PT93649B

PT93649B - Instalacao de combustao, para queima de material combustivel, especialmente lixo

Info

Publication number: PT93649B
Application number: PT93649A
Authority: PT
Inventors: Martin Rudolf Zweifel; Daniel Spreiter
Original assignee: Asea Brown Boveri
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1990-04-03
Publication date: 1998-05-29
Also published as: NO174438B; DK0391146T3; ES2044286T3; NO174438C; NO901484L; JPH02287008A; NO901484D0; EP0391146A1; ATE95907T1; EP0391146B1; PT93649A; DE59003045D1

Description

MEMÓRIA DESCRITIVA presente invento refere-se a uma instalaçSo de combustão para queima de material combustível, especialmente de lixo, com uma grelha de fornalha formada por séries de barras de grelha, dispostas numa câmara de combustão, na qual está intercalado um dispositivo de alimentação, disposto numa entrada de material, com o qual a dosagem do material para combustão se efectua para agrelha de fornalha, recebendo a grelha de fornalha o ar de combustão, designado por ar primário, necessário para a combustSo do material de queima na grelha de fornalha da zona de corrente inferior da câmara de combustSo, e um dispositivo para funcionamento desta ins talaçSo de combustSo.

Na combustSo do material de queima, como por exemplo lixo, verificam-se diversos problemas suplementares em comparaçSo com a queima de um material uniforme. Para a caracterizaçSo do lixo foi criada a noçSo de lixo uniforme, na qual se compreendem os lixos do mésticos preparados e material de queima semelhante. Estes resíduos estSo separados de sucatas metálicas, vidro e partes inertes e compostas, e apresentam um poder calorífico relativamente elevado de cerca de 15000 KJ/Eg. Devido ao poder calorífico relativamente elevado, este lixo uniforme coloca exigências muito elevadas ao processamento térmico, ou seja, ao comando das evoluções da combus tão, sistemas mecânicos da grelha de fornalha e não apenas devido à grande diferença na composiçSo deste lixo designado por BRAM,

RD3? ou ΡΙίίΠ?]?. Nestes conceitos sSo incluídos também outros materiais combustíveis, por exemplo, detritos de cascas ou outros bastante diferentes da composiçSo heterogénea normal do lixo e também materiais formados por poucos componentes.

elevado poder calorífico unitário do lixo que apresenta uma extrema aptidSo para igniçSo, exige uma grelha de fornalha cu jo funcionamento se possa adaptar de forma optimizada aos fenómenos de combustSo fortemente divergentes.

Este tipo de grelha de fornalha é conhecido, por exemplo, do texto da patente US-A-4 320 710 da mesma requerente. Esta apresen ta uma fornalha com uma linha de grelhas horizontais ou ligeiramen te inclinadas e - vistas no sentido do escoamento do material - sé

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-5ries de barras de grelhas dispostas em série, as quais estão dispostas de forma alternadamente fixa ou que se podem mover para lá e para cá. As séries de barras de grelha móveis são postas em mo vimento nos dois sentidos por um accionamento mecânico alternativo, através do qual elas executam um movimento oscilante num eixo de torsão, e com isto movimentam as séries de barras de grelha.

As séries de barras de grelha móveis próximas executam aqui, objectivamente, um movimento contrário, as quais estão dispostas de forma alternada com as séries de barras de grelha fixas, processan do-se assim,não apenas a deslocação do material combustível para a frente,mas também o avivar e o revolver constantes do mesmo. 0 ac cionamento das séries de barras de grelha é regulável sem escalonamento e permite uma evolução lenta e contínua do movimentó'. A linha de grelhas horizontal ou ligeiramente inclinada dá origem a uma altura de construção reduzida e não apresenta peças susceptíveis de manutenção na zona de corrente inferior.

A admissão do ar primário necessário â combustão processa-se de baixo para cima através de funis de passagem das grelhas que actuam como zonas de ventilação ao longo da grelha. Devido à elevada densidade do revestimento da grelha verifica-se uma queda da pressão atmosférica acentuada entre a parte de baixo da grelha e o leito do lixo,com o que se consegue obter uma distribuição mui to regular do ar em toda a superfície da grelha, independentemente da densidade da camada combustível, e evita-se assim uma combustão total esporádica da camada de lixo com as desvantajosas consequen cias para o produto combustível.

Esta grelha de fornalha conhecida, já demonstrou as suas aptidões em muitas instalações, embora se verifiquem ainda limites na sua aplicação condicionados pelo elevado poder calorífico e com tendência a aumentar do lixo uniforme.

Aqui o invento estabelece como objectivo prioritário a cons truçâo de uma instalação de combustão do tipo descrito no início, de modo que permita a combustão de lixo uniforme de elevado poder calorífico sem problemas, sendo evitada a ignição antecipada do li xo, impedindo assim a formação de gases de destilação lenta, o que provoca um efeito positivo na poluição com produtos nocivos.

Este objectivo é conseguido,de acordo com o invento, através

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-4da subdivisão da grelha de fornalha em zonas de grelha, na parte de entrada na primeira zona de grelha ligada ao dispositivo de ali mentação, pelo menos, uma parte das séries de barras de grelha ser formada sem saída de ar para o ar primário na câmara de combustão. Assim consegue-se que, apesar da extrema aptidão para a ignição do lixo unitário, não se verifique um fogo intensivo na transposição do dispositivo de alimentação da fornalha, para a grelha, conseguindo-se obter as condições para uma eficiência de combustão ele vada.

invento inclui também um processo com o qual é possível obter uma combustão optimizada do material, para queimar e esta queima caracteriza-se pelo facto de, pelo menos, as séries de bar ras de grelha no lado da entrada sem saída de ar conduzidas -para a câmara de combustão terem um arrefecimento forçado, através do ar primário, transportado da zona de corrente inferior da câmara de combustão objectivamente o ar primário aquecido através do arre fecimento das séries de barras de grelha, no lado da entrada, pode ser conduzido para as zonas de grelha onde as séries de barras de grelha estão equipadas com saída de ar para a câmara de combus tão.

invento é representado nos desenhos por duas concretizações, nos quais a Fig. 1 é um corte longitudinal de uma instalação de combustão representada em esquema, com as séries de barras de grelha dispostas na zona de grelha 1 da mesma sem saída de ar;

a Fig. 2 é um corte longitudinal de uma outra concretização de uma instalação de combustão representada em par te, em forma esquemática com séries de barras de grelha, no lado de entrada da grelha, sem saída de ar;

a Fig. 3 é um corte longitudinal da grelha da instalação de combustão, de acordo com as figuras 1 e 2 com séries de barras de grelha sem saída de ar;

a Fig. 4 uma vista lateral de um conjunto de grelha sem saída de ar.

invento parte do pressuposto que se pode alcançar uma opti70 775

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-5mizaçâo das conhecidas instalações de combustão se for possível distribuir regularmente nas zonas de grelha o fogo intenso e ante cipado provocado pela aptidão para a ignição do lixo unitário na passagem da alimentação para a grelha. As duas concretizações re presentadas nas figuras 1 e 2 apresentam uma solução deste tipo.

A instalação de combustão representada na figura 1 refere-se a uma câmara de combustão 1, a qual está em princípio equipa da com uma grelha de fornalha 2 horizontal. Na câmara de combus tão 1 ê injectado ar secundário ver seta 14, necessário para a com bustão gerando os gases de combustão. A grelha de fornalha 2 forma uma linha de grelha na qual ê deitado o material a queimar 5, por exemplo lixo unitário e é movimentado sobre a grelha para um poço de descarga não apresentado na figura. 0 material combustível 3 é trazido através de um poço de alimentação 4 e é colocado sobre a grelha de fornalha 2 em quantidades doseadas, através de um dispositivo de alimentação disposto na base do mesmo através de uma abertura de alimentação 6, através de uma queda 7. A grelha de fornalha 2 é composta no sentido do escoamento, por séries de barras de grelha dispostas sequencialmente, as quais alternada mente, umas são séries de barras de grelha móveis 10’ e as outras séries de barras de grelha são séries de barras de grelha fixas

10. A grelha de fornalha 2 e o dispositivo de alimentação 5 estão apoiados numa fundação 11 que não é indicada em pormenor.

Em vez da queda 7 pode também ser prevista uma passagem em > forma de plano inclinado 9 ver figura 2.

A grelha de fornalha 2 está subdividida em zonas de grelha 12, cuja sequência está assinalada com números romanos. Âs zonas de grelha 12 correspondem as zonas de corrente inferior 13 dispoj3 tas por baixo da grelha de fornalha 2, através das quais é conduzido separadamente o ar primário para a combustão do material com bustível 3 na grelha de fornalha 2, nas zonas de grelha individuais I, II, .... Neste caso a dosagem das zonas de grelha com ar primá rio pode ser feita individualmente.

A zona de corrente inferior 13 próxima do dispositivo de ali mentação 5 é formada de modo especial. A entrada do ar primário assinalada com a seta 15 processa-se nas zonas de grelha II, III directamente na zona de corrente inferior 13 e este sai através

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-6das séries de barras de grelha 10 na camada localizada por cima do material combustível 3, assinalado com pequenas setas 16 na parte superior da grelha de fornalha 2.

Na zona de grelha I não se verifica qualquer saída de ar.

ar primário 15 que entra na zona de corrente inferior 13 é conduzido para cima através das chapas de guia 17, ao lado do dispositivo de alimentação 5 indo desembocar na parte inferior das séries de barras de grelha, arrefecendo as séries de barras de grelha 10 da zona de grelha I. Depois de feito o arrefecimento 3 o ar primário aquecido é conduzido por outras chapas de guia 18 dis postas ao lado das zonas de corrente inferior 13,e através de um canal de ligação 19, para a zona de corrente inferior da zona de grelha III. De acordo com o tipo e tamanho da instalação de quei ma é possível conduzir o ar de arrefecimento utilizado para arrefecimento das séries de barras de grelha 10 na zona de grelha I, pa ra uma outra zona de grelha, por exemplo, para a grelha II ou IV. Também ê possível conduzir este ar de arrefecimento para outras duas ou mais zonas de grelha.

Porque na primeira zona de grelha I é utilizado um revestimento de grelha formado especialmente com séries de barras de gre lhas sem saída de ar, o ar conduzido para ali, utilizado apenas em especial para o arrefecimento da grelha, pode ser utilizado nas zo nas de grelhas seguintes, conseguindo-se assim uma combustão unifor me em toda a superfície da grelha de fornalha 2. Devido à subdivisão da grelha de fornalha em zonas de grelha, pode ser obtida uma alimentação efectiva do ar de combustão, de acordo com a evolução da combustão em todo o comprimento da grelha. 0 movimento de avan ço do material combustível e o avivar do mesmo podem ser conseguidos através da velocidade do curso alternativo variável e diferenciado do movimento das séries de barras de grelha,nas diversas zonas de grelha.

A instalação de combustão de acordo com a figura 2, apresenta em princípio os mesmos elementos, como a da figura 1, pelo que os mesmos símbolos de referência assinalam as mesmas peças.

A diferença fundamental verifica-se no facto da zona de grelha I, imediatamente a seguir ao dispositivo de alimentação 5, estar equipada não apenas com séries de barras de grelha sem saída

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-7de ar, mas também com outras com saída de ar 16. 0 ar primário é conduzido através de chapas de guia 17, como na instalação da figura 1, as quais desembocam na parte inferior das séries de barras de grelha sem saída de ar e seguidamente sai através das séries de barras de grelha 10, com saída de ar 16, na camada de material combustível 3 na grelha de fornalha 2. Nesta formação da zona de grelha I não se processa qualquer desvio de ar de arre fecimento aquecido nas séries de barras de grelha sem saída de ar; o ar de arrefecimento aquecido vai passar para a camada de material combustível através das séries de barras de grelha, com saída de ar 16, da zona de grelha I.

Existe uma outra diferença porque entre o dispositivo de ali mentação 5 e a primeira série de barras de grelha da zona de grelha I, está previsto um plano inclinado 9. No entanto também se pode prever uma queda 7, de acordo com a figura 1 da instalação de combustão.

Também com a concretização apresentada na figura 2 da instalação de combustão, se pode obter uma queima uniforme do material combustível. Devido à queima uniforme são evitadas pontas de temperatura no leito de combustão e eliminada a formação de gases de destilação lenta. As instalações de combustão existentes podem ser preparadas com custos relativamente baixos para a combustão de lixo com elevado poder calorífico, por exemplo lixo uniforme como BSAM, RDE e ELUEE ou semelhantes bem como outros produtos combustíveis com elevado poder calorífico.

Gomo se pode ver nas figuras 3 e 4 as séries de barras de grelha 10, não possuem saídas de ar quando são utilizadas na zona de grelha I, apesar de terem forma semelhante às barras de grelha com saída.de ar. Assim é possível, sem alterar dimensões substituir barras de grelha com saída de ar por barras de grelha 20 sem saída de ar. Como a figura 3 indica as barras de grelha 20 são compostas, em princípio, por uma superfície de barras de grelha 21, em cuja face inferior estão dispostas duas alhetas de arrefecimento 22 distanciadas entre si. As alhetas de arrefecimento 22 apresentam dois furos 23 para entrada de barras de acoplamento 24, com cujo auxílio é possível manter unidos, ver a figura 3, um número de barras de grelha 20. Deste modo a largura total das barras de grelha 20,

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-8que formam a grelha de fornalha 2 pode ser mantida apertada de for ma que entre as barras de grelha não exista praticamente qualquer folga. A grelha de fornalha 2 é limitada por placas laterais de grelha, estando fixas consolas 25 no lado da corrente inferior, em cuja extremidade 26, nas séries de barras fixas 10 está enganchada uma alheta de arrefecimento 22 da barra de grelha exterior 20. Des te modo,é mantida reduzida a folga entre a barra de grelha exterior e a placa lateral de grelha 30. 0 ar primário que se eleva através das chapas de guia 17 está assinalado pelas setas na figura 3. Na figura 4 pode ver-se que a superfície de barras de grelha 21 apresenta uma curvatura 27 no lado da câmara de combustão, a qual se transforma numa sapata de suporte 28. Na extremidade posterior da barra de grelha 21 existe uma patilha de apoio 29, prevista para admissão através de um suporte de barra (não representado). Nas séries de barras de grelha com movimentos nos dois sentidos (para lá e para cá) este suporte de barras de grelha move-se para lá e para cá para permitir movimentar as barras de grelha como é descri to no início do texto da patente.

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Claims

REIVINDICAgÕES

1&, - Instalação de combustão para queima de material combus tível, especialmente lixo, com uma grelha de fornalha (2) disposta numa câmara de combustão (1) e formada por séries de barras de gre lha (10, 10’) na qual está intercalado um dispositivo de alimentação (5), disposto numa entrada de material (6), com o qual a dosagem do material de combustão (5) se efectua para a grelha de forna lha, recebendo a grelha de fornalha o ar de combustão, designado por ar primário (15), necessário para a combustão do material de queima na grelha de fornalha da zona de corrente inferior da cama ra de combustão, caracterizada por na primeira zona de grelha (I) da subdivisão da grelha de fornalha (2) em zonas de grelha (I, II, III) ligada no lado da entrada no dispositivo de alimentação (5), ser formada, pelo menos, uma parte das suas séries de barras de grelha (10, 10’) sem saída de ar (16) para o ar primário na câmara de combustão (l).
2â. - Instalação de combustão de acordo com a reivindicação

1, caracterizada por debaixo das séries de barras de grelha (10, 10’) sem saída de ar (16) estar instalado um canal de ventilação (19), o qual forma uma ligação, no lado da entrada da primeira zo na de grelha (I) a uma das zonas de grelha seguintes (II, III).

5^g. - Instalação de combustão, de acordo com a reivindicação

2, caracterizada por, na zona de corrente inferior (15) localizada por baixo da primeira zona de grelha (I), a chapas de guia (17) ga rantirem a alimentação de ar primário (15) por baixo das séries de barras de grelha (10, 10') com e sem saída de ar (16) para formação de uma corrente forçada directa por baixo das séries de barras de grelha.
4^S. - Instalação de combustão, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por, na extremidade da zona de corrente inferior (15), da primeira zona de grelha (I), nas séries de barras de grelha (10, 10’) sem saída de ar, estarem dispostas chapas de guia (18) que asseguram a passagem do ar primário, da zona de corrente inferior (15), da primeira zona de grelha (i), para um canal de li gação (19), formando-se uma corrente de ar formada entre as chapas de guia (17, 18) directamente por baixo das séries de barras de gre

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-10lha.
5^â. - Instalação de combustão, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada por, na primeira zona de grelha (I), próxima do dispositivo de alimentação (5), ser executada, pelo me nos, uma parte das séries de barras de grelha (10) sem saída de ar (16) para o ar primário.
6&, - Instalação de combustão, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por, na primeira zona de grelha (I), serem executadas todas as séries de barras de grelha (10) sem saída de ar, pa ra a câmara de combustão (l).
7^ê. - Instalação de combustão, de acordo com a reivindicação

5, caracterizada por, só as séries de barras de grelha (10) no lado da entrada da primeira zona de grelha (I) serem executadas sem saída de ar (16).
8â. - Instalação de combustão, de acordo com a reivindicação

6, caracterizada por o canal de ligação (19) ser conduzido para uma ou várias zonas de grelha seguintes (II, III).
9^â. - Instalação de combustão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por entre o dispositivo de alimentação (5) e a grelha de fornalha .(2) estar prevista uma passagem deslizante inclinada (9) em vez de uma queda (7).
10§. - Instalação de combustão, incluindo um dispostivo para funcionamento na mesma, o qual inclui uma grelha de fornalha (2) disposta numa câmara de combustão (1) com séries de barras de grelha (10, 10’), sendo o dito dispositivo caracterizado por, pelo menos, as séries de barras de grelha (10), da primeira zona de grelha no lado da entrada, executadas sem saídas de ar (16) na câmara de combustão (1), serem arrefecidas forçamente pelo ar primário (15) conduzido da corrente inferior da câmara de combustão (1).

llê. - Instalação de combustão, incluindo um dispositivo para funcionamento na mesma, de acordo com a reivindicação 10, sendo o dito dispositivo caracterizado por, nas séries de barras de grelha (10) sem saída de ar, na primeira zona de grelha (I), o ar primário aquecido ser conduzido para as séries de barras de grelha da primei ra zona de grelhas com saída de ar na câmara de combustão e/ou uma ou mais zonas de grelhas (II, III) seguintes.