NO166461B - Reaktor for nedsetting av forbrenningsgassers innhold av nitrogen- og svoveloksyder. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en reaktor for nedsettelse av forbrenningsgassers innhold av nitrogen- og svoveloksyder, hvilken reaktor omfatter et etterforbrenningskammer for innkopling sammen med eller etter et forbrenningskammer.

Forbrenningsapparat ifølge oppfinnelsen er av den art og har

de kjennetegn som fremgår av patentkravene.

Et stort problem ved forbrenning av flytende og faste brensler er det innhold av svoveloksyder og nitrogenoksyder som finnes i røkgassene. Man har derfor på forskjellige måter forsøkt å minske disse innhold, dels ved røkgass-rensing, dels ved katalytisk behandling av avgassene.

Til grunn for oppfinnelsen ligger innsikten i at man i meget høy grad kan minske innholdet av nitrogen- og svoveloksyder dersom man ser til at det foreligger hensiktsmessig oksyda-sjons- og temperaturforhold i forbindelse med forbrenningskammeret og skorstenen.

Det svenske patent nr. 7804761-0 (SE-B-413.158) beskriver et forbrenningsapparat for forbrenning av en blanding av gass-eller partikkelformet, brennbart materiale og forbrennings-luft. Apparatet benyttes for forbrenning av diverse gass-eller partikkelformede materialer som inneholder karbon eller karbonforbindelser, på en slik fullstendig måte at de avgående forbrenningsgassene er praktisk talt frie for sot, karbonmono-oksyd og hydrokarbonrester. Apparatet har imidlertid ikke fungert for nedsettelse av forbrennings-gassenes innhold av nitrogen- og svoveloksyder.

US-A-4.481.889 beskriver en fremgangsmåte for å etterfor-brenne røkgasser ved at de urene gassene føres gjennom en brenner i et etterforbrenningskammer i hvilket avgassene ved tvangsblanding med en forbrenningsgass underkastes full-

stendig forbrenning. Ved denne fremgangsmåte tilføres således

brennbare gasser for å oppnå en etterforbrennning av røkgassene.

i DE-A-3.014.590 beskriver et forsatsbrennkammer for en olje-

i eller gassfyrt, vifteunderstøttet brenner. Dette brennkam-meret tjener til forming av den dannede flammen og for-sinkelse av denne før inntredingen i ildstedet. Denne anordningen tjener således som en overføring mellom brenneren og ildstedet og ikke som en reaktor for nedsettelse av forbrenningsgassers innhold av nitrogen- og svoveloksyder.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under hen-visning til tegningene, som viser to eksempler på anordningen ifølge oppfinnelsen. Figur 1 viser skjematisk et vertikalt snitt gjennom et eksempel på reaktoren ifølge oppfinnelsen. Figur 2 viser et snitt etter linjen II-II i figur 1.

t i

Figur 3 viser et skjematisk vertikalsnitt gjennom et fyr- <1 >anlegg som inneholder et annet eksempel på en reaktor ifølge oppfinnelsen, og

i i figur 4 viser en ytterligere utførelsesform for en reaktor i ifølge oppfinnelsen.

i Den i figur 1 viste anordningen utgjøres av en reaktor for nedsettelse av forbrenningsgassers innhold av nitrogen- og svoveloksyder. Reaktoren har en kappe eller en vegg 10 med j en vesentlig vertikal, tilnærmet sylindrisk mantel 11 og en <1 >til denne tilsluttet domformet utløpsende 12. Denne domformede utløpsenden har en sentral utløpsåpning 13.

i Mantelens 11 motstående ende danner en innløpsende 14. Inne

i kappen 10 er det en konisk mellomvegg 15 som har sin spiss rettet mot utløpsåpningén 13 og som er montert på støtte-

i

element 16 på en slik måte at det dannes en rundtgående spalte 17 mellom mellomveggen og kappen 10. I stedet for en rundtgående spalte kan forbindelsen mellom kappens 10 øvre og nedre deler være utformet som minst to rundt mellomveggens periferi fordelte kantutsparinger, hensiktsmessig som vist i SE-B-413.158, som inkluderes ved referanse. Nedentil på apparatet finnes en innløpstrakt 18 som fører avgassene fra et ikke vist forbrenningskammer inn i avgassreaktoren, slik at avgassene kommer til å føres inn med en hensiktsmessig høy hastighet og rettet inn mot den koniske innsiden av mellomveggen 15. Rundt kappen 10 er det en ytterligere kappe eller vegg 20 som har vesentlig samme form som kappen 10, men har større dimensjoner, slik at det mellom kappene 10 og 20 dannes en spalte 21. Kappen 10 er eksentrisk plassert i kappen 20. Kappen 20 kan dannes av et varmeisolerende materiale, men kan også omgis av et slikt. Ved det viste utførelseseksempelet er det en utenpåliggende varmeisolering 22. Spalten 21 mellom de to kappene er nedentil forbundet med en ringformet samlekasse 23 som er forbundet med en utløpsledning 24, f.eks. en skorstein.

I spalten 21 mellom de to kappene kan det finnes en ikke nærmere vist varmeveksler for forvarming av sekundærluft. Ved utførelsesformen ifølge figur 1 føres sekundærluft imidlertid gjennom et ringformet rom 40 som er utformet mellom kappen 20 og den utenpåliggende varmeisoleringen 22. Den forvarmede sekundærluften mates inn via et sekundærluft-innløp 25 i rommet mellom de to kappene i en viss avstand fra utløpsåpningen 13.

Mellom nederkanten av den indre kappens 10 innløpsende 14 og innløpstrakten 18 finnes en ringformet spalte 19 for fjerning av askepartikler som blir adskilt i etterforbrenningskammeret 10 eller dannes ved forbrenning i denne.

Ved bruk av apparatet ifølge figurene 1 og 2 er det hensiktsmessig å la avgassene fra forbrenningskammeret komme til innløpstrakten 18 med en hastighet på maksimalt 2 m/sekund. Ved hjelp av den koniske formen på innløpstrakten økes gass-hastigheten og gassene rettes mot innsiden av den koniske mellomveggen 15. Gjennom den intensive omhvirvlingen i i rommet nedenfor den koniske mellomveggen fås en oksydasjon av tilbakeblitt karbonoksyd til karbondioksyd, og i rommet ovenfor mellomveggen foregår denne oksydasjonen. Fra utløps-åpningen 13 inntrer røkgassen i spalten mellom kappene 10 og 20 der en etterpåbrenning og behandling av svovel- og nitrogenoksyder skjer under innvirkning av den forvarmede sekundærluften som innføres i sekundærluftinnløpsrøret 25, og som fortrinnsvis forvarmes til en temperatur på ca. 700°C. Gjennom den eksentriske plasseringen oppnås en intensiv

i omblanding og omvekslende kompresjon og ekspansjon av røkgassene som beveger seg spiralformet nedover til samle-kassen 23 før de avgår til utløpsledningen eller skorstenen 24 med en temperatur på ca. 900°C. i Prinsippet for anordningen er basert på eksperimenter med ideell turbulens for sluttoksydasjon av alle hydrokarbon-materialer under et regulert, lavt partialtrykk i gassfasen

i for å oppnå tilstrekkelig kontakttid mot hete katalytiske kontaktflater. De hete kontaktflatene utgjøres initialt av

i materialet i mellomveggen 15. Bak denne konkave mellomveggen dannes således en mer langsom turbulens i en reduserende atmosfære for at man skal oppnå den nødvendige karbonoksyd-produksjonen for fremgangsmåten, f.eks. for reduksjon av svovelinnholdet i forbrenningsgassene. Ved støkiometrisk forbrenning og ifølge følgende formler faller svovel med over 90% ut som svoveldråper som blir sublimert ved avkjølingen. Ettersom etterbrenningskammeret er vertikalt montert kommer det sublimerte svovelet sammen med øvrige partikler auto-matisk til å føres tilbake til askelaget via spalten mellom innløpstrakten 18 og innløpsenden 14.

Når etterforbrenningskammeret benyttes ved store anlegg gjelder formelen 2C0 + S02 S+2C02.

For anlegg med overstøkiometrisk forbrenning gjelder formelen C0+02 ' CO+C02 og S02+C0+H20 ' H2S+CO og

Dersom innløpsgassene til etterforbrennlngskammeret har en temperatur på 900°C og ikke har en strømnlngshastighet på over 2 m/sekund kan man oppnå vesentlig sot- og partikkelfrie avgasser når en katalyserende flate finnes på den koniske mellomveggen 15 og øvrige kontaktflater som påvirker for-brennlngsgassene.

Formelsamlingen for forbrenningskammeret fremgår av det følgende. Den I figur 3 viste utførelsesformen for apparatet ifølge oppfinnelsen har vesentlig samme utforming som apparatet ifølge figur 1. Apparatet i figur 3 vises sammen med et for-brenningsanlegg av den type som er gjenstand for det svenske patent nr. 7804761-0 (SE-B-413 158).

For nærmere beskrivelse av dette apparatet henvises derfor til nevnte patentskrift som inkluderes ved referanse. Apparatet er i figur 3 gitt den generelle betegnelsen 30. Etter dette forbrenningsapparatet finnes et ytterligere forbrenningskammer 31, i hvilket man kan forbrenne f.eks. skadelig avfall eller faste brensler. Fra dette forbrenningskammeret eller ildsted 31 strømmer forbrennlngsgassen gjennom en spalte 32 opp til innløpstrakten 18 til etterforbrenningskammeret ifølge oppfinnelsen. Spalten 32 finnes mellom forbrenningsapparatet 30 og en varmeisolert kjelevegg 33. Ved den nedre enden av det rom som avgrenses av kjele-veggen 33 finnes et askeutløp 34. Ettersom etterforbrenningskammeret eller -reaktoren i figur 3 er vesentlig utformet ifølge figur 1 er like deler gitt samme henvisningsbetegnelser. Ved den i figur 3 viste utførelsesformen strekker mellomveggen 15 seg helt ut til innsiden av den sylindriske mantelflaten 11 og det finnes kantutsparinger som strekker seg på skrå gjennom mellomveggen 15 nær inntil mantelflaten, slik at strømmen mellom rommet nedenfor mellomveggen og rommet ovenfor mellomveggen gir en skrue-linjebevegelse på røkgassene når disse trer inn i det øvre kammeret ovenfor mellomveggen 15.

Figur 4 viser en ytterligere utførelsesform for en reaktor ifølge foreliggende oppfinnelse. Like deler er gitt like henvisningsbetegnelser. Den vesentlige forskjellen mellom utførelsesformen i figur 1 og utførelsesformen i figur 4 er den annerledes måten å tilføre sekundærluft ved hjelp av et sekundærluftinnløp 45. Dette sekundærinnløp 45 dannes av en spalte mellom to koniske vegger 40,41. Denne luft mates med sekundærluft som kan ha blitt forvarmet på en eller annen hensiktsmessig måte. Luften blåses enten inn gjennom spalten 45 eller suges gjennom spalten som følge av ejektorvirkning i av de avgasser som inntrer i reaktoren gjennom innløpstrakten 18.

i Ved utførelsesformen i figur 4 er den koniske mellomveggen 15 utformet på den måte som er vist i ovennevnte SE-B-413.158, dvs. det finnes minst to gjennomløp 17 som utgjøres av rundt omkretsen på veggen fordelte kantutsparinger som strekker seg på skrå gjennom mellomveggen for å gi en hvirvelvirkning på røkgassene når disse overføres mellom innløpskammeret og utløpskammeret.

i Reaktoren ifølge oppfinnelsen kan med stor fordel benyttes også til fyranlegg som drives med fluidisert brenselseng.

Claims (5)

1. Reaktor for nedsettelse av forbrenningsgassers innhold av nitrogen- og svoveloksyder, omfattende et etterforbrennlngs-kammer for innkopling sammen med eller etter et forbrenningskammer .karakterisert ved at reaktoren har en kappe (10) med en vesentlig vertikal, tilnærmet sylindrisk mantel (11) som har en med forbrenningskammeret forbundet innløpsende (18) og en motstående utløpsende (12) som er tilnærmet domformet og som har en sentral utløpsåpning (13), idet kappen (10) har en med gjennomløp (17) forsynt mellomvegg (15) som oppdeler det indre av kappen (1) i et innløps-kammer og et utløpskammer, at mellomveggens (15) sentrale parti er utformet som en konisk mantel hvis utside er vendt mot utløpskammeret og hvis innside er vendt mot innløps-kammeret, at mellomveggens (15) gjennomløp (17) enten har form av en spalte (17) mellom mellomveggen og mantelen eller har form av minst to rundt mellomveggens periferi fordelte kantutsparinger, idet reaktoren omfatter en varmeisolert vegg (20) som omslutter kappen (10) og ligger i avstand fra denne, samt et sekundærluftinnløp (25,45) som enten munner ut i rommet (21) mellom denne varmeisolerte vegg (20) og kappen (10) i avstand fra utløpskammerets sentrale utløpsåpning (13), eller munner ut i kappens (10) innløpskammer, og at rommet (21) mellom kappen (10) og den varmeisolerende veggen (20) er i området for kappens (10) innløpsende forbundet med en utløpsledning (24), og at forbindelsen mellom forbrenningskammeret og reaktorens innløpskammer har form av en konisk avsmalnende innløpstrakt (18) som stikker inn i inn-løpskammeret, idet det finnes en ringformet spalte mellom innløpstrakten og kappens (10) innløpsende (14) for fjerning av askepartikler.

2. Reaktor Ifølge krav 1,karakterisert ved at mellomveggens (15) kantutsparInger strekker seg skrått gjennom mellomveggen Inntil mantelen.

3. Reaktor Ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at i det minste en av den sylindriske mantelen (11), den domformede utløpsenden (12) eller mellomveggen (15) inneholder et materiale som har evne til å katalysere oksydasjon av karbon og karbonforbindelser.

4. Reaktor ifølge ett eller flere av kravene fra 1 - 3, karakterisert ved at det finnes en sekundær luftvarmer (40) for forvarming av den til sekundærluftinn-løpet matede sekundærluften. i

5. Reaktor ifølge ett eller flere av kravene 1 -4,karakterisert ved at sekundærluftinnløpet (45) munner ut ved munningen av innløpskammerets konisk avsmalnende innløpstrakt (18).