PL200093B1 - Sposób oddziaływania na własności pozostałości spalania z urządzenia do spalania - Google Patents

Abstract

Sposób oddziaływania na własności pozostałości spalania z urządzenia do spalania, zwłaszcza z urządzenia do spalania odpadów, polega na tym, że spalanie prowadzi się tak, że już w złożu paleniskowym głównej strefy spalania dokonuje się przebieg spiekania i/lub stapiania żużla a niespieczone lub niestopione pozostałości spalania, przy końcu przebiegu spalania, oddziela się i ponownie doprowadza do procesu spalania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddziaływania na własności pozostałości spalania z urządzenia do spalania, zwłaszcza z urządzenia do spalania odpadów, w którym paliwo spala się na ruszcie paleniskowym, a powstałe przy tym pozostałości spalania doprowadza się do podwyższonej temperatury za pomocą odpowiedniej regulacji spalania.

Przy tego rodzaju sposobie znanym z opisu EP 0 667 490 B1 paliwo nagrzewa się na ruszcie paleniskowym tak silnie, że powstający przy tym żużel przed osiągnięciem stopnia stapiania umieszczonego poza rusztem paleniskowym ma temperaturę, która wynosi tuż poniżej temperatury topnienia tego żużla. Przy tym sposobie spalanie regulowane jest więc tak, że żużel przy końcu rusztu paleniskowego ma możliwie wysoką temperaturę aby nakład energii w dołączonym stopniu stapiania utrzymywać na niskim poziomie. Jednakże nie zachodzi przy tym żaden proces spiekania lub stapiania. Aby mimo to uzyskać żądaną jakość żużla, konieczne jest dołączenie stopnia stapiania. Ten dołączony stopień stapiania wymaga nie tylko odpowiedniego urządzenia, lecz oprócz wspomnianego prowadzenia procesu także zwiększonego nakładu energii.

Istotne dla żądanej jakości żużla są pozostające z odpadów nieorganiczne i organiczne składniki substancji szkodliwych. Jako nieorganiczne składniki substancji szkodliwych należy wymienić przede wszystkim metale ciężkie i sole, podczas gdy organiczne substancje szkodliwe pochodzą zwłaszcza z niezupełnego spalania.

Istotne dla oceny jakości żużla jest ponadto, jak istniejące szkodliwe substancje wypłukiwane będą przy próbach wymywania. Poza tym znaczenie mają także własności mechaniczne przy ocenie przydatności w technice budowlanej, przykładowo przy budowie składowisk oraz pracach ziemnych i drogowych.

Ze względu na wysokie temperatury przy obróbce pozostałości spalania w stopniu stapiania, stopione pozostałości spalania odznaczają się niewielkim udziałem związków organicznych. Podczas gdy typowe żużle z urządzeń do spalania odpadów zawierają jeszcze niespaloną, mierzoną zwykle jako stratę żarzenia wynoszącą 1 do 5% wag., to strata żarzenia stopionych pozostałości spalania wynosi mniej niż 0,3% wag. Poza tym stopione pozostałości spalania odznaczają się niewielkim udziałem wyługowalnych soli i metali ciężkich, gdyż wyparowują one lub związane są w szklistej matrycy tworzącej się przy ochładzaniu ciekłego stopu.

Z opisu EP 0 862 019 dotyczą cego sposobu i urzą dzenia do termicznej obróbki popioł u lotnego znane jest zawracanie do obszaru z wysoką temperaturą pieca do spalania przynajmniej części popiołu lotnego i ewentualnie frakcji drobnej poniżej 2 mm. W rozwiązaniu tym obszar z wysoką temperaturą stanowi strefa powtórnego wyprażania, natomiast na ruszcie paleniskowym nie dokonuje się żadnej regulacji spalania.

Pod pojęciem „całkowicie spieczony żużel” rozumie się materiał, który składa się ze spieczonych i/lub stopionych kawałków, które zwykle mają wielkość ziarna wynoszącą przynajmniej 2 do 8 mm. Te kawałki składają się z pozostałości spalania odpadów, które spieczone są przez całkowite lub powierzchniowe stopienie.

Spieczone lub stopione kawałki, ze względu na uwalnianie się gazu przy spiekaniu względnie stapianiu, mogą mieć porowatą strukturę. Możliwa porowatość całkowicie spieczonego żużla spowodowana jest tym, że temperatura stopionego żużla w złożu paleniskowym nie jest dostatecznie wysoka aby spowodować wystarczająco niską lepkość i tym samym wyparcie pęcherzyków gazu, co w technice szklarskiej nazywa się klarowaniem. W tym zakresie odróżnia się całkowicie spieczony żużel od typowych zeszklonych żużli, które w kolejnych wysokotemperaturowych procesach uzyskuje się w piecach tyglowych wymurowanych materiałem ogniotrwałym lub w innych agregatach do stapiania.

Poza tym całkowicie spieczony żużel może zawierać także składniki odpadów, takie jak szkło lub metale, które w znacznym stopniu nie zmienione przechodzą po ruszcie paleniskowym, a więc w ściślejszym znaczeniu nie podlegają ani stopieniu ani spieczeniu w złoż u paleniskowym, ale pod względem wypalenia w wyługowalnych substancji szkodliwych posiadają żądane własności.

Pojęcie „spiekać” odpowiednio do Hammerli'ego (Μϋΐΐ und Abfall 31, Beiheft Entrsorgung von Schlacken und sonstigen Reststoffen, str. 142, 1994r) oznacza „szczególny przypadek stapiania i zamarzania”. W związku z tym pojęcie spiekania wykracza poza często w nauce stosowanie tego określenia jako „powierzchniowego przytapiania się lub stapiania się cząstek”. Spieczone kawałki lub całkowicie spieczony żużel mogą być więc całkowicie lub częściowo stopione.

PL 200 093 B1

Jako żużel resztkowy rozumiane tu będą dalej składniki żużla, które nie są spieczone i/lub stopione. Żużel resztkowy cechuje się tym, że w porównaniu do całkowicie spieczonego żużla ma mniejszą wielkość ziarna oraz wyższą stratę żarzenia i większy udział wyługowywalnych substancji szkodliwych.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu oddziaływania i regulowania przebiegu spalania, aby uzyskać całkowicie spieczony żużel o żądanej jakości, bez konieczności stosowania agregatów stapiających lub zeszklających.

Sposób oddziaływania na własności pozostałości spalania z urządzenia do spalania, zwłaszcza z urządzenia do spalania odpadów, w którym paliwo spala się na ruszcie paleniskowym, a powstałe przy tym pozostałości spalania doprowadza się do wyższej temperatury za pomocą odpowiedniej regulacji spalania, według wynalazku charakteryzuje się tym, że regulację spalania prowadzi się tak, że już w złożu paleniskowym głównej strefy spalania zachodzi proces spiekania i/lub stapiania pozostałości spalania w żużel, a niestopione i/lub niespieczone pozostałości spalania oddziela się przy końcu procesu spalania i ponownie doprowadza się do procesu spalania.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku regulacja spalania obejmuje wzbogacenie pierwszego powietrza spalania tlenem od 25% obj. do 40% obj.

Regulacja spalania obejmuje wstępne podgrzewanie pierwszego powietrza spalania do temperatury od 100°C do 400°C.

Temperaturę złoża paleniskowego nastawia się na wielkość 1000°C do 1400°C.

Regulację spalania nastawia się tak, że udział zupełnie spieczonego żużla stanowi 25% do 75% całości pozostałości spalania.

Popiół lotny powstający podczas procesu spalania zawraca się ponownie do procesu spalania.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku prowadzi się oddzielanie całkowicie spieczonego żużla od niecałkowicie spieczonego żużla, przy czym oddzielanie prowadzi się za pomocą sita dla wielkości ziarna 2 do 10 mm.

Pozostałości spalania przed zawróceniem tabletkuje się.

Pozostałości spalania przed zawróceniem brykietuje się.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku zawracanie pozostałości spalania prowadzi się przez domieszanie do wprowadzanego paliwa.

Zawracanie pozostałości spalania prowadzi się za pomocą bezpośredniego podawania na złoże paleniskowe.

Zasadniczą zasadą wynalazku jest więc to, że na przebieg spalania na ruszcie paleniskowym oddziaływuje się tak, aby przebieg spiekania i/lub stapiania zachodził na ruszcie paleniskowym w gł ównej strefie spalania oraz aby zawsze niespieczone i niestopione pozostał o ś ci spalania zawracać tak, aby przy drugim lub trzecim przejściu uzyskać żądany przebieg spiekania i/lub stapiania.

Dzięki sposobowi według wynalazku przebieg spiekania i/lub stapiania pozostałości spalania można przeprowadzać już w złożu paleniskowym głównej strefy spalania, co dotychczas uważane było za niemożliwe. Dla mechanicznych rusztów paleniskowych jest bowiem wysoce szkodliwe, gdy ciekły żużel przedostaje się pomiędzy poszczególne pręty rusztu lub pomiędzy inne ruchome części rusztu paleniskowego. Z tego względu eliminowano stapianie żużla na ruszcie i zwracano uwagę, aby w zł o ż u paleniskowym temperatura topnienia ż u ż la nie był a osią gana.

Przy sposobie według wynalazku przebieg spiekania i/lub stapiania zachodzi w górnym obszarze złoża paleniskowego gdyż od góry zachodzi największe oddziaływanie cieplne przez promieniowanie korpusu emitującego płomienie, a od dołu, przez doprowadzanie stosunkowo chłodnego pierwszego powietrza spalania temperatura materiału leżącego bezpośrednio na ruszcie paleniskowym może być utrzymywana jako niższa niż na górnej stronie złoża paleniskowego. Ponieważ przy takiej regulacji spalania nie wszystkie powstające pozostałości spalania mogą ulec przemianie w całkowicie spieczony żużel o żądanej jakości, więc te pozostałości spalania, które nie wykazują jeszcze charakteru całkowicie spieczonego żużla, doprowadza się ponownie do przebiegu spalania.

Ponieważ spiekanie i/lub stapianie żużla uzyskuje się w złożu paleniskowym paleniska rusztowego, więc zbędne jest dodatkowe zewnętrzne źródło energii. Uzyskana jakość odpowiada w znacznym stopniu produktom jakie znane są fachowcom dla żużla pochodzącego ze znanych dołączanych wysokotemperaturowych procesów termicznych służących do stapiania i zeszklania. Stosuje się do tego agregaty takie jak obrotowe piece rurowe, piece tyglowe i komory topnienia żużla. Dzięki sposobowi według wynalazku znacznie zmniejsza się zapotrzebowanie na bardzo kosztowne dodatkowe agregaty i wysoki udział energii, a mimo to uzyskuje się żużel o wysokiej jakości.

PL 200 093 B1

Istotnym korzystnym aspektem regulacji spalania sposobem według wynalazku jest to, że przeprowadza się wzbogacanie tlenem pierwszego powietrza spalania od około 25% obj. do 40% obj. oraz, że przeprowadza się podgrzewanie wstępne w celu podwyższenia temperatury powietrza pierwszego do wartości około 100°C do 400°C. Zabiegi te, zależnie od warunków, stosuje się osobno lub w kombinacji. Ponadto, w zależ noś ci od jakoś ci materiał u poddawanego wypalaniu, korzystnie temperaturę złoża paleniskowego w głównej strefie spalania nastawia się na 1000°C do 1400°C.

Wszystkie zabiegi w ramach regulacji spalania służące do nastawiania żądanych warunków, przy których pozostałości spalania przetwarzane są w spieczony i/lub stopiony żużel, dobiera się tak, że powstaje udział całkowicie spieczonego żużla wynoszący 25-75% wag. całości pozostałości spalania. Przy takich zabiegach zapewnione jest, że w złożu paleniskowym jest wystarczająca ilość niestopionego materiału, który otoczy stopiony żużel tak, że nie zaszkodzi on mechanicznym częściom rusztu paleniskowego.

W korzystnym wykonaniu wynalazku popiół lotny doprowadza się ponownie do procesu spalania. Ten popiół lotny opuszcza złoże paleniskowe wraz z gazami spalinowymi poprzez kocioł parowy i jest oddzielany w dołączonym filtrze gazów odlotowych.

Oddzielanie jeszcze niezupełnie spieczonego żużla od żużla całkowicie spieczonego przeprowadza się za pomocą klasyfikacji żużla po wyprowadzeniu go z układu spalania, przy czym rozdział ustala się od wielkości ziarna wynoszącej 2 do 10 mm. Przy tym wymiar nadsitowy (nadziarno) odpowiada żużlowi całkowicie spieczonemu, natomiast wymiar podsitowy (podziarno) stanowi frakcję przeznaczoną do zawracania. Do przeprowadzenia tego sposobu stosuje się różne mechaniczne sposoby rozdzielania znane fachowcowi.

Rozdzielanie następuje za pomocą przesiewania lub w innym korzystnym wykonaniu sposobu, za pomocą odsiewania i procesu płukania.

Możliwe są oczywiście dalsze zabiegi w celu poprawy jakości żużla, które zachodzą poza urządzeniem do spalania i polegają zwłaszcza na specjalnych sposobach płukania z dodatkami chemicznymi lub bez nich.

Frakcja drobna o wielkości ziarna mniejszej od 2 do 10 mm zawracana jest do procesu spalania. Przy tym zawracanie może następować przez domieszanie do doprowadzanego paliwa, lub przez bezpośrednie podawanie na złoże paleniskowe. W celu uniknięcia tworzenia się pyłu i usprawnienia manipulowania, frakcja drobna przed zawróceniem może ulec tabletkowaniu lub brykietowaniu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia schemat sposobu podstawowego a fig. 2 - przedstawia rozszerzoną postać wykonania sposobu z fig. 1.

Odpowiednio do obu postaci sposobu; według fig. 1 i 2, na palenisko rusztowe podawane jest 1000 kg odpadów o zawartości popiołu 220 kg i spalane w ten sposób, że udział 25 do 75% powstających pozostałości spalania przetwarzany jest w całkowicie spieczony żużel. Całość pozostałości wynosi 300 kg i powstaje w odż u ż laczu mokrym, w którym podlega gaszeniu i odprowadzeniu.

Za pomocą sposobu oddzielania obejmującego odsiewanie i ewentualnie przebieg płukania, 200 kg całkowicie spieczonego żużla zostaje oddzielone i doprowadzone do wykorzystania. 100 kg pozostałości spalania, które nie zostały jeszcze spieczone, doprowadza się ponownie do procesu spalania. Popiół lotny opuszczający komorę spalania wraz z gazami spalinowymi, wynosi 20 kg i uzyskiwany jest w filtrze gazów spalinowych oraz przez czyszczenie rur kotła i doprowadzany jest do osobnej drogi usuwania odpadów.

W odmianie według fig. 2 310 kg pozostałości spalania przechodzi do odżużlacza mokrego, gdyż przy tym prowadzeniu sposobu 10 kg lotnego popiołu doprowadza się ponownie do procesu spalania. Pozostały przebieg sposobu odpowiada temu z fig. 1.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób oddziaływania na własności pozostałości spalania z urządzenia do spalania, zwłaszcza z urządzenia do spalania odpadów, w którym paliwo spala się na ruszcie paleniskowym, a powstałe przy tym pozostałości spalania doprowadza się do wyższej temperatury za pomocą odpowiedniej regulacji spalania, znamienny tym, że regulację spalania prowadzi się tak, że już w złożu paleniskowym głównej strefy spalania zachodzi proces spiekania i/lub stapiania pozostałości spalania

   PL 200 093 B1 w żużel, a niestopione i/lub niespieczone pozostałości spalania oddziela się przy końcu procesu spalania i ponownie doprowadza się do procesu spalania.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że regulacja spalania obejmuje wzbogacenie pierwszego powietrza spalania tlenem od 25% obj. do 40% obj.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że regulacja spalania obejmuje wstępne podgrzewanie pierwszego powietrza spalania do temperatury od 100°C do 400°C.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że temperaturę złoża paleniskowego nastawia się na wielkość 1000°C do 1400°C.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że regulację spalania nastawia się tak, że udział zupełnie spieczonego żużla stanowi 25% do 75% całości pozostałości spalania.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że popiół lotny powstający podczas procesu spalania zawraca się ponownie do procesu spalania.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadzi się oddzielanie całkowicie spieczonego żużla od niecałkowicie spieczonego żużla.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że oddzielanie prowadzi się za pomocą sita dla wielkości ziarna 2 do 10 mm.
9. 9. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że pozostałości spalania przed zawróceniem tabletkuje się.
10. 10. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że pozostałości spalania przed zawróceniem brykietuje się.
11. 11. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że zawracanie pozostałości spalania prowadzi się przez domieszanie do wprowadzanego paliwa.
12. 12. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że zawracanie pozostałości spalania prowadzi się za pomocą bezpośredniego podawania na złoże paleniskowe.