PL187706B1 - Sposób i urządzenie do wytwarzania i wykorzystania gazów z odpadów - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania i wykorzysty- wania gazów z odpadów, w którym odpady transportuje sie z wzdluz rusztu w komorze spalania i doprowadza sie do nich powie- trze potrzebne do spalania, znamienny tym, ze do komór podwiewnych (8a - 8e) usytuowanych przynajmniej wzdluz rusztu (6) podstawowej komory spalania (1), do- prowadza sie powietrze potrzebne do spa- lania w taki sposób, ze w obszarze poda- wania odpadów na ruszt (6), odpady (7) zapalaja sie przy nadstechiometrycznych warunkach doprowadzania tlenu, i ze w kie- runku spustu zuzla (13) spalanie ogranicza sie do warunków podstechiometrycznych, wymaganych do zgazowania palnych skla- dników. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wytwarzania i wykorzystania gazów z odpadów, stosowane zwłaszcza przy spalaniu śmieci pochodzących z gospodarstw domowych.

Z opisu patentowego RFN nr 4220265 znany jest sposób przedstawionego powyżej rodzaju, w którym odpady przemieszcza się kolejno przez strefę suszenia, topienia, redukcji i utleniania, a w końcowej części rusztu spala się je i tworzy koks. Przy tym występują większe kawałki żużla, które trzeba łamać za pomocą wielkowymiarowych łamaczy żużla. Energia potrzebna do procesu zgazowania przekazywana jest do odpadów poprzez spalanie następujące w końcowej części rusztu - w drodze konwekcji i promieniowania, i dostarczane w dużej części ponad ruszt powietrze potrzebne do spalania. Proces ten wymaga szczególnie gwałtownego spalania w końcowej części rusztu z odpowiednim procesem tworzenia koksu i żużla.

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania i wykorzystywania gazów z odpadów, w którym odpady transportuje się z wzdłuż rusztu w komorze spalania i doprowadza się do nich powietrze potrzebne do spalania. Sposób według wynalazku polega na tym, że do komór podwiewnych usytuowanych przynajmniej wzdłuż rusztu doprowadza się powietrze potrzebne do spalania w taki sposób, że w obszarze podawania odpadów na ruszt, odpady zapalają się przy nadstechiometrycznych warunkach doprowadzania tlenu. W kierunku spustu żużla spalanie ogranicza się do warunków podstechiometrycznych, wymaganych do zgazowania palnych składników.

Korzystnie po zapłonie odpadów do powietrza potrzebnego do spalania, dodaje się tlen w ilości podstechiometrycznej.

Temperatura zgazowania odpadów leży w zakresie między 873 i 1123 K, a współczynnik nadmiaru powietrza służącego do realizacji zgazowania odpadów w warunkach podstechiometrycznych wynosi od 0,4 do 0,8.

Dla wykorzystania wytworzonych gazów, w komorze dopalania, która przyłączona jest bezpośrednio lub za pomocą przewodu gazów odlotowych do podstawowej komory spalania, spala się wyłącznie palne składniki gazów pochodzące z podstawowej komory spalania.

Do gazu odlotowego pochodzącego z podstawowej komory spalania doprowadza się powietrze potrzebne do spalania pobrane z otoczenia.

W komorze dopalania, w zależności od wartości opałowej składników lotnych, oprócz powietrza koniecznego do spalania doprowadza się gaz o wysokiej wartości opałowej.

Do powietrza potrzebnego do spalania doprowadzanego do komory dopalania i/lub do gazu o wysokiej wartości opałowej dodaje się tlen, przy czym do komory odpalania doprowadza się recyrkulacyjny strumień gazu wylotowego, który miesza się z gazami i powoduje ich dopalenie, przy czym gaz do recyrkulacji pobiera się po jego ochłodzeniu w układzie wykorzystania ciepła odlotowego.

Temperatura spalania w komorze dopalania wynosi od 1223 do 1523 K, a współczynnik nadmiaru powietrza w komorze dopalania wynosi od 1,2 do 1,8.

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do wytwarzania i wykorzystywania gazów z opadów, w które pod układem zasypowym zawiera ruszt wyposażony w komory podwiewne rozmieszczone wzdłuż i ewentualnie w poprzek rusztu, oraz spust żużla. Elementy te tworzą podstawową komorę spalania, a komory podwiewne wyposażone są w przewody służące do doprowadzenia tlenu.

187 706

Korzystnie do podstawowej komory spalania bezpośrednio, lub za pomocą kanału gazów odlotowych przyłączona jest komora dopalania wyposażona w przewód służący do doprowadzania powietrza potrzebnego do spalania.

Poza tym komora dopalania wyposażona jest w przewód służący do doprowadzania gazu o wysokiej wartości opałowej, natomiast do przewodu służącego do doprowadzania powietrza potrzebnego do spalania dołączony jest przewód doprowadzający tlen.

Do przewodu doprowadzającego gaz o wysokiej wartości opałowej przyłączony jest również przewód doprowadzający tlen.

Korzystnie, komora dopalania wyposażona jest w co najmniej jeden przewód recyrkulacyjny gazów odlotowych.

Dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku, energia konieczna do zgazowania nie jest doprowadzana z zewnątrz do odpadów poprzez proces nadmiernie silnego spalania w końcowej części rusztu i nagrzewania powietrza koniecznego do spalania oraz poprzez promieniowanie nagrzanego dzięki spalaniu sklepienia komory spalania, lecz energia ta powstaje w wyniku spalania odpadów, które zapalają się w sposób ciągły w obszarze ich podawania, w warunkach nadstechiometrycznych, a następnie odpady te spala się w warunkach podstechiometrycznych. Dzięki temu, zawsze powstaje ilość energii, która umożliwia stabilny proces spalania, który prowadzi do zmniejszenia ilości koksu pirolitycznego i sprzyja wypalaniu popiołu.

Ponieważ konieczna ilość energii pochodzi z paliwa w wyniku jego zapłonu i nie musi być przenoszona z zewnątrz na warstwę odpadów, skuteczność procesu jest większa i nie ma potrzeby stosowania tak dużej ilości odpadów do wytworzenia energii potrzebnej do procesu zgazowania, a daje to jednocześnie możliwość wytworzenia większej ilości użytecznych gazów.

W sposobie według wynalazku można znacznie obniżyć ilość dostarczanego powietrza, a więc równocześnie i ilość azotu działającego jako balast, co ma wiele zalet. Jedną z nich jest to, że mała ilość dostarczonego powietrza powoduje zmniejszanie prędkości przepływu gazów przez złoże masy palnej, co prowadzi do zauważalnego zmniejszenia strumienia lotnych pyłów. Inna zaleta polega na tym, że zmniejszenie udziału azotu ogranicza powstawanie w procesie spalania jego tlenków.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym przedstawiono schematycznie instalację do spalania odpadów wyposażoną we wtórne urządzenie do spalania.

Jak to wynika z rysunku, urządzanie w którym realizowany jest sposób według wynalazku obejmuje podstawową komorę spalania 1, używaną dotychczas do spalania śmieci i tworzącą z nią zestaw, służącą jako komora dopalania 2 instalację do spalania, za którą przyłączony jest wymiennik ciepła 3. Inne elementy instalacji, szczególnie takie jak urządzenia do oczyszczania gazów, nie zostały przedstawione na rysunku, ponieważ ich konstrukcja jest znana ze stanu techniki, i jej opis jest zbędny dla wyjaśnienia przedmiotowego wynalazku.

Podstawowa komora spalania 1 obejmuje lej zasypowy 4 z przyłączoną rynną zasypową 5, poprzez który na ruszt 6 dostarcza się odpady przeznaczone do spalania, przy czym odpady znajdujące się na ruszcie 6 zostały oznaczone oznacznikiem 7. Pod rusztem 6 znajdują się pojedyncze komory podwiewne oznaczone od 8a do 8e, poprzez które doprowadzone jest powietrze pobierane z przewodu doprowadzającego 9 i przepływające przez przewody oznaczone 9a - 9e. Powietrze to przepływa poprzez ruszt 6 i przedostaje się do przestrzeni spalania 10. Poprzez komory podwiewne 8a i 8b doprowadza się powietrze potrzebne do spalania, lub ewentualnie mieszanina powietrza i tlenu aby zapłon odpadów nastąpił w nadstechiometrycznym warunkach spalania.

Po tej wstępnej fazie zapłonu, poprzez komory podwiewne 8c - 8e dostarcza się do rusztu powietrza jako powietrze zgazowania, korzystnie mieszaninę powietrza z tlenem, przy czym ilość powietrza zgazowania i ilość tlenu są tak dobrane, że zgazowanie odpadów następuje w warunkach podstechiometrycznych ze współczynnikiem nadmiaru powietrza równym A = 0,4 do 0,8. Doprowadzenie tlenu do poszczególnych komór podwiewnych następuje poprzez przewody 11 a do 11e, które są zasilane tlenem z przewodu 11 i z których tlen zasysany jest do przewodów 9a - 9e. Każdorazowo, do regulacji ilości tlenu, służą zawory zainstalowane

187 706 zarówno na przewodach 9a - 9e jak i przewodach 11a - 11e, które to zawoiy nie zostały przedstawione na rysunku. Dodatkowe odprowadzenie tlenu prowadzi nie tylko do zwiększenia udziału tlenu w doprowadzonym powietrzu, lecz jednocześnie do zmniejszenia udziału azotu. Zgazowanie odpadów, w związku z tym przeprowadza się w taki sposób, że temperatura ustalona jest w zakresie 873 - 1123 K. Powstający przy tym gaz palny, który opuszcza komorę spalania poprzez przewód odpływowy 12 odprowadza się praktycznie bez straty ciepła do komory dopalania 2.

Żużel powstający w procesie zgazowania usuwany jest poprzez spust żużla 13.

We wtórnej instalacji do spalania, poprzez doprowadzenie przewodem 14 powietrza potrzebnego do spalania, współczynnik nadmiaru powietrza ustala się na poziomie 1,1 do 1,8 korzystnie 1,2. Występujące przy tym temperatury leżą w zakresie między 1223 i 1498 K. O ile gaz przeznaczony do spalania pochodzący z pierwotnej komory spalania 1 posiada zbyt małą wartość opałową, do instalacji, poprzez przewód 15 doprowadza się gaz o wysokiej wartości opałowej przykładowo gaz ziemny zarówno do przewodu 14 służącego do doprowadzania powietrza jak również do przewodu 15 dla gazu wysokoopałowego może być przyłączony przewód 16 względnie 17, przez który zasysany jest dodatkowo tlen. Korzystnie, można zastosować również przewód 18, aby wprowadzić recyrkulację gazu odlotowego w komorze dopalania 6, poprzez co uniknie się tego, że wprowadzenie w nadmiernej ilości powietrza potrzebnego do spalania, które byłoby niezbędne do wytworzenia turbulencji zwiększyłoby ilość gazów odlotowych, jak również spowodowałoby wzrost temperatury w komorze dopalania. Przy tym również i palne składniki występujące w gazach odlotowych mogą być spalone. Gazy wychodzące z wymiennika ciepła 3, poprzez przewód 19 doprowadzone są do instalacji oczyszczania gazów, która nie została przedstawiona na rysunku, gdyż nie stanowi przedmiotu wynalazku i jest ogólnie znana.

187 706

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania i wykorzystywania gazów z odpadów, w którym odpady transportuje się z wzdłuż rusztu w komorze spalania i doprowadza się do nich powietrze potrzebne do spalania, znamienny tym, że do komór podwiewnych (8a - 8e) usytuowanych przynajmniej wzdłuż rusztu (6) podstawowej komory spalania (1), doprowadza się powietrze potrzebne do spalania w taki sposób, że w obszarze podawania odpadów na ruszt (6), odpady (7) zapalają się przy nadstechiometrycznych warunkach doprowadzania tlenu, i że w kierunku spustu żużla (13) spalanie ogranicza się do warunków podstechiometrycznych, wymaganych do zgazowania palnych składników.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po zapłonie odpadów (7) do powietrza potrzebnego do spalania, dodaje się tlen w ilości podstechiometrycznej.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że temperatura zgazowania odpadów leży w zakresie między 873 i 1123 K.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że współczynnik nadmiaru powietrza służący do realizacji zgazowania odpadów (7) w warunkach podstechiometrycznych wynosi od 0,4 do 0,8.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dla wykorzystania wytworzonych gazów, palne składniki gazów pochodzące z podstawowej komory spalania (1) spala się wyłącznie w komorze dopalania (2), przyłączonej bezpośrednio lub za pomocą przewodu gazów odlotowych (12) do podstawowej komory spalania (1).
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że do gazu odlotowego pochodzącego z podstawowej komory spalania (1) doprowadza się powietrze potrzebne do spalania pobrane z otoczenia.
7. 7. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że w komorze dopalania (2), w zależności od wartości opałowej składników lotnych, oprócz powietrza koniecznego do spalania doprowadza się gaz o wysokiej wartości opałowej.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że do powietrza potrzebnego do spalania doprowadzanego do komory dopalania (2) i/lub do gazu o wysokiej wartości opałowej dodaje się tlen.
9. 9. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że do komory odpalania (2) doprowadza się recyrkulacyjny strumień gazu wylotowego, który miesza się gazami i powoduje ich dopalenie, przy czym gaz do recyrkulacji pobiera się po jego ochłodzeniu w układzie wykorzystania ciepła odlotowego.
10. 10. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że współczynnik nadmiaru powietrza w komorze dopalania (2) wynosi od 1,2 do 1,8.
11. 11. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że temperatura spalania w komorze dopalania (2) wynosi od 1223 do 1523 K.
12. 12. Urządzenie do wytwarzania i wykorzystywania gazów z opadów, znamienne tym, ze pod układem zasypowym (4, 5) zawiera ruszt (6) wyposażony w komory podwiewne (8a - 8e) rozmieszczone wzdłuż i ewentualnie w poprzek rusztu, oraz spust żużla (13), tworzące podstawową komorę spalania (1) a komory podwiewne (8a - 8e) wyposażone są w przewody (11 a - 11e) służące do doprowadzenia tlenu.
13. 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że do podstawowej komory spalania bezpośrednio, lub za pomocą kanału gazów odlotowych (12) przyłączona jest komora dopalania (2).
14. 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że komora dopalania (2) wyposażona jest w przewód (14) służący do doprowadzania powietrza potrzebnego do spalania.
15. 15. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że komora dopalania (2) wyposażona jest w przewód (15) służący do doprowadzania gazu o wysokiej wartości opałowej.

    187 706
16. 16. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że do przewodu (14) służącego do doprowadzania powietrza potrzebnego do spalania dołączony jest przewód (16) doprowadzający tlen.
17. 17. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że do przewodu (15) doprowadzającego gaz o wysokiej wartości opałowej przyłączony jest przewód (17) doprowadzający tlen.
18. 18. Urządzenie według zastrz. 13 albo 15, znamienne tym, że komora dopalania (2) wyposażona jest w co najmniej jeden przewód recyrkulacyjny (18) gazów odlotowych.