CN1111674C - 热处理垃圾的方法和设备 - Google Patents

Abstract

热处理垃圾的设备包括一个排出低温干馏气体和低温干馏残余物的低温于馏反应器(2)和一个燃烧室(8)，向该燃烧室供应用于燃烧的低温干馏煤气。在残余物料分离装置(20)中分离出来的较小的低温干馏物料输出燃烧室(8)，在那儿低温干馏气体被烧掉。可以向燃烧室(8)直接输送尘状的垃圾和/或液体垃圾。也可以输入附加的燃料。燃烧室(8)设有排料装置(35)，从排料装置可以取出熔融的炉渣。炉渣在冷却后，譬如在水池内，成为玻璃化形状。烟气经烟气管路(10)排出。本发明适合于处理各类垃圾。

Description

热处理垃圾的方法和设备

本发明涉及热处理垃圾的设备和方法。该设备配备有使垃圾转化为低温干馏气体和低温干馏残余固料的低温干馏反应器，和一个与低温干馏反应器相连的用于排走低温干馏残余固料的排料装置，和一个用于排出低温干馏气体和尘埃的低温干馏气体排气管，以及一个燃烧室，低温干馏气体和尘埃供给该燃烧室。

热处理垃圾的这类设备由德国专利DE-PS2432504所公开。用这一设备，垃圾(譬如家庭垃圾)在温度为300℃至600℃时在隔绝空气的条件下低温炭化，所产生的低温干馏煤气通过灼热的底焦传导，底焦由同时产生的低温干馏焦炭和输入的预热后的新鲜空气构成。在底焦内低温干馏气体转化为高能燃烧气体。在这一过程中只需要输入足够的氧气(空气)以保持底焦内的温度。在低温干馏过程中产生的低温干馏焦炭不仅供给底焦，而且同样也是高价值的碳载体，譬如褐煤低温干馏焦炭或木炭。所获得的可燃气体由于在通过燃烧室和灼热的底焦时较长的分子链产生分解，从而不含有害的有机物。可燃气体在热交换器内得到冷却，接着在气体净化设备内净化；最后，可燃气体可用于加热或内燃机的驱动。用于热处理垃圾的这类设备的一个持性是，这类设备通常不直接位于可燃气体收集器的附近。从而增添了设备的费用，还有铺设大量的通向用户的气体管路网的费用。但是，更为重要的是，低温干馏残余固料沉积在储存室内。但人们担心的是在残余的固料内含有的有害物(如重金属化合物)随着时间的推移被冲蚀或浸析，并渗入地下水或河流中。此外，包含在残余固料内的热量不能被利用。

为了克服上述缺点而提出的补救措施是按照英国专利GB1562492，把低温残余固体粉碎后通过一个筛子使较粗的颗粒(如金属，陶瓷、玻璃类的无机物)和较细颗粒分开(含碳量较高的组)。将金属从粗颗粒中分离出来，将较小的颗粒连同煤一起粉碎成更小的颗粒在燃烧室内燃烧用这一方法可以充分利用热。也可以把低温炭化时产生的低温干馏煤气输给燃烧室，在冷凝器内首先可以除去高沸点的油和焦油。值得注意的是，已知设备中的燃烧室是传统燃烧设备的煤的燃烧室，燃烧室是蒸汽发生器的一部分。由于在这类设备中对燃烧室壁所进行的常规冷却的原因，因而必须考虑的是，不仅从燃烧低温干馏煤气而且从燃烧低温残余固料所产生的有害物质会至少部分地通过所使用的燃烧设备释放到环境中(空气，特殊的储存器、土地、河流)。譬如，有机有害物，但是也有重金属氧化物如氧化镉、氧化锌、氧化汞和氧化铊。有关燃烧室残余固料的燃烧没有什么可说的。

每一种垃圾处理的目的是必须可能小地保持有害物质对环境的影响，这类有害物质总是存在的。

特别是高处理热值低的垃极时，用已知的设备不能保证垃圾的自燃和完全燃烧，总会留下不可燃的有害物质。

本发明的任务在于提供上述类型的热处理垃圾、特别是处理热值低的垃圾的设备，从而进一步排除有机和无机有害物质，尽可能不产生沉积的可利用的剩余物质。投资费用尽可能低，设备的总体效率尽可能高。此外，给出了一个价格合理的处理垃圾的方法。

这一任务，即提供一套合适的设备，按照本发明是如此解决的，即，可以把特殊的垃圾输给低温干馏反应器，在排料装置旁安置了一台将低温干馏残余固料分离成大的颗粒和小的颗粒的残余固料分离装置，输送小颗粒的小颗粒导管通到富氧燃烧的燃烧室，可以直接把尘状、干燥的垃圾和/或液体垃圾通过导管输给燃烧室，也可以把附加的燃料通过导管输给燃烧室，由输入的燃料所产生的燃烧气体可以使燃烧室在某一温度上保持足够长的时间，从而产生熔液炉渣，燃烧室配备有排料装置，熔液炉渣可以从排料装置内取出，熔液炉渣在冷却后成为玻璃状，有一烟道从燃烧室通向烟囱。

按照本发明的垃圾处理方法其特征是包括下述步骤：

a)特殊的垃圾在相对低的温度下且几乎与氧气隔绝的条件下低温炭化，从而生成低温干馏气体和低温干馏残余固料；

b)低温干馏残余固料被分为小的颗粒和大的颗粒；

c)小的颗粒和/或尘状、干燥的垃圾和/或液体垃圾和低温干馏气体被燃烧，从而生成烟气和熔液炉渣，和

d)大颗粒被分离出来。

连接在低温干馏反应器的出料装置上的残余固料分离装置把低温干馏的残余物质分离或专门筛成大颗粒，譬如大于5mm大的颗粒，和小颗粒，小于5mm的颗粒。在低温干馏反应器内产生的小的尘埃随同低温干馏气体一起直接输给燃烧室。通过分离(譬如筛选)低温干馏残余固料可以对大颗粒的不可燃烧的组份(如石头，玻璃碎片，陶瓷碎片，金属块)和小颗粒的组份(如由譬如木头、塑料、纤维材料组成的干馏焦炭，但也有细小物，如玻璃和石头尘埃)作出分离。紧接着在低温干馏反应器内进行的低温干馏过程所作的、从尚可继续燃烧的物质中分离出不燃烧的物质的分离过程是上述可燃烧的物质能够在无放射问题的情况下继续燃烧的前提。从而，同时做到了，从低温干馏反应器内排出的不可燃的金属、石头、玻璃尚处于非氧化状态，也就是说，可以继续利用。

最终通过燃烧由低温干馏残余物质和细小物组成的分离后的混合物而产生附加的热量。

在本发明的适宜形式中，可以在残余物质分离装置内首先通过筛选和/或吹除从大颗粒中分离出小颗粒来。同时，较重的颗粒留了下来；它们可以这样各个分离。这类分离是可靠的，并且不需大的费用。人们可以提高来自烟道的烟气或空气的压力用于吹除。

排出熔液炉渣的燃烧室是一个熔化燃烧室，譬如通常的结构。可燃物料经管道或别的输送装置输给熔化燃烧室。

在本发明的有利结构中，可将排出熔液炉渣的燃烧室设计成高温燃烧室，譬如炉壁的温度高于1200℃，高温燃烧室在该温度下工作。在这一高温下，所有的有机有害物产生分解，形成熔液状并可以被排出。除了低温干馏物和低温干馏气体外也可以向高温燃烧室输送细小物。尘状的干燥垃圾和液体垃圾，譬如化学溶液可以直接供给燃烧室。当用于燃烧的垃圾的热值不够时。也可以为燃烧室的燃烧输入附加的燃料，如燃料油和天然气。低温干馏气体燃烧室和低温干馏残余物燃烧室也可以是不同的燃烧室。两者都可构成熔化燃烧室。包含在烟气中的有害物可以用通常的烟气净化设备分离出来。

所描述的设备和方法在物质和能量方面表现出利用垃圾的极大的可能性。由于较小的残余放射，因此这是一种有利于环境保护的垃圾处理方法。卤化后的碳氢化合物，如包含在低温干馏气体内的二氧己环、呋喃和其它的有机有害不再有害。低温干馏固料如检查所指出的那样设有有机有害物；但是含有重金属如镉和汞，用传统方法可将其储存，但有危险。有机有害物存在于低温干馏残余物内或以液态直接输给燃烧室，这样，有机有害物被燃烧，从而被消除。

低温干馏物中的不可燃组份部分地以粗的形状分离出来，在某些情况下可以再次利用；不可燃组份部分地转换成熔液炉渣。炉渣在冷却后成为玻璃化的状态。炉渣内包含有譬如重金属等物质；这一物质是不易浸出的。作为另一优点需要指出的是所供给的垃圾只产生少的废气和良好的热效率。

″垃圾″这一概念目前指的是废料和混合废料，它们与家庭垃圾不同一般称作特殊的垃圾，如被污染的土，这些土可以被有机或无机有害物所污染，如似糊状的和液态的垃圾，如废油，被污染的木料，由运输事故产生的垃圾、各类淤渣、塑料和塑料混合物。

″低温干馏″概念包括在较高的温度，如300-700℃时对各类有机物质的热分解。低温干馏是在缺氧下进行。

本发明的其它结构将用附图所描述的实施例作进一步说明。

附图简略表示了按照本发明的用于热处理垃圾的设备。

在附图中可以看到用于热处理垃圾的设备的结构和各组成部分一起工作情况。用1表示输出一或装料装置，用来把固体和似糊状的垃圾输给低温干馏反应器2。这样的固体垃圾可以是譬如必须被去除的被污染的土。污染可以由重金属，各类有机物或由包含有HCl或CN^-的无机物产生。土可以来自工业区或可以由运输事故所污染。在低温干馏反应器2之前可以把譬如似糊状的垃圾输给这些土。在实施例中，低温干馏反应器2是一个传统的低温干馏滚筒，它在300至700℃在与氧气隔绝的条件下工作，除了产生挥发性的干馏气体外尚产生低温干馏固料。低温干馏滚筒在出口或排料侧连接了一台排料装置3，排料装置3设有用来排出低温干馏气体的低温干馏气体排出管4和用于排出低温干馏残余固料的低温干馏残余物的输送装置或低温干馏残余物的导管5。与排料装置3的低温干馏气体排出管4相连的低温干馏气体导管6与高温燃烧室8的燃烧器7相连。

高温燃烧室8的设计温度高于1200℃。它在一定的长度内不冷却，从而保证，所导入的气体在高于1000℃的温度范围(在壁上)内的停留时间保持足够长，以便使有机有害物发生热分解。停留时间在火焰燃尽后大约为1至5秒。燃烧室8设有隔热壁或绝热壁9。在离开高温燃烧室8的烟气导管10上顺序地前连接有一台废热发生器设备11，一台滤尘设备12，一台烟气净化设备13和一个烟囱14。由空气压缩机16从进风口15a输入的新鲜空气经新鲜空气管道15供给高温燃烧室8的燃烧器7。新鲜空气也可以被预热，这一点没有被说明。

如图所表示的那样，在滤尘设备12后面，在连接点17设有烟气管路10的支路18，在支路18上连接有烟气循环管路19。经过管路19可以把烟气，经过冷却和除尘的烟气输给高温燃烧室8，用来控制或调节燃烧室7的温度。烟气也可以有选择地或附加地吹入火焰。

废热蒸汽发生设备11冷却烟气并把所吸收的热量输给譬如热电厂或远距离加热设备或蒸汽消耗器以便继续利用。

排料装置3的低温干馏残余物管路5通向残余物分离装置20。在可以由筛选和/或吹除构成的残余物分离装置20内，排出的低温干馏残余物被分离为细的组分和粗的组分。细的组分包括譬如可燃的细小尘埃和细小物。粗的组分大体包括不可燃的成份，如石块，玻璃碎片，陶瓷碎片和金属块。

残余物分离装置20具有两个排出管，一个是用于细组分的细组分管路21，一个是用于粗组分的管路22，粗组分譬如有大于5mm的直径。细组分管路21通向粉碎装置23。从那儿管路24a通向储存粉碎后的细组分的中间贮仓(中间仓库)25。从中间贮仓引出一管路24b。管路24b直接通向连合的气—尘燃烧器7。也可以不用燃烧器7而用管路24c(用虚线表示)通向分开的尘埃燃烧器7a。在管路24b上设有节流装置26，譬如一个控制的输送工具，以便调节燃烧室8的温度或热载荷。

用于输送特重组分的管路22通向容器27。在该容器内主要收集石块，玻璃，陶瓷，也有金属。这些材料可以被继续利用。管路22也可以通向金属分离装置(没有表示)，在金属分离装置内，将金属块与石块以及玻璃块、陶瓷块分开。

在滤尘设备12内，同样也在废热蒸汽发生设备11内产生的烟灰(灰尘)可以经过灰尘回路28吹入高温燃烧室8内，或者经过用虚线表示的灰尘回路28的支路29输向低温干馏滚筒2。为了吹入，灰尘回路28经阀30和一台提高压力的压缩机31在滤尘设备12的出口连接在烟气管路10上。灰尘也可以用空气输送。

可以直接向燃烧器7输入液体垃圾，譬如，废油，变压器油。输入管路32就用于此目的。尘状的、干燥的垃圾，譬如粉状的化学药品可以直接经输入管路33输入管路24b内，管路24b一般通入燃烧器7。如果输入的材料不足以使燃烧器7工作，可以经输入管路34向燃烧器7输入附加的燃料如燃料油或天然气。

高温燃烧室8设有排炉渣装置35。经过该装置将熔融的炉渣导入水箱36。炉渣在这里凝结成玻璃状的颗粒。

在低温干馏滚筒2的加热下，垃圾在300℃至600℃下被部分气化。同时所产生的低温干馏气体和所产生的部分细尘经排料装置3的低温干馏气体排出管4和低温干馏气体管路6输入高温燃烧室8的燃烧器7内。在那儿包含有有机和无机有害物的低温干馏气体在具有从空气压缩机16经新鲜空气管路15输入的新鲜空气，也就是在富氧或空气剩余的情况下燃烧。同时，高温燃烧室8内的温度保持在1200℃以上。在这一高温下有机有害物的所有较长的分子链分解。为了使气体足够长地和稳定地保持在大约1200℃的温度，在实施例中的高温燃烧室8在一定的长度上被冷却。把温度调到高于1200℃的给定的额定值是通过调节器(没有表示)，譬如，通过调节低温干馏残余物的输入量，通过加强或减少冷却后的烟气的吹入实现的，被冷却的烟气位于废热蒸汽发生设备11后，在所示的实施例中至少位于滤尘设备12后，烟气经过烟气循环管路19输给燃烧器7，或者通过添加的燃料或热值高的液体垃圾，譬如废油补充加热而实现。

如已经阐述的那样，冷却后的烟气可以直接输入高温燃烧室8的燃烧器7，以便影响燃烧室的温度或火焰温度。但是，烟气也可以在火焰旁吹入。在废热蒸汽发生设备11内，在加热面积37内产生水蒸汽，水蒸汽以不再描述的方式作为蒸发方式被用于内部的和/或外部的消耗器。

在烟气循环管路19和在新鲜空气管路15中安装的气体压缩机38以及16被用于输送气体。

用排料装置3从低温干馏滚筒2内排出的低温干馏残余固料在残余固料分离装置20内被分离成细的组分和粗的组分。细的组分到达粉碎装置23内。粉碎装置尤其是一台辊式破碎机。

在滤尘设备12内和在废热蒸汽发生设备11内排出的烟灰用灰尘回路28输到高温燃烧室8内，从而使烟灰在那儿被熔化并与高温燃烧室8的炉渣混在一起。用同样的方式，烟灰经过支路29被输回到低温干馏滚筒2内，烟灰与残余的物质混合，或者与低温干馏气体或细的残余物输入燃烧室8内。炉渣在高温燃烧室8底部的排料装35中排出，并在水力除渣装置的水箱36内淬火。在水箱内产生颗粒，它可用于筑路和用于类似的目的。

在把细的组分导入高温燃烧室8之前把低温干馏残余物中的粗的组分从细的组分，即从可燃的成份和细小物中分离出来是如此实现的：在设备中已被分离出来的粗的组分处于卫生的无扩散的和纯品种的状态，因而适合于长期存放和继续输送。同时没有被氧化的金属特别有利于继续加工。在残余物料分离装置20内同时可以分离出石块、陶瓷片和玻璃碎片，然后即可毫无问题地继续利用它们或存放起来。这再次导致用于粉碎细组份的设备23的费用进一步减少。

重金属，如汞和镉，它们在低温干馏温度下已被蒸发，并主要留在低温干馏残余物上。重金属在高温燃烧室8内在燃烧小尘埃时被蒸发并被氧化。这些金属氧化物部分地，譬如氧化镉和氧化锌随同飞尘作为固料出现在设备11和12中，有一部分，譬如氧化汞，在烟气净化设备13的被分离出来的固料中。

这些重金属经过管路28的飞尘回路循环进入高温燃烧室8，这些重金属最终进入炉渣内或经烟气净化后的固料排出。

在用于热处理垃圾的设备中，烟气的氢氧化合物的含量可以保持在低的水平。这是通过直接在燃烧器7内混入冷的烟气，或除燃烧器7外在高温燃烧室8内(烟气循环系统)混入冷的烟气。

Claims (21)

1.用于热处理垃圾的设备，具有把垃圾转变成低温干馏气体和低温干馏残余固料的低温干馏反应器(2)、

一个与低温干馏反应器(2)连接的低温干馏残余固料排料装置(3)、一个与排料装置(3)相连的、汇入燃烧室(8)的低温干馏排气管(4)、

一个用于把干馏残余物分离为粗的组分和细的组分的、与排料装置(3)相连的残余物分离装置(3、20)、

一个将细的组分导向燃烧室(8)的细组分管路(21)、

一个燃烧室(8)上的排料装置(35)，从该装置中可以取出熔融的炉渣，熔融的炉渣被冷却後成为玻璃形状；以及

一条从燃烧室(8)通往烟囱(14)的烟气管路(10)；

其特征在于，

-可以向低温干馏反应器(2)输入热值较低的特种垃圾；

-可以向带有干馏气体的燃烧室(8)输入细尘；

-燃烧室(8)以过剩氧气驱动；

-可以通过管路(32、33)直接向燃烧室(8)输入干燥的尘状垃圾和/或液态垃圾；

-可以通过管路(34)向燃烧室(8)输入附加燃料。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，可以供给低温干馏反应器(2)的有被污染的土和/或被污染的粗垃圾和/或似糊状的垃圾和/或液体垃圾和/或惰性垃圾(如尘埃)。

3.按照权利要求1或2的设备，其特征在于，残余物料分离装置(20)经输送细组分的管路(21)与粉碎装置(23)相连，粉碎装置(23)亦与燃烧室(譬如8)连接。

4.按照权利要求1至3中任一条权利要求所述的设备，其特征在于，燃烧室(譬如8)设计温度高于1200℃，输入的气体保持在所述的高于1200℃的温度上。

5.按照权利要求1至4中任一条权利要求所述的设备，其特征在于，在把残余物料分离装置(3，20)与燃烧室(8)连接起来的管路(21，24)上连接有用于中间储存细组分的中间储存器(25)。

6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，设置了配料装置(26)，用以把中间储存的残余物组分供给燃烧室(如8)。

7.按照权利要求1至6中任一条权利要求所述的设备，其特征在于，设有把从烟气中分离出来的飞尘导回入燃烧室(8)的回路(28)。

8.按照权利要求1至7中任一条权利要求所述的设备，其特征在于，设有一条烟气循环管路(19)从烟气管路(10)通向燃烧室(8)，通过烟气循环回路(19)有一部分烟气被输回燃烧室(8)用来调节温度。

9.按照权利要求1至8中任一条权利要求所述的设备，其特征在于，燃烧室(8)被部分冷却。

10.按照权利要求1至9中任一条权利要求所述的设备，其特征在于，设有一台装料装置(1)，垃圾经过该装料装置可以没有被粉碎地进入低温干馏反应器(2)内。

11.按照权利要求1至10中任一条权利要求所述的设备，其特征在于，为了使从燃烧室(8)中排出的炉渣颗粒化设有水池(36)。

12.按照权利要求9至11中的任一权利要求所述的设备，其特征在于，燃烧室(8)设有绝热壁(9)，其形状尤其是不被冷却的炉衬。

13.用于热处理垃圾的设备，具有

a)低温干馏反应器(2)，它在大约300℃至700℃时把特种垃圾转变成低温干馏气体和低温干馏残余物；

b)後置的排料装置(3)，用来排出低温干馏气体和低温干馏残余物；

c)一个与排料装置(3)的气体侧相连的燃烧室(8)，用来燃烧低温干馏气体，燃烧室(8)的设计温度高于1200℃，以便当燃烧室加热到给定的温度水平以上时，使输入的有机的有害物质在导入气体中作热分解，燃烧室设置了排料装置(35)，用于取出熔融的、冷却後成为玻璃状的炉渣；

d)一个残余物分离装置(20)，它把排料装置(3)的低温干馏残余物按直径较大和直径较小的组分(粗的组分和细的组分)相互分开，直径较小的残余物组分经粉碎装置(23)输入燃烧室(8)，

其特征在于，导入干燥的尘状垃圾、液态垃圾和附加燃料(32、33、34)的输入管路汇入燃烧室(8)。

14.热分解垃圾的方法，垃圾在较低的温度下隔绝氧气低温干馏，

同时生成低温干馏气体和低温干馏残余物；

低温干馏残余物分离为细的组分和粗的组分；

细的组分连同低温干馏气体烧尽，形成烟气和熔融的炉渣；

粗的组分被分离出来；

其特征在于，

垃圾为热值较低的特种垃圾，低温干馏残余物的细的组分和低温干馏气体连同干燥的尘状垃圾、液态垃圾和/或在分离以後才导入的附加燃料一起被烧尽。

15.按照权利要求14的方法，其特征在于，特种垃圾是被污染的土和/或被污染的粗垃圾和/或似糊状的垃圾和/或液体垃圾和/或惰性垃圾。

16.按照权利要求14或15所述的方法，其特征在于，细的组分被进一步粉碎。

17.按照权利要求14至16中任一条权利要求所述的方法，其特征在于，从烟气中分离出灰尘，该灰尘熔化在炉渣内。

18.按照权利要求14至17中任一条权利要求所述的方法，其特征在于，为了调节温度，被净化后的烟气与要被燃烧的低温干馏气体混合。

19.按照权利要求14至18中的任一条权利要求所述的方法，其特征在于，细的组分在燃烧前作中间储存。

20.按照权利要求14至19中的任一条权利要求所述的方法，其特征在于，带有重金属氧化物的飞尘从烟气中被分离出来，并被用作再次利用重金属氧化物的原料。

21.按照权利要求14至20中的任一条权利要求所述的熔融炉渣在冷却后被用于建筑。

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