PL169665B1

PL169665B1 - A method of neutralization of industrial and / or municipal waste and a device for neuralization of industrial and / or municipal waste

Info

Publication number: PL169665B1
Application number: PL28607190A
Authority: PL
Inventors: Edmund Nowak; Jan Biernacki; Stanislaw Plocica; Henryk Szelag
Original assignee: Inst Mineralnych Materialow Bu
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 1996-08-30
Also published as: PL286071A1

Abstract

Sposób prowadzenia procesu neutralizacji odpadów przemysłowych i/lub komunalnych, polegający na ich spalaniu, znamienny tym, że zapłon neutralizowanego odpadu i spalaniejego stałej substancji organicznej, w tym stałej pozostałości po jej skoksowaniu, prowadzi się współprądowo w strumieniu gorących gazów spalinowych, a powstałe w trakcie tego spalania lotne produkty pirolizy substancji organicznej i produkty ich karburyzacji poddaje się wirowemu dopalaniu poprzez ich zawirowanie i połączenie z dodatkowym strumieniem gorących gazów dopalają cych z wykorzystaniem wiru zstępującego o kierunku zawirowania przeciwnie skierowanym w stosunku do kierunku zawirowania gazów neutralizowanych.A method for carrying out the process of neutralization of industrial and/or municipal waste, consisting in their incineration, characterized in that the ignition of the neutralized waste and the combustion of its solid organic substance, including the solid residue after its coking, is carried out co-currently in a stream of hot exhaust gases, and the volatile products of pyrolysis of the organic substance and their carburization products generated during this incineration are subjected to swirling after-burning by swirling them and combining them with an additional stream of hot after-burning gases using a descending vortex with the swirling direction opposite to the swirling direction of the neutralized gases.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadzenia procesu neutralizacji odpadów przemysłowych i/lub komunalnych przez spalanie wraz z urządzeniem pracującym w układzie technologicznym stacji dla realizacji tego sposobu.The subject of the invention is a method of conducting the neutralization process of industrial and / or municipal waste by incineration together with a device operating in the technological system of the station for the implementation of this method.

Sposób i urządzenie pracujące w układzie technologicznym stacji według wynalazku rozwiązują skutecznie zadanie techniczne całkowitego i zupełnego spalania każdego rodzaju odpadu przemysłowego i komunalnego lub ich mieszaniny o dowolnym stosunku, pozbawiając stację neutralizacji wszelkich cech uciążliwości otoczenia.The method and device operating in the technological system of the station according to the invention effectively solve the technical task of complete and complete combustion of any type of industrial and municipal waste or their mixture of any ratio, depriving the neutralization station of any features of environmental nuisance.

Znane są sposoby spalania odpadów przemysłowych lub komunalnych oraz znane są rozwiązania techniczne pieców, w których proces spalania jest realizowany.There are known methods of incineration of industrial or municipal wastes and technical solutions of furnaces in which the combustion process is carried out.

Z polskiego opisu patentowego nr 79 839 znany jest sposób spalania odpadów w dwuczłonowym piecu obrotowym, pochylonym zgodnie z kierunkiem przepływu spalin i transportuThe Polish patent specification No. 79 839 describes a method of burning waste in a two-stage rotary kiln inclined in the direction of the exhaust gas flow and transport.

169 665 materiału. Kąt nachylenia obu członów jest różny. Spaliny po przejściu przez urządzenie absorbujące są odprowadzane do atmosfery.169 665 of the material. The angle of inclination of both members is different. After passing through the absorption device, the exhaust gases are discharged to the atmosphere.

Według polskiego opisu patentowego nr 96 924 istotną cechę sposobu spalania stanowi dobór optymalnych warunków spalania wstępnie obrobionych odpadów, na podstawie godzinowej ilości przerobu odpadów, wartości opałowej i ilości potrzebnego do spalania powietrza.According to Polish patent specification No. 96 924, an essential feature of the combustion method is the selection of optimal combustion conditions for pre-treated waste, based on the hourly amount of waste processing, calorific value and the amount of air needed for combustion.

Według polskiego opisu patentowego nr 101 876 istotną cechą sposobu spalania jest poddanie odpadów wstępnemu spaleniu, przy jednoczesnej obróbce mechanicznej w obrotowej komorze spalania oraz obróbce cieplnej i/lub chemicznej, zwłaszcza pirolizie, poprzez działanie promieniowania bezpośredniego co najmniej części spalin, które cyrkulują pod prąd. Piec obrotowy do realizowania tego sposobu posiada element cylindryczny z otworem do wprowadzania odpadów oraz element w kształcie stożka ściętego, którego zakończeniem jest element cylindryczny.According to Polish patent specification No. 101 876, an essential feature of the combustion method is the pre-combustion of the waste, with simultaneous mechanical treatment in a rotary combustion chamber, and thermal and / or chemical treatment, especially pyrolysis, through the action of direct radiation of at least some of the exhaust gases circulating against the current. The rotary kiln for carrying out this method has a cylindrical element with an opening for introducing waste and a frusto-conical element that ends in a cylindrical element.

Według polskiego opisu patentowego nr 126 275 sposób niszczenia organicznych odpadów toksycznych polega na tym, że gazowe produkty opuszczające komorę paleniskową pieca pierwszego, są zasysane poprzez ruszt pieca następnego i warstwę spalanego na nim paliwa stałego dojego komory paleniskowej, skąd dalej są kierowane do absorbera z substancjami wiążącymi produkty pirolizy odpadów. Wymuszenie podciśnienia w komorach paleniskowych pieców jest realizowane za pomocą dodatkowej instalacji ssącej.According to Polish patent description No. 126 275, the method of destroying organic toxic waste consists in the fact that the gaseous products leaving the combustion chamber of the first furnace are sucked through the grate of the next furnace and the layer of solid fuel burnt on it into its combustion chamber, from where they are further directed to the absorber with substances. binding waste pyrolysis products. The forcing of negative pressure in the furnace chambers is carried out by means of an additional suction installation.

Sposoby i rozwiązania techniczne opisane w wymienionych opisach patentowych posiadają ograniczony zakres zastosowania wynikający z przystosowania ich do spalania ściśle określonego rodzaju odpadu. Znaczącą wadą tych sposobów jest to, że nie identyfikują, a zatem nie rozwiązują zagadnienia wonności gazów procesowych, przez co stacje neutralizacji odpadów według nich pracujące są wysoce uciążliwe, a często i szkodliwe dla otoczenia.The methods and technical solutions described in the above-mentioned patents have a limited scope of application resulting from their adaptation to the incineration of a specific type of waste. A significant disadvantage of these methods is that they do not identify and therefore do not solve the problem of odor of process gases, which makes waste neutralization stations operating according to them highly onerous and often harmful to the environment.

Znane jest również urządzenie do neutralizacji odpadów zwłaszcza przemysłowych pracujące w układzie stacji neutralizacji odpadów firmy Integral Engineering Industriebedarf z Wiednia, którym jest odpowiednio pochylony piec obrotowy posiadający od strony końca wyżej położonego palnik zapłonowy o płomieniu współprądowym do kierunku przepływu gazów i do kierunku przemieszczania się spalanego odpadu. Natomiast od końca niżej położonego piec ten posiada drugi palnik o płomieniu przeciwprądowym do kierunku przepływających przez piec mediów procesowych. Rozwiązanie firmy Integral Engineering Industriebedarf identyfikuje problem wonności gazów procesowych i określa temperaturowy próg, którego przekroczenie powoduje zanik uciążliwego zapachu w otoczeniu stacji. Ten korzystny efekt uzyskuje się przez wykorzystanie energii przeciwprądowego płomienia podwyższającego temperaturę gazów procesowych do poziomu około 1050 K. Jednakże wadą tego rozwiązania jest niezadowalająca żywotność palnika, który pracuje w otoczeniu bardzo gorących gazów.There is also a known device for neutralizing waste, especially industrial waste, operating in the system of waste neutralization stations by Integral Engineering Industriebedarf from Vienna, which is an appropriately inclined rotary kiln with an ignition burner at the higher end with a co-current flame to the direction of gas flow and to the direction of the combustion waste. . In contrast, from the lower end, this furnace has a second burner with a flame countercurrent to the direction of the process media flowing through the furnace. The solution of Integral Engineering Industriebedarf identifies the problem of odor of process gases and determines the temperature threshold, the exceeding of which results in the disappearance of the nuisance odor in the vicinity of the station. This advantageous effect is obtained by using the energy of the countercurrent flame to raise the temperature of the process gases to a level of about 1050 K. However, the disadvantage of this solution is the unsatisfactory service life of the burner, which operates in the vicinity of very hot gases.

Ponadto w urządzeniach do neutralizacji odpadów pracujących w tego typu stacjach o podwyższonej wydajności, w których piec obrotowy posiada średnicę większą od 1,5 do 1,8 m system podgrzewania strumienia gazów procesowych przeciwprądowo skierowanym płomieniem palnika pomocniczego staje się mało efektywny. Wadą tego urządzenia jest również i to, że gdy spalony odpad wykazuje naturalną tendencję do tworzenia dużych ilości sadzy (guma, farby, lakiery i niektóre tworzywa sztuczne), czas przechodzenia tej sadzy przez strefę przeciwprądowego płomienia, jak i pozostałe warunki termo i hydrodynamiczne są niewystarczające dla jej całkowitego i zupełnego spalenia się. W efekcie, tak likwidacja wonności gazów, jak i zupełność spalania nie zostają osiągnięte. Będący skutkiem powyższego wzrost stopnia zanieczyszczenia gorącego gazu procesowego na wylocie z instalacji piecowej, wywołuje szybkie powstawanie narostów na powierzchni wymiennika ciepła (kotła-utylizatora), które obniżają skuteczność wykorzystania energii cieplnej wytworzonej w stacji.Moreover, in waste neutralization devices operating in such stations with increased efficiency, in which the rotary kiln has a diameter greater than 1.5 to 1.8 m, the system of heating the stream of process gases with the counter-current flame of the auxiliary burner becomes ineffective. Another disadvantage of this device is also the fact that when the burnt waste has a natural tendency to form large amounts of soot (rubber, paints, varnishes and some plastics), the time for this soot to pass through the zone of the counter-current flame, as well as other thermo and hydrodynamic conditions are insufficient for its complete and complete burning. As a result, both the elimination of the odor of the gases and the complete combustion are not achieved. The resulting increase in the degree of contamination of the hot process gas at the outlet of the furnace system causes rapid formation of deposits on the surface of the heat exchanger (boiler-utilizer), which reduce the efficiency of using the heat energy generated in the station.

Sposób prowadzenia procesu neutralizacji odpadów przemysłowych i/lub komunalnych przez spalanie według wynalazku polega na tym, że zapłon neutralizowanego odpadu i spalanie jego stałej substancji organicznej, w tym stałej substancji po jej skoksowaniu, prowadzi się współprądowo w strumieniu gorących gazów spalinowych. Gazowe i/lub lotne produkty spalania neutralizowanego odpadu zawierające składniki palne, którymi są zazwyczaj produkty niezupełnego spalania albo pirolitycznego rozkładu substancji organicznej i/lub produkty ich karburyzacji powstałe w obszarze współprądowego spalania poddaje się zawirowaniu i łączy sięThe method of carrying out the process of neutralization of industrial and / or municipal waste by incineration according to the invention consists in that the ignition of the neutralized waste and the combustion of its solid organic substance, including the solid substance after it has been coked, is carried out downstream in a stream of hot flue gases. Gaseous and / or volatile products of combustion of neutralized waste containing combustible components, which are usually products of incomplete combustion or pyrolytic decomposition of organic matter and / or their carburization products formed in the area of co-current combustion, are swirled and combined

169 665 je z dodatkowym strumieniem gorących gazów z wykorzystaniem wiru zstępującego o kierunku zawirowania przeciwnym do kierunku zawirowania gazów neutralizowanych. Współprądowy strumień gorących gazów spalinowych i/lub lotnych produktów przed zawirowaniem utrzymuje się w temperaturze co najmniej o 50 K wyższej, aniżeli temperatura kondensacji najmniej lotnego produktu pirolizy substancji organicznej ze spalonego odpadu. Cel ten osiąga się poprzez oddziaływanie na wielkość temperatury współprądowego strumienia gorących gazów spalinowych zasadniczo wydajnością palnika zapłonowego. Współprądowy strumień gorących gazów spalinowych unoszący zarówno gazy ze spalania paliwa pomocniczego, jak również gazy powstałe w wyniku spalania odpadów stałych i/lub płynnych pozapalnikowych, czy też lotne produkty pirolizy substancji organicznej, produkty ewentualnego niezupełnego spalenia jej skoksowanej pozostałości, a także sadzą będącą produktem karburyzacji lotnych produktów pirolizy poddaje się wirowemu dopalaniu poprzez zawirowanie tego strumienia i jednoczesne połączenie z przeciwnie skierowanym dodatkowym strumieniem zawirowanych, dopalających gorących gazów spalinowych. Uwarstwiony pod wpływem działania sił odśrodkowych strumień tych produktów gazowych o na przykład lewoskrętnym wirze zastępującym, jest w kierunku odśrodkowym penetrowany przez przeciwnie skierowany, prawoskrętny, również zstępujący wir płomienia dopalającego. Przeciwskrętny ruch obu strumieni gazów sprzyja ich bardzo szybkiemu i dokładnemu zmieszaniu się, w rezultacie czego zapewniony jest szybki i równomierny wzrost temperatury gazów powstających w procesie dopalania do poziomu zasadniczo 1080 K do 1500 K, przekraczającego próg wonności. Ruch ten zapewnia również szybkie i równomierne wprowadzenie do strumienia tych gazów tlenu, koniecznego dla dopalania produktów pirolizy i/lub karburyzacji substancji organicznej z odpadu spalanego w części stałej w procesie współprądowego spalania odpadów przemysłowych i/lub komunalnych. Zużywany w procesie dopalania tlen jest dostarczany w nadmiarowym powietrzu wtórnym dla podtrzymania wirowego płomienia dopalającego.They are fed with an additional stream of hot gases using a descending vortex with a swirl direction opposite to that of the neutralized gases. The co-current stream of hot flue gases and / or volatile products prior to swirling is kept at a temperature at least 50 K higher than the condensation temperature of the least volatile product of the pyrolysis of organic matter from the burnt waste. This object is achieved by influencing the temperature magnitude of the co-current hot exhaust gas stream by substantially the capacity of the ignition burner. Co-current stream of hot flue gases carrying both gases from auxiliary fuel combustion, as well as gases resulting from the combustion of solid and / or non-incineration liquid waste, or volatile products of pyrolysis of organic matter, products of possible incomplete combustion of its coked residue, as well as carbon black, which is a product of carburization volatile pyrolysis products are subjected to a vortex afterburning by swirling this stream and simultaneous combination with an oppositely directed additional stream of swirled, hot post-combustion combustion gases. The stream of these gaseous products, which is stratified under the influence of centrifugal forces, with, for example, a counter-rotating vortex, is penetrated in the centrifugal direction by a counter-directed, right-handed, also descending vortex of the afterburning flame. The anti-torsional movement of the two streams of gases promotes their very rapid and thorough mixing, as a result of which a rapid and uniform increase in the temperature of the gases resulting from the afterburning process to substantially 1080 K to 1500 K, above the odor threshold, is ensured. This movement also ensures rapid and uniform introduction into the stream of these gases of oxygen necessary for the afterburning of pyrolysis products and / or organic carburization from solid incineration waste in the process of co-current incineration of industrial and / or municipal waste. The oxygen consumed in the post-combustion process is supplied in excess secondary air to maintain the vortex post-combustion flame.

Urządzenie do neutralizacji odpadów przemysłowych i/lub komunalnych przez spalanie według wynalazku, posiada pionowo usytuowaną cyklonową komorę ogniową, która w sposób przepływowy jest połączona z komorą rozprężną, stanowiącą zakończenie niżej położonego końca współprądowego pieca obrotowego, w osi którego od strony końca wyżej położonego zainstalowany jest strumieniowy palnik zapłonowy. Połączenie przepływowe wykonane jest w taki sposób, aby przepływ gazów odbywał się ponad śluzą wyprowadzającą mineralną (w części zgranulowanej) pozostałość procesu współprądowego spalania odpadów w obszarze pieca obrotowego. Cyklonowa komora ogniowa posiada wirowy palnik dopalający o kącie rozwarcia strugi w przedziale 90° do 120° i umieszczony np. w pokrywie cyklonowej komory ogniowej tak, aby przy wykorzystaniu zakresu regulacji kąta rozwarcia osiągnąć efekt w postaci pokrycia przez płomień ze spalanego paliwa całego przekroju poprzecznego komory. Eksploatowanie palnika wirowego z takim kątem rozwarcia zawirowanej strugi płomienia pozwala na osiągnięcie przez ten płomień wewnętrznej powierzchni wymurówki cylindrycznej części cyklonowej komory ogniowej, ponad górną krawędzią kanału doprowadzającego produkty lotne z pieca obrotowego. Cyklonowa komora ogniowa posiada również króciec dla wyprowadzenia z niej bezwonnych i nie zawierających składników palnych gazów procesowych. Króciec ten jest umieszczony na stożkowej części cyklonowej komory ogniowej w kierunku pod górę tak, że wytrącone w niej ze strumienia gazów pyły i/lub popiół ze spalonego pyłu węglowego mogą swobodnie opaść i mogą być wyprowadzone przez króciec rozładowczy komory. Dopływ gazów z pieca obrotowego i powietrza wtórnego przez palnik wirowy są tak usytuowane względem siebie, aby nadać obu tym strumieniom wewnątrz cyklonowej komory ogniowej ruch wirowy zstępujący o skrętach przeciwnie skierowanych.The device for neutralization of industrial and / or municipal waste by incineration according to the invention has a vertically arranged cyclone fire chamber which is fluidly connected to an expansion chamber ending the lower downstream end of a rotary kiln, in the axis of which is installed from the upstream end. jet ignition burner. The flow connection is made in such a way that the gas flow takes place above the lock that takes out the mineral (in the granulated part) residue of the co-current combustion of waste in the area of the rotary kiln. The cyclone fire chamber has a swirl after-burning burner with a stream opening angle in the range of 90 ° to 120 ° and placed, for example, in the cyclone cover of the fire chamber so that, using the opening angle adjustment range, the effect of covering the entire cross-section of the chamber by the flame of the burned fuel . Operating a vortex burner with such a swirled flame jet angle allows the flame to reach the inner lining surface of the cylindrical part of the cyclone fire chamber, over the upper edge of the rotary kiln volatile product feed channel. The cyclone fire chamber also has a connection for the discharge of odorless and non-flammable process gases. This connector is placed on the conical part of the cyclone fire chamber in an upward direction so that the dust and / or ash from the burnt coal dust precipitated in it can fall freely and can be discharged through the chamber discharge connector. The inlet of gases from the rotary kiln and secondary air through the swirl burner are arranged with respect to each other so as to impart to both of these streams inside the cyclone fire chamber a downward eddy motion with counter-directed twists.

Przy realizacji procesu spalania odpadów przemysłowych i/lub komunalnych według wynalazku możliwe jest zastosowanie każdego rodzaju paliwa równoważącego bilans cieplny pracy urządzenia do neutralizacji tych odpadów, przy czym paliwo stałe musi występować w postaci pylistej. Szczególnie korzystny efekt ekonomiczny uzyska się w przypadku, gdy urządzenie do neutralizacji odpadów według wynalazku zostanie przystosowane do jednoczesnego gromadzenia i spalania odpadów przemysłowych i komunalnych, lub gdy zostanie ono zlokalizowane w pobliżu dużego składowiska odpadów komunalnych. W pierwszym wariancie wWhen carrying out the industrial and / or municipal waste incineration process according to the invention, it is possible to use any type of fuel that balances the heat balance of the waste neutralization device, and the solid fuel must be in a dusty form. A particularly advantageous economic effect will be achieved when the waste neutralization device according to the invention is adapted to the simultaneous collection and incineration of industrial and municipal waste, or if it is located near a large municipal landfill. In the first variant, v

169 665 charakterze paliwa równoważącego bilans cieplny urządzenia według wynalazku można wykorzystać odpadowe płynne i/lub dające się upłynnić węglowodory. W drugim wariancie paliwem dla urządzenia neutralizacji odpadów nowopozyskiwanych może być biogaz pozyskiwany w procesie hydrozgazowania starego wysypiska odpadów komunalnych. Ponadto energia cieplna wytwarzana w urządzeniu może być wykorzystana dla wytwarzania pary wodnej na potrzeby zgazowania odpadów w starym składowisku.Waste liquid and / or liquefiable hydrocarbons may be used as the heat balance balancing fuel of the apparatus of the invention. In the second variant, biogas obtained in the process of hydro-gasification of an old municipal landfill may be the fuel for the new waste neutralization system. In addition, the thermal energy generated in the device can be used to generate steam for gasification of waste in the old landfill.

Zaletą sposobu prowadzenia procesu neutralizacji odpadów przemysłowych i/lub komunalnych oraz urządzenia do realizacji tego sposobu przez spalanie według wynalazku jest możliwość spalania każdego rodzaju odpadu stałego i ciekłego, jeżeli zostanie przygotowany właściwym mu sposobem do podania go do pieca obrotowego. Sposób przygotowania odpadu w znanym stanie techniki obejmować może wstępne zamrażanie, mieszanie odpadu płynnego ze stałym, schudzenie i/lub mieszanie odpadu z substancją mineralną dla podwyższenia gęstości lub umożliwiającą bieżące odnawianie powierzchni (co jest na przykład warunkiem koniecznym przy spalaniu odpadowych farb i lakierów) kontaktowej spalanego odpadu z czynnikiem utleniającym, a także każdy inny sposób ułatwiający przeprowadzenie odpadów przez urządzenie załadowcze do pieca obrotowego. Elementem uniwersalizującym proces spalania odpadów jest cyklonowa komora ogniowa, w której w szerokim zakresie można regulować drogę (czas) przepływu gazów i osiągnąć zupełne spalenie najtrudniej poddających się spaleniu skarburyzowanych produktów pirolizy substancji i związków organicznych zawartych w neutralizowanym gazie.The advantage of the method of conducting the neutralization process of industrial and / or municipal waste and the device for carrying out this method by incineration according to the invention is the possibility of incinerating any type of solid and liquid waste, if it is prepared in an appropriate way for feeding it to the rotary kiln. The method of waste preparation in the known art may include pre-freezing, mixing solid waste, cooling and / or mixing the waste with a mineral substance to increase the density or enabling the ongoing renewal of the surface (which is, for example, a necessary condition when burning waste paints and varnishes). incinerated waste with an oxidizing agent, as well as any other method facilitating the passage of waste through the charging device to the rotary kiln. The element universalising the waste incineration process is a cyclone fire chamber, in which the path (time) of gas flow can be regulated in a wide range and the combustion of the most difficult to burn scarburized products of pyrolysis substances and organic compounds contained in the neutralized gas can be completely burned.

Szczególnym obszarem stosowania wynalazku są przedsiębiorstwa przemysłowe, zwłaszcza przemysłu chemicznego, oczyszczalnie ścieków i przedsiębiorstwa gospodarki komunalnej, które wytwarzają, względnie pozyskują jako produkt uboczny lub podstawowy swoich procesów, albo gromadzą na wyznaczonych obszarach odpady zawierające w dowolnej ilości substancję organiczną, którą poddaje się spaleniu.A particular field of application of the invention are industrial enterprises, especially the chemical industry, sewage treatment plants and municipal management companies, which produce or obtain as a by-product or primary product of their processes, or collect in designated areas waste containing any amount of organic substance, which is subjected to incineration.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat technologiczny przykładowego wykonania układu technologicznego prowadzenia procesu spalania odpadów przemysłowych i/lub komunalnych sposobem według wynalazku, natomiast fig. 2 przedstawia fragment schematu technologicznego z niżej położonym końcem pieca obrotowego, komorą rozprężną tego pieca oraz podłączonym do nich przepływowo urządzeniem do neutralizacji odpadów przemysłowych i/ lub komunalnych według wynalazku w widoku z kierunku A pokazanego na fig. 1.The subject of the invention is presented in an embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a flow diagram of an exemplary embodiment of a technological system for carrying out the incineration of industrial and / or municipal waste with the method according to the invention, while Fig. 2 shows a fragment of a technological diagram with the lower end of the rotary kiln, the expansion chamber of this furnace and an industrial and / or municipal waste neutralization device flow-connected thereto according to the invention in view from the direction A shown in Fig. 1.

Przygotowany odpowiednio znanymi sposobami i przeznaczony do spalania odpad przemysłowy i/lub komunalny po doprowadzeniu do króćca załadowczego 1 spada na zsuwnię 2 umieszczoną w głowicy 3 z odpowiednimi otworami 4 dla poboru powietrza i jest wprowadzony do znanego współprądowego pieca obrotowego 5 odpowiednio pochylonego i obracającego się z regulowaną prędkością w zależności od potrzeb. Po wstępnym podgrzaniu się od płomienia z palnika 6 następuje zapłon odpadu. Gdy wartość opałowa spalanych odpadów jest dostatecznie wysoka, proces spalania przebiega samoczynnie. Palnik 6 pracuje z minimalną wydajnością, dostarczając energię jedynie w ilości koniecznej do wywołania zapłonu spalanych odpadów. Przy niskiej i bardzo niskiej wartości opałowej spalanych odpadów, palnik 6 dostarczyć musi energię w ilości koniecznej dla wywołania zapłonu odpadów, a także dla podtrzymania procesu spalania, aż do całkowitego wypalenia się składnika organicznego w spalanym odpadzie. W tym przypadku przy realizacji procesu spalania odpadów sposobem według wynalazku wydajność palnika 6 jest tak ustalona, aby oprócz funkcji wymienionych wcześniej osiągnięta została dodatkowo i utrzymana temperatura produktów lotnych na wlocie do cyklonowej komory ogniowej 7 na poziomie co najmniej o 50 K wyższej od temperatury kondensacji najmniej lotnego produktu pirolizy substancji organicznej ze spalanego odpadu. Strumień gazów ze spalania paliwa pomocniczego, a także powstających w wyniku spalania odpadów stałych i/lub płynnych pozapalnikowych, unosi lotne produkty pirolizy substancji organicznej, produkty ewentualnego niezupełnego spalenia jej skoksowanej pozostałości, a także sadzę będącą produktem karburyzacji lotnych produktów pirolizy, a głównie będącą produktem termicznego rozkładu i/lub spalania związków organicznych wchodzących w skład farb, lakierów, gumy i niektórych tworzyw sztucznych. Produkty te są dostarczane poprzez komorę rozprężną 8 i kanał 9 do cyklonowej komory ogniowej 7.The industrial and / or municipal waste prepared for incineration using appropriately known methods, after being fed to the feeding spigot 1, falls onto the chute 2 placed in the head 3 with suitable openings 4 for air intake and is introduced into the known co-current rotary kiln 5, appropriately inclined and rotating with adjustable speed depending on your needs. After initial heating from the flame from the burner 6, the waste is ignited. When the calorific value of the waste to be burned is high enough, the combustion process proceeds automatically. The burner 6 operates at minimum efficiency, supplying only the amount of energy necessary to ignite the waste to be burned. With a low and very low calorific value of the waste to be burned, the burner 6 must supply the amount of energy necessary to ignite the waste and also to sustain the combustion process until the organic component in the waste is completely burned out. In this case, when implementing the waste incineration process according to the invention, the efficiency of the burner 6 is set so that, in addition to the aforementioned functions, the temperature of volatile products at the inlet to the cyclone fire chamber 7 is additionally and maintained at a level of at least 50 K higher than the condensation temperature the volatile product of the pyrolysis of the organic substance from the incinerated waste. The stream of gases from the combustion of auxiliary fuel, as well as those resulting from the combustion of solid and / or non-combustible liquid waste, carries the volatile pyrolysis products of the organic substance, the products of possible incomplete combustion of its coked residue, as well as soot which is a product of carburization of volatile pyrolysis products, mainly being a product thermal decomposition and / or combustion of organic compounds contained in paints, varnishes, rubber and some plastics. These products are delivered through the expansion chamber 8 and channel 9 to the cyclone fire chamber 7.

169 665169 665

W cyklonowej komorze ogniowej 7 według wynalazku strumień gazów uwarstwiony na ścianie w wirze zstępującym poddany zostaje intensywnej penetracji znajdującego się w przeciwskrętnym wirze płomienia powstałego ze spalania paliwa doprowadzonego przez palnik wirowy 10. Paliwo i ewentualnie konieczne powietrze pierwotne do spalania dopływa do palnika 10 poprzez króciec 11, a powietrze wtórne poprzez króciec 12. Powietrze wtórne dostarczone poprzez palnik wirowy 10 swoją ilością zabezpiecza ilość tlenu konieczną dla zupełnego spalenia tak paliwa dostarczonego przez palnik 10, jak i dla dopalenia składników palnych wnoszonych do cyklonowej komory ogniowej 7 przez strumień gazów z pieca obrotowego 5. Wysoka temperatura podtrzymywana w cyklonowej komorze ogniowej 7 przez palnik 10 zasadniczo w przedziale temperatur od 1080 K do 1500 K, będąca rezultatem przeciwskrętności wirowych strumieni nośnika tlenu i składników palnych, dokładne wymieszanie mediów procesowych oraz wydłużony czas (droga) przebywania dopalanych składników w strefie ogniowej, na który można także wpływać doborem odpowiedniej wysokości cyklonowej komory ogniowej 7 powodują, że na wylocie z cyklonowej komory ogniowej 7 poprzez króciec 13 występują gazy nie zawierające składników palnych i bezwonne. Pozbawiona składników palnych mineralna pozostałość procesu w części zgranulowanej, opuszcza piec obrotowy 5 poprzez komorę rozprężną 8 i króciec 14, a w części pylistej, po wytrąceniu ze strumienia gazów w cyklonowej komorze ogniowej 7, jest wyprowadzana z instalacji poprzez króciec rozładowczy 15.In the cyclone fire chamber 7 according to the invention, the gas stream layered on the wall in the descending vortex is subjected to the intense penetration of the anti-torsion flame of the flame resulting from the combustion of the fuel supplied by the vortex burner 10. The fuel and any necessary primary air for combustion flows to the burner 10 through the nozzle 11 , and the secondary air through the stub pipe 12. The secondary air supplied through the vortex burner 10 provides the amount of oxygen necessary for the complete combustion of both the fuel supplied by the burner 10 and the combustion of the combustible components brought into the cyclone fire chamber 7 by the gas stream from the rotary kiln 5 The high temperature maintained in the cyclone fire chamber 7 by the burner 10 generally in the temperature range of 1080 K to 1500 K, as a result of the anti-torsion of the vortex jets of oxygen carrier and combustible components, thorough mixing of the process media, and extended time (path) pr. disposing of afterburned components in the fire zone, which can also be influenced by the selection of an appropriate height of the cyclone fire chamber 7, causes that at the outlet from the cyclone fire chamber 7 through a stub pipe 13 there are gases containing no combustible components and odorless. The mineral residue of the process in the granulated part, deprived of combustible components, leaves the rotary kiln 5 through the expansion chamber 8 and the nozzle 14, and in the dusty part, after precipitation from the gas stream in the cyclone fire chamber 7, it is discharged from the installation through the discharge port 15.

Zasadę przeciwskrętności wirów zstępujących w cyklonowej komorze ogniowej 7 objaśniają strzałki kierunkowe pokazane na rysunku fig. 1 i fig. 2.The principle of anti-torsion of descending vortices in a cyclone fire chamber 7 is illustrated by the direction arrows shown in Fig. 1 and Fig. 2.

Przykład I. W przykładzie zrealizowania sposobu neutralizacji odpadów przemysłowych i/lub komunalnych według wynalazku zastosowano instalację doświadczalną, zgodną ze schematem pokazanym na rysunku. Odpadem do neutralizacji były substancje odpadowe przemysłu farb i lakierów w proporcji ich ilościowego pozyskiwania, to jest: 62% odpadów ciekłych, 8% odpadów mazistych, 30% odpadów stałych.Example I. In an example of the implementation of the method of neutralizing industrial and / or municipal waste according to the invention, an experimental installation was used, according to the scheme shown in the drawing. The waste for neutralization was waste substances of the paint and varnish industry in the proportion of their quantitative acquisition, that is: 62% liquid waste, 8% greasy waste, 30% solid waste.

Wartość opałowa poszczególnych substancji odpadowych wynosiła odpowiednio:The calorific value of individual waste substances was respectively:

39,0 MJ/kg średnio dla odpadu ciekłego,39.0 MJ / kg on average for liquid waste,

24,0 do 32,0 MJ/kg dla odpadów mazistych,24.0 to 32.0 MJ / kg for greasy waste,

8.0 do 13,0 MJ/kg dla odpadów stałych.8.0 to 13.0 MJ / kg for solid waste.

Odpady ciekłe o niskiej lepkości skierowano na palnik, a o lepkości podwyższonej skierowano na wirowy palnik dopalający. Odpady maziste mieszane w odpowiednim stosunku z gruboziarnistą substancją mineralną i zarazem z odpadami stałymi, wprowadzono do pieca obrotowego. Proces spalania w piecu obrotowym prowadzono w temperaturze około 1600 K, przy współczynniku nadmiaru powietrza powyżej 1,25 i obciążeniu cieplnym w strefie płomienia wynoszącym powyżej 2,4 x 106 KJ/m³h. W trakcie prowadzenia procesu spalania odpadów, ograniczono do minimum karburyzację produktów pirolizy części mazistej i stałej spalanych odpadów. Pomimo temperatury gazów na wylocie z pieca obrotowego przekraczającej 1070 K, produkty karburyzacji były obecne w gazach dopływających do cyklonowej komory ogniowej, w której jednakże w warunkach podobnych jak w piecu obrotowym, zostały całkowicie dopalone.The low viscosity liquid waste was directed to the burner and the higher viscosity was directed to the swirl burner. Greasy waste mixed in an appropriate ratio with coarse-grained mineral substance and at the same time with solid waste, was introduced into the rotary kiln. The combustion process in a rotary kiln was carried out at a temperature of about 1600 K, with an excess air coefficient above 1.25 and a heat load in the flame zone of more than 2.4 x 106 KJ / m ³ h. Carburization was minimized during the waste incineration process. the smear and solid pyrolysis products of the incinerated waste. Despite the gas temperature at the outlet of the rotary kiln in excess of 1070 K, the carburization products were present in the gases entering the cyclone firebox where, however, under conditions similar to those in the rotary kiln, they were completely burned out.

Przykład Π.Nadmiar ciepła w piecu obrotowym przy spalaniu odpadu przemysłowego pozwolił wprowadzić do niego w stosunku wagowym jak 1,5 :1, typowy odpad komunalny ze zsypu w bloku mieszkalnym. Odpad ten zawierał papier, szmaty, plastykowe opakowania i typowe odpadki kuchenne. Temperatura gazów z pieca obrotowego obniżyła się do około 660 K. Przy wyłączonym palniku wirowym na ścianach cyklonowej komory ogniowej pojawił się mazisty narost z sadzy i z substancji organicznej. Gazy nie były czyste i miały przykry zapach. Po uruchomieniu palnika wirowego i osiągnięciu w cyklonowej komorze ogniowej temperatury procesu na poziomie 1470 K, spalanie stało się całkowite i zupełne. Stwierdzono, że gazy po opuszczeniu cyklonowej komory ogniowej zawierają pewną ilość SO3, NxOy oraz związki chloru. Żaden z tych składników nie wystąpił jednak w stężeniu wymagającym odpowiedniego oczyszczania gazu przed wyrzutem do atmosfery. Opuszczająca piec obrotowy stała, wypalona substancja mineralna zawierała BaCb pochodzący z mineralnego składnika farb i lakierów, co narzuca pewne warunki dla jej składowania.Example Π Excess heat in a rotary kiln during industrial waste combustion allowed to introduce into it in a weight ratio of 1.5: 1, a typical municipal waste from a chute in an apartment block. This waste included paper, rags, plastic wrapping, and common kitchen waste. The temperature of the rotary kiln gases dropped to about 660 K. With the vortex burner turned off, a greasy build-up of soot and organic matter appeared on the walls of the cyclone fire chamber. The gases were not clean and smelled bad. After starting the vortex burner and reaching the process temperature of 1470 K in the cyclone fire chamber, the combustion was complete and complete. It was found that gases after leaving the cyclone fire chamber contain a certain amount of SO3, NxOy and chlorine compounds. However, none of these components was present at a concentration that required proper gas purification prior to discharge into the atmosphere. The solid, burnt-out mineral substance leaving the rotary kiln contained BaCb derived from the mineral component of paints and varnishes, which imposes certain conditions for its storage.

169 665169 665

Fig. 2.Fig. 2.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 złPublishing Department of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

1. The method of conducting the neutralization process of industrial and / or municipal waste, consisting in its incineration, characterized in that the ignition of the neutralized waste and the combustion of its solid organic substance, including the solid residue after its coking, is carried out co-current in the stream of hot flue gases, and the volatile pyrolysis products of the organic substance and their carburization products formed during this combustion are subjected to vortex afterburning by swirling them and combining them with an additional stream of hot combustion gases using a descending vortex with a vortex direction opposite to that of the neutralized gases.

2. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the co-current stream of hot flue gases and / or volatile organic matter pyrolysis products prior to swirling is kept at a temperature at least 50 K higher than the condensation temperature of the least volatile organic pyrolysis product from the incinerated waste.

3. The method according to p. The process of claim 1, wherein the eddy afterburning temperature is kept at 1080 K to 1500 K.

4. Equipment for neutralization of industrial and / or municipal waste by incineration, including sets of devices for the appropriate preparation of waste and for the removal of solid residues after incineration, and including sets of devices for the utilization of sensible heat of gases, as well as sets of devices for cleaning these gases from components harmful to environments, equipped with a co-current rotary kiln with an axial-jet ignition burner introduced from the upstream end of the kiln, characterized by a cyclone fire chamber (7) with a vortex afterburner burner (10) centrally located in its top cover, which is fluidly connected to rotary furnace (5) through the expansion chamber (8) with a stub pipe (14), the flame stream from the rotational burner (10) has an opening angle of 90 ° to 120 °, and the flame itself is kept open in such a way that it reaches the inner cylindrical surface part of the cyclone fire chamber (7) above the level of through the upper edge of the channel supplying volatile products from the rotary kiln (5), while the gas outlet channel (13) is located on the wall of the cyclone fire chamber (7) forming the lower, conical part of this chamber, and the chamber has a discharge connection ( 15).