer 2,5 m.

De uitlaatgassen (het rookgas ontstaan door het verbranden van het afval) van dit verbrandingsapparaat met een temperatuur van ongeveer 1000°C werd geleid door een afvalwarmtevat met een stoomproduktiecapaci-teit van ongeveer 20t/uur, waardoor de uitlaatgassen tot ongeveer 2^0°C werden afgekoeld. De gekoelde uitlaatgassen werden dan geleid door een systeem voor het verwijderen van stof en een systeem voor het neutralise- ren van zuur voordat dit in de atmosfeer werd uitgestoten.

Via de centrale zuurstofbrander (2) stroomde ongeveer 600 kg/uur af val met hoge verwarmingswaarde door het mondstukuiteinde (7) en werd verbrand met ongeveer 400 Nm3 02/uur stromend door de ring (11). Het afval met hoge verwarmingswaarde werd door ongeveer 30 Nm3 lucht/uur verstoven. De vier mondstukken (3) verstoven afval met lage verwarmingswaarde met een totale snelheid van ongeveer 60 liter/uur in de zuurstofvlam bij het monds tukeinde (7)·

Extra oxidant, lucht, werd via de ring (4) toegevoerd met een snelheid van ongeveer 50000 Nm3/uur voor het stabiliseren van de vlam en het verbranden van het afval. Vast afval werd met een snelheid van ongeveer 1000 kg/uur afzonderlijk in het verbrandingsapparaat gebracht via een speciale inlaat.

De temperatuur bij de uitlaat van het verbrandingsapparaat werd geregeld rond 1000°C door het variëren van de snelheid van zowel het af val met hoge als met lage verwarmingswaarde. Het uitlaatgas heeft een zuurstofgehalte van meer dan 12%.

De hierboven beschreven experimenten tonen aan dat de snelheid waarmee een vloeistofvormig afval verbrand kan worden met ongeveer 30% kan worden verhoogd wanneer gebruik wordt gemaakt van het zuurstof/brand-stofbranderstelsel zoals hierboven beschreven in plaats van een gebruikelijk lucht/branderstelsel. Tevens werd minder vervuiling van de stoompij-pen in het afvalwarmtevat geconstateerd vergeleken met het gebruikelijke luchtbranderstelsel, hetgeen een indicatie is dat een volledig en beter verbranden van de afvalprodukten wordt bereikt met deze specifieke zuurstof techniek.

De onderhavige uitvinding verschaft een verbetering door het vergroten van de doorzetcapaciteit van een verbrandingsapparaat voor stroom-baar afval. Door het vloeibare afval te verstuiven in de vlam van ten minste één zuurstof/brandstofbrander met behulp van mondstukmiddelen bij een geregelde snelheid kan de temperatuur van een verbrandingsapparaat naar het vereiste gebied worden gekoeld. Aldus kan de temperatuur van het verbrandingsapparaat worden geregeld door het regelen van de vlamenergie door middel van het instellen van een verhouding tussen brandstof en afval met lage verwarmingswaarde om een grote doorzet te verschaffen. Bovendien blijft het vlamfront duidelijk binnen het verbrandingsapparaat, zelfs bij een hoge doorzet, doordat de verbranding plaatsvindt in en rond de vlam van de zuurstof/brandstofbrander. De aanwezigheid van het stroom-bare afval in en rondom deze vlam, heeft tegelijkertijd geen nadelig effect op het verbrandingsproces. Voorts wordt een geringe hoeveelheid rookgas voortgebracht ten gevolge van het gebruik van de zuurstof/brand-stofbrander omdat N2 dat zich in de lucht bevindt is gereduceerd of is uitgebannen wanneer deze lucht gedeeltelijk of geheel vervangen wordt door de zuurstof die wordt gebruikt in de zuurstof/brandstofbrander. Op zijn beurt wordt het hierdoor mogelijk om de doorzet van een verbran-dingsapparaat te vergroten. Tenslotte kan de beschikbare warmte van het rookgas dat uit het verbrandingsapparaat komt gebruikt worden voor het concentreren van een afval bevattende vloeistof, waardoor de benodigde hoeveelheid brandstof en oxidant aanzienlijk kan worden verminderd met verhoogde doorzet van genoemde afvalverbranding.

Hoewel de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding in detail is beschreven onder verwijzing naar bepaalde uitvoeringen, zal het een deskundige duidelijk zijn dat binnen het terrein en de bedoeling van de conclusies andere uitvoeringen van de uitvinding mogelijk zijn.

Claims (27)

1. Werkwijze voor het regelen van de temperatuur en het vlamfront in een afvalverbrandingsapparaat, met het kenmerk, dat deze omvat: het verstuiven van stroombaar afval met lage verwarmingswaarde in de vlam van ten minste één zuurs tof/brands tof brander voor het verbranden van het stroombare afval met lage verwarmingswaarde in en rond de vlam waarbij de vlamenergie wordt ingesteld of geregeld om het vlamfront binnen het genoemde verbrandingsapparaat te beperken en om een van te voren gekozen temperatuur in genoemd verbrandingsapparaat te handhaven.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemd stroombaar afval wordt verstoven via ten minste één mondstukmiddel geplaatst binnen een ring die gevormd is door een behuizingsmiddel dat de ten minste ene zuurstof/brandstofbrander omgeeft.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat genoemd stroombaar afval vloeistofvormig afval bevat.

4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk. dat een oxidant via genoemde ring wordt toegevoerd.

5. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies.met het kenmerk, dat genoemd ten minste ene mondstukmiddel binnenwaarts gebogen is zodat genoemd stroombaar afval rechtstreeks wordt verstoven in de vlam van genoemd ten minste ene zuurstof/brandstofbrander.

6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk. dat genoemd stroombaar afval wordt voorverwarmd en gedeeltelijk wordt geconcentreerd met het rookgas van genoemd verbrandingsapparaat voordat genoemd stroombaar afval wordt toegevoerd aan genoemd verbrandingsapparaat.

7. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies.met het kenmerk, dat genoemde vlamenergie geregeld wordt door het instellen van een verhouding tussen de brandstof en het afval in het gebied van ongeveer 1/9 tot ongeveer 1/4.

8. Werkwijze volgens conclusie 7t waarbij de instroomsnelheid van de totale hoeveelheid vloeibaar afval is gelegen in het gebied van ongeveer 1000 tot ongeveer 10000 kg/uur.

9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk. dat genoemd vloeibaar afval tussen ongeveer 0 en 95 volume-Ji water bevat.

10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk. dat middelen voor het in een wervelende beweging brengen van genoemde oxidant binnen genoemde ring zijn aangebracht.

11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk. dat genoemd stroombaar afval gasvormig afval omvat.

12. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk. dat genoemd stroombaar afval een mengsel van vloeistofvormig en gasvormig afval omvat, dat elk afzonderlijk wordt verstoven in de vlam van genoemde ten minste ene zuurstof/brandstofbrander via ten minste één mondstuk van genoemde ten minste ene mondstukmiddel.

13. Werkwijze voor het verbranden van stroombaar afval in een ver-brandingszone, met het kenmerk, dat deze omvat: het verschaffen van een branderstelsel met ten minste één zuurstof/brandstofbrander en een groot aantal mondstukmiddelen, waarbij genoemd groot aantal mondstukmiddelen is aangebracht binnen een ring die gevormd wordt door een behuizingsmiddel dat de genoemde ten minste ene zuurstof/brandstofbrander omgeeft, het verstuiven van het stroombare afval via genoemd grote aantal mondstukmiddelen in de vorm van genoemde ten minste ene zuurstof/brandstofbrander en het via genoemde ring verschaffen van oxidant ringvormig rondom genoemd stroombaar afval.

14. Werkwijze voor het verbranden van stroombaar afval volgens conclusie 13· met het kenmerk, dat genoemd stroombaar afval vloeistofvormig afval, gasvormig afval en mengsels daarvan is, waarbij elk genoemd afval door aparte mondstukken uit genoemde grote aantal mondstukmiddelen wordt toegevoerd.

15. Werkwijze voor het verbranden van stroombaar afval in een ver- brandingszone, met het kenmerk. dat deze omvat: het verstuiven van genoemd stroombaar afval in de vorm van ten minste één centraal geplaatste zuurstof/brandstofbrander via ten minste één mondstukmiddel dat rondom genoemde ten minste ene centraal geplaatste zuurstof/brandstofbrander is geplaatst en het verschaffen van oxidant in een ring rondom het verstoven stroombare afval via een ring die gevormd is door een behuizingsmiddel dat genoemde ten minste ene zuurstof/brandstofbran-der omgeeft en ten minste één mondstukmiddel.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de verhouding tussen de snelheid van het verstuiven van het stroombare afval en de toevoersnelheid van de brandstof zodanig wordt ingesteld, dat de vlamtem-peratuur en het vlamfront geregeld zijn om te voorkomen dat de vlam de verbrandingszone beschadigt en de verbrandingszone verlaat.

17. Werkwijze volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk. dat genoemde verbrandingszone begrensd is binnen een vaste oven.

18. Werkwijze volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk, dat genoemde verbrandingszone begrensd is binnen een roterende oven.

19- Werkwijze volgens één der conclusies 15 t/m 18, met het kenmerk. dat genoemde ten minste ene mondstukmiddel binnenwaarts is gebogen zodat het stroombare afval in de vlam van genoemde ten minste ene zuurstofbrander wordt gespoten.

20. Branderstelsel voor het verbranden van afval, met het kenmerk, dat deze omvat: ten minste één watergekoelde zuurstof/brandstofbrander en ten minste één mondstukmiddel dat rondom genoemde ten minste ene zuurstof/brandstofbrander binnen een een watermantel vormend behuizingsmiddel is aangebracht dat genoemde ten minste ene zuurstof/brandstofbrander omgeeft.

21. Branderstelsel voor het verbranden van afval overeenkomstig conclusie 16 of 20, met het kenmerk, dat genoemde ten minste ene mondstukmiddel naar genoemde ten minste ene zuurstof/brandstofbrander is gebogen.

22. Branderstelsel voor het verbranden van afval volgens conclusie 17, 20 of 21, met het kenmerk, dat genoemde ten minste ene mondstukmiddel in fluïdumverbinding staat met ten minste één bron van stroombaar afval.

23. Branderstelsel voor het verbranden van afval volgens conclusie 17. 20. 21 of 22. met het kenmerk, dat genoemde ten minste ene watergekoelde zuurstof/brandstofbrander een cilindrische watergekoelde pijp en een concentrisch geplaatste pijp omvat, welke laatstgenoemde pijp ten minste twee coaxiaal geplaatste buizen omvat, waarbij genoemde pijpen en buizen doorlaten vormen waardoorheen respektievelijk brandstof, oxidant en verstuivingslucht kan stromen.

24. Inrichting voor het verbranden afval omvattende: een branderstelsel met middelen voor het ontwikkelen van een vlam en middelen voor het verstuiven van het stroombare afval in genoemde vlam in een oven; één of meer kanaalmiddelen voor het transporteren van genoemde stroombaar afval van een bron van stroombaar afval naar genoemde middelen voor het verstuiven van het stroombare afval; middelen voor het behandelen van stroombaar afval in fluïdumverbinding met genoemde oven voor het verwijderen van verontreinigingen uit het rookgas afkomstig van het verbranden van het vloeibare afval in de oven; en een middel voor het transporteren van het rookgas van de oven voor het verwarmen van genoemd stroombare afval voorafgaande aan het verstui- ven van het stroombare afval in de vlam.

25. Inrichting voor het verbranden van afval volgens conclusie 24, met hst kenmerk, dat genoemde middelen voor het transporteren van het rookgas voor het verwarmen van genoemd stroombaar afval voorafgaande aan het verstuiven van genoemd fluïdum een verdampingssysteem omvat dat gebruikt wordt om het afval gedeeltelijk te concentreren.

26. Inrichting voor het verbranden van vloeibaar afval volgens conclusie 24 of 25, met het kenmerk, dat genoemd branderstelsel ten minste één zuurstof/brandstofbrander omvat voor het ontwikkelen van genoemde vlam en ten minste één mondstukmiddel omvat voor het verstuiven van genoemd vloeibaar afval, waarbij genoemd ten minste ene mondstukmiddel geplaatst is binnen een ring die gevormd is door een behuizingsmiddel dat genoemde ten minste ene zuurstof/brandstofbrander omgeeft.

27. Inrichting voor het verbranden van afval volgens conclusie 24, 25 of 26, voorts omvattende ten minste één extra kanaalmiddel voor het transporteren van genoemd stroombare afval of brandstof vanaf een bron voor brandstof of stroombaar afval naar genoemd middel voor het ontwikkelen van genoemde vlam, met het kenmerk, dat de plaatsing van genoemd middel voor het verstuiven van het stroombare afval zodanig is dat het afval naar genoemde vlam is gericht.