CN102341652A - 将可燃性粉尘吹入废弃物熔炉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提高吹入废弃物熔炉内的可燃性粉尘的燃烧性能。本发明提供的废弃物熔融设备包括：熔炉(1)，其具有用于使与焦炭和石灰石一起装入所述熔炉的废弃物熔融的底焦(1a)；鼓风口(8)，其用于在使可燃性粉尘和空气混合后，向所述底焦吹入可燃性粉尘和空气；以及预热单元(9)，其用于将供给到鼓风口的空气预热。

Description

将可燃性粉尘吹入废弃物熔炉的方法

技术领域

本发明涉及一种向进行废弃物的熔融处理的废弃物熔炉内的底焦吹入可燃性粉尘和空气的方法。

背景技术

包括一般废弃物和工业废弃物在内的废弃物的处理方法，可以包括在竖炉型的废弃物熔炉中对废弃物进行干燥处理、热分解处理、燃烧处理以及熔融处理。

具体地，与作为辅助材料的焦炭和石灰石一起，从设置于废弃物熔炉的上部的装入口装入废弃物。对于装入熔炉的废弃物，在熔炉内进行干燥处理、热分解处理、燃烧处理以及熔融处理。在熔炉内产生的气体，从熔炉的上部排出，导入燃烧室，并在燃烧室内完全燃烧。将燃烧废气导入蒸发器中，以从燃烧废气中回收热能。

在上述的废弃物熔融处理中，希望降低焦炭的用量。因此，在专利文献1公开的技术中，与常温的空气一起从鼓风机鼓风口向熔炉内的底焦吹入从废弃物熔炉的产生的气体中收集的可燃性粉尘。由此，能够使用可燃性粉尘替代部分形成底焦的焦炭，因此，能够降低焦炭的用量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2001-21123号公报

发明内容

专利文献1公开的技术，有可燃性粉尘不能充分燃烧的可能性。可燃性粉尘的燃烧不充分，使得可燃性粉尘难以替代焦炭，因此，难以降低焦炭的用量。

因此，本发明的目的在于提供一种能够提高吹入废弃物熔炉内的可燃性粉尘的燃烧性能的可燃性粉尘的吹入方法。

根据本申请第一发明的可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，该方法包括：在将预热空气和可燃性粉尘混合后，通过鼓风口向熔炉内的底焦吹入预热空气和可燃性粉尘，其中所述底焦用于使与焦炭和石灰石一起装入熔炉的废弃物熔融。

可以使用在废弃物熔融设备中产生的热对供给到鼓风口的空气进行加热，其中在废弃物熔融设备中通过使从熔炉排出的可燃性物质燃烧来进行热回收。由此，没必要设置用于预热空气的专用热源。

具体地，可以使用在热回收时在蒸发器中产生的蒸汽对供给到鼓风口的空气进行加热。另外，在使用通过可燃性物质的燃烧生成、并进行热回收后的燃烧废气对供给到鼓风口的空气进行加热后，使用在热回收时在蒸发器中产生的蒸汽对空气进行加热。在供给到鼓风口的空气通过与熔炉的外壁面接触而被加热后，还可以使用在热回收时在蒸发器中产生的蒸汽对所述空气进行加热。

优选将供给到鼓风口的空气加热到200～400℃的范围内的温度。由此，能够提高总可燃性粉尘中可替代焦炭的可燃性粉尘的比例。另外，优选鼓风口的尖端的空气(包括可燃性粉尘)的流速设定为20～200m/s的范围内。由此，能够有效地进行熔炉内的废弃物的熔融处理。

可以与可燃性粉尘和预热空气一起向底焦吹入用于点燃可燃性粉尘的燃料和用于使燃料燃烧的氧气。由此，能够通过燃料的燃烧使可燃性粉尘容易地燃烧。可燃性粉尘可以使用从熔炉排出的物质中所含的粉尘。

本申请第二发明的废弃物熔融设备包括：熔炉，其具有用于使与焦炭和石灰石一起装入熔炉的废弃物熔融的底焦；鼓风口，其用于在使可燃性粉尘和空气混合后，向底焦吹入可燃性粉尘和空气；以及预热单元，其用于将供给到鼓风口的空气预热。在此，任何能够进行在上述本申请第一发明中说明过的预热的构件均可以用作预热单元。

鼓风口可以包括内管、中间管和外管。内管形成空气和可燃性粉尘移动的空间。中间管在内管的外侧，中间管在中间管与内管之间形成用于点燃可燃性粉尘的燃料移动的空间。外管在中间管的外侧，外管在外管与中间管之间形成用于燃料的燃烧的氧气移动的空间。

根据本发明，通过将与可燃性粉尘一起吹向熔炉内的底焦的空气预热，能够在可燃性粉尘到达熔炉内之前使可燃性粉尘的温度上升。使可燃性粉尘的温度上升，能够缩短在熔炉内可燃性粉尘的温度到达着火点的时间，因此，能够使可燃性粉尘的燃烧性能提高。由此，能够增加替代焦炭的可燃性粉尘的量，同时能够降低焦炭的用量。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1中的废弃物熔融处理设备的结构的示意图；

图2是表示实施例1中的鼓风机鼓风口的结构的示意图；

图3是表示实施例1的变形例中的鼓风机鼓风口的结构的示意图；

图4是表示空气的预热温度与可燃性粉尘的替代率之间的关系的图表；

图5是表示本发明的实施例2中的废弃物熔融处理设备的结构的示意图；

图6是表示本发明的实施例3中的废弃物熔融处理设备的结构的示意图；

图7是表示实施例3中的套管结构的示意图；

图8是表示本发明的实施例4中的鼓风机鼓风口的结构的示意图。

附图标记说明

1：废弃物熔炉

1a：底焦

1b：套管结构

2：收集装置

3：燃烧室

4：蒸发器

5：排气处理装置

6：烟囱

7：汽轮机

8：鼓风机鼓风口

8a：喷嘴

9：预热器

80：鼓风机鼓风口

81：内管

82：中间管

83：外管

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行说明。

实施例1

参照图1说明本发明的实施例1的废弃物熔融处理设备。图1为表示废弃物熔融处理设备的结构的示意图。

在废弃物熔炉1(以下称作熔炉)的上部设置有用于将废弃物与作为辅助材料的焦炭和石灰石一起装入的装入口。在熔炉1内，对于废弃物进行干燥处理、热分解处理、燃烧处理以及熔融处理。在熔炉1内生成的气体，从熔炉1的上部排出，然后供给到收集装置2。收集装置2收集气体中所含的可燃性粉尘，并且所收集的可燃性粉尘被供给到后述的鼓风机鼓风口8。

穿过收集装置2的气体在燃烧室3中完全燃烧，然后作为燃烧废气供给到蒸发器4。在蒸发器4中从燃烧废气中回收热能，并且热回收后的燃烧废气被供给到排气处理装置5。排气处理装置5使用过滤器从燃烧废气中除去尘埃等。在排气处理装置5中被过滤后的燃烧废气，从烟囱6排出到大气中。

蒸发器4通过与燃烧废气进行热交换以产生蒸汽，该蒸汽被供给到汽轮机7和预热器9。汽轮机7能够使用被供给到汽轮机7的蒸汽产生动力。

预热器9通过将蒸汽的热能传送给空气来加热空气。该空气可以使用大气中的空气、或富氧空气。富氧空气为氧气含量高于大气中的空气中的氧气含量(一般为20％)的空气。

在预热器9中加热的空气通过管道(未图示)被供给到鼓风机鼓风口8。由此，来自收集装置2的可燃性粉尘与来自预热器9的空气在鼓风机鼓风口8内被混合，然后被吹向熔炉1内的底焦1a。

根据本实施例，可燃性粉尘和预热空气在鼓风机鼓风口8中混合，使得空气与可燃性粉尘之间发生热交换，从而能够使可燃性粉尘的温度上升。由此，能够在更短的时间内使得可燃性粉尘的温度到达着火点，因此，能够提高可燃性粉尘的燃烧效率。

提高可燃性粉尘的燃烧效率，能够增加能够替代焦炭的可燃性粉尘的量，从而能够降低熔炉1内焦炭的用量。将使用可燃性粉尘来替代焦炭的情况称作可燃性粉尘的替代。进一步，将可燃性粉尘中能够替代焦炭的可燃性粉尘的比例称作可燃性粉尘的替代率。

接着，图2表示鼓风机鼓风口8的结构。喷嘴8a被固定在鼓风机鼓风口8的底端部，来自收集装置2的可燃性粉尘通过喷嘴8a被吹入鼓风机鼓风口8内。来自收集装置2的可燃性粉尘和用于输送可燃性粉尘的输送空气被供给到喷嘴8a，可燃性粉尘和输送空气从喷嘴8a的尖端部被排出。由于来自预热器9的预热空气被供给到鼓风机鼓风口8，因此，从喷嘴8a的尖端排出的可燃性粉尘与预热空气混合。

如果使可燃性粉尘和预热空气在鼓风机鼓风口8内充分混合，则能够有效地使可燃性粉尘的温度上升，从而能够提高熔炉1内可燃性粉尘的燃烧效率。

如果在鼓风机鼓风口8内的空气(含有可燃性粉尘)的流速被设定为100m/s，则例如优选喷嘴8a的尖端部与鼓风机鼓风口8的尖端部之间的距離L为1000mm以上。原因在于这样的设定能够确保可燃性粉尘和预热空气在鼓风机鼓风口8内停留的时间，因此能够使可燃性粉尘和预热空气充分混合。

从可燃性粉尘和预热空气开始混合到可燃性粉尘和预热空气从鼓风机鼓风口8排出的时间，优选为与确保可燃性粉尘的温度上升到所规定温度的时间相同。具体地，作为上述时间，优选最低维持0.01秒。

同时，如图3的箭头所示，可燃性粉尘一边沿着鼓风机鼓风口8的内周面移动，一边向鼓风机鼓风口8的尖端部移动。这样通过在鼓风机鼓风口8内使可燃性粉尘旋转，能够提高可燃性粉尘与预热空气的混合效率。

为抑制由可燃性粉尘等带来的磨损，优选对鼓风机鼓风口8的内周面实施如铝化处理等表面处理。优选对鼓风机鼓风口8的内周面尤其是相当于距離L的区域实施表面处理。

已在预热器9中加热的空气的温度(预热温度)优选为200℃以上400℃以下。

在通过使用可燃性粉尘来降低焦炭的用量方面，以下的点很重要。

第一、在焦炭燃烧之前使已吹入熔炉1内的可燃性粉尘燃烧。第二、在可燃性粉尘穿过底焦层的同时使可燃性粉尘燃烧。可燃性粉尘穿过底焦层的时间，具体为0.5秒左右。

熔炉1内的焦炭的温度很高，因此，从鼓风机鼓风口8吹入的空气到达焦炭时，焦炭快速燃烧。如果将可燃性粉尘未经预热地吹入熔炉1内，则在熔炉1内可燃性粉尘的温度上升时，在可燃性粉尘燃烧之前，焦炭先燃烧了。由此，可燃性粉尘的替代率降低了。例如，可燃性粉尘的替代率例如可能为30％左右。

将空气加热到可燃性粉尘的着火点(350℃左右)附近的温度，在熔炉1内，能够缩短可燃性粉尘的温度到达着火点的时间，这样可燃性粉尘能够与焦炭同时点燃。在这一点上，优选供给到鼓风机鼓风口8的空气的温度为200℃以上。原因在于如果空气的预热温度低于200℃，则需要长时间将可燃性粉尘点燃。

可燃性粉尘中挥发性成分的比例高，并且比表面积大，因此能够比焦炭先燃烧。由此，能够提高可燃性粉尘的替代率。

过于加热空气，有在将可燃性粉尘吹入熔炉1内之前，可燃性粉尘在鼓风机鼓风口8内就燃烧了的可能性。因此，与可燃性粉尘混合的空气的温度优选为400℃以下。由此，能够有效地使可燃性粉尘在熔炉1内燃烧。

图4为在通过改变空气的预热温度来进行实验时，表示空气的预热温度与可燃性粉尘的替代率之间的关系(实验结果)的图表。

当空气的预热温度低于200℃时，可燃性粉尘的替代率低于60％，使得难以降低焦炭的用量。当空气的预热温度高于400℃时，也使得可燃性粉尘的替代率难以上升。因此，如上所述，空气的预热温度优选被设定为200～400℃的范围内。

穿过鼓风机鼓风口8的尖端部的空气(包括可燃性粉尘)的流速优选为20m/s以上200m/s以下。

预热空气从鼓风机鼓风口8的尖端部吹向底焦。由于在熔炉1内熔渣的水平上升，其结果熔渣可能到达鼓风机鼓风口8的尖端部，此时，如果预热空气的流速低于20m/s，则鼓风机鼓风口8的尖端部可能被熔渣封闭。

如果预热空气的流速低于20m/s，则当熔炉1的内压急剧变动时，有引起熔炉1内的高温气体进入鼓风机鼓风口8内，从而引起可燃性粉尘在鼓风机鼓风口8内点燃的可能性。需要注意的是，在将废弃物装入熔炉1内时，熔炉1的内压容易急剧变动。

如果预热空气的流速低于20m/s，则有由于鼓风未到达熔炉1的中心部而形成炉芯(core)，从而导致废弃物的熔融处理不稳定的可能性。

同时，如果预热空气的流速高于200m/s，则底焦的焦炭可能被所吹入的空气吹飞。预热空气的流速高于200m/s，可能使得鼓风机鼓风口8的内壁面易由于可燃性粉尘而磨损。

根据本实施例，通过将已与可燃性粉尘混合的预热空气吹入熔炉1内，能够缩短可燃性粉尘的温度到达其着火点的时间。由此，能够提高可燃性粉尘的燃烧效率，并且提高可燃性粉尘的替代率，从而能够降低焦炭的用量。通过使用预热空气，能够增加在蒸发器4中生成的蒸汽。

根据空气的预热状态，能够将熔炉1内装入的相对于废弃物的重量(1吨)的焦炭的用量降低约10kg。

在本实施例中，使用在蒸发器4中产生的蒸汽来预热空气，但是并不限定于此。预先将供给到鼓风机鼓风口8的空气加热即可。具体地，可以设置用于将供给到鼓风机鼓风口8的空气加热的专用加热器。

如本实施例所述，如果使用在废弃物熔融处理设备中产生的热来加热空气，则能够有效地利用热能。通过只使用在废弃物熔融处理设备中产生的热，就能够满意地将空气的预热温度设定在200～400℃的范围内。

使用加热器，能够使空气的预热温度上升到高于400℃的温度，但是设置加热器，有增加成本、或者降低废弃物熔融处理设备内的能源效率的可能性。从这一点来看，优选空气的预热温度被设定为400℃以下。

在本实施例中，作为吹入到熔炉1内的可燃性粉尘，使用通过收集装置2收集的粉尘，但是并不限定于此。能够通过燃烧来替代焦炭的粉尘就可以用作可燃性粉尘。例如，可以使用铁粉、钢铁粉、在CDQ(干熄焦装置)中产生的粉、焦炭粉、生物质燃料粉体、破碎机存留粉(shredder dust)、废塑料粉和废轮胎粉。这些粉尘可以使用一种，也可以两种以上混合使用。

实施例2

接着，参照图5对本发明的实施例2的废弃物熔融处理设备进行说明。在图5中，对于具有与在实施例1中说明过的相应的装置和其它部件相同的功能的装置和其它部件，使用相同的附图标记。以下主要对与实施例1不同的点进行说明。

在本实施例中，利用两步对供给到鼓风机鼓风口8的空气进行预热。首先，使用从排气处理装置5排出的燃烧废气的热，对空气进行加热。公知结构的热交换器可以被使于在燃烧废气和空气之间进行热交换，例如，热交换器可以具有与预热器9相同的结构。

接着，经由管道将已利用燃烧废气加热的空气供给到预热器9，以使用在蒸发器4中产生的蒸汽的热对空气进行加热。已在预热器9中加热的空气，如在实施例1中说明的那样，被供给到鼓风机鼓风口8，然后与可燃性粉尘一起被吹入熔炉1内。

本实施例能够得到与实施例1相同的效果。具体地，本实施例能够提高可燃性粉尘的燃烧效率，因此，能够提高可燃性粉尘的替代率。

在本实施例中，供给到预热器9的空气，利用来自排气处理装置5的燃烧废气而被加热，因此能够降低在蒸发器4中产生的蒸汽中用于空气的预热的蒸汽的量。换言之，能够增加供给到汽轮机7的蒸汽的量。由此，能够维持空气的预热温度，并且能够增加从汽轮机7得到的动力。

实施例3

接着，参照图6对本发明的实施例3的废弃物熔融处理设备进行说明。在图6中，对于具有与在实施例1中说明过的装置和其它部件相同的功能的装置和其它部件，使用相同的附图标记。以下主要对与实施例1不同的点进行说明。

与在实施例2中同样地，在本实施例中利用两步对供给到鼓风机鼓风口8的空气进行预热。首先，使用熔炉1的炉壁的热对空气进行加热。具体地，套管结构1b设置在熔炉1的炉壁中与底焦1a相邻的部分。如图7所示，套管结构1b具有使用于预热的空气穿过的通路1c。熔炉1内部产生的热被供给到穿过套管结构1b的通路1c的空气，以加热所述空气。具体地，在通路1c与熔炉1内部之间进行热交换。

通过使空气与熔炉1的至少一部分外壁面接触，就能够使用熔炉1进行空气的预热。

在穿过套管结构1b后，经由管道(未图示)被供给到预热器9的空气再次被加热。如在实施例1中说明的那样，已在预热器9中加热的空气被供给到鼓风机鼓风口8，并与可燃性粉尘一起被吹入熔炉1内。

本实施例能够得到与实施例1相同的效果。具体地，由于将预热空气与可燃性粉尘一起被吹入熔炉1内，因此能够提高可燃性粉尘1的燃烧效率。进一步，在本实施例中，通过使空气与熔炉1的炉壁接触，能够加热空气，并且能够降低炉壁的温度。

实施例4

接着，参照图8对本发明的实施例4的鼓风机鼓风口的结构进行说明。图8为鼓风机鼓风口的截面图。

本实施例的鼓风机鼓风口80包括内管81、中间管82和外管83。在内管81的底端部固定有在实施例1中说明过的喷嘴8a，可燃性粉尘从喷嘴8a的尖端部排出。内管81的底端部被封闭。

内管81与用于供给预热空气的配管连通，预热空气与可燃性粉尘在内管81内混合。

中间管82在内管81的外侧，在内管81的外周面和中间管82的内周面之间形成有用于点燃可燃性粉尘的燃料移动的空间。点火燃料从形成于中间管82的尖端部的开口被排出。中间管82与用于供给点火燃料的配管连通。中间管82的底端部被封闭。

外管83在中间管82的外侧，在中间管82的外周面和外管83的内周面之间形成有使氧气移动的空间。氧气用于上述点火燃料的燃烧。内管81的尖端部和中间管82的尖端部位于外管83的内侧。

本实施例通过使用氧气使点火燃料燃烧，能够提高可燃性粉尘的燃烧效率。本实施例的鼓风机鼓风口可以在实施例1～3中说明过的熔炉1中使用。

Claims (15)

1.一种可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，该方法包括：在将预热空气和可燃性粉尘混合后，通过鼓风口向熔炉内的底焦吹入所述预热空气和可燃性粉尘，其中所述底焦用于熔融与焦炭和石灰石一起装入所述熔炉的废弃物。

2.根据权利要求1所述的可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，使用在废弃物熔融设备中产生的热对供给到所述鼓风口的所述空气进行加热，其中在所述废弃物熔融设备中，通过燃烧从所述熔炉排出的可燃性物质来进行热回收。

3.根据权利要求2所述的可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，使用在进行所述热回收时在蒸发器中产生的蒸汽对供给到所述鼓风口的所述空气进行加热。

4.根据权利要求2所述的可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，在使用通过所述可燃性物质的燃烧生成、并进行热回收后的燃烧废气对供给到所述鼓风口的所述空气进行加热后，使用在所述热回收时在蒸发器中产生的蒸汽对所述空气进行加热。

5.根据权利要求2所述的可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，在供给到所述鼓风口的所述空气通过与所述熔炉的外壁面接触而被加热后，使用在所述热回收时在蒸发器中产生的蒸汽对所述空气进行加热。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，将供给到所述鼓风口的所述空气加热到200～400℃的范围内的温度。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，所述鼓风口的尖端的所述空气的流速被设定为20～200m/s的范围内。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，与所述可燃性粉尘和所述预热空气一起向所述底焦吹入用于点燃所述可燃性粉尘的燃料和用于所述燃料的燃烧的氧气。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的可燃性粉尘的吹入方法，其特征在于，所述可燃性粉尘为从所述熔炉排出的物质中所含的粉尘。

10.一种废弃物熔融设备，其特征在于，包括：

熔炉，其具有用于使与焦炭和石灰石一起装入所述熔炉的废弃物熔融的底焦；

鼓风口，其用于在使可燃性粉尘和空气混合后，向所述底焦吹入所述可燃性粉尘和空气；以及

预热单元，其用于将供给到所述鼓风口的所述空气预热。

11.根据权利要求10所述的废弃物熔融设备，其特征在于，所述预热单元使用在通过使从所述熔炉排出的可燃性物质燃烧来进行热回收时在蒸发器中产生的蒸汽来加热所述空气。

12.根据权利要求10所述的废弃物熔融设备，其特征在于，所述预热单元包括：

第一预热部，其使用通过从所述熔炉排出的可燃性物质的燃烧生成并进行热回收后的燃烧废气来加热所述空气；以及

第二预热部，其通过使用在所述热回收时在蒸发器中产生的蒸汽，对已被所述第一预热部加热的所述空气进行加热。

13.根据权利要求10所述的废弃物熔融设备，其特征在于，所述预热单元包括：

第一预热部，其通过使所述空气与所述熔炉的外壁面接触来加热所述空气；以及

第二预热部，其通过使用在通过使从所述熔炉排出的可燃性物质燃烧来进行热回收时在蒸发器中产生的蒸汽，对已被所述第一预热部加热的所述空气进行加热。

14.根据权利要求10-13中任意一项所述的废弃物熔融设备，其特征在于，所述预热单元将供给到所述鼓风口的所述空气加热到200～400℃的范围内的温度。

15.根据权利要求10-14中任意一项所述的废弃物熔融设备，其特征在于，所述鼓风口包括：

内管，其形成所述空气和所述可燃性粉尘移动的空间；

中间管，其在所述内管的外侧，所述中间管在所述中间管与所述内管之间形成用于点燃所述可燃性粉尘的燃料移动的空间；以及

外管，其在所述中间管的外侧，所述外管在所述外管与所述中间管之间形成用于所述燃料的燃烧的氧气移动的空间。

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