SE453862B - Sett for destruktion av sopor i schaktugn - Google Patents

Description

15 20 25 453 862 använda processer och som dessutom resulterar i en värde- full processgas.

Dessa ändamål uppnås medelst det inledningsvis angivna sättet enligt föreliggande uppfinning, som kännetecknas av att det inkommande materialet förtorkas och förförgasas i medström med processgas och att en syre innehållande blästergas tillföres på flera olika nivåer i schakt- ugnen.

Uppvärmningen av blästergasen kan förutom medelst plasma- generatorer, ske med elektriska motståndselement och/eller indirekt i värmeväxlar.

Genom användning av en plasmagenerator i processen, kan gasen tillföras en synnerligen hög energimängd per volymsenhet och kan förgasnings- och förslaggningstem- peraturerna styras mycket noggrant.

Uppvärmningen av blästergas med hjälp av plasmagenerator kan genomföras på flera sätt. Sålunda kan blästergasen helt eller delvis ledas genom plasmageneratorn. Vidare kan en större eller mindre del av blâstergasen blandas in medströms plasmageneratorn.

Normalt användes luft som blästergas. Under vissa om- ständigheter är det dock väsentligt att minimera risken för kväveoxidbíldning, vilket kan uppnås genom att ånga upphettas i plasmageneratorn och den överhettade ångan får sedan värma upp huvudgasströmmen. Också andra gaser kan inblandas, t.ex. olika kolväten, recirkulerad process- gas.

Eventuellt kan inblandas bränslen såsom stenkol och 10 15 20 25 30 453 862 gummiavfall, och/eller spillolja i det inmatade mate- rialet, varigenom värmevärdet i den producerade gasen kan styras.

Enligt uppfinningen tillföres den extra värmeenergin på flera olika nivåer i schaktugnen, vilket i samband med utnyttjandet av åtminstone en plasmagenerator för upp- värmningen, åstadkommer att temperaturen i de olika stadierna av processen kan styras snabbt och med god precision oberoende av värmevärdet och vattenhalt i inkommande material.

Genom att anordna en tillförsel av extra värmeenergi medelst förvärmd processgas ovanför chargeringsnivån i schaktugnens topp, uppnås en förtorkning och en för- gasning av det inkommande materialet i medström med processgasen. Detta ger bl.a. den fördelen, att större delen av ingående vattenmängd ej behöver sönderdelas samtidigt som en mindre del av inkommande kol kan oxi- deras till koldioxid utan att man erhåller för låga temperaturer pà avgående gas. Denna avdrivning av vatten och oxidation av en del av kolet minskar avsevärt be- hovet av extra värmeenergi.

Ytterligare kännetecken och fördelar hos sättet enligt föreliggande uppfinning kommer att framgå av nedan- stående detaljerade processbeskrivning i anslutning till bifogade ritning, på vilken figuren schematiskt återger en anordning för genomförande av sättet enligt föreliggande uppfinning.

I figuren visas således schematiskt en anläggning för genomförande av processen enligt föreliggande uppfin- ning, varvid schaktugnen, i vilken destruktionen sker, betecknas med siffran 1. 10 15 20 25 30 453 862 Det inkommande materialet i form av sopor och då främst hushållsavfall med ingående, inblandat fast bränsle sä- som stenkol och gummiavfall, matas in uppifrån i schakt- ugnens topp, S0m betecknas med 2, genom en ej närmare visad gastät slussanordning.

Schaktugnen 1 är utrustad med tillförselorgan för bläs- terluft på tre olika nivåer i schaktugnen, nämligen ovanför chargeringsnivån 3, i schaktets mittregion 4 och i schaktets bottendel 5. Vidare är på cirka 2/3 av schakthöjden anordnad en ringtrumma 6 för avgående, genererad gas.

Plasmageneratorer 7 är anordnade för värmning av bläs- terluften. Blästerluften matas in i schaktugnen via led- ningar 9 och avgående gas avgår genom ledningen 10 från ringtrumman 6. Olika värmeväxlaremunßr kan vara anord- nade för förvärmning av blästerluften med utgående, gene- rerad gas, innan blästerluften bringas att passera plasma- generatorerna. Dessa har emellertid utelämnats för att inte onödigtvis komplicera figuren, särskilt som deras placering och utformning inte har någon avgörande be- tydelse för uppfinningens idé.

Processen enligt uppfinningen kommer nu att belysas i detalj, varvid dock skall observeras, att angivna data kan varieras och justeras utan att man för den skull hamnar utanför uppfinningens ram.

Det inkommande materialet matas alltså in genom den tidigare nämnda, gastäta slussanordningen och tempera- turen stiger successivt, när_materialet sjunker ned genom schaktet. I schaktets bottendel ll förslaggas ingående, icke brännbara ämnen till en flytande slagg, som avtappas genom ett slaggutlopp 12. Den producerade 10 15 20 25 30 453 862 gasen tas ut via ringtrumman 6, som enligt ovan är anordnad på cirka 2/3 av schakthöjden. Förvärmd blästerluft, som efter värmeväxling med hjälp av pro- ducerad gas till cirka 40000, upphettas med plasma- generatorerna 7, till cirka 800°C, inblâses genom bläs- terlufttillförselanordningarna 3, 4, 5 ovanför char- geringsytan, omedelbart över eller under ringtrumman 6 för gasuttag och i schaktets bottendel. Dessa tre blästerluftflöden kan styras oberoende av varandra både med avseende på temperatur och mängd.

Processen kan indelas i tre steg, som äger rum i olika zoner av schaktugnen, vilka betecknas med I, II och III, varvid de ungefärliga zongränserna markerats med strec- kade linjer i figuren. Även om det här beskrivna ut- förandet hela tiden innefattar tre zoner, kan fyra el- ler fler zoner utnyttjas.

I zon I sker avdrivning av ingående vatten, en begyn- nande förgasning och kolning av ingående material upp- träder också samt en partiell förbränning. Genom att sluttemperaturen är så låg som cirka 60000 kommer vatt- net att ej nämnvärt sönderdelas och förgasat material kommer till stor del att förbrännas till koldioxid och vatten. Detta minskar visserligen värmevärdet i produ- cerad gas, men minskar samtidigt avsevärt värmebehovet i den fortsatta förgasningsprocessen. Den i gasen från zon I befintliga vattenångan är också värdefull för sönderdelning av ofullständigt sönderdelade kolväten från zon II.

Då såväl sammansättning, styckestorlek och vattenhalt i ingående material varierar starkt är detcmöjligt att ange några exakta värden för reaktionsförloppen i zon I.

Det är därför väsentligt att anläggningen dimensioneras 453 862 10 15 20 25 30 med överkapacitet i förhållande till den förväntade mängden inkommande material, främst med avseende på temperatur och mängd inmatad blästerluft. Förloppet i zon I kan styras med hjälp av temperaturen på utgående gas.

För att ge en uppfattning om vad som sker i zon I kan följande ungefärliga data återges: f 80 % av ingående vatten förângas - 30 % av sopornas flyktiga andel förgasas - 30 % av flyktig kolandel förgasas - 10 % av det bundna kolet förgasas - förhållandet C02/CO och förhållandet H20/H2 i utgående gas är 2:1 resp 3:1, och - temperaturen i utgående gas uppgår till cirka eoo°c.

I zon II stiger temperaturen i materialet från 600°C till cirka 1400°C medan temperaturen på från zon II utgående gas ligger på cirka 1200°C. Inom zonen II sker en så gott som fullständig förgasning av den flyk- tiga andelen i sopor, kol och gummi. Värmebehovet i zon II täcks av den heta gasen från zon III medan ett visst underskott på syre råder. Därför måste extra blästerluft tillföras till zon II för fullständig sön- derdelning av de förgasade kolvätena. I övergången mellan zon I och II blandas den heta gasen från II med den något kallare gasen från zon I, så att gastemperaturen på gas ut till ringtrumman blir cirka 1000°C. Denna relativt höga temperatur i kombination med vattenångan i gasen från zon I gör att ev befintliga kolväten snabbt sönderdelas.

Processförloppen, som äger rum i zon II, styrs med hjälp "a 10 15 20 25 30 453 8~62 av temperatur och syrepotential i utgående gas.

I zon III stiger temperaturen från cirka 1200°C till cirka 1soo°c. 1111 zon 111 kommer endast förkoinat Qch inert material, varför produkterna ut från zon III är koloxid och flytande slagg. Värmebehovet i denna zon täcks dels med förbränningsvärmet, när kolet oxideras till koloxid, och dels med upphettad blästerluft. Genom att slutförgasningstemperaturen hålles så hög som 1500°C kommer allt ej förgasningsbart material att förslaggas och kan tappas ut ur schaktet, som en flytande slagg, där alla ingående ämnen är hårt bundna i en glasig slaggfas, vilket avsevärt underlättar riskfri deponering.

Styrningen av förloppen i zon III sker huvudsakligen pâ slaggtemperaturen.

Inblandningen av fast bränsle i avfallsmaterialet innan det underkastas sopförgasningsprocessen enligt före- liggande uppfinning ger upphov till en rad fördelar. Det höjer materialets värmevärde och minäæm därmed behovet av externt tillförd värmeenergi. Vidare luckras det char- gerade materialet upp och blir mer enhetligt. Genom att styra mängden eller andelen ytterligare tillfört bränsle kan man också styra den producerade värmemängden i gene- rerad gas inom vida gränser och därigenom följa varia- tionerna i behovet av värmeenergi hos tänkta användare.

Genom kombinationen med fast bränsle blir en sopdestruk- tionsanläggning, som arbetar enligt uppfinningens prin- cip, en värdefull leverantör av bränngas för exempelvis fjärrvärmeanläggningar och ângcentraler med varierande värmebehov.

Processens mest framträdande fördelar kan sammanfattas enligt följande: 453 862 - Förgasningen sker vid hög temperatur, vilket ger en ren gas och förhindrar bildning av tjära och illaluktande ämnen.

- Icke förgasningsbara ämnen binds i en flytande slagg, som stelnar vid avsvalning, vilket gör produkten luktfri, underlättar deponering och för- hindrar urlakning av exempelvis tungmetaller. -_ Värmeinnehållet içmoducerad gas kan styras genom tillsats av fasta bränslen.

U

Claims (5)

10 15 20 25 453 862 P a t e n t k r a v

1. Sätt för destruktion och förgasning av sopor, främst hushållsavfall, varvid det inkommande materialet inmatas i toppen av en schaktugn genom en gastät sluss- anordning, varvid utöver den vid förbränning alstrade värmeenergin tillföres en ytterligare, reglerad värme- energimängd genom en helt eller delvis plasmagenerator- upphettad blästergas, k ä n n e t e c k n a t av att det inkommande materialet förtorkas och förförgasas i medström med processgas och att en syre innehållande blästergas tillföres på flera olika nivåer i schakt- ugnen.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att blästergasen tillföres till åtminstone schaktugnens topp ovanför chargeringsnivàn, i schaktugnens mitt- region samt i dess bottendel, varvid de minst tre olika blästergasströmmarnas temperatur och syrepotential regleras oberoende av varandra.

3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att processen genomföres i minst tre olika zoner i schaktugnen, vilka zoner genereras medelst blästerluft- tillförsel på tre olika nivåer.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att temperaturerna i de olika zonerna I, II och III i schaktugnen regleras till ungefärligen 600°C, 1200°C respektive l500°C.

5. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att producerad avgående gas avdrages genom en ringtrumma, som anordnas på cirka 2/3 av schaktugnshöjden.