CN101434461A - 废弃物的处理设备及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供可望能够利用水泥制造工艺提高热能的利用效率和降低设备成本的废弃物处理设备。作为解决的手段是本发明的废弃物处理设备，具备：对废弃物进行加热使其发生热分解气体的气化炉(3)、水泥制造成套设备(2)的预热水泥原料的预热器(6)、煅烧炉(7)、烧结炉(8)和使烧结的熔块冷却的熔块冷却器(9)、以及将微粒状的炭和灰分与所述气化炉(3)中产生的热分解气化气体一起输送到所述煅烧炉(7)和烧结炉(8)中的至少一方的气体输送通路(11)。

Description

废弃物的处理设备及处理方法

技术领域

本发明涉及废弃物的处理设备及处理方法。更详细地说，涉及对包括例如厨房垃圾、塑料、木质垃圾、纸屑等的各种废弃物卫生地进行处理时利用水泥制造工艺的一部分的处理设备和处理方法。

背景技术

关于利用水泥制造工艺的废弃物处理，已知有例如专利文献1所公开的技术。该技术将焚烧废弃物用的焚烧区域设置于水泥制造成套设备的煅烧水泥原料用的煅烧炉的上游侧。而且要将在该焚烧区域发生的高温废气使用于在煅烧炉中对水泥原料的煅烧。另一方面，将在焚烧区域发生的炉渣等引入煅烧炉或窑中作为水泥原料。

在该发生区域由于直接燃烧，来自该区域的废气是燃烧气体，有相当高的温度。因此焚烧区域本身的耐用性就存在问题。而且由于利用旋转进行废弃物的输送和搅拌，被认为也存在燃烧控制困难的问题。而且在焚烧区域直接燃烧的情况下，容易发生未燃烧的固态物体，而且其被投入的煅烧炉内气体中的氧含量低，因此也有对该煅烧炉的燃烧容易造成不良影响等问题。

专利文献1：日本特表2003-506299号公报。

发明内容

本发明是为解决上述课题而作出的，其目的在于提供为处理各种废弃物而利用水泥制造工艺时可望提高热能的利用效率和降低设备成本的废弃物处理设备和处理方法。

本发明的废弃物处理设备，具备：对废弃物进行加热使其发生热分解气体的气化炉、水泥制造成套设备的预热水泥原料的预热器、煅烧炉、烧结炉以及冷却烧结的熔块的熔块冷却器、以及与所述气化炉中产生的热分解气化气体一起，将微粒状的炭(char)和灰分输送到所述煅烧炉和烧结炉中的至少一方的气体输送通路。

这样，为了对废弃物进行处理不是使用焚烧炉，而是使用气化炉。这种气化炉具有简单的结构而使废弃物部分燃烧和热分解，而且具有耐用性。而且燃烧所需要的空气量比焚烧炉少，发生的气体量(热分解气体的量)也比焚烧炉少。因此即使是将热分解气体送到煅烧炉的情况下，也不必加大输送通路的尺寸。而且在气化炉中发生的特别小颗粒的炭和灰分与在同一气化炉中发生的上述热分解气体利用所述气流输送将其输送到煅烧炉中。而且，将热分解气体和炭主要用作燃料，将灰分主要用作水泥原料。作为燃料送到煅烧炉和烧结炉的热分解气体和微粒炭在短时间内燃烧，因此发生未燃烧的气体流向尾流的可能性很小。

这种废弃物处理设备，还可以具备将在所述熔块冷却器中对熔块进行了冷却的高温空气作为热分解用的空气输送到所述气化炉的第1高温空气供给通路。

上述废弃物处理设备可以还具备对投入气化炉之前的废弃物进行烘干用的废弃物烘干装置、将在所述熔块冷却器中对熔块进行冷却后形成的高温空气作为烘干用的空气提供给所述废弃物烘干装置的第2高温空气供给通路、以及使在废弃物烘干装置中将废弃物烘干的空气返回熔块冷却器的空气返回通路。

上述废弃物处理设备，可以还具备将从所述气化炉排出的剩余物分离去除金属成分的辨别装置、以及将分离去除了金属成分之后的剩余物作为水泥原料输送到所述预热器的水泥原料输入装置。

最好是所述气化炉采用流化床式的气化炉。在流化床式的气化炉中，未燃烧的固态物体被粉碎，形成小炭粒后被送到煅烧炉或烧结炉，因此不会对煅烧炉或烧结炉的燃烧造成不良影响。

本发明的废弃物处理方法，包含使废弃物热分解产生热分解气体的热分解工序，将该热分解工序中产生的热分解气体和炭作为燃料使用于水泥制造工艺中的水泥原料的预热工序、煅烧工序以及烧结工序中的至少一种工序中，以及将该热分解工序中产生的灰分作为水泥原料利用。

在这种废弃物处理方法中，可以将水泥制造工艺中对熔块进行冷却后形成的高温空气作为所述热分解工序中的热分解用的空气使用。

在这种废弃物处理方法中，可以将水泥制造工艺中对熔块进行冷却后形成的高温空气作为所述煅烧工序或烧结工序中使所述热分解气体以及所述炭燃烧用的二次空气使用。已有在水泥原料的煅烧工序中从熔块冷却器引出对熔块进行冷却后形成的高温空气，将其作为水泥原料煅烧用的燃烧用空气使用的技术。在这种情况下，在本发明中可以将该高温空气兼用为使上述热分解气体和炭燃烧用的二次空气。

又，上述废弃物处理方法还包含将在热分解工序进行处理之前的废弃物烘干的废弃物处理工序，可以将对所述熔块进行冷却后形成的高温空气作为所述废弃物烘干工序的烘干用的空气使用，将烘干废弃物的空气混入冷却熔块用的冷却用空气中。

从所述热分解工序中排出的剩余物分离去除金属成分的辨别工序、以及将分离去除了金属成分之后的剩余物作为水泥制造工艺中的水泥原料利用。

本发明的废弃物的处理设备及处理方法，可以首先使废弃物热分解，以气体和悬浮于气体中的形态将由此生成的热分解气体和粉末状炭等有价值的物体一起取出。从而能够有效地利用废弃物具有的热量。也就是说，将其提供给水泥制造工艺使用。因此能够提高能量利用效率，而且能够谋求降低废弃物热分解之后的有价值的物体的输送设备的成本。

附图说明

图1是表示本发明的废弃物处理设备的一实施形态的方框图。

图2是表示本发明的废弃物处理设备的另一实施形态的方框图。

图3是表示本发明的废弃物处理设备的又一实施形态的方框图。

符号说明

1       废弃物处理设备

2       水泥制造成套设备

3       气化炉

4       分散用的空气供给通路

5       废弃物输送通路

6       预热器

7       煅烧器

8       (旋转炉式的)烧结炉

9       熔块冷却器

10      水泥原料送入装置

11      气体输送通路

12      送出手段

13      冷却用空气供给通路

14      二次空气供给通路

15      集尘机

16      烟囱

17      集尘机

18      烟囱

19      产品制造工序

21      废弃物处理设备

22      第1高温空气供给通路

31      废弃物处理设备

32      废弃物烘干装置

33      第2高温空气供给通路

34      空气返回通路

具体实施方式

以下参照附图对本发明的废弃物处理设备和废弃物处理方法的实施形态进行说明。图1是表示本发明的废弃物处理设备的一实施形态的方框图。图中表示物流的箭头中单线的箭头主要表示气体的流动，双线的箭头主要表示固体的流动。

图1所示的废弃物处理设备1是利用水泥制造成套设备2发生的废热同时把处理过的废弃物的一部分作为上述水泥制造成套设备2的水泥原料使用的设备。图1中表示出构成废弃物处理设备1的一部分的流化床式的气化炉3。该流化床式的气化炉3是热分解炉，投入其中的废弃物被加热分解，得到卫生的处理。而且在该气化炉3中，发生热分解气体。气化炉发生的气体量比直接燃烧的焚烧炉发生的气体量少。因此即使是如下所述将在这里发生的气体作为燃料在煅烧炉或烧结炉中使用的情况下，也不会为此加大煅烧炉或烧结炉的尺寸，很少造成其他不良影响。

流化床式的气化炉3的内部充填约500℃～600℃的沙作为热介质。在气化炉3上连接提供一边使所述沙流动，使垃圾部分燃烧一边使其热分解的空气的供给用的分散用空气供给通路4。该提供的空气的温度约为200℃～250℃左右。流化床式的气化炉的温度控制特性良好，能够稳定运行。而且与旋转炉式气化炉相比，气体的总需要量少，发生的炭和灰分与气体混合浮游于其中，因此能够原封不动地进行气流输送。也就是说，旋转炉式气化炉是借助于间接加热实现热分解的气化炉，因此从该炉中出来的炭是大块的。从而，为了将这种大块的炭投入焚烧炉或烧结炉，必须预先将其粉碎。但是，流化床式的气化炉如上所述没有这样的需要。而且旋转炉式气化炉空气漏入多，而流化床式的气化炉则空气漏入少，因此总气体发生量少，是比较理想的。

气化炉3上还连接包含输送要处理的废弃物用的料斗或传送带的废弃物输入通路5。流化床式的气化炉3中，被投入的废弃物一边利用流动的沙进行粉碎一边燃烧、热分解。由于该沙维持于规定的温度，废弃物的部分燃烧产生的热有效地起作用。在气化炉3中，与热分解气体生成的同时，还生成小颗粒化的炭和灰分。另一方面，包含作为热分解之后的剩余物金属的大颗粒的不燃烧物体一边通过沙中下沉一边从炉底排出口排出。这样，热分解之后的废弃物利用流化床进行所谓比重分离。排出的不燃烧物体等利用传送带或容器等送出手段12送出。随着不燃烧物体排出的沙返回气化炉3内。

如下所述，在气化炉3上连接输送上述热分解气体以及小颗粒的炭和灰分到煅烧炉7用的气体输送通路11。但是，该气体输送通路不仅连接于煅烧炉7，可以也连接于下述旋转炉式的烧结炉8。或者也可以只连接于烧结炉8。利用传送带或容器等送出手段12送出的不燃烧物体利用未图示的磁选装置或铝筛选装置等辨别装置辨别去除金属成分。去除金属成分之后的剩余的不燃烧物体可以作为水泥原料使用。

另一方面，水泥制造成套设备2具备对水泥原料进行预热用的预热器6、在约900℃煅烧预热过的水泥原料用的煅烧炉7、将煅烧过的水泥原料烧结形成熔块用的烧结炉8、以及对熔块进行冷却用的熔块冷却器9。作为预热器6，采用多个悬挂式发热器。作为烧结炉采用烧结炉8。但是并不必限定于这些。该预热炉6的最上部连接投入粉末状的水泥原料用的水泥原料送入装置10。

熔块冷却器9上连接用于提供冷却用的空气的冷却用空气供给通路13。而且从熔块冷却器9向煅烧炉7连接将在熔块冷却器9对熔块进行冷却因而升温的高温空气作为燃烧用的二次空气提供给煅烧炉7用的二次空气供给通路14。来自熔块冷却器9的排气的残余部分在经过集尘器15净化之后从烟囱18排出分散。在熔块冷却器9得到冷却的熔块在产品制造工序19中被粉碎为微粒，经过各种处理成为水泥。

如上所述，热分解气体和小粒径的炭以及灰分不经过分离就从气化炉3通过气体输送通路11提供给煅烧炉7。也就是说，小粒径的炭和灰分利用热分解气体通过气体输送通路11内部借助于气流输送。在煅烧炉7中，大量包含于热分解气体中的未燃烧气体和小粒径的炭作为燃料消耗。因此不需要特别设置将气体成分(热分解气体)和固体成分(炭和灰分)加以分离用的装置。来自气化炉3的热分解气体等，其温度约为500℃～600℃左右，比已有的焚烧炉的排气低，其发生量(体积)也小。因此，通往煅烧炉的气体输送通路的大型化和耐高温化做成的成本的提高能够得到抑制。而且有在通往煅烧炉的中途的热量损失小的优点。还有，在如上所述气体输送通路连接于烧结炉8的情况下，未燃烧气体和小粒径的炭作为烧结炉8的燃料消耗，小粒径的灰分作为水泥的原料使用。

图2表示另一废弃物处理设备21。该设备21与图1的设备1的不同点在于，作为提供给气化炉3的沙流动用以及废弃物的热分解用的空气，采用熔块冷却器9的高温空气的一部分。也就是说，从熔块冷却器9到气化炉3，连接着提供高温空气用的第1高温空气供给通路22。因此气化炉3上不必设置从外部提供高温空气用的设备。其他结构与图1的设备1相同，相同的构成设备等上标以相同的符号并省略其说明。高温空气的一部分从熔块冷却器9到气化炉3、煅烧炉7、烧结炉8循环使用。其结果是，能够谋求降低设备成本和运行成本。

熔块冷却器9内的空气温度的分布为约200℃～约1200℃。具体地说，存在从熔块冷却器9的熔块入口到熔块出口温度下降的温度梯度。其中提供给气化炉3的高温空气的温度为约250℃。

图3表示又一废弃物处理设备31。该设备31与图2的设备21的不同点在于，设置对投入气化炉3的废弃物进行预烘干用的废弃物烘干装置32。而且该废弃物烘干装置32的烘干用的空气采用熔块冷却器9的高温空气的一部分。其他结构与图1的设备1相同，因此相同的构成设备等上标以相同的符号并省略其说明。

废弃物烘干装置32上连接着从熔块冷却器9提供高温空气用的第2高温空气供给通路33。而且从废弃物烘干装置32到熔块冷却器9上连接着对废弃物进行烘干后湿度上升的空气返回用的空气返回通路34。对废弃物进行烘干用的空气的温度不必那么高，因此从熔块冷却器9提取温度最低的区域的约200℃～约250℃左右的空气送到废弃物烘干装置32。另一方面，对废弃物进行烘干之后的空气不仅包含较多湿气，而且可能也包含臭气。因此通过使该空气返回熔块冷却器9中的温度比较高的约700℃～800℃左右的区域，使臭气成分分解。而且，通过该循环，空气中的水分增加，可以期待排气系统的电集尘器的集尘效果能够更好。

在如上所述的实施形态中，从熔块冷却器9分别将不同温度的高温空气提供给煅烧炉7、气化炉3、以及废弃物烘干装置32。为了提取对于供气目的地合适的温度的空气，在熔块冷却器9内的上部设置空气隔板。

以上说明的废弃物的处理设备和处理方法中，利用水泥制造工艺对废弃物进行处理。其优点可以举出例如不必为了对废弃物处理时发生的废气进行处理而设置新的排气处理设备。也就是说，废弃物热分解时发生的氯化氢利用水泥烧结过程中与钠、钾等发生的化学反应从废气中去除。因此不需要特别设置去除氯化氢用的装置。而且废弃物热分解时发生的氮氧化物也利用煅烧炉或烧结炉内的还原气氛还原，因此不需要设置特别的氮氧化物的去除设备。而且热分解气体中的未燃烧成分即使是在上述还原气氛中也能够在煅烧炉或烧结炉内的滞留时间内充分完全燃烧。

工业应用性

本发明的废弃物处理设备能够使废弃物、热分解将产生的有价值物体一起以比较低温而且体积小的状态提供给水泥制造工艺加以利用，因此即使是与现有的水泥制造成套设备并设的情况下也是能使设备变得更少的有用的系统。

Claims (10)

1.一种废弃物处理设备，其特征在于，具备

对废弃物进行加热使其发生热分解气体的气化炉、

水泥制造成套设备的预热水泥原料的预热器、煅烧炉、烧结炉、以及使烧结的熔块冷却的熔块冷却器、以及

将微粒状的炭和灰分与所述气化炉中产生的热分解气化气体一起输送到所述煅烧炉和烧结炉中的至少一方的气体输送通路。

2.根据权利要求1所述的废弃物处理设备，其特征在于，还具备将在所述熔块冷却器中对熔块进行了冷却的高温空气作为热分解用的空气输送到所述气化炉的第1高温空气供给通路。

3.根据权利要求1所述的废弃物处理设备，其特征在于，还具备对投入所述气化炉之前的废弃物进行烘干用的废弃物烘干装置、将在所述熔块冷却器中对熔块进行冷却后形成的高温空气作为烘干用的空气提供给所述废弃物烘干装置的第2高温空气供给通路、以及使在废弃物烘干装置中将废弃物烘干的空气返回熔块冷却器的空气返回通路。

4.根据权利要求1所述的废弃物处理设备，其特征在于，还具备将从所述气化炉排出的剩余物分离去除金属成分的辨别装置、以及将分离去除了金属成分之后的剩余物作为水泥原料输送到所述预热器的水泥原料输入装置。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的废弃物处理设备，其特征在于，所述气化炉采用流化床式的气化炉。

6.一种废弃物处理方法，其特征在于，包含

使废弃物热分解产生热分解气体的热分解工序，

将热分解工序中产生的热分解气体和炭作为燃料使用于水泥制造工艺中的水泥原料的预热工序、煅烧工序以及烧结工序中的至少一种工序中，以及将热分解工序中产生的灰分作为水泥原料利用。

7.根据权利要求6所述的废弃物处理方法，其特征在于，将水泥制造工艺中对熔块进行冷却后形成的高温空气作为所述热分解工序中的热分解用的空气使用。

8.根据权利要求6所述的废弃物处理方法，其特征在于，将水泥制造工艺中对熔块进行冷却后形成的高温空气作为所述煅烧工序或烧结工序中使所述热分解气体以及所述炭燃烧用的二次空气使用。

9.根据权利要求6所述的废弃物处理方法，其特征在于，

还包含将在所述热分解工序进行处理之前的废弃物烘干的废弃物处理工序，

将对所述熔块进行冷却后形成的高温空气作为所述废弃物烘干工序的烘干用的空气使用，将烘干废弃物的空气混入冷却熔块用的冷却用空气中。

10.根据权利要求6所述的废弃物处理方法，其特征在于，从所述热分解工序中排出的剩余物分离去除金属成分的辨别工序、以及将分离去除了金属成分之后的剩余物作为水泥制造工艺中的水泥原料利用。

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