NO814387L - Fremgangsmaate og anordning til kontinuerlig fremstilling av brenngass fra organiske avfallsmaterialer - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til kontinuerlig fremstilling av brenngass fra organiske avfallsmaterialer, hvor avfallet i kontinuerlig materialstrøm først tørkes under luftavstengning ved temperaturer som stiger omtrent til 550°C

og avgasses og deretter forgasses ved høyere temperaturer. Oppfinnelsen vedrører to alternative fremgangsmåter til utførelse av prosessen samt anordninger til utførelse av disse alternative fremgangsmåter.

Fremgangsmåter.og anordninger til forgassing av avfallsmaterialer fra organiske stoffer, dvs. særlig faste og eventuelt flytende avfallsmaterialer, tilhører teknikkens stand. Det er f.eks. kjent fra tysk patentskrift 26 54 041 en fremgangsmåte hvor avfallsmaterialer først tørkes og deretter avgasses og til-slutt forgasses. Ved en slik kjent fremgangsmåte forbren-nes dog de således forbehandlede, gassformige og faste produkter etter behandlingen.

Tørkings-, avgassings-, forgassings- og forbrenningspro-sesser forløper da kontinuerlig. Av avgassingsproduktene som kommer inn i forgassingskammeret dannes da en glødeseng som til-føres tilstrekkelig mengde luft for at sengen skal få tilstrekkelig volum og eventuelt tilstrekkelig høy temperatur. Forgas-singsgasser som dannes ved denne fremgangsmåte har imidlertid ikke så ensartet sammensetning at det lønner seg å transportere dem til en forbruker på et annet sted.

Fra tysk offtl. skrift 27 34 973 er en .fremgangsmåte kjent hvor de opphetede avfallsmaterialer etter tørking, dvs. under forgassing, tilføres frisk luft i understøkiometrisk mengdeforhold, nemlig før innføringen i brennkammeret. Endel av de under forgassingen av avfallet dannede brennbare gasser avledes da før innstrømningen i brennkammeret. Heller ikke i dette tilfelle fremstilles det gass med den nødvendige ensartet-het som kunne transporteres til en forbruker.

Fremstilling av brenngass av ved, kull eller koks er tidligere kjent. Brenngassen fremstilles ved ufullstendig forbren-ning av materialet i en sjaktovnaktig utført generator som til-føres luft,, oksygen og/eller vanndamp som forgassingsmedium.

Som brennbare gassandeler inneholder den fremstilte generatorgass i det vesentlige karbonmonoksyd og hydrogen samt mindre mengder metan. De øvrige gassbestai\ddeler i generatorgassen er nitrogen og karbondioksyd. Gassfremstillingsprosessen forløper endotermt. Det tilstrebes å gjennomføre generatorgassdannelsen ved høyest mulig temperatur for oppnåelse av store andeler av karbonmonoksyd og hydrogen.

Ved kontinuerlig materialuttaking fra generatoren er det. kjent å innføre forgassingsmidlet nedenfra inn i sjaktovnen. Den dannede generatorgass tas ut ved toppen av sjaktovnen og må først avtjæres før den kan brukes som brenngass.

Oppfinnelsens oppgave er derfor å tilveiebringe en fremgangsmåte eller fremgangsmåter som tillater ved forgassing av organisk avfall å fremstille brenngass med ensartet sammensetning som er egnet til ytre anvendelse og som kan fremstilles kontinuerlig.' Med henblikk på de forskjelligartede avfallsstoffer, som står til rådighet og som ved en kontinuerlig drift dessuten ofte kommer inn i en heterogen materialstrøm, skal fremstillingen av brenngassen være lett regulerbar og resultere i en god virkningsgrad. Det er videre en oppgave for oppfinnelsen å tilveiebringe teknisk sett enklest" mulige anordninger til utførelse av fremgangsmåten.

En .løsning (patentkrav 1) av oppgaven består i at det avgassede materiale til forgassing av samme, som finner sted ved temperaturer opp til omtrent 1000°C, senest ved begynnelsen av forgassingsfasen tilsettes bestemte mengder forgassingsmedier såsom luft, damp, C02, 02eller en blanding av disse medier, hvor mengdene svarer til forandringene i sammensetningen av materialet under materialforflytningen. Forsåvidt representerer oppfinnelsen en videreføring av de kjente fremgangsmåter, da forgassingsmediene tilføres de materialer som skal forgasses fra begynnelsen av under forgassingsprosessen i likestrøm. Derved oppnås at forgassingsprosessen er meget lettere å beherske eller styre enn hittil,fordi'tilsetningen av forgassingsmidler i avhengighet av sammensetningen av gassene som dannes under forgassingen og av de faste, brennbare materialer kan styres på en enkel måte.

En. alternativ løsning (patentkrav 2)består i at tørking, avgassing og forgassing av avfallsmateriale gjennomføres i to prosessmessig atskilte trinn, idet avfallsmaterialene tørkes dg avgasses i det første trinn og.det ved avgassingen dannede materiale forgasses i det andre trinn, og hvor materialene føres' slik at materialstrømmen mellom det første og det andre prosess trinn, som har til formål å behandle mekanisk det under avgassingen dannede materiale, er avbrytbar og at det til forgassing av. det avgassede materiale, som skjer ved temperaturer opp til ca. 1000°C, ved begynnelsen av forgassingsfasen tilsettes i overensstemmelse med forandringer i sammensetningen av materialet i materialstrømmen tilsvarende mengder forgassingsmidler, såsom luft, damp, CC>2, 0~eller en blanding av disse medier.

Det er meget fordelaktig at forgassingsmedium tilføres det materiale som skal forgasses i materialets gjennomløpsret-ning med .ved tørking og avgassing dannede gasser (patentkrav 3) . Derved ledes den ved tørking frigjorte damp under dannelse av vanngass til forgassing av kullstoff og de ved avgassing av avfallet dannede destillasjonsgasser til oppkrakking av de langkjede-de hydrokarbonmolekyler til lavtmolekylære forbindelser ved forgassingstemperatur over den ved avgassing dannede koks, og på denne måte omsettes avfallsmaterialene med en ikke ubetyde-lig del til høyverdige forbindelser. I denne forbindelse er det hensiktsmessig at den ved forgassing dannede glødeseng tilsettes luft og/eller oksygen til oppkrakning av tørrdestillasjons-gassene (patentkrav 4).

Det er hensiktsmessig at forgassingsmediet tilsettes i avhengighet av temperaturen i den glødeseng som dannes under forgassingen (patentkrav 5).

Fortrinnsvis innføres forgassingsmediet i en sone i det materiale som skal forgasses, hvor temperaturen er omtrent 200°C (patentkrav 6).

Det er fordelaktig at. den ved forgassingen dannede brenngass tas ut gjennom eller over et spalteformet gjennomløp, idet materialet holdes over spalten helt til forgassingen (patentkrav 7). Det er dessuten fordelaktig at den dannede brenngass i rekuperativ varmeutveksling tjener til forvarming av materialet som skal forgasses (patentkrav 8).

Ved forgassing av finkornet materiale, f.eks. forgassing av sagmel eller risskall, har det vist seg å være fordelaktig for dannelse av glødesengen å tilsette minst 10 vekt% grovt materiale (patentkrav 9). Som følge av forskjelligartet stykke-størrelse av det materiale som skal forarbeides, dannes det i uttakingsspalten et av grovere deler bestående glødesengområde som virker silaktig og bare slipper gjennom tilstrekkelig små materialdeler som i stor utstrekning er forgasset til askeuttaket. Dimensjonene av grovgodsstykkene velges slik at mate-rialtransporten i sjakten ikke forstyrres.

Brenngassen som tas ut av glødesengen, føres over enda et askesjikt ved bunnen av sjaktovnen, hvor det finner sted en etterreaksjon med den resterende karbon (patentkrav 10).

En hensiktsmessig videreføring av den alternative fremgangsmåte består i at ikke brennbare bestanddeler som metalllegemer som er bundet til avfallet av organiske stoffer, fjernes etter avgassingen fra materialstrømmen•av de materialer som skal behandles videre (patentkrav 11). Derved oppnås også en bedre stilling av prosesstrinnene under forgassingen.

For gjennomføring av fremgangsmåten i samsvar med "den første løsning er det tilveiebrakt en sjaktovn med på toppen av ovnen anordnet beskikningsinnretning eller matningsinnretning med en innretning til avgivelse av varme til tørking og avgassing av. det i sjaktens øvre del beliggende materiale samt en innretning til avgivelse av varme til forgassing av i sjaktens nedre del beliggende materiale, og hvor et uttak for asken er anordnet ved sjaktovnens bunn. En sådan anordning er f.eks. kjent fra tysk patent 26 54 041. Ifølge den oppfinnelsesmessige løsning er denne anordning utstyrt slik (patentkrav 12) at det i den nedre del av sjakten er anordnet en tilføring for forgassingsmedium som skal tilsettes det avgassede materialne for forgassing av samme, i en slik avstand over det ved den nedre ende av sjakten beliggende gjennomløp at forgassingsmediene når det avgassede materiale ved begynnelsen av forgassingsfasen og at forgassingsrommet er skilt fra det etterordnede 'rom ved hjelp av et gjennomløp med seg innsnevrende tverrsnitt for gjennomgang av de etter forgassingen gjenværende, ikke brennbare rester, og at umiddelbart under dette gjennomløp finnes et avtrekk for brenngassen. Gjennomløpet er da fordelaktig utført som en ringspalte eller lengdespalte (patentkrav 13)..

På en fordelaktig måte er gjennomløpet for forgassingsmedium innstillbar méd en i tilføringen anordnet i overensstemmelse med reaksjonstemperaturen i glødesengen styrt regulator (patentkrav 14). Glødesengen er understøttet ved én konisk utformet uttaksinnretning som er anordnet på askeuttaket av sjaktovnen og sentralt i sjakten. Uttak^innretningen er dreibart lagret og er kjølt for å unngå overhetning av materialet. Ved den nedre kant av uttaksinnretningen er der som gjennomløp anordnet en utløpsspalte, hvis spaltebredde er bestemt i avhengighet av den stykkeaktige form av det materiale som danner seg i glødesengen og i overensstemmelse med den nødvendige masse-transport ved omsetning. Spaltebredden bestemmes slik at opp-holdstiden av det materiale som skal forgasses i glødesengen er tilstrekkelig til vidtgående forgassing av materialet før dette fjernes fra glødesengen. Den koniske form av uttaksinnretningen understøtter den jevne materialtransport, til uttaksspalten. Ved dreining av uttaksinnretningen kan materialuttaksmengden reguleres .

Til uttaking av den i sjaktovnen fremstilte brenngass er en brenngassledning tilkoblet sjaktovnens askeuttak. Den i løs-godssjiktet dannede gass tas således ut umiddelbart av den i sjaktovnen dannede glødeseng. Brenngassen inneholder bare små andeler olje og tjære. Gassen strømmer gjennom brenngassledningen, fortrinnsvis i en rekuperativ varmeveksler, som tjener til forvarming av de materialer som skal forgasses i sjaktovnen (patentkrav 15) .

Til kjøling av uttaksinnretningen benyttes fortrinnsvis det forgassingsmedium som strømmer inn i løsgodssjiktet (patentkrav 16). Hensiktsmessig skjer tilføringen av forgassingsmediet gjennom uttaksinnretningen og munner ut sentralt i sjakten(patentkrav 17). En i stor utstrekning homogen reaksjonssone i sjaktovnen til fremstilling av brenngass oppnås i forbindelse med den sentrale tilføring av forgassingsmediet ved at uttaksspalten er utformet som ringspalte mellom den nedre rand av uttaksinnretningen og sjaktovnveggen (patentkrav 18). Forgassingsmediet strømmer gjennom reaksjonssonen i sjaktovnen innenfra utover.

Uttakingen av det i høy grad forgassede materiale gjennom . den koniske uttaksinnretning påvirkes ved konusflatens hellingsvinkel. Hellingsvinkelen mellom grunnflaten av uttaksinnretningen og konusflaten skal ikke overskride 30 grader og utgjør fortrinnsvis 20 grader (patentkrav 19). Til transport av materiale som tas ut er det på den mot glødesengen vendende konusflate anordnet lederibber (patentkrav 20). Ved en dreining av uttaksinnretningen føres materialet i glødesengen av lederibbene mot uttaksspalten.

Til uttaksinnretningen er det også festet en eller flere skovler som rager til sjaktovnens bunn og som ved dreining av

uttaksinnretningen transporterer asken som samler seg på sjaktovnens bunn til askeuttaket (patentkrav 21). Over den etterglø-dende aske trekkes den ut av glødesengen avstrømmende brenngass for etterreaksjon med restkarbonen.

Ifølge en ytterligere hensiktsmessig utførelse av sjaktovnen har løsgodssjiktet over munningen for tilførsel av forgassingsmediet en slik høyde at strømningsmotstanden fra løsgods-sjiktet over tilføringen er større enn strømningsmotstanden i tilføringen for forgassingsmediet (patentkrav 22). Dette er særlig fordelaktig når forgassingsmediet innføres i løsgodssjik-tet ved dannelse av et undertrykk ved munningen for tilføringen for luft. Den kraftigere strømningsmotstand i løsgodssjiktet over munningen forhindrer da også i tilfelle av at sjaktovnen er åpen mot atmosfæren for ifylling av materiale som skal forgasses, inntrengningen av sideluft over løsgodssjiktet innsi reaksjonssonen. For regulering av forgassingsmediummengden som skal innføres i løsgodssjiktet, har tilføringen for forgassingsmedium en'gjennomstrømningsregulator som styres i avhengighet av temperaturen i glødesengen (patentkrav 23).

For å kunne benytte sjaktovnen for materialer av den mest forskjellige struktur og med forskjellige forgassingska-rakteristikker, er uttaksinnretningen i sjaktovnen fortrinnsvis anordnet utskiftbar (patentkrav 24). I avhengighet av det materiale som skal forgasses kan så uttaksinnretninger som er til-passet spesielt de forskjellige materialegenskaper innsettes i ovnen.

Den alternative fremgangsmåte utføres fortrinnsvis ved hjelp av en anordning med sjaktovn som har en innretning til avgivelse av varme til forgassing av det i sjakten beliggende materiale, og hvor et uttak for asken er anordnet i eller ved sjaktovnens bunn. Oppfinnelsesmessig er det ved anordningen med sjaktovnen anordnet et første kammer til forbehandling av avfallet fra organiske stoffer ved varmeinnvirkning under luftavstengning ved temperaturer opp til omtrent 550°C, hvor sjakten er etterkoblet som annet ved varmeinnvirkning på materialene ved høyere temperatur tjenende kammer, hvor det ved den øvre del av sjakten munner en tilføring for forgassingsmiddel som skal til- føres materiale som skal forgasses inn i forgassingsrommet-, og hvor sjakten er skilt fra det etterordnede rom ved et gjennom-løp med seg innsnevrende tverrsnitt for gjennomgang av de etter

■forgassingen igjenblivende, ikke brennbare rester, og hvor et avtrekk for brenngassen er anordnet umiddelbart under den ved sjaktens nedre ende beliggende gjennomgang (patentkrav 25). I den nedre del av sjaktovnen er hensiktsmessig en stengeklaff anordnet under tilføringen. Gjennomgangen er fordelaktig utført som en ringspalte eller lengdespalte (patentkrav 26).

En hensiktsmessig utførelse av oppfinnelsen ved sjaktovnen består i at avgasskanaler er tilkoblet sjakten som med sitt forløp omgir ytterveggen av det første kammer (patentkrav 27).

Ved den oppfinnelsesmessige utforming av anordningen med_ sjaktovnen tilføres materiale som skal forgasses de bestemte forgassingsmedier i likestrøm like ved begynnelsen av forgassingsprosessen. Dermed muliggjøres en dosering tilsvarende sammensetningen av de under forgassingen dannede gasser og de faste, brennbare stoffer som passerer forgassingsrommet. Derved mulig-gjøres en løpende tilpasning til de stadig seg endrende forhold ved hensiktsmessig styring.

Ved atskillelse av tørke- og avgassingssonén (første kammer) fra forgassingssonen (annet, kammer hhv. sjakt) er det skaffet to temperaturområder. I tørke- og avgassingssonén rå-der temperaturer til maksimalt 500°C og i forgassingssonen ligger temperaturene ved ca. 800°C (eventuelt opp til 1000°C),dvs. at bare forgassingssonen må fremstilles av temperaturbestandige materialer, mens det for fremstilling av det første kammer er tilstrekkelig med enklere materialer som finnes på markedet.

Ved å skille tørke- og avgassings forløpet fra forgassings-forløpet oppnås videre at forløpene er enda lettere å styre med tanke på å oppnå kvalitetsmessig ensartet brenngass i forgas-singstrinnet for anvendelse utenfor prosessanlegget. Dessuten oppnås en økning av behandlingskapasiteten av anordningen ifølge oppfinnelsen i forhold til hva som oppnås med sammenlignbare, tidligere kjente anordninger.

En' foretrukken utførelse av anordningen med sjaktovnen ifølge oppfinnelsen består i at det første kammer som er innret-tet til forbehandling av .avfallet ved tørking og avgassing, er utformet som en på skrå i forhold til horisontalen liggende dreietrommel med et gasstett slusesystem ved beskikningsenden, og hvis andre ende munner ut ved den øvre del av sjakten som danner forgassingskammeret, slik at materiale som underkastes varmebehandling etter utslusningen fra dreietrommelen kommer inn i ovnsjakten (patentkrav 28) .

Hvis man ved denne utførelse av anordningen med sjaktovnen benytter en sjaktovn med størrelse som hittil, så fører dette til en økning av forarbeidelseskapasiteten i' forhold til sjaktovnen som ble brukt ved utførelsen av fremgangsmåten iføl-ge den første løsning, med det femdobbelte. Forholdet er nemlig slik at ved anvendelse av en av bare sjaktovnen bestående anordning ifølge oppfinnelsen må ikke et bestemt ovntverr-snitt overskrides, fordi det da som følge av den dårlige varme-ledningsevne av avfallet ikke lengre er mulig å tilføre jevnt den nødvendige energi som kreves til tørking, avgassing og forgassing. Ved indirekte varmetilførsel og ut fra ovnsveggene, men også ved direkte varmetilførsel, kan det da danne seg reak-sjonskanaler og randoverløp. Derfor kan ikke omsetningen van-ligvis overskride 1 tonn pr. time hvis utelukkende en sjaktovn benyttes og det forutsettes at prosessen skal forløpe feilfritt.

Ved anvendelse av anordningen med sjaktovn til utførelse av den alternative løsning finner den vesentlige volumforminsking sted i rotasjonstrommelen. Det er videre fordelaktig at sjaktovnen overveiende'tilføres koks, hvorved det oppnås en løsmasse-beskaffenhet som i forhold til vanlig søppelavfall er meget mer gassgjennomslippelig, slik at de forgassingsmedier som i like-strøm tilføres ved innløpet til sjakten, bevirker en jevn, ensartet og fullstendig forgassing.

Fra tidsskriftet "Mull und Abfall" side 293-300 (se særlig tabell 2 samt- venstre spalte side 296) er det tidligere kjent å benytte en rotasjonstrommel av stål til pyrolyse av organiske avfallsstoffer. Denne kjente rotasjonstrommel oppvarmes indirekte med avgassvarme fra en gassmotor eller med avgas-sene fra en gass- og/eller oljebrenner. På begge sider av ro-tas jonstrommelen er det anordnet gasstette slusesystemer som tillater en kontinuerlig beskikning og en kontinuerlig uttaking av restmaterialer. Rørinnbygninger tjener til varmeinnføring og materialomsetning og materialtransport. Ved denne kjente anordning er dog atskillelsen mellom tørking og avgassing fra for gassingen ikke forutsatt. Fremstillingen av en gass jegn og ensartet beskaffenhet og energiinnhold hvis transport kan fore-tas økonomisk frem til et forbrukssted, er bare mulig i mindre utstrekningæ

For å oppnå enklest mulig overgang mellom rotasjonstrommelen og sjaktovnen er det hensiktsmessig å utforme anordningen med sjaktovnen ifølge oppfinnelsen slik at det mellom den ende av rotasjonstrommelen som er bestemt for videreslusing av materiale som er underkastet tørking og avgassing, og sjakten er anordnet et oventil avstengbart mellomkammer som rager over den øvre del av sjakten og som kan stenges fra de ytre omgivelser ved hjelp av en eller flere gasstette sluser (patentkrav 29).

For å oppnå at de bestanddeler som er forbundet med organiske avfallsstoffer, fjernes fra materialstrømmen med stoffer som skal behandles videre, dvs. at de ikke innsluses i forgassingssonen på en ukontrollert måte, er. det fordelaktig å utføre anordningen med sjaktovnen ifølge oppfinnelsen slik at den øvre del av sjakten helt eller delvis er tildekket med en rystesikt og at en sjakt til utslusing av ikke brennbart materiale som kan avstenges med en gasstett sluse også med sin nedre flatesom ligger på høyde med rystesikten eller vibrasjonssikten,munner inn i den øvre del av sjakten på den side som ligger motsatt munningen av dreietrommelen (patentkrav 30) .

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av tre ek-sempler på anordningen til fremstilling av brenngass fra organiske stoffer. Det henvises til tegningene, hvor: Fig. 1 viser skjematisk en anordning til forgassing av avfallsmaterialer av organiske stoffer til utførelse av den før-ste fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen.- Anordningen er vist skjematisk i snitt. Fig. 2 viser likeså i snitt og sterkt skjematisk fremstilt en ytterligere anordning til forgassing av avfall fra organiske stoffer til utførelse av den første fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, og

fig. 3 illustrerer et eksempel på anordningen til utfø-relse av den andre fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen. Også her er anlegget vist i snitt.

Som det fremgår av fig. 1, innmates avfall av organiske stoffer gjennom en fyllesluse 1 som er anordnet på en rørstuss 2 som fører til en sjaktovn 4. I sjaktens øvre del opphetes avfallet til omtrent 550°C og derved tørkes og avgasses. For å oppnå dette er tørkings- og avgassingssonén opphetbar. Opphetin-gen kan enten skje direkte ved anordning av brennere hvorav ba-re en er vist på tegningen, eller kan også skje ved at den gjennom avgassledningen 11 uttatte brenngass føres langs en kanal-strekning 3 som omgir tørke- og avgassingssonén.. Dessuten kan en brenner 8 for direkte opphetning være anordnet ved den øvre inngang til sjaktovnen 4. Om nødvendig kan begge opphetnings-muligheter benyttes samtidig. Til tørke- og avgassingsrommet er det ifølge utførelsen på fig. 1 uten overgang tilkoblet et forgassingsrom 6. Forgassingsrommet er skilt fra ovnens nedre rom ved hjelp av et eller flere sluseelementer 7. En tilførsels-ledning 5 for forgassingsmedium munner ut i den øvre del av forgassingsrommet 6. Som forgassingsmedium kan benyttes en del av brenngassen som er tatt ut fra avgassledningen 11.Sluselementene 7 har en lukket overside og er lagret på en aksel. Når akselen dreies, åpnes slusens gjennomiøpsåpninger som er utformet som langsgående spalter og faste og gassformige produkter fra for-'gassingsrommet.6 kan da sluses ut til det underliggende rom. Avgassledningen 11 munner inn - i det nevnte nedre rom nedenfor slusene 7 og tjener til bortføring av brenngassen som er dannet ved forgassingen og som er kommet inn i rommet under forgassingsrommet 6. Ikke brennbare bestanddeler som kommer inn i rommet under forgassingsrommet 6, ligger til å begynne med på en stengeklaff 10. Fordelen med denne stengeklaff er at det derved lettere oppnås fullstendig videreslusing av asken som dannes under forgassingen og som etterhvert faller ned i askeuttaks-rommet 12.

Fig. 2 viser en sjaktovn 4 som kan tilføres organisk materiale som skal forgasses, særlig organisk avfall. Materialet mates inn i en trakt og transporteres med en skruetrairsportør 13 til sjaktovnens materialinngang 14. I sjaktovnens innerrom dannes av det innførte materiale et løsmasselag 15. Som følge av tyngdekraften beveger materialet seg nedover i ovnen. Materialet opphetes i sjaktovnens øvre område i en forvarmesone A ved hjelp av en rekuperativ varmeveksler 16. Ifølge utførelses-eksemplet er varmeveksleren 16 på enklest mulig måte dannet av et dobbeltvegget rør som omgir den øvre del av sjaktovnen og- dermed danner et mellomrom som gjennomstrømmes av den i sjaktovnen dannede brenngass som i motstrøm med materialets gjennom-løpsretning i sjaktovnen strømmer gjennom mellomrommet. I for-varmesonen A tørkes materialet som skal oppvarmes i varmeutveksling med brenngassen og opphetes til ca. 200°C.

En dreibart lagret uttakingsinnretning 17 er innført nedenfra i sjaktovnen 4 og understøtter den glødeseng 18 som er dannet i det nedre område av løsmasselaget 15. Uttaksinnretningen 17 er anordnet sentralt i sjakten og avsmalnes konisk mot løsmassesjiktet 15. Ved konens eller kjeglens nedre kant finnes en uttaksspalte 19 som er utformet som ringspalte mellom, kjeglens kant og sjaktovnens vegg 20. Spaltens bredde er bestemt i avhengighet av stykkestørrelsen av det materiale som dannes i glødesengen 18 og i overensstemmelse med den ønskede materialomsetning. Til forgassing av finmateriale, f.eks. risskall o.l., har det vist seg hensiktsmessig med en spaltebredde mellom kjeglens kant og sjaktovnsveggen på omtrent 3 til 5 mm. Ved forgassing av finkornet materiale tilsettes i det minste 10 vekt%

grovt materiale. Stykkestørrelsen for det grove materiale velges slik at brodannelser i sjakten unngås. Glødesjiktet 18 danner som følge av forskjellige stykkestørrelse av materialet en siktaktig virkende struktur, slik at bare tilstrekkelig små materialdeler som i høy grad er avgasset, tas ut gjennom uttaksspalten 19.

Sentralt gjennom uttaksinnretningen 17 er det ført en tilførselsinnretning 21 for forgassingsmedium som munner ut i løsmassesjiktet .15 over glødesjiktet 18. Det forgassingsmedium som strømmer gjennom uttaksinnretningen 17, virker som kjølemid-del og forhindrer overhetning av materialet. Samtidig oppvarmes forgassingsmediet før innløpet i løsmassesjiktet. En tildek-ningsinnretning 22 ved enden av tilføringsinnretningen 21 forhindrer inntrengning av løsmasse i tilførselsledningen. Uttaksinnretningen 17 og tilføringsinnretningen 21 danner en enhet. Gjennom tilføringsinnretningen 21 tilføres løsmassesjiktets sone.

23 forgassingsmediet og materialet som skal forgasses,har i denne sone etter varmeutvekslingen med brenngassen en temperatur

på omtrent 200°C. Forgassingsmediet strømmer sammen med den under tørkingen av det materiale som skal forgasses, dannede vanndamp samt med de øvrige i løsmassesjiktet dannede gasser i materialets

gjennomløpsretning i en reaksjonssone B gjennom løsmassesjiktet og under dannelse av brenngass gjennom glødesjiktet. En brenngassledning 24 for bortføring av brenngassen er tilkoblet ovnen ved ovnens askeuttak 25. Brenngassen fjernes ifølge eksemplet ved avsugning fra glødesjiktet ved hjelp av en på tegningen ikke vist sugeinnretning. Brenngassen strømmer gjennom varmeveksleren 16 og nedkjøles der under avgivelse av varme til løsmasse-sjiktet.

Den maksimale temperatur i glødesjiktet 18 er fortrinnsvis innstilt på en temperatur i området mellom 900 og 1000°C.

En temperaturføler 26 som er innført i løsmassesjiktet, måler

en referansetemperatur i sjaktovnen over glødesjiktet 18, som forandrer seg analogt med- reaksjonstemperaturen i glødesjiktet. Temperaturføleren 26 er i funksjonsforbindelse med en gjennom-strømningsregulator 27 som ifølge eksemplet er innsatt i tilfør-selsinnretningen 21 for forgassingsmediet. Gjennomstrømningen av forgassingsmediet i tilførselsinnretningen 21 kan dog også reguleres på en annen måte, f.eks. ved forandring av sugeunder-trykket i brenngassledningen 24 eller ved en kombinasjon ved hjelp av gjennornstrømningsregulatoren 27 og ved innstilling av undertrykket ved askeuttaket 25. Når den forønskede temperatur i glødesjiktet overskrides, strupes tilførselen av forgassingsmedium, mens ved temperaturfall økes tilstrømningen av luft eller oksygen. Glødesjiktets temperatur kan også reguleres ved hjelp av sammensetningen av forgassingsmediet. Med dosert tilsetning av luft, oksygen, vanndamp eller kulldioksyd er det opp-nådd en sikker og rask virkende styring av forgassingsprosessen som følge av den umiddelbare tilførsel av forgassingsmedium til løsmassesjiktet over glødesjiktet.

Uttaksinnretningen 17 har kjegleflater 28 som ifølge eksemplet danner en hellingsvinkel på 20 grader med kjeglens -grunn-flate, som vist ved 29- på tegningen. Ved forgassing av finmateriale har det vist seg at det ved en slik helling av kjeglefla-tene oppnås jevn materialtransport og bortføring av materiale fra glødesjiktet uten uønsket fortetning av materialet og, med samme jevnhet langs uttaksspalten. På kjegleflåtene 28 finnes lederibber 30 som ved dreining av uttakskjeglen fører materialet i glødesjiktet til uttaksspalten 19; Ifølge eksemplet beveges uttaksinnretningen skrittvis ved hjelp av en drivvinnretning 31.

Det forgassede materiale faller gjennom uttaksspalten 19 ned på et askesjikt 32 som danner seg på bunnen av sjaktovnen under uttaksinnretningen 17. Brenngassen som strømmer ut av glødesjiktet, føres for etterreaksjon av restkarbon over askesjiktet 32 og strømmer til askeuttaket 25. På uttaksinnretningen 17 er det festet skovler 33 som rager ned til bunnen av sjaktovnen og som ved dreining av uttaksinnretningen 17 transporterer asken til askeuttaket 25.

Ved en sjaktovn som er utstyrt med en skruetransportør for innmatning av materiale som forklart ovenfor, er sjakten blitt stående oppe oventil for forenkling av materialtilførse-len. For imidlertid å hindre at sideluft kommer inn i den åpne sjakt og trenger gjennom løsmassesjiktet inn i reaksjonssonen, er høyden av løsmassesjiktet i sjaktovnen dimensjonert slik at strømningsmotstanden i løsmassesjiktet over munningen for tilførsel av forgassingsmedium er større enn strømningsmot-standen i tilførselsinnretningen. Tilførselsinnretningen er åpen mot atmosfæren. Som forgassingsmedium benyttes luft som suges inn i ovnens løsmasseskikt.

Ved en sjaktovn av den foran omtalte type med en diameter på 260 mm og en sjakthøyde på 1 m ble risskallet blandet med grovere trepartikler.. Trepartiklenes størrelse var maksimalt omtrent 10 mm. 20 vekt% trepartikler ble tilsatt risskallene. Som minsteverdi har 10 vekt% vist seg å. være gunstig. Det inn-brakte materiale ble forvarmet i sjaktovnens forvarmesone B i varmeutveksling med generatorgassen til omtrent 200°C. Luft ble tilført løsmassesjiktet som forgassingsmiddel. I reaksjonssonen B var løsmassesjiktet omtrent 350 mm langt (høyt?). Den høyeste temperatur i glødesjiktet var 900 til 1000°C. Uttaksinnretningen ble dreid skrittvis med en tidsperiode på ca. 2 minutter, slik at den utførte 2 til 3 omdreininger pr. time.

Ved en omsetning på 12 til 15 kg av det materiale som skulle forgasses pr. time, kunne det fremstilles 30 til 40 m<3>brenngass pr. time.

En annen sjaktovn med 400 mm diameter og 1,5 mi høyde ble brukt- til forgassing av sagmel som også ble blandet med tre- . partikler før innføringen i ovnen. Trepartiklene hadde forskjel-lig størrelse opp til treflistrespon med størrelse på 150 mm i lengde. Reaksjonssonen i denne sjaktovn var 450 mm lang (høy), den maksimale temperatur i glødesjiktet var 900 til 1000 C og uttaksinnretningen utførte 1 til 2 hele omdreininger pr. time under skrittvis bevegelse. Skrittperioden eller tidsperioden var omtrent 4 minutter. Ved en omsetning på 30 til 40 kg materiale som skulle forgasses pr. time, ble det fremstilt ca. lOOm<3>brenngass pr. time.

Dessuten ble sjaktovnen driftskjørt med godt resultat med følgende avfallsstoffer: Sagmel, høvelspon, kakaoskall, opphakket trebark, halmhakkelse, opphakket husholdningsavfall, pelletisert husholdningsavfall, alger.

Gjennomsnittlig hadde den i sjaktovnen fremstilte brenngass følgende sammensetning: 2 volum% CH^, 15 volum% H2, 25 volum% CO, 5 volum% , 53 volum? N2 . Brenngassens varme-verdi var i området fra 5000 til 6000 kJ/m<3>.

Forgassingsprosessen lar seg innstille optimalt ved styring av tilførselen av forgassingsmedium og regulering av materialuttaking. For forskjellige materialer tilpasses forskjellige kjegleformer og spaltevidde i uttaksinnretningen samt reaksjonssonen. I en og samme sjaktovn kan materialer med de for-skjelligste strukturer og forskjellige forgassingsegenskaper forarbeides og behandles til fremstilling av brenngass, fortrinnsvis ved enkel utskiftning av uttaksinnretningen.

Ved den på fig. 3 viste utførelse av anordningen ifølge oppfinnelsen beveges avfallsmaterialet først gjennom fyllings-slusen 1 som er anordnet ved en ende av en på skrå i forhold til vertikalen anordnet rotasjonstrommel 34, inn i den nevnte trommel. Slusen 1 er gasstett. avstengbar. I trommelen 34 opphetes avfallet til omtrent 550°C og derved tørkes og avgasses. Rotasjonstrommelen 34 er derfor opphetbar og opphetning kan skje enten direkte ved anordning av en eller flere brennere 8, hvorav en er vist på tegningen, eller også ved at det under forgassingsrommet 6 til sjaktovnen 4 er tilkoblet en avgassled-..ning 11 for den ved forgassing dannede brennbare gass som ledes slik at gassen føres rundt rotasjonstrommelen 34 idet avgassledningen 11 går inn i en mantelkappe som sammen med trommelen danner et ringformet mellomrom 3 som gjennomstrømmes av brenngassen. Hvis det er hensiktsmessig, kan begge fyringsmåter benyttes. Trommelens 34 avløpsende er gjennom et mellomkammef 35 forbundet med den øvre del av sjaktovnen 4, slik at det i rotasjonstrommelen 34 innførte materiale etter tørking og avgassing sluses inn i ovnens 4 ,sjakt. Det i rotasjonstrommelen 34 tørkede og avgassede materiale føres således først gjennom mellomkammeret 35 som kan avstenges gasstett ved hjelp av sluser 36 og 37 og som er i forbindelse med og ligger over sjaktens øvre del. Den øvre del av sjaktovnen 4 er tildekket med en rystesikt eller vi-brasjonssjikt 38. Fordelen ved denne utførelse er at bare slike produkter kommer inn i forgassingsrommet 6 som kan passere mas-kene i sikten 38.- Det dreier seg da i det vesentlige om ved avgassing dannede forkoksede materialer. De øvrige ikke brennbare avfallsbestanddeler, såsom metalllegemer, føres over vibrasjonssikten 38 til en sjakt 39 som er tilkoblet mellomkammeret 35 og kan avstenges gasstett ved hjelp av en sluse 37 og kan derfra ledes bort. Tilsetninger som kan være nødvendige for-binding av skadelige stoffer som kan danne seg ved varmebehand- • ling av avfall, tilsettes ved denne utførelse av anordningen gjennom den ved mellomkammeret 35'anordnede sluse 36. Den øvre-del av sjaktovnen 4 danner det ved hjelp av en brenner 9 opphet-bare forgassingsrom 6, ved hvis øvre ende det er anordnet innløp for en tilførselsledning 5 for forgassingsmedium. Forgassingsrommet 6 er skilt ved en ringformet spalte fra det underliggende rom, som det fremgår av fig. 3. En rørformet del 4 0 rager ovenfra inn i ovnens sjakt og bærer ved sin nedre ende en kjegleformet del 41. Ringspalten er dannet mellom kjeglens 41 nedre kant og ovnsjaktens tilstøtende vegg. Selvfølgelig kan en slik innsnevring også frembringes på en annen'måte. Den rørformede del 4 0 kan være dreibart anordnet om sin lengdeakse, og i et slikt tilfelle kan det være hensiktsmessig å anordne sideveis inn i sjakten ragende rørearmer (ikke vist på tegningen) som løsner på det materiale som skal forgasses når rørdelen '40 dreies.

De på tegningene viste anordninger kan også brukes til forarbeidelse eller behandling av andre avfallsstoffer, f.eks. brukte bildekk, plastrester, teppeavfall, organiske rester fra treindustrien og skogbruket samt andre spesielle organiske rester som egner seg til fremstilling av brenngass. Forgassingen skjer da særlig jevnt og fullstendig når den på fig. 3 viste anordning benyttes.

Claims (30)

1. Fremgangsmåte til kontinuerlig fremstilling av brenngass fra organiske avfallsmaterialer, hvor avfallet, i kontinuerlig materialstrøm først under luftavstengning tø rkes og avgasses ved opp til 550°C stigende temperaturer og deretter forgasses ved høyere temperaturer, karakterisert ved at senest ved begynnelsen av forgassingsfasen tilsettes det avgassede materiale for forgassing av samme, hvilken forgassing skjer ved temperaturer til omtrent 1000°C, mengder av forgassingsmedium som svarer til endringene i sammensetningen av materialet under materialstrømbevegelsen, hvilket medium omfatter luft, damp, , C>2 eller en blanding av disse.

2. Fremgangsmåte til kontinuerlig fremstilling av brenngass fra organiske avfallsmaterialer, som i kontinuerlig material- strøm først'under luftavstengning tø rkes og avgasses ved temperaturer som stiger opp til ca. 550°C og deretter forgasses ved høyere temperaturer, karakterisert ved at tørking, avgassing og forgassing av avfallsmaterialet utføres i to fra hverandre prosessmessig atskilte trinn, idet avfallsmaterialet tørkes og avgasses i det første trinn og det ved avgassing dannede materiale forgasses i det andre trinn, hvor materialet fø-res slik at rnaterialstrømmen kan avbrytes mellom det første og det andre prosesstrinn for oppnåelse av mekanisk behandling av det ved avgassing dannede materiale, og at det avgassede materiale til forgassing av samme, hvilket skjer ved temperaturer, opp til omtrent 1000°C, tilsettes ved begynnelsen av for-gassingsf asen forgassingsmengder som svarer til endringene i sammensetning av materialet under materialstrømbevegelsen,hvor forgassingsmediet omfatter f.eks. luft, damp, CC^ , 0 2 eller en blanding av_disse materialer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at forgassingsmediet tilføres det materiale som skal forgasses i gjennomløpsretningen av materialet sammen med den under tørking og avgassing dannede gass.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at luft og/eller oksygen tilsettes det under forgassingen dannede glødesjikt for krakking av destillasjonsgassene.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at forgassingsmediet tilsettes i avhengighet av temperaturen som oppstår i det under forgassing dannede glødesjikt.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at forgassingsmediet innføres i en sone i det materiale som skal forgasses, hvor det er' en temperatur på omtrent 200°C.

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at brenngassen som utvikles under forgassingen fjernes gjennom et spalteformet gjennomløp, hvor materialet over spalten holdes til det forgasser.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 7, k a r a k - t e, r i s e r t ved at den dannede brenngass i rekuperativ varmeutveksling tjener til forvarming av det materiale som skal forgasses.

9. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at minst 10 vekt% grovmateriale tilsettes finkornet materiale for forgassing av samme.

10. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den under forgassingen dannede og bort fra glødesjiktet strømmende brenngass føres over et fra gløde-sjiktet uttatt askesjikt til askeuttaket.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at ikke brennbare bestanddeler, såsom metalllegemer fjernes etter avgassingen fra materialstrømmen som skal behandles videre.

12. Sjaktovn til utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1 med ved sjaktens topp anordnet ifyllingsinnretning, med en innretning til avgivelse av varme til tørking og avgassing av det i sjaktens øvre del beliggende materiale samt en innretning til .avgivelse av varme til forgassing av det i sjaktens nedre del beliggende materiale, hvor en uttaking for asJce er anordnet ved sjaktovnens bunn, karakterisert ved at en tilfø-ringsinnretning (5,21) for forgassingsmedium som skal tilsettes det avgassede materiale for forgassing av samme, er anordnet i en slik avstand over det ved den nedre ende av sjakten beliggende gjennomløp (7,17) at forgassingsmediet når det avgassede materiale ved begynnelsen av forgassingsfasen, og at forgassingsrommet er skilt fra det etterordnede rom ved et gjennomløp med seg innsnevrende tverrsnitt for gjennomføring av de etter forgassingen igjenblivende, ikke brennbare rester, og at et avtrekk (11) for brenngassen er anordnet umiddelbart under- gjen-nomløpet.

13.. Sjaktovn ifølge krav 12, karakterisert ved at gjennomløpet er utført som ringspalte eller lengdespalte.

14. Sjaktovn ifølge krav 13, karakterisert ved at gjennomløpet for tilføringsinnretningen er innstillbar ved hjelp av en i avhengighet av temperaturen i glødesjiktet styrt regulator (27), og at glødesjiktet (18) er understøttet ved en kjegleformet utført uttaksinnretning (17) som er anordnet sentralt i sjakten ved ovnens askeuttak og som er kjølt og dreibart lagret og ved hvis nedre kant gjennomløpet er anordnet.

15.. Sjaktovn ifølge krav 12,13 eller 14, karakterisert ved at brenngassledningen (11,24) er tilkoblet rekuperativ varmeveksler (3,16) for oppvarming av løsmaterialsjiktet i sjakten.

16. Sjaktovn ifølge krav 14 eller 15, karakterisert ved at tilføringsinnretningen (21) er forbundet med kjøleledninger for uttaksinnretningen (17).

17. Sjaktovn ifølge krav 16, karakterisert ved at tilføringsinnretningen (21) for forgassingsmedium er ført gjennom uttaksinnretningen (17) og munner ut sentralt i løsmas-sesjiktet (15)- i sjaktovnen (4).

18. Sjaktovn ifølge et av kravene 14 til 17, karakterisert ved at det ved den nedre rand av den kjegleformede uttaksinnretning (17) er anordnet en ringspalte (19) mellom kjeglekanten. og sjaktovnsveggen (20).

19. Sjaktovn ifølge et av kravene 14 til 18, karakterisert ved at den kjegleformede uttaksinnretning (17) har en kjegleflate (28) med en heilingsvinkel på 30 grader, fortrinnsvis en heilingsvinkel (29) på 20 grader.

20. Sjaktovn ifølge et av kravene 14 til 19, karakterisert ved at det på den dreibare uttaksinnretning (17) på den mot glødesjiktet (18) vendende kjegleflate (28) er anbrakt lederibber. (30) for transport av materiale som skal forgasses i glødesjiktet til uttaksspalten.

21. Sjaktovn ifølge et av kravene 14 til 20, karakterisert ved at det på den dreibare uttaksinnretning (17) er anordnet skovler (33) som rager ned til sjaktovnens (4) bunn og tjener til uttransportering av askesjiktet (32) som danner seg på.bunnen av sjaktovnen (4).

22. Sjaktovn ifølge et av kravene 14 til 21, karakterisert ved at det i sjakten beliggende løsmassesjikt (15) har en slik høyde over munningen for tilføringsinnretningen (21) til forgassingsmedium at strømningsmotstanden i løsmassesjiktet (15) over munningen av tilførselsinnretningen (21) for forgassingsmediet er større enn strømningsmotstanden inn i tilførings-innretningen (21) for forgassingsmediet.

23. Sjaktovn ifølge et av kravene 14 til 22, karakterisert ved at det i tilføringsinnretningen (21) for forgassingsmediet er innsatt en gjennomstrø mningsregulator (27) som er styrt ved temperaturen i glødesjiktet.

24... Sjaktovn ifølge et av kravene 14 til 23, karakterisert ved at uttaksinnretningen (17) er anordnet utskiftbar i sjaktovnen (4).

25. Anordning med sjaktovn til utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 2 til 11 med en innretning til avgivelse av varme til forgassing av i sjakten beliggende materiale, med ved sjaktovnens bunn anordnet uttaksinnretning for asken, karakterisert ved at det for forbehandling av avfall av organiske materialer ved varmeinnvirkning under luftavstengning ved temperaturer opp til omtrent 550°C er anordnet et kammer (34) som er ette.rordnet sjakten som et. annet kammer (6) for varmeinnvirkning på materialet ved høyere temperaturer, hvor det ved sjaktens øvre del munner en tilføringsinnretning (5) inn i forgassingsrommet (6) for tilsetning av forgassingsmedium til det materiale som skal forgasses, og at sjakten er skilt fra det etterordnede rom ved et gjennomløp med seg innsnevrende tverrsnitt for gjennomføring av de etter forgassingen gjenblivende, ikke brennbare rester, og at et avtrekk (11) for brenngassen er anordnet umiddelbart under gjennomløpet (7).

26. Anordning ifølge krav 25, karakterisert ved at gjennomløpet er utført som ringspalte eller lengdespalte.

27. Anordning ifølge et av kravene 25 eller 26, karakterisert ved til sjakten tilkoblede avgasskanaler (3) som i sitt forløp omgir ytterveggen av det første kammer.

28. Anordning ifølge et av kravene 25 til 27, k a r a k t e r i s e r t ved at det for forbehandling av avfallet ved tørk- ning og avgassing bestemte første kammer er utført ,som en på skrå til horisontalen liggende rotasjonstrommel (34) med et gasstett slusesystem (1) ved beskikningsenden, og hvis andre ende munner ut i den øvre del av sjakten som danner forgassingskammeret (6), slik at det materiale som underkastes varemebehand-ling etter utslusing fra rotasjonstrommelen (34) kommer inn i ovnsjakten (4).

29. Anordning ifølge krav 28 til utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 11, karakterisert ved at det mellom rotasjonstrommelens (34) ende og sjakten (6) er anordnet et utad avstengbart mellomkammer (35) som griper over den øvre del av sjakten og som er avstengbar ved hjelp av en eller flere gasstette sluser (36,37).

30., Anordning ifølge et av kravene 28 og 29, karakterisert ved at den øvre del av sjakten (4) helt eller delvis er tildekket med en vibrasjonssikt (38) og at en sjakt (39) til utslusing av ikke brennbart materiale og med en gasstett sluse (37) er anordnet i den øvre del av sjakten (4) på den overfor innmunningen til rotasjonstrommelen (34) vendende side, med sin nedre sjaktside på høyde med vibrasjonssikten (38).