CN1117948C - 市镇废弃物燃烧器及其他熔炉内的废弃物泥浆的共燃烧 - Google Patents

Abstract

披露了一种系统与方法，用于处理、注入与共同燃烧市镇废弃物及其他燃烧器内的泥浆。该系统包括一个泥浆接收与处理模组及一个泥浆注入与燃烧模组。泥浆是接收与贮藏于一个或多个贮藏斗，于其中泥浆首先以一种液体稀释，然后混合至适于泵送的均一稠度。然后将具有高液体含量的泥浆泵送至熔炉注入喷嘴，优选的是，将泥浆以蒸汽雾化、喷入熔炉的燃烧区。所披露的系统与方法，增加了泥浆水分含量及控制了其固体含量，以控制熔炉的温度。

Description

市镇废弃物燃烧器及其他熔炉内的废弃物泥浆的共燃烧

参考对照相关专利申请案

本专利申请是声明于1998年10月19日提出申请的美国临时申请序号60/104,806的权益。

本发明所属技术领域

本发明是有关市镇固体废弃物燃烧器(MWCs)，及扩及所有产生蒸汽动力的锅炉与熔炉。其涉及在市镇固体废弃物燃烧器与其他燃烧市镇固体废弃物或其他燃烧的熔炉中，藉由热分解作用处理与处置固体含量不等的废弃物泥浆，包括市镇地下水道泥浆、纸厂泥浆、及其他工业泥浆。

与本发明相关的背景技术

当社区与工业界用于处置泥浆的可行方案减少之际，迫切地需要一种新的、具成本效益、具环保观念的处置方法。在二十世纪五十年代与六十年代之间，泥浆通常在多床熔炉中焚化。然而该种设备中的大部份，都面临燃烧不良及产生相当不利的排气。因此，所述的方法大部份已遭弃置，而改采非燃烧式处置技术。

多年以来，泥浆，较佳为高碳含量泥浆，与其他燃料的共燃烧一直是努力的目的。技术文献中重复讨论的一种方法，是设计一种外部干燥系统，用于在泥浆注入熔炉的前将其预干燥，使得不需在熔炉内干燥泥浆。然而，采该技术是昂贵的，且因为逸散粉尘的吸入与尘爆而起的潜在健康危害而具危险性。

后述的其他措施涉及在现代的燃烧处理中注入湿泥浆。因其应用性有限、经济上的缺点或技术上的缺点，而未能获得商业上的接受。

Komline等人于美国专利第3,322,079号中提及泥浆与市镇废弃物共燃烧的协同作用，其是使用来自市镇废弃物燃烧作用的高温气体，藉由旋转式离心喷雾器而将注入熔炉的泥浆干燥。然而，该系统的操作成本高，及所披露的旋转式离心喷雾器因堵塞与磨损而难以确实地维护。旋转式喷雾器排出显著比例的无法完全燃烧的大型颗粒，而造成物质淀积于锅炉内部的问题。

Dingwell于美国专利第3,838,651号中，在经设计而延伸进入一个燃烧室的燃烧器中，使用蒸汽以雾化废油。然而，该发明的范畴受限于老式焚化炉中的废油，其在发明之际尚未受到严格的控制。部份燃烧尚可接受，而法规的遵循也未被视作一个目的。虽然于雾化作用中使用蒸汽，并未考虑非油物质，如含水泥浆。

Pan于美国专利第3,903,813号中发展出一种装置，用于将经蒸汽雾化的泥浆注入一个燃烧室中，该燃烧室邻近一个油或煤气燃烧器。该注入装置促使一种加压流体与泥浆于同一管中混合。该混合物自位于该注入管末端的一个节流小孔排出，使得在熔炉内该混合物在油或煤气存在下迅速燃烧达到大气压力。该装置并未考虑市镇废弃物与其他再生性与矿物燃料的共燃烧，及主要是用于固体含量等于或小于5％的泥浆。泥浆注入点是局限于一个位于油或煤气燃烧器火焰以下的区域。该装置仅适用于油或煤气燃烧器焚化泥浆。

Carpenter于美国专利第5,284,405号中披露一种方法，用于将泥浆颗粒夹带于压缩的燃烧空气流中，但该发明局限于旋转式水泥窑中的燃烧作用。未尝试燃烧悬浮泥浆，并未涉及遵守法规方面的议题。

Goff等人于美国专利第5,052,310与5,405,537号中发展出一种用于市镇废弃物的泥浆注入系统，使用富氧空气以将经由喷嘴喷入熔炉的泥浆雾化，及弥补因泥浆中的水分而损耗的锅炉效率。然而，其需要在业主的核心生产设施附近建造昂贵的氧气生产厂，或购买大量的氧气瓶。更进一步，该方面是局限于市镇废弃物燃烧器(MWCs)，及可能需要改良现有的燃烧作用的空气控制系统。

Mole于美国专利第5,531,169号中，将液态废弃物质，主要为受污染的酸，注入紧邻的初级燃料燃烧器中。该装置的首要目的是分解酸分子。该装置是用于空气而非蒸汽雾化作用，且该发明是有关液态有害废弃物的处置，而非泥浆及非毒性市镇固体废弃物的燃烧与传统的电力生产。

Guibelin于美国专利第5,544,598号中发展出一种喷嘴，用于处置诸如糊状或脂肪状废弃物的淤浆，喷洒于燃烧中的市镇固体废弃物。然而，该装置并不涉及泥浆，及其设计并非用以雾化颗粒而促成悬浮燃烧。

发明目的

本发明的目的是提供一种泥浆接收与处理系统，该系统可处理泥浆范围较宽(包括各种含水量与固体含量)，以及将泥浆的均一物流送至注入系统。先前的系统不是针对不定的泥浆稠度与固体含量设计，也未提及这方面问题。

本发明的另一个目的是避免一般在固体含量高于15％时，处理泥浆所遇到的困难。

本发明的进一步目的，是将泥浆颗粒悬浮燃烧作用最大化，以实质消除需要燃烧较大泥浆颗粒的需求。

本发明的进一步目的，是于泥浆预燃烧处理方法中使用废水、其他工业过程的液体废弃物、空气污染控制淤浆或其他混合物。发明简述

本发明可将泥浆处理与注入燃烧器中，而达成前述的目的，本发明实质上可减少或消除限制在先技术的商业可行性的缺点。

本发明总体上包括一个泥浆接收与处理模组及一个泥浆注入与燃烧模组。泥浆接收与处理模组接收泥浆及以一种液体将其稀释，从而增加泥浆的水分含量，泥浆注入与燃烧模组将经稀释的泥浆注入燃烧器内的燃烧区中，于其中该经稀释的泥浆在悬浮状态中被燃烧。泥浆注入与燃烧模组可简单地包括一个泥浆注入喷嘴，其以蒸汽雾化该经稀释的泥浆，及将雾化的经稀释的泥浆喷入燃烧器的燃烧区中，燃烧器中具有市镇废弃物或另一种燃料燃烧其中。因此，该雾化的稀释泥浆以悬浮方式在市镇废弃物或其他燃料的上方燃烧。

根据本发明的优选实施例，泥浆是于接收与处理模组中接收，并贮藏于一个或多个贮藏斗，首先以一种稀释液体稀释其中泥浆，该稀释液体是诸如水、其他工业过程的液体废弃物、限制排放的污染淤浆或其他混合物。然后减小泥浆颗粒的尺寸，及将泥浆混合至适于泵送的均一稠度。然后将具有高液体含量的泥浆泵送至熔炉注入喷嘴，于其中泥浆被较好地蒸汽雾化并喷入熔炉的燃烧区。

用于本发明的蒸汽雾化喷嘴是经特别设计，以在注入熔炉之前，接触雾化蒸汽时，促成急骤干燥与最大化减小颗粒尺寸。此促成近乎完全的燃烧作用，对于底灰品质与燃耗的影响极微，或完全无影响，及促成在既存的空气污染控制系统中处理实质上所有的泥浆燃烧产物。先前的发明并未致力于悬浮燃烧的目的。

本发明的设计可促成达成、改良与控制固体含量，以最大适应潜在需处理泥浆的顾客，对应初级燃料发热量波动进行稳定炉温。

不同于先前系统，本发明意外地以增加泥浆水分含量(至所用的液体含水的程度)，作为控制熔炉温度的一种方式。藉由降低熔炉的温度，可添加更多的初级燃料，而增加设施的营收，因为市镇废弃物或生物质燃烧器的设施，是以接收该燃料而获取报酬的。

就市镇废弃物燃烧器而言，市镇固体废弃物的发热量依固体废弃物运送来源而有季节及各小时与小时间的变化。本发明允许人工调整泥浆的特性，包括固体、碳含量及流速，以维持熔炉内较恒定的温度，进而促成平衡的蒸汽生成作用。更进一步，因为自许多市镇废弃物燃烧器设计完成以来，市镇固体废弃物的发热量业已显著地增加，固体废弃物的处理量因较高的燃料发热量而受到限制。因固体废弃物是市镇废弃物燃烧器的营收的主要来源，处理量的降低将造成营收的降低。所披露的方法促成市镇废弃物燃烧器以高于所设计的市镇固体废弃物发热量，而维持其处理量的营收。

本发明在通过添加以水为主的溶液及/或其他液体，诸如其他工业过程的液体废弃物与污染限排淤浆，而稀释泥浆，及可通过搅拌与雾化作用而降低泥浆固体颗粒的尺寸的前提下，本发明适用于具有任何固体含量范围的泥浆。本发明的设计，是用于燃烧稀释后固体含量介于5％至15％范围的泥浆。其促成在商业应用上的良好控制与可信度。

就所有的工业燃烧设施而言，本发明可处置工厂废水与其他工业过程的液体废弃物，以及降低整体的空气污染控制成本。

就诸如纸厂与其他类似设备的工业泥浆制造者而言，相对于泥浆送至管制掩埋场的运送与处置成本的持续增加，本发明可利用现有的传统燃料蒸汽锅炉，而达到符合环保的泥浆就地或当地的处置。

通过以下的详细说明与附图，将明了一种泥浆处理与注入系统的较佳优选实施例，以及本发明的其他目的、特性与优点。

附图简要描述

图一是根据本发明的较佳泥浆处理与注入系统的示意图。

优选实施例的详细描述

参照第1图，优选的泥浆处理注入系统100一般包括二个模组：一个泥浆接收与处理模组200；及一个泥浆注入与燃烧模组300。泥浆接收与处理模组200在实质上可与泥浆注入与燃烧模组300分开。可以想象的，可将全部或部份的泥浆接收与处理模组200纳入泥浆的运送模式中，诸如特制卡车，于运输过程中稀释与预混合泥浆。然而，第1图所示的较佳系统100包括二个模组，及就地具有一个市镇废弃物燃烧器(MWCS)、动力锅炉或其他锅炉。

在优选的系统100中，泥浆是以任何传统方式，诸如卡车或管线，运送至泥浆接收与处理模组200。当以卡车运送时，泥浆能以分批模式处理，或储存直至其量足以进行半连续式操作。当泥浆以连续方式输送时，诸如由管线输送，该系统可容易地进行改装以连续式处理模式运作。

在任一模式下，具有不定的水分含量的进料泥浆，固体含量一般介于约5％至50％的范围，优选的是介于约15％至45％的范围，是接收于封闭式斗1中。优选的是，封闭式斗1的设计是以无臭及与人不接触的方式运送与贮藏泥浆。依泥浆进料量及是否使用连续式或分批式方法而定，可提供具有溢流装置的多个斗。在斗1底部的变速螺旋输送器2，将泥浆运送至变速转筒混合器3，其亦经由管路4接收一种稀释液体，其可包括水、工业废水、其他工业过程的液体废弃物、空气污染限排淤浆或其混合物。固体含量发送器(ST)5提供连续读数至固体控制器(SC)6，操作者设定一个控制面板，用以调整变速驱动器(VFD)7的速度，而控制自螺旋输送器2添加到转筒混合器3的固体量。固体控制器6亦开启与关闭稀释阀8，以视需要添加稀释液体，以达到转筒混合器3中理想的固体含量。稀释后的最理想的泥浆固体含量约为10％，但可介于约5％至15％的范围。发现该固体含量范围在处理上最方便，同时促成有效的泥浆燃烧作用。所接收到的泥浆若具有5％至15％的固体含量，则可绕过混合器3，而自斗1直接排至泥浆泵吸槽10。

转筒混合器3中的计量与混合作用，较佳为分批方式，亦即在移至系统的下一个步骤之前，进料泥浆与一种稀释液体混合至所需的固体含量。此允许最宽的进料泥浆特性范围达成所需的固体含量的最大灵活性。

亦可能存在市镇固体废弃物的平均发热量低于一般值的时期，此通常发生于降水丰沛时期，因大雨使市镇固体废弃物的水分含量较高。在该期间，注入具有较高发热量的泥浆，将有利于熔炉温度的稳定。本发明容许人工的调节作用，以增加泥浆的发热量。其达成是藉由将泥浆混合至较高的固体含量，及/或使用诸如高纤维纸厂泥浆的碳含量较高的泥浆作为部份或全部的泥浆混合物，碳含量较高的泥浆将被接收与分开贮藏于一或多个贮藏斗中。

变速转筒混合器3的运作方式类似于一个水泥搅拌器，其中转筒混合器3的搅拌动作降低颗粒尺寸，有助于将泥浆混合成为适于泵送的均一性液体。当于转筒混合器3达到所需的固体含量时，其通过管路9而排至封闭式泥浆泵吸槽10中。

在注入熔炉之前，所需的泥浆混合物贮藏于泥浆泵吸槽10中。槽的尺寸是依特定熔炉的操作参数与是否使用分批式或连续式方法而定。泥浆泵吸槽10包括一个液面控制器(LC)11，其控制转筒混合器3的变速驱动器12以调整转筒混合器3的出口流速，从而保持泥浆泵吸槽10中的液面恒定。泥浆泵吸槽10亦包括一个混合器13，其持续地搅拌泥浆以避免泥浆沉淀或凝结，从而维持一个均质的液体犬态。

泥浆自泥浆泵吸槽10的底部汲出，及经由管路14进入调整器15中，在物质进入变速渐进式腔型泵16之前，调整器15将大块物质切断并剪断。(在另一实施例中，其中泥浆是自顾客或运送卡车直接泵送，可将调整器移位或在接收管路装置一个附加的调整器，以将来自顾客的大颗粒污染物的风险减至最低。)本发明的特征之一，在于经稀释的泥浆流在处理上较容易，能使用渐进式腔型泵。传统的系统，需要使用较昂贵与较难维护的活塞式泵或往复式泵，以泵送固体含量较高的泥浆，如15％以上至25％。本发明的渐进式腔型式泵16，能以具成本效益的方式轻易地处理固体含量最高约15％的泥浆。

泵16由变速驱动器(VFD)17所驱动，及经由管路18排至进料再循环管路26而回到吸槽10，或至雾化喷嘴19以喷入熔炉20的燃烧区24。

再循环管路26的作用，是遵照泵制造厂商的规格书，维持流经泵16的充足流量，同时避免当熔炉20对泥浆的需求低时，在通往熔炉20的管路18中的压力过度蓄积。就一些泵而言，若流经泵的流量太少，泵会过热。因此，当泥浆不流至熔炉时，回至吸槽10的再循环作用，亦有助于持续搅拌泥浆。虽然较佳情况是具有再循环管路26，若在泵16具备某种形式的最低流速与最大压力的控制，及吸槽10在缺乏再循环作用下亦能充分地搅拌泥浆的情况下，可免除再循环管路26。

再循环管路26包括一个流量控制器25，其调节再循环控制阀27以确保的最低流量及稳定喷嘴泥浆压力。当对于注入熔炉20内的泥浆需求低时，流量控制器25开始再循环控制阀27，促使泥浆再循环回到吸槽10，以维持最低流速与稳定的压力，避免泵16过热。

泥浆进入熔炉20的流量，是由可程式化控制器21依据来自熔炉温度控制器22的需求信号而加以控制，该信号是基于熔炉烟道排气温度。当熔炉温度上升超过可程式化控制器21的设定温度时，流量控制器23调节变速驱动器17的速度，其控制泵16的速度及泥浆至喷嘴19的流量，于喷嘴19中泥浆较佳以蒸汽雾化及喷入熔炉20的燃烧区24。

虽然可使用其他注入方法，优选的仍为蒸汽雾化作用，因高温蒸汽具有将泥浆预热的功效，及将泥浆分散成细颗粒以于悬浮中进行近乎完全的燃烧作用。亦预期在泵送技术发展下，及/或借助预热作用，可降低泥浆的粘度，从而可将具有高固体含量的泥浆泵送通过整个系统而到达注入喷嘴。在此情况下，雾化蒸汽可作用为稀释基质，不需要预先稀释泥浆。因而，借助使用蒸汽雾化作用，泥浆可在注入喷嘴处再行稀释，而非在泥浆接收与处理模组中稀释。

如图1所示，蒸汽是自蒸汽汇集器28经由管路29而传送至压力控制阀30。在不涉及内部产生蒸汽熔炉中，蒸汽可由外部来源供应。在任一种系统中，可程式化控制器21调节压力控制阀30，以维持在喷嘴19的蒸汽与泥浆之间的一个设定压差。测试显示，最佳压差依固体含量与泥浆的其他特性而定。例如，发现就固体含量约10％的泥浆而言，在喷嘴19至50psig的最低蒸汽压，25psig的最低泥浆压，产生流速约每分钟3加仑的持续性雾化泥浆流。为达到较高的流速，则在喷嘴使用较高的压力。结果，可达成占市镇固体废弃物处置能力的高达5％干燥固体物的泥浆处置率。

泥浆注入喷嘴19是就其在喷嘴排出口之前将蒸汽注入泥浆物流的能力，而特别选择的，此促成泥浆的预热与部份急骤干燥，及因应在喷嘴排出口释出的附加能量。其设计特定地降低泥浆的颗粒尺寸，以确保熔炉20的燃烧区24中近乎完全的悬浮燃烧。在先前的发明中，部份的大型泥浆颗粒掉入底灰系统31中。大颗粒的燃烧作用通常不完全，造成底灰中未燃烧物质的含量的增加，当测试是否符合环保规定之际，其可能造成底灰的不利的化学组成物。悬浮燃烧确保各泥浆颗粒近乎完全的燃烧，飞灰在通道32处离开熔炉20，以运送至空气污染控制系统，该系统的设计是以完全符合规定的方式，处理燃烧作用的所有飞灰产物。

特别设计泥浆注入喷嘴19，使其具有大的自由截面积，优选的是至少0.365平方英寸，以将堵塞的风险降至最低。其在排出末端最好具有凸出的螺旋物，以促成喷嘴以螺旋方式排出。因此，过度加热的泥浆具有圆周速度而非线性射出，而更能于喷嘴将动能耗散及避免泥浆颗粒撞击熔炉内部，从而进一步增进泥浆颗粒的悬浮燃烧。较佳的泥浆雾化喷嘴为Bete型号SA2100，其商品可自美国麻州格林菲尔德的Bete Fog喷嘴公司取得。

泥浆注入点的位置，依各应用的泥浆特性与熔炉的设计而定。泥浆注入系统的较佳设计，是允许应用上的弹性。因此，注入点的位置是在保存良好的燃烧操作的限制下，以解决问题的潜力为导向，诸如滞留时间、熔炉出口温度、及全面湍流。

泥浆处理与注入系统的较佳设计，是力求简化对于既存熔炉燃烧控制系统的干扰。可程式化控制器21中提供继电器，以在泥浆流之前产生蒸汽流，及在诸如喷嘴中的蒸汽流过少，或锅炉燃料有差错等失常事件中自动切断泥浆流。在泥浆中未添加空气，因此并不需要与燃烧空气控制系统的详细界面。来自雾化蒸汽的热与泥浆的发热量，通常可抵销泥浆中因液体蒸发所损耗的热。因此，当操作较佳的泥浆注入系统时，在先的燃烧空气控制仅需小范围调整或完全不需调整。

先前的泥浆燃烧器致力将具有高固体含量的泥浆引入熔炉中，因已知若在熔炉中注入具有低固体含量与高水分含量的泥浆，将产生降低熔炉温度的效应。若其他因素不变，蒸发泥浆中水分所需的能量，将造成熔炉的净热损耗。结果，通常需采用复杂的步骤，诸如脱水与预热作用，以减小泥浆的热损耗，及产生不会降低熔炉温度的泥浆。也有采取以氧气加浓燃烧室的步骤，以试图将熔炉的热损耗降至最低。

本发明采取增加进料泥浆的水分含量的反直觉方式。水分的增加，促成整个系统以更佳以及更具有成本效益的方式处理泥浆。更进一步，在市镇废弃物燃烧熔炉中注入具有高水分含量的泥浆所产生的冷却效果，可增加市镇固体废弃物进料量而加以抵销。所产生冷却效果，亦可通过增加熔炉中的湍流与有效利用氧气而加以抵销，该效果因不完全扰动的湍流而丧失。因而，以该方式控制熔炉的温度，促成增加固体废弃物的进料量，其进而增加市镇废弃物燃烧器设施的营收。

因此，通过注入具有高水分含量的泥浆而降低熔炉的火焰温度，具有显著降低熔炉的No_x排放量的效应。因而，本发明亦具有降低NO_x量的一种营利的空气污染控制系统的潜力。

优选的泥浆处理与注入系统并不局限于任何类型的锅炉或燃料种类，并且具有另辟全新途径以解决困难的燃烧问题的潜力。大量的市镇废弃物燃烧器常因高温将灰熔化而造成结渣的问题。在该情况下，较佳的泥浆注入系统可在关键区域提供冷却作用，以减少结渣。较佳的泥浆注入系统亦可借助于改良湍流、混合作用与温度控制，而将使用废弃物衍生燃料的市镇废弃物燃烧器中因局部高温气化物侵蚀作用所造成的侵蚀问题减至最小。传统的矿石燃料锅炉亦遭遇各种形式的结渣与侵蚀问题，亦可应用较佳的泥浆注入系统以解决该等问题。所有锅炉皆面临日趋严格的空气污染控制规定。较佳的泥浆注入系统，亦具有提供新的排气控制方法的潜力。同时解决地方的泥浆处置问题。

实施例

测试本发明的系统，其中将经稀释的纸泥浆与地下水道泥浆注入一个运作的传统市镇废弃物燃烧器中。

选择用以测试的燃烧器设施具有三个燃烧质量的耐火型市镇废弃物燃烧器，各燃烧器处理量为每日120吨。正常的运作情况是操作两个燃烧器，另一个备用。燃烧器与二个发热锅炉相连，及与空气污染控制机组连接。各空气污染控制机组包括一个静电除尘器与喷淋吸收器。所选择的设施每日可燃烧至多240吨的市镇固体废物，及产生每小时高达60,000磅的230psig与500°F过热蒸汽以供销售。

仅小幅地改良既存的燃烧器设施，使其得以接收、稀释、混合、贮藏与泵送泥浆。在设施中装置一个处理量为1800加仑的塑胶混合槽，及将Nietsch公司所生产的一个具有变速驱动器的尼莫(Nemo)渐进式腔型泵连接于混合槽上。所用的泵在60rpm的速度具有每分钟约100加仑的处理量。就该测试而言，将速度降至10rpm以达到所需的泥浆流量。提供一个泥浆再循环系统，其中可将一部份泥浆量自泵排出口再循环回到混合槽。在该测试期间，是以手控方式经由再循环系统控制压力与流量。改良的该设施的一个燃烧器单元，以促成泥浆的喷入与蒸汽雾化进入燃烧器中。在燃烧器中尽可能邻近有效燃烧区域处，装置一个Bete Fog喷嘴(如上述的相同型号#SA21000)，及使用一个注入面板，借助使用一个磁性流针而控制蒸汽汇集器与喷嘴的压力、泥浆汇集器与喷嘴的压力、及泥浆流量。所选择的喷嘴是具有大的流动区域(0.365平方英寸)，以将泥浆颗粒堵塞的可能性降至最低。

该设施接收桶与滑离容器中的泥浆，其固体含量约24-40％。以人工方式将泥浆倾入混合槽中，槽中业已先装填所需的水量，用于将该类泥浆稀释到有利的最终固体含量。使用推进刮板类型的混合器以搅拌与混合槽中的泥浆，腔型泵最初以手控再循环模式运作，以进一步协助击碎泥浆中的结块。

制备与测试固体含量约2％至12％的泥浆。所得的结论为约10％固体含量提供最佳的熔炉中处理特性与处置特性的组合。测试自4至20GPM的泥浆流速，进而选择10GPM的最佳流速。所选择10GPM的流速，代表泥浆处置比例为设施的市镇固体废弃物处置能力的5％干燥固体物。该程度显示共同处置一个典型社区中所产生固体废弃物与地下水道泥浆的能力。

经由腔型泵而以15-25psig的压力将经稀释的泥浆泵送至注入喷嘴，以温度约390F与压力类似泥浆压力范围的蒸汽供应至喷嘴，在该处将泥浆雾化。在注入泥浆之前，将熔炉温度短期内提高几度，以适应泥浆初始注入燃烧器中。这是通过稍微增加市镇固体废弃物进料速率，以在燃烧器中增加更多热量实现的。

使用现有的工业仪器收集测试数据。数据收集站设立于主控室、泥浆混合与泵送站、泥浆注入站、及连续排放监测站中。使用位于主控室中的红外线相机与监测器，能以直观地观察到主要的燃烧器条件。在判定燃烧器内的雾化作用品质方面，红外线技术非常有用。在各测试回合结束时，自底灰沉积于湿式底灰处理系统前的烧尽炉栅采取底灰式样。自灰床的顶部取样，以反应最恶劣情况的条件。

在泥浆注入期间，置于主燃烧器内的红外线相机探测到在固体废弃物燃烧炉栅上的白点，以及燃烧器内湍流的增加。当泥浆注入之际，燃烧中的市镇固体废弃物的亮度似乎增加的情况显示，注入的泥浆所造成的湍流可产生更佳的混合作用，因此促使熔炉内的燃烧条件更佳。据信当燃烧泥浆时所需要的过量氧气较少，因注入系统于熔炉内所造成的湍流，可促成更有效率地利用室中的过量空气。更进一步，当在燃烧器内注入经稀释的泥浆时，并未观察到对于熔炉内抽力的任何影响。

在整个测试过程中，在具有或不具有泥浆共燃烧的烟道排气中，并未探测到二氧化硫(SO₂)。类似地，测试结果显示，在具有或不具有泥浆共燃烧的情况下，一氧化碳(CO)的排放量维持实质为0。这是重要的，因为不存在一氧化碳，是燃烧作用良好与无二恶英(dioxin)排放的主要指标。时常可观察到一氧化碳的偶发性的小型尖峰排放，但该等尖峰排放值远低于该设施的允许量，并且是在燃烧100％市镇固体废弃物时所观察到的典型尖峰。因此，当共燃烧泥浆时，对于二氧化硫或一氧化碳的排放并无影响。

然而，意外地，各种泥浆参数的初始测试显示，明显并持续性地降低了氮氧化物(No_X)的排放。通过降低火焰温度可减少氮氧化物的排放，是为人熟知的。然而，该排放减量可能因为燃烧不良而同时造成一氧化碳的增加。因此，维持良好的燃烧作用，是在一定范围内将氮氧化物与一氧化碳的排放降至最低。因为在整个泥浆注入测试中，一氧化碳的排放量仍维持为接近0，自该测试过程中所产生的氮氧化物减量是显著的。所述测试结果的概要说明列于如下的表1中。

                              表1

                     氮氧化物减量的概要说明

测试编号	无注入下的平均NOX减量Lb/MMbtu	测试单元的NOX计算量Lb/MMbtu	计算的NOX减量(％)
				1	0.229	0.185	19
2	0.229	0.169	26
				3	0.229	0.173	24
4	0.229	0.174	24
				5	0.229	0.217	5
6	0.229	0.145	37

颗粒、金属、二恶英/呋喃排放的类似测试显示，排放率皆低于允许参数。在示范期间亦收集灰试样，以测定市镇固体废弃物与泥浆的共燃烧作用对灰品质的影响。所得结果非常一致，即显示仅在燃烧损失量方面稍微增加，自平均值1.1％增加至1.2％，该数值很低并显示燃烧作用良好。

总而言之，该测试显示本发明是一个有效的泥浆处置系统，亦能作用为熔炉温度控制系统，而且对于工厂运作、排气或灰品质并无不利的影响。该测试显示，在市镇废弃物燃烧器内注入与共燃烧泥浆，具有平衡市镇固体废弃物发热量的优点，从促成市镇废弃物燃烧器中市镇固体废弃物处理量的增加。另外，也能显著地减少氮氧化合物的排放。

虽然已参照了所附图式说明本发明的优选实施例，应了解本发明并非局限于特定的实施例，本领域技术人员可参考进行其他变化与修正，而不致于偏离本发明的范畴与精神。

元件标号对照

1斗                             19雾化喷嘴

2变速螺旋输送器                 20熔炉

3变速转筒混合器                 21可程式化控制器

4管路                           22熔炉温度控制器

5固体含量发送器                 23流量控制器

6固体控制器                     24燃烧区24

7变速驱动器                     25流量控制器

8稀释阀                         26进料再循环管路

9管路                           27再循环控制阀

10泥浆泵吸槽                    28蒸汽汇集器

11液面控制器                    29管路

12变速驱动器                    30压力控制阀

13混合器                        31底灰系统

14管路                          32通道

15调整器                        100泥浆处理与注入系统

16渐进式腔型泵                  200泥浆接收与处理模组

17驱动器                        300泥浆注入与燃烧模组

18管路

Claims (37)

1.一种用于在燃烧器内共燃烧泥浆的系统，包括：

一个泥浆接收与处理模组，用于接收和处理泥浆，通过添加一种液体，稀释所述泥浆并获得具有理想水含量的泥浆，其中所述液体选自由水、水基溶液、工业废水、工业过程的液体废弃物、污染限排淤浆及其混合物组成的组；以及

一个泥浆注入与燃烧模组，用于将所述的经处理的泥浆注入燃烧器的燃烧区内，所述燃烧器具有初级固体燃料燃烧其中，其中所述的经处理的泥浆以悬浮方式在所述的燃烧器内燃烧。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述的泥浆注入与燃烧模组包括一个注入喷嘴，用于将所述的经稀释的泥浆以蒸汽加以雾化，及将雾化的稀释泥浆喷入所述的燃烧器的燃烧区内。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述的燃烧器是市镇废弃物燃烧器，及所述的经稀释的泥浆以悬浮方式在燃烧其中的市镇固体废弃物上方燃烧。

4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括一个控制器，用于监测所述的燃烧器内的温度，及用于对应所述的燃烧器内的温度改变而变化注入所述的燃烧器的稀释泥浆量。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述的泥浆接收与处理模组包括：

一个斗，用于接收与贮藏所述的泥浆；及

一个混合器，用于自所述的斗接收泥浆及自一个液体来源接收液体，所述的混合器将所述的泥浆与所述的液体混合，从而稀释所述的泥浆。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述的液体来源是废水来源。

7.根据权利要求5所述的系统，其中所述的液体来源是一个空气污染控制液体来源。

8.根据权利要求5所述的系统，进一步包括：

一个固体控制器，用于监测所述的混合器内的所述的经稀释泥浆的固体含量，及用于变化自所述的斗接收的泥浆量与自所述的液体来源接收的液体量。

9.根据权利要求8所述的系统，进一步包括：

一个与所述的混合器连接的固体含量发送器，用于连续监测混合器内的所述的经稀释泥浆的固体含量，及对应所述的混合器内固体含量的改变而发送信号至所述的固体控制器；

一个固定于所述的斗的输送器，用于根据固体控制器所产生的信号而将所述的泥浆自所述的斗输送至所述的混合器；及

一个与所述的液体来源连接的稀释阀，用于回应所述的固体控制器所产生的信号，而将所述的液体自所述的液体来源输送至所述的混合器。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述的混合器是转筒混合器，而所述的输送器是螺旋输送器。

11.根据权利要求2所述的系统，其中所述的泥浆注入与燃烧模组进一步包括：

一个泥浆槽，用于接收与贮藏来自所述的泥浆接收与处理模组的所述的经稀释的泥浆；及

一个泵，其与所述的泥浆槽及所述的注入喷嘴液体相通，及用于将所述的泥浆自所述的泥浆槽送至注入喷嘴。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述的泥浆槽包括：

一个液面控制器，用于监测所述的泥浆槽内的泥浆液面，及发送一个信号至所述的泥浆接收与处理模组，以改变所述的泥浆槽接收的泥浆量，进而维持所述的泥浆槽中泥浆液面的恒定；

一个混合器，用于持续搅拌所述的泥浆槽中的泥浆；

一个排放管路，用于将所述的泥浆自所述的泥浆槽送至所述的泵；及

一个置于所述的排放管路中的调整器，用于在所述的泥浆进入所述的泵的前将其粉碎。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述的泥浆注入于燃烧模组进一步包括：

一个连接于所述的泵与所述的泥浆槽之间的再循环管路，用于将泥浆再循环回到所述的泥浆槽；

一个与所述的再循环管路连接的再循环控制阀，用于控制通过所述的再循环管路的泥浆流量；及

一个与所述的泵连接的流量控制器，用于监测通过所述的泵的泥浆流量，及发送信号至所述的再循环控制阀，以改变流经所述的再循环管路的泥浆量。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述的泥浆注入与燃烧模组进一步包括：

一个温度控制器，用于监测所述的燃烧器内的温度，及对应所述的燃烧器内的温度改变而产生信号；及

一个与所述的泵连接的泵驱动器，用于对应来自所述的温度控制器的信号变化，改变通过所述的泵的泥浆流量。

15.根据权利要求2所述的系统，其中所述的注入喷嘴包括一个排出端，用于将所述的雾化的稀释泥浆喷入所述的燃烧器的燃烧区内，及其中在所述的经稀释的泥浆自所述的喷嘴的排出端喷出之前，以蒸汽加以雾化与预热。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述的注入喷嘴的排出端的构形，是促进泥浆以螺旋形状自所述的喷嘴排出。

17.一种用于在市镇固体废弃物燃烧器内共燃烧泥浆的系统，其包括：

一个泥浆接收与处理模组，用于接收泥浆及以一种液体加以稀释，从而增加所述的泥浆的水分含量，其中所述液体选自由水、水基溶液、工业废水、工业过程的液体废弃物、污染限排淤浆及其混合物组成的组；

一个固体控制器，用于监测和改变所述泥浆的水分含量；及

一个泥浆注入喷嘴，用于将所述的经稀释的泥浆以蒸汽加以雾化及将所述的雾化的稀释泥浆喷入一个燃烧器的燃烧区内，所述的燃烧器内具有市镇固体废弃物燃烧其中，其中所述的雾化的稀释泥浆是以悬浮方式在所述的市镇固体废弃物上方燃烧。

18.根据权利要求17所述的系统，进一步包括一个控制器，用于监测所述的燃烧器内的温度，及用于对应所述的燃烧器内的温度变化而改变注入所述的燃烧器的雾化的稀释泥浆量。

19.根据权利要求17所述的系统，其中所述的泥浆接收与处理模组进一步包括：

一个斗，用于接收与贮藏所述的泥浆；及

一个混合器，用于自至少一个所述斗接收泥浆，并且，自一个液体来源接收液体，所述的混合器将所述的泥浆与所述的液体混合，从而稀释所述的泥浆。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述的液体来源是一个废水来源。

21.根据权利要求19所述的系统，其中所述的液体来源是一个空气污染控制液体来源。

22.根据权利要求19所述的系统，其中：

所述固体控制器，用于监测所述的混合器内的所述的经稀释泥浆的固体含量，及用于改变自所述的斗接收的泥浆量与自所述的液体来源接收的液体量。

23.根据权利要求22所述的系统，其进一步包括：

一个与所述的混合器连接的固体含量发送器，用于连续监测所述的混合器内的所述的经稀释泥浆的固体含量，及对应所述的混合器内固体含量的改变，发送信号至所述的固体控制器；

一个固定于所述的斗的输送器，用于根据所述的固体控制器所产生的信号，而将所述的泥浆自所述的斗输送至所述的混合器；及

一个与所述的液体来源连接的稀释阀，用于根据所述的固体控制器所产生的信号而将所述的液体自所述的液体来源输送至所述的混合器。

24.根据权利要求17所述的系统，其进一步包括：

一个泥浆槽，用于接收与贮藏来自所述的泥浆接收与处理模组的所述的经稀释的泥浆；及

一个泵，其与所述的泥浆槽及所述的注入喷嘴液体相通，及用于将所述的泥浆自所述的泥浆槽送至所述的注入喷嘴。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述的泥浆槽包括：

一个液面控制器，用于监测所述的泥浆槽内的泥浆液面位置，及发送一个信号至所述的泥浆接收与处理模组，以改变所述的泥浆槽接收的泥浆量，进而维持所述的泥浆槽中泥浆液面的恒定；

一个混合器，用于持续搅拌所述的泥浆槽中的泥浆；

一个排放管路，用于将所述的泥浆自所述的泥浆槽送至所述的泵；及

一个置于所述的排放管路的调整器，用于在所述的泥浆进入所述的泵之前将其粉碎。

26.根据权利要求24所述的系统，其进一步包括：

一个连接于所述的泵与所述的泥浆槽的间的再循环管路，用于将泥浆再循环使回到所述的泥浆槽；

一个与所述的再循环管路连接的再循环控制阀，用于控制通过所述的再循环管路的泥浆流量；及

一个与所述的泵连接的流量控制器，用于监测通过所述的泵的泥浆流量，及发送信号至所述的再循环控制阀，以改变流经所述的再循环管路的泥浆量。

27.根据权利要求24所述的系统，其进一步包括：

一个温度控制器，用于监测所述的燃烧器内的温度，及对应所述的燃烧器内的温度改变而产生信号；及

一个与所述的泵连接的泵驱动器，用于对应来自所述的温度控制器的信号而变化通过所述的泵的泥浆流量。

28.根据权利要求17所述的系统，其中所述的注入喷嘴包括一个排出端，用于将所述的雾化的稀释泥浆喷入所述的燃烧器的燃烧区内，及其中在所述的经稀释的泥浆自所述的喷嘴的排出端喷出之前，以蒸汽加以雾化与预热。

29.根据权利要求28所述的系统，其中所述的注入喷嘴的排出端的构形，是促使泥浆以螺旋形状自所述的喷嘴排出。

30.一种在燃烧器内共燃烧泥浆的方法，其包括以下步骤：接收泥浆；

处理所述接收的泥浆，通过添加一种液体，稀释所述泥浆并获得具有理想水分含量的泥浆，其中所述液体选自由水、水基溶液、工业废水、工业过程的液体废弃物、污染限排淤浆及其混合物组成的组；

将所述的经处理的泥浆注入燃烧器的燃烧区，所述燃烧器具有初级固体燃料燃烧其中；及

于所述的燃烧器内以悬浮方式燃烧所述经处理的泥浆。

31.根据权利要求30所述的方法，其步骤进一步包括：在注入所述的燃烧区之前，以蒸汽将所述的经稀释的泥浆雾化。

32.根据权利要求30所述的方法，其中所述的燃烧器是市镇固体废弃物燃烧器，及所述的经稀释的泥浆是以悬浮方式在燃烧其中的市镇固体废弃物上方燃烧。

33.根据权利要求30所述的方法，其步骤进一步包括：监测所述的燃烧器内的温度；及

对应所述的燃烧器内的温度变化而改变注入所述的燃烧器的经稀释的泥浆量，以控制燃烧器的温度。

34.根据权利要求30所述的方法，其中所述的液体是废水。

35.根据权利要求30所述的方法，其中所述的液体是一种空气污染控制淤浆。

36.  根据权利要求30所述的方法，其步骤进一步包括：监测所述的经稀释的泥浆的固体含量；及

对应所述的稀释泥浆的固体含量的变化而改变泥浆与液体的量。

37.根据权利要求30所述的方法，其步骤进一步包括：

搅拌所述的经稀释的泥浆，以降低所述的泥浆的颗粒尺寸；及

将所述的经稀释的泥浆混合至适于泵送的、理想的均一稠度。

Images