CN101346319B - 水泥烧成装置及高含水有机废弃物的干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能减轻干燥设备爆炸的危险性、避免干燥污泥作为燃料的价值降低、能更高效地使高含水有机废弃物干燥的水泥烧成装置及高含水有机废弃物的干燥方法。水泥烧成装置(1)备有干燥装置(6)，其供给有从水泥窑(2)的预加热器旋风分离器(3A～3D)的出口部或顶部抽出的燃烧气体，使含有40质量％以上水分的高含水有机废弃物(W)干燥。干燥装置(6)可使用破碎气流干燥机，其中，使燃烧气体(G)与高含水有机废弃物(W)直接接触，一边破碎高含水有机废弃物(W)一边使之干燥。还备有从上述区域抽出的燃烧气体中分离粉尘的粗粉分离装置(12)，被粗粉分离装置(12)分离粉尘后的燃烧气体(G)被供给到干燥装置(6)，把供给到干燥装置(6)的气体的粉尘浓度调节为0.05kg/Nm3以上、0.35kg/Nm3以下。
Description
技术领域
本发明涉及能安全而高效地将高含水有机污泥等的高含水有机废弃物干燥的水泥烧成装置、以及利用该装置的高含水有机废弃物的干燥方法。
背景技术
已往，为了用水泥烧成装置处理城市垃圾等的废弃物，提出了各种装置及方法。例如，专利文献1揭示的技术是，把熟料冷却器的一部分高温空气导入使城市垃圾等的废弃物干燥的干燥装置，使从干燥装置出来的排气再返回熟料冷却器，把混入了干燥装置排气的熟料冷却器的高温空气作为水泥窑或煅烧炉的燃烧用空气加以使用。
专利文献2揭示的技术是，用水泥烧成装置焚烧可燃性废弃物时，利用熟料冷却器的一部分高温空气焚烧可燃性废弃物，把废弃物焚烧过程中产生的排气导入用于加热水泥原料的预加热器，并且，将废弃物焚烧过程中产生的废渣取出。
如以上两文献所述，将从熟料冷却器中抽出的高温空气用于城市垃圾等的废弃物、可燃性废弃物的干燥等是没有问题的，但是，如果在使高含水有机污泥等的高含水有机废弃物干燥时利用上述高温空气，则由于该高温空气的氧浓度高，而存在爆炸的可能性。
另外，即使想利用水泥烧成装置的预加热器出口以后的燃烧排气，由于该区域的燃烧排气的温度是450℃左右以下的低温，所以，不适合于高含水污泥的干燥。另一方面，来自水泥窑窑尾的抽出气体的氧浓度低且为大约1000℃的高温，故适于干燥高含水有机废弃物，但是，如果从窑尾抽出燃烧气体，则导致水泥窑的热效率降低。
鉴于上述问题点，本申请人经过锐意研究，发现从水泥窑的煅烧炉的出口管道到预加热器的出口管道为止的排气流路中抽出的燃烧气体，其氧浓度低，为2～8％，所以，即使用于高含水有机污泥等的干燥，也不会有发生爆炸的危险，由于该燃烧气体的温度为450～900℃，所以能将高含水有机废弃物充分干燥，而且，由于不从水泥窑的窑尾等抽出燃烧气体，所以水泥窑的热效率不降低。
专利文献1：日本特开昭63-151650号公报
专利文献2：日本特表2003-506299号公报
发明内容
如上所述，在高含水有机污泥等的干燥中，虽然可以利用从水泥窑的煅烧炉的出口管道到预加热器的出口管道为止的排气流路中抽出的燃烧气体，但是，该作为干燥热源气体的水泥窑排气，含有因水泥原料而带来的非燃烧性粉尘，该粉尘的大部分被回收到干燥后的污泥中。另外，水泥窑排气的粉尘浓度，为大约0.05(顶部旋风分离器出口部)～大约1.0(各旋风分离器入口部)kg/Nm3，在各抽气区域各不相同。
在干燥污泥中含有因水泥原料带来的粉尘这一情形，既有优点也有缺点。优点是，由于干燥污泥中含有非燃烧性的粉尘，能减轻干燥设备的爆炸危险性。而缺点是，由于干燥污泥中含有非燃烧性粉尘，使得干燥污泥作为燃料的价值降低。
另外，高含水有机污泥是含有40质量％以上水分的粘土那样的块状，其比表面积小，所以，存在很难高效地将高含水有机污泥干燥的问题。
本发明是鉴于上述已有技术的问题而作出的，其目的是提供能减轻干燥设备的爆炸危险性、避免干燥污泥作为燃料的价值降低、能更高效地使高含水有机废弃物干燥的水泥烧成装置及高含水有机废弃物的干燥方法。
为了实现上述目的，本发明的水泥烧成装置的特征在于，备有干燥装置，其供给有从水泥窑的最下级旋风分离器的出口部、最下级旋风分离器的顶部、第2旋风分离器出口部或顶部以及第3旋风分离器出口部或顶部中的任一处抽出的燃烧气体，使含有40质量％以上水分的高含水有机废弃物干燥。
根据本发明，从由水泥窑的预加热器旋风分离器的出口部或顶部抽出粉尘浓度低的一部分燃烧气体，在干燥装置中，用低浓度粉尘的燃烧气体使含有40质量％以上水分的高含水有机废弃物干燥，所以，干燥后的有机废弃物的粉尘含有率也减少，可以避免干燥有机废弃物作为燃料的价值降低。
在上述水泥烧成装置中，可以设置从上述水泥窑的预加热器旋风分离器的出口部或顶部抽出的燃烧气体中分离粗粉的粗粉分离装置，将被该粗粉分离装置分离了粗粉后的燃烧气体供给到上述干燥装置。这样，可以进一步减少干燥后的有机废弃物的粉尘含有率，可以增加干燥有机废弃物作为燃料的价值。
在上述水泥烧成装置中，上述干燥装置可以是破碎气流干燥机，将上述燃烧气体与上述高含水有机废弃物直接接触地供给到该破碎气流干燥机，将该高含水有机废弃物一边破碎一边干燥。这样，高含水有机废弃物的比表面积增加而提高了干燥效率，同时高含水有机废弃物的表面干燥也促使破碎效率提高，所以，使整体的干燥效率显著提高。
在上述水泥烧成装置中，供给到上述干燥装置的气体的粉尘浓度可以是0.05kg/Nm3以上、0.35kg/Nm3以下。这样，可以减轻干燥设备的爆炸危险性，并且可避免干燥污泥作为燃料的价值的降低。
在上述水泥烧成装置中，上述高含水有机废弃物可以是高含水有机污泥，也可以是造纸污泥、下水污泥、建筑基坑污泥、食品污泥等。
另外，本发明的高含水有机废弃物的干燥方法的特征在于，从水泥窑的煅烧炉的出口管道、自最下级旋风分离器向第2旋风分离器的排气流路、自第2旋风分离器向第3旋风分离器的排气流路以及自第3旋风分离器向第4旋风分离器的排气流路中的任一处，抽出粉尘浓度在预定范围内的一部分燃烧气体；用该抽出的一部分燃烧气体来干燥含有40质量％以上水分的高含水有机废弃物。
根据本发明，由于采用粉尘浓度在预定范围内的燃烧气体来使高含水有机废弃物干燥，所以，能调节干燥后的有机废弃物的粉尘浓度。
另外，本发明的高含水有机废弃物的干燥方法的特征在于，从水泥窑的煅烧炉的出口管道起到预加热器的出口管道、自最下级旋风分离器向第2旋风分离器的排气流路、自第2旋风分离器向第3旋风分离器的排气流路以及自第3旋风分离器向第4旋风分离器的排气流路中的任一处，抽出一部分燃烧气体；将该抽出的燃烧气体中所含的粉尘浓度调节到预定范围；用该粉尘浓度被调节到预定范围的气体来干燥含有40质量％以上水分的高含水有机废弃物。
根据本发明，由于采用粉尘浓度被调节到预定范围的燃烧气体来使高含水有机废弃物干燥，所以，能调节干燥后的有机废弃物的粉尘浓度。
在上述高含水有机废弃物的干燥方法中，可以使上述一部分的燃烧气体与上述高含水有机废弃物直接接触，并且将该高含水有机废弃物一边破碎一边干燥。这样，如上所述，能显著提高整体的干燥效率。
在上述高含水有机废弃物的干燥方法中，用于上述高含水有机废弃物干燥的气体的粉尘浓度可以是0.05kg/Nm3以上、0.35kg/Nm3以下。这样，如上所述，可以减轻干燥设备的爆炸危险性，并且可避免干燥污泥作为燃料的价值的降低。
在上述高含水有机废弃物的干燥方法中，上述高含水有机废弃物可以是造纸污泥、下水污泥、建筑基坑污泥、食品污泥等的高含水有机污泥。
如上所述，根据本发明，可以提供能减轻干燥设备的爆炸危险性、避免干燥污泥作为燃料的价值降低、同时能更高效地使高含水有机废弃物干燥的水泥烧成装置及高含水有机废弃物的干燥方法。
附图说明
图1是表示本发明水泥烧成装置的第1实施方式的整体构造的示意图。
图2是表示本发明水泥烧成装置的第2实施方式的整体构造的示意图。
图3是表示本发明水泥烧成装置的第3实施方式的整体构造的示意图。
具体实施方式
图1表示本发明水泥烧成装置的第1实施方式，该水泥烧成装置1包含有水泥窑2、预加热器3、煅烧炉4、干燥装置6和风扇7等。
水泥窑2、预加热器3及煅烧炉4具有与已往的水泥烧成装置同样的功能，被供给到预加热器3的水泥原料R在预加热器3预热，在煅烧炉4煅烧，然后在水泥窑2烧成。
高含水有机污泥等的高含水有机废弃物(以下称为“废弃物”)W，被供给到干燥装置6，同时，从最下级旋风分离器3A的出口部抽出的燃烧气体被供给到干燥装置6，进行废弃物W的干燥。该燃烧气体由于是在从最下级旋风分离器3A的出口部到第2旋风分离器3B的入口部的管道中、在第3旋风分离器3C供给的水泥原料与燃烧气体混合前的阶段抽出的，所以粉尘浓度低，为0.15～0.35kg/Nm3，在干燥装置6中用于废弃物W的干燥时，废弃物W中含有适当浓度的粉尘，从而既可以防止干燥装置6中的爆炸，又可以降低干燥后废弃物W的粉尘含有率。
风扇7用于把燃烧气体从预加热器3导入干燥装置6，风扇7的排气通过循环管道8返回到从最下级旋风分离器3A到第2旋风分离器3B的排气流路中。
上述实施方式中，把从最下级旋风分离器3A的出口部抽出的燃烧气体供给干燥装置6。但是，并不限定于最下级旋风分离器3A的出口部，也可以把从最下级旋风分离器3A的顶部、第2旋风分离器3B、第3旋风分离器3C和第4旋风分离器3D的出口部及顶部中任一部位抽出的燃烧气体供给到干燥装置6，用于废弃物W的干燥，可得到与上述同样的效果。
下面，参照图2说明本发明水泥烧成装置的第2实施方式。该水泥烧成装置11的特征是，在图1所示水泥烧成装置1的结构的基础上，在干燥装置6的上游增加了作为粗粉分离装置的旋风分离器12。与水泥烧成装置1相同的构成要件注以相同标记，其详细说明从略。
从最下级旋风分离器3A的出口部抽出的燃烧气体被供给到旋风分离器12，该燃烧气体中的粗粉D被除去。被除去的粗粉D可以返回到水泥烧成装置11，也可以在水泥烧成装置11的系统以外处理。含有未被旋风分离器12回收的微粉的燃烧气体G被供给到干燥装置6。
废弃物W被供给到干燥装置6，同时，来自旋风分离器12的燃烧气体G也供给到干燥装置6，进行废弃物W的干燥。该燃烧气体G，由于被旋风分离器12集尘，所以，粉尘浓度低，为0.05～0.2kg/Nm3，在干燥装置6中用于废弃物W的干燥时，既可以防止干燥装置6的爆炸，又可以降低干燥后的废弃物W的粉尘含有率。
另外，上述实施方式中，把从最下级旋风分离器3A的出口部抽出的燃烧气体供给到旋风分离器12。但是，并不限定于最下级旋风分离器3A的出口部，也可以把从最下级旋风分离器3A的顶部、第2旋风分离器3B、第3旋风分离器3C和第4旋风分离器3D的出口部及顶部中任一部位抽出的燃烧气体供给到旋风分离器12，把除去了粗粉的燃烧气体G在干燥装置6中用于废弃物W的干燥，可得到与上述同样的效果。
下面，参照图3说明本发明水泥烧成装置的第3实施方式。该水泥烧成装置21的特征是，将图2所示水泥烧成装置11的旋风分离器12、干燥装置6分别作为水泥原料回收旋风分离器22、破碎气流干燥机23，还备有高含水有机废弃物储存罐(下面称为“废弃物储存罐”)24、干燥有机废弃物回收旋风分离器(下面称为“干燥物回收旋风分离器”)27等。另外，与水泥烧成装置11相同的构成要件，注以相同标记，其详细说明从略。
水泥原料回收旋风分离器22设在破碎气流干燥机23的上游，把从预加热器3的排气流路中抽出的燃烧气体G内所含的粉尘除去，将除去了粉尘后的燃烧气体G供给到破碎气流干燥机23。
破碎气流干燥机23一边破碎从废弃物储存罐24供给的废弃物W，一边用从水泥原料回收旋风分离器22供给的燃烧气体G使废弃物W干燥。该破碎气流干燥机23在上部备有废弃物W的供给口，在下部备有来自水泥原料回收旋风分离器22的燃烧气体G的供给口，使废弃物W与燃烧气体G对流接触。另外，在破碎气流干燥机23的内部，备有旋转轴23a和冲击链23b。该冲击链23b固定在该旋转轴23a上，借助旋转轴23a的旋转以及离心力向水平方向延伸地旋转，破碎废弃物W。
废弃物储存罐24用于暂时储存高含水有机废弃物，该高含水有机废弃物可以是高含水有机污泥，也可以是造纸污泥、下水污泥、建筑基坑污泥、食品污泥等。
鼓风机25把被破碎气流干燥机23破碎及干燥后的废弃物W运送到预加热器3，该鼓风机25可采用罗茨鼓风机等。风扇28使从破碎气流干燥机23排出的干燥排气G’过循环管道26返回到预加热器3。
下面，参照附图说明具有上述构造的水泥烧成装置21的动作。
把水泥原料R供给到水泥烧成装置21的预加热器3，在预加热器3预热后，在煅烧炉4煅烧，然后由水泥窑2烧成。另一方面，接收到的废弃物W暂时储存在废弃物储存罐24内。
使风扇28运转，将水泥窑2的燃烧气体G导入水泥原料回收旋风分离器22，回收燃烧气体G中所含的粉尘。把回收的粉尘返回到预加热器3，把回收了粉尘后的燃烧气体G供给到破碎气流干燥机23。
把来自废弃物储存罐24的废弃物W供给到破碎气流干燥机23的上部，并把来自水泥原料回收旋风分离器22的燃烧气体G从破碎气流干燥机23的下部导入。该燃烧气体G的温度为800～900℃左右，所以能将高含水有机废弃物充分干燥。另外，在破碎气流干燥机23中，废弃物W与燃烧气体G对流地直接接触，并且，一边用设在破碎气流干燥机23内部的冲击链23b破碎废弃物W一边使其干燥，这样，废弃物W的比表面积增加，从表面开始干燥。因此，比表面积的增加使干燥效率提高，而且，废弃物W的表面干燥也促使破碎效率的提高，与已往相比，整体上干燥效率显著提高。另外，导入到破碎气流干燥机23内的燃烧气体G，由于其氧浓度低，为2～8％左右，所以，破碎气流干燥机23等不会有爆炸的危险。
在此，当因供给到破碎气流干燥机23的废弃物W的量暂时性减少等而导致破碎气流干燥机23的出口气体温度过高时，可以在破碎气流干燥机23的上游导入冷却空气C。
接着，用干燥物回收旋风分离器27回收被破碎气流干燥机23破碎及干燥后的废弃物W，并使之经由鼓风机25返回到预加热器3。另外，也可以把回收了的废弃物W通过鼓风机25运送到不同于水泥烧成装置21的装置等中进行处理。
另一方面，用风扇28使从破碎气流干燥机23排出的干燥排气G’通过循环管道26返回到从最下级旋风分离器3A到第2旋风分离器3B的排气流路中。这样，可以对干燥有机污泥等后产生的干燥排气G’中含有的臭气成分进行脱臭处理。
另外，上述实施方式中，把从自最下级旋风分离器3A到第2旋风分离器3B的排气流路中抽出的燃烧气体G，供给到破碎气流干燥机23。但是，也可以从预加热器3中更上游的、从第2旋风分离器3B到第3旋风分离器3C的排气流路(燃烧气体温度为700～800℃左右)、或者从第3旋风分离器3C到第4旋风分离器3D的排气流路(燃烧气体温度为550～650℃左右)中抽出燃烧气体，将其供给到破碎气流干燥机23。
另外，对于从破碎气流干燥机23出来的干燥排气G’，并不限定于返回到从最下级旋风分离器3A到第2旋风分离器3B的排气流路中，也可以将其返回到与上述抽出燃烧气体G时同样的区域。
Claims (13)
1.一种水泥烧成装置，其特征在于，备有干燥装置，其供给有从水泥窑的最下级旋风分离器的出口部、最下级旋风分离器的顶部、第2旋风分离器出口部或顶部以及第3旋风分离器出口部或顶部中的任一处抽出的燃烧气体，使含有40质量％以上水分的高含水有机废弃物干燥。
2.如权利要求1所述的水泥烧成装置，其特征在于，备有从由上述水泥窑的预加热器旋风分离器的出口部或顶部抽出的燃烧气体中分离粗粉的粗粉分离装置；
被该粗粉分离装置分离了粗粉后的燃烧气体被供给到上述干燥装置。
3.如权利要求1或2所述的水泥烧成装置，其特征在于，上述干燥装置是破碎气流干燥机，将上述燃烧气体与上述高含水有机废弃物直接接触地供给到该破碎气流干燥机，将该高含水有机废弃物一边破碎一边干燥。
4.如权利要求1或2所述的水泥烧成装置，其特征在于，供给到上述干燥装置的气体的粉尘浓度为0.05kg/Nm3以上、0.35kg/Nm3以下。
5.如权利要求1或2所述的水泥烧成装置，其特征在于，上述高含水有机废弃物是高含水有机污泥。
6.一种高含水有机废弃物的干燥方法，其特征在于，从水泥窑的煅烧炉的出口管道、自最下级旋风分离器向第2旋风分离器的排气流路、自第2旋风分离器向第3旋风分离器的排气流路以及自第3旋风分离器向第4旋风分离器的排气流路中的任一处，抽出粉尘浓度在预定范围内的一部分燃烧气体；
用该抽出的一部分燃烧气体来干燥含有40质量％以上水分的高含水有机废弃物。
7.如权利要求6所述的高含水有机废弃物的干燥方法，其特征在于，使上述一部分燃烧气体与上述高含水有机废弃物直接接触，并且，一边破碎该高含水有机废弃物一边使之干燥。
8.如权利要求6或7所述的高含水有机废弃物的干燥方法，其特征在于，用于上述高含水有机废弃物干燥的气体的粉尘浓度为0.05kg/Nm3以上、0.35kg/Nm3以下。
9.如权利要求6或7所述的高含水有机废弃物的干燥方法，其特征在于，上述高含水有机废弃物是高含水有机污泥。
10.一种高含水有机废弃物的干燥方法，其特征在于，从水泥窑的煅烧炉的出口管道、自最下级旋风分离器向第2旋风分离器的排气流路、自第2旋风分离器向第3旋风分离器的排气流路以及自第3旋风分离器向第4旋风分离器的排气流路中的任一处，抽出一部分燃烧气体；
将该抽出的燃烧气体中所含的粉尘浓度调节到预定范围；
用该粉尘浓度被调节到预定范围的气体来干燥含有40质量％以上水分的高含水有机废弃物。
11.如权利要求10所述的高含水有机废弃物的干燥方法，其特征在于，使上述一部分燃烧气体与上述高含水有机废弃物直接接触，并且，一边破碎该高含水有机废弃物一边使之干燥。
12.如权利要求10或11所述的高含水有机废弃物的干燥方法，其特征在于，用于上述高含水有机废弃物干燥的气体的粉尘浓度为0.05kg/Nm3以上、0.35kg/Nm3以下。
13.如权利要求10或11所述的高含水有机废弃物的干燥方法，其特征在于，上述高含水有机废弃物是高含水有机污泥。
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