CN102192511B - 废弃物处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明能够提供一种能够抑制一氧化二氮的产生的废弃物处理系统。废弃物处理系统具有将有机废弃物热分解的热分解炉、使由热分解炉产生的可燃性的热分解气体燃烧的燃烧炉、将由燃烧炉产生的燃烧废气作为热源利用的热利用设备、和使由热利用设备利用而温度下降后的燃烧废气作为燃烧空气回流到燃烧炉中的回流线路。

Description

废弃物处理系统

本申请以日本专利申请2010-056634(申请日：2010年3月12日)为基础并享受该申请的优先权。本申请通过参照该申请而包括该申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及处理有机废弃物的废弃物处理系统。

背景技术

处理脱水污泥等的有机废弃物的废弃物处理系统将有机废弃物在热分解炉内在低氧状态下加热分解，将有机废弃物分离为热分解气体和热分解残渣。此外，废弃物处理系统使可燃性的热分解气体在燃烧炉中燃烧，将该燃烧废气作为热利用设备的热源。燃烧废气在热利用设备中被带走热能而温度下降，被作为低温燃烧废气排出。

日本专利第4198426号公报及日本专利申请公开第2007-270018号公报中记载的以往的废弃物处理系统在有机废弃物中含有有机氮的情况下，生成作为温室效应气体的一氧化二氮N₂O。一氧化二氮是对地球环境带来不良影响的物质、使所谓的环境负荷增加的物质，所以必须尽可能地抑制其排出量。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够抑制一氧化二氮的产生的废弃物处理系统。

实施例的废弃物处理系统的特征在于，具备：热分解炉，将有机废弃物热分解；燃烧炉，使由上述热分解炉产生的可燃性的热分解气体燃烧；热利用设备，使用由上述燃烧炉产生的燃烧废气作为热源；回流线路，使被上述热利用设备作为热源利用、上述燃烧废气的温度下降后的低温燃烧废气作为燃烧空气的一部分回流到上述燃烧炉中。

根据上述结构的废弃物处理系统，能够抑制一氧化二氮的产生。

附图说明

图1是表示有关第1实施例的废弃物处理系统的结构框图。

图2是表示燃烧炉的燃烧温度与低温燃烧废气中的N₂O浓度的关系的图。

图3是表示有关第2实施例的废弃物处理系统的结构框图。

图4是表示有关第3实施例的废弃物处理系统的结构框图。

具体实施方式

实施例的废弃物处理系统具有在高温的还元性环境下将有机废弃物热分解的热分解炉、使由热分解炉产生的可燃性的热分解气体燃烧的燃烧炉、将由燃烧炉产生的燃烧废气作为热源利用的热利用设备、和使由热利用设备利用热而温度下降的热利用后的低温废气作为燃烧空气回流到燃烧炉中的回流线路。

在实施例中，通过回流线路使热利用后的低温废气回流到燃烧炉中，在燃烧炉中将低温废气作为燃烧空气的一部分利用。如果将低温废气作为燃烧空气的一部分利用，则与仅利用常温的外界气体作为燃烧空气的情况相比能够通过排气量使燃烧炉的燃烧温度上升。如果燃烧炉的燃烧温度上升，则燃烧废气中的一氧化二氮的生成量减少。由于热利用后的燃烧废气远比外界气体温度高，所以适合作为燃烧炉的燃烧空气使用，能够在提高废弃物处理系统整体的热利用效率上作出巨大贡献。

此外，如果将低温废气作为从燃烧炉排出的燃烧废气的稀释空气使用，则能够降低燃烧后的燃烧废气的温度。因此，即使因热利用设备的材质等的理由而在燃烧废气的温度中存在上限，也能够降低导入到热利用设备中的燃烧废气的温度。如果将热利用后的燃烧废气作为稀释空气使用，则与使用外界气体作为稀释空气的情况相比，能够减少向系统外排出的排气量。并且由此废弃物处理系统整体的热利用效率提高。

在实施例的废弃物处理系统中，优选的是，通过燃烧炉使热分解气体在900℃以上1000℃以下的温度域中燃烧来抑制一氧化二氮的产生。燃烧废气中的N₂O浓度随着燃烧炉的燃烧温度变高而减小，但如果燃烧温度为900℃以上则大致成为一定。如果将例如燃烧温度为870℃时的燃烧废气中的N₂O浓度与900℃时的燃烧废气中的N₂O浓度比较，则尽管温度差只有30℃，但后者的N₂O浓度急剧地下降到前者的N₂O浓度的大致一半(参照图2)。如果进一步使燃烧温度上升而成为950℃以上，则燃烧废气中的N₂O浓度几乎不变化而实质上成为一定(参照图2)。因此，在实施例中，更优选的是以燃烧炉的燃烧温度为950℃以上的方式使热分解气体燃烧。

另一方面，燃烧炉的设计温度是1200℃，构成燃烧炉的材料和构造设计为使其能够承受到该温度。但是，由于为了延长燃烧炉的寿命等的理由，燃烧炉运转时的实际的燃烧温度最高到约1000℃。因此，在实施例中，将燃烧炉的燃烧温度的上限值设为1000℃。

实施例的废弃物处理系统更优选的是，还具有配置在比热分解炉靠上游侧的、使有机废弃物的含有水分减少的干燥机。干燥机将有机废弃物加热而使水分从有机废弃物蒸发，使有机废弃物的含有水分减少。

如果使用干燥机使有机废弃物加热干燥，使有机废弃物的含有水分减少，则具有在热分解炉中有机废弃物的热分解反应迅速且平顺地进行的优点。在作为有机废弃物而处理活性污泥那样的大量含有水分的物质的情况下，如果将其直接送到热分解炉中，则因为加热的有机废弃物的重量较大而热分解炉的负荷增大。如果将有机废弃物用干燥机预干燥而使其重量变小，则能够减轻热分解炉的负荷。

该干燥机可以为利用由热利用设备利用热之后的低温燃烧废气保有的热的配置在上游侧的设备之一。即，将利用热之后的低温燃烧废气经由回流线路供给到燃烧炉的上游侧的干燥机中。由此，干燥机能够利用低温燃烧废气。从热利用设备排出的低温燃烧废气的温度是500℃以下，此外干燥机的工艺设计温度是100～300℃的范围。干燥机可以使用各种热源，在低温燃烧废气以外，可以使用热媒或电阻加热装置、燃烧加热装置等公知的通用加热装置。

此外，将热利用后的低温燃烧废气从配置在燃烧炉的下游侧的热利用设备经由回流线路供给到燃烧炉的上游侧的热分解炉中。由此，热分解炉能够利用低温燃烧废气。热分解炉的过程设计温度是300～750℃的范围。

废弃物处理系统优选的是，在热利用设备与燃烧炉之间还具有集尘机(参照图3)。

由燃烧炉产生的作为固态成分的煤尘附着在热利用设备的内壁上而使热利用效率下降。因此，通过使用集尘机将煤尘从燃烧废气分离除去，能够防止热利用设备的热利用效率的下降。另外，在本发明中，集尘机并不限定于特定的形式。

废弃物处理系统优选的是，还具有为了补偿热利用设备的不足热量而对燃烧炉供给辅助燃料的辅助燃料供给装置(参照图4)。

存在因燃烧炉的不完全燃烧及热分解炉的异常运转等各种原因而燃烧废气的热量减少、在热利用设备中热量不足的情况。在这样的情况下，通过从辅助燃料供给装置将辅助燃料补给到燃烧炉中，能够补偿不足热量。

以下，参照附图说明用来实施本发明的各种实施例。

(第1实施例)

参照图1说明第1实施例。

本实施例的废弃物处理系统1如图1所示，具备干燥机2、热分解炉3、燃烧装置4及热利用设备5。该处理系统1的系统内通过被配置在下游侧的、未图示的单个或多个鼓风机吸引排气。此外，处理系统1的整体由未图示的工艺控制计算机综合管理控制。

对于干燥机2，从未图示的上游侧的废弃物投入装置经由废弃物供给线路L1投入有机废弃物。干燥机2将有机废弃物在100～300℃的规定的温度下加热而从有机废弃物除去水分。干燥机2可以使用各种热源。作为热源，可以使用例如在下游侧的热利用设备5中利用热后的低温燃烧废气、热媒、电阻加热装置、燃烧加热装置等公知的通用加热装置。另外，废弃物供给线路L1包括例如带式输送机、计量器、喷射器及储料器。

热分解炉3在还原性环境下将有机废弃物热分解。热分解炉3是具有被旋转驱动的中空炉室31和将其加热的加热炉套32的转炉方式或螺旋进给方式的横置型的装置。中空炉室31由未图示的旋转驱动机构可旋转地支承。有机废弃物经由废弃物供给线路L2从干燥机2被供给到中空炉室31的中空部中。中空炉室31内的有机废弃物被通过加热炉套32的热媒加热，分解为热分解气体和热分解残渣。中空炉室31的下游侧的出口端部经由热分解气体线路L3连接在燃烧炉4的上级炉43上。热分解气体被从中空炉室31经由热分解气体线路L3排出，并被向燃烧炉4导入。此外，在中空炉室31的下游侧的适当处设有炭化物排出线路L8，经由炭化物排出线路L8将作为热分解后的残渣的炭化物从中空炉室31排出。

加热炉套32是包围中空炉室31的至少一部分的炉套容器。热媒供给管33和热媒排出管34连接在加热炉套32上。从热媒供给源经由热媒供给管33，作为热媒而将高温的空气、例如300～750℃的干燥空气供给到加热炉套32内。热媒在将中空炉室31内的有机废弃物加热后经由热媒排出管34从加热炉套32被排出。另外，也可以将热媒供给管33和热媒排出管34用返回线路连接而形成循还回路，将已使用的热媒在热分解炉中反复利用。另外，作为热分解炉3的热源，可以使用电阻加热装置或燃烧加热装置等公知的通用加热装置。从经济性的观点看，使用从下个工序的燃烧炉4排出的燃烧废气作为热源是最优选的。此外，在未图示的温度测量装置中使用热电偶等的公知的通用测量器。

燃烧炉4是热分解气体的燃烧装置，在一端具备燃烧喷射方式的炉。热分解气体线路L3及未图示的燃烧用空气线路连接在炉上，将可燃性的热分解气体和燃烧用空气以规定的比率喷射混合，热分解气体燃烧。燃烧炉4在另一端具备连通到燃烧废气线路L4的排出口41。燃烧废气线路L4分支为两个线路L41、L42。一个线路L41连接在热分解炉3的热媒供给管33上，另一个线路L42连接在热利用设备5的入口上。即，从燃烧炉4排出的燃烧废气通过线路L4，其一部分通过线路L41被供给到上游侧的热分解炉3的加热炉套32中，此外另一部分通过线路L42被供给到下游侧的热利用设备5中。

在本实施例中，将燃烧废气线路分支为两路，将燃烧废气分配给热分解炉3和热利用设备5。但是，也可以将燃烧废气线路分支为3路，将燃烧废气不仅向热分解炉3及热利用设备5、还向干燥机2分配。此外，也可以不将燃烧废气线路分支而将各设备用的燃烧废气线路串联连接，以使燃烧废气从处理温度较高的设备向处理温度的较低的设备依次通过。或者也可以将燃烧废气线路仅连接在热利用设备5上。

热利用设备5的入口连接在燃烧废气线路L42上，出口连接在将低温燃烧废气排出的排出线路L5上。作为热利用设备5而使用例如废热锅炉。在热利用设备5的主体内，形成有与燃烧废气热交换的热媒流过的内部流路。热利用设备5的内部流路可以做成对向流路、并行流路或蜿蜒状流路等各种形态。

排出线路L5分支为2个线路L6、L7。一个线路L6连接在更下游侧的未图示的其他热利用设备上、或者经由未图示的无害化装置向大气开放。

另一个线路L7分支为用于使低温燃烧废气向燃烧炉4回流的回流线路L71以及用来使低温燃烧废气向热利用设备5回流的回流线路L72。第1回流线路L71合流到燃烧炉4的入口侧的燃烧用空气中，或者连通到燃烧炉4的炉喷射口。第2回流线路L72合流到热利用设备5的入口侧的燃烧废气线路L42中，或者与燃烧废气线路L42并行行进，与线路L42一起合流到热利用设备5的内部流路中。

说明本实施例的作用。

从未图示的废弃物投入装置经由线路L1向干燥机2内投入有机废弃物。干燥机2将投入的有机废弃物加热到100～300℃的温度，使有机废弃物中含有的水分蒸发，使有机废弃物成为水分含有率为百分之30以下、优选的是20％以下的干燥有机废弃物。该干燥有机废弃物通过线路L2被供给到热分解炉3的中空炉室31中。热分解炉3被加热到300℃以上的温度，将废弃物中的有机成分热分解。由此，有机废弃物被分解为作为固态成分的炭化物和作为气体成分的可燃性的热分解气体。将炭化物通过排出线路L8排出到未图示的回收容器中而回收。另一方面，可燃性的热分解气体通过线路L3被供给到燃烧炉4的炉中，与燃烧用空气混合而燃烧。燃烧用空气由未图示的压缩机、或鼓风机等供给。另外，燃烧用空气也可以是在由压缩机或鼓风机等供给的空气中混合来自热利用设备5的低温燃烧废气的混合气体。

燃烧废气被从燃烧炉的排气口41排出，通过线路L4。燃烧废气的一部分通过线路L41，从热媒供给管33被导入到热分解炉3的加热炉套32内，成为将中空炉室31内的有机废弃物热分解的热源。燃烧废气的另一部分通过线路L42被供给到热利用设备5的内部流路中，与热媒热交换。

被供给到热利用设备5中的燃烧废气通过热利用设备5回收热能，温度下降到500℃以下。并且，燃烧废气被作为低温燃烧废气经由排出线路L5从热利用设备5排出。该低温燃烧废气的一部分从分支部在回流线路7及第1回流线路L71中流通而从燃烧炉4的炉被喷射。此外，低温燃烧废气的另一部分从分支部在回流线路7、第2回流线路L72及线路L42中流通而与燃烧废气混合，被再次供给到热利用设备5的内部流路中。另外，作为有可能作为本实施例的热利用设备的设备，有未图示的空气预热器、热分解炉3、未图示的废热锅炉或干燥机2等。

说明本实施例的效果。

根据本实施例，由热利用设备利用热之后的低温燃烧废气至少比外界气体温度高。因而，使低温燃烧废气的一部分使用回流线路L71向燃烧炉4回流、在燃烧炉4的炉中作为燃烧用空气的一部分使用，与作为燃烧用空气而仅使用外界气体的情况相比能够以较少的流量的热分解气体维持燃烧炉4的燃烧温度。因此，燃烧废气的量、即低温燃烧废气量变少，能够大幅地减少被无用地废弃的热量，能够提高热效率。

此外，因为热利用设备5的材质等的理由而在燃烧废气的温度上产生上限。如果使低温燃烧废气使用回流线路L72与燃烧废气合流，将低温燃烧废气作为燃烧废气的稀释空气使用，则能够降低燃烧废气的温度。

在使将有机废弃物热分解而得到的可燃性气体燃烧的情况下，根据废弃物的种类及燃烧状况而将作为温室效应气体的一氧化二氮N₂O排出。在图2中表示调查燃烧炉的燃烧温度(℃)和燃烧废气的N₂O浓度(体积ppm)的关系的结果。

由该图2可知，N₂O浓度随着燃烧炉的燃烧温度变高而减小，在燃烧温度900℃以上大幅减小。特别是在燃烧温度为950℃以上的温度域中，N₂O浓度几乎不变化。为了降低N₂O浓度，需要较高的燃烧温度。本实施例由于使用比外界气体温度高的低温燃烧废气作为燃烧空气的一部分使用，所以能够以更少的流量将燃烧温度维持为高温。因而，根据实施例，能够降低从燃烧炉4排出的燃烧废气中的N₂O浓度。

(第2实施例)

参照图3说明第2实施例。另外，本实施例与上述实施例重复的部分的说明省略。

本实施例的废弃物处理系统1A在将燃烧炉4与热利用设备5连接的线路L42上还具备集尘机10。集尘机10例如是使导入到上部中的燃烧废气成为旋绕流而下降、将燃烧废气中的固态成分从气体成分离心分离的旋风分离器。另外，燃烧废气中的固态成分是含有不燃性粉尘的煤尘等。

在热分解气体中混入固态不燃物的粉尘的情况下，在燃烧炉4中该固态不燃物不能燃烧，作为煤尘而混入到燃烧废气中。煤尘是大气污染物质。此外，如果煤尘附着到热利用设备的内部流路及内壁上，则附着的煤尘使热传导率下降，热利用设备的热效率下降。但是，根据本实施例的系统，由于集尘机从燃烧废气中将煤尘分离除去，所以能够防止热利用设备的热传导率下降。此外，根据本实施例的系统，也能够降低大气污染物质向大气的释放。另外，能够降低排出的燃烧废气中的N₂O浓度的效果与第1实施例是相同的。

(第3实施例)

参照图4说明第3实施例。另外，本实施例与上述实施例重复的部分的说明省略。

本实施例的废弃物处理系统1B还具备辅助燃料供给装置11。辅助燃料供给装置11具有连接在热分解气体线路L3上的注入线路L9。辅助燃料供给装置11对流过热分解气体线路L3的热分解气体注入辅助燃料，使辅助燃料从燃烧炉4的炉燃烧喷射。另外，注入线路L9不必一定连接在热分解气体线路L3上，也可以在燃烧炉4中另外设置炉而连接到其上。

燃烧炉4作为维持燃烧炉4的温度的热源而利用可燃性的热分解气体。在由热利用设备5回收的热量变多的情况下，如果热分解气体产生的热量是一定的，则有低温燃烧废气的温度下降而发生结露等的不良状况。为了在维持低温燃烧废气的温度的状态下使由热利用设备5回收的热量变多，只要提高热分解气体的热量就可以。在此情况下，需要使作为热分解气体的原料的有机废弃物的处理量变多。但是，因为热分解炉的规格上的制约，在有机废弃物的处理量中存在极限。

所以，在本实施例中，在热利用设备中热源不足的情况下，从辅助燃料供给装置11将甲烷气体等辅助燃料作为燃烧炉4的燃料注入。由此，能够解决热源的不足。此外，本实施例还具有能够将来自辅助燃料供给装置11的辅助燃料作为没有投入有机废弃物的废弃物处理系统的起动时及停止时的燃料使用的优点。另外，能够降低排出的燃烧废气中的N₂O浓度的效果与第1实施例是同样的。

根据以上所述的至少一个实施例的废弃物处理系统，能够提供可以抑制一氧化二氮产生的废弃物处理系统。

随对本发明的一些实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意味着限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及要旨中，并且包含在与权利要求书中记载的发明等同的范围中。

Claims (7)

1.一种废弃物处理系统，其特征在于，

具备：

热分解炉，收入含有有机氮的有机废弃物而在高温还原性环境下将有机废弃物热分解；

燃烧炉，在900℃以上1000℃以下的温度域中燃烧由上述热分解炉产生的可燃性的热分解气体，以抑制一氧化二氮N₂O的产生；

热利用设备，使用由上述燃烧炉产生的燃烧废气作为热源；以及

回流线路，使被上述热利用设备作为热源利用、上述燃烧废气的温度下降后的低温燃烧废气作为燃烧空气的一部分回流到上述燃烧炉中。

2.如权利要求1所述的废弃物处理系统，其特征在于，

还具有配置在比上述热分解炉还靠近上游侧、通过将上述有机废弃物加热而使水分从上述有机废弃物蒸发、使上述有机废弃物的含有水分减少的干燥机。

3.如权利要求1所述的废弃物处理系统，其特征在于，

还具有使由上述热利用设备排出的上述低温燃烧废气作为稀释空气与上述燃烧废气合流的回流线路。

4.如权利要求1所述的废弃物处理系统，其特征在于，

在上述热利用设备与上述燃烧炉之间还具有集尘机。

5.如权利要求1所述的废弃物处理系统，其特征在于，

还具有对上述燃烧炉供给辅助燃料的辅助燃料供给装置。

6.如权利要求1所述的废弃物处理系统，其特征在于，

还具有将上述燃烧炉排出的上述燃烧废气供给到上述热分解炉中的线路。

7.如权利要求6所述的废弃物处理系统，其特征在于，

上述热分解炉具有供给有机废弃物的中空炉室和将上述中空炉室加热的加热炉套，将上述燃烧废气供给到上述热分解炉中的上述线路将上述燃烧废气供给到上述加热炉套中。

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