NO312260B1

NO312260B1 - Fremgangsmåte og innretning for konvertering av energi ved forbrenning av fast brennstoff

Info

Publication number: NO312260B1
Application number: NO20001571A
Authority: NO
Inventors: Sigvart Kasin
Original assignee: Organic Power As
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2000-03-24
Publication date: 2002-04-15
Also published as: CZ304760B6; US6848375B2; CN100476293C; PL356601A1; MXPA02009341A; AU2001244880B2; CA2404299A1; WO2001071253A2; EP1269077A2; HK1056387A1; NO20001571L; CN1430714A; JP2003528284A; CZ20023557A3; PL200498B1; NO20001571D0; JP4889176B2; HU229011B1; DE60128337T2; ATE362079T1

Abstract

Denne oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte og innretning for å konvertere energi ved forbrenning av fast avfaUr spesielt forbrenning av bioorganiske brennstoff og kommunalt fast avfall for å produsere varmeenergi og som opererer med svært lave nivåer av NO, CO og flyveaske. Oksygeninnholdet i det primære og sekundære forbrenningskammeret er strengt kontrollert ved å regulere strømmen av friskluft separat inn i hvert forbrenningskammer i minst en separat sone og ved å forsegle av hele forbrenningskamrene for å eliminere inntrenging av falsk luft i kamrene. Temperaturene i det primære og sekundære forbrenningskammeret er også strengt kontrollert, i tillegg til at reguleringen av oksygenstrømmen, ved innblanding av regulert mengde av resirkulert avgass i friskluften som ledes inn i hvert av kamrene i hver av den minst ene separate sonen, og både den resirkulerte avgassen og friske forbrenningsgasser filtreres i uforbrent fast avfall i det første forbrenningskammeret ved å sende uforbrent fast avfall og gassene i en motstrøm før gassene entrer inn i det sekundære forbrenningskammeret.

Description

Denne oppfinnelsen gjelder en fremgangsmåte og apparat for konvertering av energi ved forbrenning av faste brennstoff, spesielt forbrenning av bioorganiske brennstoff og biavfall for å produsere varmeenergi og som opererer med svært lave nivåer på NOx, CO og flyveaske.

Bakgrunn

Den industrialiserte levemåte produserer enorme mengder av fast kommunalt avfall og andre former for fast avfall slik som for eksempel gummidekk, bygningsmaterialer osv. De store mengdene av disse avfallene har i mange sterkt befolkede områder vokst til et stort forurensningsproblem på grunn av dets volum som har konsumert store deler av tilgjengelig deponeringskapasitet i området. I tillegg er det ofte sterke restriksjoner på deponeringssteder på grunn av at store deler av dette avfallet kun er langsomt biodegraderbart og inneholder ofte giftige substanser.

En svært effektiv måte for å redusere volumet og vekten av fast kommunalt avfall, og som også kan destruere mange giftige substanser, er å brenne det i forbrenningsovner. Dette kan redusere volumet til ikke-kompakt avfall med opptil 90% etterlatende en inert aske, glass, metall og andre faste materialer kalt grunnaske som kan deponeres i en landfylling. Hvis forbrenningsprosessen kontrolleres nøye, vil de brennbare delene av avfallet transformeres til C02, H20 og varme.

Kommunalt avfall er en blanding av mange forskjellige materialer med et vidt spennområde av forbrenningsegenskaper. Dermed vil det i praksis alltid være en viss grad av ufullstendig forbrenning involvert i forbrenningsovner for fast avfall slik at det dannes gassholdige sideprodukter slik som for eksempel CO og finoppdelt partikkelmateriale kalt flyveaske. Flyveaske inkluderer kisaske, støv og sot. I tillegg er det også vanskeligheter med å kontrollere temperaturen i forbrenningsovner så nøyaktig at man oppnår tilstrekkelig høy nok temperatur for å oppnå en akseptabel grad av forbrenning av avfallet, men samtidig lav nok til å unngå dannelse av NOx.

Moderne forbrenningsovner må utstyres med ekstensive

utslippskontrollinnretninger for å unngå at disse forbindelsene når atmosfæren, inkluderende tekstilposefiltre, syregasskrubbere, elektrostatiske presipitatorer osv. Disse utslippskontrollinnretningene medfører vesentlige tilleggskostnader for prosessen, og som et resultat, blir forbrenningsovner med det beste utslippskontrollutstyret normalt oppskalert til kapasiteter til å levere 30-300 MW

av varmeenergi i form av varmtvann eller damp. Slike enorme anlegg krever svært store mengder kommunalt avfall (eller andre brennstoff) og inkluderer ofte svært ekstensive rørledninger for å levere varmeenergien til tallrike kunder spredt over et stort areal. Dermed blir denne løsningen kun egnet for større byer og andre større tett bebodde områder.

For mindre anlegg, har det inntil i dag ikke vært mulig å oppnå samme grad av utslippskontroll på grunn av investerings- og driftskostnadene til utslippskontrollinnretningene. Dermed har det til i dag blitt gitt mer generøse utslippstillatelser for mindre forbrenningsanlegg som produserer mindre enn 30 MW varmeenergi og som dermed kan anvendes for mindre byer og bebodde områder.

Dette er åpenbart ikke en miljømessig tilfredsstillende løsning. Den konstant voksende befolkningen og energiforbruket til det moderne samfunn utøver et voksende forurensningstrykk på miljøet. Ett av de mest presserende forurensningsproblemene i tett befolkede områder er luftkvaliteten. På grunn av utstrakt bruk av motorisert transport, oppvarming med fossile brennstoff, industri osv. er luften i tett befolkede områder ofte lokalt forurenset av små partikler av delvis eller fullstendig uforbrente karsinogene rester av brennstoff slik som sot, PAH; sure gasser slik som NO,, S02; giftige forbindelser slik som CO, dioksin, ozon osv. Man har nylig blitt klar over at denne type luftforurensning har mye større påvirkning på menneskers helse enn hva man tidligere har antatt, og leder til mange vanlige sykdommer inkluderende kreft, autoimmune sykdommer og respirasjonssykdommer. Det siste estimatet for Oslo by med en befolkning på ca. 500000, er at 400 mennesker dør hvert år på grunn av sykdommer som kan spores til dårlig luftkvalitet, og frekvensen på for eksempel astma er signifikant større i tett befolkede enn i tynt befolkede områder. Som et resultat av denne kunnskapen, blir det reist krav om å redusere utslippstillatelsene av de ovennevnte forbindelsene.

Det er dermed et behov for avfallsforbrenningsovner som kan operere på mindre avfallsvolumer produsert av mindre samfunn og befolkede områder med samme nivå av utslippskontroll som de store forbrenningsovnene (> 30 MW) med full rensekapasitet uten å øke prisen til varmeenergien. Typiske størrelser på mindre anlegg er i området 250 kW til 5 MW.

Kjent teknikk

De fleste forbrenningsovner anvender to forbrenningskamre, et primært forbrenningskammer hvor fuktigheten drives av og avfallet antennes og gassifiseres, og et andre forbrenningskammer hvor de gjenværende uforbrente gassene og partikkelmaterialene blir oksidert, eliminere lukt og redusere mengden av.flyveaske i eksosen. For å fremskaffe nok oksygen til både det primære og det sekundære forbrenningskammeret, blir luft ofte tilført og blandet med det brennende avfallet gjennom åpninger under ristene og/eller tilføres området ovenfra. Det er kjent løsninger hvor luftstrømmen opprettholdes ved naturlige trekk i piper og ved mekanisk drevne vifter.

Det er godt kjent at temperaturbetingelsene i forbrenningssonen er den primære faktoren som styrer forbrenningsprosessen. Det er viktig å oppnå en stabil og jevn temperatur i hele forbrenningssonen ved et tilstrekkelig høyt nivå. Hvis temperaturen blir for lav, vil forbrenningshastigheten til avfallet bli for lav og graden av ufullstendig forbrenning vil øke noe som øker nivåene på uforbrente rester (CO, PAH, VOC, sot, dioksin osv) i eksosgassene, mens en for høy temperatur vil øke mengden av NOx. Temperaturen i forbrenningssonen bør holdes ved en jevn og stabil temperatur like under 1200°C.

Til tross for mange omfattende forsøk på å oppnå god kontroll med luftstrømmen i forbrenningssoner, produserer dagens forbrenningsovner fortsatt høye nivåer flyveaske og av de andre ovennevnte forurensningselementene slik at avgassen må utsettes for omfattende rensing med flere typer utslippskontrollinnretninger for å nå miljømessig akseptable nivåer. I tillegg må de fleste konvensjonelle forbrenningsovner også anvende dyre forbehandlinger av avfallet for å oppgradere brennstoffet for å redusere dannelsen av for eksempel flyveaske.

Målsetning med oppfinnelsen

Hovedmålsettingen med denne oppfinnelsen er å fremskaffe et energiomformingsanlegg for fåst avfall som opererer godt under utslippsreguleringer som er gyldige for forbrenningsovner større enn 30 MW men kun med bruk av moderate utslippskontrollinnretninger på avgassen.

Det er også en målsetning med denne oppfinnelsen å fremskaffe et energiomformingsanlegg for fast kommunalt avfall som opererer i en kontinuerlig prosess i småskala, i størrelsen på 250 kW til 5 MW og som kan produsere varmeenergi i form av varmtvann og/eller damp med samme prisnivå som store forbrenningsanlegg over 30 MW.

En ytterligere målsetning med denne oppfinnelsen å fremskaffe et energiomformingsanlegg for fast avfall som kan operere i småskala, i størrelsesorden 250 kW til 5 MW og som kan anvende alle former for fast kommunalt avfall, gummiavfall, papiravfall osv. med vanninnhold opptil 60%, og som også kan operere med svært enkle og billige forbehandlingstrinn av brennstoffet.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 viser en foretrukket utførelse av et forbrenningsanlegg i henhold til

oppfinnelsen sett i perspektiv ovenfra.

Figur 2 viser et skjematisk diagram av forbrenningsanlegget vist i figur 1.

Figur 3 viser en forstørret tegning av det primære forbrenningskammeret til

forbrenningsanlegget vist i figur 1.

Figur 4 viser et forstørret sideriss av den nedre delen av det primære

forbrenningskammeret sett fra retningen A i figur 3.

Figur 5 viser et forstørret sideriss av den nedre delen av det primære

forbrenningskammeret sett fra retningen B i figur 3.

Figur 6 viser et forstørret tverrsnitt av den vinklede sideveggen markert som boks C i figur 4. Tverrsnittet er sett fra retningen A og viser forstørret et bilde av innløpene for luft og avgass. Figur 7 er et sideriss av det sekundære forbrenningskammeret i henhold til en foretrukket utførelse av oppfinnelsen beregnet for brennstoff med lave varmeverdier. Figur 8 er et perspektivriss som viser de indre delene av det sekundære

forbrenningskammeret vist i figur 7.

Figur 9 viser et sideriss av en andre foretrukket utførelse av det sekundære

forbrenningskammeret beregnet for brennstoff med høye varmeverdier.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Målsetningen med oppfinnelsen vil oppnås ved et energiomformingsanlegg i henhold til følgende beskrivelse og vedlagte krav.

Målsetningen med oppfinnelsen vil oppnås ved en energiomformer for eksempel et forbrenningsanlegg for faste brennstoff som opererer i henhold til de følgende prinsipper: 1) sikre en god kontroll på oksygenstrømmen i forbrenningskammeret ved å regulere strømmen av frisk luft som ledes inn i kammeret i minst en separat sone og ved å forsegle av hele forbrenningskammeret for å eliminere inntrenging av falsk luft inn i kammeret, 2) sikre en god kontroll med temperaturen i forbrenningskammeret ved å innblande en regulert mengde av resirkulert avgass med den friske luften som ledes inn i kammeret i hver av minst en av de separate sonene, og 3) filtrere både den resirkulerte avgassen og den friske forbrenningsgassen i det uforbrente faste avfallet i det første forbrenningskammeret ved å sende det uforbrente avfallet og gassene i en motstrøm før gassene entrer inn i det andre forbrenningskammeret.

Forbrenningshastigheten og temperaturbetingelsene i forbrenningskammeret er hovedsakelig kontrollert av strømmen av oksygen på innsiden av kammeret. Det er derfor viktig å oppnå en utmerket kontroll med injeksjonshastigheten, eller luftstrømningshastigheten til den friske luften som ledes inn i forbrenningskammeret for alle injeksjonspunkter. Det er også en fordel å være i stand til å regulere injeksjonspunktene uavhengig av hverandre for å kunne møte lokale fluktuasjoner i forbrenningsprosessen. Det er like viktig å unngå inntrenging av falsk luft i forbrenningskammeret, da falsk luft gir et ukontrollert bidrag til forbrenningsprosessen, og vil normalt lede til en mindre fullstendig forbrenning og dermed en økning av forurensningene i avgassene. Inntrengningen av falsk luft er et vanlig og alvorlig problem med kjent teknikk. I denne oppfinnelsen løses kontrollen med falsk luftinntrengning ved å forsegle av hele forbrenningskammeret mot den omgivende atmosfæren, og å sluse fast brennstoff inn i den øvre delen av forbrenningskammeret og bunnaske ut av den nedre delen av forbrenningskammeret.

I konvensjonelle forbrenningsanlegg er det ofte funnet at når innholdet av C02 er lavt i avgassen, blir innholdet NOx høyt og omvendt, når innholdet av NOx er lavt blir innholdet av CO høyt. Dette reflekterer vanskelighetene som møtes med å regulere temperaturen til forbrenningssonen i konvensjonelle forbrenningsanlegg. Som nevnt, leder en for lav forbrenningstemperatur til en mindre grad av fullstendig forbrenning og større CO-innhold i avgassene, mens for høy forbrenningstemperatur fører til produksjon av NOx. Dermed når temperaturen kontrolleres ved kun å regulere mengden av oksygen (luft) som entrer forbrenningssonen, har det vist seg vanskelig å oppnå en tilstrekkelig og samtidig temperaturkontroll på både områdene nærliggende til oksygeninnløpet og hovedforbrenningssonen. Det vil si, det er vanskelig å oppnå både tilstrekkelig lav temperatur i området nærliggende til innløpene for å unngå NOx-dannelse og en tilstrekkelig høy temperatur (det vil si forbrenningshastighet) i hovedmasseområdene for å unngå CO-dannelse. I kjent teknikk, vil temperaturen til innløpssonene i praksis være for høy hvis temperaturen til hovedområdet er passende, og hvis temperaturen til innløpssonene er passende, vil temperaturen til hovedområdet bli for lav. Dette problemet løses med denne oppfinnelsen ved å blande resirkulert inert avgass som fungerer delvis som et avkjølingsvæske og delvis som en fortynner som reduserer oksygenkonsentrasjonen i forbrenningskammeret. Dermed blir det mulig å opprettholde tilstrekkelig høy forsyningshastighet av oksygen for opprettholde en tilstrekkelig høy temperatur i hovedmasseområdet uten å overoppvarme innløpssonene. Dette gir en annen fordel da innblandingen av resirkulert avgass og friskluft i forbrenningskammeret gjør det mulig å opprettholde en rask forbrenningshastighet over det hele, det vil store forbrenningskapasiteter uten fare for overoppheting av forbrenningssonen.

Et vanlig problem med forbrenningsovner er at luftstrømmen på innsiden av forbrenningskammeret ofte er tilstrekkelig rask til å innfange og bære med seg store mengder partikkelmateriale slik som flyveaske og støv. Dette leder som nevnt til et uakseptabelt høyt innhold av flyveaske og støv i gasstrømmen i hele forbrenningsanlegget og gjør det nødvendig å installere omfattende renseutstyr ved avgassutløpet. Problemet med flyveaske kan vesentlig reduseres/elimineres ved å filtrere avgass og uforbrente forbrenningsgasser i den første forbrenningssonen ved å sende dem i en motstrøm gjennom minst en del av det uforbrente faste brennstoffet på innsiden av det primære forbrenningskammeret. Dette fjerner store deler av flyveasken og andre faste partikler innfanget i gassen som forlater det første forbrenningskammeret og dermed fra alle etterfølgende forbrenningskamre til forbrenningsanlegget, og vil derfor redusere/eliminere mye av behovet for å rense avgassene. Dette utgjør en svært effektiv og billig løsning på problemet med flyveaske og andre faste partikkelmaterialer i avgassene fra forbrenningsovner.

En annen fordel er at siden mesteparten av flyveasken gjenholdes i det primære kammeret, kan anlegget operere med mindre strenge krav til forbehandling av det faste avfallet. Kjente forbrenningsovner har ofte møtt problemet med flyveaske ved å forsøke å produsere mindre flyveaske ved å forbehandle og/eller oppgradere avfallet ved for eksempel sortering, kjemiske behandlinger, tilsetning av hydrokarbonbrennstoffer, pelletisering osv. For forbrenningsovner i henhold til oppfinnelsen, er ingen av disse tiltakene lenger nødvendige. Dermed kan behandlingen av det faste avfallet gjøre svært enkel og kostnadseffektiv. En foretrukket måte er å pakke eller balle avfallet i store klumper som pakkes i plastfolie som f.eks polyetylen (PE) folie. Dette gir en svært enkelt håndtering og luktfrie baller som er lette å sluse inn i forbrenningskammeret.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert under henvisning til medfølgende tegninger som viser foretrukne utførelser av oppfinnelsen.

Som det kan ses av figurene 1 og 2, omfatter foretrukne utførelser av forbrenningsanlegg i henhold til oppfinnelsen et primært forbrenningskammer 1, et sekundært forbrenningskammer 30 med en syklon (ikke vist), en kjele 40, et filter 43, et rørsystem for resirkulering og transport av avgass, rørsystem for forsyning av friskluft, og midler for å transportere og innsette baller av kompakt fast avfall 80.

Primært forbrenningskammer

Hovedlegemet til det primære forbrenningskammeret 1 (se figurene 1-3) er formet som en vertikal sjakt med et rektangulært tverrsnitt. Sjakten er gitt en viss økende dimensjon i nedadgående retning for å unngå forstoppelse av brennstoffet. Den øvre delen av sjakten omfatter en lufttett og brannsikker sluse 2 for innføring av brennstoff i form av baller 80 av fast kommunalt avfall, og er formet ved å avdele en seksjon 5 av den øvre delen av sjakten ved å innsette en fjernbar luke 7. Delen 5 vil dermed danne et øvre slusekammer avgrenset av sideveggene, toppluken 6 og bunnluken 7. Slusekammeret 5 er utstyrt med et innløp 3 og et utløp 4 for resirkulert avgass. I tillegg er det en sideluke 8 som fungerer som et sikkerhetsutløp i tilfelle av en uventet kraftig ukontrollert gassgenerering eller eksplosjon i forbrenningskammeret. Den resirkulerte avgassen som entrer innløpet 3 tas fra eksosrøret 50 og transporteres i røret 51 (se figur 2). Røret 51 er utstyrt med en ventil 52. Utløpet 4 er forbundet til omføringsrør 54 som retter gassen til en kobling 66 hvor den blandes med resirkulert avgass og friskluft som skal injiseres det primære forbrenningskammeret. Funksjonen til brennstoffslusen 5 kan beskrives som følger: Først stenges bunnluken 7 og ventilene 52 og 53. Deretter åpnes toppluken 6 og en balle 80 med fast avfall innpakket i PE-folie senkes gjennom topplukeåpningen. Ballen har noe mindre tverrsnittsareal enn sjakten (i både slusekammer 5 og forbrenningskammer 1). Etter at ballen 80 har blitt plassert i slusekammeret 5, stenges toppluken 6 og ventilene 52 og 53 åpnes (bunnluken 7 er fortsatt stengt). Deretter vil resirkulert avgass strømme inn i det frie rommet i slusekammeret og ventilere ut friskluft som entret kammeret under innføring av brennstoffballen 80. Deretter blir bunnluken 7 åpnet for å tillate at brennstoffballen sklir nedover i forbrenningskammeret 1 og utløpsventilen 53 stenges slik at den resirkulerte avgassen som entrer gjennom innløpet 52 rettes nedover til forbrenningskammeret. Så snart brennstoffballen har sklidd til et nivå like under bunnluken 7, gjentas sluseprosessen. På denne måten blir brennstoff sluset inn i forbrenningskammeret med praktisk talt 100% kontroll på falsk luft og forbrenningskammeret er ved ethvert tidspunkt fylt med en kontinuerlig stabel av brennstoff. Dette reduserer muligheten for ukontrollerte gasseksplosjoner til et minimum.

Den nedre delen av forbrenningskammeret 1 smalnes ved å vinkle de langsgående sideveggene 9 mot hverandre, og dermed gis den nedre delen av forbrenningskammeret en avskåret V-form (se figurene 3 og 4). En langsgående horisontal og roterende sylindrisk askesluse 10 er plassert i den nedre delen av forbrenningskammeret 1 i en avstand fra krysningslinjen dannet av planet til de vinklede sideveggene 9. Et langsgående trekantformet element 12 er festet til den vinklede sideveggen 9 på begge sidene av den sylindriske askeslusen 10. De trekantformede elementene 12 og den sylindriske askeslusen 10 vil dermed utgjøre den nedre delen av forbrenningskammeret 1 og forhindre aske og annet fast avfall fira å falle eller skli ut av forbrenningskammeret. Faste uforbrennbare rester (bunnaske) vil dermed bygges opp i området overfor de trekantformede elementene 12 og askeslusen 10. Den sylindriske askeslusen 10 er utstyrt med et antall spor 11 (se figur 5) spredt utover langs dens perimeter. Når askeslusesylinderen 10 settes i rotasjon, fylles sporene 11 med bunnaske når de er rettet mot forbrenningskammeret og deretter tømmes når de er rettet nedover. Dermed vil bunnasken bli sluset ut og falle ned i et vibrerende langsgående kar 13 plassert i parallell avstand til undersiden av askeslusesylinderen 10. For å sikre en absolutt kontroll med falsk luft, er askeslusen 10 og det vibrerende karet 13 innkapslet av en kappe 14 som er lufttett forbundet til den nedre delen av sideveggene til det primære forbrenningskammeret 1.

Askeslusen er utstyrt med styringslogikk (ikke vist) som automatisk regulerer dens rotasjon. Et termoelement 15 er festet til en tversgående sidevegg i en avstand over askeslusen 10 (se figur 4). Termoelementet måler kontinuerlig temperaturen til bunnasken som bygges opp i den nedre delen av forbrenningskammeret 1 og mater temperaturen til styringslogikken til askeslusen 10. Askeslusesylinderen 10 drives av en elektrisk motor (ikke vist) som er utstyrt med sensorer for å overvåke rotasjonen til sylinderen 10. Når temperaturen i asken avkjøles til 200°C, vil styringslogikken starte motoren og sette askeslusen 10 i rotasjon i en valgfri retning. I og med at gammel avkjølt bunnaske fjernes og erstattes av friskere aske, vil temperaturen til bunnasken øke så lenge askeslusen roterer. Styringslogikken vil stoppe rotasjonen når asketemperaturen når 300°C. I tilfeller hvor askeslusesylinderen 10 stoppes av for eksempel klumper av faste rester i bunnasken som kiles mellom slusesylinderen 10 og det trekantformede elementet 12, vil styringslogikken reversere rotasjonsretningen til askeslusen 10. Klumpen vil ofte følge rotasjonen til sylinderen 10 til den møter det andre trekantformede elementet 12 på den motstående siden av sylinderen 10. Hvis klumpen også blir fastkilt på denne siden, vil styringslogikken reversere rotasjonsretningen en gang til. Denne frem og tilbake-rettede rotasjonen av askeslusen 10 vil fortsette så lenge som nødvendig. De fleste tilfeller av klumper i bunnasken som er for store til å sluses ut er rester av større metalliske gjenstander i avfallet som har blitt sprøtt og skjørt på grunn av den høye temperaturen i forbrenningssonen. Dermed vil den frem og tilbake-rettede bevegelsen av askeslusen 10 svært ofte male klumpene til mindre deler som kan sluses ut av forbrenningskammeret. Dette er for eksempel en effektiv måte å behandle ståltrådrester ved forbrenning av bildekk. I noen tilfeller er de metalliske restene så massive at de motstår malingsbevegelsen til askeslusesylinderen 10. Slike gjenstander må tas ut av kammeret ved regelmessige intervaller for å unngå oppfylling av forbrenningskammeret med ubrennbart materiale. Askeslusesylinderen 10 er derfor montert fjærende slik at den kan senkes enten manuelt eller automatisk av styringslogikken for å fjerne disse faste gjenstandene på en effektiv og hurtig måte uten å forstyrre normal operasjon av forbrenningskammeret. Midlene for å senke (ikke vist) askeslusesylinderen 10 er av konvensjonell type som er kjent for en fagperson og trenger ingen ytterligere beskrivelse. Det bør bemerkes at når askeslusesylinderen 10 er senket, er kontrollen med falsk luft fortsatt opprettholdt da alle hjelpemidlene for å senke og rotere sylinderen er lokalisert på innsiden av den forseglende kappen 14. Dermed vil det ikke bli noen penetrering av falsk luft så lenge kappen 14 er stengt. På denne måten er problemet med falsk luft praktisk talt blitt eliminert ved et energiomformingsanlegg i henhold til oppfinnelsen, da både brennstoffinnløpet og askeutløpet er forseglet mot den omgivende atmosfæren.

Friskluften og den resirkulerte avgassen som entres inn i forbrenningssonen innføres gjennom en eller flere innløp 16 lokalisert på de vinklede langsgående sideveggene 9 (se figurene 4-6). I den foretrukne utførelsen, er det anvendt 8 rader med 12 innløp 16 på hver sidevegg 9, se figur 5. Avgassen tas fra avgassrøret 50 og transporteres via røret 55 som deles inn i en gren 56 for å forsyne det sekundære forbrenningskammeret 30 og en gren 57 for å forsyne det primære forbrenningskammeret 1 (se figur 2). Friskluften blir forvarmet ved hjelp av en varmeveksler 71 som utveksler varmen fra avgassen som forlater kjelen 40, og transporteres gjennom røret 60 som deles inn i en gren 61 for å forsyne det sekundære forbrenningskammeret 30 og en gren 62 for å forsyne det primære forbrenningskammeret 1. Gren 56 og 61 samles ved kobling 65 og gren 57 og 62 samles ved kobling 66. Videre er gren 56 utstyrt med en ventil 58, gren 57 med ventil 59, gren 61 med ventil 63, og gren 62 med ventil 64. Denne anordningen gjør det mulig å uavhengig regulere mengden og forholdet friskluft til avgass som mates inn i begge forbrenningskamre 1 og 30 ved å separat regulere/kontrollere ventilene 58, 59, 63 og 64. Etter at forvarmet friskluft og avgass blandes i koblingene 65 og 66, sendes de henholdsvis via rør 69 til innløpene 31 ved det sekundære forbrenningskammeret 30 og via rør 70 til innløpene 16 til det primære forbrenningskammeret 1. Rør 69 og 70 er utstyrt med vifter 67 og 68 for å trykksette gassblandingen før innføringen inn i forbrenningskamrene. Begge viftene 67, 68 er utstyrt med reguleringsmidler (ikke vist) for å regulere/kontrollere innføringstrykket til gassblandingen, og de kan reguleres uavhengig av hverandre. På denne måten kan forholdet friskluft/avgass lett reguleres til et hvilket som helst forhold fra 0 til 100% friskluft, og mengden av gassblandingen som innføres til begge forbrenningskamre 1 og 30 kan lett reguleres til en hvilken som helst mengde varierende fra 0 til flere tusen NmVtime.

Returnerer nå til det primære forbrenningskammeret 1. Som nevnt, fra figur 5 kan det ses at de vinklede langsgående sideveggene 9 er utstyrt med åtte rader som hver inneholder tolv innløp 16 i den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen. Referer til figurene 4-6, der hvert innløp 16 omfatter en ringformet kanal 17 med en diameter på 32 mm og en koaksial lanse 18 med intern diameter på 3 mm. Dette gir et tverrsnittsareal på den ringformede kanalen 17 som er ca. 100 ganger større enn for lansen 18. Dermed oppstår et trykkfall på en faktor 100. Det relativt store tverrsnittsarealet på den ringformede kanalen 17 gir en innløpsstrøm med et lavt trykk ved lave strømningshastigheter, mens den smale lansen 18 gir en høytrykks gasstrøm med høye strømningshastigheter. Videre, alle de ringformede kanaler 17 i hver rad er forbundet til og strekker seg ned i (gjennom de vinklede sideveggene 9) en langsgående huldel 20 som strekker seg horisontalt på utsiden av den vinklede langsgående sideveggen 9. Hver ringformet kanal dannes av et sirkulært hull i den varmebestandige foringen 21 og lansen 18 stikker opp i senteret til hullet. Dermed vil gass som mates til en hul del 20 strømme gjennom den ringformede kanalen 17

i en rad. I tillegg er to og to rader (huldeler 20) på hver sidevegg 9 koblet sammen slik at hver dobbeltrad utgjør en reguleringssone. Videre er hver reguleringssone utstyrt med reguleringsmidler (ikke vist) for å regulere/kontrollere gasstrømmen i begge huldeler 20 til hver sone. Lansene 18 til hver rad er forbundet og strekker seg inn i en huldel 19 lokalisert på utsiden av huldelen 20 på samme vis som for de ringformede kanalene 17 (lansene løper gjennom huldelen 20). Lansene 18 er også organisert i fire reguleringssoner bestående av to naborader på hver sidevegg 9. Hver reguleringssone for lansene er også utstyrt med midler (ikke vist) for å regulere og kontrollere gasstrømmen og trykket på innsiden av de to huldelene 19 til hver sone. Forhold av gass som entrer inn i forbrenningskammeret 1 gjennom den ringformede kanalen 17 og lansen 18 kan uavhengig reguleres til et hvilket som helst forhold fra 0 til 100% gjennom lansen 18 for hver reguleringssone. Denne anordningen gjør det mulig å fritt regulere gasstrømmen inn i det primære forbrenningskammeret i fire uavhengige soner (reguleringen av gasstrømmen er symmetrisk over det vertikale senterplanet i retningen A i figur 3) ved en hvilken som helst strømningshastighet og med et hvilket som helst forhold av gassblandingen fra 100% friskluft til 100% avgass. For eksempel under oppstart av

forbrenningsovnen, bør man etablere en kontrollert og stabil forbrenningssone så fort som mulig. Dette kan oppnås ved å anvende en gassblanding som består av nærmest ren luft og som mates gjennom lansene 18 for å oppnå en relativt kraftig gasstrøm i den faste fasen for å oppnå en maksimal effekt. Ved oppstart av forbrenningsprosessen vil den nødvendige varmeenergien leveres av en konvensjonell olje- eller gassbrenner 22 lokalisert i en avstand overfor termoelementet 15 på den laterale sideveggen 23 (se figur 4). Brenneren 22 blir kun engasjert ved oppstart og slås av under normal operasjon av anlegget. Ved senere trinn når forbrenningssonen er nærmest etablert og temperaturen har nådd relativt høye nivåer, bør effekten reduseres for å forhindre lokal overoppvarming. Dette kan oppnås ved å innføre gass gjennom de ringformede kanalene og blande

den med avgass for å redusere gasstrømhastigheten og fortynne oksygeninnholdet i gassen. Disse trekkene kombinert med trekkene med å sluse brennstoff inn og aske ut av forbrenningskammeret gir en utmerket kontroll med oksygenstrømmen i hele forbrenningssonen og eliminerer praktisk talt problemet med falsk luft. I tillegg gir trekket med å blande avgass inn i friskluften muligheten til å kjøre forbrenningsanlegget med høye forbrenningskapasiteter og relativt høy bulksonetemperaturer, og samtidig unngå overoppheting av deler av forbrenningssonen. Dermed er det mulig å kjøre forbrenningsanlegget med høye kapasiteter og med lave utslippsnivåer på både CO og NOx, i kontrast til kjente forbrenningsovner. En annen fordel med oppfinnelsen er at kapasiteten til forbrenningsanlegget hurtig og lett kan justeres til variasjoner i energietterspørselen ved å regulere forsyningen av total mengde avgass og friskluft, og variere de relative mengdene av gass som innføres i forbrenningskammeret 1 gjennom hver reguleringssone. På denne måten er det mulig å opprettholde optimale temperaturbetingelser i forbrenningssonen ved å justere energiproduksjonen ved å regulere "størrelsen" på forbrenningssonen.

Det primære forbrenningskammeret er utstyrt med minst en, men normalt med minst to gassutløp. Det første utløpet 24 er lokalisert i en avstand over gassbrenneren 22 på den vertikale senterlinjen til den laterale sideveggen 23, og det andre utløpet 25 er lokalisert på den samme laterale sideveggen 23 i en relativt stor avstand over det første utløpet 24 (se figur 3 eller 4). Det første utløpet 4 har en relativt stor diameter for å lede ut forbrenningsgassene fra det primære forbrenningskammeret 1 med lave strømningshastigheter. De lave strømningshastighetene gir et verdifullt bidrag til reduksjonen av innfanget flyveaske i forbrenningsgassene. I tillegg vil flyveasken også filtreres ut av forbrenningsgassen under dens passering gjennom det faste avfallet som ligger mellom forbrenningssonen og utløpet 24. Disse effektene er tilstede for å redusere mengden av flyveaske i forbrenningsgassene som forlater det primære forbrenningskammeret til akseptable nivåer når anlegget mates med fast avfall med lave varmeverdier, selv om utløpet 24 er lokalisert i en relativt lav posisjon i forbrenningskammeret, noe som betyr at forbrenningsgassene filtreres gjennom relativt små mengder av fast avfall. Det øvre gassutløpet 25 er stengt når det nedre gassutløpet 24 anvendes under forbrenning av avfall med lave varmeverdier. Utløpet 24 er forbundet til røret 26 som leder forbrenningsgassene til innløpet 31 til det sekundære forbrenningskammeret 30.1 dette tilfellet bør temperaturene på forbrenningsgassene som forlater det primære forbrenningssonen holdes i området 700-800°C. Denne temperaturen måles ved utløpet 24 og mates til styringslogikken (ikke vist) som utfører reguleringen av gasstrømmen inn i det primære forbrenningskammeret 1.

I tilfelle av forbrenning av avfall med høye varmeverdier, vil det bli en mye større gassproduksjon i det primære forbrenningskammeret som resulterer i mye høyere strømningshastigheter på forbrenningsgassene. Dette øker behovet for filtreringskapasiteten av innfanget flyveaske i forbrenningsgassene. I dette tilfellet, stenges utløpet 24 ved å innføre et spjeld (ikke vist) og det øvre utløpet 25 åpnes for å tvinge forbrenningsgassene til å gå gjennom hoveddelen av det primære forbrenningskammeret 1, og derved filtrere forbrenningsgassene gjennom en mye større andel av det faste avfallet i kammeret. Utløpet 25 er forbundet med røret 27 som retter forbrenningsgassene til røret 26. På grunn av den forlengede filtreringen i en større andel av fast avfall, vil forbrenningsgassene bli avkjølt i mye større grad av det faste avfallet. Det er derfor nødvendig å antenne forbrenningsgassene som strømmer i røret 27 før de entrer det sekundære forbrenningskammeret 30. Dette kan lett oppnås ved å utstyre spjeldet som forsegler utløper 24 med et lite hull. Dermed vil en flammetunge stikke ut fira det primære forbrenningskammeret 1 inn i røret 26 og antenne forbrenningsgassene når de passerer på sin vei til innløpet til det sekundære forbrenningskammeret 30.

Som nevnt, vil de varme forbrenningsgassene fra forbrenningssonen i det primære forbrenningskammeret 1 passere gjennom uforbrent fast avfall på deres vei ut av det primære forbrenningskammeret. Derved vil forbrenningsgassene avgi varme til det faste avfallet og forvarme det. Graden av forvarming vil variere fra svært høy for avfall som er nær forbrenningssonen til mye lavere for avfall lenger opp i forbrenningskammeret. Derfor vil forbrenningsprosessen i det primære forbrenningskammeret være en blanding av forbrenning, pyrolyse og forgassing.

De indre veggene til det primære forbrenningskammeret 1 med unntak av askeslusesylinderen 10, er dekket med ca. 10 cm av et varme- og sjokkbestandig materiale. Det er foretrukket å anvende et materiale som er solgt under navnet BorgCast 85 som har en sammensetning på 82-84% A1203, 10-12% SiC-2 og 1-2% Fe203.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet som et eksempel av en foretrukket utførelse som inneholder ett lavere utløp 24 plassert i samme høyde som det øvre innløpet 16, kan oppfinnelsen selvsagt realiseres ved forbrenningsanlegg hvor det kan være utløp med andre diametere, ved andre høyder, og med mer enn ett utløp i bruk samtidig. Det er forestilt at i tilfelle med brennstoff med svært høye forbrenningsverdier, som for eksempel bildekk, kan gasstrømmen på innsiden av anlegget bli så høy at det sekundære forbrenningskammeret 30 ikke har den nødvendige kapasiteten til å fullføre forbrenningen av gassene som forlater det primære forbrenningskammeret. I dette tilfellet kan anlegget opereres med to sekundære forbrenningskamre festet horisontalt ved siden av hverandre, og at det primære forbrenningskammeret har to utløp 24 som også er lokalisert ved siden av hverandre, at disse utløpene 24 er stengt med spjeld som hver inneholder et lite hull, og at forbrenningsgassene tas ut gjennom utløp 25 som er forgrenet til ett forsyningsrør 26 for hvert sekundære forbrenningskammer 30.

Sekundært forbrenningskammer

I tilfelle med forbrenning av brennstoff med lave varmeverdier, er det foretrukket å anvende et sekundært forbrenningskammer 30 som angitt i figurene 7 og 8.1 denne utførelsen, er det sekundære forbrenningskammeret 30 bygd i en del med røret 26 som leder forbrenningsgassene fira utløpet 24 til det primære forbrenningskammeret 1. Det indre av røret 26 er foret med et varmebestandig materiale 28. Foringen har en tykkelse på ca. 10 cm og en sammensetning på 35-39% A1203, 35-39% Si02 og 6-8% Fe203. Innløpet for forbrenningsgassene i det sekundære forbrenningskammeret er markert ved flensen 33 på figur 7, mens den andre siden av røret 26 er utstyrt med flens 29 som har samme dimensjoner som flensen 29A på utløpet av utløp 24 på det primære forbrenningskammeret (se figur 3). Dermed blir røret 26 og det sekundære forbrenningskammeret festet til det primære forbrenningskammeret 1 ved å bolte flensen 29 på flensen 29A.

Det sekundære forbrenningskammeret er også utstyrt med innløp 31 for den trykksatte gassblandingen av frisk luft og resirkulert avgass. Den foretrukne utførelsen er beregnet på brennstoff med lave varmeverdier, inneholder fire innløp 31 (figur 7). Hvert av disse er utstyrt med midler (ikke vist) for å regulere gasshastigheten, trykket og forholdet friskluft/avgass på samme måte som hver reguleringssone til gassinnløpene 16 til det primære forbrenningskammeret 1. Det sekundære forbrenningskammeret 30 består av et sylindrisk forbrenningshus 32 som smalner mot innløpet 31 for forbrenningsgasser. Dermed ekspanderer forbrenningskammeret for å senke hastigheten til forbrenningsgassene og dermed oppnå lengre blanding og forbrenningstider i kammeret. På innsiden av forbrenningshuset 32 er det lokalisert et andre sylindrisk legeme 34 (se figur 8) som er tilpasset til å passe inn i forbrenningshuset 32, men med en noe mindre diameter enn den indre diameteren til forbrenningshuset 32. Det sylindriske legemet er utstyrt med en utoverrettet flens 35 som også er tilpasset til å passe inni forbrenningshuset 32 med eksakt samme ytre diameter som den indre diameteren til huset 32. Dermed vil flensene 35 danne skillevegger som deler det ringformede rommet avgrenset av forbrenningshuset 32 og det perforerte sylindriske legemet 34 inn i ringformede kanaler. I dette tilfellet er det tre avdelingsflenser 35 som deler det ringformede rommet inn i fire kamre, ett for hvert gassinnløp 31. Dermed vil den trykksatte friskluften og avgassblandingen som sendes gjennom innløp 31 entre inn i det ringformede kammeret avgrenset av delingsflensene 35, forbrenningshuset 32 og det perforerte sylindriske legemet 34, og derfra vil det strømme gjennom hullet 36 inn i rørene 37 som leder gassen gjennom foringen 28 som dekker det indre av det sylindriske legemet 34 (foringen er ikke inkludert i tegningen) og inn i det indre av det sylindriske legemet 34 hvor det blandes med de varme forbrenningsgassene. På denne måten oppnås en jevn og fint inndelt blanding av forbrenningsgassene og den oksygeninneholdende gassblandingen i fire separate reguleringssoner. Dette gir en utmerket kontroll med forbrennings- og temperaturbetingelsene på innsiden av det sekundære forbrenningskammeret. Temperaturen på innsiden av kammeret bør holdes på ca. 1050°C. Det er viktig å unngå høye temperaturer for å forhindre dannelse av NOx.

En gassyklon er festet til flensen 38 på utløpet av det sekundære forbrenningskammeret for å tilveiebringe en turbulent blanding av forbrenningsgassene og oksygeninneholdende gasser for å lette og avslutte forbrenningsprosessen. Syklonen vil også hjelpe til med å redusere mengden av flyveaske og andre innfangede faste partikler i gasstrømmen. Syklonen er av konvensjonell type som er vel kjent for en fagperson, og behøver ingen ytterligere beskrivelse.

I tilfellet med forbrenning av brennstoff med høye varmeverdier, er det foretrukket å anvende en andre utførelse av det sekundære forbrenningskammeret som angitt i figur 9.1 dette tilfellet tas forbrenningsgassene ut fra det primære forbrenningskammeret via utløpet 25 og transporteres gjennom rør 27 ned til rør 26 på utsiden av det lukkede utløpet 24. Utløp 24 er lukket med et spjeld 39 som er utstyrt med et lite hull i den nedre delen, fra hvilket en flammetunge 39A stikker inn i røret 26. Det sekundære forbrenningskammeret 30 er festet til rør 26, og består i dette tilfellet av et sylindrisk forbrenningshus 32 som smalner ned mot røret 26. I dette tilfellet er det ikke noe indre sylindrisk legeme, i stedet består innløpet 31 av perforerte sylindrer 31 som går på tvers av det indre av forbrenningshuset 32. Fra figur 8 ser vi at i den foreliggende utførelsen er det fem innløp 31, og det første er plassert i rør 26 og forsyner forbrenningsgassene som entres fra rør 27 med oksygeninneholdende gassblandingen fra rør 69 før gassblandingen antennes av flammetungen 39A. Deretter passerer gassene gjennom fire innløpssylindrer 31 som er plassert over hverandre og som mottar ytterligere forsyninger av den oksygeninneholdende gassblandingen. Som med den første foretrukne utførelsen, er det også mulig for denne utførelsen å separat regulere sammensetningen og trykket på gassblandingen for hvert innløp 31. Det er også i dette tilfellet festet en gassyklon på utløpet av forbrenningskammeret, men i dette tilfellet er gasstrømhastighetene tilstrekkelig høye til å gi turbulent blanding av forbrenningsgassen og den forsynte gassblandingen også i det sekundære forbrenningskammeret. Temperaturen i forbrenningskammeret bør også i dette tilfellet holdes ved ca. 1050°C.

Reguleringen av den sekundære forbrenningssonen utføres av styringslogikk (ikke vist) som regulerer alle innløpssoner 31. Styrelogikken mates kontinuerlig med temperatur, oksygeninnhold og total mengde gass som forlater gassyklonen, og anvender informasjonen for å regulere temperaturen til avgassen til 1050°C og et oksygeninnhold på 6%.

Tilleggsutst<y>r

Forbrenningsgassene vil omdannes til varme avgasser under oppholdet i gassyklonen. Fra gassyklonen vil avgassene sendes til en kjele 40 for å overføre deres varmeenergi til en annen varmebærer (se figur 2). Deretter vil avgassene transporteres til et gassfilter 43 for ytterligere reduksjon av flyveaske og andre forurensninger i avgassene før de slippes ut som eksosgass. Både kjelen 40 og gassfilteret er utstyrt med by-pass-rør for avgassen for å fremskaffe muligheten for å avstenge kjelen og/eller filteret under operasjon av forbrenningskamrene. Gasstrømmen gjennom anlegget styres av vifter for trykksetting av innløpene til begge forbrenningskamre og av viften 47 lokalisert i utløpsrøret 50. Den siste viften 47 sikrer en god trekk gjennom anlegget ved å fremskaffe en lett suging forårsaket av senking av gasstrykket. Alle komponentene i dette tilleggsutstyret er konvensjonelle og vel kjente for en fagperson, og behøver ingen ytterligere beskrivelse.

Eksempel

Den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen vil nå bli ytterligere beskrevet ved hjelp av eksempel på forbrenning av ordinært kommunalt avfall som i Norge er klassifisert som klasse C. Avfallet er betraktet som et brennstoff med lav varmeverdi. Dermed er den første foretrukne utførelsen av det sekundære forbrenningskammeret som anvendes og som er festet til gassutløp 24 til det primære forbrenningskammeret. Det øvre gassutløpet 25 er stengt.

Kommunalt avfall kompaktes til store baller på ca. 1 m<3> volum og pakkes inn i PE-folie og sluses inn i toppen av det primære forbrenningskammeret gjennom slusen 5 med en slik frekvens at det primære forbrenningskammeret til ethvert tidspunkt er fylt med fast avfall. Dette er en kostnadseffektiv og svært enkelt forbehandling av avfallet sammenlignet med forbehandlingene som kreves av konvensjonelle forbrenningsovner. Når forbrenningsprosessen har blitt etablert med en stabil forbrenningssone, vil gassblandingen som ledes inn i det primære forbrenningskammeret innføres gjennom de ringformede kanalene 17 til innløpene 16, og oksygeninnholdet i gassblandingen vil holdes på ca. 10%. Denne konsentrasjonen resulterer i et oksygenunderskudd i forbrenningssonen. Temperaturen til forbrenningsgassene som forlater det primære forbrenningskammeret holdes i området 700-800°C, og gasstrykket på innsiden av det primære forbrenningskammeret holdes ved ca. 80 Pa under det atmosfæriske trykket. Oksygeninnholdet i gassblandingen som ledes inn i det sekundære forbrenningskammeret 30 gjennom innløpene 31, reguleres slik at den totale gasstrømmen er ca. 2600 Nm<3>/MWh, har en temperatur på ca. 1050°C og et oksygeninnhold på ca. 6%. Trykket inne i det sekundære forbrenningskammeret holdes ca. 30 Pa under trykket til det primære forbrenningskammeret. For å sikre at dioksin- og furanutslipp holdes på ekstremt lave nivåer, er det en mulighet for å tilsette en absorbent til avgassen umiddelbart etter at den forlater kjelen 40 og entrer inn i filteret 43. Disse trekkene er ikke vist på figurene eller diskutert i den foregående beskrivelse, da metoden og midlene for å utføre dette er konvensjonelle og vel kjente for fagfolk. En foretrukket absorbent er en blanding av 80% kalk og 20% aktivert karbon, og forsynes i en mengde på ca. 3,5 kg per tonn brennstoff. Med de ovenfor angitte parametere, ble forbrenningsanlegget test av det norske klassifiserings- og verifikasjonsfirmaet, Det Norske Veritas. Energiproduksjonen var ca. 2,2 MW. Innholdet av flyveaske og andre forurensninger i avgassen som forlot anlegget ble målt og er gitt i tabell 1 sammen med offisielle utslippsbegrensninger for hver bestanddel. De offisielle utslippsbegrensningene gitt for både dagens verdier for eksisterende forbrenningsanlegg og fremtidige begrensninger som foreslått i et EU-skriv "Draft Proposal for a Council Directive on the Incineration of Waste" datert 1. juni 1999.

Fra tabell 1 kan det ses at den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen oppnår utslippsgrenser som er svært komfortabelt under alle offisielle grenser for dagens forbrenningsovner, med en faktor på minst 10 under grensene. Også fremtidige grenser foreslått av EU, som er å betrakte som svært strenge, vil ikke utgjøre noe problem med et mulig unntak av NO, hvor verdien var like under grensen. Alle andre parametere var svært komfortabelt under også de fremtidige begrensningene.

Anlegget har nylig blitt modifisert slik at også NOx-konsentrasjonen i avgassene som forlater gassyklonen måles sammen med oksygenkonsentrasjonen, temperaturen og strømningshastigheten, og mates til styringslogikken som regulerer innløpet 31 til det sekundære forbrenningskammeret 30. Styrelogikken er gitt muligheten til å variere oksygenkonsentrasjonen innenfor området 4 til 8%. Alle andre parametere er uendret. Med denne modifiseringen, har testkjøringer vist at NOx-utslippene er typisk ca. 100 mg/Nm<3> ved 11% 02, men har oppnådd nivåer så lave som 50 mg/Nm<3> ved 11% 02. De andre forurensningene angitt i tabell 1 ble ikke påvirket av denne endringen.

Det bør bemerkes at hvis avgassene slippes ut uten behandling av absorbent, blir utslippsnivåene på dioksiner og furaner i størrelsesorden 0,15-0,16 ng/Nm<3> ved 11% 02, som er godt under dagens utslippsbegrensninger. Dermed kan denne oppfinnelsen anvendes i dag uten dette trekket.

Claims

1. Fremgangsmåte for å konvertere energiinnholdet i fast avfall til andre energibærere ved forbrenning, hvor forbrenningsanlegget omfatter et primært og minst ett ytterligere forbrenningskammer, hvor det primære forbrenningskammeret forbrenner det faste avfallet og det minst ene ytterligere forbrenningskammeret avslutter forbrenningsprosessen ved å forbrenne forbrenningsgassene som forlater det første forbrenningskammeret, karakterisert ved at - oksygenstrømmen i det primære og det minst ene ytterligere forbrenningskammeret blir strengt kontrollert ved separat regulering av strømningen av friskluft inn i hvert forbrenningskammer i minst en separat regulert sone og ved å forsegle av hele forbrenningskamrene mot den omgivende atmosfæren for å eliminere inntrenging av falsk luft i kamrene, - temperaturen i de primære og det minst ene ytterligere forbrenningskammeret er strengt kontrollert, i tillegg til regulering av oksygenstrømmen, ved å blande inn en regulert mengde av resirkulert avgass i friskluften som ledes inn i hvert av kamrene i hvert av de minst ene separerte reguleringssonene, og - gassene som forlater forbrenningssonen i det primære forbrenningskammeret ledes gjennom minst en del av det primære forbrenningskammerets innhold av fast avfall før gassene forlater det primære forbrenningskammeret.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det anvendes primært 1 og et sekundært 30 forbrenningskammer, og at reguleringen av mengden oksygen og graden av innblanding av avgass utføres i minst to uavhengige innløp 16 eller 31, eller i minst to uavhengige grupper av innløp 16 eller 31 til henholdsvis det primære forbrenningskammeret 1 og det sekundære forbrenningskammeret 30.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, karakterisert ved at reguleringen av mengden oksygen og graden av innblandingen av resirkulert avgass utføres i fire uavhengige grupper av innløp 16 eller 31 til henholdsvis det primære forbrenningskammeret 1 og det sekundære forbrenningskammeret 30.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1-3, karakterisert ved at det primære forbrenningskammeret mates med kommunalt fast avfall som er kompaktet og pakket inn i plastfolie for å danne luktfrie baller.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1-3, karakterisert ved at det primære forbrenningskammeret mates med ubehandlet kommunalt fast avfall.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 2-5, karakterisert ved at når en stabil forbrenningssone i det primære forbrenningskammeret 1 er oppnådd ved forbrenning av avfall med lave varmeverdier, - at innblandingen og mengden av friskluft og resirkulert avgass som ledes inn i det primære forbrenningskammeret 1 reguleres for å oppnå en gjennomsnittlig konsentrasjon på 10 vol% oksygen i de blandede innløpsgassene og en temperatur i området på 700 til 800°C på forbrenningsgassene som forlater det primære forbrenningskammeret, og - innblandingen av mengde av friskluft og resirkulert avgass som ledes inn i det sekundære forbrenningskammeret 30 reguleres for å oppnå et gjennomsnittlig overskudd av oksygen på 6 vol%, en temperatur på 1050°C, og en total gasstrøm på ca. 2600 Nm<3>/MWh på avgassene som forlater det sekundære forbrenningskammeret.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 6, karakterisert ved at konsentrasjonen av NOx i avgassene som forlater det sekundære forbrenningskammeret 30 overvåkes, og at innblandingen og mengden av friskluft og resirkulert avgass som innføres i det sekundære forbrenningskammeret 30 blir ytterligere regulert ved å tillate at gjennomsnittet av overskuddet av oksygen i avgassene som forlater det sekundære forbrenningskammeret varierer i området fra 4 til 8 vol%, mens temperaturen og den totale gasstrømmen holdes på samme nivå som i krav 6 med det mål å minimalisere innholdet av NOx i avgassen.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 2-7, karakterisert ved at det sekundære forbrenningskammeret 30 er utstyrt med minst en gassyklon for å turbulent blande forbrenningsgassene med den innførte gassblandingen av resirkulert avgass og friskluft og dermed oppnå en fullstendig forbrenning av forbrenningsgassene.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 4-7, karakterisert ved at det faste avfallet i form av baller 80 sluses inn i det primære forbrenningskammeret 1 på en lufttett måte gjennom en sluse 5, og at bunnasken sluses ut av det primære forbrenningskammeret gjennom en sluse 10 som er innkapslet og forseglet ved hjelp av en mantel 14.

10. Innretning for å konvertere energiinnholdet til fast avfall til andre energibærere ved forbrenning, hvor innretningen omfatter et primært forbrenningskammer forbundet til minst ett ytterligere forbrenningskammer, minst en syklon, en enhet for å overføre varmeenergien til avgassene til en annen varmebærer, et gassfilter, et transportsystem for å forsyne innblande friskluft og resirkulert avgass til forbrenningskamrene, karakterisert ved at - det primære forbrenningskammeret 1 er utført som en vertikal sjakt med et rektangulært tverrsnitt og som smalner ved å vinkle den nedre delen av de langsgående sideveggene 9 mot hverandre for å gi den nedre delen av sjakten en trunkert V-form, og at den øvre delen av sjakten består av en lufttett sluse 5 for å sluse inn brennstoff i form av baller 80 av kompaktet fast avfall, at den trunkerte V-formen til de vinklede langsgående sideveggene 9 ender i en askesluse 10 for å fjerne bunnaske, at askeslusen 10 er forseglet mot den omgivende atmosfæren ved en lufttett mantel 14 forbundet til den vertikale sjakten, at hver av de vinklede langsgående sideveggene 9 er utstyrt med minst ett innløp eller sammenbundne grupper av innløp 16 for innføring av sammenblandet friskluft og resirkulert avgass, og at minst en tverrgående sidevegg 23 til den vertikale sjakten er utstyrt med minst ett utløp 24 eller 25 for forbrenningsgassene som dannes i det primære forbrenningskammeret, - minst det ene innløpet eller sammenkoblet gruppe av innløp 16 er utstyrt med midler for separat regulering av den totale gasstrømmen og graden av blanding av friskluft og resirkulert avgass gjennom hvert av innløpene eller sammenkoblede grupper av innløp, - minst det ene utløpet 24 er forbundet til et ytterligere forbrenningskammer 30, - minst det ene ytterligere forbrenningskammeret er utstyrt med minst ett innløp 31 for innføring av sammenblandet friskluft og resirkulert avgass, og - hver av det minst ene innløpet 31 er utstyrt med midler for separat regulering av den totale gasstrømmen og graden av innblanding av frisk luft og resirkulert avgass.

11. Innretning i henhold til krav 10, karakterisert ved at når forbrenningen mates med fast avfall med lave varmeverdier, er det anvendt et ytterligere forbrenningskammer 30 som er festet direkte til utløpet 24 til det primære forbrenningskammeret, og at det sekundære forbrenningskammeret omfatter et sylindrisk forbrenningshus 32 og et tilpasset perforert sylindrisk legeme 34 som innføres inn i huset 32, og som er utstyrt med minst en utoverrettet flens 35 slik at det sylindriske legemet 34 og huset 32 danner ringformede kanaler som er forbundet til innløpene 31.

12. Innretning i henhold til krav 10, karakterisert ved at når forbrenningen mates med fast avfall med høye varmeverdier, at - det anvendes et ytterligere forbrenningskammer 30 som er forbundet til utløpet 24 via rør 26, - utløpet 24 er stengt av et spjeld 39 som er utstyrt med et lite hull slik at en flammetunge stikker inn i røret 26, - forbrenningsgassene ledes fra det primære forbrenningskammeret gjennom utløpet 25 i den øvre delen av det primære forbrenningskammeret og inn i rør 26, og - det sekundære forbrenningskammeret 30 består av et sylindrisk hus 32 som er utstyrt med minst en tverrgående perforert sylinder som utgjør innløpet 31.

13. Innretning i henhold til krav 12, karakterisert ved at det er anvendt mer enn ett sekundært forbrenningskammer som hver er forbundet til et utløp 24 via rør 26, og at alle rør 26 er forbundet til utløpet 25.

14. Innretning i henhold til krav 10-13, karakterisert ved at askeslusen 10 er formet som en horisontal langsgående sylinder lokalisert inn i mellom et trekantformet langsgående element 12 til den nedre enden av hver av de vinklede sideveggene 9, og at sylinderen er utstyrt med minst en grop 11 slik at bunnasken sluses ut når sylinderen 10 roteres.

15. Innretning i henhold til krav 10-13, karakterisert ved at hvert aktivt utløp fra det primære forbrenningskammeret utstyres med midler for å måle temperaturen til forbrenningsgassene som forlater det primære forbrenningskammeret, og at utløpet til hver av det minst ene ytterligere forbrenningskammeret er utstyrt med midler for å måle den totale gasstrømmen, temperatur, oksygeninnhold og NOx-innhold i avgassen som forlater det minst ene ytterligere forbrenningskammeret.

16. Innretning i henhold til krav 15, karakterisert ved at - midlene for å måle temperaturen til forbrenningsgassene som forlater det primære forbrenningskammeret er forbundet til midler for å regulere innblandingen av gasstrømmen av den blandede friskluften og avgass som innføres gjennom minst det ene innløpet 16, og - midlene for å måle temperaturen, gasstrømmen, oksygeninnholdet og NOx-innholdet i avgassen som forlater det sekundære forbrenningskammeret forbindes til midler for å regulere innblandingen av gasstrømmen til den blandede friskluften og resirkulerte avgassen som blir innført gjennom minst det ene innløpet 31.