SI8910695A - Naprava za termično razkrajanje tekočih škodljivih snovi - Google Patents

Abstract

Naprava za termično razkrajanje škodljivih snovi, zlasti dioksinov in furanov, z v bistvu valjasto zgorevalno komoro (1), v kateri je predvidena vsaj ena dotočna odprtina (3) za plin, pomešan s kodljivimi snovmi, zlasti dimni plin, in vsaj en gorilnik (4), pri čemer je dotočna odprtina (3) in/ali gorilnik (4) za ustvarjanje vrtenja razporejen postrani glede na vsakokratno tangencialno ravnino stene (8) zagrevalnega prostora, pri čemer je za doseganje večjega razpadnega časa plina v zgorevalni komori (1) nad gorilniki (4) razporejena zaslonska naprava (20), ki obsega postrani navzdol usmerjene šobe (10) za dovajanje sekundarnega zraka.

Description

Naprava za termično razkrajanje tekočih škodljivih snovi

Izum se nanaša na napravo za termično razkrajanje tekočih škodljivih snovi,zlasti dioksinov in furanov, z v bistvu valjasto gorilno komoro in nad njo razporejeno pozgorevalno komoro, pri čemer je v zgorevalni komori predvidena vsaj ena dotočna odprtina za pot, napolnjen s škodljivo snovjo, zlasti dimni plin, in vsaj en gorilnik, pri čemer je dotočna odprtina za tvorbo zavoja razporejena prečno glede na vsakokratno tangencialno ravnino stene zgorevalnega prostora, in pri čemer je nad gorilnikom razporejena zaslonska priprava, ki obsega postrani navzdol usmerjene šobe, in ki je zasnovana kot obročasto telo z osrednjo pretočno odprtino, katere premer je manjši kot premer zgorevalnega prostora, in ki obsega postrani in navzdol usmerjene šobe.

Določene skupine organskih škodljivih snovi visoke toksičnosti, kot npr. dioksine ali furane, se gospodarno lahko odstrani le, če se te vezi pri-visokih temperaturah v manj problematičnih materialih razbije. Žnane so zgorevalne naprave (DE-OS 2357804), ki s pomočjo gorilnikov, ki delujejo z gorivom kot npr. zemeljski plin ali podobno, termično razkrajajo škodljive snovi. Da bi se zagotovilo zadovoljiv Čas tretmaja škodljivih snovi v območju visokih temperatur, morajo imeti zgorevalni prostori velike volumne.

To vodi k pomanjkljivim in dragim konstrukcijam peči, pri katerih se zaradi tega ne da na enostaven način zagotoviti zadovoljivo mešanje plina v zgorevalni komori. Če se uporabi manjše zgorevalne prostore, je čas tretmaja škodljivih snovi v območju visokih temperatur premajhen, da bi se zagotovilo zadovoljiv potek razkrojevalne reakcije v stopnji povezave naprave.

Naloga izuma je izogniti se omenjenim pomanjkljivostim in ustvariti napravo za termično razkrajanje škodljivih snovi, ki pri kompaktnem obsegu zagotavlja kar se da velik čas tretmaja škodljivih snovi in s tem hiter potek razkrojevalne reakcije.

To se po izumu doseže tako, da je dotočna odprtina za plin, ki vsebuje škodljive snovi, razporejena pod gorilnikom, medtem ko se da skozi šobe zaslonske priprave dovajati sekundarni zrak, pri čemer ima zaslonska priprava okoli osrednje pretočne odprtine razporejene skoznje odprtine.

- 3 Surovi plin, ki vsebuje za razkroj namenjene škodljive snovi, teče preko dotočnih odprtin v spodnji odsek zgorevalnega prostora in služi kot primarni zrak za obratovanje gorilnika ali gorilnikov. Prvo fazo zgorevanja se pri tem vodi stehiometrično ali tik pod stehiometričnim. Pri tem nastale visoke temperature od 800 do 14OO°C podpirajo termično razkrajanje kompliciranih organskih molekul·, kot npr. dioksinov ali furanov. Da bi se preprečilo hiter odvod dimnih plinov in s tem zmanjšalo čas tretmaja škodljivih snovi v zgorevalnem prostoru, je v zgorevalnem prostoru razporejena zaslonska priprava, katera navzdol usmerjena vpihava sekundarni zrak v zgorevalno komoro. S tem se primarno doseže namen, da se zgorevalne pline dlje zadrži v zgorevalnem prostoru. Nadalje se z dovajanjem sekundarnega zraka skupaj razvije nazivni presežek zraka,, tako da se doseže popolno zgorevanje

L vseh gorljivih sestavnih delov in s tem skrajno nizko emisijo ogljikovodika in CO. V teku raziskav se je kot ugodno pokazalo ustvariti odprtine oz. skoznje luknje ne le v območju osi zgorevalnega prostora temveč tudi v območju stene zgorevalnega prostora, skozi katere se lahko odvaja pri zgorevalnju nastal dimni plin v smeri dimnika. Z zavojnim gibanjem se namreč težki sestavni deli nagibajo k temu, da se zadržujejo v območju stene zgorevalnega prostora, medtem ko se lažji sestavni deli nabirajo okoli osi zgorevalnega prostora. Okoli srednje pretočne odprtine in s tem v območju stene zgorevalnega prostora razporejene skoznje luknje preprečujejo torej neželen selektiven odvod lažjih komponent. Prednostno so mo4 stiči med osrednjo pretočno odprtino in skoznjimi luknjami zasnovani kot krožni obroč in koncentrično k osi zgorevalnega prostora ter so z dvema ali več držalnimi mostiči povezani s skrajnimi deli obročastega telesa. Tako nastale skoznje luknje so zasnovane kot odseki krožnega obroča.

Prednostno je, če je gorilnik ali so gprilniki za ustvarjanje zavoja razporejeni postrani glede na vsakokratno tangencialno ravnino stene zgorevalnega prostora. Ker gorilniki niso usmerjeni na srednjo os zgorevalnega prostora, temveč so razporejeni postrani, se v zgorevalnem prostoru ustvarja zvo j.

Prav tako je lahko predvideno, da so dotočne odprtine za ustvarjanje zavoja razporejene postrani glede na vsakokratno tangencialno ravnino stene zgorevalnega prostora. Z ustrezno zasnovo dotočnih odprtin za surovi plin se ustvari u

tudi močno zavojno pretakanje. Zavoj ustvarja dobro mešanje v zgorevalnem prostoru nahajajočih se plinov, kar je potrebno za optimalem izkoristek naprave.

Prednostno so šobe za sekundarni zrak za ojačanje zavoja v zgorevalnem prostoru usmerjene tako postrani navznoter kot tudi tangencialno navzven, pri čemer so šobe za sekundarni zrak v bistvu usmerjene v smeri zavojnega toka v zgorevalnem prostoru. Na ta način se poleg optimalnega časa tretmaja zgorevalnih plinov v zgorevalni komori doseže tudi dobro zvrtinčenje plinov.

V nadaljnji izvedbi izuma je predvideno, da so šobe za sekundarni zrak nagnjene navzdol in oklepajo kot okoli

15° z vodoravnico. S postrani navzdol usmerjenimi šobami za sekundarni zrak se zgorevalne pline pri hitrem odvodu zadržuje v dimniku. Navzven usmerjene šobe za sekundarni zrak, ki so v bistvu razporejene tangencialno na središčnem krogu mostiča, ovirajo iztekanje skozi skoznje luknje. Postrani navznoter usmerjene šobe za sekundarni zrak zmanjšujejo prehod plinov skozi osrednjo pretočno odprtino. Vse šobe za sekundarni zrak imajo glede na os zgorevalnega prostora isto usmerjenost v smeri urinega kazalca ali proti smeri urinega kazalca kot gorilnik. S tem zavoj plinov v -zgorevalnem prostoru dodatno ojača, kar pomaga pri mešanju in povečuje kvaliteto zgorevanja.

Nadalje je lahko predvideno, da obsega mostič med osrednjo odprtino in skoznjimi luknjami v bistvu trapezast prečni prerez, pri čemer stranske ploskve konvergirajo navzven. Pri tej izvedbeni obliki se dobi najugodnejše vgradnje pogoje za šobe za sekundarni zrak, kajti prehodni kot za šobe skozi steno mostiča tako ni preveč plosk.

Prednostno so v notranjosti mostiča med osrednjo pretočno odprtino in skoznjimi luknjami razporejeni kanali za sekundarni zrak, ki so povezani z oskrbovalnimi kanali v mostičih med posameznimi skoznimi luknjami. S tem je možno šobe za sekundarni zrak porazdeliti vzdolž celotnega obsega mostiča .

Nadalje je lahko predvideno, da je v zgornjem območju po zgorevalne komore predvidena lahko vsaj ena šoba za terciaren zrak. V mnogo primerih je zaželeno, da se dimni plini pred vstopom v dimnik nadalje ohladijo ali pa zračni presežek še nadalje poveča, da se doseže boljše odplinjevalne vrednosti. V pozgorevalni komori se lahko izvaja zlasti s pomočjo šob za terciarni zrak nadaljnje vplivanje na parametre dimnega plina.

Po posebni značilnosti izuma se lahko sekundarni zrak dovaja z nadaljnjim problematičnim materialom,' ki je lahko tekoč ali v obliki trdnih delcev. Področje uporabe naprave po izumu se lahko znatno razširi s predvidenjem nadaljnje možnosti za dovajanje škodljivih materialov. Ta izvedbena varianta je prednostna zlasti za dovajanje medijev, v katerih se škodljivi materiali nahajajo z višjo koncentracijo kot je to npr. primer pri dimnih plinih. S sekundarnim zrakom se lahko pepel vpihava v zgorevalni prostor, pri čemer pepel pri prehodu zgorevalnega prostora ostekleni in se ga v spodnjem območju zgorevalnega prostora odstrani kot nevtralni medij. Tako obdelan osteklenjen pepel se da brez problemov deponirati, kajti ne vsebuje nikakršnih v vodi topnih substanc. Na ta način se lahko poleg dimnih plinov iz zgorevalnih naprav odstrani tudi pepel.

Ugodno je, če se z zaslonsko pripravo zoža pretočni presek za 20 do 50%, prednostno od 30 do 35%. To pomeni, da pri opazovanju zaslonske priprave od zgoraj mostič in držalni mostič pokrivata odstotek, ki leži v zgoraj omenjenem področju. Preostali pretočni presek se razdeli na osrednjo pretočno odprtino in stranske skoznje luknje. Pri predstavitvi in konstrukciji zaslonske priprave je potrebno po eni strani gleda7 ti na doseganje kar se da velikega razpadnega časa škodljive snovi v zgorevalni komori. To med drugim pome.ni, da naj zaslonska priprava v zgorevalnem prostoru predstavlja kar se da veliko pretočno oviro. Po drugi strani pa obstaja zahteva po manjši tlačni izgubi v zgorevalnem prostoru, da bi se shajalo bodisi z naravnim vlekom ali vsaj majhno ventilacijsko napravo. V različnih preiskavah se je pokazalo, da je dober kompromis med temi zahtevami podan takrat, kadar je površina prečnega prereza zgorevalnega prostora zmanjšana z zaslonsko pripravo za 20 do 50%, pri čemer je vrednost okoli 1/3 zlasti prednostna.

Nadalje se izum nanaša na napravo za termično razkrajanje tekočih škodljivih snovi, zlasti dioksinov in furanov, z v bistvu valjasto zgorevalno komoro in nad njo razporejeno pozgorevalno komoro, med katerima je razporejena zaslonska priprava, ki je zasnovana kot obročasto telo z osrednjo pretočno odprtino, katere premer je manjši kot premer zgorevalne komore. Le-ta je po izumu značilna po tem, da je naprava zgrajena iz obročastih segmentov, ki so zasnovani modularno, in da je zunanji del zaslonske priprave zasnovan kot segment peči.

Zgradba tovrstne naprave je s tem bistveno poenostavljena. Z uporabo predizdelanih modulov se lahko zlasti čas sestavljanja na mestu gradnje opazno skrajša. Za tesnjenje so posamezni elementi opremljeni z utorno povezavo. Nadaljnja prednost tovrstne izvedbe leži v tem, da se da z istim stavkom modulov doseči več različnih velikosti zgorevalnih pro8 štorov, s čimer se da vsakokrat doseči idealno primerno napravo za pogoje uporabe.

Ugodno je, če so posamezni segmenti zasnovani večplastno, pri čemer je znotraj predvidena plast ognjevzdržnega materiala in zunaj vsaj ena plast izolirnega materiala. Z več plastno izvedbo se lahko v vseh območjih stene;zgorevalnega prostora uporabi optimalne materiale.

Nadalje je lahko predvideno, da so segmenti obdani z izolacijo iz kamene volne in jeklenim plaščem. Jekleni plašč lahko prevzema napetosti, ki izhajajo iz toplotnih raztezkov materialov, tako da tlačne napetosti, ki se nahajajo pod temi materiali, predstavljajo prvo tesnjenje zgorevalnega prostora. Jekleni plašč predstavlja nadaljnjo tesnenje, tako da se ohrani podtlačno delovanje naprave. Na tak način lahko odpade drag sesalni ventilator..

Prednostno je naprava zgrajena iz obročastih segmentov, pri čemer so segmenti modularno zasnovani, zunanji del zaslonske priprave po je zasnovan kot segment peči. Na tak način je zaslonska priprava zamenljiva z drugimi segmenti peči, možno je pa tudi naknadno opremiti obstoječo napravo z modularno izgradnjo, pri čemer se zaslonsko pripravo zamenja s segmentom peči ali pa se enostavno vstavi med dve segmenta.

Izum je v nadaljnjem pobliže predstavljen s pomočjo načrtov in pripadajočega opisa.

Sl. 1 kaže prerez skozi napravo po izumu v tlorisu; sl. 2 kaže prerez po črti II-II s sl. 1;

sl. 3 kaže detajl mostiča zaslonske priprave;

sl. 4 kaže nadaljnji detajl mostiča zaslonske priprave.

Naprava sestoji iz v bistvu valjaste zgorevalne komore 1, ki je obdana s segmetni 2 peči iz ognjevzdržne opeke. Posamezni segmenti 2 peči so v bistvu obročasti. Le-ti sestoje iz ene plasti ognjevzdržnih opek 17 in dveh., plasti izolirnih opek 18 in 19. Zunaj so lahko segmenti dodatno na znan ndčin obdani z ne predstavljeno izolacijo iz kamene volne in jeklenega plašča. Vezne ploskve 21, na katere nalegajo posamezni segmenti 2 peči, so opremljene z eno ali več obročasto potekajočimi štrlinami 22, za zagotovitev tesnosti. Vezne ploskve 21 so pri vseh segmentih 2 peči in kolikor je mogoče tudi pri različnih pečeh istega premera zasnovani enako, tako da se da posamezne segmente 2 peči izmenjevati in poljubno kombinirati.

L

Z vstopno odprtino 3 se dovaja s škodljivo snovjo napolnjen plin v zgorevalno komoro 1. Pri tem gre lahko tu za dimni plin iz zgorevalne naprave, npr. naprave za zgorevanje odpadkov. Ker te naprave v splošnem obratujejo s presežkom zraka, vsebujejo dimni plini tudi kisik. Če tega ne bi bilo, se lahko dimni plin pomeša z okoliškim zrakom.

Osi 3a vstopne odprtine 3 niso nujno usmerjene k osi 1a zgorevalnega prostora. S postrani razporeditvijo se doseže z dotekajočim plinom kroženje v zgorevalni komori 1.

Zgorevanje sledi s pomočjo shematsko predstavljenih gorilnikov 4, ki so lahko zasnovani na običajni način in katerih osi 4a so rahlo usmerjene navzgor. Gorilniki 4 so raz10 porejeni nad vstopno odprtino 3, da bi se zagotovilo, da ves plin, ki priteka skozi dotočno odpritno 3 v zgorevalno komoro 1, preide mimo plamenskega čela 4b gorilnikov 4. Predvideni so trije gorilniki 4, ki so enakomerno porazdeljeni po obodu zgorevalne komore, pri čemer njihove osi 4a niso usmerjene na os 1a zgorevalnega prostora. Vrtenje, ki nastaja z dotekajočim plinom v zgorevalni prostor, se s to postrani razporeditvijo gorilnikov 4 še ojača.

Zaslonska priprava 20 je razporejena nad gorilniki 4 in ločuje zgorevalno komoro 1 od pozgorevalne komore 15. Zaslonska priprava 20 je v bistvu zasnovana kot obročasto telo, ki je razporejeno v segmentu 5 peči. Notranji del zaslonske priprave 20 sestoji iz mostičev 6, ki v svoji celoti tvorijo obročasto telo, in ki v sredini zgorevalne komore 1 sproščajo osrednjo pretočno odprtino 7 ter hkrati s steno zgorevalnega prostora tvorijo mejo skoznjih lukenj 9. V mostičih 6 so razporejene navznoter usmerjene šobe 10a sekundarnega zraka in navzven usmerjene šobe 10b sekundarnega zraka. Te šobe 10a, 10b za sekundarni zrak so nagnjene pod kotom alfa, ki je enak 15°, k vodoravnici in s tem usmerjene postrani navz-dol. Zato niso usmerjene k oz. od osi 1a zgorevalnega prostora, temveč so usmerjene postrani, ustrezno zavojnemu pretoku v zgorevalnemu prostoru 1. S tem se prepreči prehiter odvod plinov iz zgorevalne komore 1, kajti s sekundarnim zrakom, ki teče iz šob 10a, 10b, se tvori tako v območju osrednje skoznje pretočne odprtine 7 kot tudi v območju skoznjih lukenj 9 navzdol usmerjen zračni vrtinec.

Šobe 10a, 10b za sekundarni zrak se napajajo preko kanalov 11 v mostičih 6. Te kanale 11 se oskrbuje preko oskrbovalnih kanalov 12 v držalnih mostičih 13, ki so razporejeni med posameznimi skoznjimi luknjami 9.

Mostiči 6 imajo trapezast prečni presek, pri čemer stranski ploskvi I4a in 14b konvergirata navzdol. Nad zaslonsko pripravo 20 je razporejena pozgorevalna komora 15, v kateri lahko pride do nadaljnjega popolnega zgorevanja. Za povečanje zračnega presežka in za hlajenje plinov so predvidene terciarne zračne šobe 16. Le-te so usmerjene rahlo navzdol, da bi se tudi v pozgorevalni komori 15 zagotovilo kar se da dolg razpadni čas plinov. Nadalje se v steni pozgorevalne komore 15 nahaja vstopna odprtina 23. Naprava je preko odvodnega loka 24 povezana z nepredstavljenim dimnikom. Predviden je lahko sesalni ventilator, vendar.y splošnem ni potreben.

S škodljivimi snovmi napolnjen plin, npr', dimni plin iz predpriključene zgorevalne naprave, teče skozi dotočno odprtino 3 v zgorevalno komoro 1. V slednji teče plin špiralasto navzgor in prečka plamensko čelo gorilnikov 4.

S sekundarnim zrakom, ki izteka iz zaslonske priprave 20 navzdol, se zavira navzgornje gibanje plina. Po zadovoljivem razpadnem času v zgorevalni komori 1 teče plin skozi osrednjo skoznjo pretočno odprtino 7 in skozi skoznje luknje

9. V pozgorevalni komori 15 lahko pride do popolnega kemičnega razpada. Plini zapustijo pozgorevalno komoro 15 preko odvodnega loka 24.

Tovrstna naprava prinaša pri vseh dopustnih obratovalnih parametrih, torej tudi pri delni obremenitvi, skoraj popolni razpad vnešenih škodljivih snovi. To se doseže s so razmerno enostavno in ceneno izdelano napravo.

Claims (15)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Naprava za termični razpad tekočih škodljivih snovi, zlasti dioksinov in furanov, z v bistvu valjasto zgorevalno komoro 1 in nad njo razporejeno pozgorevalno komoro 15, pri čemer je v zgorevalni komori 1 predvidena vsaj ena dotočna odprtina 3 za plin, pomešan s škodljivimi snovmi, zlasti dimni plin, in vsaj en v zgorevalno komoro 1 usmerjen gorilnik 4, pri čemer je nad gorilnikom 4 razporejena zaslonska priprava 20, ki je zasnovana kot obročasto telo z osrednjo skoznjo pretočno odprtino 7, katere premer je manjši kot premer zgorevalnega prostora, in ki obsega postrani navzdol usmerjene šobe 10a, 10b, označena s tem, da je dotočna odprtina (3) za plin, pomešan s škodljivimi snovmi, razporejena pod gorilnikom (4)., medtem ko leihko skozi šobe (10, 10b) k

   zaslonske priprave (20) doteka sekundarni zrak, pri čemer obsega zaslonska priprava (20) okoli osrednje skoznje pretočne odprtine (7) razporejene skoznje luknje (9).
2. 2. Naprava po zahtevku 1, označena s tem, da je ali so gorilniki (4) za ustvarjanje sukanja usmerjeni postrani v zgorevalno komoro (1).
3. 3. Naprava po enem od zahtevkov 1 ali 2, označena s tem, da je dotočna odprtina (3) za ustvarjanje vrtenja usmerjena postrani v zgorevalno komoro (1).
4. 4. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 3, označena s tem, da so šobe (10a, 10b) za sekundarni zrak za ojačanje vrtenja v zgorevalni komori (1) usmerjene tako postrani na14 vznoter kot tudi postrani navzven, pri čemer so šobe (1Oa,

   10b) za sekundarni zrak v bistvu usmerjene v smeri zavojnega tečenja v zgorevalni komori (1).
5. 5. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 4, označena s tem, da so šobe (10a, 10b) za sekundarni zrak nagnjene navzdol in oklepajo z vodoravnico kot okoli 15°.
6. 6. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 5', označena s tem, da so mostiči (6) zaskonske priprave (20) zasnovani v bistvu kot sektorji krožnega obroča.
7. 7. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 6, označena s tem, da mostiči (6) med osrednjo skoznjo pretočno odprtino (7) in skoznjimi luknjami (9) obsegajo v bistvu trapezast prečni presek, pri čemer stranski ploskvi (I4a, I4b) konvergirata navzdol.
8. 8. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 7, označena s

   L tem, da so v notranjosti mostičev (6) med osrednjo skoznjo pretočno odprtino (7) in skoznjimi luknjami (9) razporejeni kanali (11) za sekundarni zrak, ki so povezani z oskrbovalnimi kanali (12) v držalnih mostičih (13) med posameznimi skoznimi luknjami (9).
9. 9. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 8, označena s tem, da je v zgornjem območju pozgorevalne komore (15) predvidena vsaj ena šoba (16) za terciarni zrak.
10. 10. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 9, označena s tem, da je sekundarni zrak pomešan z nadalnjim problematičnim materialom, ki se lahko nahaja kot tekoč ali v obliki trdnih delcev.
11. 11. Naprava po enem od zahtevkov 1 do 10, označena s tem, da se pretočni presek zmanjša za 20 do 50% z zaslonsko pripravo (20).
12. 12. Naprava po zahtevku 11, označena s tem, da se pretočni presek zmanjša za 30 do 35% z zaslonsko pripravo (20).
13. 13· Naprava za termično razkrajanje tekočih škodljivih snovi, zlasti dioksinov in furanov, z v bistvu valjasto zgorevalno komoro _K1 in nad njo razporejeno pozgorevalno komoro (15, med katerima je razporejana zaslonska priprava

    20, ki je zasnovana kot obročasto telo z osrednjo skoznjo pretočno odprtino, katere premer je manjši kot premer zgorevalnega prostora, označena s tem, da je naprava zasnovana iz obročastih segmentov (2), ki so zasnovani modularno in da je zunanji del zaslonske priprave (20) zasnovan kot segment (2) peči.
14. 14. Naprava po zahtevku 13, označena s tem, da je posamezni segment (2) zasnovan večplastno, pri čemer je znotraj predvidena ena plast ognjevzdržne opeke (17), zunaj pa vsaj ena plast izolacijske opeke (18, 19).
15. 15. Naprava po zahtevku 14, označena s tem, da so segmenti (2) obdani z izolacijo iz kamene volne in jeklenega plašča.