SE513303C2

SE513303C2 - Reactor for combustion gas combustion

Info

Publication number: SE513303C2
Application number: SE9803933A
Authority: SE
Inventors: Anders Eriksson
Original assignee: Bernardini Mario; Gill Nils Gunnar; Nordstroem Curt; Thyr Soeren; Anders Eriksson
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2000-08-21
Also published as: AU1902500A; WO2000032988A1; SE9803933L; SE9803933D0

Abstract

A reactor for aftercombustion of combustion gases resulting from a combustion of a fuel comprising an aftercombustion chamber (1) with an inlet (4) for receiving hot combustion gases and an outlet (28) for gases resulting from the aftercombustion in the chamber. The reactor has an arrangement adapted to prolong the residence time of the combustion gases in the aftercombustion chamber, and this arrangement has members (16-19) arranged to influence the combustion gases to form centripetal vortexes for entering the chamber through the inlet in the form of such vortexes for prolonging said residence time.

Description

15 20 25 30 35 513 303 I syfte att uppnå en sådan fullständigt förbränning har reaktorer av inledningsvis definierat slag tillhandahållits. Genom att de av förbränningen av bränslet resulterande förbränningsgaserna via en nämnda inrättning hålls en lång tid i en efterbrännkammare kan däri förekommande ofullständigt förbrända delar förbrännas ytterligare och företrädesvis halterna av miljöfarliga kväve- och svaveloxider däri reduceras. För att förbränningen skall bli full- ständig är det dock inte i sig tillräckligt att göra uppehållstiden av nämnda förbränningsgaser i efterbrännkammaren lång, utan det är även av yttersta vikt att temperaturen hos förbränningsga- serna hålls på tillräckligt hög nivå tillräckligt länge i efterbränn- kammaren för att förbränningen skall bli fullständig. Detta klarar hittills kända reaktorer inte av. Vid tidigare kända anläggningar för förbränning av miljöfarligt avfall har man försökt lösa detta problem med stora tillsatser av extrabränsle för att uppnå de höga temperaturerna som krävs för att förinta miljöfarliga ämnen, såsom PCB och dioxiner. Detta har medfört att lönsamheten för en sådan anläggning blir väldigt dålig. Dessutom minskar uppe- hållstiden i en panna hos en sådan anläggning i takt med att för- bränningshastigheten ökar, vilket den gör när tillskottbränsle till- förs, så att uppehållstiden i en eventuell efterbrännkammare blir kortare. Följaktligen blir förbränningsverkningsgraden mycket då- lig. Att göra pà detta sätt resulterar huvudsakligen endast i en utspädning av molekylärt stabila kolväteföreningar, såsom dioxin, i rökgaserna. In order to achieve such a complete combustion, reactors of initially defined type have been provided. By keeping the combustion gases resulting from the combustion of the fuel via a said device for a long time in an afterburning chamber, incompletely combusted parts present therein can be further incinerated and preferably the levels of environmentally hazardous nitrogen and sulfur oxides therein are reduced. In order for the combustion to be complete, however, it is not in itself sufficient to make the residence time of said combustion gases in the afterburning chamber long, but it is also of utmost importance that the temperature of the combustion gases is kept at a sufficiently high level long enough in the afterburning chamber for that the combustion should be complete. To date, known reactors cannot do this. At previously known plants for incineration of environmentally hazardous waste, attempts have been made to solve this problem with large additions of extra fuel to achieve the high temperatures required to destroy environmentally hazardous substances, such as PCBs and dioxins. This has meant that the profitability of such a facility becomes very poor. In addition, the residence time in a boiler of such a plant decreases as the combustion rate increases, which it does when additional fuel is supplied, so that the residence time in a possible afterburner becomes shorter. Consequently, the combustion efficiency becomes very poor. Doing so essentially results only in a dilution of molecularly stable hydrocarbon compounds, such as dioxin, in the flue gases.

För att förlänga uppehållstiden i efterbrännkammaren föreslår SE 460 220 användande av en konisk skärmvägg, så att förbrän- ningsgaserna inte leds direkt till efterbrännkammarens utlopp utan tar en del omvägar innan de når utloppet och därigenom halten av kväve- och svaveloxider i de gaser som lämnar efter- brännkammaren genom utloppet reduceras. Denna anläggning förmår dock inte uppnå en sådan lång uppehållstid och sådana temperaturer i efterbrännkammaren att en fullständig förbränning av bränslet kan äga rum. 10 15 20 25 30 35 513 30.3 Vidare är det genom exempelvis EP O 478 789 känt att tillföra förbränningsgaserna i virvlar till efterbrännkammaren, så att de skall virvla runt i denna och uppehålla sig där längre än annars.To extend the residence time in the afterburning chamber, SE 460 220 proposes the use of a conical screen wall, so that the combustion gases are not led directly to the afterburning chamber outlet but take some detours before reaching the outlet and thereby the content of nitrogen and sulfur oxides in the gases left behind. - the combustion chamber through the outlet is reduced. However, this plant is not able to achieve such a long residence time and such temperatures in the afterburning chamber that a complete combustion of the fuel can take place. Furthermore, it is known by, for example, EP 0 478 789 to supply the combustion gases in vortices to the afterburning chamber, so that they must swirl around in it and stay there longer than otherwise.

Dock klarar inte heller reaktorer av denna tidigare kända typ av att uppnå väsentligen fullständig förbränning av bränslet.However, reactors of this prior art type are also unable to achieve substantially complete combustion of the fuel.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en reak- tor av inledningsvis definierat slag, vilken gör det möjligt att upp- nå en mera långtgående förbränning av bränslet hos en för- bränningsanläggning som den ingår i än tidigare kända sådana reaktorer. i Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att tillhandahålla en reaktor enligt bifogade krav 1.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a reactor of initially defined kind, which makes it possible to achieve a more far-reaching combustion of the fuel of an incineration plant in which it is included than previously known such reactors. This object is achieved according to the invention by providing a reactor according to appended claim 1.

Genom att på detta sätt förbränningsgaserna kommer att vara i efterbrännkammaren en lång tid kan de bränslerester som fortfa- rande finns i dessa förbrännas i det närmaste fullständigt i efter- brännkammaren.Because in this way the combustion gases will be in the afterburner for a long time, the fuel residues that are still present in them can be burned almost completely in the afterburner.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen definierad i krav 2 kan på ett effektivt sätt de eftersträvade virvlarna uppnås hos de av förbränningen av bränslet resulterande förbrännings- gaserna som träder in igefterbrännkammaren genom inloppet och därigenom fördelarna m_e_d sådana virvlar utnyttjas.According to a preferred embodiment of the invention defined in claim 2, the desired vortices can be achieved in an efficient manner in the combustion gases resulting from the combustion of the fuel which enter the afterburning chamber through the inlet and thereby the advantages of such vortices are utilized.

Enligt en annan föredragen utföringsform är nämnda organ an- ordnade att tillföra förggciﬁerförbränningen av förbränningsgaserna erforderlig luft till en ledning för ledande av förbränningsgaserna i form av virvlar för attgförsätta förbränningsgaserna och luften i virvelrörelse. Det äpfördglaktigt att tillföra för förbränningen er- forderlig luft på detta sätt för att uppnå de eftersträvade virvlarna hos förbränningsgaserna i efterbrännkammaren, varvid denna luft då i efterbrännkammaríern i nämnda virvlar på ett fördelaktigt sätt 10 15 20 25 30 35 513 303 4 kan understödja den slutliga förbränningen och därmed spjälk- ningen av de oförbrända delarna hos förbränningsgaserna.According to another preferred embodiment, said means are arranged to supply the pre-combustion of the combustion gases necessary air to a line for conducting the combustion gases in the form of vortices to keep the combustion gases and the air in vortex motion. It is expedient to supply the air required for the combustion in this way in order to achieve the desired vortices of the combustion gases in the afterburning chamber, whereby this air can then in the afterburning chamber in said vortices in an advantageous manner support the final the combustion and thus the decomposition of the unburned parts of the combustion gases.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar inrättningen i efterbrännkammaren anordnade organ an- ordnade att styra däri inkommande förbränningsgaser för ökande av uppehàllstiden därav i kammaren, vilka företrädesvis innefat- tar ett med inloppet väsentligen inriktat konartat element med basen mot inloppet och anordnat på väsentligt avstånd från in- loppet för att avlänka därpå träffande centripetalvirvlar av för- bränningsgaser i riktning tillbaka mot inloppet. Härigenom kan förbränningsgasernas uppehällstld i efterbrännkammaren för- längas betydligt. Därvid är det även fördelaktigt att förse efter- brännkammaren med två på avstånd med avseende på inrikt- ningen av inloppet efter varandra anordnade nämnda konartade element. Genom en sådan seriekoppling av konartade element kan uppehàllstiden hos förbränningsgaserna i efterbrännkamma- ren förlängas och därigenom den däri rådande temperaturen hö- jas, så att förbränningen av bränslet kan bli mera fullständigt.According to another preferred embodiment of the invention, the device comprises in the afterburning chamber means arranged arranged to control incoming combustion gases therein to increase the residence time thereof in the chamber, which preferably comprise an inlet substantially aligned conarticulate element with the base towards the inlet significant distance from the inlet to deflect centripetal vortices of combustion gases in the direction back to the inlet. As a result, the residence gas of the combustion gases in the afterburner can be significantly extended. In this case, it is also advantageous to provide the afterburning chamber with two said shaped elements arranged at a distance with respect to the alignment of the inlet. By such a series connection of shaped elements, the residence time of the combustion gases in the afterburning chamber can be extended and thereby the temperature prevailing therein is raised, so that the combustion of the fuel can become more complete.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen uppvi- sar efterbrännkammaren väggar anordnade att möjliggöra för för- bränningsgaserna att strömma förbi det närmast inloppet belägna konartade elementet, men ej förbi det andra konartade elementet och i stället avlänkas till att röra sig nedåt relativt detta konarta- de element. Därigenom uppnås förlängd uppehållstid och förhöjd temperatur i efterbrännkammaren.According to another preferred embodiment of the invention, the afterburning chamber has walls arranged to enable the combustion gases to flow past the shaped element located closest to the inlet, but not past the other shaped element and instead be deflected to move downwards relative to this type. element. As a result, extended residence time and elevated temperature in the afterburner are achieved.

Enligt en annan fördragen utföringsform av uppfinningen inne- fattar reaktorn ett med avseende på inloppet nedströms om nämnda konartade element beläget tak hos ett inre utrymme hos efterbrännkammaren, och detta tak uppvisar en öppning för ut- strömmande av förbränningsgaser ur utrymmet och nedåt böjda, öppningen avgränsande takpartier anordnade att styra förbi nämnda konartade element passerande förbränningsgaser nedåt mot det konartade elementet igen. Dessa nedåt böjda partier 10 15 20 25 30 35 513 303 förlänger ytterligare förbränninsgasernas uppehållstid i efter- brännkammaren och understödjer upprätthållandet av centripe- talvirvlarna.According to another preferred embodiment of the invention, the reactor comprises a roof located with respect to the inlet downstream of said shaped element of an inner space of the afterburning chamber, and this roof has an opening for outflow of combustion gases from the space and downwardly curved, the opening delimiting roof portions arranged to steer past said shaped elements passing combustion gases downwards towards the shaped element again. These downwardly curved portions 10 15 20 25 30 35 513 303 further extend the residence time of the combustion gases in the afterburning chamber and support the maintenance of the centripetal vortices.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av sistnämnda utföringsform är nämnda skiljeväggar gjorda av plåtar med lågt specifikt värme, och därvid är företrädesvis plåtarna utformade att av de heta förbrännings- gaserna uppvärmas till mycket höga temperaturer, med fördel över 600°C, fördelaktigt över 700°C och företrädesvis så att de glödgas. Genom att plåtarna kräver så liten mängd värme för att uppnå mycket höga temperaturer kommer de även att ha ringa kylande inverkan på de heta förbränningsgaserna, som därige- nom kan ha en för slutförbränning av bränslet erforderlig hög temperatur under en lång tid inuti efterbrännkammaren.According to another preferred embodiment of the invention, which constitutes a further development of the latter embodiment, said partitions are made of plates with low specific heat, and the plates are preferably designed to be heated by the hot combustion gases to very high temperatures, advantageously above 600 °. C, advantageously above 700 ° C and preferably so that they are annealed. Because the plates require such a small amount of heat to achieve very high temperatures, they will also have little cooling effect on the hot combustion gases, which can thus have a high temperature required for final combustion of the fuel for a long time inside the afterburner.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfin- ningen framgår av den efterföljande beskrivningen samtrövriga osjälvständiga patentkrav.Additional advantages and advantageous features of the invention appear from the following description of the dependent independent claims.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Här nedan beskrivs såsom exempel anförda föredragna utfö- ringsformer av uppfinningen under hänvisning till bifogade rit- ningar, på vilka: Fig 1 är en schematisk vy av en anläggning för förbränning av miljöfarligt avfall, i vilken en reaktor enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen ingår, Fig 2 är en snittvy av en reaktor enligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen, Fig 3 är en förenklad vy ovanifrån av en i botten hos reaktorn i Fig 2 anordnad ring för alstrande av centripetalvirvlar hos däri med tryck införda gaser, 5 10 15 20 25 30 35 Fig 4 Fig s Fig 6 513 303 är en delvis skuren vy illustrerande en krematorieugn, hos vilken en reaktor enligt en andra föredragen utfö- ringsform av uppfinningen ingår, är en detaljvy av bottensektionen av en reaktor enligt den andra föredragna utföringsformen av uppfinningen med därunder anordnad tillsats för användning av fram- för allt förbränningsgaser härrörande från en förbränning av fasta bränslen, och är en detaljvy ovanifrån av tillsatsen enligt Fig 5. 10 15 20 25 30 35 513 303 37 DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN l Fig 1 illustreras hur en reaktor 1, i form av en ångpanna, enligt uppfinningen kan vara inbyggd i en anläggning för destruktion av miljöfarligt avfall, speciellt PCB och dioxinhaltiga oljor. Det mil- jöfarliga avfallet antändes i en oljebrännare 2, varvid det innan det når oljebrännaren förgasas i ett förgasningsorgan, som är antytt vid 3. De vid förbränningen av avfallet i brännaren resulte- rande förbränningsgaserna tillförs via ett inlopp 4 efterbränn- kammaren 1 på ett för uppfinningen specifikt sätt, vilket kommer att förklaras längre fram under hänvisning till Fig 2. l efterbränn- kammaren finns en inrättning anordnad att söka kvarhålla för- bränningsgaserna så lång tid som möjligt i efterbrännkammaren, så att temperaturen i efterbrännkammaren blir hög och eventuellt icke-förbrända kolväten hos avfallsbränslet förbränns där. De re- sulterande gaserna lämnar efterbrännkammaren via ett utlopp 5 och passerar sedan igenom pannans tubrörsystem (icke visat) där de kyls av till en temperatur av exempelvis ca 400°C, medan temperaturen i efterbrännkammaren kan ha varit så hög som 800°C. Sedan förs gaserna vidare till två konvektorer 6, 7, som har samma funktion som tubrören i pannan, d v s kyler ner ga- serna, så att kondensvatten kan avtappas vid 8. Efter konvekto- rerna strömmar gasen in i en avskiljare 9 för svavel, tungmetaller och andra mineraler-som inte går att förbränna. När gasen strömmar in i avskiljaren har den en temperatur av ca 120°C.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Preferred embodiments of the invention are described below by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a schematic view of a plant for incineration of environmentally hazardous waste, in which a reactor according to a preferred embodiment of the invention, Fig. 2 is a sectional view of a reactor according to a first preferred embodiment of the invention, Fig. 3 is a simplified top view of a ring arranged at the bottom of the reactor in Fig. 2 for generating centripetal vortices of pressurized gases therein, Fig. 4 Fig. S Fig. 6 513 303 is a partially cut-away view illustrating a crematorium furnace, in which a reactor according to a second preferred embodiment of the invention is included, is a detail view of the bottom section of a reactor according to the second preferred embodiment of the invention with an additive arranged below for the use of, in particular, combustion gases originating from a combustion of solid fuels, and is a detail view from above of the additive according to Fig. 5. 10 15 20 25 30 35 513 303 37 DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Fig. 1 illustrates how a reactor 1, in the form of a steam boiler, according to the invention may be built into a facility for the destruction of environmentally hazardous waste, especially PCBs and dioxin-containing oils. The environmentally hazardous waste is ignited in an oil burner 2, whereby before it reaches the oil burner it is gasified in a gasification means indicated at 3. The combustion gases resulting from the combustion of the waste in the burner are supplied via an inlet 4 to the afterburning chamber 1 on a for the invention specific method, which will be explained later with reference to Fig. 2. In the afterburning chamber there is a device arranged to try to retain the combustion gases as long as possible in the afterburning chamber, so that the temperature in the afterburning chamber becomes high and possibly non-combustible. incinerated hydrocarbons of the waste fuel are incinerated there. The resulting gases leave the afterburner via an outlet 5 and then pass through the boiler tube system (not shown) where they are cooled to a temperature of, for example, about 400 ° C, while the temperature in the afterburner may have been as high as 800 ° C. Then the gases are passed on to two convectors 6, 7, which have the same function as the tube tubes in the boiler, ie cool the gases, so that condensate can be drained at 8. After the convectors, the gas flows into a separator 9 for sulfur, heavy metals and other non-combustible minerals. When the gas flows into the separator, it has a temperature of about 120 ° C.

Därefter förs efter kylning i en kylare 10 för avgaser återstående luft i en returledning 11 tillbaka till ett luftintag 12 hos ångpan- nan, för att där via ett blandningsorgan 13 blandas in i den luft som förs in i pannan. Denna återledningsgas har en temperatur av ca 45°C och ett innel'@l av klor, vilket härrör från de polyklo- rerade kolväten som PCB och dioxiner är, och kloret är inte möj- ligt att avskiljas tidigare i systemet. Däremot har det visat sig att detta klor nu frigjort efter återledning och inledning i processen igen kan avlägsnas, varvid detta exempelvis kan ske genom in- blandande av någon natriumförening någonstans i det just be- skrivna kretsloppet för bildande av koksalt. 10 15 20 25 30 35 513 303 å Det karakteriserande för uppfinningen, nämligen efterbrännkam- marens utformning och hur de av förbränningen av avfallet gene- rerade gaserna tillförs efterbrännkammaren kommer nu att be- skrivas under samtidig hänvisning till Fig 2 och 3. Under botten 14 hos efterbrännkammarens förbränningsutrymme 15 är en ringformad inloppsdel 16 (se Fig 3) anordnad, vilken uppvisar en perifer öppning 17 genom vilken sekundärluft leds in tangentiellt med ett avsevärt tryck genom en icke-visad fläkt, så att centri- petalvirvlar bildas i ritningsplanet i Fig 3, varvid en centripetalvir- vel är visad längst ner till höger i Fig 3. ”Centripetalvirvel” defini- eras här således som en i en spiralformad bana mot ett virvel- centrum gående mediaström. Centralt i ringen 16 finns ett rör 18 anordnat, och detta rör uppvisar öppningar 19, genom vilka luften sugs in däri och blandas med de av förbränningen i brännarens låga resulterande heta förbränningsgaserna och primärluft och drager med dessa i sin centripetalrörelse. Således tillförs de heta förbränningsgaserna efterbrännkammarens inre utrymme 15 un- der tryck, varvid det hela tiden utför en centripetalrörelse i plan väsentligen vinkelrätt mot ritningsplanet i Fig 2, samtidigt som gaserna rör sig inåt i rummet i riktning av pilarna 20. Väl inne i rummet 15 träffar de på ett med inloppet väsentligen inriktat konartat element 21 med basen mot inloppet och anordnat på vä- sentligt avstånd från inloppet för att avlänka därpå träffande centripetalvirvlar av förbränningsgaser i riktning tillbaka mot in- loppet. Det konartade elementet 21 har en konvinkel av ca 45° och styr tillbaka gaserna, så att visade virvlar bildas, vilka över- lagrar den centripetalrörelse gaserna utför i planet vinkelrätt mot virvlarnas utsträckning. Efterbrännkammaren uppvisar även väg- gar 22 anordnade att möjliggöra för förbränningsgaserna att strömma förbi det konartade elementet 21 och antingen röra sig uppåt till ett övre, med det förstnämnda konartade elementet 21 seriekopplat andra konartat element 23 för avlänkande därav nedåt eller fångas upp av en öppning 24 hos ett tak 25 hos ett inre utrymme av efterbrännkammaren avgränsande, nedåt böjda takpartier 26 anordnade att styra förbi det konartade elementet 10 15 20 25 30 35 513 303 få 21 passerande förbränningsgaser nedåt mot det konartade ele- mentet igen.Then, after cooling in an exhaust gas cooler 10, the remaining air in a return line 11 is returned to an air intake 12 of the steam boiler, so that it is mixed into the air which is introduced into the boiler via a mixing means 13. This recycle gas has a temperature of about 45 ° C and an internal chlorine, which is derived from the polychlorinated hydrocarbons such as PCBs and dioxins, and the chlorine is not possible to separate earlier in the system. On the other hand, it has been found that this chlorine has now been released after recycling and initiation of the process can again be removed, whereby this can be done, for example, by mixing some sodium compound somewhere in the just described cycle for the formation of common salt. The characteristics of the invention, namely the design of the afterburner and how the gases generated by the combustion of the waste are supplied to the afterburner will now be described with simultaneous reference to Figs. 2 and 3. Under the bottom 14 of the combustion space 15 of the afterburning chamber, an annular inlet part 16 (see Fig. 3) is provided, which has a peripheral opening 17 through which secondary air is led in tangentially with a considerable pressure through a fan (not shown), so that centripetal vortices are formed in the drawing plane in Fig. 3. , wherein a centripetal vortex is shown at the bottom right in Fig. 3. “Centripetal vortex” is thus defined here as a media stream going in a helical path towards a vortex center. Centrally in the ring 16 is arranged a tube 18, and this tube has openings 19, through which the air is sucked into it and mixed with the hot combustion gases and primary air resulting from the combustion in the burner low and draws with them in its centripetal motion. Thus, the hot combustion gases are supplied to the inner space 15 of the afterburning chamber under pressure, constantly performing a centripetal movement in a plane substantially perpendicular to the plane of the drawing in Fig. 2, while the gases move inwards in the direction of the arrows 20. Once inside the space 15 they meet on an inlet substantially aligned with the inlet 21 with the base against the inlet and arranged at a substantial distance from the inlet to deflect thereon centripetal vortices of combustion gases in the direction back towards the inlet. The shaped element 21 has a cone angle of about 45 ° and directs back the gases, so that shown vortices are formed, which superimpose the centripetal movement the gases perform in the plane perpendicular to the extent of the vortices. The afterburning chamber also has walls 22 arranged to allow the combustion gases to flow past the shaped element 21 and either move upwards to an upper, with the first-mentioned shaped element 21 connected in a second conical element 23 for deflection thereof downwards or caught by an opening 24. of a roof 25 of an inner space of the afterburning chamber delimiting downwardly curved roof portions 26 arranged to guide past the shaped element 10 15 20 25 30 35 513 303 get 21 passing combustion gases downwards towards the shaped element again.

Gaserna kommer på detta sätt att virvla runt i rummet 15 och up- pehållstiden där blir lång, så att en total förbränning av kolväte- föreningar kommer att slge, Därvid kommer en del av gaserna att lämna det innersta rummegt 15 via den övre öppningen 24 och nå det övre konartade elementet 23 och avlånkas av detta på sådant sätt nedåt att de kan nå utsidan av de inre väggarna 22 och röra sig nedåt, där de når styrplåtar 27, som styr en del av gaserna tillbaka till rummet 15 och andra vidare utåt mot efterbrännkam- marens periferi i en fram och åter löpande bana för förlängande av förbränningsgasernas uppehållstid i efterbrännkammaren, varpå de slutligen lämnar efterbrännkammaren via övre öppning- ar 28. De olika skiljeväggarna 22, 29-31 är företrädesvis gjorda av plåtar med lågt specifikt värme, så att dessa inte måste ab- sorbera några stora värmemängder från de heta förbränningsga- serna för att uppvärmas till mycket höga temperaturer och däri- genom gaserna kan hållas på en mycket hög temperatur inuti ef- terbrännkammaren. När nämnda plåtar blir rödglödgade blir för- bränningen av bränslet ingti efterbrännkammaren mycket effektiv. l Fig 4 visas en annan möjlig användning av den uppfinnlngsenli- ga reaktorn, varvid denna är applicerad på en krematorieugn, hos vilken en kista 32 bränns upp inuti en förbränningskammare 33, och sedan de däravresulterande förbränningsgaserna leds vidare enligt pilarna 34 mot efterbrännkammaren 35. Här träder dessa in genom slitsar i periferin hos ett ringformat organ 36 och dras nedåt till den nedre mynningen av ett centralt rör 37, som leder in i efterbrännkammarutrymmet 38. Samtidigt tillförs sekun- därluft till en på likartat sätt som visat i Fig 3 utformad ring 39 för bildande av en centripetalvirvel därav, vilken träder in i röret 37 på det sätt som visas igljig 2. Sekundärluften påverkar nämnda förbränningsgaser att träda in i efterbrännkammaren 35 under att beskriva en centripetalrörelse med de ovan beskrivna fördelarna till följd. Efterbrännkammjairens inre kan vara utformat på det sätt som är visat i Fig 2. Det är här schematiskt illustrerat hur gaser- 10 15 20 25 30 35 513 303 ll? na när de väl lämnat efterbrännkammaren och gått genom ett icke-visat tubrörsystem för avkylning därav leds till en reningsin- rättning 41, där tungmetaller avskiljs i botten 42, varpå luften leds vidare till en kylare 43 och sedan via en returledning 44 kan ledas tillbaka till efterbrännkammarens inre utrymme 38.The gases will in this way swirl around the chamber 15 and the residence time there will be long, so that a total combustion of hydrocarbon compounds will take place. Some of the gases will leave the innermost space 15 via the upper opening 24 and reach the upper shaped element 23 and are elongated by it in such a way downwards that they can reach the outside of the inner walls 22 and move downwards, where they reach guide plates 27, which guide some of the gases back to the space 15 and others further outwards towards the periphery of the afterburner in a reciprocating path for extending the residence time of the combustion gases in the afterburner, whereupon they finally leave the afterburner via upper openings 28. The various partitions 22, 29-31 are preferably made of plates with low specific heat, that these do not have to absorb any large amounts of heat from the hot combustion gases in order to be heated to very high temperatures and thereby the gases can be kept at a very high temperature inside the afterburner. When the said plates become red-annealed, the combustion of the fuel in the afterburner becomes very efficient. Fig. 4 shows another possible use of the reactor according to the invention, in which it is applied to a crematorium furnace, in which a coffin 32 is burned inside a combustion chamber 33, and then the resulting combustion gases are passed on according to the arrows 34 towards the afterburning chamber 35. Here these enter through slots in the periphery of an annular member 36 and are drawn downwards to the lower mouth of a central pipe 37, which leads into the afterburner chamber 38. At the same time, secondary air is supplied to a ring 39 designed in a manner similar to that shown in Fig. 3. to form a centripetal vortex thereof, which enters the tube 37 in the manner shown in Fig. 2. The secondary air causes said combustion gases to enter the afterburning chamber 35 while describing a centripetal movement with the advantages described above as a result. The interior of the afterburner may be designed in the manner shown in Fig. 2. It is schematically illustrated here how the gas burner 10 15 20 25 30 35 513 303 ll? Once they have left the afterburner and passed through a tubing system (not shown) for cooling thereof, they are led to a purifier 41, where heavy metals are separated in the bottom 42, whereupon the air is passed on to a cooler 43 and then via a return line 44 can be returned to the internal space of the afterburner 38.

I Fig 5 och 6 illustreras mera i detalj hur en tillsats 45 anordnad under reaktorns bottensektion kan vara utformad för att tillförlit- ligt åstadkomma bildande av centripetalvirvlar hos de av förbrän- ningen resulterande förbränningsgaserna vid inträdande i efter- brännkammaren även i fallet-av förbrännande av fasta bränslen.Figures 5 and 6 illustrate in more detail how an additive 45 arranged below the bottom section of the reactor can be designed to reliably cause the formation of centripetal vortices of the combustion gases resulting from the combustion upon entry into the afterburning chamber even in the case of combustion of solid fuels.

Gasflödet kan nämligen inte styras alls lika lätt vid förbrännande av fasta bränslen som vid förbrännande av t ex olja, och för den- na skull krävs speciella arrangemang för att bibringa förbrän- ningsgaserna en centripetalvirvelrörelse. Närmare bestämt inne-_ fattar tillsatsen organ i form av ledskenor 46 utformade att leda in de av förbränningen av det fasta bränslet alstrade förbrän- ningsgaserna snett tangentiellt/radiellt inåt mot det centrala röret 37 under alstrande av centripetalvirvlar på det sätt som illustre- ras i Fig 6. Dessa centripetalvirvlar kommer att sedan röra sig nedåt i skålen 47 och nå rörets mynning 40 och sedan röra sig uppåt i röret 37 för att tillsammans med den via öppningarna 19 i röret inträdande sekundärluften nä efterbrännkammarutrymmet i form av centripetalvirvlar. Det framgår av Fig 6 att de ledningsor- ganen bildande ledskenorna 46 sträcker sig från periferin och inåt först väsentligen radiellt men sedan böjer av åt samma håll för att upphöra med ett parti inriktat i en vinkel av mellan 45° och 90° i förhållande till den motsatta änden av ledskenan.The gas flow cannot be controlled at all as easily when burning solid fuels as when burning, for example, oil, and for this reason special arrangements are required to impart a centripetal vortex motion to the combustion gases. More specifically, the additive comprises means in the form of guide rails 46 designed to direct the combustion gases generated by the combustion of the solid fuel obliquely tangentially / radially inwards towards the central tube 37 while generating centripetal vortices in the manner illustrated in Fig. 6. These centripetal vortices will then move downwards in the bowl 47 and reach the mouth 40 of the tube and then move upwards in the tube 37 to together with the secondary air entering through the openings 19 in the tube reach the afterburner space in the form of centripetal vortices. It can be seen from Fig. 6 that the guide rails 46 forming the guide means extend from the periphery and inwards first substantially radially but then bend in the same direction to end with a portion aligned at an angle of between 45 ° and 90 ° relative to the opposite end of the guide rail.

En mängd andra olika användningar för en reaktor enligt uppfin- ningen är även tänkbara. Därvid kan reaktorn vara anordnad i en anläggning för förbränning av såväl gasformigt som flytande och fast bränsle, varvid det dock i de båda senare fallen är fördelak- tigt om bränslet förgasas före förbränningen.A number of other different uses for a reactor according to the invention are also conceivable. In this case, the reactor can be arranged in a plant for the combustion of both gaseous and liquid and solid fuel, whereby, however, in the latter two cases it is advantageous if the fuel is gasified before combustion.

Uppfinningen är således givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd 10 15 20 25 513 303 ll möjligheter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på uppfinningens område, utan att denna för den skull avviker från uppfinningens grundtanke. l Fig 1 och 4 har två olikasätt att realisera ringen för åstadkom- mande av en centripetalvirvel illustrerats, och i det senare fallet uppvisar ringen en spiraiformad utsträckning, och detta avses även inbegripas i patentkravsdefinitionen ”ring". Även andra sätt att utforma denna på är tänkbara, såsom exempelvis förande av gaserna i en i flera varv kringlöpande bana med varje varv lig- gande innanför det föregående, tills det inre varvet mynnar i ett centralt anordnat rör eller öppning till efterbrännkammarens inre utrymme.The invention is thus of course not in any way limited to the preferred embodiments described above, but a number of possibilities for modifications thereof should be obvious to a person skilled in the art of the invention, without this deviating from the basic idea of the invention. . Figures 1 and 4 illustrate two different ways of realizing the ring for producing a centripetal vortex, and in the latter case the ring has a spiral-shaped extent, and this is also intended to be included in the patent definition "ring". conceivable, such as, for example, guiding the gases in a multi-revolution path with each revolution lying inside the previous one, until the inner revolution opens into a centrally arranged pipe or opening to the inner space of the afterburning chamber.

Det är inte absolut nödvändigt att inloppet hos efterbrännkamma- ren är beläget i dess botten och utloppet i dess övre del, ehuru detta är fördelaktigt.It is not absolutely necessary that the inlet of the afterburner is located at its bottom and the outlet at its upper part, although this is advantageous.

Vinkeln hos de konartade elementen kan vara en annan och är mellan 30-60°C, företrädesvis 40-50°C.The angle of the shaped elements may be different and is between 30-60 ° C, preferably 40-50 ° C.

"Plåtar" avses här och i patentkraven ha en vid betydelse och ska tolkas som tunna, storytiga plattor, vilka kan vara av vilket material som helst, ej nödvändigtvis metall."Sheets" are meant herein and in the claims to have a broad meaning and are to be construed as thin, storytelling plates, which can be of any material, not necessarily metal.

Claims

513,503 F; Patent claims

A reactor for post-combustion of combustion gases resulting from a combustion of a fuel comprising an after-combustion chamber (1) with an inlet (4) for receiving hot combustion gases and an outlet (28) for gases resulting from the post-combustion in said chamber , wherein it comprises a device arranged to extend the residence time of the combustion gases in the afterburning chamber, the device having means (16-19) arranged to influence the combustion gases to form vortices to enter the chamber through the inlet in the form of such vortices for extending said residence time, characterized in that the afterburning chamber has a plurality of spaced apart spaces defined by partitions (22, 29-31) for controlling combustion gases from the interior thereof in a forwards and eats continuously towards the periphery of the afterburning chamber to extend the residence time of the combustion gases in the afterburning chamber. 20

Reactor according to claim 1, characterized in that said means are arranged to conduct air in a duct in the form of a ring (16) arranged to open into a tube (18) centrally arranged in relation to said ring (16) designed to lead the combustion gases, and that this central pipe has openings (19) for the entry of said air therein for mixing in the combustion gases.

Reactor according to claim 1 or 2, characterized in that said means (16-19) are arranged to supply air required for the afterburning of the combustion gases to a line for conducting the combustion gases in the form of vortices to supply the combustion gases and the air. in vortex motion. 35

A reactor according to claim 2, wherein it comprises means (46) configured to direct said combustion gases into the inlet (40) of the central tube (37) forming centripetal vortices. . Reactor according to claim 4, characterized in that the conduit means are formed by control means (46) arranged to direct the combustion gases obliquely tangentially-radially inwards towards the central pipe (37) while generating a centripetal movement. . Reactor according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the device comprises means arranged to introduce the combustion gases under pressure to the inlet of the afterburning chamber. . Reactor according to claim 6, characterized in that said means for supplying the combustion gases under pressure is a fan. . Reactor according to any one of claims 1-7, characterized in that said device comprises means (21, 23, 27, 29-31) arranged in the afterburning chamber arranged to control incoming combustion gases for increasing the residence time thereof in the chamber, which comprise a with the inlet (4) substantially aligned conical element (21) with the base towards the inlet and arranged at a considerable distance from the inlet to deflect vortices of combustion gases hitting thereon in the direction back towards the inlet. . Reactor according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the inlet (4) is arranged in the bottom (14) of the afterburning chamber. Reactor according to Claim 8, characterized in that it comprises two spaced elements (21, 23) arranged at a distance with respect to the alignment of the inlet. Reactor according to Claims 9 and 10, characterized in that the afterburning chamber has walls (22) arranged to enable the combustion gases to flow past the shaped element (21) located closest to the inlet (23), but not beyond 25 30 513 ÉÛYJ lit the second shaped element and instead is deflected to move downwards relative to this shaped element. Reactor according to claim 8, characterized in that said conical element (21, 23) has a cone angle of 30-60 °, preferably 40-50 '. Reactor according to claim 8, characterized in that it comprises a roof (25) of an inner space (15) of the afterburning chamber located with respect to the inlet (4) downstream of said conical element (21), and that this roof has an opening (24) for the outflow of combustion gases from the space and downwardly curved, opening delimiting roof portions (26) arranged to guide past combustion gases passing said said element (21) downwards again towards the shaped element. Reactor according to claim 1, characterized in that said partitions (22, 29-31) are made of plates with low specific heat. Reactor according to Claim 14, characterized in that the plates (22, 29-31) are designed to be heated by the hot combustion gases to very high temperatures, advantageously above 600 ° C, advantageously above 700 ° C and preferably so that they are annealed. Reactor according to one of Claims 1 to 15, characterized in that it is designed to receive combustion gases in the afterburning chamber with a temperature exceeding 600 ° C, preferably 700 ° C.