SE522953C2 - Sätt och anordning för behandling av slam medelst en brännare - Google Patents

Description

«s22 gss nader för en separat anläggning för torkning och efterföljande pelletisering av avfallsmaterialet.

Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat sätt och anordning för behandling av slam och mer specifikt ett sätt och en anordning för behandling av slam med inblandade partiklar innefattande metall, metalloxid eller metallhydroxid, varvid ovannämnda nackdelar med kända tekniker undvikes eller åtminstone minskas.

Uppfinningen baseras på insikten att det våta materialet kan matas direkt till flamman hos en brännare där förångning åstad- kommes och partiklar innehållande metall smälts.

Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning åstadkommes ett sätt för behandling av slam, såsom definierat i patentkra- vet 1.

Enligt en andra aspekt av föreliggande uppfinning åstadkommes en anordning för behandling av slam, såsom definierad i patent- kravet 8.

Med sättet och anordningen enligt uppfinningen övervinns eller åtminstone minskas problemen med känd teknik. I stället för att ett separat torkningssteg krävs, behandlas det våta materialet direkt i en ugn, vilket sparar kostnader för extra utrustning och även resulterar i en kortare behandlingstid. Eftersom mycket av slammet innehåller sitt eget bränsle, såsom kol eller olja, förångar energin i detta vattnet och smälter materialet, vilket minskar energikostnaderna.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer nu att beskrivas, såsom exempel, under hän- visning till bifogade ritningar, på vilka: s22 9533 fig. 1 är ett översiktsschema över en anläggning enligt uppfin- un: -vd .u ningen för behandling av slam och andra våta avfallsmaterial, fig. 2 är en sektionsvy genom en brännare som används med sät- tet enligt uppfinningen, och fig. 3 är en översiktlig frontvy av den i fig. 2 visade bränna- ren.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen I det följande kommer en detaljerad beskrivning av sättet och anordningen enligt uppfinningen att ges. I följande beskrivning används termen slam för det material som tillförs anordningen.

Det inses dock, att denna term inkluderar andra material, såsom "slurry" (uppslammat material), "slime" eller lera innefattande kolinnehållande partiklar, innefattande koks, kol, etc. och oljerester, rester från råoljeproduktion, raffinaderier och petrokemiska industrier, avloppsslam etc. Vid den föredragna utföringsformen är också slammets metallinnehåll åtminstone 5%, hellre åtminstone 20% och allra helst åtminstone 50%.

Med början i fig. 1 visas ett översiktsschema över en anlägg- ning för behandling av slam och andra våta avfallsmaterial, allmänt betecknad 10. Anläggningen är byggd kring en brännare installerad i en sidovägg av en ugn 30. Brännaren är en s.k. oxyfuel-brännare och tillförs sålunda bränsle genom en första matningsledning 21 och oxygen genom en andra matningsledning 22. Med oxygen avses i detta sammanhang en gas med en O,-halt överstigande 21% och företrädesvis s.k. tekniskt oxygen med Of- halt av ca 90-100%.

Slam tillförs brännaren genom en tredje matningsledning 23. Den tredje matningsledningen 23 är ansluten till en matare, allmänt betecknad 40. Mataren 40 innefattar en behållare 42, in i vil- ken det våta utgångsmaterialet i form av slam matas. Slammet leds från behållaren 42 till ett arrangemang innefattande en matningspump 45 som drivs av en motor 46. Medelst matningspum- ÉS22 gas pen 45 förflyttas slammet till brännare 20 i en takt som bestäms av matningspumpens hastighet.

Brännaren 20 tillförs också ett lämpligt medium för atomisering av slammet, såsom oxygen eller annan gas, etc. Detta atomise- ringsmedium tillförs brännaren från en källa (ej visad) genom ingången 25. I den såsom exempel givna anläggningen som visas i fig. 1 är ugnen 30 en separat enhet med ett utlopp 32 nära den nedre delen för utmatning av smält metall innefattande partik- lar som återvunnits genom behandlingen av slammet. Ugnen inne- fattar även ett avgasutlopp 34 i den övre delen för utmatning av avgaser som skapas från förångningen och förbränningen av slammet under bränning. I botten av ugnen samlas en charge 36 som härrör från det material som tillförs ugnen 30 via bränna- refl.

En första utföringsform av brännaren 20 kommer att beskrivas mer i detalj nedan under hänvisning till fig. 2 och 3, varvid fig. 2 är en snittvy genom den främre delen av brännaren och fig. 3 är en frontvy. Denna brännare är anpassad för att använ- das med bränsle i form av en gas, såsom propan, naturgas eller butan eller med oljebränsle.

Brännaren 20 innefattar en huvuddel 24, till vilken matnings- ledningarna 21-23 och 25 visade i fig. 1 är anslutna. Delen 24 har väsentligen cirkulärt tvärsnitt, se fig. 3, i vilken utformningen av matningsledningarna 21-23 framgår mer i detalj.

Bränsle tillförs genom den första matningsledningen 21 i form av sex på lika inbördes avstånd anordnade rör 21a-f som är placerade på konstant avstånd från huvuddelens 24 mittaxel.

Oxygen tillförs genom en rund yttre del 22 och omger sålunda det bränsle som tillförs genom rören 21a-f. Slutligen tillförs slam genom röret 23, vilket är koaxiellt placerat i brännaren.

I röret 23 för slammet finns ett atomiseringsarrangemang betecknat 26. Detta fungerar på följande sätt. Atomiserings- mediet, såsom oxygen, inmatas till brännaren vid 25 genom ett . .. .. .. . . . .u- . .»--.. .. . ... .. .. .. . . . .- - .. . .. . . . . 2 .. .... .- u o u 522 953 5 vara; an: ä" v . ' u n" n n I ø o ~ n antal rör. Dessa rör avslutas i det centrala röret 23 för slam- met och ansluter därtill i en vinkel, varigenom det atomiserar eller uppdelar det slam som lämnar röret 23.

Såsom tidigare nämnts, är brännaren 20 monterad i ugnens 30 sidovägg. I den föredragna utföringsformen kan brännaren lutas, d.v.s. positioneras i olika vinklar relativt horisontellt och vertikalt. De olika orienteringarna kan användas för att erhål- la önskad karaktäristik för förbränningsprocessen.

I det följande kommer sättet för behandling av slam att beskri- vas i detalj.

Inledningsvis tillförs slam matarens 40 behållare 42. Slammet är av den ovannämnda typen, d.v.s. det har en flytande del och partiklar innehållande metall inblandade i denna flytande del.

Partiklarna innehållande metall innefattar metall, metalloxid eller metallhydroxid.

Slammet överförs från behållaren och in i matningspumpen 45, där det transporteras till brännaren 20 medelst pumpen 45. Den takt med vilken slammet matas till brännaren bestäms av mat- ningspumpens 45 hastighet.

Oxyfuel-brännarens 20 operation regleras medelst mängden bräns- le och oxygen som tillförs genom den första respektive andra matningsledningen 21 och 22. Matningsledningarna är anslutna till källor för bränsle och oxygen (ej visade), såsom är kon- ventionellt. En källa för atomiseringsmedium är också ansluten till brännaren via ingången 25.

Brännarens 20 operation kommer nu att beskrivas i detalj under hänvisning till fig. 2 och 3, som visar en gas- eller oljebrän- nare. Slam tillförs genom det centrala matningsröret 23 med en takt som styrs av matningspumpen. Innan slammet når en flamma 27 som resulterar från blandningen av oxygen och bränsle och eventuellt bränsle som finns i slammet atomiseras det medelst atomiseraren 26. I vissa fall kan förbränningen upprätthållas P__ w fa22 950 6 genom energi som finns i slammet och i dessa fall används det bränslet som tillförs genom matningsledningen 21 huvudsakligen för att starta förbränningen. Sålunda uppdelas det slam som lämnar brännarens främre del i små fraktioner som möjliggör en effektiv upphettning därav.

Bränsle tillförs matningsrören 2la-f, se fig. 3, under det att ett hölje av oxygen tillförs genom den ringformiga matnings- arean 22. Blandingen av oxygen och bränsle resulterar i flamman 27 med egenskaper, såsom längd, temperatur etc., vilka styrs av den takt bränsle och oxygen tillförs. Ju högre oxygenhalt, des- to högre temperatur, vilket resulterar i en teoretisk flamtem- peratur av ca 1500°C eller mer. Sålunda injiceras slammet i flammans centrala del.

Såsom framgår av fig. 2, bringas de metallinnehållande partik- larna hos det slam som injiceras i flamman att agglomerera, varigenom agglomerat av en större storlek än de partiklar som påträffas i slammet skapas. Agglomereringsprocessen styrs med flera parametrar, av vilka kan nämnas: flammans temperatur och hastighet, det injicerade slammets energiinnehåll eller -densi- tet, stoikiometri, d.v.s. kvoten mellan oxiderande gas och adderat bränsle, den oxiderande gasens oxygenhalt, tillförsel- takten för oxygen och adderat bränsle, injiceringshastigheten för slam och dess karaktäristik, transporttiden för slammet i flamman och brännarkaraktäristik och -konfiguration, såsom lut- ning.

Den våta delen av slammet förångas av flammans höga temperatur, vilket resulterar i avgaser som stiger genom ugnen 30 och där- efter lämnar genom avgasutloppet 34. De skapade agglomeraten och små dropparna faller till botten av ugnen 30, där de adde- ras till chargen 36. Chargen används därefter i flytande eller fast fas som den är. Alternativt återförs chargen till en pro- CeSS. ~s22 ass? En föredragen utföringsform av sättet och anordningen enligt uppfinningen har beskrivits. Fackmannen inom teknikområdet inser att denna kan varieras inom ramen för bifogade patent- krav. Även om en oxyfuel-brännare 20 har visats, kan sålunda andra konventionella brännare användas, såsom plasmabrännare eller i vissa fall luft-bränslebrännare med hög termiskt verk- ningsgrad.

Vidare har en separat ugnsenhet 30 visats. Sättet enligt upp- finningen är likväl tillämpbart på andra typer av ugnar, såsom elektriska ljusbågugnar, induktionsugnar, flamugnar, elektriskt uppvärmda ugnar, masugnar, kupolugnar och konvertrar etc.

Vid den beskrivna utföringsformen är också brännaren positione- rad i en sidovägg av en ugn. Det inses dock att andra lämpliga positioner är möjliga, såsom i den övre delen av ugnen. Vidare är en konfiguration med flera än en brännare möjlig. Det blir då möjligt att injicera det atomiserade slammet mellan exempel- vis tre brännarflammor.

I den beskrivna utföringsformen matas slammet till ugnen medelst en matningspump. Slammet som tillförs ugnen skulle dock också kunna vara fritt flytande, etc.

En specifik brännarkonfiguration har visats. Det inses också att varje lämplig brännarkonfiguration med olika antal rör etc. kan användas.

En separat ingång för atomiseringsmedium har beskrivits. Det inses att samma oxygenkälla kan användas för både atomiserings- mediet och brännarmatningen.

Claims (8)

ä 522 953 8 PATENTKRAV

1. Sätt för behandling av slam, vilket slam uppvisar en fly- tande del och däri inblandade partiklar innehållande metall, varvid nämnda partiklar innefattar metall, metalloxid eller metallhydroxid, vilket sätt k ä n n e t e c k n a s a v följande steg: a) att man atomiserar nämnda slam; b) att man tillför nämnda atomiserade slam till en flamma hos en brännare anordnad i en ugn; c) att man bringar den flytande delen av nämnda slam att för- ångas medelst nämnda flamma under det att man upprätthåller nämnda flamma medelst en separat bränsletillförsel; och d) att man bringar åtminstone en del av nämnda partiklar inne- hållande metall att smälta medelst nämnda flamma.

2. Sätt enligt patentkrav l, innefattande det ytterligare ste- get: e) att man återvinner nämnda partiklar innehållande metall i flytande eller fast fas.

3. Sätt enligt patentkrav 1 eller 2, vid vilket nämnda bränna- re är en oxyfuel-brännare.

4. Sätt enligt patentkrav 1 eller 2, vid vilken nämnda bränna- re är en plasmabrännare.

5. Sätt enligt något av patentkraven 1-4, vid vilket metall- innehållet hos nämnda slam är åtminstone 5%, hellre åtminstone 20% och helst åtminstone 50%.

6. Sätt enligt patentkraven 1-5, vid vilket nämnda slam är en avfallsprodukt från en process. 522 953

7. Sätt enligt något av patentkraven 1-6, vid vilket nämnda flamma upprätthålles huvudsakligen genom energi som finns i nämnda slam.

8. Anordning för behandling av slam, innefattande: - en behållare (42) för slam med en flytande del och däri inblandade partiklar innehållande metall, varvid nämnda partiklar innefattar metall, metalloxid eller metallhy- droxid; ok äizxe t e c k n a d a v - en brännare (20) som vid drift har en flamma (27), vilken brännare uppvisar - en bränslematningsledning (21) för upprätthållande av nämnda flamma; - en matningsledning (23) för matning av slam till nämnda flamma; och - en atomiserare (26) för atomisering av nämnda slam; och - en“matare 145, 46) ansluten mellan nämnda behållare och nämnda brännare för matning av slam från nämnda behållare till nämnda brännare.