SE447659B

SE447659B - PROCEDURE FOR PREPARING A HOMOGENT FUEL FROM A HETEROGENT WASTE MATERIAL

Info

Publication number: SE447659B
Application number: SE8104885A
Authority: SE
Inventors: B Jones
Original assignee: Motherwell Bridge Constructors
Priority date: 1980-08-21
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1986-12-01
Also published as: NO155445B; SE8104885L; FI811639L; NO811814L; IE811180L; IE51402B1; GB2082628A; DK236281A; GB2082628B; NO155445C

Description

15 20 25 447 659 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att ange en metod för att framställa ett avfall eller härlett avfallsbränsle med mi- nimal bearbetning och vilket bränsle har väsentligen överens- stämmande partikelstorlek och värmevärde och kan handhavas av konventionell hanteringsutrustning för fast bränsle. The object of the present invention is to provide a method for producing a waste or derived waste fuel with minimal processing and which fuel has substantially corresponding particle size and calorific value and can be handled by conventional solid fuel handling equipment.

Uppfinningen kännetecknas av att uppehållstiden är större än 4 timmar men mindre än 12 timmar och att trummans rotationshas- tighet hâlles i storleksordningen 1 till 5 varv per minut för att minimera mikroorganismernas tillväxt och aktivitet för att förhindra väsentlig temperaturförhöjning förenad därmed, vari- genom lösgörande av vattenånga väsentligen förhindras och sam- mantagna värmevärdet av avfallsmaterialet till trumman väsent- ligen kvarhålles i de blandade partiklarna och att de blandade partiklarna avskiljes från de partiklar som är mindre än en viss storlek för framställning av bränslet.The invention is characterized in that the residence time is greater than 4 hours but less than 12 hours and that the rotational speed of the drum is kept in the order of 1 to 5 revolutions per minute to minimize the growth and activity of the microorganisms to prevent significant temperature increase associated therewith, thereby releasing water vapor is substantially prevented and the total calorific value of the waste material to the drum is substantially retained in the mixed particles and that the mixed particles are separated from the particles which are smaller than a certain size for the production of the fuel.

Det bränsle som erhålles med förfarandet enligt uppfinningen utgöres av ett relativt lätt material som har små partiklar och huvudsakligen likformigt fuktighetsinnehåll och som är lätt brännbart, speciellt i kombination med konventionella bränslen såsom kol i lämplig panninstallation såsom exempel- vis panna av kedjerostertyp, varigenom således erhållits ett användbart bränsle av t.ex. sådan typ som kan användas för återvinning av energi. 10 15 20 25 30 447 659 En betydelsefull fördel över andra tidigare kända proces- ser för framtagning av bränsle från avfallsmaterial är den att föreliggande uppfinning inte kräver användandet av nâgra tillsatser eller någon mekanisk apparatur för att sönderdela avfallsmaterialet för minskning av par- tikelstorleken (vilket uppnåtts helt enkelt genom att avfallspartiklarna kolliderat med varandra), varvid ej heller kräves någon annan specifik behandlingsprocess för att erhålla avfallsbränslet. Detta leder naturligtvis till eliminerandet av utgifter för sådana saker och hjälpmedel så att i stället minimiseras kapitalkostnader- na och driftskostnaderna för den nödvändiga anläggningen.The fuel obtained by the process according to the invention consists of a relatively light material which has small particles and substantially uniform moisture content and which is easily combustible, especially in combination with conventional fuels such as coal in a suitable boiler installation such as a chain grid type boiler, thus obtaining a useful fuel of e.g. type that can be used for energy recovery. A significant advantage over other prior art processes for producing fuel from waste material is that the present invention does not require the use of any additives or any mechanical apparatus to decompose the waste material to reduce the particle size (which achieved simply by the waste particles colliding with each other), nor is any other specific treatment process required to obtain the waste fuel. This naturally leads to the elimination of expenses for such things and aids so that instead the capital costs and operating costs for the necessary facility are minimized.

Således utföres förfarandet enligt uppfinningen företrä- desvis i frånvaron av tillägg av annat material till av- fallsmaterialet och företrädesvis i frånvaro av extra mekaniska medel för att sönderdela avfallsmaterialet och minska dess partikelstorlek.Thus, the process according to the invention is preferably carried out in the absence of the addition of other material to the waste material and preferably in the absence of additional mechanical means for decomposing the waste material and reducing its particle size.

Avfallsbränslet som erhållits medelst föreliggande upp- finning är i sig självt brännbart och är behjälpligt i att upprätthålla goda bränslebäddsförhållanden när bräns- let är utbrett i en bädd av kol emedan avfallsbränslet har tendensen att brinna snabbare än kol så att luftpas- sager bildas i flambädden, vilket leder till bättre för- bränning av kolet. Prov har visat att avfallsbränslet alstrat med uppfinningen kan effektivt förbrännas såsom en blandning med kol i proportioner överstigande 20% av volymen. Avfallsbränslet har en lägre svavelhalt och klorhalt än kol och därför spädes dessa element när bränslet blandas med kol och denna faktor kopplad med den minskade mängden luft som behövs ledas genom flam- bädden resulterar i en minskad bränsle-gas-korrosivitet.The waste fuel obtained by the present invention is in itself combustible and is helpful in maintaining good fuel bed conditions when the fuel is spread in a bed of carbon because the waste fuel tends to burn faster than carbon so that air passages are formed in the flame bed. which leads to better combustion of the coal. Samples have shown that the waste fuel generated by the invention can be effectively incinerated as a mixture with carbon in proportions in excess of 20% of the volume. The waste fuel has a lower sulfur content and chlorine content than carbon and therefore these elements are diluted when the fuel is mixed with carbon and this factor coupled with the reduced amount of air that needs to be passed through the flame bed results in a reduced fuel-gas corrosivity.

Avfallsbränslet kan, om så önskas, brännas av sig självt eller kan blandas med andra bränslen eller ytterligare behandlas med luft för omformning till kulform. 10 15 20 25 30 447 659 4 I a1ytuuiﬂmne« aspekt åstadkommer uppfinningen ett bräns- le framställt med uppfinningen likaledes som en behand- lingsmetod av avfallsmaterial innefattande åtgärden att bränna bränslet och återvinna värmeenergi.därifrån. Så- ledes är en fördel med uppfinningen att den tillåter återvinning av en användbar mängd energi från avfalls- material under det att på samma gång avfallet undanskaf- fas på ett bekvämt och ekonomiskt sätt.The waste fuel can, if desired, be burned by itself or can be mixed with other fuels or further treated with air for transformation into a ball shape. In all aspects, the invention provides a fuel prepared by the invention as well as a treatment method of waste material comprising the step of burning the fuel and recovering heat energy therefrom. Thus, an advantage of the invention is that it allows the recovery of a useful amount of energy from waste material while at the same time disposing of the waste in a convenient and economical manner.

Vid förfarandet enligt uppfinningen är den föredragna uppenhållstiden för avfallsmaterialet i den roterande trumman inte längre än 12 timmar och företrädesvis från 4 till 12 timmar. Trummans rotationshastighet är vanligen från 1 till 5 r.p.m., till exempel 3,5 varv per minut, medan kvantiteten material i trumman företrädesvis upp- rätthâlles vid 40 till 60 och till exempel 50% av trum- mans innervolym i avsikt att maximera minskningen av partikelstorleken härrörande från kollisionen mellan olika stycken av avfallsmaterialet och också tillförsäkra inbör- des blandning av partiklarna.In the method according to the invention, the preferred residence time of the waste material in the rotating drum is not longer than 12 hours and preferably from 4 to 12 hours. The rotational speed of the drum is usually from 1 to 5 rpm, for example 3.5 revolutions per minute, while the quantity of material in the drum is preferably maintained at 40 to 60 and for example 50% of the inner volume of the drum in order to maximize the reduction in particle size from the collision between different pieces of waste material and also ensure mutual mixing of the particles.

Trummans funktion regleras företrädesvis så att partikel- storleken av vegetabiliska komponenter och papperskompo- nenter men företrädesvis också andra brännbara komponen- ter minskats till 50 mm eller mindre. I praktiken har man funnit det möjligt att med uppfinningen med lätthet fram- ställa ett väsentligen homogent material, som har en par- tikelstorlek i storleksordningen 5 mm eller mindre och som har liten densitet (dvs innehåller väsentlig del luft som underlättar förbränningen) och är lätt brännbar. Med en rotationshastighet för trumman enligt ovan kommer trum- storleken för att ge en uppehållstid inom föredragen tids- rymd att vara i storleksordningen 15 m i längd och 4 m i diameter.The function of the drum is preferably regulated so that the particle size of vegetable components and paper components but preferably also other combustible components is reduced to 50 mm or less. In practice, it has been found possible with the invention to easily produce a substantially homogeneous material, which has a particle size of the order of 5 mm or less and which has a low density (ie contains a substantial part of air which facilitates combustion) and is light. combustible. With a rotational speed of the drum as above, the drum size to give a residence time within the preferred time space will be in the order of 15 m in length and 4 m in diameter.

Naturligtvis förhåller det sig så med avfallsmaterial och särskilt hushållsavfallsmaterial att det varierar 10 15 20 25 ü30 447 659 väsentligt från område till omrâde och från dag till dag. Det är därför önskvärt att ha möjligheten att reg- lera behandlingsförhållandena i viss utsträckning i be- roende av kraven. Detta kan bekvämt utföras genom att variera trummans rotationshastighet.Of course, with waste materials and especially household waste materials, it varies significantly from area to area and from day to day. It is therefore desirable to have the opportunity to regulate the treatment conditions to a certain extent depending on the requirements. This can be conveniently done by varying the rotational speed of the drum.

Om avfallet kvarhålles i den roterande trumman längre tid än 12 timmar, är det sannolikt att mikroorganismerna som redan finnes i avfallet kommer att mângfaldiga sig genom att använda kolet i avfallet som förbrukas vid oxidatio- nen av kol till koldioxid, som resulterar i frigivning av energi i form av värme, vilket leder till förhöjd tem- peratur.If the waste is retained in the rotating drum for longer than 12 hours, it is likely that the microorganisms already present in the waste will multiply by using the carbon in the waste consumed in the oxidation of carbon to carbon dioxide, which results in the release of energy. in the form of heat, which leads to elevated temperatures.

Detta är ej önskvärt och undvikes med föreliggande upp- finning emedan denna effekt skulle minska kolinnehâllet och således värmevärdet hos avfallet emedan kol är huvud- sakliga bidragaren till energienheterna och resulterar i viktförlust för materialet. Vattenângan som således lös- göres som ett resultat av temperaturförhöjningen kommer sannolikt att kondensera på den roterande trummans sidor och på det kalla nyinförda avfallet till trumman med möjligheten att åter absorberas och således öka procent- halten fukt som kvarhålles i relation till materialets nettovikt.This is undesirable and is avoided with the present invention because this effect would reduce the carbon content and thus the calorific value of the waste because carbon is the main contributor to the energy units and results in weight loss for the material. The water vapor thus released as a result of the temperature rise is likely to condense on the sides of the rotating drum and on the cold newly introduced waste to the drum with the possibility of being re-absorbed and thus increasing the percentage of moisture retained in relation to the net weight of the material.

Prover har visat att när temperaturerna tillåtes förhöja sig beroende på lång uppenhâllstid och mikroorganismernas aktivitet, så har den resulterande produkten en benägen- het att ha ett fuktighetsinnehåll i storleksordningen 35%, vilket således minskar dess värde såsom bränsle.Samples have shown that when temperatures are allowed to rise due to long residence time and the activity of the microorganisms, the resulting product tends to have a moisture content of the order of 35%, thus reducing its value as a fuel.

Partikelblandningen som erhålles i den roterande trumman vid dess utströmningsände separeras på partikelstorlek för att avskilja bränsle från ej önskvärda obrännbara fraktioner. Denna process utföres enklast medelst ett sâll. Det erhållna bränslet kommer att ha en sammansätt- 10 15 20 25 30 447 659 ning och egenskaper beroende pâ komponenterna i avfallet från vilket bränslet har producerats men har vanligen följande egenskaper: Partikelstorlek Fuktighetsinnehåll Värmevärde Täthet 28% 4,500 BTU/lb 9,5 cwts/ cu.yd. upp till 50 mm Vanligen finns det en del av avfallsmaterialet som är mer lämpligt att tippas eller sändas i väg för användning som markutfyllnad och därför är det lämpligt att inled- ningsvis också sålla avfallsmaterialet för att borttaga fint pulvermaterial, som sedan kan användas som täckmate- rial för icke brännbara rester efter processen vid mark- utfyllnadsoperationer. Denna inledningsvis utförda säll- ning hjälper också till att minska slutliga askinnehâllet i avfallsbränslet. ' Ytterligare fördelar med uppfinningen kommer att framgå av efterföljande beskrivning av tvâ utföringsexempel av föredragna utföringsformer, som visas med hänvisning till obifogade ritningsfigurer.The particle mixture obtained in the rotating drum at its outflow end is separated by particle size to separate fuel from undesirable non-combustible fractions. This process is most easily performed by means of a sieve. The resulting fuel will have a composition and properties depending on the components of the waste from which the fuel has been produced but usually has the following properties: Particle size Moisture content Heat value Density 28% 4,500 BTU / lb 9.5 cwts / cu.yd. up to 50 mm Usually there is a part of the waste material that is more suitable to be tipped or sent away for use as soil filling and therefore it is suitable to initially also sift the waste material to remove fine powder material, which can then be used as a cover material. material for non-combustible residues after the process in landfill operations. This initially performed rarity also helps to reduce the final ash content of the waste fuel. Further advantages of the invention will become apparent from the following description of two embodiments of preferred embodiments, which are shown with reference to the accompanying drawing figures.

Pig. 1 visar därvid en schematisk vy av en första appa- ratur för användning av metoden enligt uppfinningen och Fig. 2 visar motsvarande vy av en andra apparatur.Pig. Fig. 1 shows a schematic view of a first apparatus for using the method according to the invention and Fig. 2 shows a corresponding view of a second apparatus.

I fig. 1 visas en apparat för att framställa bränsle från avfallsmaterial och innefattar en matningsanordning 1 för att tillföra avfallsmaterial in i en roterande trumma 2 som är monterad med dess längsgående rotations- axel väsentligen horisontellt. Trumman är försedd med drivanordning 3 för att kontinuerligt rotera trumman i ändamål att tumla materialet som förefinnes däri på ett sätt som är beskrivet i det föregående. 10 15 20 25 447 659 I trummans utloppsände är anordnat en sâlldel 4. Två materialströmmar utkommer från utloppsänden; en första fraktion 5 och en andra fraktion 6, varvid den tidigare passerar radiellt ut genom sållsektionen 4 och den senare axiellt ut från trumman 2.Fig. 1 shows an apparatus for producing fuel from waste material and comprises a feeding device 1 for supplying waste material into a rotating drum 2 which is mounted with its longitudinal axis of rotation substantially horizontally. The drum is provided with drive device 3 for continuously rotating the drum for the purpose of tumbling the material present therein in a manner described above. At the outlet end of the drum a salt part 4 is arranged. Two streams of material emerge from the outlet end; a first fraction 5 and a second fraction 6, the former passing radially out through the sieve section 4 and the latter axially out from the drum 2.

Den första fraktionen S kan användas såsom bränsle utan ytterligare behandling men den kommer att bestå av partik- lar av varierande täthet, alla med en partikelstorlek mindre än sàllsektionens maskstorlek. Om det är önskvärt att gradera bränslet ytterligare kan det passeras till en klassificerare 7, som innefattar en luftfläkt 8 anord- nad att blâsa en ström av luft genom fallande partiklar för att skilja dessa med lägre täthet från de med högre täthet. Materialet 9 med lägre täthet kan formas till kulform, om så önskas, för att öka dess täthet och häri- genom förbättra transportekonomin. Sådant kulformigt av- fallsbränsle har ett relativt högt bränslevärde emedan de tyngre partiklarna med lågt värmevärde väsentligen har borttagits i klassificeringsprocessen.The first fraction S can be used as fuel without further treatment, but it will consist of particles of varying density, all with a particle size smaller than the mesh section of the sole section. If it is desired to further grade the fuel, it can be passed to a classifier 7, which comprises an air fan 8 arranged to blow a stream of air through falling particles to distinguish these with lower density from those with higher density. The material 9 with lower density can be formed into a ball shape, if desired, in order to increase its density and thereby improve the transport economy. Such spherical waste fuel has a relatively high fuel value because the heavier particles with a low calorific value have been substantially removed in the classification process.

Fig. 2 visar en apparat liknande den som beskrivits i samband med fig. 1 men har en ytterligare fin sâllsektion 11 vid uppströms änden av den roterande trumman 2 för att sålla ut dammpartiklar från avfallet. Detta damminne- håll eller pulverinnehåll kan senare användas för att täcka den andra fraktionen 6 vid markutfyllnadsoperatio- ner. Borttagning av de fina dammpartiklarna hjälper också till att minska askinnehàllet i avfallsbränslet 5.Fig. 2 shows an apparatus similar to that described in connection with Fig. 1 but has a further fine sieve section 11 at the upstream end of the rotating drum 2 for sifting out dust particles from the waste. This dust content or powder content can later be used to cover the second fraction 6 in landfill operations. Removal of the fine dust particles also helps to reduce the ash content of the waste fuel 5.

Claims

447 659 ° 'êÅTENTkàAv:

A process for producing a substantially homogeneous fuel having a substantially homogeneous particle size and heat content from a heterogeneous waste material having components of different moisture content, calorific values and microorganism content, comprising the combination of (A) passing the waste material through a rotating drum; (B) regulating the volume of waste material in the drum, the rotational speed of the drum and the rate of flow of the material through the drum so as to obtain a residence time and a frequency and intensity of component collision sufficient to obtain: (a) moisture transfer; between said components via mutual contact, (b) decomposition of the components into small particles, and (c) close mixing of the small particles, characterized in that the residence time is greater than 4 hours but less than 12 hours and that the rotational speed of the drum is kept in the order of 1 to 5 revolutions per minute to minimize the growth and activity of the microorganisms to prevent significant temperature increase associated therewith, thereby substantially preventing release of water vapor and the total calorific value of the waste material to the drum is substantially maintained. the mixed particles, and that the mixed particles are separated from the particles smaller than a certain size for the production of fuel. 447 659

2. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the volume of waste material in the drum is maintained in the order of 40-60% by volume of the internal volume of the drum.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the particle size is 50 mm. 4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that at the drum run the waste material is subjected to an initial screening process in order to remove fine powder particles therefrom. S. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the separated particles forming the fuel are subjected to a grading process on the basis of the density of the particles.