NO780047L - Fremgangsmaate og anordning for behandling av avfall - Google Patents

Description

Mangelen på akseptable fyllinger på land og episoder med forurensning av strender i den senere tid på grunn av dumping av slam i havet har øket sterkt behovet for utvikling av andre måter for anbringelse av husholdnings- og industriavfall, såsom kloakkslam.

En vanlig fremgangsmåte er å brenne avfall i forbrenningsanordninger med mange ildsteder og flytende sjikt. Men slike forbrenningsanordninger krever store mengder brennstoff utenfra og er i noen samfunn uakseptable av miljøhensyn.

Et hovedformål med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte til pyrolyse av avfall som inneholder betydelige mengder av både vann og brennbart organisk materiale, hvor fremgangsmåten ikke har de driftsmessige pro-blemer som er forbundet med kjente fremgangsmåter og som er akseptabel miljømessig. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen dannes det av avfallet aktivt karbon som kan anvendes for å redusere forurensning i vann fra spillvann-behandlingsanlegg.

Selv om oppfinnelsen i det etterfølgende vil bli beskrevet særlig i forbindelse med kloakkslam, er det klart at den vil være like godt egnet for andre typer husholdnings- og industriavfall som inneholder betydelige mengder av både vann og organisk materiale.

Ved fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse blandes kloakkslammet, som er meget viskøst og klebrig på

grunn av dets høye vanninnhold, med resirkulært, varmt, karbonholdig materiale fra prosessen, hvorved det dannes et tørt, frittstrømmende produkt og en betydelig mengde vanndamp som deretter omdannes til tørr damp. Mengden karbonholdig materiale som må resirkuleres i prosessen er avhengig av den opprinnelige slamtilstand og driftsbetingelsene for apparatet som anvendes for utførelse av fremgangsmåten. Ved fremgangsmåten resirkuleres

bare en første del av det karbonholdige materiale, mens en andre del av materialet i form av aktivt karbon uttas av apparatet. Denne andre del er deretter tilgjengelig for bruk ved reduksjon av forurensningen i vannet som tømmes fra spillvann-behandlingsanlegget. Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse har den driftsmessige fordel at oppvarming av den omgivende atmosfære i tilknytning til pyrolysen reduseres til et minimum ved at overskuddsvarme fra operasjonen, som anvendes for omdannelse av vann til damp, anvendes for i det minste delvis å omdanne karbonholdig materiale fra operasjonen til aktivt karbon. Dessuten kan en del av overskuddsvarmen anvendes til forvarming av luften som anvendes for brenning av pyrogassen for frembring-else av den varme som er nødvendig for å underholde pyrolyse-reaksjonen.

Ifølge en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten anvendes overskudd av brennbar gass som dannes ved pyrolyse-reaksjonen som brennstoff for tilførsel av den eksterne varme som er nødvendig for reaksjonen. Men når prosessen startes opp er det nødvendig å anvende brenngass fra en kilde utenfor inn-til produksjonen av pyrogass er tilstrekkelig til å underholde reaksjonen.- Tilførselen av brenngass utenfra kan deretter av-brytes. Dersom produksjonen av pyrogass er større enn den mengde som er nødvendig for pyrolysen, kan overskuddet trekkes ut og anvendes for et annet formål, såsom for fremstilling av damp eller som brennstoff til en forbrenningsmotor. Overskudds-energien kan således anvendes som supplement til den energi som er nødvendig i behandlingsanlegget.

Fremgangsmåten kan utføres med et apparat som er /vist i fig. 1. Apparatet omfatter et hus A som er fremstilt av ildfast materiale og hvori det er anordnet en langstrakt, sylinder B som funksjonerer som en pyrolyseovn og er fremstilt av stivt materiale som har god varmeledningsevne, såsom stål. Sylinderen B har en fremre ende 10 og en bakre ende 12, og opptil sylinderens fremre ende er det festet et ringformet drev 14. Sylinderen B er litt skråttstilt, slik at når den dreies vil materiale i sylinderen bevege seg nedover gjennom sylinderen på grunn av tyngdekraften. Det ringformete drev 14 står i inngrep med et drev 16 som dreies ved hjelp av en kraftkilde, såsom en elektrisk motor 18.

Begge ender 10 og 12 er festet til dreibare tetninger 20

og 22. Det er anordnet en fyrgang C som er utformet med et langstrakt parti 24 hvorfra det rager oppad en røkgass-skorstein 26.

Fyrgangen kommuniserer med et flammekammer 28. Pyrolyseovnen

B mates fra en trakt 67 som er forbundet med ovnen ved hjelp

av en rørformet tømmeanordning med en skruetransportør 34

som drives ved hjelp av en kraftkilde 36. Pyrolyseovnen er forbundet med tømmeanordningen ved hjelp av en dreibar tetning 20 som muliggjør dreining av ovnen B. Ovnen B er dreibart opp-lagret i fyrgangen C ved hjelp av to lagerorganer 38 og 40.

Den dreibare tetning 2 2 er forbundet med et kammer 4 2 med et nedoverrettet, rørformet parti 4 4 som i den nedre ende munner ut i tømmerør 46 og 48. Et rør 50 rager oppad fra det stasjonære kammer 4 2 hvori den brennbare gass med dampene fra flyktig væske skilles fra det varme, karbonholdige materiale. En ventil 52 er anordnet i forbindelse med tømmeutløpet 44 med rørene 46 og 48 slik at ønskete materialmengder kan strømme

inn i hvert rør. En ventil 53 er anordnet i røret 48 for regulering av materialstrømningen fra dette rør.

Røret 4 6 er forbundet med det indre av en blandebeholder 54 hvori det er anordnet en skruetransportør som blir drevet

av en kraftkilde 58. Enden av den sylindriske beholder 54 munner ut i to rør 60 og 62. En trakt 64 eller en annen egnet opptakelsesbeholder er anordnet for tilførsel av vått kloakkslam. Denne trakt er forbundet med et rørformet kammer 68 som kommuniserer med den sylindriske beholder 54. I det minste en del av det rørformete kammer 68 er utstyrt med en skrue-transportør 7 0 drevet av en kraftkilde 72. En brenneranordning 74 rager innad i flammekammeret 28. Denne brenneranordning 74 kommuniserer med tre rør 78, 80 og 82. Røret 78, som er utstyrt med en ventil 84, tjener til å føre brenngass til brenneren 74. Røret 80 tjener til å føre varm trykkluft fra en vifte 94 og en forvarmer 92 til brenneren 74. Røret 82, som er utstyrt med en ventil 96, anvendes for resirkulering av brennbar gass som er dannet i pyrolysesonen og fraskilt fra det varme, karbonholdige materiale i kammeret 42, til brenneren 74. Med røret 82 er det også forbundet et siderør 98 som er utstyrt med en ventil 100 som anvendes for å trekke ut den overskytende, brennbare gass og damper fra den flyktige væske fra apparetet.

Røret 60 tjener til å føre granulært materiale fra beholderen 54 til trakten 32. Røret 6 2 anvendes for å lede vanndamp fra beholderen 54 til en varmeutveksler 102 som er anbrakt i skorsteinen 26. Vanndamp fra røret 62, som er blitt oppvarmet for fremstilling av tørr damp i varmeutveksleren 102, innføres i sylinderen B.

Ved starting av prosessen åpnes ventilen 84 slik at brennstoff kan strømme gjennom rørene 86 og 78 til brenneranordningen 74 hvor det antennes. Samtidig aktiveres viften 94 slik at det tilføres trykkluft til brenneren 74 når ventilen 88 er åpen. Forbrenningen av brenngassen og trykkluften i kammeret 28 resulterer i at det indre av fyrgangen C blir oppvarmet sammen med ovnen B og røkgassene som strømmer opp gjennom skorsteinen 26, hvorved varmeutvekslerne 92 og 102 varmes opp. Den første kraftkilde 18 aktiveres forOdreining av ovnen B. Tørt kloakkslam anbringes deretter i trakten 3 2 slik at et kvantum karbonholdig materiale kan tømmes inn i kammeret 4 2 etter at det har vært utsatt for varme i fyrgangen C når det føres gjennom ovnen B. Tømmingen av slammet i trakten C avsluttes så, og vått kloakkslam tømmes i den andre trakt 64. Kraftkilden 92 aktiveres for dreining av skrue-transportøren 7 0 hvorved det våte kloakkslam tømmes inn i den sylindriske beholder 54 hvor det blander seg med det varme karbonholdige materiale som tømmes inn i beholderen 54 gjennom røret 46 når ventilen 52 beveges i passende stilling. Kraftkilden 58 aktiveres for å frembringe dreining av skruetrans-portøren 56. Blandingen av varmt, karbonholdig materiale og vått kloakkslam i beholderen 54 resulterer i at blandingen omdannes til en stort sett tørr blanding, hvorved vanndampen som dannes ved denne omdannelse strømmer gjennom røret 62 til varmeutveksleren 102 hvor den omdannes til tørr damp som tømmes ut i ovnen B ved den fremre ende 10. Kraftkilden 36 aktiveres for drift av skruetransportøren 34 for bevegelse av tørt slam som avleveres til trakten 3 2 fra røret 60 inn i den dreiende ovn B nær den fremre ende 10. Det tørre slam oppvarmes i ovnen B når det beveges nedover mot den bakre ende 12. Ved oppvarm-ingen av det tørre slam omdannes dette til karbonholdig materiale og pyrogass som er en blanding av hydrokarbongasser og flyktig, væskeformet hydrokarbon. Når det er dannet et tilstrekkelig stort volum pyrogass, åpnes ventilen 96, og pyrogassen får strømme til brenneranordningen 74 for tilførsel av gass for oppvarming av det indre av fyrgangen C. Deretter stenges ventilen 84, og tilførselen av brenngass fra en

separat kilde utenfor apparatet avsluttes.

Dersom det skulle dannes større mengder pyrogass enn

det som er nødvendig for å varme opp det indre av fyrgangen C til den temperatur som kreves for å pyrolisere det tørre kloakkslam, kan ventilen 100 åpnes for å muliggjøre bortføring av pyrogass fra apparatet hvor den kan anvendes for energi-fremstilling. Den flyktige væske i den overskytende pyrogass kan gjenvinnes ved avkjøling av gassen som trekkes ut gjennom røret 98 til en temperatur under væskens kondensasjonspunkt. Forbrenningsvarme fra brenningen av brennstoffet i fyrgangen

C anvendes ikke bare for å omdanne vanndamp som strømmer gjennom varmeutveksleren 102 til damp, men også for å varme opp luft fra viften 94 når den passerer gjennom varmeutveksleren 92 før luften avgis til brenneranordningen 74. Ventilen 50 anvendes for regulering av strømningshastigheten for varmt karbonholdig materiale gjennom røret 4 6 gjennom beholderen 54 for blanding med det våte kloakkslam. Dersom driften av apparatet resulterer i dannelse av mer karbonholdig materiale enn det som er nødvendig for blanding av det våte kloakkslam 66 i beholderen 54, kan ventilen 52 anvendes for å lede det overskytende karbonholdige materiale til det andre rør 48. Strømning av karbonholdig materiale fra det andre rør regul-eres ved hjelp av ventilen 53.

Dampen som strømmer fra beholderen 54 til ovnen tjener til å omdanne det karbonholdige materiale som er dannet i ovnen til aktivt karbon. Dette aktive karbon kan tas ut av røret 48 i ønskete mengder. Resten av det aktive karbon i varm tilstand anvendes for å omdanne det våte kloakkslam 66

til stort sett tørt materiale som deretter avgis tfjl den første trakt 32.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til behandling av avfall som inneholder betydelige mengder av både vann og brennbart, organisk materiale, ved pyrolyse til dannelse av karbonholdig materiale i fast form, en brennbar gass samt en flyktig væske, ved kontinuerlig tilførsel av avfallet til en pyrolysesone som oppvarmes eksternt, hvor avfallet uten nærvær av vesentlige mengder fritt oksygen utsettes for pyrolysetemperatur, samt kontinuerlig uttaing av det karbonholdige materiale, gassen og væsken fra sonen, karakterisert ved at avfallet blandes med en del av det varme, karbonholdige materiale fra pyrolysesonen hvorved det dannes et stort Sett granulært materiale som deretter innføres i pyrolysesonen.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en del av den brennbare gass i pyrolysesonen blandes med forvarmet luft og brennes hvorved nødvendig varme for pyrolysen dannes.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det våte avfall og det varme, karbonholdige materiale blandes i et avgrenset rom, og at vanndampen som dannes ved blandingen oppvarmes hvorved det dannes tørr damp som deretter innføres i pyrolysesonen for omdannelse av i det minste en del av det karbonholdige materiale til aktivt karbon.

4. Apparat til behandling av avfall som inneholder betydelige mengder av både vann og brennbart, organisk materiale, karakterisert ved at det omfatter a) en fyrgang utstyrt med en skorstein, b) en brenneranordning som er utstyrt med innløp for gass og trykkluft og som er innrettet til å varme opp det indre av fyrgangen, c) en dreibar, sylindrisk pyrolyseovn som er fremstilt av stivt materiale med betydelig varmeledningsevne og som er anordnet skråttstilt i fyrgangen, d) en anordning for å skille pyrogass fra det varme, karbonholdige materiale som er dannet i pyrolyseovnen og en anordning for transport av det varme, karbonholdige materiale fra ovnen \til en blandebeholder, e) en anordning for opptakelse av vått avfall og blanding av dette i blandebeholderen med varmt, karbonholdig materiale hvorved pyrolyseovnen bringes til å frembringe en stort sett tørr blanding og vanndamp, f) en anordning for transport av den stort sett tørre blanding til en beholder, og en anordning for innføring av den stort sett tørre blanding fra beholderen i pyrolyseovnen, g) en anordning for oppvarming av vanndampen som blir dannet i blandebeholderen til tørr damp og for innføring av denne i pyrolyseovnen, h) nødvendige kraftkilder og dreibare tetninger for drift av apparatet, samt i) nødvendige rør og ventiler for føring av avfallet, brenngass, luft og de dannete produkter til, fra og gjennom apparatet.

5. Apparat i samsvar med krav 4, karakterisert ved en anordning for fø ring av pyrogassen som blir dannet i pyrolyseovnen til brenneranordningen.

6. Apparat i samsvar med krav 5, karakterisert ved en anordning for å sette en luftstrøm under trykk, en anordning for forvarming av trykkluften, samt en anordning for føring av den forvarmete, trykkluft til brenneranordningen.