NO149709B - Forbrenningsovn. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en forbedret forbrenningsovn for kontrollert forbrenning av brennstoff eller avfall og nærmere bestemt en spesiell konstruktiv utforming av ovnens gass-passasjeparti til etterforbrenningssone.

Forbrenningsovnen er eksempelvis egnet for destruksjon av vanskelig avfall i forbrenningsanlegg som anvendes uten til-knytning til etterfølgende gassrensing. Med hensyn til luft-forurensning er det viktig at slike forbrenningsanlegg sikrer mest mulig fullstendig forbrenning av avfallet og en effektiv utskilling av ikke brennbare partikler. Ved bruk av lavverdig brensel, f.eks. kull, kullsuspensjoner og lignende, kan andre anvendelser for ovnen ifølge oppfinnelsen, være fremstilling av varmemedia for dampproduksjon til dampturbiner eller oppvarming samt til gassgenerering, f,eks. i forbindelse med gassturbiner.

I tillegg til de generelle miljøkrav til røykutslipp må. avgassene fra ovnen være forurensningsfrie for å unngå belegg-dannelse/slitasje og dermed nedsatt varmeovergangskoeffisient eller kort levetid på apparaturene. For å oppnå en tilnærmet optimal forbrenning er det vanlig å anvende flerkammer-forbrenningsovner hvor en ufullstendig forbrenning, ofte med underskudd på C^, finner sted i et primærforbrenningskammer og etterforbrenning finner sted i et sekundærkammer eller for-brenningssone med rikelig tilgang på sekundærluft.

Ovnskonstruksjonen må tilfredsstille krav om en intim sammenblanding av forbrenningsprodukter fra primærkamret med sekundærluft og tilstrekkelig lang oppholdstid på uforbrente, faste partikler i sekundærkamret for å sikre en fullstendig utbrenning av disse.

En ovn av denne type beskrives f.eks. i US-Pat.nr. 3,664,277. Mellom et primærforbrenningskammer og sekundærkammer er det innlagt et sylindrisk mikserkammer med tangensiell tilførsel av sekundærluft for å oppnå en rotasjon på gasstrømmen før inngangen til etterforbrenningskamret.

En ulempe ved denne ovnkonstruksjon er at man anvender sekundærluft som den primære kilde til å oppnå en rotasjonsbevegelse på gasstrømmen i etterforbrenningskamrene. For å gi nødvendig impuls til en rotasjonsbevegelse opereres det til dels med et betydelig overskudd av sekundærluft utover det nødvendige kvantum for fullstendig forbrenning for å oppnå en rotasjonsbevegelse samt en intim sammenblanding med forbrennings-produktene fra primærkamret. Dette medfører at man ikke oppnår en.optimal etterforbrenning, dvs. en nærstøkiometrisk forbrenning med kontrollert oppholdstid for faste partikler i etterforbrenningskamret og fare for at relativt store, faste partikler medrives avgasser fra ovnen.

En videre ulempe som følger ved overskudd av sekundærluft, er at avgassene avkjøles unødig, og dette har konsekvenser for gjenvinning av energi i forbrenningsanlegg med installerte varmevekslere. Samtidig gir det økte oksygeninnhold i avgassene fare for høytemperaturkorrosjon på utsatte konstruksjonsdeler.

US-patent nr. 4,177,740 viser en varmegenerator basert på forbrenning av vedavfall. En diskformet flammeholder for utskilling av faste partikler fra gasstrømmen som forlater primærkamret, er plassert i et sekundær-forbrenningskammer. Gasstrømmen tvinges av flammeholderen mot kammerveggen og de ved avbøyning utskilte partikler faller tilbake til primærkamret. Konstruksjonen er basert på utskilling og forbrenning av partiklene i primærkamret. En eventuell etterforbrenning av partiklene som i praksis allikevel vil følge med avgassene til sekundærkamret, vil bare kunne skje ved et stort overskudd av sekundærluft, med alle de tidligere nevnte ulempene dette medfører.

Det er følgelig et formål med oppfinnelsen å frembringe en forbedret universell.forbrenningsovn som sikrer støkiometrisk for-, brenning samt en fullstendig forbrenning av faste, brennebare

partikler ved kontrollert tilførsel av sekundærluft, oppholdstid og tilstrekkelig turbulens i.etterforbrenningssonen og ved nær--støkiometrisk mengde av sekundærluft.-

Dette er oppnådd i henhold til oppfinnelsen ved at det i en forbrenningsovn, oppdelt i et primærforbrenningskammer og en etterforbrenningssone forbundet med hverandre med en gasspassasje utformet som en ringspalte mellom sentralfordeler av sekundærluft og ovnsveggen, installeres et flertall av skråstilte ledeplater i ringspalten som gir gasstrømmen fra primærkamret en hastighetskomponent vinkelrett til denne strømmen.

Det spesielle ved ovnen er at forbrenningen foregår i det nær-støkiometriske område ved at det sørges for en betydelig større turbulens og en mer optimal innblanding av sekundærluft i avgassene enn i de hittil kjente konstruksjoner, noe som elimi-nerer foran nevnte ulemper.

De vesentlige karakteristiske trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse, tegninger og de medfølgende patentkrav.

Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert ved hjelp av en fluid-bed-type av ovnen som illustrert på Fig. 1-3, hvor: Fig. 1 viser skjematisk ovn ifølge oppfinnelsen, i et vertikalt

snitt;

Fig. 2 viser et detaljert snitt gjennom ovnen etter linje I-l

i Fig. 1, og

Fig. 3 viser et vertikalt snitt gjennom ovnen etter linje II-II

i Fig. 2.

Forbrenningsovnen i Fig. 1 omfatter en indre stålmantel (1) kledd innvendig med ildfast stein (15) og en ytre mantel (16) Et primærforbrenningskammer (2) er utformet som et fluid-bed— kammer med et fluidisert sjikt (3) og dyser (4) for tilførsel av primærforbrenningsluft i bunnen. Konvensjonelt utstyr for til-førsel av brennstoff (avfall) og eventuelle start/hjelpebrennere er ikke vist på figuren.

Et vindkammer (5) sammen med en hul sentralfordeler (6) for sekundærluft danner en ringspalte (7) mellom primærkamret (2) og en etterforbrenningssone (8). Sekundærluften forvarmes i vindkamret (5) og føres via kanaler utformet som skråstilte kombi-nerte ledeplater (9) til sentralfordeleren (6). Gjennom et flertall av tangentielt anordnede dyser eller boringer (10) slippes luften ut i ringspalten (7) og gasstrømmen fra primærkamret til-føres en tangentiell impuls.

Den spesielle utforming av ledeplatene (9) og deres plassering i ringspalten (7) ses på Fig. 2 og 3.

Fig. 2 viser et horisontalt snitt av ovnen ved inngangen til sekundærforbrenningssonen. Fire skovleformede ledeplater (9) som utgjør en integrert del av sentralfordeleren (6) for sekundærluften, er anordnet i ringspalten (7) og hvor hver av ledeplatene fullstendig dekker et segment av ringspaltens lysåpning. Ledeplatene er videre anordnet med en forutbestemt stigning/vinkel slik at den oppadstigende gasstrøm med medrevne faste partikler gis en horisontal hastighetskomponent, og gasstrømmen er således satt i en kraftig turbulent rotasjonsbevegelse ved inngangen til sekundærsonen. Partiklene slenges ut mot ovnsveggen (12), utsettes for partiell mekanisk desintegrasjon og abrasiv påvirkning fra ovnsveggen under sin virvelaktige oppdrift i sekundærsonen. Dysene (10) med sekundærluft fra fordeleren (6) tilfører gasstrømmen ytterligere en tangentiell impuls som medvirker til å opprettholde et optimalt strømningsbilde i sekundærsonen. Partiklene som ikke forbrennes fullstendig under oppdriften langs veggen, faller tilbake og blir revet med den turbulente rotasjonsstrømmen over ledeplatene og sirkulert i sekundærsonen inntil fullstendig forbrenning finner sted.

Mengde av sekundærluften kan nøyaktig tilpasses den støkiometriske mengde som trengs til en fullstendig etterforbrenning av avgassene i og med at den turbulente rotasjonsbevegelse på gasstrømmen tilføres primært av ledeplatene. Fig. 3 viser et vertikalt utsnitt av ovnen etter linje II-II på Fig. 2. Ledeplatene (9), to av dem vist på figuren, er utformet som flate kanaler for tilførsel av forvarmet sekundærluft fra vindkamret (5) til fordeleren (6). Ledeplatene er forankret i spor (11) i ovnsveggen (12) og utgjør den bærende konstruksjon for fordeleren (6). Samtlige ledeplater starter på et bestemt nivå og slutter på et annet nivå i ringspalten (7), dvs. platene strekker seg over et avgrenset, identisk avsnitt av ringspalten i gasstrømmens retning. Sekundærluften virker samtidig som kjølemedium for ledeplatene og fordeleren og øker således levetiden for disse utsatte kon-struksjonsdelene. Sentralfordeleren (6) med ledeplatene (9) atskiller primærforbrenningskamret (2) fra etterforbrenningssonen (8).

Forbrenningsovnen som vist på Figurene 1-3 og beskrevet ovenfor, representerer kun en praktisk utføringsform ifølge oppfinnelsen. Andre konstruksjoner og modifikasjoner av den viste forbrenningsovn kan anvendes innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse. Ledeplatene kan f.eks. være forsynt med åpninger/- boringer slik at sekundærluften tilføres etterbrenningssonen direkte uten først å gå gjennom den sentrale fordeler.

Claims (4)

1. Ovn for kontrollert forbrenning av brennstoff eller avfall, omfattende et primærforbrenningskammer (2) med en etterforbrenningssone (8) forbundet med hverandre med en gasspassasje utformet som en ringspalte (7) med anord-ning for tilførsel av sekundærluft, karakterisert ved at det i ringspalten (7) er anordnet et flertall av skråstilte ledeplater (9) som gir gasstrømmen fra primærkamret en hastighetskomponent vinkelrett til denne strømmen.

2. Ovn ifølge krav 1, karakterisert ved at hver ledeplate (9) dekker en segment av ringspaltens lysåpning og er anordnet med forutbestemt stigning i ringspalten (7).

3. Ovn ifølge krav 2, karakterisert ved at samtlige ledeplater (9) strekker seg over et identisk, avgrenset avsnitt av ringspalten (7) i gasstrømmens retning.

4. Ovn ifølge krav 1-3, karakterisert ved at ledeplatene (9) er utformet som tilførselskanaler for innføring av sekundærforbrenningsluft til etterforbrenningssonen (8).