SE458472B - Anordning foer efterfoerbraenning av avgaser - Google Patents

Description

458 472 Av ovanstående framgår, att det finns en mängd förbrännings- anläggningar, där det är önskvärt att minska förorenings- halten i utgående avgaser. Bara vid förbränning av hushålls- avfall kan i avgaserna spàras ett femtiotal ämnen härrörande från olika plastmaterial. Det stora flertalet av dessa går att med det uppfunna sättet förbränna till vattenånga och koldioxid. Ändamålet med uppfinningen är att erbjuda ett sätt och en anordning för att genom efterbränning överföra oförbrända komponenter i avgaser från förbränningsanläggningar till oskadliga ämnen.

Det kan till belysning av uppfinningen vara tjänligt att studera sättet för efterbränning av avgaser från hushålls- sopor.

För konstruktion och dimensionering av en efterbrännkammare för denna användning är det nödvändigt att ha kännedom om vilka sönderfallsprodukter som bildas, och i vilka mängder dessa kommer att förbrännas per tidsenhet. En beräkning grundad på, att 1 kg polyetenplast sönderdelas i en för- bränningsugn och till största delen övergår i 1-hexen, 1-penten, propan och propen göres med hjälp av nedanstående formel. Enligt denna bestäms den termiska sönderfallshastig- heten för polyetenpolymerer i vakuum, och en grov uppskatt- ning göres av polyetenplastens sönderfall under de förhål- landen som råder i förbränníngsugnen.

K = A x é' RT (å) hastighetskonstanten (S_1) Arrheniusfaktor (S_1) = aktiveringsenergi (kJ x molfi) ” gaskonstant (8,314 J x OK x mol-1) temperatur (OK) 8921M99? lll! - 458 472 Genom en sådan beräkning och experimentella försök har man funnit, att polyetenplasten sönderfaller i vakuum med ca 1% per minut vid 415°C. Det tar således ungefär en och en halv timme att sönderdela 1 kg polyetenplast vid en temperatur av 41s°c. unaer verkliga förhållanden skulle processen 1 för- bränníngsugnen orsaka ett sönderfall av 10-15 g polyeten per minut, motsvarande en gasmängd av 6-91/min. För efterbrän- ning av denna gas och för att upprätthålla en temperatur av 1500-2000°C i efterbrännkammarens flamma i kombination med att kunna bibehålla en sluten flamvolym, ur vilken den avgivna gasmängden från avfallschargen ej kan uttränga utan fullständig förbränning, fordras det följande gasmängder till efterbrännkammarens brännare: Gasol 0,2 - 0,3 m3/h (NTP) Luft s - s m3/h (NTF) Brännarens utformning för säkerställande av nämnda slutna flamma, i vilken fullständig omsättning mellan avgaser och bränngaser uppnås, beskrivs nedan.

Uppskalning av efterbrännkammaren är inte möjlig hur långt som helst, utan vid behov av mycket stor kapacitet får flera efterbrännkammare parallellkopplas.

Efterbrännkammarens brännare kan styras av i och för sig kända, jonanalyserande avkänningsorgan placerade i utloppet från efterbrännkammaren, vilka reglerar val av eventuell bränngasinblandning, då temperaturen måste höjas för att nå fullständig förbränning, exempelvis gasol i luft alternativt vätgas i luft. Normalt förínställs temperaturomràdet i efterbrännkammaren utifrån empirisk kännedom om från ' - förbränníngsanläggningen kommande avgasers sammansättning och därav beroende inblandning/överskott av exempelvis syrgas i genom brännaren tillförda bränngaser. 458 4-72 För uppnående av uppfinningens ändamål har den givits de särdrag som framgår av efterföljande patentkrav.

En utföríngsform av anordningen enligt uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisning till bifogade ritning, där i fig. 1 en utföringsform av efterbrânnkammaren visas i ett längdsnitt.

En efterbrännkammare 1, som kan vara försedd med kylflänsar 2, eller omgivas av en kylmantel, innehåller en flamskål 3 av högeldfast material. Flamskàlen 3 är utformad med en nära halvsfärísk gavel 4, som övergår i en cylindrisk mantelyta . Genom flamskàlens 3 cylindriska mantelyta 5, på visst avstånd från gaveln 4, är upptagna ett antal hål 6 för kommunikation mellan flamskálens 3 inre och den utanför- liggande delen av efterbrännkammaren 1. Flamskålen 3 är runt sin cylindriska mantelyta 5 från gaveln 4 vända kant 7 avtätad utåt mot efterbrännkammarens 1 vägg medelst en eller flera av keramiskt eller dylikt packningsmaterial utförda tätningar 8. Insidan av dessa tätningar ligger an mot ett flamrör 9 anslutet till en brännares 10 dysa 11.

Brännaren 10 består, förutom av flamröret 9 och dysan 11, av ett inre brännarrör 12 och ett yttre brännarrör 13. Det yttre brännarröret 13 omges av ett värmeisolerande material 14 av erforderlig värmeresistens, som är fixerat av en mantel 15.

Mellan yttre och inre brännarrören förlöper ett uppvärm- ningsorgan 16, företrädesvis utformat såsom minst ett elektriskt motstàndselement. Axiellt genom det inre brännar- röreta12 sticker en brännarlans 17 för tillförsel av bränn- gas, exempelvis luft, syre alt. ettdera blandat med gasol, till dysan 11. Brännarlansen 17 avslutas vid sitt inträde i dysan 11 av ett munstycke 18, företrädesvis utformat med tantentiellt riktade utlopp för bränngasen. - -~ 458 472 Brännarens 10 mantel 15 är medelst skruvförband 19 ansluten till efterbrännkammarens 1 hölje. Pà motsvarande vis är medelst skruvförband 20 en bakgavel 21 anbringad vid manteln . I bakgaveln 21 förefinns genomförningar 22 för uppvärm- ningsorganet 16. Innanför bakgaveln 21 och mellan yttre och inre brännarrören och kring ingàngspartierna av uppvärm- ningsorganet 16 förefinns en värmehärdig tätningspackning 23. Likaledes är en tätning 23' utförd mellan brännarlansen 17 och inre brännarröret 12 mot bakgaveln 21.

Vid drift tillföres efterbrännkammaren 1 de avgaser som skall "efterbrännas" eller oxideras, framförallt till vattenånga och koldioxid, genom ett inloppsrör 24, vilket står i förbindelse med ett utrymme 25 mellan yttre 13 och inre 12 brännarrören. Då avgaserna tränger fram i detta utrymme bringas de i kontakt med uppvärmningsorganen 16, vilka lämpligen är anordnade till bildande av ett sicksack- format genomlopp. Härvid kan, om brännarens längd anpassats därför och uppvärmningsorganen valts av högtemperaturtåligt motståndsmaterial, exempelvis kiseloxinitridtäckt värmespi- ral, avgaserna värmas till väsentligt över 1000°C.

De sålunda upphettade avgaserna lämnar utrymmet 25 genom ett eller flera hål 26 i det inre brännarröret 12. Dessa háls kanter är inrättade till styrning av avgaserna mot brännar- lansen 17, och då företrädesvis så, att avgaserna bringas att rotera runt brännarlansens 17 munstycke 18. Denna rota- tion förstärks av att bränngaserna strömmar ut genom de tangentiella utloppen i munstycket 18. Härigenom uppnås en mycket god omsättning gaserna emellan.

Bränngaserna, som tillföres genom brännarlansen 17, har_en sammansättning som väljes med avseende på sammansättningen hos de avgaser som skall efterbrännas. Sålunda kan i vissa fall luft komma ifråga, i andra ren syrgas. Skulle de i av- gaserna ingâende ämnena endast kunna förbrännas endotermt, 458 472 i inblandas i bränngasen exempelvis gasol i erforderlig grad.

Då avgaser och brânngaser under intensiv blandning reagerar under temperaturförhöjning upp till en flamtemperatur av 1500-2000°C ökar dessas volym, vilket föranlett att dysan 11 gjorts utkonad. Från denna fortsätter gasen som en homogen flamma genom det lämpligen av högeldfast material utförda flamröret 9. Detta mynnar i flamskàlen 3, och gasflamman stöter emot dennas gavel 4, varvid den omlänkas 180° och tränger, med ökad hastighet, ut i den ringspalt som bildas mellan flamrörets 9 utsida och flamskàlens 3 cylindriska del . I ringspalten har flamman brunnit ut, och de resterande gaserna tränger genom hålen 6 ut i Själva efterbrännkamma- ren. vid den volymökning gaserna härvid genomgår, sjunker temperaturen markant, dock återstår betydande värmemängder, som kan avges till omgivningen medelst visade kylflänsar 2, alternativt till ett medium i en omgivande kylmantel. Även värmeàterföring till tidigare processteg är möjlig.

Slutligen avledes de urbrända gaserna genom en utloppsled- ning 27. Denna kan, såsom schematiskt antytts vid 28, vara omgiven av organ för värmeátervinning eller för kylning.

Skulle av säkerhetsskäl befinnas vara lämpligt, kan utlopps- ledningen 27 dragas till en scrubber, gastvätt eller annan anordning för slutbehandling av de urbrända gaserna. Detta kan vara önskvärt vid risk för nitrösa gaser.

För att säkerställa ett bestämt gasflöde genom anordningen kan en undertrycksgivare anslutas till utloppsledningen 27.

Medelst steglös varvtalsreglering på denna kan för olika gasflöden från den före efterbrännkammaren befintliga förbêänningsanläggningen avpassad gashastighet erhållas._ Fläktens hastighet kan inställas manuellt, eller styras av vilka som helst sofistikerade regleringsanordningar med avkänningsorgan placerde på tjänliga ställen i eller i anslutning till efterbrännkammaren.

Claims (2)

_ 7 4 4ss 472 Patentkrav

1. Anordning för efterbränning av avgaser från förbrännings- anläggningar, omfattande en efterbrännkammare (1), i vilken insticker en brännare (10), mittemot vilken en höjdförställ- bar skål (3) för uppfàngning och avlänkning av brännarens (10) flamma förefinns, varvid genom brännaren (10) löper kanaler (17, 25) för tillförsel till efterbrännkammaren (1) av bränngaserirespektive av avgaser för efterbränning, samt att fràn efterbrännkammaren (1) leder ett utlopp (27) till atmosfären, kânnetecknad av att i tilloppskanalen (25) för avgaser förefinns uppvärmningsorgan (16), att tilloppskana- len (25) koncentriskt omger den såsom brännarlans (17) ut- formade kanalen för tillförsel av bränngaser, och att tilloppskanalens (25) innerrör (12) är utformat med hål (26), vilkas kanter är inrättade att leda avgasströmmen tan- gentiellt mot ett brännarlansens (17) munstycke (18), som även det har tangentiellt riktat utlvppf 1 och för de båda gasströmmarnas forcerade omblandning.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att efterbränn- kammaren (1), åtminstone delvis, omges av överskottsvärme avledande organ (2).