DE69034183T2

DE69034183T2 - Anlage und Verfahren zur Rauchverbrennung unter Verwendung einer Nachverbrennungseinheit mit Rauchgasklappe

Info

Publication number: DE69034183T2
Application number: DE69034183T
Authority: DE
Inventors: Sen John N Basic
Original assignee: Basic sen John N Marco Island
Current assignee: Basic sen John N Marco Island
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2010-10-16
Also published as: ATE287514T1; DE69034199D1; EP0913637B1; DE69034199T2; ES2248929T3; EP0913637A2; EP0913638B1; EP0922906A2; DK0482251T3; EP0913637A3; EP0913638A2; ES2135378T3; EP0913636A3; EP0922906A3; DE69033225T2; DE69033225D1; ES2232037T3; EP0913636B1; EP0913636A2; DE69034183D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rauchgasverbrennungssystem sowie ein Rauchgasverbrennungsverfahren und schafft in der bevorzugten Ausführung ein Rauchgasverbrennungssystem sowie ein Rauchgasverbrennungsverfahren, mit denen die ökologische Qualität von gasförmigem Fluid verbessert wird, das aus einer Verbrennungsanlage austritt.
Die Dokumente GB 906,993 sowie US 4,285,282 nach dem Stand der Technik offenbaren jeweils ein Rauchgasverbrennungssystem sowie ein Rauchgasverbrennungsverfahren gemäß dem Oberbegriff der beigefügten Ansprüche.
Einem ersten Aspekt der Erfindung zufolge wird ein Rauchgasverbrennungssystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 geschaffen. Weitere neuartige und vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 3 aufgeführt. Einem zweiten Aspekt der Erfindung zufolge wird ein Verfahren zum Verbrennen von Rauchgas gemäß dem beigefügten unabhängigen Anspruch 4 geschaffen. Weitere neuartige und vorteilhafte Verfahrensschritte sind in den beigefügten Ansprüchen 5 bis 7 aufgeführt.
Das Rauchgasverbrennungssystem enthält in der bevorzugten Ausführung der Erfindung eine Stimuliereinrichtung (Excitor), die in der Reburn-Einheit einer Verbrennungsanlage angeordnet ist, von ihr umgeben wird und mit ihr verbunden ist. Der minimale Zweck der Stimuliereinrichtung besteht darin, dass sie die Querschnittsfläche verringert, die das sauerstoffhaltige Gas durchlaufen muss, um zu den brennbaren Kohlenwasserstoffen zu gelangen. Des Weiteren schafft sie eine reflektierende Fläche, die es ermöglicht, dass die Wärme, die entweder in die Reburn-Einheit eintritt oder darin erzeugt wird, zu den gasförmigen Molekülen gelangt, um die vollständige Verbrennung weiter zu fördern. In der Reburn-Einheit sollte der Großteil der Länge der Stimuliereinrichtung auf dem Weg von dem Einlass der Reburn-Einheit zum Auslass der Reburn-Einheit keinen Kontakt mit der Wand der Reburn-Einheit haben. Der Zweck der Stimuliereinrichtung besteht darin, die Querschnittsfläche auf Ebenen quer zum Weg zu verringern, der von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung der Reburn-Einheit verläuft.
Die Stimuliereinrichtung kann in dieser Konstruktion dazu dienen, das sauerstoffhaltige Gas in die Reburn-Einheit einzuleiten. Dies geschieht über Düsen, die in Fluidverbindung mit dem Sauerstoffanreicherungsmechanismus stehen und eine Anordnung an der Oberfläche der Stimuliereinrichtung haben. Die Düsen leiten die Luft in den Zwischenraum zwischen der Innenfläche der Reburn-Einheit und der Stimuliereinrichtung ein, und zwar in einem nicht rechten Winkel zur Richtung des Weges vom Einlass zum Auslass der Stimuliereinrichtung. Indem so die "T"-Konstruktion vermieden wird, unterstützt die Luft, die in die Reburn-Einheit über die Düsen eintritt, die Turbulenz des Gases, ohne seine Vorwärtsbewegung zu verzögern oder zu verhindern.
Die Stimuliereinrichtung muss jedoch die Luft oder das andere sauerstoffhaltige Gas nicht in die Reburn-Einheit einleiten, um eine wichtige und nützliche Funktion zu erfüllen. Sie kann in der Reburn-Einheit passiv bleiben, um die dort erzeugte oder in diese eingeleitete Wärme zu reflektieren. Dadurch werden die Gase auf einer erhöhten Temperatur gehalten, bei der sie wirkungsvolle und gründliche Verbrennung durchlaufen. Um dies zu erreichen, sollte die Oberfläche der Stimuliereinrichtung, die dem Inneren der Reburn-Einheit zugewandt ist, eine Zusammensetzung aus wärme- und korrosionsbeständigem Material haben. Dadurch wird ihre Zerstörung bei den Temperaturen und in den Gasumgebungen vermieden, bei denen die Reburn-Einheit arbeitet.
Anders gesagt, sollte die Stimuliereinrichtung die Wärme aus der Reburn-Einheit nicht absorbieren und in ihr Inneres leiten. Statt dessen sollte sie eine relativ niedrige Wärmeleitfähigkeit haben, um die Reflexion der Wärme von ihrer Oberfläche zurück in die Gase zu bewirken, die Verbrennung durchlaufen. Als geeigneten Grenzwert sollte die Oberfläche der Stimuliereinrichtung, die dem Innenraum der Reburn-Einheit zugewandt ist, eine Materialzusammensetzung mit einer Wärmeleitfähigkeitskonstante k von weniger als 8·7 w/mK
haben, wobei k durch
definiert ist und q der Wärmestrom in Watt (Btu/Hr) durch eine Fläche der Dicke I in Meter (inch), A Fläche in Quadratmeter (square feet) und T Temperatur in Grad Celsius (Grad F) sind.
Eine Rauchgasverbrennungsvorrichtung mit Doppel-Reburn-Abschnitten oder einer Stimuliereinrichtung oder ohne diese kann, wenn sie eine geringe Zufuhr an gasförmigem Fluid hat, wirkungsvoller arbeiten, wenn sie einen niedrigeren Durchsatz an Gasen zulässt. Um diese Aufgabe zu erfüllen, enthält die Rauchgasverbrennungsvorrichtung eine Drosseleinrichtung, die mit ihrer Auslassöffnung gekoppelt ist, um selektiv die Querschnittsfläche dieser Auslassöffnung zu verringern. Dadurch werden die Gase über einen Zeitraum in der Reburn-Einheit gehalten, der ausreicht, um vollständige Verbrennung zu erreichen, auch wenn sie minimale Zufuhr aufweist. Dies lässt sich auch beim anfänglichen Betrieb der Einheit nach dem Abkühlen und vor dem Einleiten von Abfall einsetzen. Die Einheit kann dann Betriebstemperatur erreichen, bei der Umweltverschmutzung vermieden wird. Wenn die Drosselwirkung umgekehrt wird und die Auslassöffnung der Reburn-Einheit wieder ihre vollständige Größe annehmen kann, ist normaler Betrieb des Systems möglich.
Statt nur als Rauchgasverbrennungsvorrichtung zu arbeiten, können die oben aufgeführten Bauteile auch Teil eines integrierten Verbrennungssystems sein. In diesem Fall enthält das Verbrennungssystem zusätzlich zu der Reburn-Einheit, unabhängig davon, welche der oben aufgeführten Verbesserungen sie enthält, des Weiteren eine Haupt-Verbrennungskammer mit einem Einlass zum Einleiten von festem Abfall. Eine Auslassöffnung aus der Hauptkammer ermöglicht das Austreten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus dieser. Die Auslassöffnung aus der Haupt-Verbrennungskammer ist dann mit der Einlassöffnung der Reburn-Einheit gekoppelt und steht in Fluidverbindung mit ihr.
Ein Verfahren zum Verbrennen von Rauchgasen unter Verwendung von Doppel-Reburn-Tunneln schließt das Leiten der Rauchgase von einem Ausgang einer Quelle direkt in die Einlassöffnungen eines ersten und eines zweiten Reburn-Abschnitts ein. Um eine gewünschte Temperatur aufrechtzuerhalten, ist für das Verfahren im Allgemeinen das Verbrennen eines Brennstoffs in diesen zwei Reburn-Abschnitten erforderlich. Um die Verbrennung der Gase zu fördern, muss ein sauerstoffhaltiges Gas in die Reburn-Abschnitte eingeleitet werden. Abschließend treten die gasförmigen Verbrennungsprodukte in den Reburn-Abschnitten über Auslassöffnungen nach außen.
Um Verbrennung mit einer Stimuliereinrichtung zu bewirken, sind natürlich keine Doppel-Reburn-Abschnitte erforderlich. Statt dessen treten die über den Ausgang einer Quelle austretenden Rauchgase in die Einlassöffnung einer Reburn-Einheit ein. Dort treten sie um eine Stimuliereinrichtung herum, die in der Reburn-Einheit angeordnet ist, von ihr umgeben wird und mit ihr gekoppelt ist. Der Großteil der Länge der Stimuliereinrichtung, die sich von dem Einlass der Reburn-Einheit bis zu ihrem Auslass erstreckt, ist nicht mit der Wand der Reburn-Einheit in Kontakt.
Um die geeignete Temperatur aufrechtzuerhalten, wird normalerweise ein Brennstoff in der Reburn-Einheit verbrannt. Dann muss, wie zuvor, ein sauerstoffhaltiges Gas in die Reburn-Einheit eintreten, um Verbrennung der Kohlenwasserstoffe zu erreichen. Das sauerstoffhaltige Gas tritt in den Zwischenraum zwischen der Innenfläche der Reburn-Einheit und der Stimuliereinrichtung in einem nicht rechten Winkel relativ zu der Richtung des Stroms des Gases in diesen Zwischenraum ein. Abschließend treten die gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Reburn-Einheit aus.
Einem alternativen Aspekt zufolge läuft die Verbrennung von Rauchgasen in einer Reburn-Einheit ab, wie sie oben allgemein dargestellt ist. Die Verbrennung von Brennstoff in dieser Einheit hält die gewünschte Temperatur aufrecht. Das Einleiten des sauerstoffhaltigen Gases ermöglicht die erforderliche Verbrennung der Rauchgase. Gemäß der Erfindung kann die Fläche der Auslassöffnung, durch die die gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Reburn-Einheit austreten, selektiv verringert werden, um die Temperatur in der Einheit auf dem gewünschten Wert zu halten, wobei nur wenig oder kein zusätzlicher Brennstoff zugesetzt wird.
Das Verbrennen von Abfall gemäß den oben aufgeführten Entwicklungen macht zusätzlich zu den oben erläuterten Vorgängen zur Rauchgasverbrennung die Zufuhr von Abfall über eine Einlassöffnung in die Haupt-Verbrennungskammer erforderlich. Hier verbrennt der Abfall und erzeugt gasförmige Verbrennungsprodukte. Diese Verbrennungsprodukte können aus der Haupt-Verbrennungskammer über eine Auslassöffnung austreten und direkt in eine Einlassöffnung der Reburn-Einheit eintreten.
Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung einer Verbrennungsanlage besser verständlich, die eine Ausführung des Rauchgasverbren nungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung einschließt, wobei Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen wird, bei denen:
1 eine Perspektivansicht einer Verbrennungsanlage ist;
2 eine Draufsicht auf eine Reburn-Einheit mit zwei separaten Reburn-Tunneln ist, wobei jeder Tunnel zwei separate Reburn-Stufen aufweist;
3 eine Seitenansicht der in 2 gezeigten Reburn-Einheit ist und auch weitere Stufen zum Verarbeiten der Abgase zeigt,
4 eine Schnittansicht der Doppel-Reburn-Tunnel in 3 entlang der Linie 4-4 ist,
5 eine teilweise als Schnitt ausgeführte Nahansicht der Klappe ist, die dazu dienen kann, einen oder auch beide der Doppel-Reburn-Tunnel in 1 bis 4 zu verschließen,
6 die Auslassöffnungen der Doppel-Reburn-Tunnel und der Drosselklappen zeigt, die jede der Auslassöffnungen teilweise verschließen können,
7 eine Klappe darstellt, die dazu dienen kann, die Einlassöffnung zu einem der Doppel-Reburn-Tunnel zu verschließen oder die Auslassöffnungen teilweise zu sperren,
8 eine Schnittansicht eines Reburn-Tunnels mit einer Stimuliereinrichtung im Inneren ist, wobei Luft sowohl über die Wand der Reburn-Einheit als auch die Wand der Stimuliereinrichtung eintritt,
9 eine als Schnitt ausgeführte Seitenansicht eines Abschnitts eines Reburn-Tunnels mit einer Stimuliereinrichtung darin ist, wobei Luft in den Reburn-Tunnel über Düsen eintritt, die nur an der Stimuliereinrichtung angeordnet sind,
10 eine Schnittansicht des in 9 dargestellten Reburn-Tunnels entlang der Linie 10-10 ist,
11 bis 15 schematische Schnittansichten von Reburn-Tunneln mit Stimuliereinrichtungen sind, die insbesondere verschiedene Verfahren zum Vergrößern der Querschnittsfläche der Reburn-Tunnel auf dem Weg von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung zeigen,
16 eine teilweise als Schnitt ausgeführte isometrische Ansicht einer Verbrennungs-Hauptkammer ist, die einen Rost in der Nähe der Einlassöffnung in die Kammer aufweist, der sich jedoch über dem Boden der Kammer befindet,
17 eine als Schnitt ausgeführte Vorderansicht der Verbrennungskammer in 16 zeigt,
18 eine Seitenansicht eines Schaufelmechanismus zum Entfernen von Asche aus der Ausgabegrube eines Verbrennungsanlage ist,
19 eine Seitenansicht einer Ascheschaufel ist, die in dem Mechanismus in 18 eingesetzt wird,
20 eine Draufsicht auf die Schaufel in 19 zeigt,
21 eine Vorderansicht der Bahnführung der Schaufel in 20 entlang der Linie 21-21 ist,
22 eine Seitenansicht eines weiteren alternativen Aschenentfernungsmechanismus darstellt,
23 eine vergrößerte Ansicht des in 22 gezeigten Schüttmechanismus ist,
24 eine Seitenansicht einer alternativen Asche-Entfernungsschaufel zum Einsatz in dem in 18, 22 und 23 dargestellten Mechanismus ist.
Ausführliche Beschreibung
1 zeigt allgemein mit 30 eine Verbrennungsanlage. Abfall und kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeiten treten über die Beschickungseinrichtung 31 in die Verbrennungsanlage 30 ein und treten in die Hauptkammer 32 ein. Während des Großteils seines Aufenthaltes in der Verbrennungsanlage 30 verbleibt fester Abfall auf den schwingenden Herdböden 33 und 34. Nach Abschluss der Verbrennung fällt die verbleibende Asche in die Grube 35, wo der Entfernungsmechanismus, der allgemein mit 36 gekennzeichnet ist, sie anhebt und in den Wagen 37 lädt. Die Tür 38 ermöglicht Zugang zum Innenraum der Hauptkammer 32 für die übliche Wartung.
Die durch die Verbrennung in der Hauptkammer erzeugten Gase durchlaufen die Doppel-Reburn-Tunnel 41 und 42 sowie die weiteren Behandlungs-, Rückführ- und Wärmeableitstufen 43. Schließlich treten sie durch den Schornstein 44 aus. Aus dem Verbrennungssystem 30 zurückgewonnene Wärme kann in das Rohr 45 eintreten.
Die Reburn-Tunnel 41 und 42 schließen, wie in 2 und 3 zu sehen ist, die ersten Reburn-Stufen 51 und 52 bzw. die zweiten Reburn-Stufen 53 und 54 ein. Die Brenner 55 und 56 am Anfang der ersten Stufen 51 und 52 halten die Temperatur in den Tunneln 41 und 42 auf dem gewünschten Niveau für ordnungsgemäßen Betrieb. Sie bringen beim jeweiligen Beginn des Betriebs auch die Reburn-Temperaturen auf die richtigen Werte. Umweltschutzvorschriften machen es häufig erforderlich, dass die Verbrennungsanlage ihre Betriebstemperatur nach einem Stillstand bereits vor dem Einleiten der ersten Abfallmenge erreicht. Die Brenner 55 und 56 können bei dieser Aufgabe unterstützend wirken.
Die Gebläse 57 und 58 leiten Luft in die ersten Stufen 51 und 52 zur Verbrennung ein, und die Gebläse 59 sowie 60 erfüllen die gleiche Funktion für die zweiten Stufen 53 und 54. Die Gase aus den zweiten Stufen 53 und 54 treten durch den Auslass 63 und 64 hindurch.
Die zweiten Reburn-Stufen 53 und 54 haben, wie zu sehen ist, größere Querschnittsflächen als die ersten Reburn-Stufen 51 und 52 der Tunnel 41 bzw. 42. Dadurch können die zweiten Reburn-Stufen 53 und 54 die größeren Mengen an Gasen aufnehmen, die aus der Einleitung von Luft und durch die Verbrennung von verdampften Kohlenwasserstoffen in den Tunneln 41 und 42 resultieren. Dies stellt ein Verfahren der Vergrößerung des Volumens der Reburn-Tunnel von ihren Einlassen zu ihren Auslassen dar. Andere Verfahren, mit denen die gleiche Aufgabe erfüllt wird, werden weiter unten unter Bezugnahme auf 11 bis 15 erläutert.
Nach dem Austreten aus den zweiten Stufen 53 und 54 treten die Gase dann in den folgenden Behandlungsabschnitt 43 ein, wie dies oben erwähnt ist.
Die Gase aus der Hauptkammer 32 treten, wie in 4 und 5 zu sehen ist, durch die Auslassöffnungen 67 und 68 hindurch, die auch die Einlassöffnung in die Reburn-Einheiten 41 bzw. 42 bilden. Die Klappen 59 und 70 decken, wenn sie sich in der in 3 bis 5 dargestellten Position befinden, die Öffnung 67 bzw. 68 ab und verschließen sie. In Funktion bleibt natürlich wenigstens eine der Klappen 69 und 70 offen. Wenn sich ausreichend brennbares Material in der Hauptkammer 32 befindet, öffnen sich beide und lassen die Gase durch die Reburn-Tunnel 41 und 42 hindurchtreten.
Um ihre Bewegung auszuführen, enthalten die Klappen 69 und 70 axiale Verlängerungen 71 und 72. Die Hebelarme 75 und 76 sind dann starr mit den Verlängerungen 71 und 72 verbunden. Die Stangen 77 und 78 verbinden die Hebelarme 75 und 76 mit den Kolben 79 und 80, die an ihren anderen Enden starr mit den Halterungen 81 und 82 verbunden sind. Die Verlängerung der Kolben 79 und 80 in 3 bis 5, insbesondere letztere, bewirkt die Drehung des Hebelarms 76 und seines nicht dargestellten Gegenstücks um die Mitte der Achse 72 herum, so dass die Klappen 69 und 70 geöffnet werden.
Die Gegengewichte 83 und 84 sind drehbar mit den anderen Enden der Hebelarme 75 und 76 verbunden. Sie gleichen das Gewicht der Klappen 69 und 70 aus und erleichtern ihre gesteuerte Bewegung.
Ein erheblicher Teil des Gewichtes der Klappen 69 und 70 ergibt sich dadurch, dass sie einen Überzug aus dem feuerfesten Material 86 aufweisen, wie dies in 5 dargestellt ist. Dies ermöglicht natürlich Schutz vor den hohen Temperatur und der Korrosivität der Gase, die um sie herumtreten.
Um die Klappen 69 und 70 weiter schützen zu können, enthalten sie Luftkanäle, wie dies weiter unten unter Bezugnahme auf 7 erläutert wird. Das Hindurchtreten von Luft durch die Klappen 69 und 70 hält sie auf einer Temperatur, die niedrig genug ist, um ihre Zerstörung zu verhindern.
Desgleichen decken die Klappen 91 und 92 die Auslassöffnung 63 und 64 der Reburn-Tunnel 41 bzw. 42 ab. Die Klappen 91 und 92 decken, wie in 6 dargestellt, jedoch, selbst wenn sie sich in der dort dargestellten geschlossenen Position befinden, nur bis ungefähr maximal 60% der Auslassöffnungen 63 und 64 ab. Sie halten, wenn sie geschlossen sind, die Gase über längere Zeit in den Reburn-Tunneln 41 und 42, um zu gewährleisten, dass sie vollständig verbrennen. Normalerweise ist dieses Halten wünschenswert, wenn die Tunnel 41 und 42, und häufig auch die Hauptkammer 32, bei einer erheblich geringeren als der maximalen Menge an Abfall oder Verbrennungsgasen arbeiten, die das System verarbeiten kann.
Die Klappen 91 und 92 arbeiten je nach den Bedingungen in den entsprechenden Reburn-Tunneln 41 und 42 unabhängig voneinander. Sie können beispielsweise der Steuerung von Temperatursensoren unterliegen, die in ihren jeweiligen Tunneln angeordnet sind. Eine sinkende Temperatur kann anzeigen, dass die entsprechende Klappe geschlossen werden muss, um die Wärme in dem jeweiligen Tunnel aufrechtzuerhalten. Andererseits kann, wenn das Verbrennungssystem Dampf erzeugt, die Klappensteuerung den durch das System erzeugten Dampfdruck messen. Ein sinkender Dampfdruck kann eine kleinere Menge an Wärme in dem System anzeigen. Dies würde darauf hinweisen, dass eine oder beide der Klappen 91 und 92 zumindest in bestimmtem Maß geschlossen werden sollten.
Die Klappen 91 und 92 in 6 haben nicht nur die vollständig offene oder vollständig geschlossene Position. Sie können auch Zwischenpositionen einnehmen, um die Ausgänge 63 und 64 wirkungsvoll um einen Grad zu verschließen, der geringer ist als der maximale Verschluss, den die Klappen erreichen können.
Die Bewegung der Klappe 91 tritt in 6 unter der Wirkung des Hebelarms 93 auf, der mit dem Kolben 94 verbunden ist, der die gewünschte Bewegung zwischen Öffnen und Schließen bewirkt. Das Seil 95 ist mit der Klappe 91 verbunden, läuft über die Seilscheibe 97 und ist mit dem Gewicht 99 verbunden, um das Gewicht der Klappe 91 auszugleichen. Nur das Seil 96, die Seilscheibe 98 und das Gewicht 100 erscheinen in 6 für den Tunnel 42.
Die Drosselklappen 91 und 92 dienen dazu, das Gas über einen längeren Zeitraum in den Reburn-Tunneln 41 und 42 zu halten. Das heißt, das Hindurchtreten des Gases durch diese Kammern wird verlangsamt. Um die gewünschte Verbrennung zu erreichen, sollte die Gasgeschwindigkeit normalerweise ungefähr 17 m pro Sekunde (55 Fuß pro Sekunde) nicht übersteigen. Um ordnungsgemäße Verbrennung zu gewährleisten, sollte sich das Gas nicht schneller als mit 14 Meter pro Sekunde (46 Fuß pro Sekunde) bewegen.
Die Klappen 91 und 92 haben, wie dargestellt, die Form rechteckiger Blöcke, die zum Öffnen und Schließen geschwenkt werden. Als Alternative dazu können sie als quadratische Blöcke seitlich an die Position gleiten, an der sie die Auslassöffnungen 63 und 64 teilweise verschließen. Zum erneuten Öffnen werden sie seitlich in der entgegengesetzten Richtung verschoben. Sie können zu diesem Zweck auch durch eine Öffnung in der Außenwand des Verbrennungssystems gleiten.
Als eine weitere Alternative können die Drosselklappen an den Enden der Reburn-Tunnel 41 und 42 die Form von Drosselklappenventilen haben. Dabei hätten sie entweder eine runde oder rechteckige Form, die sich in den Auslassen der Reburn-Einheiten befindet. Sie würden dann um ihre Mitten herum geschwenkt werden, um den Auslass der Reburn-Einheiten teilweise zu verschließen oder zu öffnen. In letzterer Form würden sie innerhalb der Öffnung bleiben, an ihren Rändern jedoch minimale Fläche aufweisen, um erhebliche Störung beim Hindurchtreten der Gase zu vermeiden.
7 zeigt eine typische Klappe, beispielsweise den Verschluss 70 an der Auslassöffnung 68 des zweiten Reburn-Tunnels, der in 5 zu sehen ist. In 7 tritt eine Luftzufuhr durch die Klappe 70 hindurch, um zu verhindern, dass ihre Temperatur auf einen Punkt ansteigt, an dem sie durch die erhitzte Umgebung, in der sie arbeitet, ernsthaften Schaden erleiden könnte. Die Enden der axialen Verlängerungen 72 sitzen, wie aus 5 ersichtlich ist, an der Außenseite des Tunnels 42.
Die Verlängerungen 72 haben hohle Innenräume, die das Hindurchtreten von Gas durch sie hindurch ermöglichen. Um das kühle Gas bereitzustellen, ist die flexible Röhre 104 mit der näher liegenden axialen Verlängerung 74 verbunden, um eine Quelle von kühlem Gas zu bilden. Das kühle Gas bewegt sich durch den Innenraum der Verlängerung 72 in die Achse 106 hinein und über die Öffnung 108 in die Kammer 110. Es folgt dann ein Weg, der durch die Trennwände 112 gebildet wird und mit den Pfeilen 114 angedeutet ist. Schließlich gelangt es zu der Öffnung 116 in der Achse 106, wo es über die andere axiale Verlängerung 72 aus- und in die flexible Röhre 118 eintritt.
8 zeigt einen Reburn-Tunnel allgemein mit 123, der als einer der Abschnitte 51 oder 53 des Reburn-Tunnels 41 oder die Abschnitte 52 und 54 des Reburn-Tunnels 42 dienen kann. Der Tunnel 123 liegt im Allgemeinen auf den Trägern 124 und 125 auf. Die Außenhülle 126 umgibt den Tunnel 123 und bildet zusammen mit der Wand 128 den Luftraum 127. Das Gebläse 129 befördert Luft unter Druck in den Luftraum 127. Von dort kann die Luft durch die Düsen 130 hindurchtreten, die sie in den Innenraum 131 des Reburn-Tunnels 123 führen. Das feuerfeste Material 132 bedeckt die Innenwand 128 und die Düsen 130, um sie vor der Wärme und der korrodierenden Umgebung des Innenraums 131 des Tunnels 123 zu schützen. Des Weiteren kann die Luft in dem Luftraum 127 durch den Träger 133 und in die Stimuliereinrichtung 134 eintreten, die sich im Innenraum des Tunnels 131 befindet. Von dort aus gelangt sie durch die Düsen 135 und in den Innenraum 131, wo sie die Verbrennung unterstützt.
Der Träger 133 selbst schließt die Innenwand 138 ein, die eine im Allgemeinen metallische Zusammensetzung hat. Das feuerfeste Material 139 umgibt die Wand 138, um sie vor der Atmosphäre des Tunnels zu schützen. Geeigneterweise kann der Träger 133 einen rechteckigen Querschnitt auf Ebenen parallel zu der Fläche haben, auf der der Tunnel aufliegt. Dadurch erhält er eine maximale Querschnittsfläche für den Grad der Störung des Gasstroms in dem Tunnel, den er erzeugt.
Desgleichen ist die innere Metallwand 142 der Stimuliereinrichtung 134 vor Korrosion und Hitzeschäden mit dem feuerfesten Überzug 134 geschützt. Die Düsen 135 treten durch das feuerfeste Material 143 hindurch.
Luft, die aus den Düsen 135 austritt, tut dies, wie in 8 zu sehen ist, mit einer tangentialen Komponente der Geschwindigkeit. Das heißt, die Düsen 135 bilden einen Winkel mit den Radien von der Mitte der Stimuliereinrichtung 134. 45° stellen einen vorteilhaften Winkel dar.
Das Gas, das aus den Düsen 135 mit der tangentialen Komponente der Geschwindigkeit austritt, folgt dem Weg, der allgemein mit den Pfeilen 144 dargestellt ist. Diese tangentiale Bewegung der Luft bewirkt, dass sie sich wirkungsvoll und effektiv mit den brennbaren Gasen vermischt, die im Innenraum des Tunnels 131 enthalten sind. Des Weiteren leiten die Düsen 135 sowie die äußeren Düsen 130 im Allgemeinen die Luft mit einer axialen Komponente der Geschwindigkeit ein. Das heißt, die Düsen zeigen stromab. Die Geschwindigkeit der Gase, die aus den Düsen austritt, kann einen Winkel von 45° relativ zu der Axial- bzw. Stromab-Richtung bilden.
Des Weiteren können die Düsen 135 an der Stimuliereinrichtung 134 auf dem Weg vom Einlass zum Auslass in Reihen vorhanden sein. Um die Schaffung der gewünschten Turbulenz in dem Innenraum 131 weiter zu unterstützen, können die Düsen eine versetzte Anordnung von Reihe zu Reihe haben, um eine noch gleichmäßigere Luftzufuhr und Turbulenz zu erzeugen.
Die in 8 dargestellte Konstruktion kann für verschiedene Zwecke abgewandelt werden. So bewirkt Verschluss der Düsen 130, dass die gesamte Luft aus dem Luftraum 127 um die Wand 128 herum, durch den Träger 133 hindurch, in die Stimuliereinrichtung 134 hinein und über die Düsen 135 in den Innenraum 131 des Tunnels eintritt. Dies hat offensichtlich eine vorteilhafte Auswirkung auf die Erzeugung der Turbulenz, die für Verbrennung erforderlich ist.
Des Weiteren bewirkt die Anordnung einer Sperre an der Position 145 zwischen der Außenwand 126 und der Luftkammerwand 128, dass die Luft von dem Gebläse 129 um im Wesentlichen den gesamten Luftraum 127 herum tritt, bevor sie den Einlass 146 in den Träger 133 erreicht. Dies bewirkt, dass die Wand 128 mit der Luft gekühlt wird, bevor diese in den Innenraum 131 eingeleitet wird. Des Weiteren trägt das Erwärmen der Luft dazu bei, die Temperatur im Inneren des Tunnels 128 auf den notwendigen Werten für die Verbrennung zu halten.
Als Alternative dazu kann die Stimuliereinrichtung 134 keinerlei Düsen aufweisen. In diesem Fall tritt die gesamte Luft, die in den Innenraum 131 des Tunnels eintritt, durch die Düsen 130 an der Reburn-Einheit 123 selbst hindurch. Dennoch muss eine gewisse Luftmenge durch die Stimuliereinrichtung von einem Träger zum anderen hindurchtreten. Dies erzeugt eine Kühlwirkung, die verhindert, dass die Wärme in dem Reburn-Tunnel 123 die Stimuliereinrichtung 134 zerstört.
Die Stimuliereinrichtung 134 erfüllt mit oder ohne Düsen zusätzliche Zwecke. Die im Innenraum 131 des Tunnels 123 erzeugte Wärme selbst trägt dazu bei, die Verbrennung der Gase im Inneren zu ermöglichen. Die Wärme in der Nähe der Mitte des Innenraums 131 tritt in die feuerfeste Oberfläche 143 der Stimuliereinrichtung 134 ein. Von dort aus wird sie wieder in den Innenraum 131 gestrahlt, wo sie hilft, Verbrennung zu stimulieren.
Um das Zurückstrahlen der absorbierten Wärme zu ermöglichen, sollte die Wand der Stimuliereinrichtung 134 nur einen sehr geringen Teil der Wärme hindurchtreten lassen. Sie sollte also einen niedrigen Wärmeleitkoeffizienten k haben, im Allgemeinen weniger als ungefähr 8,7 W/mk
Vorzugsweise übersteigt der Wärmeleitkoeffizient k, wie er oben definiert ist, 3,5 (24) nicht.
Des Weiteren muss die Luft, die in den Innenraum 131 eintritt, Turbulenz erzeugen, um Verbrennung zu bewirken. Die Stimuliereinrichtung 134 verringert die maximale Abmessung des Raums in dem Innenraum des Tunnels 123. So muss die Luft, die in den Innenraum 131 eintritt, eine erheblich kürzere Strecke zurücklegen, um zu den brennbaren Gasen zu gelangen. So kann sie aufgrund des Vorhandenseins der Stimuliereinrichtung 134 wirkungsvoller die erforderliche Turbulenz zum Verbrennen erzeugen.
Vorteilhafterweise sollte der Zwischenraum zwischen der Außenfläche des feuerfesten Materials 143 der Stimuliereinrichtung 134 und der Innenfläche des feuerfesten Materials 132, das die Außenwand 128 abdeckt, um die gesamte Stimuliereinrichtung 134 herum konstant bleiben. Dies ermöglicht das wirkungsvollste Mischen und Turbulenz des Sauerstoffs, der in den Innenraum 131 des Tunnels eingeleitet wird. Bei einem kreisförmigen Reburn-Tunnel, wie er in 8 dargestellt ist, würde dies dazu führen, dass der Innenraum 131 eine Ringform annimmt.
Bei einem Verbrennungssystem mit einem einzelnen Reburn-Tunnel würde, wie auf der Hand liegt, eine einzelne Stimuliereinrichtung ausreichen. Bei einem System mit zwei Reburn-Tunneln, wie es in 1 bis 6 dargestellt ist, kann einer oder beide der Tunnel eine Stimuliereinrichtung enthalten. Letzteres stellt natürlich die vorteilhafteste Konstruktion dar.
9 zeigt allgemein einen Abschnitt eines Reburn-Tunnels 153, der einen Teil eines der Reburn-Tunnel 41 oder 42 darstellen kann. Die Außenwand 154 enthält den feuerfesten Überzug 155, jedoch keine Düsen, die durch ihn hindurchtreten. Statt dessen tritt die gesamte Luft, die in den Innenraum 156 des Tunnels 153 eintritt, durch die Düsen 157 an der Stimuliereinrichtung 158 hindurch. Diese Luft tritt, wie zuvor in die Stimuliereinrichtung 158 durch ihre Träger 159 und 160 ein und schließlich aus dem Luftraum 161 aus. Das Gebläse 162 erzeugt, wie in 10 zu sehen ist, die unter Druck stehende Luft, die schließlich durch die Düsen 157 in den Innenraum 156 eintritt.
Die Düsen 157 leiten, wie zuvor, die Luft mit einer axialen Komponente der Geschwindigkeit ein. Das heißt, die Luft wird wenigstens teilweise in der Richtung vom Einlass des Reburn-Abschnitts 156 zum Auslass eingeleitet, bzw. in der Richtung von dem ersten Träger 159 auf den zweiten Träger 160 zu. Der Winkel beträgt, wie in 9 allgemein ungefähr 45°.
Des Weiteren verleihen die Düsen, wie in beiden 9 und 10 dargestellt, der Luft, die durch sie hindurchtritt, eine tangentiale und eine radiale Komponente der Geschwindigkeit. Wiederum leiten die Düsen die Luft in einem Winkel von ungefähr 45° relativ zu der radialen Richtung ein. So bewegt die Hälfte der nicht-axialen Geschwindigkeit der Gase diese nach außen, und die andere Hälfte bewegt sie um den Innenraum 156 herum. Das Ergebnis ist in 10 zu sehen, in der die Pfeile 166 die allgemeine Verwirbelung der Bewegungsrichtung der Luft darstellen.
Der Luftraum 161 erstreckt sich nicht um den gesamten Umfang des Reburn-Tunnels 153 herum. Statt dessen reicht er lediglich von dem Gebläse 162 bis zu dem Träger 159. Die Außenwand 167 bildet zusammen mit der Wand 154, die an dem feuerfesten Material 155 angebracht ist, den Luftraum 161. 11 zeigt ein Schema eines Abschnitts eines Reburn-Tunnels mit der Außenwand 180, dem feuerfesten Material 181 und den zwei Stimulierabschnitten 182 und 183. Der Pfeil zeigt die Richtung der Gasbewegung, wie in den 12 bis 15. Die Stimuliereinrichtungen 182 und 183 haben die gleiche konstante Querschnittsfläche. Die Querschnittsfläche des Innenraums 184 jedoch nimmt in der Richtung der Gasbewegung zu, da die feuerfeste Wand 181 nach außen geneigt ist. Dadurch kann der Reburn-Abschnitt die zunehmenden Mengen an Luft aufnehmen, die entweder über die Wand 181 oder die Stimuliereinrichtungen 182 und 183 eingeleitet werden. In 11 nimmt die Querschnittsfläche des Innenraums 184 aufgrund der allmählichen Neigung der feuerfesten Wand allmählich zu.
In 12 erscheint ein anderer Reburn-Abschnitt. Auch er weist die Außenwand 190 und 191, das feuerfeste Material 192 und 193 sowie die Stimulierabschnitte 194 und 195 auf. Der Innenraum 196 weist, wie hier dargestellt, an dem Übergang 197 eine starke abrupte Vergrößerung auf. Dies kann beispielsweise der Übergang zwischen zwei separaten Reburn-Stufen sein, wie dies in 2 und 3 dargestellt und oben erläutert ist.
13 zeigt wiederum einen Reburn-Abschnitt mit der Außenwand 200 und 201, feuerfesten Abschnitten 202 und 203 und Stimulierabschnitten 204 und 205. Hier nimmt das Innenraumvolumen 206 an dem Übergang 207 zwischen den zwei Abschnitten allmählich zu. Die geneigte Wand an dem Übergang 207 führt jedoch dazu, dass weniger als bei der starken abrupten Änderung 197, die in 12 dargestellt ist, eine weitere unerwünschte Turbulenz hinzugefügt wird.
Ein weiterer Reburn-Abschnitt erscheint in 14 und enthält die Außenwand 210, das feuerfeste Material 211 sowie die Stimulierabschnitte 212 und 213. Die, verglichen mit der Stimuliereinrichtung 214, kleinere Querschnittsfläche der Stimuliereinrichtung 213 führt zu einer Zunahme der Querschnittsfläche 214 des Innenraums, wenn sich das Gas von der Stimuliereinrichtung 212 zu der Stimuliereinrichtung 213 bewegt.
15 schließlich zeigt den Reburn-Abschnitt mit den Wänden 220 und 221 sowie den Stimulierabschnitten 222 und 223. Die konische Form der Stimulierabschnitte 222 und 223 führt zu einer allmählichen Zunahme des Volumens des Gases, wenn es sich in dem Innenraum 224 über sie bewegt.
Die anfängliche Verbrennung des Abfalls findet natürlich in der Hauptkammer 32 statt, wie dies in den 16 und 17 zu sehen ist. Die Schneckenförderer 230 können unterstützend bei der Einleitung von kleinteiligem Abfall, wie beispielsweise Reisschalen, wirken. Normalerweise tritt Abfall über die Öffnung 231 in der Vorderwand 232 ein. In jedem Fall liegt der Abfall, der in die Verbrennungsanlage 32 eintritt, im Allgemeinen an 234 auf dem Rost auf. Erliegt dort kurzzeitig auf, um den Beginn der Verbrennung zu ermöglichen.
Wenn der Abfall einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, kann er trocknen, während er auf dem Rost 234 aufliegt, um anschließend leichteres Verbrennen zu ermöglichen. Wenn er beim Eintreten sofort auf dem Herd 33 liegen würde, wäre es schwieriger, ihn zu trocknen und anschließend zu verbrennen.
Als Alternative dazu kann ein Material mit sehr hohem Heizwert (Btu-Gehalt), wie beispielsweise Kunststoff, bei sehr hohen Temperaturen brennen. Wenn dies auf dem Boden 22 geschähe, könnte die ungleichmäßige Erhitzung Verschlackung des Bodens selbst verursachen.
Daher liegt der Abfall über einen begrenzten Zeitraum auf dem Rost 234 auf. Der Großteil der festen Kohlenwasserstoffe in dem Material jedoch sollte unverbrannt bleiben, wenn der Abfall durch den Rost 234 hindurch oder von ihm herunter und auf den Boden 33 rutscht. Der Gehalt an flüchtigem Kohlenwasserstoff kann zu diesem Zeitpunkt bereits in den Gasstrom eingetreten sein.
Der Rost 234 enthält, wie in 16 und 17 dargestellt, um das Fallen des Abfalls auf den Boden 33 zu ermöglichen, die Löcher 235, die durch ihn hindurchtreten. Die Größe der Öffnungen der Löcher 235 liegt allgemein im Bereich zwischen 305 und 457 mm (12 bis 18 inch). Dadurch können die meisten Abfallarten vor dem Verbrennen des Großteils der festen Kohlenwasserstoffe auf den Boden durchfallen.
Der Rost 234 befindet sich natürlich in der erhitzten und korrodierenden Umgebung der Hauptkammer 32. Daher sollte er im Allgemeinen einen Mechanismus zum Kühlen aufweisen, um seine Zerstörung durch Wärme oder Korrosion zu verhindern. Um dies zu erreichen, enthält der Rost 234 die hohlen Längsrohre 236 und 237 sowie die Querrohre 238. Das Rohr 236 hat die Kupplungen 239 und 240, während das Rohr 237 die Kupplungen 241 und 242 aufweist. Dadurch kann ein Fluid hindurchtreten, das das Kühlen des Rostes 234 bewirkt. Das so eingeleitete Fluid kann in Form von Luft, Wasser, Dampf oder Öl vorhanden sein.
Des Weiteren weisen die Rohre 236 bis 238 des Rosts 234 eine feuerfeste Beschichtung auf, um weitergehenden Wärmeschutz zu gewährleisten. Schließlich trägt eine Verschleißfläche, die normalerweise aus oberflächengehärtetem feuerfestem Material besteht, dazu bei, den Rost 234 vor Abrieb aufgrund des darauf liegenden Abfalls zu schützen.
Der Boden 33 kann eine Reihe von Formen haben. Ein besonderer und hochentwickelter Typ von schwingendem Härteboden erscheint im US-Patent 4,4,75,469 von Basic, das oben erwähnt ist. Auch andere Typen von Böden sind geeignet und weisen verschiedene Grade der Vorteilhaftigkeit auf.
So kann der Boden 33 beispielsweise einfach die Form eines stationären Herdes haben. Ein Schieber oder ein andersartiger Ausdrücker würde dann normalerweise den Abfall darauf entlang bewegen, bis er zu Asche verbrannt ist, die dann in eine geeignete Aufnahmeeinrichtung fallen würde. Häufig jedoch führt der Boden eine bestimmte Bewegung aus, um unterstützend bei der Bewegung des brennenden Abfalls von dem Einlass zu dem Auslass der Hauptkammer 32 zu wirken.
Der Boden 33 kann häufig einen Herd bilden, sei er nun beweglich oder stationär. Die Erfahrung zeigt, dass erstere die bevorzugte Technologie darstellt. Der schwingende Herd, sei es in der Konstruktion, die im Patent von Basic dargestellt ist, oder ein anderer Typ, hat sich als am wirkungsvollsten erwiesen. Im Patent von Basic führt der Herd bogenartige Bewegung in Impulsen in der Richtung von dem Einlass 31 zu dem Auslass hin aus. Er bewegt sich in ersterer Richtung schneller als in letzterer, um den Abfall in einer nahezu schneeschaufelartigen Bewegung zu werten.
Der Herdboden 33, der in 16 dargestellt ist, hat eine Form, die sich bei der Verbrennung von vielen Abfallarten als vorteilhaft erwiesen hat. Dabei neigt sich der Boden von dem Einlass 232 zu der Auslass-Aschegrube 244. Diese leichte Neigung, die in den oberen Boden 33 und den unteren Boden 34 eingebaut ist, wirkt unterstützend bei der Bewegung des Abfalls in Reaktion auf durch die Böden ausgeführte Bewegung.
Des Weiteren enthalten die Böden 33 und 34 die Stege 246 bzw. 247 an ihren Oberseiten. Damit kann der Abfall, der darauf liegt, geleitet und gemischt werden, um seine Verbrennung zu fördern. Die Düsen 248 an dem oberen Boden 33 und 249 an dem unteren Boden 234 erzeugen Luft unter dem Feuer, um die Verbrennung des brennenden Abfalls zu unterstützen.
Die Düsen 249 des unteren Bodens 34 und die Düsen 248 des oberen Bodens 33 sind, wie in 17 dargestellt, nach unten geneigt, wenn sie die Luft in die Hauptkammer 32 einleiten. Dieser nach unten gerichtete Winkel an den Düsen 249 und 248 trägt dazu bei, das Eintreten von Abfallteilchen in sie zu verhindern, das zum Verstopfen führen könnte.
Die Menge an Luft, die über die Düsen 248 und 249 eingeleitet wird, kann je nach den Bedingungen in dem Verbrennungssystem im Allgemeinen und in der Hauptkammer 32 im Besonderen variieren. So kann das System, wie oben erläutert, möglicherweise nicht ausreichend Abfall enthalten, um es auf seiner Kapazität oder nahe daran zu betreiben. Wenn in diesem Fall weniger Luft über diese Düsen eingeleitet wird, kann dies dazu beitragen, dass das gesamte Verbrennungssystem seine ordnungsgemäße Betriebstemperatur erreicht bzw. auf dieser bleibt.
Anstelle der Herdböden 33 und 34 könnte die Hauptkammer 32 einen Rostboden unter dem Rost 234 enthalten. Der Abfall würde von dem oberen Rost auf den unteren Rost fallen und dann vollständig verbrannt werden. Dieser untere Rost kann dann entweder stationär bleiben oder eine bestimmte Bewegung ausführen, um den brennenden Abfall in Richtung der Aschegrube 244 zu transportieren.
Dies kann in Verbindung mit dem Einsatz der Drosselklappen 91 und 92 geschehen. Ein Verfahren, mit dem die Verringerung der Luft in der Hauptkammer erreicht werden kann, würde einfach darin bestehen, die in den zweiten schwingenden Herdboden 34 eingeleitete Luft abzuschalten.
Die Hauptkammer 32 enthält die Membran-Seitenwände 253 und 254, die in 16 und 17 schematisch erscheinen. In diesen Wänden tritt das Wasser durch die unteren Einlassrohre 255 und 256 hindurch. Von dort gelangt es über die Röhren 257 und 258 der Membranwände 253 und 254 zu dem Sammelrohr 259. Von dort aus kann es sich weiter bewegen, um nutzbare Energie in Form von Dampf für Elektrizität, Heizzwecke oder andere Zwecke zu erzeugen.
Die Hauptkammer enthält wie oben erläutert, möglicherweise nicht ausreichend Abfall, um die Wärme über das gesamte Verbrennungssystem aufrechtzuerhalten. In diesem Fall kann die über das Sammelrohr 259 entnommene Wärmemenge eine Verringerung erleiden, um ausreichend Wärme in der Hauptkammer und den Reburn-Tunneln zu belassen und die Temperaturen für saubere und wirkungsvolle Verbrennung aufrechtzuerhalten.
Die Aschegrube 244 der Hauptkammer 32 enthält die Schneckenförderer 263 und 264. Diese entfernen Asche aus der Grube 244. Wie bei anderen Ascheentfernungssystemen, wie beispielsweise dem Kettenzugsystem, befinden sich die beweglichen Komponenten der Schneckenförderer 263 und 264 unter dem Wasser und in der Aschengrube, wo jegliche Reparatur erschwert wird. Ein erheblich verbessertes Ascheentfernungssystem erscheint in 18 bis 25.
Die Aschegrube 35 erscheint im unteren Teil von 18. Normalerweise enthält sie Wasser 271 und die Asche 272 am Boden. Das Wasser 271 bildet einen Verschluss zwischen dem Innenraum der Haupt-Verbrennungskammer und der umgebenden Atmosphäre.
Natürlich muss die Asche 272 von Zeit zu Zeit aus der Grube 35 entfernt werden. Um diese Aufgabe zu erfüllen, bewegt sich der Schaufelmechanismus, der allgemein mit 273 dargestellt ist, auf der Bahn 277 nach unten, bis die Schaufel 278 in der in 18 mit durchgehenden Linien dargestellten Anordnung in das Wasser 271 eintritt und in den Aschehaufen 272 gräbt. Sie kehrt dann in ihre Transportanordnung zurück, die in 18 mit unterbrochenen Linien dargestellt ist, wobei sie jedoch am Boden der Grube 272 verbleibt. Dadurch kann die Schaufel 278 einen Teil der Asche 272 ergreifen.
Der Schaufelmechanismus 273 bewegt sich dann auf der Bahn 277 nach oben. Vorteilhafterweise hält er an, kurz nachdem er die Schaufel 278 selbst aus dem Wasser 271 herausgehoben hat. Das mit der Asche 272 mitgeführte Wasser hat dann die Gelegenheit, über die Öffnungen 281 im Boden der Schaufel 278 abzulaufen. Die Rückseite der Bahn 277 bildet einen Trog, der das abtropfende Wasser wieder in die Grube 35 leitet.
Wenn der Mechanismus 273 an seine angehobene Position zurückgekehrt ist, wie dies in 18 dargestellt ist, bewegt sich die Schaufel 278 aus ihrer Halteanordnung, die mit unterbrochenen Linien dargestellt ist, an ihre Freigabeanordnung, die mit durchgehenden Linien dargestellt ist. Die Asche fällt dann aus der Schaufel 278 über die Öffnung 282 in den Trog 278 und in den Wagen 37 oder einen anderen Behälter. Die seitlichen Führungen 283 verhindern, dass die Asche außerhalb des Wagens 37 verstreut wird.
Der Schaufelmechanismus 273 bewegt sich unter dem Einfluss des Seils 284 nach oben und nach unten. An einem Ende ist das Seil 284 an einer typischen Winde angebracht, die das Seil 284 je nach der Steuerung der Winde nach oben wickelt oder freigibt. Das Seil 284 seinerseits verläuft über die Seilscheibe 285 und ist an dem Schaufelmechanismus 273 angebracht. Wenn die Winde das Seil 284 abwickelt, läuft letzteres über die Seilscheibe 285 und ermöglicht es, dass sich der Schaufelmechanismus 273 nach unten in die Grube 35 bewegt. Wenn die Winde das Seil 284 aufwickelt, zieht es an dem Schaufelmechanismus 273 und zieht ihn aus dem Wasser und an der Bahn 277 nach oben.
Der Schaufelmechanismus bzw. das Laufwerk 273 erscheint in 19 und 20 detaillierter. Das Laufwerk 273 besteht zunächst aus dem starren Rahmen, der durch die Laufstangen 288 und 289 sowie durch die vordere Querstange 299 und die hintere Querstange 291 gebildet wird, die starr an den Laufstangen 288 und 289 angebracht sind. Die Vorderräder 292 und 293 sowie die Hinterräder 294 und 295 laufen innerhalb der Bahn 277, wie dies in 21 dargestellt ist. Des Weiteren drücken die horizontalen Leit räder 296 von der Außenseite der Hinterräder 294 bzw. 295 auf die Bahn 277. Dies gewährleistet ordnungsgemäße Ausrichtung des Wagens 273 auf der Bahn 277.
Die Anordnung der Leiträder 296 und 297 hat einen weiteren Vorteil hinsichtlich des Einsatzes des Laufwerks 273 beim Entfernen von Asche aus der Grube 35. Das heißt, die Hinterräder 294 und 295, die an der Innenseite der Bahnelemente 277 laufen, und die Leiträder 296 und 297, die an die Seite der Bahnelemente 277 drücken, richten den Schaufelmechanismus 273 weitestgehend auf der Bahn 277 aus. Wenn das Seil 284 Abwärtsbewegung der Schaufel 278 in die Grube 35 ermöglicht, tritt nur das vordere Ende des Laufwerks 273 in das Wasser 271 ein. Das hintere Ende des Laufwerks 273 einschließlich der Räder 294 und 297 bleibt stets außerhalb des Wassers 271.
So bleiben die Räder, die in engen und ordnungsgemäßen Kontakt mit der Bahn 277 kommen müssen, um das Laufwerk 273 primär auszurichten, außerhalb des Wassers, das ansonsten bewirken würde, dass sie korrodieren oder durch Rückstände in dem Wasser behindert werden.
Dass das hintere Ende des Laufwerks 273 aus dem Wasser gehalten wird, weist weitere Vorteile bezüglich der Steuerung der Anordnung der Schaufel 278 auf. Die Schaufel 278 enthält den starr angebrachten Flansch 301, an dem die Stange 302 an dem Übergang 303 schwenkbar angebracht ist. Das andere Ende der Stange 203 ist mit einem Kolben verbunden, der in dem Zylinder 306 enthalten ist. Der Kolben 306 seinerseits ist schwenkbar mit den Flanschen 307 und 308 an der hinteren Querschiene 291 verbunden.
Wenn der Druck in dem Zylinder 306 bewirkt, dass sich sein Kolben nach außen bewegt, wird die Stange 302 in 19 und 20 nach rechts ausgefahren. Dadurch wiederum bewegt sich der Flansch 301 nach unten. Infolge dessen bewegt sich die Schaufel 278 um ihre Drehverbindungen 309 und 310 mit den Seitenstangen 288 und 289 herum. Dadurch bewegt sich die Schaufel 278 aus der mit durchgehenden Linien in 18 und 19 dargestellten Position an die mit unterbrochenen Linien dargestellte.
Umgekehrt bewegt sich, wenn der Druck in dem Zylinder den Kolben einzieht, die Stange 302 in 19 und 20 nach links und zieht die Verbindung 303 mit dem Flansch 301 in der gleichen Richtung. Dadurch wiederum drehen sich der Flansch 301 und die Schaufel 278 aus der in 19 mit unterbrochenen Linien dargestellten Position im Uhrzeigersinn an die mit durchgehenden Linien dargestellte. So wird die Schaufel aus der Freigabeanordnung in die Aufnahmeanordnung bewegt, in der sie Asche zurückhält. Diese Bewegung findet natürlich statt, wenn sich die Schaufel 278 in der Grube 35 befindet, so dass sie einen Teil der Asche 272 ergreifen kann.
Während dieser Greifbewegung kann die Schaufel 278 mit einem festen Gegenstand in der Grube 35 in Kontakt kommen. Dies tritt auf, da das Verbrennungssystem 30 Abfall ohne vorheriges Sortieren aufnimmt. Ein häufiger Gegenstand, der in die Grube 35 gelangen kann, ist ein Schalldämpfer oder anderer fester Abfall. Vorteilhafterweise sollte der Zylinder 306 nicht versuchen, weitere Bewegung der Schaufel 278 zu erzwingen. So bleibt in dieser Zwischenanordnung die Schaufel 278 in Kontakt mit dem festen Gegenstand.
Wenn das Laufwerk 273 sich dann auf der Bahn 277 nach oben bewegt, zieht es den festen Gegenstand mit. In ihrer obersten Position bewegt sich die Schaufel 278 wieder in ihre Freigabeposition und lässt den Schalldämpfer oder sonstigen festen Gegenstand in den Wagen 37 fallen. Der Einsatz von Druckluftsteuerung für die Zylinder 306 ermöglicht diese Abfederung bzw. Flexibilität, so dass derartige feste Gegenstände entfernt werden können, ohne dass er selbst oder die Bahn 277 beschädigt wird.
Als weitere unterstützende Maßnahme kann die Steuerung den Druck in dem Zylinder 306 verringern, wenn die Schaufel 278 mit dem festen Gegenstand in der Grube 35 in Kontakt kommt. Dies gewährleistet zusätzlich, dass der feste Gegenstand kein Bauteil des Ascheentfernungssystems beschädigt.
Das Fluid zum Steuern des Zylinders 306 tritt durch die Schläuche 315 und 316 hindurch, die ihrerseits auf die Trommel 317 gewickelt sind. Wenn sich das Laufwerk 273 an der Bahn 277 nach oben und nach unten bewegt, gibt die Trommel 317 die Mittelabschnitte 319 und 320 der Schläuche frei bzw. nimmt sie wieder auf, um sie von dem Laufwerk 273 wegzuhalten.
Wiederum bleiben der Zylinder 306 und die Trommel 317, wenn sich das Laufwerk 273 in seiner untersten Position befindet, in der die Schaufel 278 in die Grube 35 eintritt, aus dem Wasser. So umgehen sie die nachteiligen Auswirkungen des Wassers, der Asche und der Chemikalien, die in beidem enthalten sind. Des Weiteren bleibt die Winde, die das Seil 284 betätigt, wie aus 18 zu sehen ist, stets außerhalb des Wassers.
22 zeigt den Bahnmechanismus allgemein mit 325, jedoch mit einem geringfügig anderen Schüttmechanismus zum Abgeben der Asche in den Wagen 37. Die Bahn 277 und das Laufwerk 273 bleiben praktisch die gleichen wie zuvor.
Die Bahn 325 enthält jedoch die sich drehende Schüttführung 326, die die in 22 dargestellte Anordnung einnimmt, wenn sich das Laufwerk 273 nahe am oberen Ende der Bahn befindet. Dann bewegt sich die Schaufel 278 aus ihrer Rückhalte- in ihre Freigabeanordnung. Wenn dies eintritt und die Asche aus der Schaufel fällt, leitet die Schüttführung 326 die Asche zu dem Wagen 37. Nachdem die Asche in den Wagen 37 gelangt ist, dreht sich die Schüttführung 326 in 22 entgegen dem Uhrzeigersinn, so dass ihr Löffel 327 einen Teil des Troges 328 bildet.
Der Mechanismus zum Steuern der sich drehenden Schüttführung 326 wird aus 23 deutlicher ersichtlich, die die 22 gegenüberliegende Seite der Bahn 325 zeigt. Wie dort zu sehen ist, wird die Funktion des sich drehenden Bahnabschnitts 327 der Schütte 326 durch den Einfluss des Zylinders 330 verursacht. Wenn der Zylinder 330 seinen Kolben nach außen drückt, ist letzterer mit dem Hebelarm 331 verbunden, der starr an dem sich drehenden Bahnabschnitt 327 angebracht ist. In diesem Fall nimmt der Hebelarm 331 die mit unterbrochenen Linien dargestellte Position ein, und der Bahnabschnitt 327 wird mit dem Rest der Schütte 328 verbunden.
Wenn der Kolben 330 angezogen wird, zieht er den Hebelarm 331 nach rechts an die in 23 dargestellte Position, so dass sich der Bahnabschnitt 327 im Uhrzeigersinn dreht. Dadurch fallen die Rückstände aus der Schaufel 278 in den Wagen 37.
Eine alternative Form des Schaufelmechanismus erscheint allgemein in 337 in 24. Sie nutzt das gleiche Laufwerk wie in 19 und 20. Daher enthält sie die gleichen Laufstangen 288 und 289 mit den Querstangen 290 und 291. Es bewegt sich auf der Bahn unter Verwendung der Räder 292 bis 297 auf die gleiche Weise wie bereits beschrieben.
Dieses Laufwerk verwendet statt der Schaufel 278, die in den vorangehenden Figuren dargestellt ist, den Eimer 338, der die Löcher 339 aufweist, durch die Wasser hindurchtreten kann. Der Eimer 338 hat eine Drehverbindung an dem Übergang 292 und den Flansch 340, der seine Anordnung steuert. Der Flansch 340 seinerseits ist mit dem Hebelarm 341 verbunden, der an der üblichen Stange 302 angebracht ist. Die Stange 302 ihrerseits ist mit einem Kolben in dem hydraulischen Zylinder 339 verbunden. Der Zylinder 339 seinerseits hat eine Schwenkverbindung mit dem Flansch 340, der zu dem Laufwerk 273 in 19 und 20 hinzugefügt werden muss.
Um die richtige Bewegung der Stange 302 und des Hebearms 341 zu gewährleisten, ist die Stange 302 an ihrem Übergang 303 ebenfalls mit dem Hebearm 346 verbunden. Letzterer ist schwenkbar mit dem Flansch 347 verbunden, der durch die Streben 348 an der Querstange 290 angebracht ist. Der Hebelarm 346 gewährleistet so die richtige Drehbewegung des Übergangs 303 und damit einhergehend die Schaufelbewegung des Eimers 338.
In Funktion bewirkt das Ausfahren der Stange 302 durch den Zylinder 344, dass sich der Eimer 338 in 24 im Uhrzeigersinn dreht. In dieser Anordnung nimmt er keine Rückstände auf. Das Laufwerk 333 bewegt sich dann nach unten in das Wasser, wobei der Eimer 338 zwischen der Bahn 277 und dem Trog 328 läuft.
Wenn der Eimer 338 den Boden der Grube 35 erreicht, zieht der Zylinder 344 die Stange 302 ein. Unter dem Einfluss der Hebelarme 341 und 346 bewirkt dies, dass sich der Eimer 338 in 24 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Dies führt dazu, dass sich der Eimer, wenn er sich in der Grube befindet, nach vorn bewegt und Asche einschaufelt.
Das Laufwerk 337 bewegt sich dann an der Bahn 277 nach oben. Dann fährt der Zylinder die Stange 302 aus, und der Eimer dreht sich in 24 im Uhrzeigersinn und schüttet seinen Inhalt aus.
Der Einsatz des Eimers 338 wäre dann angezeigt, wenn schwere Asche oder Rückstände, wie beispielsweise Schotter, erzeugt wird, der in dem Verbrennungssystem entgiftet wird. Der stärke Hydraulikzylinder 344 würde dem Eimer zusätzliche Kraft verleihen, um den Inhalt der Grube 35 auszugraben.
Im Vergleich dazu wäre die Tieflöffelschaufel 278, die in 19 und 20 dargestellt ist, vorteilhafter für den üblichen Hausmüll. Hier muss die Schaufel 278 möglicherweise ihre Bewegung in der Vorwärtsrichtung unterbrechen, wenn sie mit einem festen Gegenstand, wie beispielsweise einem Schalldämpfer oder einem Fahrrad, in Kontakt kommt. Der Druckluftzylinder 306 weist eine größere Dämpfung auf, so dass die Schaufel 278 ihre Bewegung unterbrechen kann, wenn es zu dem Kontakt kommt, und dennoch weder der Zylinder 306 noch die Schaufel 278 zerstört werden. Des Weiteren können die Ventile für den Zylinder 306 den Druck verringern, wenn die Schaufel 278 mit einem derartigen festen Gegenstand in Kontakt kommen sollte. Damit wird die Zerstörung vieler der Bauteile des Laufwerks 273 oder der Bahn 277 vermieden.
Der Wechsel zwischen der Schaufel 278 und dem Eimer 338 erfordert lediglich geringen Aufwand. Natürlich sollte, um letzteren auszuführen, das Laufwerk die Halterungen 345 und 347 enthalten. Ansonsten erfordert der Wechsel zwischen den zwei Mechanismen lediglich das Austauschen der Zylinder 306 und 344 sowie der Schaufel 278 gegen den Eimer 228. Des Weiteren sind für den Eimer 338 die Hebelarme 341 und 346 erforderlich, während der Eimer 278 keinen derartigen Hebelarm erfordert. So können für das Ascheentfernungssystem je nach dem Abfall, der in die Verbrennungseinrichtung eingeleitet wird, beide Typen von Schaufel eingesetzt werden.

Claims

Rauchgasverbrennungssystem zum Verbessern der ökologischen Qualität eines gasförmigen Fluids, das über den Ausgang (67, 68) einer Quelle austritt und brennbare Kohlenwasserstoffe enthält, und das eine Reburn-Einheit (41, 42, 123) mit: 1. einer Einlassöffnung (67, 68), die mit dem Ausgang (67, 68) gekoppelt ist und in Fluidverbindung damit steht; 2. einer Auslassöffnung (62, 63) zum Austreten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Reburn-Einheit (41, 42, 123); 3. einer Brenneinrichtung (55, 56), die mit der Reburn-Einheit (41, 42, 123) gekoppelt ist, um einen Brennstoff in der Reburn-Einheit zu verbrennen; 4. einer Sauerstoffanreicherungseinrichtung (127, 129, 130, 133, 134, 135), die mit der Reburn-Einheit gekoppelt ist, um ein sauerstoffhaltiges Gas in die Reburn-Einheit einzuleiten, und 5. einer Drosseleinrichtung (91, 92), die mit der Auslassöffnung gekoppelt ist, um selektiv die Querschnittsfläche der Auslassöffnung zu verringern, umfasst, gekennzeichnet durch: A) eine Erfassungseinrichtung, die mit der Reburn-Einheit gekoppelt ist, um einen Zustand in der Reburn-Einheit zu bestimmen; und B) eine Drosselsteuereinrichtung, die mit der Erfassungseinrichtung und der Drosseleinrichtung gekoppelt ist, um in Reaktion auf den durch die Erfassungseinrichtung bestimmten Zustand die Größe der durch die Drosseleinrichtung verringerten Querschnittsfläche der Auslassöffnung zu steuern.
Rauchgasverbrennungssystem nach Anspruch 1, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass: A) die Reburn-Einheit (41, 42, 123) einen ersten und einen zweiten separaten Reburn-Abschnitt (41, 42) enthält; B) der Auslass einen ersten und einen zweiten Auslassanschluss (67, 68) aufweist, die jeweils das Austreten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Haupt-Verbrennungskammer ermöglichen; C) die Einlassöffnung (67, 68) einen ersten und einen zweiten Einlassanschluss aufweist, die mit dem Auslass gekoppelt sind und in Fluidverbindung damit stehen, wobei sich der erste und der zweite Einlassanschluss in den ersten bzw. den zweiten Reburn-Abschnitt öffnen; D) die Auslassöffnung einen dritten und einen vierten Auslassanschluss (62, 63) von dem ersten bzw. dem zweiten Reburn-Abschnitt enthält; E) die Brennereinrichtung einen ersten und einen zweiten Brennerabschnitt (55, 56) enthält, die mit dem ersten bzw. dem zweiten Reburn-Abschnitt gekoppelt sind, um einen Brennstoff in dem ersten bzw. dem zweiten Reburn-Abschnitt zu verbrennen, und F) die Sauerstoffanreicherungseinrichtung erste und zweite Sauerstoffanreicherungsabschnitte (127, 129, 130, 133, 134, 135) enthält, die mit dem ersten bzw. dem zweiten Reburn-Abschnitt gekoppelt sind, um ein sauerstoffhaltiges Gas in den ersten bzw. den zweiten Reburn-Abschnitt einzuleiten.
Verbrennungssystem, das ein Rauchgas-Verbrennungssystem nach Anspruch 1 oder 2 umfasst, wobei das Verbrennungssystem eine Haupt-Verbrennungskammer (32) umfasst, die die folgenden Merkmale aufweist: a) einen Einlass (231) zum Einleiten von festem Abfall; und b) einen Auslass (67, 68), der mit der ersten Einlassöffnung der Reburn-Einheit zum Austreten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Hauptkammer gekoppelt ist.
Verfahren zum Verbrennen von Rauchgasen, die über den Ausgang einer Quelle austreten, das umfasst: A) Leiten der Rauchgase von dem Ausgang direkt in eine Einlassöffnung (67, 68) einer Reburn-Einheit (41, 42, 123); B) Verbrennen eines Brennstoffs in der Reburn-Einheit; C) Einleiten einer Menge an sauerstoffhaltigem Gas in die Reburn-Einheit; D) Leiten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Reburn-Einheit über eine Auslassöffnung (62, 63); und E) selektives Reduzieren der Querschnittsfläche der Auslassöffnung; gekennzeichnet durch: A) Bestimmen eines Zustandes in der Reburn-Einheit; und B) in Reaktion auf den in der Reburn-Einheit bestimmten Zustand Steuern der Größe der durch die Drosseleinrichtung verringerten Querschnittsfläche der Auslassöffnung.
Verfahren nach Anspruch 4, des Weiteren gekennzeichnet durch: A) Einbringen von Abfall über einen ersten Einlass (231) in einen Haupt-Feuerraum (32); B) Verbrennen des Abfalls, um gasförmige Verbrennungsprodukte zu erzeugen; und C) Leiten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Haupt-Verbrennungskammer über den Auslass (67, 68) direkt in die Einlassöffnung (67, 68) der Reburn-Einheit.
Verfahren nach Anspruch 5, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass: A) die Reburn-Einheit einen ersten und einen zweiten Abschnitt (41, 42) umfasst und das Leiten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Haupt-Verbrennungskammer über den Auslass direkt in a) eine zweite Einlassöffnung (67) des ersten Reburn-Abschnitts und b) eine dritte Einlassöffnung (68) des zweiten Reburn-Abschnitts stattfindet; B) Verbrennen eines Brennstoffs in dem ersten und dem zweiten Reburn-Abschnitt; C) Einleiten einer Menge an sauerstoffhaltigem Gas in den ersten und den zweiten Reburn-Abschnitt; und D) Leiten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus dem ersten und dem zweiten Reburn-Abschnitt über die erste bzw. die zweite Auslassöffnung (62, 63).
Verfahren nach Anspruch 4, des Weiteren gekennzeichnet durch: A) Leiten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus der Haupt-Verbrennungskammer über den Auslass direkt in a) eine erste Einlassöffnung (67) eines ersten Reburn-Abschnitts (41) der Reburn-Einheit und b) eine zweite Einlassöffnung (62) eines zweiten Reburn-Abschnitts (42) der Reburn-Einheit; B) Verbrennen des Brennstoffs in dem ersten und dem zweiten Reburn-Abschnitt; C) Einleiten einer Menge an sauerstoffhaltigem Gas in den ersten und den zweiten Reburn-Abschnitt; und D) Leiten der gasförmigen Verbrennungsprodukte aus dem ersten und dem zweiten Reburn-Abschnitt über die erste bzw. die zweite Auslassöffnung (62, 63) der Reburn-Einheit.