CN1249332A - 垃圾固体燃料的制造方法和制造设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了可以减少垃圾固体燃料制造时的燃烧消耗并且抑制二恶英类生成的垃圾固体燃料的制造方法和制造设备。本发明的特征是,将垃圾破碎,干燥之后成形或者成形之后干燥,制成垃圾的成形物,将该垃圾成形物干馏·炭化而制成垃圾固体燃料,在该方法中,使上述干馏·炭化工序中生成的干馏气体在1000℃以上的燃烧温度下燃烧,利用所得到的燃烧气体和/或与该燃烧气体热交换所产生的蒸气或热风对破碎的垃圾或破碎的垃圾成形物进行干燥。

Description

垃圾固体燃料的制造方法和制造设备
本发明是关于垃圾固体燃料的制造方法和制造设备，特别是关于可以减少制造垃圾固体燃料时所需的燃料，同时可以抑制二恶英类生成的制造方法和制造设备。
近年来，垃圾的处理成为全社会关注的问题。从垃圾焚烧处理设施建设时的选址问题逐步发展到筛选可燃垃圾，将其破碎、干燥、成形，利用垃圾作为燃料的环保型垃圾固体燃料化技术的研制和开发。垃圾固体燃料(RDF：Refuse Derived Fuel或者WDF：Waste Derived Fuel)是将城市垃圾、生活垃圾、工业废弃物和一般废弃物中分类筛选出的可燃物破碎或粉碎、干燥、成形，必要时进一步干燥而制成的固体燃料，一般具有4200-4500kcal/kg的发热量。垃圾固体燃料可以通过在推料式焚烧炉或流化床式焚烧炉中燃烧，用废热锅炉进行热回收而得到有效利用。
图3中示出以往的垃圾固体燃料化设备的流程图。
将城市垃圾、生活垃圾、工业废弃物和一般废弃物等送入垃圾固体燃料化设备中。一般地说，这些垃圾要进行破碎，然后热风干燥，直到50-60％(重量)的水分达到10％(重量)以下。干燥的热源通常使用煤油或重油，燃料的单位消耗是每一吨垃圾约70升左右。经过热风干燥的垃圾，在分类筛选工序中除去金属类、玻璃和陶瓷类，然后在成形工序中进行成形，例如制成外形为蜡笔状的垃圾固体燃料(RDF、WDF)。
如上所述，在以往的垃圾固体燃料化设备中，垃圾干燥所需要的煤油或重油的消耗量达到每一吨垃圾约70升，需要消耗大量能源。另一方面，垃圾固体燃料具有约4200kcal/kg的发热量(低发热量)。因此，有人考虑在垃圾固体燃料制造设备中燃烧一部分作为制品的垃圾固体燃料，用所得到的热风将垃圾干燥。但是，在推料式燃烧炉和流化床式燃烧炉中燃烧垃圾固体燃料时，燃烧过程中生成二恶英类，为了防止这些二恶英散布到大气中，需要庞大的排烟处理装置，很不经济。
本发明的目的是，解决上述现有技术存在的问题，即，提供可以减少垃圾固体燃料制造时的燃料消耗并抑制二恶英类生成的垃圾固体燃料的制造方法和制造设备。
本发明是垃圾固体燃料的制造方法，其特征是，将垃圾破碎，干燥之后成形或者成形之后干燥，制成垃圾的成形物，将该垃圾成形物干馏、炭化而制成垃圾固体燃料，在该方法中，使上述干馏、炭化工序中生成的干馏气体在1000℃以上的燃烧温度下燃烧，利用所得到的燃烧气体和/或与该燃烧气体热交换所产生的蒸气或热风对破碎的垃圾或破碎的垃圾成形物进行干燥。在本说明书及权利要求中，所述的“垃圾成形物”是指将垃圾破碎、干燥后成形所得到的的产物，或者是将垃圾破碎、成形后干燥所得到的的产物。
另外，优选的是，在破碎的垃圾或破碎的垃圾的干燥物中添加煤然后成形，添加的煤最好是经过粉碎的煤。
此外，本发明是垃圾固体燃料的制造设备，该设备由破碎机、干燥机、成形机、干馏·炭化炉、干馏·炭化炉中生成的干馏气体的燃烧装置以及该燃烧装置中产生的燃烧气体的热回收用锅炉或热交换器构成，其特征是，该干燥机内配备有在锅炉中产生的蒸气或由该热交换器所得到的热风与破碎垃圾或破碎垃圾的成形物进行热交换的热交换机构。
图1是表示本发明的垃圾固体燃料制造设备的一个例子的流程图(A部)和局部纵剖面图。
图2是表示本发明的垃圾固体燃料制造设备的一个例子的流程图(A部)和局部纵剖面图。
图3是表示以往的垃圾固体燃料化设备的流程图。
图4是表示利用干馏气体高温燃烧所得到的蒸气进行垃圾干燥时的物质收支的示意图。
下面更详细地说明本发明。
为了解决上述现有技术的问题，本发明人进行了深入的研究，结果得出下列(1)-(3)的见解，从而完成了本发明。
(1)通过垃圾成形物的干馏、炭化制造垃圾固体燃料：
将垃圾的成形物干馏时，产生以碳为主要成分的炭化物和干馏气体。炭化物的发热量(低位发热量)是大约4000kcal/kg，完全可以用来作为各种燃料。
另外，干馏气体每1Nm3气体生成量具有约3400kcal的发热量(低位发热量)，因此可以用来作为垃圾干燥的热源和其它燃料。
(2)通过垃圾成形物的干馏、炭化时生成的干馏气体的高温燃烧抑制二恶英类的产生：
使垃圾成形物的干馏、炭化时产生的干馏气体在1000℃以上的燃烧温度下燃烧，可以使二恶英类完全分解。
(3)利用干馏气体的高温燃烧所得到的燃烧热进行垃圾的干燥：
(3-1)利用蒸气进行垃圾干燥：
利用废热锅炉将上述干馏气体的高温燃烧所得到的燃烧热作为蒸气进行热回收，利用所得到的蒸气将垃圾干燥。即，使干馏气体在1000℃以上的燃烧温度下燃烧，利用废热锅炉例如作为5-7kg/cm2的低压蒸气进行热回收，用所得到的蒸气将垃圾干燥。
采用本发明，使上述干馏气体在1000℃以上的高温下燃烧，可以使燃烧装置中的二恶英类分解。与此同时，将由锅炉间接热回收得到的蒸气用于垃圾的干燥，还可以抑制干燥装置系统中产生二恶英类。
图4中示出利用干馏气体的高温燃烧所得到的蒸气进行垃圾干燥时的物质收支情况。
回收的蒸气量是每1kg垃圾成形物为1.7kg。另外，与1kg垃圾成形物相对应的垃圾量为2kg的场合，需要的蒸气量是1.2kg，还剩余0.5kg蒸气。这些剩余的蒸气可以用于设备的热水供给以及冷、暖气设备。
另外，在本发明中，为了防止二恶英类重新合成，从1000℃以上的燃烧气体中进行热回收，直到达到800℃，热回收后的燃烧气体最好是快速冷却。
(3-2)利用热风进行垃圾干燥：
用热交换器回收上述干馏气体的高温燃烧所得到的燃烧热，利用该回收热所得到的热风进行垃圾干燥。热风最好是N2等惰性气体。
在这种场合，为了防止二恶英类重新合成，从1000℃以上的燃烧气体中进行热回收，直至达到800℃，热回收后的燃烧气体最好是快速冷却。
(3-3)通过燃烧气体与垃圾的间接热交换使垃圾干燥：
通过热交换器使上述干馏气体的高温燃烧所产生的燃烧气体与垃圾间接热交换，将垃圾干燥。此时，垃圾最好是保持在N2等惰性气体气氛中。
另外，在这种场合，为了防止二恶英类重新合成，从1000℃以上的燃烧气体中进行热回收，直至达到800℃，热回收后的燃烧气体最好是快速冷却。
图1中示出本发明的垃圾固体燃料的制造设备的一个例子。
另外，在图1中，垃圾成形物的制造设备(A部)用工艺流程图表示，垃圾成形物的干馏·炭化、热回收设备用局部纵剖面图表示。
在图1中，1、6表示破碎机，2表示干燥机，3表示成形机，4表示垃圾的破袋、异物分选机，5A、5B表示磁选机，7表示粉碎的煤的添加装置，10表示干馏·炭化炉，11表示干馏气体的燃烧装置，12表示锅炉，12a、12b表示水管组，13A、13B表示热交换机构，14表示垃圾成形物的贮料斗，15表示螺旋加料器等垃圾成形物的定量供给装置，16表示垃圾固体燃料的贮料斗，17表示燃烧器(后燃烧器)，18表示燃烧用空气鼓风机，19表示燃烧用空气供给配管，19a表示燃烧用空气供给集管，20表示向干燥机2供给蒸气的配管，21表示燃烧气体急冷装置，22表示组合式锅炉，23表示纯氧、富氧空气供给配管，24表示烟筒，25表示垃圾固体燃料运输车，30表示向干燥机2供给燃烧气体的配管，CV表示流量调节阀门。箭头f1表示垃圾运送方向，箭头f2表示垃圾成形物的运送方向，箭头f3表示垃圾固体燃料的排出方向。另外，也可以使用热交换器代替锅炉，在这种场合得到的不是蒸气而是热风，用热风来使垃圾干燥。
干馏·炭化炉10优先选用外热回转窑式加热炉，其形式没有特别的限制。
另外，作为锅炉12中产生的蒸气与垃圾干燥器2中的垃圾的热交换机构13A，从防止垃圾氧化的角度考虑，最好是设置蒸气与垃圾的间接热交换器，其手段没有特别的限制。
在图1所示的垃圾固体燃料制造设备中，首先用破袋、异物分选机4和磁选机5A从城市垃圾、家庭垃圾等一般垃圾、工业废弃物、一般废弃物以及家电制品和汽车部件等破碎后得到的粉碎垃圾中除去金属类、玻璃和陶瓷类。
然后用破碎机1将以所得到的可燃物为主体的垃圾破碎或粉碎，用锅炉12产生的蒸气作为热源进行干燥。干燥后的垃圾再次进行破碎或粉碎，然后根据需要用磁选机5B除去金属类，用成形机3成形，得到垃圾成形物。
垃圾的成形物经由垃圾成形物储料斗14和垃圾成形物定量供给装置15被供给到干馏·炭化炉10中。在干馏·炭化炉10中，垃圾的成形物被干馏、炭化，与此同时产生干馏气体。产生的干馏气体在干馏气体燃烧装置11中完全燃烧。另外，考虑到安全性，从燃烧气17中喷吹高温的燃烧气体。
在燃烧装置11中产生的1000℃以上的高温燃烧气体，在锅炉12中以蒸气的形式进行热回收。利用燃烧气体急冷装置21使该蒸气急速冷却，然后从烟筒24排放到大气中。
另外，锅炉12出口的燃烧气体温度设定为800℃以上，800℃以上温度的燃烧气体在燃烧装置11和锅炉12中的滞留时间设定为2秒以上，用燃烧气体急冷装置21将燃烧气体急速冷却，可以确保防止生成二恶英类。
在干馏·炭化炉10中干馏·炭化制成的垃圾固体燃料由干馏·炭化炉10中排出，储存在垃圾固体燃料储料斗16中。
另一方面，锅炉12中产生的蒸气通过蒸气供给配管20供给到垃圾成形物制造设备(A部)中，借助于热交换机构13A用来作为垃圾干燥用的热源。
垃圾成形物制造设备(A部)不是连续操作而是间歇式操作的场合，在开始操作时得不到蒸气。在这种情况下，为了在开始操作时进行垃圾的干燥，使用来自组合式锅炉22的蒸气。组合式锅炉22是煤油燃烧或重油燃烧设备，可以在很短的时间内产生蒸气。用组合式锅炉22产生的蒸气开始垃圾的干燥，在干馏·炭化炉10中产生干馏气体，在确认锅炉11中产生稳定的蒸气后，停止运行组合式锅炉22。
此外，在本发明中，也可以按图1中所示，通过燃烧气体供给配管30将干馏气体高温燃烧产生的燃烧气体供给到干燥机2中，利用热交换装置13B与垃圾进行热交换，使垃圾干燥。
图2中示出本发明的垃圾固体燃料的制造设备的一个例子。
在图2中，5C和5D表示磁选机，其它与图1相同。
如图2所示，在本发明中也可以用破碎机1将垃圾破碎或粉碎，用成形机3成形，然后用干燥机2干燥，将所得到的垃圾成形物干馏、炭化，制成垃圾固体燃料。
另外，在本发明中，如图1和图2所示，优选的是添加煤、最好是粉碎的煤作为垃圾固体燃料的原料的一部分。
这是因为，添加煤作为垃圾固体燃料的原料的一部分，可以提高所得到的垃圾固体燃料的炭化物的发热量。另外，添加了煤的垃圾的成形物在干馏·炭化炉中干馏、炭化时，由于添加的煤中的挥发份，增加了干馏气体的发热量，在干馏气体的燃烧装置11中可以实现更高温的燃烧，结果，可以更有效地抑制二恶英类生成。
煤可以在垃圾成形物制造设备的成形机中添加，也可以在成形机之前的工序中添加。
如果垃圾成形物制造设备中的破碎机可以将煤粉碎成规定的粒度，也可以添加未经过粉碎的煤。
另外，在本发明中，最好是在图1、图2所示的干馏气体的燃烧装置11中设置纯氧或富氧空气供给配管23。该配管是用于在燃烧用的空气中混合纯氧和/或氧浓度超过21％(体积)的富氧空气，在干馏气体的燃烧装置11中实现更高温的燃烧，从而更有效地抑制二恶英类的生成。
产业上的应用
采用本发明，可以提供大幅度减少垃圾固体燃料制造时的燃料消耗并且可以抑制二恶英类生成的垃圾固体燃料的制造方法和制造设备。
另外，采用本发明可以得到具有4000kcal/kg以上发热量(低位发热量)的垃圾固体燃料，用来作为工业用燃料或一般用燃料。

Claims (4)

1.垃圾固体燃料的制造方法，其特征是，将垃圾破碎、干燥之后成形或者成形之后干燥，制成垃圾的成形物，将该垃圾成形物干馏·炭化而制成垃圾固体燃料，在该方法中，使上述干馏·炭化工序中产生的干馏气体在1000℃以上的燃烧温度下燃烧，利用所得到的燃烧气体和/或与该燃烧气体热交换所产生的蒸气或热风对破碎的垃圾或破碎的垃圾成形物进行干燥。
2.权利要求1所述的垃圾固体燃料的制造方法，其特征是，在破碎的垃圾或破碎的垃圾的干燥物中添加煤，然后成形。
3.权利要求2所述的垃圾固体燃料的制造方法，其特征是，添加的煤是经过粉碎的煤。
4.垃圾固体燃料的制造设备，该设备由破碎机、干燥机、成形机、干馏·炭化炉、干馏·炭化炉中生成的干馏气体的燃烧装置以及该燃烧装置中产生的燃烧气体的热回收用锅炉或热交换器构成，其特征是，该干燥机内配备有在锅炉中产生的蒸气与破碎垃圾或破碎垃圾成形物进行热交换的热交换机构。
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