CN1004224B - 焚烧熔化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供有机物、无机物、金属等被处理物的焚烧熔化装置。该装置包括圆柱形或棱柱形的卧式炉体，将炉体围绕其纵向轴线在两上旋转方向上旋转的驱动装置，以及燃烧装置，其中，炉体有一个在其一个纵向端壁上形成的被处理物投入口，装有烟道的护罩配置在炉体的出炉口的一侧，炉体以可转动的方式套合在护罩上，出炉口的开口向着所述护罩的内部，出炉口形成的炉体的另一个纵向端壁的与所述纵向轴经偏心的位置上。熔化物容器以可装卸的方式密封地安装在护罩的底端。

Description

焚烧熔化装置

本发明是有关焚烧熔化有机物、无机物、金属等的焚烧熔化装置。

现有的焚烧熔化有机物、无机物、金属等（以下称为被处理物）的焚烧熔化装置有如金属熔化炉、废水污泥熔化炉、城市垃圾和工业废料的焚烧熔化处理装置及由原子能发电站等产生的放射性废料的焚烧熔化凝固处理装置等。

这种焚烧熔化装置所必须具备的条件主要可以举出如下3点。

（1）必须是熔化物的出炉及停止出炉要简而易行，而且被处理物在炉内滞留时间可任意设定的。也就是说可以安全而且简单地控制高温的熔化物的出炉和停止出炉是必不可少的。

还有不受炉内熔化物量等的限制，可以任意地控制出炉及停止出炉，以及根据被处理物来设定加热、混合时间，也就是可以设定被处理物在炉内的滞留时间是很重要的。

（2）必须是熔化物一定能从炉内取出。特别是不要引起熔化物一部分风化或者是未熔化的被处理物阻塞出炉口之类的事故。

（3）被处理物的焚烧熔化、出炉、冷却的一系列处理工序是必须在保持密封的处理装置内处理完毕。

也就是说，被处理物处于熔化状态时，为了防止所产生的气体，尘埃等的扩散，以及被处理物中含有的有害物质有可能转移到大气中时，为了防止该有害物质的扩散而必须采用密封式的处理装置。

可是作为历来所知的焚烧熔化装置，虽然有如下各种方式，但分别都有如下的缺点。

A.把出炉口设在加热室的底部，采用滑动闸门等来开闭该出炉口从而控制熔化物的出炉及停止出炉的装置。

在这种装置里有容易引起出炉部的闭塞，以及滑动闸门等损耗厉害而须要经常维修保养的缺点。

B.出炉口设在加热室的侧壁或底部，通过强制冷却出炉口的近处使熔化物部份凝固来封闭出炉口，在出炉时就部分地加热出炉口的旁边，使出炉口近处的凝固物再熔化的装置。

该装置有控制出炉及停止出炉所需的设备要很大，而且操作也很复杂等缺点。

C.使熔化物从设在加热室侧壁的溢流口溢流取出的装置。

该装置有溢流口易于闭塞，还有为了控制被处理物在炉内滞留的时间而必须小心地控制被处理物的投入速度、熔化物的特性等缺点。

D.对投入到容器或铸型内的被处理物进行加热、熔化并直接冷却的装置。

该装置由于容器或者铸型要直接接受加热源或来自熔化物的高温，所以有容器不易耐热，绝热，以及不适于进行连续性或半连续性的处理的缺点。

E.加热熔化被处理物层的表层，使熔化物以自重落下，再从加热室的下部取出的装置。

这种装置由于不作熔化物的浇口杯，被处理物在炉内的滞留时间很短，很容易造成被处理物的熔化、混合不充分的现象。

F.被处理物用开放型加热室加热、熔化之后，使加热室倾斜取出内部的熔化物的装置。

该装置虽然可以任意设计被处理物在炉内的滞留时间而且完全能够取出熔化物，但是出炉时要做到密封很困难，还有不适于进行连续性或半连续性的处理的缺点。

美国专利US3，861，335公开了一种旋转式焚烧炉，该炉有卧式圆柱形炉体、并设有被处理物投入口和出炉口，炉体内壁装有燃烧器。同时，炉体可绕中心轴正反向转动，但是这种炉，投入的废料经过焚烧，以固体燃料（灰）的形式排出，并不能以熔化物的形式从熔化物出口排出。

现有的焚烧熔化装置具有如上所说明的种种缺点。

特别是在焚烧熔化放射性废料，再形成固体时，要求能够把熔化物从炉内完全而且安全的取出，同时这一系列的操作都必须在密封状态下进行。因而就急需能够生产出满足上述要求的焚烧熔化装置。

本发明的第1个目的是提供可以简单并且可靠地控制熔化物的出炉及停止出炉的焚烧熔化装置。

本发明的第2个目的是提供可以任意设定被处理物在炉内的滞留时间的焚烧熔化装置。

本发明的第3个目的是提供可以把焚烧、熔化、取出及凝固工序于密封状态下处理完毕的焚烧熔化装置。

本发明的第4个目的是提供特别适合于放射性废料的焚烧、熔化、凝固的装置。

按照本发明，焚烧熔化装置包括圆柱形或棱柱形的卧式炉体，将炉体围绕其纵向轴线在两个旋转方向上旋转的驱动装置，以及炉体上设置的燃烧装置，其中，炉体有一个在其一个纵向端壁上形成的被处理物投入口，以及在另一端的熔化物出炉口，装有烟道的护罩配置在炉体的熔化物的出炉口的一侧，所述炉体以可转动的方式套合在所述护罩上，熔化物出炉口的开口向着所述护罩的内部，炉体上熔化物出炉口所在的一端设有纵向端壁，上述熔化物出炉口形成在该纵向端壁上，并位于与所述炉体纵向轴线偏心的位置上。熔化物容器以可装卸的方式密封地安装在所述护罩的底端。

图1是本发明第一实施例的焚烧熔化装置的侧视图，

图2是第一实施例的炉体及防护罩的侧剖视图，

图3是图2的炉体沿Ⅰ-Ⅰ线的剖视图，

图4是表示炉体变型的剖视图，

图5A、图5B、图5C及图5D是表示第一实施例的焚烧熔化装置的操作过程的侧剖视图，

图6是表示本发明的第2实施例的侧剖视图，

图7是表示采用本发明之装置的焚烧熔化方法的工序图。

以下根据附图所示的实施例对本发明进行说明。

图1～图5A～图5D是表示本发明的第一实施例。

首先，这种焚烧熔化装置是由如图1及图2所示的炉体1及防护罩2的主要部份所组成。

炉体1是卧式的棱柱形或圆柱形，最好是卧式圆柱形。

而且炉体1如图2所示在圆柱形金属制的炉壳10的内壁被复有耐火、绝热材料11，进而炉体1还能根据需要进行强制冷却。

这里所指的这种强制冷却方式虽然可以根据需要采用风冷式或水冷式，但是被处理物中的氯乙烯等包含有在焚烧时产生氯化氢的物质，而在有恐于由于这种氯化氢的冷凝会腐蚀炉壳10的时候，就要采用能够把炉壳温度保持在从100至200℃以上使氯化氢不能冷凝，并且能够把炉壳温度保持在从300至400℃以下使炉壳10的机械强度不会降低的风冷式来控制炉壳温度。

在炉体1的端壁上从炉体1的中心轴0-0偏心的位置设有出炉口16，在另一端则设有被处理物投入口13。

作为把在炉体1里面产生气体导入保护罩2一边的烟道，也可用如图2所示的出炉口16来兼用，但也可以象图4所示的那样设置与出炉口16分开而与中心轴0-0同心的烟道25。

如图1所示，炉体1是以长度方向水平或稍微倾斜并可自动旋转地载置在设于机台30的一对滚轮辊7上。

进而，设在炉体1外周的齿轮6是与另设于机台30上方的由可正反向旋转的马达8带动旋转的齿轮21相啮合，这样可使炉体1作正反向的旋转。

这时炉体1的活动范围至少是以可从设在炉体1的出炉口16取出熔化物为限，而其范围仍可根据需要作适宜的选择。

还有如图3及图4所示在炉体1里面还设有加热被处理物的燃烧器20及用来焚烧被处理物的二次空气送入口23。

而燃烧器20及二次空气送入口23可以设置在如图3及图4所示的圆筒形的炉体1的圆周方向的侧面，不过也可以轴向设置。

防护罩2是固定式的，金属外壳14的内壁被复有耐火，绝热材料15。

炉体1是套合着该防护罩2且不影响到炉体1的的转动，而且套合部采用密封的形式以防止在炉体1里面产生的气体泄漏到炉外。

此外，在该防护罩2还设置有与炉体1的出炉口16相对的燃烧器19，以及还设有二次空气送入口24。

此外，在该防护罩2的上部设有一烟道22，在炉体1里面产生的气体就由出炉口16通过烟道22排出。

在此由烟道所排出的气体，虽然可送到另外的废气处理装置，但是为了使在焚烧处理被处理物时产生的可燃性气体和可燃性灰尘等得于燃烧，最好是要让该防护罩具有二次燃烧室的作用，使产生的气体通过燃烧器19的助燃作二次燃烧之后再排出。

在防护罩2的底部设有一流通熔化物的流通口17，而且该流通口17是通过用耐火，绝热材料制的滑动式挡板18来进行开闭的。

还有如图1所示，对着上述的流通口还设有收容熔化物的容器3，该容器3是由液压千斤顶等公知的方法推上防护罩2的方向，对着流通口17而紧贴着防护罩2。

在此应该指出的是，熔化物要在容器3内冷却凝固时，就可设置上述之容器3，要在铸型内冷却凝固时则采用铸型，而要进行粒状凝固的时候可用水槽，但分别都是接着流通口17设置的。

还有如图1所示，在炉体1的被处理物投入口13一边还连结着被处理物供给器4而不影响到炉体1的旋转，作为这种被处理物供给器，可以采用螺旋送料式、推进式等的所周知的供给器。

以下根据图5A～图5D对上述实施例1的焚烧熔化装置的焚烧熔化处理作业进行说明。

首先如图5A所示，为了防止炉体1里面的熔化物M流出，由可逆式转向的马达8转动炉体1，使出炉口16处于熔化物M上方的位置，还有，在防护罩2的底部以上述之方法压接着容器3。

接着对燃烧器20点火，被处理物由被处理物供给器4从被处理物投入口13连续或间断地投入炉体1里面，进行焚烧熔化。

这时可逆式转向马达8就以如图5A的X标记所示方向作间歇式的正反向旋转，使炉体1正反向摇动从而对炉体1内的被处理物进行搅拌。通过搅拌，被处理物不仅能够均匀加热，而且被处理物焚烧所需的氧气能遍布各处，使被处理物能够完全焚烧。

还有，熔化物M经搅拌变得很均匀，把熔化物M冷却凝固之后也就能获得均质的固体。

在炉体1内产生的气体是通过兼作烟道的出炉口16，或者是，通过如图4所示的另一个烟道25，导入防护罩2，而气体中含有可燃性的气体和尘埃时，气体就在防护罩2内在燃烧器19的助燃下，作二次燃烧之后，通过烟道22被送到另一废气燃烧装置。

接着，经过予定的加热时间之后，打开滑动式闸板18，可逆式转向马达旋转，转动炉体1，出炉口16就如图5B所示处于熔化物M的液面下的位置，于是，熔化物M就通过出炉口16、流通口17向下流入容器3。

这时，由于容器3紧贴着流通口17，所以防护罩2内的气体介质就不会漏到外部空气中。

还有通过控制炉体1的转动，停止来控制出炉口16接触熔化物M的位置，以致可以对出炉速度进行控制。

此外，通过用防护罩一边的燃烧器19来对炉体1的出炉口16附近进行加热，可以防止由于熔化物M的粘性增加或凝固而闭塞出炉口16的事故。

予定的量出炉完毕之后，就转动炉体1，使出炉口16转到脱离熔化物M液面的位置，就如图5C所示的出炉停止状态那样停止出炉。

此后就以上述同样方式重复进行被处理物的焚烧熔化，出炉及停止出炉。还有在交换容器3的时候，就如图5D所示关闭滑动式闸板18，把防护罩2内的气体介质与外部空气隔绝之后才交换容器3。

图6表示本发明的第二实施例。

在第二实施例里，防护罩2是通过烟道33联接着焚烧炉26，在焚烧炉26里是利用在炉炉体1内产生的高温废气来对可燃性被处理物进行焚烧。

焚烧炉26设有被处理物投入口27、烟道28、炉灰取出口31，以及设有助燃用的燃烧器34。二次空气送入口29。

此外，焚烧炉26除了可采用如图6所示的立式固定层方式以外也可采用炉篦式等众所周知的方式。

该第二实施例具有下述之特点。

可燃物的焚烧可在比较低温下进行，但需要有较大的炉内容积，反之难燃物及不燃物的焚烧熔化可用较小的炉内容积，但必须加热到高温。

因此，炉体1用以高温焚烧熔化难燃物、不燃物，把由此产生的废气导入拥有较大容积的焚烧炉26，在此对可燃物进行焚烧，以致可以高效地进行焚烧熔化。

第二实施例所进行的焚烧熔化作业如下。

首先，可燃性的被处理物是从被处理物投入口27投入焚烧炉26，由在炉体1里面产生并通过烟道33导入到焚烧炉26内的高温气体来进行加热、焚烧。

在起动时等，在炉体1内所产生的气体温度还低的情况下，可根据需要由燃烧器34来进行助燃。

炉灰堆积在焚烧炉26的底部，则可通过闸板32从炉灰取出口31取出。

难燃物、不燃物还有从焚烧炉26取出的炉灰就投入炉体1，以和上述实施例一相同的工序进行焚烧熔化。

通过上述第一和第二实施例，对本发明的焚烧熔化装置作了说明，但是在采用这些装置对被处理物进行焚烧熔化处理之中，会大量产生含有可燃性气体，有害气体以及灰尘等的废气。

特别是被处理物是放射性污染物，由于要高温进行焚烧熔化处理，以C_S为代表的低沸点的原子核素及其部分化合物就会挥发转移到废气里。

还有这些放射性物质还会聚集在各种装置及管道之中。

因此，废气的处理方法就以含有放射性物质的废料的处理方法为例根据图7来进行说明。

首先将可燃性，难燃性及不燃性的各种固体废料A，废杂机械材料及捆包体B单独或者是作为混合物投入到本发明的焚烧熔化装置C中，然后供给燃料，空气进行焚烧、熔化。

另外废杂机械材料B还可按所需规格切断。

产生的高温废气就送到如同图6所示的焚烧炉26的二次燃烧室D进行再燃烧。该二次燃烧室D中的灰尘是在炉灰E里用添加剂混合之后，返回焚烧熔化装置C。二次燃烧室D排出的废气用直接接触洗涤机F与洗涤液或者废液G相接触一下，就对该废气进行冷却洗涤。

这里所述及的洗涤液可以是工业用水，城市用水等。也可冷凝由洗涤器F产生的蒸汽来循环使用。还有所谓的废液G是从处理放射性物质的设施排出的洗涤废水，排泄废水等，或者是它们的浓缩液、放射性废料。冷却洗涤的结果是把含在废气里的成份吸收到洗涤液等里，另外再把洗涤液等加以浓缩。

浓缩之后的洗涤液等经回收液罐H与炉灰E混合之后，返回焚烧熔化装置C。

另外，从洗涤机F排出的废气送到洗涤塔I，由冷却该废气所得的冷凝水进行洗涤，洗涤水则返回洗涤机F。

还有残留在废气中的SOx成份等会使冷凝水酸化，为了能够防止SOx等的吸收率的下降及控制直接接触洗涤机F的pH值，要以Na、K、Mg、Ca等的氢氧化物或者是至少1种的碳酸盐作为中和剂添加在冷凝水里。

出自洗涤塔I的废气，为防止水份冷凝作若干加温之后，通过过滤装置J，并在此把残留灰尘全部去掉，进而再经放射性及有害成份的监测器K释放到大气中。

另外就是和用焚烧熔化装置C焚烧熔化，装入上述实施例一和二说明的容器3冷却之后的凝固体M，经有害监测器N收存在储藏室里。

如上述说明的本发明的焚烧熔化装置具有下述之显著的效果。

（1）在本发明的焚烧熔化装置的炉体里，因为出炉口是设在炉体中心轴的偏心的位置而且炉体能自由转动，通过转动炉体并使其停止可简单并安全地进行熔化物的出炉及停止出炉，进而还具有控制出炉速度的效果。

（2）由于不受炉体内熔化物的量等的限制而可任意出炉及停止出炉，所以可任意设定被处理物在炉内的滞留时间。

（3）如上述（1），因为出炉口是在偏心的位置，所以把出炉口放在上方，摇动炉体也不会溢出熔化物，还有熔化物从出炉口流到防护罩一边时，只要把出炉口对着下方就能简单地流出。

（4）由于可任意摇动炉体而对炉体内的被处理物进行了充分的搅拌，可有效地加热并促进通风效果，而可高效地对处理物进行焚烧。

（5）因摇动炉体可以搅拌混合熔化物，由此能促进熔化速度以及均匀熔化物，同时由于促进了熔化物的去泡，所以冷却熔化物而得到的凝固体不但均质而且精细。

（6）冷却凝固熔化物的容器是以可自由交换的方式设在炉体的出炉口或固定设于该出炉口一边的防护罩上，特别在焚烧熔化放射性废料等时，由于从该废料的加热到熔化物的凝固的工序都是可在密封下进行，所以包含在废料中的放射性核素即使以蒸汽或尘埃的形式转移到废气中，也只能跑到烟道在废气处理装置被处理，而由于是密封的状态而不会释放到炉体外，而能够保证安全性。

Claims (9)

1、一种焚烧熔化装置，包括圆柱形或棱柱形的卧式炉体、将炉体围绕其纵向轴线在两个旋转方向上旋转的驱动装置以及炉体上设置的燃烧装置，其中，炉体有一个在其一个纵向端壁上形成的被处理物投入口，以及在另一端的熔化物出炉口，装有烟道的护罩配置在炉体的熔化物的出炉口的一侧，所述炉体以可转动的方式套合在所述护罩上，熔化物出炉口的开口向着所述护罩的内部，其特征在于炉体（1）上熔化物出炉口（16）所在的一端设有纵向端壁，所述熔化物出炉口（16）形成在该纵向端壁上，并位于与所述炉体纵向轴线偏心的位置上，在所述护罩（2）的底端以可装卸的方式密封地安装有熔化物容器（3）。

2、如权利要求1所述的焚烧熔化装置，其特征是在所述护罩（2）上与所述炉体（1）的熔化物出炉口（16）相对的位置上设置有第二燃烧器（19）。

3、如权利要求1所述的焚烧熔化装置，其特征是通过所述护罩（2）的烟道（33）连接有一个焚烧炉（26）。

4、如权利要求3所述的焚烧熔化装置，其特征是在所述护罩（2）上与所述炉体（1）的熔化物出炉口（16）相对的位置上设置有第二燃烧器（19）。

5、如权利要求3所述的焚烧熔化装置，其特征是所述焚烧炉（26）设有空气入口（29）。

6、如权利要求3所述的焚烧熔化装置，其特征是所述焚烧炉（26）装有第二燃烧器（34）。

7、如权利要求3所述的焚烧熔化装置，其特征是所述焚烧炉（26）设有物料投入口（27）。

8、如权利要求3所述的焚烧熔化装置，其特征是所述焚烧炉（26）设有炉灰取出口（31）。

9、如权利要求3所述的焚烧熔化装置，其特征是所述焚烧炉（26）设有烟道（28）。

Images