PT89808B

PT89808B - Metodo aperfeicoado de controlo automatico da combustao para camadas de combustao rotativas

Info

Publication number: PT89808B
Application number: PT89808A
Authority: PT
Inventors: Suh Yong Lee
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1994-02-28
Also published as: AU2868989A; ATE111586T1; DE68918131D1; EP0329984A2; IL89137A0; KR890013422A; EP0329984B1; EP0329984A3; JPH01302018A; AR240200A1; GR890100107A; AU607576B2; PT89808A; BR8900764A; KR0128279B1

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA

Resumo presente invento diz respeito a um método aperfeiçoado para controlar automãticamente a velocidade da combustão numa câmara de combustão que inclui um corpo cilíndrico de combustão rotativo (11) mediante o controlo do fornecimento de um gás de combustão a três zonas de combustão (A, B, C), tendo cada uma das referidas zonas (A, B e C) uma câmara de insuflação (36, 37 e 40) disposta directamente debaixo de si. As câmaras de insuflação (34, 37, e 40) encontram-se além disso, divididas

WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION

MÉTODO APERFEIÇOADO DE CONTROLO AUTOMÁTICO DA COMBUSTÃO PARA CAMARAS DE COMBUSTÃO ROTATIVAS

numa zona de fornecimento de um caudal de ar pela parte superior (36, 39 e 42) do material que está a ser queimado e numa zona de ícrnecimento de um caudal de ar pela parte inferior (35, 38 e 41) do material que está a ser queimado, formando-se assim seis zonas de fornecimento de ar que se regulam por meio de um regulador (51) a fim de se regular o fornecimento de gás de combustão a cada uma das seis zonas (35, 36, 38, 39, 41, 42) de fornecimento de ar. 0 regulador (51) responde a um detector de oxigénio (25) que se acha colocado no interior de uma conduta de fumos (24) e a um detector de temperatura (31) que se acha colocado no interior do corpo cilíndrico de combustão (11) de maneira a fazer com que a quantidade de oxigénio contida nos gases de escape (21) se mantenha dentro de limites predeterminados, indo o regulador (51) também regular a velocidade de rotação do corpo cilíndrico de combustão (11) que de maneira a obter-se uma combustão limpa e eficaz.

invento refere-se a uma câmara de combustão rotativa, para a inceneração de material residual municipal sólido, húmido ou seco, e mais particularmente a um método de controlo automático de combustão, melhorando para a câmara de combustão rotativa.

Por causa da diminuição da capacidade disponível nos aterros para descarga de resióuos sólidos, tentou-se obter uma redução correspondente do volume dos resíduos municipais sólidos que hão-de ser descarregados. 0 método principal utilizado neste programa é a incineração dos materiais combustíveis.

Se bem que um programa deste tipo tenha demonstrado ser satisfâtorio para reduzir o volume dos resíduos municipais sólidos, e ainda que tenha vantagem suplementar de produzir energia, as emissões de gazes de escape procedentes destas instalações devem ser controladas de maneira estricta para minimizar a quantidade de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos não queimados emitidos. Em alguns estados estabeleceram-se normas estrictas no que diz respeito â quantidade de monóxido de carbono autorizada nas emissões de gazes de escape, assim como no que diz respeito ao nível mínimo de oxigénio. A não observação destas normas de emissão pode dar lugar ao encerramento do incinerador. Fazendo funcionar estes incineradores de maneira mais eficaz, obtem-se uma combustão mais completa e, portanto, as emissões de gazes de escape poderão satisfazer os requisitos estabelecidos.

Conhece-se um tipo de instalação de incineração que tem uma câmara de combustão rotativa que estâ refrigerada por água. Um exemplo de uma câmara de combustão deste tipo descreve-se na patente U.S., número 3.822.651, registada no nome de Harris e colaboradores. Uma câmara rotativa refrigerada por âgua incluí, de maneira

geral, um corpo cilíndrico de combustão que tem uma parede lateral, geralmente cilíndrica, à volta da qual se aplicam umas bandas de suporte anelares que estão apoiadas sobre uns roletes para permitir a rotação do corpo cilíndrico ao redor do seu eixo longitudinal. 0 corpo cilíndrico tem uma extremidade de entrada geralmente aberta para receber o material que há-de ser queimado, constituído, por exemplo, por resíduos municipais sólidos cujo conteúdo de humidade pode variar. A extremidade oposta, ou extremidade de saída do corpo cilíndrico conduz a uma conduta de fumos. 0 corpo de combustão cilíndrico está inclinado em relação à horinzontal, estando sitiada a extremidade de entrada a uma altura superior â da extremidade de saída. Durante a combustão do material residual, este último desloca-se ao longo do eixo longitudinal do corpo cilíndrico, de tal maneira que os produtos de combustão sólidos saiam do corpo cilíndrico pela extremidade mais baixa. Os gases de escape e os produtos de combustão sólidos saem do corpo cilíndrico pela extremidade de saída. 0 corpo de combustão está refrigerado por tubos de refrigeração unidos por inter-conexões permeáveis aos gases para formar a parede lateral geralmente cilíndrica do corpo cilíndrico.

Uma vez que a composição do material residual é variável, pode ser difícel manter um caudal de alimentação constante dos resíduos sólidos no corpo cilíndrico, e portanto a intensidade do fogo varia ao longo do tempo. Igualmente o calor da combustão dos resíduos sólidos que corresponde a cada carga introduzida na câmara de combustão varia muito. oPor conseguinte, a constituição dos gases de escape pode também variar ao longo do tempo. Controlando a velocidade de combustão no interior do corpo cilíndrico produz-se uma iceneração mais eficaz e obtem-se uma constituição mais estável dos gases de escape e urr.a menor quantidade de hidrocarbonetos não queimados. Mais particularmente, resulta importante manter o nível de monóxido

-5de carbono abaixo de 100 ppm, uma vez que este é o nível requerido pela maioria dos Estados. Um outro no interesse dos operários dos icineradores de resíduos consiste em que o nível de oxigénio dos gases de escape não deve ser inferior a 3%.

Outro problema associado a uma combustão ineficaz dos resíduos sólidos municipais numa câmara de combustão rotativa é a formação de escórias (c1inker). As escórias, que consistem usualmente em cinzas fundidas, material vidroso amolecido, etc., podem formar-se na câmara de combustão e criar problemas no funcionamento da mesma. 0 maior motivo de formação de escórias resulta da existência de um ponto quente localizado na câmara de combustão. Em consequência da natureza variado dos resíduos sólidos municipais, não é sempre possível um leito de combustível perfeítamente uniforme e que queime da mesma maneira na câmara de combustão.

Portanto, o objectivo do presente invento consiste em controlar com mais precisão a quantidade de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos não queimados presentes nos gases de escape de uma câmara de combustão rotativa para obter a combustão mais eficaz dos resíduos sólidos municipais.

Outro objectivo do presente invento consiste em compensar as mudanças de velocidade de combustão que se produzem no interior de uma câmara de combustão rotativa em função da natureza variável dos resíduos sólidos municipais.

Outro objectivo mais do presente invento consiste em controlar automáticamente a velocidade de combustão de uma câmara de combustão rotativa para manter a temperatura na câmara de combustão a um nível estável

suficientemente elevado para completar a combustão, ainda que inferior ao nível a que se começam a formar escórias.

Os objectivos acima referidos obtêm-se graças ao método melhorado do presente invento para controlar a combustão numa câmara de combustão rotativa mediante um controlo preciso do fornecimento do gás de combustão a seis zonas de combustão de uma câmara de combustão rotativa utilizada para queimar material residual municipal sólido. 0 método melhorado do presente invento inclui as étapas que consistem, em detectar a quantidade de oxigénio presente nos gases de escape para produzir um sinal do sensor de oxigénio, assim como em detectar a temperatura no interior da câmara de combustão para produzir um sinal do sensor de temperatura, e controlar automáticamente o gás de combustão, ou o ar, fornecidos a três zonas de combustão diferentes em resposta a estes sinais, para manter com maior precisão a um nível pré-determinado, o nível do oxigénio contido nos gases de escape. Definindo no corpo cilíndrico de combustão três zonas que têm cada uma as zonas de fornecimento do gás de combustão, é possível conseguir a combustão mais eficaz do material residual municipal sólido, mediante o controlo separado e independente de gás de combustão fornecido a cada uma destas seis zonas.

invento que se descreve nas reivindicações poderá entender-se mais claramente, lendo a seguinte descrição detalhada em conjunto com os desenhos que se dão apenas a título de exemplo, e nos quais:

A Figura 1 é um alçado de uma secção transversal, de uma câmara de combustão rotativa que inclui um método de control de combustão melhorado de acordo com o presente invento;

A Figura 2 é um alçado esquemático

-7da extremidade e em secção transversal pela linha II-II da

Figura 1, da câmara de combustão rotativa;

A Figura 3 é uma ampliação de um segmento fragmentado da estrutura da Figura 2;

A Figura 4A é um gráfico da precentagem volumétrica de oxigénio nos gases de escape de uma câmara de combustão rotativa em função do tempo;

A Figura 4B é um gráfico do número de partes por milhão (ppm) de monóxido de carbono nos gases de escape de uma câmara de combustão rotativa em funçaó do tempo, o que quer dizer, o mesmo tempo que se representa na Figura 4A; e

A Figura 5 é um organigrama que apresenta as sucessivas etapas realizadas pelo controlo de combustão com o fim de obter um controlo mais eficaz da combustão.

Uma câmara de combustão rotativa típica, como a que está representada nas Figuras 1,2 e 3, tem uma câmara de iceneração constituída por um corpo de combustão geralmente cilíndrico (11) que é constituído em alternativa por tubos de refrigeração (12) dispostos longitudinalmente e estruturas de peças intermédias perfuradas (13). As estruturas de peças intermédias (13) são feitas preferencialmente em barras de aço e têm os orifícios (14) que as atravessam a fim de fornecer o gás de combustão, preferencialmente ar, ao corpo cilíndrico de combustão (11). 0 material sólido, em particular materila residual municipal sólido (14), é queimado no interior do corpo cilíndrico de combustão rotativo (11). 0 corpo cilíndrico (11) gira em torno do seu eixo longitudinal de rotação que está inclinado ligeiramente em relação à horizontal, pelo que a

sua extremidade de entrada (16) está um pouco mais alta do que a sua extremidade de saída (17). Quando se observa da extremidade de saída (17) na diracção da secção transversal II-II , o corpo cilíndrico de combustão (11) gira (neste exemplo) na diracção dos ponteiros do relógio que se representa através da seta (18), com o fim de misturar contínuamente o materila residual (15). Isto facilita a secagem do material residual relativamente húmido, pondo-o em contacto de maneira contínua com a superfície do leito de combustão, onde a combustão se produz normalmente. As extremidades de entrada (16) e de saída (17) do corpo cilíndrico de combustão (12) estão geralmente rodeadas por uns aros de suporte (19) que se apoiam sobre meios de rotação, preferencialmente uns roletes (20). Isto permite realizar a rotação do corpo cilíndrico de combustão (11).

Enquanto se efectua a iceneração do material residual, os gases de escape representados pelas setas (21), que são gerados por esta combustão, saem do corpo cilíndrico de combustão (11) e penetram numa zona de escape (22) formada por recinto (22) (ver Figura 2). Os gases de escape (21) saem da zona (23) através de uma conducta de fumos (24) situada na extremidade de saída (17) da câmara de combustão (11) e fluem para além de um sensor de oxigénio (25). Por outro lado, os produtos da combustão sólidos ou cinzas (26), saem também do corpo de combustão cilíndrico (11), pela extremidade de saída (17). A ligeira inclinação do corpo de combustão cilíndrico (11), facilita a descarga destes produtos de combustão sólidos ou cinzas (26).

No interior dos tubos de refrigeração (12) existe uma circulação de um refrigerante, tipicamente água, que penetra nos tubos de refrigeração (12) a partir de um colector anelar (27) situado na extremidade de saída (27) do corpo de combustão cilíndrico (11). 0 refrigerante

flui até à extremidade de entrada (16) até um meio de retorno (não representado) que faz regressar o refrigerante, o qual foi aquecido pela icineração do material residual, até ao colector (27). Do colector (27) o refrigerante com elevada energia é conduzido para um permutor de calor ou caldeira (28) através de um tubo de alimentação (29). 0 permutor de calor (28) está inter-ligado com um sistema de produção de energia elétrica accionado por vapor de água (não representado) como é sabido nesta técnica. Desde o permutor de calor (28), o refrigerante contendo baixa energia penetra de novo nos tubos de refrigeração (12) através do colector anelar (27) para constituir um circuito fechado.

corpo cilíndrico de combustão (11) é geralmente constituído por trêz zonas de ambustão, (A), (B) e (C) dispostas em série longitudinal ao longo do corpo cilíndrico de combustão (11), conforme se representa na Figura 1. A função principal da zona (A) consiste em secar o material residual, ainda que a combustão se inicie nela. A maior parte da combustão do material residual (15) verifica-se na zona central (B). No interior da zona (C), a combustão do resíduo sólido está essencialmente terminada. Um dispositivo de detecção de temperatura (31), contituído essencialmente por um termopar, está situado preferencialmente na zona (A) do corpo cilíndrico (11). 0 sensor de temperatura (31) detecta a temperatura no interior do corpo cilíndrico de combustão (11), por razões que se precisarão em pormonor na continuação desta descrição.

Abaixo de cada uma das três zonas de combustão (A), (B) e (C) existem umas condutas ou caixas de ventilação (34), (37) e (40) respectivamente. Por motivos que se compreenderão fácileneite, cada caixa de ventilação é constituída por uma zona de afluxo de ar pela parte inferior e uma zona de afluxo de ar pela parte superior. 0 gás de combustão, o ar, é fornecido ao corpo cilíndrico de combustão (11) através dos orifícios (14) das

estruturas das peças intermédias perfuradas (13) por meio destas caixas de ventilação (34), (37) e (40). Para fornecer o gás de combustão o ar, a parte da zona (B) do corpo cilíndrico de combustão (11), a caixa de ventilação (37) da zona (B) com se pode ver na Figura 2, inclui uma zona (38) de afluxo de ar pela parte inferior e uma zona (39) de afluxo de ar pela parte superior, separadas pelas paredes das caixas de estanqueidade (43), (44), e (45), dispostas de modo que se estandam longitudinalmente numa posição adjacente ao corpo de combustão cilíndrico e cooperam com uma pluralidade de tiras de estanque idade em forma de pata de cão (46) com a finalidade de assegurar a estanque idade dos vários segmentos da zona (B) da caixa de ventilação (37) Começando na zona angular do corpo cilíndrico (11) que corresponde aproximadamente ao ângulo das 5 horas e continuando na direcção dos ponteiros do relógio, a zona (39) de afluxo de ar, pela parte superior está definido pelas extremidades da caixa de ventilação (43) e (44), enquanto que a zona (38) de afluxo de ar pela parte inferior está delimitada pelas extremidades (44) e (45). Durante a combustão do material residual sólido (15), pelo fogo como se indica genéricamente em (47), os gases de escape (21) saem do corpo cilíndrico de combustão (11) e passam através da conducta de fumos (24).

gás de combustão é fornecido a cada uma das caixas de ventilação (34), (37) e (40) por meio de um ventilador (48) através da conduta de ar (49). 0 gás de combustão é fornecido em separado às zonas de afluxo de ar pela parte inferior e pela parte superior (35), (36), (38), (39), (41) e (42) por meio de condutas correspondentes (35’), (36'), (38'), (39'), (41') e (42') as quais fazem a ligação entre a conduta de ar (49) e as seis zonas, tendo cada uma das condutas um registo (50) nelas situado. Os registos da conduta (50) constituem o meio de controlo principal descrito de acordo com o presente invento.

ar que aflui pela parte superior é o que circula desde as zonas de ar (36), (39) e (42) através da zona de orifícios (14) no corpo cilíndrico de combustão (11) que ficam a descoberto sobretudo em consequência do movimento rotativo do material residual (15). Chama-se ar que flui pela parte superior devido ao facto do gás de combustão fluir naturalmente através dos orifícios descobertos sobre o material residual (15), uma vez que este é o trajecto de menor resistência. Simultâneamente, o ar que flui pela parte inferior é o que circula desde a zona de ar (35), (38) e (41) através da zona de orifícios (14) no corpo cilíndrico de combustão (11) que permanece coberta pelo materila residual (15). Uma vez que o material residual (15) é constituído tipicamente por objectos de forma irregular, o ar que flui pela parte inferior filtra-se através do material residual (15) para chegar até à superfície onde se está a efectuar a combustão. Isto facilita a secagem do material residual húmido (15) particularmente na zona (A). Uma vez que a combustão se produz principalmente na zona (B), a distinção entre fluxo de ar pela parte inferior e fluxo de ar pela parte superior não se aplica geralmente a zona (C). A importância deste facto poder-se-á compreender claramente.

De acordo com o presente invento, e segundo se representa na Figura 2, os registos (50) e o dispositivo de rotação (20) estão controlados por uma unidade de controlo (51). A unidade de controlo (51) é constituída por um microprocessador (52), o controlo (53) de registos das caixas de ventilação e o regulador do accionamento rotativo (54). as entradas que se aplicam à unidade de controlo (51) são sinais procedentes do sensor do oxigénio (25) colocadoro interior da conduta de fumos (24) e o dispositivo de detecção de temperatura (31), colocado preferencia lmente no interior da zona (A) do corpo cilíndrico de combustão (11). Depois de se iniciar a combustão e quando ela se

do ela se mantém automáticamente o sistema de controlo actua para manter uma velocidade de combustão constante.

Enquanto se verifica a combustão do material residual sólido (15), os gases de escape (21) saem pela conduta de fumos (24) e são detectados pelo sensor do gás oxigénio (25). Isto produz um sinal no sensor de oxigénio que é enviado para a unidade de controlo (51) . 0 microprocessador (52) da unidade de controlo (51), que pode ser programado por um perito familiarizado com esta técnica, responde ao sinal do sensor de oxigénio gerando um sinal de saída baseado na percentagem de oxigénio detectado nos gases de escape (21). São gerados diferentes sinais de saída consoante o nível de oxigénio é superior ou inferior a um valor pré-determinado dentro da gama de aproximadamente 4 a 10% em volume, e preferencialmente compreendido entre 5% e 8% aproximadamente. A regulação preferencial é função do material que se está a icinerar que é específico de cada instalação.

Existe uma relação entre a quantidade de oxigénio e a quantidade de monóxido de carbono nos gases de escape (21). Esta relação pode ser observada por meio de gráficos comparando as Figuras 4A >.e 4B. Enquanto o nível de oxigénio se mantém a um nível compreendido entre 4% e 10% em volume, a quantidade de monóxido de carbono presente nos gases de escape (21) é virtualmente nula. Uma vez que isto representa a combustão mais eficaz do material residual sólido (15), é conveniente dispor de um método para controlar mais rigorosamente a quantidade de monóxido de carbono presente nos gases de escape. Controlando a quantidade de oxigénio presente nos gases de escape com e finalidade de determinar quanto ar de combustão há-de ser fornecido ao corpo cilíndrico de combustão (11), é possível realizar uma combustão mais eficaz dos resíduos municipais (15), qualquer que seja a sua constituição.

A primeira etapa a realizar quando a percentagem do gás oxigénio nos gases de escape (21) não apresenta um valor pre-determinado incluído aproximadamente entre 5% e 8% consiste em ajustar a circulação de ar na caixa de ventilação (40) da zona (C). Se o conteúdo de oxigénio é inferior à gama especificada, aumenta-se a circulação de ar na zona (C); se o conteúdo de oxigénio é superior a 8%, reduz-se a circulação de ar. A distribuição do ar entre a zona de afluxo de ar pela parte inferior e pela parte superior é essencialmente idêntica na zona (C). Uma vez que não se efectua quase nenhuma combustão de sólidos na zona (C) e que os gases apenas se queimam ou se combinam com o oxigénio, o efeito de introdução de uma quantidade de ar maior ou menor numa zona em relação à outra de qualquer das zonas (41) ou (42) tem poucas consequências. De forma preferencia 1, o controlo do ar que penetra na zona (C), efectua-se ajustando as aberturas dos registos (50) das caixas de ventilação. Preferencialmente, as aberturas dos registos que correspondem às zonas de afluxo de ar para a parte inferior (41) e para a parte superior (42) da caixa de ventilação (40) devem ter um valor mínimo aproximadamente de 10% e um valor máximo de 100% aproximadamente. Ainda que, num segundo modo de realização isto possa também ser efectuado fazendo variar a velocidade de um ventilador no assoprador (48) ou ajustando a abertura do registo do assoprador, isto faria também variar a quantidade de gás de combustão fornecido â caixa de ventilação (34) da zona (A) assim como na caixa (37) da zona (B). Por conseguinte, esta variante requere o ajuste simultâneo das aberturas dos registos das caixas de ventilação (34) e (37) para manter nestas duas zonas uma circulação de ar constante. Além do mais, quando se escolhe e segundo modo de realização, o regulador deverá ser programado para manter a circulação mássica na caixa de ventilação (34) na zona (A) e na caixa de ventilação (37) da zona (B) se se ajustar o gás de combustão da caixa de ventilação (40) da zona (C),

ajustando â velocidade do assoprador (48) ou a abertura do reg isto.

controlo da circulação do ar da zona (C) deverá ser o suficiente para que o nível de oxigénio nos gases de escape (21) se estabeleça no ponto de regulação compreendido aproximadamente entre 4% e 10% em volume nos gases de escape (24). Se a velocidade de combustão no corpo cilíndrico de combustão (11) é escessíva ou insuficiente para controlar o nível de oxigénio mediante o controlo do fornecimento de gás de combustão apenas na zona (C), o regulador das caixas de ventilação (53) é activado pelo micro-processador (52) para passar à etapa seguinte.

As seguintes etapas descritas no que se segue estão destinadas a reduzir a solicitação de oxigénio no corpo cilíndrico de combustão (11) mediante a limitação de fornecimento de gás de combustão à zona onde se está a efectuar a combustão activa. Usualmente, a combustão em fase gasosa está-se a efectuar activamente na zona (B), ainda que as vezes, se possa produzir na zona (A) a combustão do material residual (15). Limitando o fornecimento de gás de combustão às zonas (A) e (B), especialmente entre as zonas de afluxo de ar pela parte inferior (35) , (38) e nas zonas de afluxo de ar pela parte superior (36) , (39), a velocidade de combustão diminui muito rápidamente e a solicitação de oxigénio cai imediatamente, o que faz aumentar o seu nível de percentagem nos gases de escape (21). Ao inverso, quando se fornece gás de combustão adicional às zonas (A) e (B), a velocidade de combustão do material residual sólido (15) aumenta e, por conseguinte, a percentagem de oxigénio nos gases de escape (21) diminui.

Uti 1 izando o sinal precedente o sensor de oxigénio (25), no micro-processador (52) instrui o regulador das caixas de ventilação (53) para controlar automáticamente o fornecimento de gás de combustão às caixas de ventilação (38) e (39) da zona (B) da seguinte forma: se o nível de oxigénio nos gases de escape (21) é inferior a 5% aproximadmente, e, preferencialmente se é inferior a 4,5% reduzir-se-à o fornecimento de gás de combustão a esta zona; e se o nível de oxigénio é superior a

8% aproximadmente, aumentar-se-à a quantidade de gás de combustão fornecida à zona (B), isto ocorrerá assim da forma especialmente exacta quando a regulação do ar à zona (C) tiver sido feito actuando no ventilador ou no registo do assoprador (48). De forma preferencial, o controlo do gás de combustão fornecido à zona (B) consiste em fornecer à zona (38) de afluxo de ar pela parte inferior uma percentagem de gás de combustão superior ao que se fornece à zona (39) de afluxo de ar pela parte superior, da ordem de 60% a 40%, uma vez que o afluxo de ar pela parte inferior tem mais influência na velocidade de combustão. Os graus de abertura mínimo e máximo dos registos para as zonas de afluxo de ar parte inferior (38) e pela parte superior (39) da zona (B) serão preferencialmente de 10% e 80%, respect i vamente.

Se as etapas precedentes não permitem conseguir que o nível de oxigénio se situe no ponto de regulação, o micro-processador (52) instrui o regulador da caixa de ventilação (53) para efectuar a operação seguinte. Se o nível de oxigénio, indicado pelo sensor de oxigénio (25), for superior a 8,5%, aumenta-se o fornecimento de gás de combustão à zona (A); e se o nível de oxigénio for inferior a 4%, fornece-se menos gás de combustão à zona (A). De forma preferencial, o regulador da caixa de ventilação (53) efectua esta operação ajustando o fornecimento de gás de combustão à zona (36) de afluxo de ar

pela parte superior da zona (A), em funçaõ do sinal do sensor de oxigénio. A zona (36) de afluxo de ar pela parte superior da zona (A) tem preferencialmente um grau de abertura máximo do registo de 50% proximadamente, e um limite mínimo de proximadamente de 0%. 0 fornecimento de gás de combustão da zona de afluxo de ar pela parte inferior (35) da zona (A) controla-se pelo sinal recebido pelo micro-processador (52) desde o dispositivo de detecção da temperatura (31). 0 fim desta operação consiste em introduzir gás de combustão na caixa correspondente à zona de ventilação (35) de afluxo de ar pela parte inferior da zona (A) a fim de facilitar a secagem do material residual sólido extremamente húmido (15). A abertura do registo da zona (35) de afluxo de ar pela parte inferior da zona (A) deve ter um grau de abertura mínimo e um grau de abertura máximo e uma velocidade de circulação dos gases de combustão correspondente, inversamente proporcional ao valor lido no dispositivo de detecção de temperatura (31) do corpo cilíndrico de combustão. Assim, se o dispositivo de detecção de temperatura (31) produz um sinal superior a um ponto de regulação pré-determinado, o qual é unico para cada instalação, produz-se o fornecimento de gás de combustão à zona (35) de afluxo de ar pela parte inferior e este fornecimento aumenta-se automáticamente se o sinal toma um valor inferior a um valor de regulação de temperatura pré-determinada. De forma geral, temperatura manter-se-à num ponto de regulação da ordem de 1100°C (2000°F). No entanto, enterder-se-à que os pontos de regulação dependem da colocação do dispositivo no interior do corpo cilíndrico de combustão (11), assim como do tamanho da câmara de combustão.

Numa etapa adicional, a velocidade de rotação do corpo cilíndrico de combustão (11) pode ser ajustada. Esta operação será necessária se as operações que a antecedem não tiverem conseguido manter o nível de oxigénio nos gases de escape (21) dentro da gama pré-deter-17-

minada compreendida entre 5% e 8%, e mais preferencia 1 mente 6% em volume. Isto pode ocorrer no caso de material residual extremamente húmido (15), no qual o nível de oxigénio será superior a 8%, ou no caso em que a velocidade de rotação, representada pela seta (18), tenha sido aumentada anteriormente e se está icinerado agora material residual mais seco (15) no corpo cilíndrico de combustão (11) com um nível de oxigénio inferior a 5%. Uma vez que a combustão se efectua na superfície do material (15) que está a rodar de forma contínua, o aumento da velocidade de rotação aumentará a velocidade de combustão porque se porá contínuamente em contacto com o fogo (47), material novo (15). No caso de um material residual extremamente húmido (15), uma velocidade de rotação mais rápida permitirá secar o material mais rápidamente quando a sua superfície é submetida à acção de fogo (47), conjuntamente com o efeito de secagem realizado pelo ar adicional préviamente introduzido através da zona (35) de afluxo de ar na zona (A).

controlo da velocidade de rotação do corpo cilíndrico de combustão (11) está baseado no sinal de saída precedente do dispositivo de detecção de temperatura (31). 0 material residual seco queimará a uma temperatura superior à do material residual húmido. Se a temperatura no corpo cilíndrico de combustão (11) é superior ao valor de regulação de temperatura pré-determinada, segundo está indicado pelo dispositivo de detecção de temperatura (31), o micro-processador (52) enviará ao regulador de rotação (54) instruções para reduzir a velocidade de rotação do dispositivo de rotação (20) e portanto do corpo cilíndrico de combustão (11). Uma redução da velocidade de rotação dará lugar à diminuição da quantidade de material (15) em contacto com a superfície, redunzindo assim a velocidade de combustão, de modo que a combustão se realize principalmente na zona (Β). Inversamente, se a temperatura no interior do corpo cilíndrico de combustão (11)

é insuficiente, o que indica a presença de um material residual húmido, o regulador de rotação (54) aumentará a velocidade de rotação do corpo cilíndrico de combustão (11) para secar o material residual húmido e aumentar a velocidade de combustão, uma vez que a maior quantidade de material residual (15) ficará a descoberto à superficie, produzindo assim a secagem do material residual húmido e aumentando a velocidade de combustão.

A quantidade de ar que há-de ser introduzida em cada zona, ou o aumento/redução da velocidade de rotação, necessário para manter uma velocidade de combustão mais estável, depende da amplitude do desvio detectado pelos sensores em relação aos pontos de regulação pré-determinada. Uma vez que estes parâmetros dependem também do tamanho da câmara de combustão, cada instalação de icineração requere a definição de parâmetros especiais. No entanto, realizando estas operações precisas de acordo com o presente invento, segundo se representa no organigrama da Figura 5, baseando-se sómente nos sinais de saída produzidas pelo sensor de oxigénio (25) e o sensor de temperatura (31), a velocidade de combustão do material residual municipal sólido (15) pode ser controlada de forma extremamente eficaz, quaisquer que sejam as variações da sua composição no decurso do tempo, especialmente no que se refere ao seu conteúdo em humidade, para manter o nível de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos não queimados dentro de valores muito inferiores aos dos requesitos legais. 0 método de controlo melhorado é capaz de manter a temperatura da câmara de combustão dentro de um valor sufi dentemente elevado para completar a combustão, ainda que inferior ao nível em que se começam a formar escórias, qualquer que seja o tamanho da câmara de combustão. Além do mais este método minimiza as variações de temperatura a que se pode iniciar a formação de escórias, quando a combustão tiver começado a auto-manter-se na câmara de com-19-

bustão. Igualmente obeter-se-à uma velocidade de combustão mais estável, independentemente da velocidade de alimentação, impedindo assim a formação de escórias. Deste modo, o volume de material residual sólido pode ser tratado em mais de 90% com um método limpo e eficaz.

Ainda que se tenham descrito detalhadamente uns modos de realização específicos do invento, os peritos na técnica compreenderão que diversas modificações e alterações podem ser introduzidas nestes detalhes à luz dos ensinamentos da descrição. Por conseguinte, as disposições particulares descritas têm um caracter meramente ilustrativo e não limitativo no que respeita ao alcance do invento, o qual se apresenta em toda a sua amplitude nas rei vindicações juntas e em qualquer das suas equivalentes.

Descrito o objectivo do presente invento nas suas partes destintas declara-se que o âmbito do mesmo é definido nas seguintes reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1-.- Método para controlar automaticamente a combustão numa câmara de combustão rotativa que apresenta um corpo cilíndrico de combustão rotativo no interior do qual se queimam resíduos sólidos por meio de ar que é fornecido ao referido corpo cilíndrico através de uns orifícios que se acham distribuídos ao longo do seu comprimento e do seu perímetro, sendo o ar fornecido através de uma série de condutas em três zonas do referido corpo cilíndrico, a saber, uma zona de entrada adjacente à extremidade por onde se procede à introdução dos referidos resíduos sólidos no interior do referido corpo cilíndrico, uma zona de saída disposta numa posição adjacente à extremidade a partir da qual os gases de escape e as cinzas saem do referido corpo cilíndrico e uma zona intermédia disposta entre as referidas zonas de entrada e de saída, encontrando-se além disso, as referidas condutas divididas de maneira a poderem fornecer ao mesmo tempo um caudal de ar pela parte inferior do material que estâ a ser queimado e um caudal de ar pela parte superior do material que está a ser queimado em cada uma das referidas zonas do referido corpo cilíndrico, caracterizado por compreender as seguintes operações:

f fazer-se variar individualmente o caudal de ar fornecido pelas referidas partes inferior e superior em cada uma das referidas zonas do referido corpo cilíndrico em respostas às alterações da temperatura no referido corpo cilíndrico e às alterações da percentagem de oxigénio contido nos referidos gases de escape, e fazer-se variar a velocidade de rotação do referido corpo cilíndrico em resposta às alterações da temperatura no referido corpo cilíndrico de maneira a obter-se uma combustão geralmente completa dos referidos resíduos de escó-21- rias no interior do referido corpo cilíndrico.
2^á.- Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a operação que consiste em fazer-se variar individualmente a quantidade de ar introduzida em cada uma das referidas zonas do referido corpo cilíndrico incluir a variação do caudal de ar que é fornecido pela referida parte inferior na referida zona de saída em resposta às alterações de temperatura no referido corpo cilíndrico e a variação da velocidade de rotação do referido corpo cilíndrico com o ibjectivo de se manter uma temperatura pre-determinada no referido corpo cilíndrico.
3^a.- Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a referida temperatura pre-determinada ser geralmente de 1.100°C.
4^a.- Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a operação que consiste em fazer-se variar individualmente a quantidade de ar introduzida em cada uma das referidas zonas do referido corpo cilíndrico incluir a variação, segundo uma ordem pre-determinada, do caudal de ar que é fornecido pela referida parte superior na referida zona de saída do referido cilindro, do caudal de ar que é fornecido pela referida parte inferior na referida zona intermédia do referido corpo cilíndrico e do caudal de ar que é fornecido pelas referidas partes inferior e superior na referida zona de entrada do referido corpo cilíndrico, com o objectivo de se fazer com que a quantidade de oxigénio contida nos referidos gases de escape se mantenha dentro de limites pre-determinados.
5-.- Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por os referidos limites pre-determinados da quantidade de oxigénio contida nos referidos gases de escape se acharem compreendidos geralmente entre os 4 e os 10% em volume.
6⁵.- Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a operação que consiste em fazer-se variar individualmente a quantidade de ar introduzida em cada uma das referidas zonas do referido corpo cilíndrico incluir a variação da referida quantidade de ar feita de uma maneira sequencial, começando-se pela variação do caudal de ar que é fornecido pela referida parte superior na referida zona de saída do referido corpo cilíndrico, continuando-se a seguir pela variação do caudal de ar que é fornecido pela referida parte inferior na referida zona intermédia do referido corpo cilíndrico e depois pela variação do caudal de ar que é fornecido pelas referidas partes inferior e superior na referida zona de entrada do referido corpo cilíndrico, fim de se fazer com que a quantidade de xoigénio contida nos referidos gases de escape se mantenha dentro de limites pre-determinados.

-237³.- Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os referidos limites pre-determinados da quantidade de oxigénio contida nos referidos gases de escape se acharem compreendidos geralmente entre os 4 e os 10% em volume.