NO873393L - Reaktor for fremstilling av brennbare gasser fra avfall. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en forgassingsreaktor for fremstilling av brennbare gasser fra avfall, hvor avfallet eller avfallsbrennstoffene tilføres ved en tilførsels-

ende og utsettes for forbrenning ved hjelp av flammer og/eller flammegasser i en forbrenningssone i avstand fra tilførselsenden under anvendelse av tilleggsbrennstoffer,

og hvor de dannede gasser føres ut gjennom en forgassingssone som ligger mellom tilførselsenden og forbrenningssonen. Forgassingsreaktorer av den nevnte type er spesielt anvendbare for fremstilling av brennbare gasser av avfall som ikke umiddelbart er egnet for forbrenning. Spesielt ved avfall hvis forbrenning umiddelbart ville føre til at omgivelsene ville bli belastet med skadelige stoffer, har slike forgassingsreaktorer den fordel at den største delen av de skadelige stoffer som avfallet inneholder kan tas ut sammen med slagg eller aske slik at det ikke havner i for-brenningskammeret til et energiproduksjonsanlegg. Fra østerriksk patent nr. 379 618 er det allerede kjent å benytte slike forgassingsreaktorer med høy temperatur for samtidig å fjerne tungmetallholdige avfall.

Ved tidligere kjente anordninger for energiproduksjon ved bruk av gasser fra forgassingsreaktorer for fremstilling av brennbare gasser fra avfall blir en del av energien i røkgassene fra energiproduksjonsanleggets forbrenningskammer ikke utnyttet.

For forskjellige avfallsstoffer, spesielt fortørket kloakkslam, brennstoffer av søppel eller plastavfall er bruk av høytemperatur-forgassingsreaktorer ikke uten videre økonomisk. Oppfinnelsen har således til formål å tilveiebringe en forgassingsreaktor av den innledningsvis nevnte type hvor også relativt fuktige avfallsstoffer på en økonomisk måte kan omsettes til gasser som kan underkastes en forbrenning, og hvor røkgasser fra et energiproduksjonsanlegg med fordel kan benyttes. For løsning av denne oppgave er forgassingsreaktoren ifølge oppfinnelsen hovedsakelig kjennetegnet ved at det både til tilførselsenden og til forbrenningssonen av forgasseren er tilkoblet en røkgassledning gjennom hvilken røkgasser fra et spesielt brennkammer av forgassingsreaktoren kan tilføres, og at røkgasstilførselen er regulerbar i avhengighet av temperaturmålinger, spesielt en forutbestemt temperaturprofil i forgasserens lengderetning. Ved at en slik forgassingsreaktor tilkobles røkgassledninger egner forgassingsreaktoren seg bedre for oppnåelse, av høye temperaturer. For en middeltemperaturforgassing ved temperaturer mellom 500 og 1200°C,

med fordel kan benyttes for størstedelen av det aktuelle avfall og spesielt også fortørket kloakkslam for gassproduk-sjon, har en slik reaktor den vesentlige fordel at de tilbakeførte røkgasser, som kan tilbakeføres til forgassingsreaktoren under trykk, leverer ytterligere vanndamp for forgassingen av brennstoffet som skal forgasses og muliggjør samtidig en tilsvarende forvarming for forgassingen. Tilbakeføringen av røkgasser via en røkgassledning har videre den fordel at det i en slik forgassingsreaktor kan foretas en middeltemperaturforgassing på en spesielt økonomisk måte og tilpasset de foreliggende utgangsprodukter. Ved tilbakeføring av en del av røkgassene til forbrenningssonen kan temperaturprofilen og dermed beliggenheten av forgassingssonen i forgassingsreaktoren påvirkes. Likeledes lar også forgassingsmiljøet seg regulere ved tilbakeføring av røkgasser og innstilles mer eller mindre oksyderende eller reduserende. Den samtidige tilbakeføring av røkgasser til innløpsenden og til forbrenningssonen fører på denne måte til en brennstofforvarming og -tørking ved direkte påvirkning med røkgass og til innstilling av den forønskede temperaturprofil såvel som CC^-tilbudet i forgasseren. Totalt sett lar forgassingssonen i en slik forgassingsreaktor seg innstille i det plan hvor avløpsåpningene for produktgass er anordnet, slik at et høyt gassutbytte kan oppnås også ved avfall eller avfallsstoffer av forskjellig beskaffenhet.

Ifølge oppfinnelsen er utformningen med fordel slik utført at røkgassene tilføres forgassingsreaktoren under trykket fra en sugevifte, hvorigjennom man får mulighet til å til-føre røkgassen til enhver ønsket sone av forgassings reaktoren og således kan bevirke den forønskede forskyvning av forgassingssonen til et nivå på høyde med utløpsledning-en for produktgassen fra forgassingsreaktoren.

Den brennbare gass som avledes fra forgassingssonen, hvilken gass vanligvis har en mindre brennverdi enn primær-brennstoffer som benyttes som tilleggsbrennstoffer og som derfor betegnes som magergasser, kan med fordel avledes ved hjelp av en sugevifte. Når en slik sugevifte benyttes for avledning av magergassene, er det av vesentlig betyd-ning å forskyve forgassingssonen mest mulig nøyaktig til planet for avløpsåpningene for å kunne avlede en mest mulig omsatt produktgass eller magergass.

Med fordel er forgassingsreaktoren utformet som sjaktforgasser, og utløpsledningen for de brennbare gasser er tilkoblet under innløpsenden og over forbrenningssonen, slik at en spesielt enkel innstilling av forgassingssonens høyde lar seg oppnå. For å forbedre denne innstillbarhet av forgassingssonens nivå er med fordel både røkgasstilfør-selsledningen for tilførselsenden og røkgasstilførselsled-ningen for forbrenningssonen forsynt med hvert sitt strupe-organ, idet disse strupeorganer og dermed røkgasstilførse-len kan reguleres i avhengighet av en forutbestemt tempe-raturprof il i forgasserens lengderetning.

Utløpsledningen for brennbare gasser kan med fordel være tilkoblet forgasseren via en skorstein, som er tilsluttet forgasseren via begrensningsvegger som rager ned i det tilførte avfall eller avfallsbrennstoff. På denne måte kan det oppnås en indirekte forvarming av det tilførte avfall eller avfallsbrennstoff fordi de varme produktgasser eller magergasser kan føres ut gjennom skorsteinen nær inn-løpet .

En spesielt god forvarming og dermed også en fortørking

av det tilførte avfall lar seg oppnå ved at utløpsskorstei-nen for de brennbare gasser omgir forgassingsreaktoren konsentrisk.

En slik konstruktiv utførelse av avløpsskorsteinen gjør

det også mulig på en enkel måte å anbringe den for den etterfølgende forbrenning i et brennkammer forønskede gasskondisjonering på plassbesparende måte inne i avløpsskor-steinen.

For samtidig tilførsel av forskjellige avfall eller avfallsbrennstoffer kan utformningen ifølge oppfinnelsen med fordel være utført slik at det er anordnet i det minste to tilførselsanordninger, spesielt en transportskrue, et transportbånd og/eller en innløpsåpning for stykkedelt avfall eller avfallsbrennstoffer. Med en slik anordning lar det seg gjøre å tilføre forskjellige avfall eller avfallsbrennstoffer av forskjellig konsistens og sammen-setning samtidig og i et innstillbart mengdeforhold, slik at forgassingsforholdene ytterligere kan optimaliseres.

Med fordel er utførelsen slik at i det minste én tilførsels-anordning er utformet for hovedsakelig horisontal innføring av avfall eller avfallsbrennstoffer, mens ytterligere til-førselsanordninger munner ut parallelt med aksen av den første tilførselsanordning eller kryssende eller skjærende denne akse, og at brenneren er anordnet på motstående

side av forgassingsreaktoren i forhold til den ene tilfør-selsanordning. Ved en slik utformning er forgassingsreaktoren utformet som et hovedsakelig horisontalt kammer, som i den ene ende kan tilføres forskjellige materialer via adskilte mateanordninger, idet ytterligere stykkedelt eller løst materiale kan innføres ovenifra ved hjelp av tyngdekraften. Transporten skjer her i retning av forgassingssonen, og en tilførselsanordning, spesielt en transportskrue eller et transportbånd, er anordnet på den motstående side av det horisontale kammer i forhold til brenneren for tilleggsbrennstoffene. Magergassen eller for-gassingsproduktgassen avtas fra et sted mellom brenneren og tilførselsanordningen, og for dette formål kan det være anordnet en skorstein.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til de utførelseseksempler som er vist på teg-

ningene.

Fig. 1 viser et skjematisk lengdesnitt gjennom en reaktor ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 og 3 viser modifiserte utformninger for tilførselen av løst, stykkedelt avfall eller avfallsbrennstoff, Fig. 4 viser en utførelse ifølge fig. 1 med en tilførsels-anordning, som f.eks. er anvendbar for avvannet kloakkslam, Fig. 5 er en modifisert utførelse med en utløpsskorstein som konsentrisk omgir reaktoren, Fig. 6 viser en utførelse for beskikning med brennstoff i balleform, Fig. 7 viser en modifisert utførelse av anordningen på fig. 6 for ytterligere tilførsel av stykkedelt brennstoff, og Fig. 8 viser en ytterligere modifisert utførelse ifølge fig. 6 og 7 med en ytterligere tilførselsanordning for brennstoff, eksempelvis i form av kloakkslam.

På fig. 1 er det vist en middeltemperaturforgassingsreaktor 1 ved hvis tilførselsende 2 brennstoff kan tilføres, slik det er skjematisk antydet med pilen 3.

Ved bunnenden 4 av forgassingsreaktoren 1 er det anordnet en utløpsåpning for aske, som er skjematisk antydet med pilen 5. Nær bunnenden 4 av forgassingsreaktoren tilføres tilleggsbrennstoff via en ledning 6 og forbrenningsluft via en ledning 7, idet det ved bunnen av forgassingsreaktoren dannes en forbrenningssone 8. Som tilleggsbrennstoff kommer i første rekke gass eller olje i betraktning. Forgassingsreaktoren 1 fylles med avfall eller avfallsbrennstoffer, som ved påvirkning av flammer eller flammegasser fra brenneren i forbrenningssonen 8 undergår en forgassing.

Forgassingssonen er her angitt med 9 i det midlere område

av forgassingsreaktoren 1. Toppsonen av forgasseren utgjør en tørkesone 10 for det tilførte materiale. I plan med forgassingssonen 9 er det anordnet utløpsledninger 11 for produktgassen eller magergassen.

Nær toppenden 2 og bunnenden 4 av forgassingsreaktoren

er det tilkoblet røkgasstilførselsledninger 12 og 13. Til-førselen av røkgass via ledningen 13 i forbrenningssonen påvirker i første rekke temperaturprofilen og forandrer CC^-tilbudet for forgassingen, mens tilførselen av røkgass via ledningen 12 til tørkesonen 10 bevirker en intensiv fortørking av materialet som skal forgasses. I tilførsels-ledningene 12 og 13 for røkgassen er det anordnet strupeventiler 14 og 15, som påvirker den tilførte røkgassmengde. Reguleringen av disse strupeventiler 14 og 15 skjer under hensyntagen til måleverdier fra temperaturtølere som er skjematisk antydet ved 16, idet den riktige innstilling av forgassingssonen på nivå med utløpsledningen 11 for magergassen kan kontrolleres ved måling av sammensetningen av magergassen eller produktgassen.

I utførelsen vist på fig. 2 er forgassingsreaktoren 1 ut-ført sjaktformet og oppviser en skillevegg 17 for begrens-ning av en avløpsskorstein 18, hvorigjennom magergassen strømmer ut til ledningen 11. Forgassingsreaktoren 1 ifølge fig. 2 kan fylles med løst eller stykkedelt brennstoff eller avfallsbrennstoff eller søppel. Ved den nedre ende er det anordnet en forbrenningssone 8 med brennere, hvis flammer er skjematisk antydet med 19. Under brennkammeret er det anordnet et askeoppsamlingskammer 20, hvorfra aske som faller ned mellom riststengene 21 kan fjernes. Forgassingssonen 9 ligger like under underkanten 22 av den vertikale skillevegg 17 av skorsteinen 18, slik at produktgassen eller magergassen umiddelbart kan strømme over i skorsteinen 18. Magergassen som strømmer opp langs skille-veggen 17 varmer herved delvis indirekte beskikningen i tørkesonen 10, idet det i skorsteinen 18 er anordnet en gasskondisjonering, eksempelvis i form av en fylling av

briketter, spesielt koks, betegnet med 23.

Ved utførelsen ifølge fig. 3, som likeledes er egnet for løst eller stykkedelt brennstoff eller avfallsbrennstoff,

er brennkammeret med flammene 19 adskilt fra forbrenningssonen 8 med riststenger 24. Riststengene 21 over askekammeret 20 er anordnet ved den nedre ende av beskikningen og strekker seg bort til forgassingssonen 9. På grunn av trykket av den røkgass som tilbakeføres gjennom ledningene 12 og 13 blir magergassen presset over i utløpsskor-steinen 18. I tillegg kan det til magergassutløpsledningen 11 være tilkoblet en sugevifte. På fig. 3 er den alterna-tive gasskondisjonering også betegnet med 23.

Ved utførelsen ifølge fig. 4 er det ved toppenden 2 av reaktoren 1 anordnet en transportskrue 25 for tilførsel av avvannet kloakkslam eller løst brennstoff. For øvrig til-svarer utførelsen ifølge fig. 4 hovedsakelig utførelsen ifølge fig. 3, idet tilkoblingen av røkgassledningen 12

her foreligger ved toppenden av reaktoren på det punkt hvor tilførsel av avfallsbrennstoffer skjer i utformningen ifølge fig. 3.

Ved utførelsen ifølge fig. 5 omgir utløpsskorsteinen 18 konsentrisk den sjaktformig utførte forgassingsreaktor. Produktgassene fra forgassingssonen 9 bestryker her full-stendig ytterveggene av forgassingsreaktoren 1, slik at det på indirekte måte skjer en intensiv forvarming av det tilførte materiale. Ved utførelsen ifølge fig. 5 er det anordnet et ytterligere konsentrisk brennkammer 26, og her kan det være en flerhet brennere som tilføres brennstoff eller forbrenningsluft via tilførselsledningene 6 og 7. Videre kan forbrenningsluft innføres via askeoppsamlingskammeret 20, hvilken luft vil strømme inn i forbrenningssonen 8 mellom riststengene 21. Røkgassen blir som tidligere innført ved den øvre ende og i forbrenningssonen via ledningene 12 og 13, slik at den forønskede temperaturprofi1 kan innstilles.

Utførelsen ifølge fig. 6 oppviser en innskyvningsanordning 27 for brennstoff i balleform som er tilkoblet forgassingsreaktoren 1 ved dens ene ende. Tilførselen av tilleggsbrennstoffer eller forbrenningsluft via ledningene 6 og 7 skjer ved den motstående ende, og brennkammeret 28 som er utformet i dette område oppviser en hvelvet form for å begunstige varmeovergangen ved stråling. Magergassavløpet er også her anordnet mellom brennkammeret 28 og innløpet 27 og utgjøres av ledningen 11. I denne utførelse blir røkgass innbragt via ledningen 13 i askekammeret 20 og dermed inn i forbrenningssonen, mens den ytterligere røkgass-tilførsel nær innløpsenden skjer via ledningen 12. Brennstoffet blir i slike utførelser tilført i balleform, idet et eksempel på en slik balle er betegnet med 29. Inn-skyvningen kan skje på diskontinuerlig måte og styres i forhold til forbrenningen eller forgåssingen.

For den ytterligere beskikning av en anordning som den

som er vist på fig. 6 med løst, stykkedelt materiale eller avvannet kloakkslam er utformningen vist på fig. 7 egnet. Den ytterligere tilførselsåpning 30 for tilførsel av slike løse, stykkedelte avfallsstoffer eller avvannet kloakkslam befinner seg nær innføringsanordningen 27 for brennstoff i balleform, og avledningen av magergass skjer mellom brennkammeret 28 og nevnte tilførselsåpning. Også her befinner forvarmesonen 10 seg nær tilførselsåpningene, og i dette tilfelle er det anordnet to røkgasstilbakeførings-ledninger 12, én ved hver tilførselsende. Den ytterligere innføring av røkgass i forbrenningssonen 8 skjer også her ved innføring av røkgass via ledningen 13 i askekammeret 20, slik at røkgassen kan strømme mellom riststengene 21 inn i forbrenningssonen 8.

Et alternativ til utførelsen ifølge fig. 7, hvor det ved siden av tilførselen for brennstoff i balleform i første rekke kan tilføres stykkedelt materiale, kan det ifølge utførelsen på fig. 8 over tilførselen for brennstoff i balleform være anordnet en mateanordning som utgjøres av en skrue 25 for innføring av f.eks. foravvannet kloakkslam. Røkgasstilførselen til tilførselsenden skjer her via ledningene 12, mens røkgasstilførselsledningen 13 også her munner ut i askeoppsamlingskammeret 20 slik at røkgassen kan strømme mellom riststengene 21 inn i forbrenningssonen 8. Forgassingssonen 9 er også her anordnet mellom forbrenningssonen 8 og forvarmesonen 10.

Claims (10)

1. Forgassingsreaktor for fremstilling av brennbare gasser fra avfall, hvor avfallet eller avfallsbrennstoffer tilføres ved en innløpsende og i avstand (fra innløpsenden i en forbrenningssone utsettes for fyring med flammer og/ eller flammegasser ved anvendelse av tilleggsbrennstoffer, og hvor de dannede gasser avledes fra en forgassingssone som ligger mellom tilførselsenden og forbrenningssonen, idet avgassene tilbakeføres til reaktoren i et adskilt brennkammer i forbrenningssonens område,karakterisert vedat det både til tilførselsenden (2; 27, 30) og forbrenningssonen (8) av forgasseren (1) er tilkoblet en røkgassledning (12, 13) hvorigjennom røk-gasser fra et adskilt brennkammer er tilbakeførbare til forgassingsreaktoren (1), og at røkgasstilbakeføringen er regulerbar i avhengighet av temperaturmålinger, spesielt en forutbestemt temperaturprofil over forgasserens lengde.

2. Forgassingsreaktor ifølge krav 1,karakterisert vedat røkgassene tilføres forgassingsreaktorer! (1) under trykk fra en sugevifte.

3. Forgassingsreaktor ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat de brennbare gasser som avledes fra forgassingssonen (9) er avledbare via en sugevifte.

4. Forgassingsreaktor ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat forgassingsreaktoren er utformet som sjaktforgasser, og at avtrekks ledningen (11) for de brennbare gasser er tilkoblet under tilfør-selsenden (2) og over forbrenningssonen (8).

5. Forgassingsreaktor ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedat røkgasstilførselsled-ningen (12, 13) for tilførselsenden (2) og for forbrenningssonen (8) oppviser adskilte strupeorganer (14, 15).

6. Forgassingsreaktor ifølge et av kravene 1-5,karakterisert vedat avtrekksledningen (11) for brennbare gasser er tilkoblet forgasseren (1) via en skorstein (18) eller lignende, hvilken slutter seg til forgasseren via en begrensningsvegg (17) som strekker seg ned i avfallet eller avfallsbrennstoffene.

7. Forgassingsreaktor ifølge krav 6,karakterisert vedat avtrekksskorsteinen (18) for brennbare gasser omgir forgassingsreaktoren konsentrisk.

8. Forgassingsreaktor ifølge et av kravene 1-7,karakterisert vedat det inne i avtrekksskorsteinen (18) er anordnet et gasskondisjoneringstrinn (23 ) .

9. Forgassingsreaktor ifølge et av kravene 1-8,karakterisert vedat det er anordnet i det minste to tilførselsanordninger, spesielt en mateskrue (25), transportbånd og/eller en tilførselsåpning (30) for stykkedelt avfall eller avfallsbrennstoffer.

10. Forgassingsreaktor ifølge krav 9,karakterisert vedat i det minste en tilførselsanord-ning (27) er utformet for hovedsakelig horisontal innføring av avfall eller avfallsbrennstoffer, og at ytterligere tilførselsanordninger (25, 30) er anordnet utmunnende parallelt med aksen av den første tilførselsanordning eller kryssende eller skjærende denne, og at brenneren er anordnet ved den motstående side av forgassingsreaktoren (1) i forhold til nevnte ene tilførselsanordning.