PT99145A

PT99145A - Processo aperfeicoado para a introducao de ar num queimador rotativo

Info

Publication number: PT99145A
Application number: PT99145A
Authority: PT
Inventors: William Gerard Collins Jr; Suh Yong Lee
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1991-10-03
Publication date: 1993-11-30
Also published as: ES2051162R; ES2051162A2; GB2248488B; NL9101547A; KR920008408A; US5031549A; GB9120969D0; JPH04324014A; ES2051162B1; CA2050431A1; GB2248488A

Description

Descrição referente à patente de invenção de WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION, norte-americana, industrial e comercial, estabelecida em Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15222, Estados Unidos da América, (inventores: William Gerard Collins, Jr. e Suh Yohg Lee, residentes nos Estados Unidos da América\"PROCESSO APERFEIÇOADO PARA A INTRODUÇÃO DE AR NUM QUEIMADOR ROTATIVO»

DESCRICÃQ A presente invenção refere-se a um incinerador de resíduos de lixos urbanos sólidos com um queimador rotativo e mais particularmente a um processo de aperfeiçoamento da introdução de ar no queimador rotativo de modo a reduzir substancialmente a quantidade de monóxido de carbono produzido na queima de resíduos de lixos urbanos sólidos. 1

J A incineração provou ser um processo viável de reduzir a quantidade de resíduos de lixos urbanos sólidos que são deitados em lixeiras de terra e que produzem calor utilizável, que pode ser transformado em electricidade. Para conseguir cumprir as normas da poluição de ar cada vez mais exigentes que são impostas aos gases de saída das chaminés do incinerador e particularmente a redução de CO, mantendo ainda o teor de NOx a um baixo valor, tornou-se necessário aperfeiçoar o processo de combustão dentro do queimador rotativo.

De entre os objectos da invenção pode referir-se um processo para o aperfeiçoamento da combustão dentro de um queimador rotativo que queima resíduos de lixos urbanos sólidos de forma a reduzir substancialmente a quantidade de CO e de hidrocarbonetos nos gases efluentes da chaminé.

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Em geral, um processo aperfeiçoado para introduzir o ar num queimador rotativo, quando efectuado de acordo com a presente invenção, compreende as fases de: utilização de um queimador rotativo formado a partir de um conjunto cilíndrico de tubos de refrigeração separados por meio de uma alheta entre tubos adjacentes, possuindo as alhetas várias aberturas colocadas ao longo do seu comprimento para introduzir ar de combustão dentro do queimador rotativo e possuindo uma extremidade de admissão para introduzir resíduos de lixos urbanos sólidos e uma saída para a extracção de cinzas e de gases efluentes; introdução de resíduos de lixos urbanos sólidos na admissão 2

J do queimador rotativo; proporcionarem-se várias caixas de ar para introduzir ar no queimador rotativo de forma a fornecer separadamente ar de sub-inflamação, ar de sobre-inflamação e ar de sobre-combustão; medição da percentagem de oxigénio nos gases efluentes? introdução rapidamente de ar de sobre-combustão no queimador rotativo como resposta a uma diminuição na percentagem de oxigénio nos gases efluentes de forma a manter o teor de CO nos gases efluentes a valores aceitáveis. A invenção tal como descrita nas reivindicações tornar-se-á mais óbvia através da seguinte descrição detalhada que é feita em ligação com os desenhos anexos, nos quais os números de referência semelhantes referem-se a partes semelhantes em todos os desenhos e nos quais: A Figura l é uma vista esquemática de um incinerador de resíduos de lixos urbanos construído de acordo com a presente invenção;

J A Figura 2 é uma vista em secção ampliada e parcial do queimador rotativo e da caixa de ar adjacente à saída do queimador; e A Figura 3 é uma ampliação da área A da Figura 2.

Referindo agora aos desenhos em pormenor e em particular às Figuras l, 2 e 3 é mostrado um incinerador 1 para a queima de resíduos de lixos urbanos sólidos 2 num queimador rotativo 3. 0 queimador rotativo 3, como se mostra melhor nas Figuras 2 e 3, é constituído por um 3

J conjunto cilíndrico de tubos ou tubagens 5 com placa ou alheta 7 que liga tubos adjacentes 5. A alheta 7 tem várias aberturas ou furos 9 através dos quais é introduzido o ar de combustão para o interior do queimador rotativo 3. 0 queimador rotativo 3 é colocado de forma a poder rodar num eixo inclinado dentro de uma caixa de ar 13. Os resíduos de lixos urbanos sólidos 2 que se pretendem incinerar são introduzidos através de uma admissão, cuja extremidade é representada na parte esquerda da Figura 1, por uma caixa de recepção 15 e rolo em direcção a uma extremidade de saída à medida que o queimador 3 roda em rodas metálicas, que engatam rolos afastados (não representados). Os furos ou aberturas 9 nas alhetas 7 permitem que o ar de combustão introduzido a partir da caixa de ar 13 entre no queimador rotativo 3. Os resíduos em combustão em rolamento 2, como se mostra na Figura 2, tendem a subir por um dos lados do queimador 3 à medida que ele roda. A caixa de ar 13 está dividida em vários compartimentos para fornecer ar de combustão a várias zonas separadamente controladas do queimador 3 ou zonas Zl, Z2, Z3 e Z4. A zona Z1 está colocada de forma adjacente à extremidade de admissão do queimador 3 e a zona Z4 está colocada de forma adjacente à extremidade de rejeição do queimador 3. Em cada uma das zonas a caixa de ar 13 está ainda dividida em outros compartimentos ou partes que fornecem ar para a parte inferior do resíduos em queima 2 e esta parte é assim designada como caixa de ar de sub-inflamação 21 e uma parte 4

da caixa de ar adjacente 23 é colocada de forma a fornecer ar de combustão por cima dos resíduos em combustão e é assim designada como caixa de ar de sobre-inflamação 23. Existe um compartimento adicional ou parte de caixa de ar 25, que fornece ar sobre o queimador e é assim designada como caixa de ar de sobre-combustão 25. É colocado um aquecedor (não representado) para controlar a temperatura do ar de combustão nas várias zonas.

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Faz-se circular um fluido de refrigeração, que é a água, através dos tubos ou tubagens do queimador 5 para refrigerá-los e também as alhetas 7 e aumentar a sua vida útil. A água é fornecida por meio de um par de bombas 27, que aspiram a água de um barrilete de água 29 numa caldeira de paredes de água de recuperação de calor 31 e fazem regressar o fluido de refrigeração aquecido vindo do queimador rotativo 3 para um barrilete de vapor 33 através de uma ligação rotativa 35 e da tubagem associada 37. Os sólidos incluindo combustíveis, não combustíveis, cinzas e gases quentes saem pela extremidade de rejeição do queimador 3. Os sólidos caem num cinzeiro 39 e os gases quentes e alguma cinza rolante sobem para uma parte da fornalha 41 da caldeira 31 e passam por um analisador e controlador de oxigénio 43.

Os resíduos de lixos urbanos 2 sólidos incluem materiais com alto poder calorífico e também com alto teor de carbono como por exemplo pneus, serradura, partículas de asfalto e muitos outros materiais, que entram no queimador 5

J 3 mim regime irregular e com quantidades que variam bastante, e que causam flutuações rápidas e esporádicas na taxa de queima e na temperatura de queima e assim o controlo do monóxido de carbono, CO, dos gases efluentes dentro de limites definidos numa variação de tempo relativamente curta, por exemplo 100 ppm em média durante 1 hora, exige uma resposta rápida a estas variações de modo a evitar picos elevados de CO, que levariam o valor médio para fora dos limites aceitáveis. Para responder rapidamente a estas variações esporádicas nas caraterísticas de queima e manter uma percentagem de CO num valor aceitável, é introduzida uma grande quantidade de ar no queimador rotativo 3 através da caixa de ar de sobre-combustão 25. A quantidade de ar introduzida como ar de sobre-combustão pode ser até 30 a 50% do ar total fornecido ao queimador rotativo 3. Se este ar adicional for adicionado através das caixas de ar de sub-inflamação e de sobre-inflamação 21 e 23 o ar adicional aumenta a taxa de queima e não reduz os picos súbitos de CO. Por iniciação da indução rápida do ar de sobre-combustão em resposta a uma diminuição na percentagem de oxigénio no gás de rejeição, o sistema responde com velocidade suficiente para queimar o CO no espaço gasoso dentro do queimador 3 por mistura eficiente de quantidades em excesso de 02 com os gases turbulentos dentro do queimador 3 para manter a percentagem média pretendida de CO numa variação de tempo relativamente curta. Isto é conseguido através de registos de actuação 51 6

em condutas que alimentam as caixas de ar de sobre-combustão 25. Os registos 51 são operados como resposta à alteração na percentagem de oxigénio (02) nos gases efluentes. A percentagem de 02 em excesso é geralmente controlada a um valor previamente fixado, por exemplo 6% de oxigénio em excesso. Os registos 51 estarão por exemplo totalmente abertos, se o 02 em excesso descer até 4% e totalmente fechados se o 02 em excesso atingir 7%. A realização que se mostra introduz ar de sobre-combustão em todas as zonas Z1 até Z4, contudo actualmente a introdução de ar de sobre-combustão na zona Z4 é a preferida, e revelou ser eficaz em proporcionar uma resposta rápida às alterações no teor de oxigénio nos gases efluentes para manter o CO dentro dos limites pré-determinados mesmo durante curtos intervalos de tempo.

Uma vantagem adicional deste processo aperfeiçoado de introduzir ar no queimador é de que mesmo com a introdução irregular de materiais com poderes caloríficos muito elevados, a elevada turbulência no espaço gasoso dentro do queimador coopera com o baixo valor de 02 no leito de queima para manter um baixo valor de Ν0χ. Assim, para além de produzir quantidades muito pequenas admissíveis de CO, a quantidade de Ν0χ é também mantida muito abaixo dos valores permitidos.

Embora as realizações preferidas aqui descritas representem a melhor prática desta invenção actualmente contemplada pelo inventor, serão aparentes para os 7

Claims

especialistas várias modificações e adaptações desta invenção. Assim, as realizações devem ser consideradas como ilustrativas e exemplares, e deve entender-se que as reivindicações pretendem cobrir essas modificações e adaptações quando consideradas dentro do espírito e do âmbito da presente invenção.

REIVINDICAÇÕES - Ia -

Processo aperfeiçoado para a introdução de ar num queimador rotativo constituído por um conjunto cilíndrico de tubos de refrigeração separados por meio de uma alheta entre tubos adjacentes, possuindo as alhetas várias aberturas dispostas ao longo do seu comprimento para a introdução de ar de combustão no queimador rotativo e possuindo uma extremidade de admissão para a introdução de resíduos de lixos urbanos e uma extremidade de saída pela qual se eliminam cinzas e gases efluentes, caracterizado por compreender as fases de se proporcionarem várias caixas de ar para o queimador rotativo para introduzir ar através das aberturas nas alhetas do queimador rotativo para fornecer separadamente ar de sub-inflamação, ar sobre-inflamação e ar sobre-combustão, medir-se a percentagem de oxigénio nos gases efluentes, introduzir-se rapidamente ar supra-queimador no 8 ι

queimador rotativo como resposta a uma queda na percentagem de oxigénio nos gases efluentes para manter o teor de CO nos gases efluentes com valores aceitáveis. - 2a - Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por a fase de se introduzir ar de sobre-combustão compreender a introdução de ar de modo a

proporcionar cerca de 30 a 50% do ar fornecido ao queimador rotativo como ar de sobre-combustão. - 3fl - Processo de acordo com a reivindicação 1

caracterizado por a fase de se proporcionarem caixas de ar para o queimador rotativo para introduzir ar no queimador rotativo para proporcionar separadamente ar de sub-inflamação, ar de sobre-inflamação e ar de sobre-combustão compreender proporcionar-se pelo menos uma caixa de ar para fornecer ar de sobre-inflamação adjacente á extremidade de saída do queimador. - 4a - Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por a fase de se introduzir rapidamente ar sobre-combustão no queimador rotativo ser uma resposta a uma queda na percentagem de oxigénio nos gases efluentes para um valor inferior a um nível pré-determindo. - 5a - Processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por a fase de se introduzir ar de sobre- 9 combustão compreender a abertura e fecho de um registo para a regulação do caudal de ar na caixa de ar de sobre-combustão. A requerente reivindica ainda a prioridade do pedido norte-americano apresentado em 4 de Outubro de 1990, sob o número de série 592,734.

Lisboa, 3 de Outubro de 1991

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