NO842841L - Ovn/fyrkjele som kan forbrenne og kombinere flere typer av brensler samtidig. - Google Patents

Abstract

Ovn/fyrkjele som kan forbrenne fast, pulverisert, gass. og flytende brensel, 5 til 7 forskjellige brensler samtidig.Den er basert på å kunne forbrenne simple avfallsstoffer sammen med fullverdige brensler.Ovn/fyrkjele har kontroll og styring på temperatur og forbrenning for hver av de enkelte enheter. Kontroll av etter-forbrenningskammer foregår med gass eller lettoljebrenner som også stopper opp de motgående gasser, antenner uforbrent, stopper opp løse partikler.Regulerbar vannkjølt rist til forbrenning av vanskelig brennbare avfallsstoffer. Innmatningssjakten for brenslet har anordninger for tørking med røkgass for det faste brenslet.Ovn/fyrkjele er godt skikket til å forbrenne spillolje. i bakkant under vannkjølt rist, men det går også med pulverisert brensel, gass og andre oljer.Ovn/fyrkjele kan ha en eller flere paralelle fyrganger-innmatningsjakter for store halmballer, skogsved og forskjellig avfall, har tilførsel for tørking av brenslet.Har planrist med innholede ristestaver for tilførsel av forbrenningsluft for det faste brenslet som mates ut fra fyrgangene.

Description

Prosjekt - P a- t en t- b es kr i v el s- e :

Ovn/fyrkjele for fast, flytende, gass og pulverisert brensel.

Denne ovn/fyrkjele er egentlig .beregnet på å forbrenne vanlig husholdningsavfall,såkalt spesialavfall - problemavfall sammen med all slags treavfall, halm, torv, kull, brukte' smøreoljer, (spilloljer) samt en brenner for gass eller god lett-

olje, i visse tilfeller passende med to.

Ved å plassere en eller to, forholdsvis små brenne-

re for eventuelt gass eller lett fyrolje med flammen visende mot avtrekket og gassene fra de øvrige benyttede brensler vil man få

en intim blanding av disse gasser. Dette sammen med god - tilførsel av sekundærluft og murverket ( bryggene fig. nr 5-6) som danner etterf orbrenningskammer vxl/.f orårsak.e ;;;en" .momentan antennelse av. de eventuelle uforbrendte gasser fra de andre brensler. Det-er dermed mulig med nevnte brennere å kunne tilføre den varme som det kan være behov for i • etterforbrennings-kamre når det anvendes spesielle brensler.

Videre vil de motgående flammer og^murverkets, bryggenes stilling dempe og hindre eventuell flyaske, brennbare og ubrennbare partikler fra å legge seg på kjelens heteflater eller gå videre og ut. Ved å'' holde".:en-' hen'siktsmessig;.høy temparatur i e.t±erforbrenhingskammeir~sein?passer::for de anvendte brensler vil dette forårsake en momentan antennelse for de fleste uforbrendte gasser. og jde varme gasser vil ha opptimal temparatur når de kommer i kontakt med kjelens heteflater.

Ved å benytte brennere for høyverdig olje eller gass

for til enhver tid å holde en ønsket temparatur i etterbrennkammere, gir dette en særdeles god brenselsfleksibilitet. Da det er bevist at bark av gran og furu til en viss grad binder SG>2bør dette inngå

i de anvendte faste brensler, når svovelholdige brensler benyttes.

Forøvrig kan man også i denne ovn/fyrkjele anvende brensler med høyt vanninnhold da det for det faste brensle er arrangsjert annordninger for tørking med røkgass, samt med avtrekk for våtgassene, (fig. 1 - 17)

Denne ovn/fyrkjele har en regulerbar, vannkjølt

rist til forbrenning av husholdningsavfall i sekker eller løst,

samt alle de foran nevnte faste brensler i mindre enheter.

For brensler med større lengder og volum er denne ovn/fyrkjele utstyrt med en, henholdsvis to fyrgange r-i:; nmatnings • sjakter som mater brenslet direkte inn på den undrf ri.t. (Fig. og fig. 2- 10) Forbrenningsluften blir her tilført gjennom rister som er bygd opp av tykkveggede ovale rørprofiler og .".om har utborringer som leder luften mot brenslet. (Fig. 2 - 13) Di:se ristestaver er eksentrisk lagret ved at det i endene, i underkant på

motsatt side av nevnte utborringer er det påsveiset en rørstuss som også virker som lagertapp, tilfører forbrenningsluften fra en kanal som vist på skisse, (fig.1 - 15)

Denne kanal har en pakkboks for hver rørntuss, hver rørstuss har påkrympet et tannhjul tilpasset en tannstang som går over, forbinder alle riJtestavene så num med denne kan regulere og sette ristestavene i ønsket stilling og dermed passende åpning mellom ristestavene. I vertikal stilling på stavene er det størst åpning mellom disse, ved å legge de helt over på siden blir risten praktisk sett helt tett. Risten reguleres med åpninger som passer til det anvendte brensel og for tømming av risten.

Det er også tilførsel av forbrenningsluf! øverst i dette ildrommet. (Fig. 1 - 15A) Denne forbrenningsluft nr forvarmet via luf tf orvarmer til ca 120° C, - 1 4.0* C.

Brenslet blir også her fortørket med røk/viss ;;om

tilføres gjennom rør (fig 1 - nr 12 og 12A)

Fyrgangene-innmatningssjaktene er konstruert av stål-plater, er rektangulære av format, lagret på midten ' overkant på hver side, (fig. 1 og 2 - 7 - lagertapp nr.11) Utenpå røret for røkgass er det påsveiset et tykkvegget rør til innrna t.ningss j ukten som bærer denne i iagergangene,(fig. 1-2 nr 7 og 11)

Sjflktene reguleres i ønsket, sti 11j np, ved bj el )• av vektanordning (fig. 1 - 8). Hvis det er behov for å brenne korte-re og brensler i mindre enheter kan det benyttes sperreplater eller spjeld inne i innmatningssjaktene for bedre kontroll med innmatnin-gen .

Den før nevnte vannkjølte og regulerbare rist,

(fig. 1-2 nr 1 sem viser samlekassene (headers) og som danner vange-ne på risten, nr 2 viser vannrørene som kan være valset inn eller sveiset til samlekassene)

Samlekassene har midt på sidene påsveiset to tykk-veggedo rør, de ytterst; fungerer som bærende aksler, lagertapper som er Lagret i glidelager, et på hver sidt!mv ovnen/fyrkj elen.

På den ene lagertapp er det fastspent et snekkedrev og med snekke-skruen under. (Fig. 1-2 nr 3 og 3A)

Snekkedrevet benyttes for å tømme risten for aske

og slagg, samt for å regulere og holde den i ønsket stilling for best mulig forbrenning av de forskjellige typer av brensel som her kan benyttes. Risten har en fri vandring på ca. 14-0 grader, ved tømming i::feåkre, ildrom, (fig. 1A nr 2) kan risten stilles ca 15 grader fra rett vertikal posisjon.

De indre rør (fig. 1-2 nr 2) er for vann inn og ut, vann inn kan være matevann tatt ut før eller etterøconomizer.

Dette da i henhold til forbrennings-intensiteten og • hensiktsmessig temparatur i godset på risten, samt ønsket; ildsted temparatur som passer for det anvendte brensel. Disse temparaturer registreres på kontroll- panelet og via fjernstyring av forbrennings-intensiteten, matevann tatt ut før eller etter øconomizer, samt en termostatven-.til på rørledningen for vann ut fra risten^ kan temparaiburBBe reguleres' etter ønske.

Når det foregår forbrenning på risten kan vangene-samlekassene stå i ca 15 graders vinkel, méd-horisontalplan og de tverrgående vannførende vannrør ca 5 grader i motsatt vinkel, (fig.

1 og 3 nr 2A) Disse rør er partielt dekket med ildfast masse, ganske:11te. i underkant. I"overkant av"rørene det som-danner anlegg for brensel er det nestet en armering av høy ildfaste stålprofiler, med mål, 25 X 3mm formet i sekskanter. Stålprofilene står på høykant, har huller og forankringer som gir godt feste for den ildfaste masse som disse da skal fylles med..(Fig. 6)

Mellom disse rør-rader er det åpninger for flammer og varme avgasser fra ildsted - brennkammere under risten. Dette

■vil forårsake en viss syklonvirkning og dermed intensivere forbren-"ningen på risten, og i brennkammerene.

I forbindelse med kontroll og regulering av temparaturer på risten og ildsted - brennkammere, er det her hensiktsmessig og kombinere brensler som kan tilpasses de enkelte brenslers forbrennings egenskaper. Dette med hensyn til antennelse og forbrennings temparaturer, aske og slaggdannelse, samt eventuelle kritiske utfellings temparaturer.

Videre har denne ovn/fyrkjele montert en eller to brennere for -noe simplere oljer, eventuelt pulverisert brensel,

men da det her skulle være mulig å benytte brukte smøreoljer som brensei uten at forbrenningen forårsaker belegg og skader på rør og

heteflater kan dette ansees å være en god kombinasjon forbindelse med andre passende brensler. (Fig.'og 2 nr 20) i'i;r. s<- brenne-res plassering og stilling gir en fordelaktig .flamme-g/j ss notstand som sammen med den tilførte sekundærluft og de møtende varme avgasser fra det faste brenslet vil forårsake en god og sik!'er forbrenning.

I askesiloene (fig. 1 og 2 nr 23) er det innmontért kjølerør for nedkjøling av aske og slagg ved bruk av returvann fra fjernvarmeanlegg, eller benytte askens varmeinhold til forvarming av matevann.

Ved å benytte ca. 50 - 6') % av ovnen/f yrk j e.1 <;ns avgasser til tørking av vannholdig brensel vil dette medføre tilsvarende prosentvise renere avgasser ut fra kjel og dermed mindre be-lastning på rense og filteranlegg. Videre kan øket tilbakeføring av røkgasser benyttes for i perioder og redusere forbrenningsin-tensiteten, men vil også kunne inngå i stabiliseringen av temparaturer og effektivitet.

For lettere betjening ved fyring med spesielle brensler, såsom skogsved i store lengder og andre formasjoner av brensel kan det benyttes skuffer med tre vegger som passer inn i fyrgangene og som kan trekkes ut når man her fått brenslet på plass. Intervallene for etterfylling av det faste brenslet er tildels betinget av ovnen/fyrkjelens størelse, samt av innmatningssjaktene-fyrgangenes kapasitet.

Som en konklusjon på på det her beskrevne og skis-serte prosjekt, inklusiv de forskjellige detaljer og egenskaper som inngår i denne ovn/fyrkjele, anser jeg det som mulig å oppnå er> midlere forbrenningsvirkningsgrad på ca 92 %.

Jeg vil her benytte verdier av mulig kvantum brensel som kan forbrennes pr. time, dette i henhold til forsvarlige s+øreiser på heteflater, ristarealer og volumer på brennkammere og ildsteder. Dette gjelder da alle de her anviste enheter og derav total effekt av denne ovn/fyrkjele og selvsagt på grunlag mv kontinuerlig drift.

Denne ovn/fyrkjele bør utføres i så store enheter at de rette temparaturer og den beste forbrenning kan holdes for samtlige av de brensler som benyttes. Videre er det en betingelse at brennkammere, 'rister og eventuelt brennere kan utføres i størel-ser og mål som står i forhold til de kvantum av spesielle brensler som det er tilgang av, på de steder ovnen/fyrkjelen plasseres. Forøvrig er det av kontroll og betjeningsmessige hensyn meget vik-tig at denne ovn/fyrkjele utføres i en størelsesorden at fjernstyring - fjernovervåkning av de fleste funksjoner samtidig er økono-misk forsvarlig. De viktigste formål og hensikter med denne ovn/fyrkjele er å kunne benytte simple og vanskelig brennbare avfallsstoffer sammen med mere fullverdige brensler for dermed å kunne oppnå en mere fullstendig og mindre helseskadelig forbrenning og dertil renere og mer miljøvennlig avgass utslipp. Videre også for å nyttiggjøre de enorme ressurser som såkalte problemavfall, husholdningsavfall og industriavfall representerer.

Dette er her mulig på grunn av denne ovn/fyrkjeies konstruksjon, samt kontroll<p>g reguleringsmuligheter for hver enkelt enhet og brenseltype. I kontrollen inngår også hvordan de enkelte brenslers forbrenningsegenskaper og forbrenningsforhold influerer på de øvrige brensler som benyttes samtidig.

Som grunnlag for dette prosjekt, ovn/fyrkjele, er delvis basert på erfaring med forbrenning av forskjellige og tildels også brensler::.som krever mere avanserte f orbrenningsf orhold.

I denne forbindelse har jeg også foretatt visse forsøk og forand-ringer på fyrkjeler, ildrom - brennkammer.

Vedlegger noen eksempler på mulige kombinasjoner

av brensler og eventuelle kvanta som det kan være hensiktsmessig å forbrenne og dermed beregne hele prosjektet, ovnen/fyrkjelen etter dette.

Claims (9)

1. Ovn/fyrkjele som kan forbrenne fast, pulverisert, gass og flytende brensel, fra fem til sju forskjellige brensler samtidig . Denne ovn/fyrkjele er hovedsaklig basert på å kunne benytte simple og vanskelig brennbare avfallsstoffer kombinert med forbrenningsmessig passende og mere fullverdige brensler, samt med muligheter for' styring av forbrenningstem-paraturen for de spesielle brensler. Dette for å kunne oppnå en mere fullstendindig og mindre helseskadelig forbrenning og dertil renere og mer mil-jøvennlig avgass utslipp. Videre også for å kunne nyttiggjø-re de meget verdifulle ressurser som flere typer av spesielle og såkalte problemavfall representerer.

2. Ovn/fyrkjele ifølge krav T, Karakterisert ved at det øverst og i bakkant av ovn/fyrkjelen skal ha 1 eller 2 brennere montert for gass eller lett fyrolje som blandt annet benyttes for til enhver tid å holde en riktig temparatur i etterforbrenningskammeret, samt for å anntenne eventuelle uforbrendte gasser fra de andre brensler,og som i tillegg gir hele ovn/fyrkjelen en meget god brenselsfleksibilitet. (Fig. 1 og 2 nr 21 og 5 - 6) Videre vil brennerflammene som møter de motgående gasser i etterforbrenningskammeret sammen med sekundærluft-tilførselen (fig. 1 nr 15S) og murverkets - bryggenes stilling stoppe opp og hindre flyaske, brennbare og ubrennbare partikler fra å legge seg på kjelens heteflater, eller fra å gå videre ut. De varme gasser vil her kunne ha opptimal temparatur når de kommer i kontakt med kjelens heteflater.

3. Ovn/fyrkjele ifølge krav 1-2, Karakterisert ved at den har en innbygd regulerbar rist, regulerbar i stilling og regulerbar med hensyn til temparatur i materialer og an-leggsflater for brensler. (Fig. 1 - U og 2 nr 1 og 2) Temparaturen på risten kan tilpasses det anvendte brensles beskaffenhet, hensiktsmessig forbrenningstemparatur, aske og slaggutfellings- temparaturer, samt tildels i henhold til ønsket forbrenningsintesitet. 3. forts. Risten som er konstruert av tverrgående tykkveggede stålrør, sveiset til en på hver side av ovn/fyrkjelen, langsgående sam-lekasser (headers) (fig. 1 - 1A) Mellom de tverrgående vannførende stålrør er det åpninger for de varme avgasser fra de underliggende ildrom- - brennkammere (fig. 1A nr 6A) De varme gasser som går gj ennom ..dis.se åpninger i risten og rundt denne, vil gi en viss syklonvirkning i forbrenningen og dermed intensivere denne.

4. Ovn/fyrkjele ifølge krav 1-3, Ka r a k t e r i s e r t ved at den kan.ha 1 eller flere parallelle .fyrganger-innmat-ningssjakter (fig. 1 og 2 nr 10) som.benyttes for forskjellige typer av brensel. Blandt annet store halmball.er, større og mindre lengder av skogsved,•tynningsvirke og forskjellig avfall. Fyrgangene er lagret på hver side, på mitten og i overkant, (fig. 1 og 2 nr 7, lagertapp nr 11) Gjennom rørstus-sen som danner lagertapp går et rør for tilførsel av røkgass for tø rking av vannholdig brensel, (fig.1 og 2 nr 12 og 12A) som går videre og fører røkgassen mot brenslet. Fra fyrgangene går brenslet direkte ned på en planrist, tilførselen kan. reguleres med vektanordningen (fig. 1 nr 8) Forbrenningsluft blir tilført gjennom ristestavene i planristen i bunn (fig.1 og 2 nr 13) og i overkant forvarmet luft fra luftforvarmer (fig. 1 nr 1 5A)

5. Ovn/fyrkjele ifølge krav 1-4-, Karakterisert ved at forbrenningsluft tilføres gjennominnholede ristestaver. Ristestavene er eksentrisk lagret for dermed å kunne regulere åpningen mellom ristestavene. Reguleringen foregår ved hjelp tannhjul som er påkrympet rø rstussene som fører inn luften, samt en tilsvarende tannstang. Åpningene kan reguleres fra full åpning på ca. 10 cm til helt tett. rist. (Fig.1 og 2 nr 13 - 14- -15)

6. Ovn/fyrkjele ifølge krav 1-5. Karakterisert ved at den kan utstyres med 1.;. eller flere brennere for gass, tung eller lett olje, pulverisert brensel kan også forbrennes her. 6. forts. Brennerne monteres i bak kant under den vannkjø lte regulerbare risten, visende motstrø ms i henhold til ildsted-brenn-kammeret for fast brensel via de paralelle fyrganger. (Fig.1 og 2 nr 20) Da forbrenningsforholdene her vil egne seg for å benytte brukt smøreolje, ^spillolje, er prosjektet lagt opp etter dette, De ulemper som medføres ved anvendelse av denslags oljer vil her bli ganske uvesentlig og ikke forårsake noe belegg på heteflater. Ved kontinuerlig drift som denne ovn/fyrkjele er basert på, vil dermed en fullstendig og god forbrenning være mulig.

7. Ovn/fyrkjele ifølge krav 1-6. Karakterisert ved at innmatningssjakten for den regulerbare risten er bygd for 2 passende porsjoner til forbrenning på risten. (Fig. 1 nr 16) Videre er den utført med annordninger for tørking av fast brensel med røkgass. Tilførselen av-røkgass og effekti-viteten av tørkingen kan til en viss grad. reguleres med en vifte for avsug av våtgassene og dermed også intak av røkgass. (Fig. 1 nr 12 og 17)

8. Ovn/fyrkjele ifølge krav 1-7. Karakterisert ved at det i askesiloene er montert rør for kjøling av aske og slagg med vann tilført gjennom disse rør. (Fig.1-2 nr 23) Til kjølevann for slagg og aske kan benyttes returvann fra fjernvarme, eller at varmen benyttes til;.andre formål, eventuelt til forvarming av matevann.

9. Ovn/fyrkjele ifølge krav 1-8. Kar aktri sert. ved at den kan forbrenne flere forskj.ellig artet brensel,.samt har en viss kontroll på temparatur og forbrenning for hver av de anvendte enheter. Dermed er det også muligheter til å kombinere og nyttiggjøre de enkelte brenslers forbrenningsegenskaper, forbrenningsforhold med. hensyn til aske og slagg utfelling og fullstendig forbrenning. Som eksempel kan nevnes at bark av bartrær eliminerer svovel utslipp. Denne ovn/fyrkjele kan utføres så den passer til å forbrenne større eller mindre kvantum av spesielle brensler Dette i henhold til potensiale og tilgang av de gjeldende brensler, Eksempel 1 . Fyring med husholdningsavfall på regulerbar rist. Antatt ristareal ca. 15 m, forbrenning/m ca. 300kg/time, Brennverdi iflg. SINTEF, 9,7 MJ/kg avhengig av vanninhold, med fortørking noe bedre. 9,7 MJ/kg = 2,69 KW/kg benytter 2,8 KW/kg. som midlere brennverdi. Antatt virkningsgrad på forbrenning 92 %.

Eksempel 2. Fyring- forbrenning av spesialavfall-problemavfall. Avfall hentet fra sykehus og industri som krever gode forbren-ningsmuligheter, men som oftest.har høy brennverdi. Midlere brennverdi antatt ca. 7 KW/kg Antatt virkningsgrad på forbrenning ca 88 % til 94- %, benytter som midl. 90 %. Forbrenning/time ca 3500kg.

Eksempel 3. Fyring med halm i baller a ca.4-4-0 kg. Halm rned maks 15 % fuktighet, brennverdi ca 4,2 KW/kg Virkningsgrad på forbrenning ca. 92 % Forbrenning av 10 baller a 440kg = 4400 kg/time. Pris/kg ca kr 0,35.

Eksempel 4' . Forbrenning av brukte smøreoljer-spilloljer. Spilloljer som har gjennomgått de prosesser som kreves av de offentlige myndigheter og som er nødvendig for å kunne forbrenne denslags olje forsvarlig, kan ha en brennverdi fra ca 9,8 til 10,5 KW/kg. Her benyttes 10,2 som en midl. brennverdi. Forbrent kvantum pr. time, ca 1000kg. Pris inklusiv rensing, ca kr 1,10/kg.

Eksempe' 1 5v' Forbrenning av bark, flis, treavfall og lignende. Forbrenning av bark og forskjellig treavfall med ca 15 ? vanninhold etter fortørk, midl. brennverdi ca 4-» 6 KW/kg. Forbrent kvantum pr time, ca 5000kg, Pris ca kr 0,60/kg.

Eksempel 6.' Fyring med lettolje nr 2. Fyringsolje nr 2, midl. brennverdi ca 10200 kcal = 11,8 KWh Pris ca kr 2,60/kg ved innkjøp i større partier. Forbruk/time ca 200kg.

Eksempel på belastninger med forskjellige brensler:

Ved å benytte den produserte varmeeffekt i en mottrykksturbin for drift av en elektrisk generator og eventuelt benytter utløps-dampen til fjernvarme/ blir vanligvis ikke utløpsdampen medregnet og varmeforbruket pr. produsert KWh. blir da ganske lite. Beregner man tapene til 5% i generator og 1% i tur-bin kan varmeforbruket pr. produsert KWh beregnes etter følgende formel: Q = varmeforbruk pr KWh. 1 KWh = 860 kcal