NL8006038A - Werkwijze en inrichting voor het verbranden van stalmestmengsels. - Google Patents

Description

- 1 - *

Werkwijze en verbrandingsinrichting voor het verbranden van stalmestmengsels.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het als brandstof verbranden van stalmestmengsels, die ontstaan bij de intensieve veehouderij, met behulp van een ’ verbrandingsinrichting, waarin de brandstof tijdens het 5 verbrandingsproces op een rooster ligt. De uitvinding heeft eveneens betrekking op een verbrandingsinrichting voor toepassing van de werkwijze.

Bij de intensieve veehouderij, in het bijzonder bij het op een stalvloer houden van jong te mesten gevogelte, 10 moeten aanzienlijke hoeveelheden aan stalmestmengsels worden opgeruimd. Men kan er van uitgaan, dat voor het verkrijgen van 1 kg gevogeltevlees tijdens het mesten ongeveer 1,5 kg dierlijk afval wordt geproduceerd. De veehouderijen zijn gedwongen de grote hoeveelheden afval op een of andere wijze 15 te verwerken.

Niettegenstaande de goede mestkwaliteit van de ontstane stalmestmengsels is het vanwege de verbreiding van veeziekten niet overal toegestaan het mengsel op willekeurige akkers te verspreiden. De stalmest kan slechts worden ge-20 bracht op het eigen land van de gevogeltehouder.

Er is daarom reeds voorgesteld de mest te verbranden. Hiervoor zijn echter aanzienlijke aanvullende hoeveelheden brandstof noodzakelijk, in het bijzonder stookolie, zodat hierin een groot economisch nadeel kan worden 25 gezien.

Uit het Duitse octrooischrift 2.721.237 is een werkwijze en een inrichting bekend voor het verbranden van zeer vochtige plantaardige afvalstoffen, waarbij een stort-kegel van het te verbranden materiaal ligt op het trap-30 vormig aangebrachte verbrandingsrooster. Aan de stortkegel wordt van buitenaf tangentiaal secundaire lucht toegevoerd voor het vormen van een, rond een vertikale as draaiende, cycloon, zodanig dat de door een aantal mondstukken in de vorm van ver reikende luchtstralen ingeblazen secundaire 35 lucht zodanig naar het oppervlak van de stortkegel wordt geleid, dat de hartlijnen van de secundaire luchtmondstukken 8006038 - 2 - en dus ook de luchtstralen in het gebied tussen de brand- en gloeizone het oppervlak van de brandstofkegel ongeveer op de halve hoogte van de kegel raken. De brandstof zelf wordt door onderschuiving, dat wil zeggen van beneden 5 af door het verbrandingsrooster heen, naar binnen toe gebracht. Behalve de beluchting door de secundaire lucht vindt ook een verdere beluchting van onder af door het rooster plaats.

De bekende verbrandingswerkwijze is volgens de 10 beschrijving bestemd voor plantaardige afvalstoffen, die niet agressief zijn, dat wil zeggen dat zij geen hoog ammoniakgehalte bezitten, zoals dit bij dierlijk afval gebruikelijk is. Hierdoor schijnt het mogelijkerwijs zinvol om dergelijke brandstoffen met relatief kostbare technische 15 voorzieningen van onder af door het verbrandingsrooster te persen om een brandstofkegel van bepaalde vorm te verkrijgen. Een dergelijke oplossing is echter in het onderhavige geval nadelig, daar het aanmerkelijk minder gecompliceerd is om het aanwezige, agressieve te verbranden 20 materiaal van boven af toe te voeren.

Hiermee is het doel gesteld een werkwijze aan te geven voor het verbranden van stalmestmengsels, waarbij ook agressieve mengsels kunnen worden verwerkt en waarbij het te verbranden materiaal van boven af kan worden 25 toegevoerd. De daartoe noodzakelijke verbrandingsinrichting moet eenvoudig te onderhouden, te regelen en te vullen zijn. Van aanvullende inrichtingen, zoals mondstukken voor secundaire lucht, moet kunnen worden afgezien. Daarbij moet ook de aanvullende toevoeging van brandstoffen, zoals stook-30 olie, worden vermeden. Door de verbranding moet het volume worden gereduceerd, waarbij de as ofwel als mest-toeslag of als een deponeerbaar, onschadelijk produkt kan worden gestort. Deze doeleinden worden nu volgens de uitvinding bereikt door een verbrandingswijze van het bovengenoemd 35 type, waarbij de verbranding van de brandstof op gang wordt gehouden door het inblazen van lucht in de op het rooster liggende brandstoflaag, op een afstand van 8 tot 20 cm van de bovenzijde van het rooster.

Bij deze wijze van verbranding kan de vlam in het 40 stalmestmengsel zonder meer in stand worden gehouden, zonder 8 0 06 0 3 8 - 3 - it' -* dat aanvullende brandstof moet worden toegevoerd. Slechts voor het ontsteken van het mengsel in het begin van het verbrandingsproces is het noodzakelijk met stro, hout of andere op zich bekende ontstekingsmiddelen, het mengsel 5 te doen ontbranden. Voor dit doel kunnen ook gasbrander-lansen worden toegepast.

Bij de verbranding van het mengsel ontstaat bij een verbrandingstemperatuur van 600° - 800°C een getemperd verbrandingsgas, dat zonder meer door een gas-gas-warmte-10 uitwisselaar kan worden geleid, zodat met het verbranden van de mest aanvullend de stallucht kan worden verhit.

Hierdoor worden aanzienlijke hoeveelheden aan brandstof en energie bespaard, zodat de werkwijze zeer snel rendabel blijkt, niettegenstaande de investeringskosten voor 15 de verbrandingsoven.

Een verbrandingsinrichting voor toepassing van de werkwijze bezit een verbrandingsruimte met ten minste êén rooster, dat ten minste gedeeltelijk bestaat uit buizen, die zijn voorzien van beluchtingsopeningen, waarop naar 20 boven toe stekende beluchtingsbuisjes aansluiten.

De beluchtingsbuisjes, die bij voorkeur uit een rond of hoekig hol profiel zijn vervaardigd, bezitten eindopeningen en boringen via welke de verbrandingslucht door het rooster heen in de daarop liggende mengselmassa 25 kan worden geblazen. Daarbij worden bij voorkeur beluchtingsbuisjes toegepast, die aan het bovenste, vrijstaande einde luchtgeleidingsplaten bezitten, die een zijdelingse opening vrijgeven. Via deze opening wordt dan de lucht direkt in het meer of minder vaste mengsel geblazen. Voor 30 een betere verdeling van de lucht worden de blaasrichtingen telkens afwisselend in tegengestelde richtingen aangebracht.

De door de buizen van het verbrandingsrooster stromende lucht koelt de buizen ook af. Voor een verdere koeling ofwel voorverwarming van de verbrandingslucht wordt 35 de verbrandingsruimte ten minste in het gebied van het rooster omhuld door een dubbele wand met een daartussen liggend luchtkanaal. Door dit luchtkanaal wordt de van buiten af aangezogen lucht eerst heen geleid. De wand van de verbrandingsruimte wordt gekoeld en de vervolgens 40 door de buizen van het rooster geleide lucht wordt reeds 8 0 06 0 3 8 - 4 - voorverwarmd. Voor een verbetering van de regeling van de verbranding, in het bijzonder in afhankelijkheid van het vochtgehalte van het mengsel, kan op het rooster een beweegbare schudbodem zijn aangebracht, die met de hand of mecha-5 nisch kan worden aangedreven. Een dergelijke schudbodem kan ook zijn verbonden met een tijdsbesturing, waarbij al naar gelang de vochtigheid van het te verbranden materiaal de verbrandingszone meer of minder vaak wordt geschud.

Verder wordt voorgesteld om onder het hoofdrooster 10 een na-verbrandingsrooster aan te brengen, waarop de geschudde, gloeiende deeltjes vallen en na-verbranden. Hierdoor wordt de gelijkmatigheid van de verbranding eveneens nog vergroot.

Ten slotte wordt voorgesteld om na de verbrandings-15 kamer een warmtewisselaar te schakelen, waar de verbrandingsgassen doorheen stromen. Een dergelijke op zichzelf bekende maatregel dient ertoe om aan dé verbrandingsgassen de energie ten minste gedeeltelijk te onttrekken.

Verdere bijzonderheden en kenmerken van de werkwijze 20 en de inrichting worden in de nu volgende beschrijving nader toegelicht aan de hand van de tekening. De figuren van de tekening tonen: fig. 1 een schematisch vooraanzicht van de ver- brandingsinrichting; 25 fig. 2 een zijaanzicht; fig. 3 een bovenaanzicht? en fig. 4 details van het rooster met de buizen en de beluchtingsbuisjes.

Het te verbranden stalmestmengsel heeft een vochtig-30 heidsgehalte van ongeveer 20-50 gew. %. Het wordt in voorraad gehouden in een opslagreservoir 1, bij voorkeur voorzien van een schraapbodem en verdeelwals, zodat een gelijkmatige vulling van de verbrandingsinrichting gedurende een aantal dagen mogelijk is.

35 Vanuit het voorraadreservoir 1 valt het mengsel 22, dat ongeveer de consistentie heeft van vochtig gemaakte turfmolm, in het opneemgebied 2 van een schuin naar boven toe lopende transportschroef 20. De transportschroef 20 wordt aangedreven door een motor 21. Het mengsel 22 komt 40 vervolgens in een trechter 23, die zich bevindt op een 8006038 - 5 - verdeelschroef 3. De verdeelschroef wordt aangedreven door de motor 24 en verdeelt het mengsel over de lengte van een verbrandingsruimte 4, waarbij het mengsel in een laag terecht komt op een zich in het onderste deel van de 5 verbrandingsruimte bevindend rooster 25. Het rooster 25 bestaat uit een stavensamenstel, waarbij tussen de rooster-staven een ruimte van ongeveer 5 tot 8 cm vrij blijft en welke staven een vierkant profiel bezitten, terwijl het samenstel wordt opgenomen in een holle oplegging 28 bij 10 de wanden 26, 27. Aan de holle roosterstaven wordt door een zijdelings aangebrachte ventilator 31 lucht toegevoerd onder een druk van ongeveer 1,1-1,5 bar. Daarbij wordt de verbrandingslucht ofwel de te verwarmen lucht eerst door een dubbele wand 32 geleid, die in het gebied van het 15 rooster om de wanden 26, 27 heen is aangebracht en eindigt bij de holle houder voor de buizen.

Op het rooster is een schudbodem 45 beweegbaar aangebracht, zoals dit op zichzelf bekend is uit de oventechniek. De schudbodem kan met de hand of machinaal worden 20 aangedreven. De schudbodem bestaat uit een uit staven en dwarsstaven samengesteld rooster, waarvan de elementen beweegbaar zijn tussen de beluchtingsopeningen 40, zoals hierna nog zal worden toegelicht. Door de schudbodem, waarvan de schrapende delen raken aan de gloeizone boven 25 het rooster, worden asdeeltjes en gloeideeltjes weggebroken, zodat zij tussen de roosterstaven vallen.

De deeltjes vallen op een onder het hoofdrooster 25 liggend naverbrandingsrooster 46, waarop de gloeiende deeltjes naverbranden en voor een sterke verwarming van de 30 brandstoflaag op het hoofdrooster zorgen, daar de verwarmde verbrandingslucht naar boven toe stijgt. Het naverbrandingsrooster 46 bestaat niet uit holle buizen, maar uit compacte delen. Het wordt doorblazen door een af-getakte luchtstroom, die door de roostertussenruimte naar 35 binnen toe treedt. Vervolgens komt de verbrandingslucht door de tussenruimten van het hoofdrooster heen.

De schudbodem 45 kan met behulp van een machinale, niet weergegeven, aandrijving volgens een tijdprogramma bestuurd worden aangedreven. Daarbij kan bijv. de consisten-40 tie ofwel het vochtgehalte van het mengsel als parameter 8006038 - 6 - dienen voor de tijdsperiode.

Het is ook mogelijk een op de temperatuur of de samenstelling van de verbrandingsgassen reagerende voeler als besturingsmiddel toe te passen.

5 De verkregen as valt van de roosters af via een astrechter 7 in een niet weergegeven aswagen, die via een toegangsopening 33 kan worden weggenomen. Het is ook mogelijk om op de laagste plaats van de astrechter een schroef aan te brengen, waarmee de van de roosters 25 10 of 26 vallende as naar buiten toe kan worden gebracht.

De hoogte van de laag van het te verbranden mengsel op het rooster 25 wordt begrensd door de hoogte van de verbrandingskamer. Voor de besturing van de toevoer is een aanslagschakelaar 34 aangebracht, zodat bij het bereiken 15 van een maximale hoogte van de laag de aandrijfmotoren van de transportschroeven kunnen worden uitgeschakeld. De aangebrachte laag heeft ongeveer een hoogte tussen 10 en 40 cm, waarbij een ongeveer 5 tot 15 cm dikke laag dient als de eigenlijke verbrandingszone 35 en een daarboven 20 liggende, ongeveer 15-25 cm dikke laag als voordroogzone voor het te verbranden materiaal. Van belang is dat de temperatuur van de rookgassen niet onder een bepaalde minimale waarde daalt. Door de temperatuurvoeler 63 wordt de temperatuur van de verbrandingsgassen gecontroleerd.

25 Wanneer de temperatuur zou dalen onder een bepaalde waarde, dan wordt de ventilator 31 ingeschakeld of op een hogere capaciteit gebracht, zodat grotere hoeveelheden verbrandingslucht in de verbrandingsruimte stromen.

De hete verbrandingsgassen, vermengd met een 30 grote hoeveelheid waterdamp, ontwijkend uit het mengsel liggend op het rooster, komen terecht in een gas-gas-warmte-wisselaar 5, waar talrijke buizen 51 doorheen lopen en waarbij tussen de omtreksvlakken een dwars op de buizen lopende luchtstroom gaat, die bijv. dient voor het verwarmen van 35 de stalruimte. Daarbij wordt eerst atmosferische lucht aangezogen door een ventilator 60 en door de dubbele wand 32 heen gevoerd, waardoor de verbrandingsruimte wordt gekoeld en de lucht reeds gedeeltelijk wordt verwarmd. Vervolgens stroomt de lucht door het kanaal 61 en door de 40 warmtewisselaar 5 langs de buizen 51 naar de uitlaat 62 toe.

8006038 ir· » - 7 -

Vervolgens komen de afgekoelde verbrandingsgassen in een afvoerbuis. Hier is het mogelijk de gassen nog via een filtreerinrichting, een afscheider of dergelijke te leiden voordat zij via de schoorsteen 6 terecht komen in 5 de atmosfeer.

Met de hierboven beschreven verbrandingsinrichting is het mogelijk het relatief vochtige stalmestmengsel te verbranden, zonder dat aanvullende brandstoffen noodzakelijk zijn. Een belangrijk kenmerk voor het instandhouden van de 10 verbranding is daarbij de vormgeving van het rooster 25 waarop het brandende ofwel drogende mengsel ligt. Zoals blijkt uit de fig.4a en 4b bestaat het verbrandingsrooster uit 8-15 buizen 36, die een rechthoekige dwarsdoorsnede hebben met ongeveer de volgende afmetingen: 15 hoogte : 12 cm; breedte : 5 cm; hart-op-hartafstand : 10 cm.

Deze afmetingen kunnen ook anders worden gekozen.

In de buizen 36 zijn beluchtingsopeningen 40 20 geboord, waarop naar boven toe stekende beluchtingsbuisjes 41 aansluiten. In de fig. 4 en 6 is slechts een deel van deze buisjes 41 weergegeven. De beluchtingsbuisjes hebben een hoogte van ongeveer 10 cm, waarbij is gebleken, dat de lengte van de beluchtingsbuisjes moet liggen tussen 25 ongeveer 8 en 20 cm om optimale verbrandingsomstandigheden te verkrijgen. De beluchtingsbuisjes zijn aan hun boveneinde voorzien van een kapvormige luchtgeleidingsplaat 42 waardoor een gedefinieerde openings- en stromingsrichting wordt verkregen van de door de beluchtingsbuisjes stromende 30 verbrandingslucht. Daarbij liggen bij naast elkaar liggende buisjes 41 de blaasrichtingen telkens tegengesteld, maar wel haaks op de hartlijn van de bijbehorende roosterbuis. Aanvullend op de beluchtingsopeningen bij het vrije einde van de buisjes zijn deze nog voorzien van vier, over telkens 35 90° van de omtrek van de buisjes versprongen boringen 43, waardoor een aanvullende luchttoevoer mogelijk is.

Om rekening te houden met de naar het midden van het rooster toe afnemende luchtweerstand, zijn de boringen 43 bij het rooster aan de buitenzijde relatief 40 groot geboord, terwijl zij naar het midden van het rooster 8006038 - 8 - toe steeds kleiner worden. Hierdoor wordt bereikt, dat in principe dezelfde hoeveelheid lucht zijdelings en naar het midden van het rooster toe wegstroomt. Natuurlijk is het ook mogelijk de diameter van de roosterstaven 5 zelf te variëren.

Bij het in bedrijfnemen van de verbrandingsinrichting is in het algemeen eerst een voorverwarmen of voorontsteken noodzakelijk, dat bijv. plaats kan vinden met een gasbrander lans.

10 ' Nadat het stalmestmengsel is ontstoken wordt lucht ingeblazen. Daarbij ontwikkelt zich een vlam ofwel een gloed die het daarboven liggende materiaal voordroogt in een laag van ongeveer 20-50 cm, zodat,na het naar beneden toe vallen van de as door het rooster heen, verder te 15 verbranden materiaal ter beschikking staat. De aanzienlijke bij het verbrandingsproces ontstane hoeveelheden water mogen niet condenseren, zodat de uittreetemperatuur van de verbrandingsgassen moet worden gecontroleerd. Zodra de temperatuur onder een gewenste waarde van bijv. 180°C ‘ 20 daalt, wordt de ventilator voor de luchttoevoer naar de roosterbuizen in werking gesteld ofwel versterkt.

Door de nageschakelde warmtewisselaar is het mogelijk aanzienlijke hoeveelheden energie, die aanwezig zijn in het te verbranden mengsel, te winnen en te gebruiken.

- conclusies - 8006038

Claims (10)

1. Werkwijze voor het als brandstof verbranden van stalmestmengsels, die ontstaan bij de intensieve veehouderij, met behulp van een verbrandingsinrichting waarin de brandstof tijdens het verbrandingsproces op een rooster ligt, 5 met het kenmerk, dat de verbranding van de brandstof op gang wordt gehouden door het inblazen van lucht in de op het rooster liggende brandstoflaag, op een afstand van 8 tot 20 cm van de bovenzijde van het rooster.

2. Verbrandingsinrichting voor toepassing van de 10 werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt door een verbrandingsruimte (4) met ten minste êén rooster (25), dat ten minste gedeeltelijk bestaat uit buizen, die zijn voorzien van beluchtingsopeningen (40) , waarop naar boven toe stekende beluchtingsbuisjes (41) aansluiten.

3. Verbrandingsinrichting volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de beluchtingsbuisjes zijn voorzien van een aan het bovenste, vrijstaande einde aangebrachte, een zijdelingse opening vrijgevende, luchtgeleidingsplaat (42) .

4. Inrichting volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de blaasrichtingen van naast elkaar liggende beluchtingsbuisjes (40) telkens haaks zijn gericht ten opzichte van de hartlijn van de bijbehorende roosterbuis, maar in tegengestelde richtingen liggen.

5. Inrichting volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat in het gebied van het bovenste, vrijstaande einde, telkens ten minste ëën boring (43) in de wand van de buisjes is aangebracht.

6. Inrichting volgens conclusie 2, m e t het 30 kenmerk, dat de verbrandingsruimte ten minste in het gebied van het rooster is omgeven door een dubbele wand met een daartussen liggend luchtkanaal. 8006038 - 10 -

7. Inrichting volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat op het rooster (25) een beweegbare schud-bodem (45) is aangebracht.

8. Inrichting volgens conclusie 2 en 7,met het 5 kenmerk, dat onder het hoofdrooster (25) een na- verbrandingsrooster (46) is aangebracht.

9. Inrichting volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat na de verbrandingsruimte (4) een warmtewisselaar (5) is aangebracht waar de verbrandings- 10 gassen doorheen stromen.

10. Werkwijze en inrichting als beschreven en/of weergegeven in de tekening. 8006038