NO323444B1

NO323444B1 - Fremgangsmate ved forbrenning av avfallsprodukter

Info

Publication number: NO323444B1
Application number: NO20014992A
Authority: NO
Inventors: Johannes Martin; Peter Spichal
Original assignee: Martin Umwelt & Energietech
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2007-05-07
Also published as: DE10050575B4; BR0104526B1; CZ299984B6; CZ20013668A3; EP1197706A3; US6647902B1; DE10050575C5; DE10050575A1; SG101488A1; ES2176131T1; NO20014992D0; EP1197706B1; JP3845285B2; PL350062A1; EP1197706A2; DE50109935D1; NO20014992L; TW559649B; CA2358644A1; CA2358644C

Description

Oppfinnelsen avgår en fremgangmåte for forbrenning av avfallsprodukter pé en fyringsrist med primærlufttilførsel fra undersiden av fyringsristen, idet avfallsproduktene først tørkes og antennes, hvoretter hovedforbrenningsprosessen gjennomføres, og deretter tas det dannede slagget ut.

I tidligere år har brennstoffet søppel elter avfall stadig mer endret seg i sin sammen-setning, ved at andelen av lett flyktige bestanddeler, hovedsakelig tilført via plast, har øket. Parallelt med dette avtok karbonmengden for forbrenning umiddelbart på fyringsristen. Som følge av denne utviklingen avtok også temperaturen i brennstoffsjiktet og slaggsjiktet på fyringsristen.

Begge disse fenomener gjør det vanskelig å oppnå en særlig god avfallsslagg - utbrenningskvaiitet.

Ved bestemte tiltak med forbrenningsstyringen på fyringsristen er det allerede forsøkt å øke sjikttemperaturen på fyringsristen. De viktigste av disse tiltak er senkningen av luftoverskuddet ved primærforbrenningen på fyringsristen, intensiveringen av brennstoffsjikt-omrøringen på fyringsristen, for eksempel ved å øke ristbevegelsesantallet pr. tidsenhet og økningen av primærlufttemperaturen. For senkningen av primærluft-overskuddet er det imidlertid satt snevre grenser, ettersom en lokal utilstrekkelig lufttilførsel øker andelen av uforbrente faststoffer. Økningen av ristbevegelsesantallet pr. tidsenhet er, når transporthastigheten til materialstrømmen på fyringsristen ikke kan økes særlig sterkt, bare mulig med en tilbakeføringsrist, og kan føre til en uønsket økning av bortførselen av støv med avgassene fra forbrenningen. Økningen av primærlufttemperaturen kan, når risten tilføres brennstoff-fraksjoner med særlig høye varmeverdier, føre til uønsket heftige antennelsesreaksjoner med en delvis ukontrollert forbrenning til følge. Disse tidligere benyttede tiltak for oppnåelse av en bedre staggkvalitet har derfor bare delvis vært vellykket.

Fra PATENTS ABSTRACT OF JAPAN, datert 16. mars 1983, og JP 57 207721 A, publisert 20. desember 1982, er det kjent en fremgangsmåte som angitt innledningsvis, og å tilføre forbrenningstuftmengden pulserende til fyringsristen. Således blir luftmengden øket i forhold til et normalnivå og deretter minsket til normalnivået.

Formålet med oppfinnelsen er å komme frem til en fremgangsmåte som muliggjør at forbrenningsprosessen på fyringsristen kan reguleres slik at kvaliteten av det dannede slagget forbedres med henblikk på den videre anvendelsen etler muligheten for deponering, uten at de ovenfor nevnte ulemper inntreffer.

Denne oppgaven løses i henhold til oppfinnelsen med utgangspunkt i en fremgangsmåte som angitt innledningsvis, ved at ved slutten av hovedforbrenningsprosessen, når det foruten slaggdeler som dannes også foreligger brennbare andeler, senkes forbrenningshastigheten, henholdsvis forbrenningsintensiteten til under et normalnivå i valgbare, på hverandre følgende tidsrom og økes til normalnivået eller over dette i de mellomliggende tidsrom. I løpet av forbrenningsprosessen kommer forbrenningssjiktet ved slutten av hovedforbrenningsprosessen til en tilstand der forbrenningen av brennstoffsjiktet i høy grad er fullført, og slagget som dannes begynner å avkjøles. Denne overgangen skjer kontinuerlig og endrer, avhengig av brennstoffkvaliteten, ofte sin posisjon på fyringsristen. I dette området befinner det seg soner med fremdeles brennende avfallsstoffer og allerede avkjølnende slagg som "øyer" ved siden av hverandre. Ettersom overflaten av fyringsristen ikke lenger er ensartet dekket med brennende brennstoff, avtar allerede brennsjikttemperaturen, og slagget som faller ned kan ikke lenger oppnå den best mulige kvalitet.

Ved hjelp av trekkene i henhold til oppfinnelsen, nemlig den periodiske minskningen av forbrenningshastigheten, henholdsvis forbrenningsintensiteten i denne fremskredne tilstand av hovedforbrenningsprosessen oppnås at karbonet som foreligger i brennstoffet forbrenner langsommere, og i løpet av dette tidsrommet i overgangsområdet til slaggdannelsen samler det seg mer karbon enn når en minskning av forbrenningshastigheten ikke inntreffer. For det deretter følgende tidsrom, i hvilket forbrenningshastigheten, henholdsvis forbrenningsintensiteten økes, finnes det således tilstrekkelig karbon til å øke forbrenningssjikt-temperaturen så mye at slagget som derved dannes oppviser den nødvendige kvalitet. Den forbrenningssjikt-temperaturen som oppnås med denne fremgangsmåten ligger høyere enn de forbrenningssjikt-temperaturer som kan oppnås ved ensartet drift av forbrenningsprosessen, på grunn av den mangelfulle karbon-tilførselen i overgangområdet på fyringsristen.

Med fremgangmåten i henhold til oppfinnelsen oppnås at ved slutten av hovedforbrenningsprosessen er forbrenningssjikt-temperaturen mest mulig høy, mest mulig stabil og mest mulig ensartet fordelt på den flaten der hovedforbrenningsprosessen avtar i intensitet.

Dette er de vesentligste forutsetninger som må tilstrebes for å oppnå en god slaggkvalitet, og som oppnås med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, ettersom det på grunn av den gjentatte variasjon av forbrenningshastigheten, henholdsvis forbrenningsintensiteten stadig skjer en øket ansamling av karbon på grunn av minskningen av forbrenningshastigheten, henholdsvis forbrenningsintensiteten, og det oppnås ved denne prosessen utelukkende temperaturøkning på grunn av økningen av forbrenningshastigheten, henholdvis forbrenningsintensiteten i det område der hittil, på grunn av den endrede kvaliteten av brennstoffet, brennstoffsjikt-temperaturen for dannelse av den ønskede slaggkvalitet ikke lenger var tilstrekkelig. Det skjer således en stadig anriking av karbonrikt brennstoffmateriale i det område som hittil var preget av en for lav brennstoffsjikt-ternperatur, for ved forbrenning av denne stadig økede karbonandelen å øke forbrenningssjikt-temperaturen i området ved slaggdannelsen og også å stabilisere og fordele denne ensartet.

Et foretrukket trekk i henhold til oppfinnelsen består i at minskningen og økningen av forbrenningshastigheten, henholdsvis forbrenningsintensiteten ved slutten av hovedforbrenningsprosessen skjer ved gjentatte variasjoner av primæriuften i det forbrenningsstadiet som er avgjørende for slaggkvaliteten, i de angjeldende tidsrom.

Variasjonen av primæriuften kan skje ved minskning av primærluftmengden under et normalnivå og etterfølgende økning av primærluftmengden til normalnivået. Selv om primærluftmengden fortrinnsvis på nytt økes til det vanlige normalnivået for økning av forbrenningshastigheten, økes forbrenningshastigheten, henholdvis forbrenningsintensiteten på grunn av det økende karboninnholdet. En økning av primærluftmengden over normalnivået er derved i de fleste tilfeller ikke nødvendig. Et særlig gunstig fremgangsmåteforløp oppnås ved at tidsrommene med mengdemessig minsket primærluftmengde og tidsrommene med normal primærluftmengde for dette fyrings-ristområde stadig varierer i et valgbart forhold til hverandre. Fortrinnsvis står de to tidsrommene i forholdet 1:1.

Den tilstrebede karbonanrikingen i brennstoffsjiktet ved slutten av hovedforbrenningsprosessen avhenger, foruten av minskningen av forbrenningsintensiteten, henholdvis forbrenningshastigheten, og således for eksempel av minskningen av primærluftmengden, også vesentlig av ristbevegelsen, det vil si av brennstoftfilførselen og brennstoff-transporthastigheten. Det er derfor fordelaktig at tidsrommet med minsket forbrenningsintensitet, henholdsvis minsket primærluftmengde, står i et valgbart forhold til antallet dobbeltbevegelser av risten. For å påvirke den ønskede karbonanrikingen er det også fordelaktig at antall dobbeltbevegelser av risten pr. tidsrom er regulerbar.

I praksis har det vist seg fordelaktig at et tidsrom med minsket forbrenningsintensrtet, henholdvis minsket primærluftmengde utgjør 3-6 minutter. Derved er det hensiktsmessig at den minskede primærluftmengden utgjør 50-70% av den normale primærluftmengden. En fordelaktig utførelse av oppfinnelsen består i at variasjonen av primærluftmengden ved slutten av hovedforbrenningsprosessen er mengdenøytral med hensyn til den samlede forbrenningsprosessen, det vil si at den samlede mengden av primærluft på grunn av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen hovedsakelig ikke endres i forhold til tidligere normaldrift.

Det tilstrebede målet med forbedring av slaggkvaliteten påvirkes også gunstig av at primærtufttemperaturen økes i forhold til omgivelseslufttemperaturen. Fortrinnsvis reguleres primærlufttemperaturen i området fra 110°C til 180°C.

Endringen av forbrenningshastigheten, henholdsvis forbrenningsintensiteten kan også skje ved variasjon av 02 -innholdet i primæriuften. Derved er det fordelaktig at variasjonen av 02-innholdet i primæriuften skjer ved en ensartet massestrøm av primæriuften.

På en fordelaktig måte kan økningen av 02-innholdet i forhold til i omgivelsesluften skje ved tilførsel av rent oksygen til primæriuften. Tilsvarende kan minskningen av 02-innholdet i forhold til omgivelsesluften skje ved tilførsel av nitrogen til primæriuften. Minskningen av 02-innholdet i forhold til i omgivelsesluften kan også skje ved tilførsel av resirkulert avgass til primæriuften.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares i forbindelse med de tilhørende, eksempelvise forsøksresultater, vist på de vedføyde tegninger. Fig. 1 er et diagram vedrørende avhengigheten til primærluftmengden av antall dobbeltbevegelser for risten for en fyringsrist med én bane og fem primærluftsoner. Fig. 2 er et tilsvarende diagram som fig. 1 for en fyringsrist med én bane og tre

primærluftsoner.

Fig. 3 er et diagram for en fyringsrist med tre baner og fem primærluftsoner.

Risten som på tegningene er angitt med bokstaven A er en rist med fem primærluftsoner, og risten betegnet med B er en rist med tre primærluftsoner.

For alle forsøk ble følgende parametre holdt konstant:

- den termiske ytelsen 98,8 ± 0,7%

- varmeverdien til avfallsstoffene 2350 ± 6% kcal/kg

- primærluftfordelingen under fyringsristen.

Følgende parametre ble endret:

- primærlufttemperaturen (ca. 125°C og 160°C)

- ønsket verdi for Oz(fuktig) (6,4 vol% og 7,0 vol%).

Øvrige detaljer fremgår av de etterfølgende oversiktstabeller.

Registreringer under drift med pulserende primærluft:

• I området for primærluftsonen 3 av til sammen fem primærluftsoner begynte slagget stedvis å gløde mørkerødt, og det dannet seg små til middels store slaggklumper. Fyringsristen fordelte disse slaggklumpene meget godt. • Ved utløpet for slagg kom det nå ut granulatlignende slagg, mens det uten pulserende primærluft var jordlignende og finkornet slagg. • Slaggtransporten på virbrasjonsrennen anordnet etter slaggfjerneren øket og ble støyende. Vibrasjonsrennen renset seg fullstendig. Tidligere bie lokalt et sandlignende belegg fastgjort.

De følgende to forsøksrekker viser forbedringen av slaggkvaliteten ved fremgangsmåten 1 henhold til oppfinnelsen.

De benyttede forkortelser er angitt i det følgende:

02 (fuktig) = Oksygenkonsentrasjon i den fuktige gassblandingen PL - Primærluft

TOK = Totalt organisk karbon

FOK = Fortynnbart organisk karbon

I. Forsøk med pulserende primærluft: II. Forsøk uten pulserende primærluft:

Ved anvendelse av pulserende primærluft fole som middelverdi av fire forsøk oppnådd følgende forbedringer av slaggkvaliteten: Midlere glødetap ble minsket fra 2,22 vekt% til 1,68 vekt%, slik at forbedringen utgjorde 24%.

Midlere TOK ble minsket fra 2,93 vekt% til 1,15 vekt%, og forbedringen utgjorde 61%.

Midlere FOK ble minsket fra 982 mg/kg til 649 mg/kg, og forbedringen utgjorde 34%.

Ved forsøkene ble på grunn av anvendelsen av den pulserende primæriuften flyveaskemengden pr. tonn avfallsstoff i middelverdi for tre forsøk i forhold til forsøkene uten pulserende primærluft minsket i et middel fra 7,5 kg til 6,2 kg pr. 1000 kg utgangsmateriale av avfallsstoffene, og dette gir en minskning på omtrent 17%.

Driften med den vekselvis endrede primæriuften, det vil si med den pulserende primæriuften, ble bare benyttet i området for risttrinnene 5-8. For risttype A tilsvarer dette primærluftsonen 3.

For risttrinnene 5 - 8 ble ved forsøkene i 50% av tiden benyttet den normale mengden primærluft, mens for de øvrige 50% av tiden ble primærluftmengden minsket med 30-50%.

Den pulserende primæriuften blir for hele primærluftmengden for en fyring ført ut mengdenøy tralt.

- Derfor fordeles med like ristbaneantall primæriuften som følger:

Fyringsrist med 2 baner Sone 3 venstre <—► Sone 3 høyre

Fyringsrist med 4 baner Bane 1 sone 3 Bane 2 sone 3

Bane 3 sone 3 Bane 4 sone 3

Fyringsrist med 6 baner Bane 1 sone 3 Bane 2 sone 3

Bane 3 sone 3 Bane 4 sone 3

Bane 5 sone 3 Bane 6 sone 3

• for rister av type A med ulike ristbaneantall fordeles primæriuften mellom sonene 3 og

4 i den samme ristbanen

- for rister av type B fordeles primæriuften mellom ristsonene 2 og 3.

Tidstakten for den pulserende primæriuften gjøres avhengig av forløpet av fullstendige dobbelbevegelser av risten: - under to dobbeltbevegelser av risten tilføres risttrinnene 5-8 den normale primærluftmengden. - under de deretter følgende to dobbeltbevegelser av risten tilføres risttrinnene 5-8 den reduserte primærluftmengden.

Derved skjer primærluftmengdetilførselen til de angjeldende primærluftsonene stik som beskrevet ovenfor i mottakt.

En vesentlig forutsetning for den gode funksjonen av den pulserende primæriuften er at de tidsmessig like, men i mottakt styrte primærluft-spjeldparene oppnår den ønskede verdi på den samme tid. Dette gjelder særlig når sonene 3 og 4 i fyringsristen A eller sonene 2 og 3 i fyringsristen B må arbeide tidmessig likt.

Claims

1. Fremgangsmåte for forbrenning av avfallsprodukter på en fyringsrist med primærlufttitføTsei fra undersiden av fyringsristen, idet avfallsproduktene først tørkes og antennes, hvoretter hovedforbrenningsprosessen gjennomføres og det dannede slagget deretter føres ut, karakterisert ved at ved slutten av hovedforbrenningsprosessen, når det fremdeles finnes brennbare andeler i tillegg til allerede dannende slaggdeler, nedsettes forbrenningshastigheten, henholdsvis forbrenningsintensiteten til under et normalnivå i valgbare, på hverandre følgende tidsrom og økes til normalnivået eller over dette i de mellomliggende tidsrom.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at minskningen og økningen og forbrenningshastigheten, henholdsvis forbrenningsintensiteten ved slutten av hovedforbrenningsprosessen skjer ved stadig variasjon av primærluftmengden i det forbrenningsstadiet som er avgjørende for slaggkvaliteten, i de angjeldende tidsrom.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at tidsrommene med minsket primærluftmengde og tidsrommene med normal primærluftmengde for disse fyringsområder stadig veksler i et valgbart forhold til hverandre.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at de to tidsrommene står i forholdet 1:1.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at tidsrommet med minsket forbrenningsintensitet, henholdvis minsket primærluftmengde står i et valgbart forhold til antall dobbeltbevegelser av risten.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 5, karakterisert ved at antall dobbeltbevegelser av risten pr. tidsrom er regulerbart.

7. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 - 6, karakterisert ved at et tidsrom med minsket forbrenningsintensitet, henholdsvis minsket primærluftmengde utgjør 3-6 minutter.

8. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 2-7, karakterisert ved at den minskede primærluftmengden utgjør 50 - 70% av den normale primærluftmengden.

9. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 2-8, karakterisert ved at variasjonen av primærluftmengden ved slutten av hovedforbrenningsprosessen er mengdenøytral med hensyn til den samlede forbrenningsprosessen.

10. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 2-9, karakterisert ved at primærlufttemperaturen økes i forhold til omgivelseslufttemperaturen.

11. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 2-10, karakterisert ved at primærlufttemperaturen er regulerbar i området fra 110°C til 180°C.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at endringen av forbrenningshastighet, henholdsvis forbrenningsintensitet skjer ved variasjon av Oz-innholdet i primæriuften.

13. Fremgangsmåte som angitt i krav 12, karakterisert ved at variasjonen av 02-innholdet i primæriuften skjer ved ensartet massestrøm av primæriuften.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 12 eller 13, karakterisert ved at økningen av 02-innholdet i forhold til i omgivelsesluften skjer ved tilførsel av rent oksygen til primæriuften.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 12 eller 13, karakterisert ved at minskningen av 02-innholdet i forhold til i omgivelsesluften skjer ved tilførsel av nitrogen til primæriuften.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 12 eller 13, karakterisert ved at minskningen av 02-innholdet i forhold til i omgivelsesluften skjer ved tilførsel av resirkulert avgass til primæriuften.