CN1430015A - 下向通风式的火焰干馏焚烧方法及利用该方法的焚烧炉 - Google Patents

Abstract

一种下向通风式的火焰干馏焚烧方法及利用该法的焚烧炉，使所生成干馏气体流动不经过废物层而通过下向高温的碳层及灰层，使冷凝性焦油及油分解，在高温下使可燃气体燃烧排出。从而，改善了上向通风式干馏焚烧方法，得到更安全、焚烧性能优异的焚烧方法，还构成使用该方法的焚烧炉，并以及可提高焚烧炉内燃烧效率的附属装置。

Description

下向通风式的火焰干馏焚烧方法及利用该方法的焚烧炉

技术领域

本发明涉及下向通风式的火焰干馏焚烧方法及利用该方法进行焚烧的焚烧炉，更详细地说，涉及在高分子废物干馏气化焚烧过程中，降低干馏可产生的可燃烧气体的燃烧性、除去导致管通堵塞和爆炸等安全事故的冷凝性焦油及油、显著提高干馏焚烧体系的安全性并可得到高温的清洁的燃烧气体。

尤其，在焚烧炉的内部设置有搅拌燃烧室废物的移动炉排，在引导移动炉排的固定炉排上设置多个向焚烧炉中流入空气的空气供给喷管，提高燃烧效果。

背景技术

一般说来，塑料类、橡胶类和树脂类合成高分子废物水份含量少且发热量高，因此，在处理这些废物过程中，进行直接焚烧时，由废物表面所发生的气体不能顺利地与空气混合，很容易成为不完全燃烧。为了解决这个问题，需要高速地喷射燃烧用空气，而且需要约2.5的过剩空气比，因此大量发生灰尘、降低热效率，多半产生NOx等公害物质。此外，由于出现局部的过热部分而导致材料破损。

近年来，为解决上述问题，在处理高分子废物中不进行直接燃烧，而采用利用热分解的1次干馏气化过程与2次完全燃烧过程的干馏焚烧处理方法。

即是说，干馏焚烧方式用少于理论空气量的空气量形成燃烧层，经过利用这个热通过1次热分解的干馏气化过程而生成可燃性气体，并在燃烧室使这种气体燃烧，这种间接焚烧方式与直接焚烧方式相比，可用低的过剩空气比燃烧。例如，在直接焚烧时过剩空气比约为2至2.5，而间接焚烧方式的干馏焚烧可约为1.5至2。

这样，由于干馏方式所生成的干馏气体完全燃烧，产生公害物质的量少，可选择多种形态的燃烧热利用方式。

在上述这种的干馏焚烧方法中，现在多用的上向通风式的干馏焚烧方式，如如图1所示那样，使填充到焚烧炉1内部的高分子废物是通过干燥热分解气化燃烧的过程焚烧的。此时，投入到焚烧炉1的废物通过最下层部的燃烧而变成灰并向下方排出，部分燃烧用的空气从下方一侧持续地供给，保持燃烧层。

若对这一问题进一步详细地说明，通过向废物层的下部供给低于理论空气量的空气而形成部分燃烧层，形成适热状态的保温部，发生CO₂、H₂O等的燃烧生成气体及热(层D)。

这种热再次作为热分解及气化的反应热使用，生成CO、及N₂及微量CH₄(甲烷气)等可燃烧气体(层C)。

为了燃烧这种气体，以干馏气化的方式应通过上部的排出口导入燃烧室。即，气体是上向流动的，因此为上向通风式的。

然而，如前所述，就上向通风式焚烧方法问题，在韩国迄今为止对其发生机理缺乏准确的理解，而使用体系结构问题所含内容颇多。

例如，有下列问题：

1)通过使可燃烧性气体向上排出而生成的可燃烧性气体通过废物层，同时含有冷凝性焦油及油，并且在该过程中，夺得热，作为200℃以下的低温气体被导入燃烧室。该冷凝性焦油及油成分继续由于管道的热损失而冷凝，并在管道内部与灰尘一起附着和积累，结果使管道堵塞。尤其，焦油对管道的堵塞给流动也带来了极大的妨碍。即，不可能维持干馏气化炉所需的负压，并暴露出向外部泄漏气体及发生爆炸的危险。

2)燃烧时所生成的冷凝性焦油与油，由于燃烧性不良，所以在燃烧室内燃烧时，成为增加排气中的煤烟及公害物质含量的主要原因。

3)向干馏气化炉内部过多地流入空气的情况频频发生。在所生成的可燃性气体充满废物层的空隙及上层部的状态下，若混入一定限度以上的空气，则由于燃烧层的热作用而有燃烧气体导致爆炸的危险。迄今为止，干馏焚烧炉的事故为由于几乎没有最佳地控制空气量而导致过多空气流入而引起的爆炸事故。

由于存在上述的各种问题，上向通风式的焚烧方式，若不是专家则难于运转操作，含有许多危险因素，因此，需要许多用于安全的装置。实际上，现在，在使用这种类型的焚烧炉的业界，爆炸事故频频发生而引起人命事故，这就是现状。

发明内容

本发明的目的在于，改善具有上述已有的各种问题的上向通风式的干馏焚烧方法，得到更加安全且焚烧性能优异的焚烧方法。

另一目的在于，构成使用上述方法的焚烧炉，构成可提高焚烧炉内燃烧效率的附属装置。

若根据为达到上述目的的本发明的方式，下向通风式火焰干馏焚烧方法使所生成的干馏气体流动不经过废物层而通过下向高温的碳层及灰层来分解冷凝性焦油及油，在高温下使可燃烧气体燃烧排出。

还有，根据本发明的另一方式，则涉及利用上述焚烧方法进行焚烧的焚烧炉。

还有，根据本发明的再另一方式，则设置搅拌燃烧室废物的移动炉排，提高未燃烧部分的燃烧效率。

还有，根据本发明的再另一种方式，在导引移动炉排的固定炉排上形成多个喷射空气的空气供给喷管，使废物与空气顺利地接触，同时提高燃烧效果。

附图说明

图1为已有的上向通风式的干馏焚烧方法的示意图。

图2为本发明的下向通风式的火焰干馏焚烧方法的示意图。

图3为利用图2焚烧方法进行焚烧的焚烧炉剖视略图。

图4为本发明其他实施例的焚烧炉剖视略图。

图5为图4移动炉排整体构成的立体图。

图6为本发明另一实施例的炉排的构成状态图。

图7为图6空气供给装置的分离构成图。

图8为图6空气供给装置的结合构成图。

在上述附图中，12—本体，13—投入口，14—干馏室，14a—干馏用空气供给喷嘴，15—炉栅，16—1次燃烧室，17—2次燃烧室，18—3次燃烧室，16a、17a、18a—燃烧用空气供给喷嘴，19—锅炉，20—除灰口，21—1次辅助燃烧器，22—2次辅助燃烧器，23—抽风机，100—焚烧炉本体，110—干馏室，111—干馏用空气供给喷嘴，112—炉栅，120—1次燃烧室，121—燃烧用空气供给喷嘴，122-1次燃烧器，123—出口，130—2次燃烧室，131—燃烧用空气供给喷嘴，132—2次燃烧器，140—3次燃烧室，141—燃烧用空气供给喷嘴，210—固定炉排，212—油压缸，214—移动炉排，216底模，218—侧面模，220—中间模，222—空气供给喷管，224—调节器，226—主喷管，228辅助喷管。

具体实施方式

以下根据附图，进一步详细地说明本发明的实施例。

图2为表示本发明的下向通风式的火焰干馏焚烧方法的示意图。向燃烧室11内的燃烧层的上部供给不足理论空气量约25％的空气，燃烧在废物层上所含有的容易燃烧的挥发成分，同时形成火焰层。在这种过程中，产生热与CO₂、H₂O的燃烧气体，通过火焰的热分解，残留有干馏的固态碳(层A)。

这种碳向下部移动，热及燃烧气体也向下方导入，碳与燃烧气体发生吸热反应而生成CO₂、H₂及微量CH₄等可燃性气体(层B)。

此时，在已气化的碳层与灰层上，上部的燃烧热除用于气化的反应热之外，未受到损失，所以它直接地被蓄积起来，而保持400-1000℃的高温。在干馏层可燃烧性气体中所含有的冷却性焦油和油等通过该高温层而发生热解，成为清洁的气体。这种燃料气体在吸收水之后，也可使用。

此外，为了使气化层中用于气化反应之后残余的残留碳(通过计算有约为25％的碳残留)全部燃烧，通过使这种残留碳及灰向1次燃烧室落下，而且一起燃烧所导入的可燃性气体，残留的碳完全燃烧，最终的残留物变为热量呈最低状态的灰并向外部排出。

这里的特征是，在废物层的上部形成空气不足的火焰，同时进行干燥，气体向下导入，在碳层发生气化反应，这种可燃性气体由于通过高温的残留碳及灰层而生成不含冷凝性焦油和油的清洁的高温可燃性气体。

此时，由于在干馏室的上部往往存在着废物挥发成分的火焰，所以即使有空气突然过多地供给，可燃性气体也不可能发生爆炸，安全性高，因此即使是非专家也可运输操作而不发生危险情况。

为了利用上述的焚烧方法实现焚烧，构成如图3所示的焚烧炉。

在本体12的一侧上部设投入口13，由上部投废物，作为向投入口13的下方一侧供给干馏用空气的空间构成干馏室14，通过1次辅助燃烧器21对投入的废物点火，通过由干馏用的空气供给喷嘴14a供给的不足空气使挥发成分燃烧并干馏，这样，干馏室14的上部一侧形成火焰层，同时产生可燃性气体。

接着，在干馏室14的气化层所产生的可燃性干馏气体导入下方，通过高温的残留碳及灰层使冷凝性焦油及油分解之后，在1次燃烧室16中与由燃烧用空气供给喷嘴16a供给的燃烧用空气混合，由2次辅助燃烧器22点火燃烧。此时，用于气化反应之后残留的碳与灰一起向炉栅15的下部落下，在1次燃烧室16中继续燃烧，变为灰，通过除灰口20排出。

此时，在将所生成的燃烧气体在1次燃烧室中全部燃烧的情况下，增加了由于高温燃烧热所产生的NOx，引起燃烧室的过热破损，因此，在2次燃烧室17及3次燃烧室18分阶段地完全消除，使NOx发生最小，并提高了燃烧效率。

在2次及3次燃烧室内分别分布着燃烧用空气供给喷嘴。若体系达到正常状态，则各附助燃烧器息火，自发地通过废物继续焚烧。

燃烧的高温排气在锅炉19中经过热交换之后通过抽风机23被排出。

利用下向通风式的火焰干馏焚烧方法，通过上述的焚烧炉焚烧高分子，与已有的上向通风式的干馏焚烧方法相比较，具有如下优点：

1)在所生成的可燃烧性气体内冷凝性焦油及油与上向通风式相比减少90％以上，气体温度也在高温(约400-800℃)的状态下流出，因此，即使通过管道移送气体也不会产生堵塞管道的状况。

2)由于在生成气体内不含有燃烧性不良的冷凝性焦油和油，所以燃烧效率高，而且在燃烧排气中煤烟或公害物质含量也少，还不需要排气处理装置，大幅度减少处理负荷。此外，可燃性气体的保有热高，容易燃烧。

3)关于安全性问题，本发明的方法由于上层部的挥发成分的燃烧而产生的火焰层经常存在，所以即使发生泄漏空气也不发生干馏气体的爆炸。即，若增加空气量，通过干馏直接向焚烧状态转换，不产生安全上的危险要素。因此，焚烧炉容易连续运转，即使不是专家亦可运转操作。

4)在干馏速度方面，上向通风式的干馏方法由于热分解层的热传递几乎都是对流，所以速度缓慢，而本发明的方法由于以不足的空气而火焰直接作为干馏热使用，所以进行快速干馏。

下面，按照图4及图5说明本发明的其他实施例。

图4的焚烧炉与上述图3的焚烧炉基本概念相同，是一种对其若干构成形态进行了变更完善的焚烧炉。

本焚烧炉在本体100的上部一侧设有投入废物的干馏室110，在所述干馏室110上设置有多个干馏用空气供给喷嘴111，利用通过这些喷嘴供给的不足空气燃烧挥发成分并进行干馏。

此时，所述干馏室110的点火是通过设置在1次燃烧室120上的1次燃烧器122进行的。

这样，在干馏室110内形成火焰层，而且，尤其在上部形成火焰干馏层，在其下部形成气化层，同时生成可燃性气体。

然后，在所述干馏室110的下部具有呈阶梯式底面的1次燃烧室120，在所述1次燃烧室120的一侧壁面上设置有多个向1次燃烧室120内部注入燃烧用空气供给喷嘴121，设置有1次燃烧器122，该燃烧器起着使1次燃烧室120内部升温，使由废物所发生的燃烧气体燃烧的作用。

并且，所述1次燃烧器122使干馏室点火，因此，也起着使火焰发生的作用。

于是，在所述1次燃烧室120的下部设有相互连通的2次燃烧室130及2次燃烧室140，在这些燃烧室分别设有注入燃烧用空气的燃烧用空气供给喷嘴131、141，在两燃烧室的边界部位设置有使燃烧室升温的2次燃烧器132。

另一方面，上述3次燃烧室140由隔壁150与1次燃烧室120分隔。

因此，在干馏室110的气化层所发生的可燃烧性干馏气体导入下方，通过高温的残留碳及灰层，分解冷凝性焦油及油，然后与由1次燃烧室120的燃烧用空气供给喷嘴121供给的燃烧用空气混合，同时由2次燃烧器132点火燃烧。

此时，用于气化反应后残余的残留碳与灰一起向炉栅112的下部落下，在1次燃烧室120继续燃烧而变为灰，并通过出口123被排出。

在1次燃烧室120将上述生成燃烧气体全部燃烧时，能增加由高温燃烧热所产生的NOx，引起燃烧室的过热破损，因此，将上述分成燃烧气体在2次燃烧室130及3次燃烧室140分段地完全消除，使NOx的发生为最小，提高了燃烧效率。

于是，在与所述1次燃烧室120底面相应的阶梯式火床124上以一定间隔设置通过驱动机构作前后移动的移动炉排126，起着搅拌积累在1次燃烧室120的火床面上的废物的作用。

移动炉排126在固定炉排127之间上下部，完全以阶梯式设置，各移动炉排126通过驱动机构油压缸125等强制地进行前后移动。但是，此时移动炉排126也可以由导向杆128支撑，在作前后移动动作时保护稳定性。

这样，由上述移动炉排搅拌的废物可使燃烧用空气顺利地流入排气物内，因此，也带来了使废物燃烧效率上升的效果。

下面，按照图6至图8说明本发明其他的实施例。

本实施例除了上述图4所说明的移动炉排及固定炉排单纯的废物搅拌功能之外，还可以通过这些炉排将外部空气供给废物，这是其构成形态改进的实施例。

固定炉排210是由具有一定厚度的扁平形状的底模216、和位于上述底模两侧并在底模216的上部作成与外部有区别的空间部的侧模218，以及位于上述两侧模218之间的中间模220构成。

还有，在上述固定炉排210的给定位置底模216及中间模220埋置可向固定炉排上排出空气的空气供给喷嘴222，在这个空气供给喷嘴222的后位设有调节器224，可调节向空气供给喷管222流入的空气量。

此时，调节器224可在各段分别设置，调节通过各段的空气供给喷嘴的空气喷射量。

上述空气供给喷管222由供给空气的主喷管226、与由这个主喷管分支的多个辅助喷管228构成，所述辅助喷管228通过设置在底模216上面和中间模220的两侧面，从底模216的上面和中间模220的两侧面排出空气。

此外，辅助喷管228除了在底模216的上面以外，还可在向着焚烧炉内部的前面一侧与空气供给喷管222连接构成。

将设置在底模上的上述辅助喷管228的口径作得小于空气供给喷管222的口径，也可以加快空气的流动。

因此，通过在使废物移动的移动炉排周围固定的固定炉排设置多个空气供给喷嘴，在与移动炉排上的废物移动一起可顺利地进行废物与空气的混合，因此可使燃烧效率倍增，并可根据废物的条件调节由固定炉排排出的空气流量。

如上所述，本发明通过用下向通风式的干馏焚烧的方法使合成高分子废物焚烧，可大量地处理合成高分子废物，可使大气污染物质的发生为最小、且进行安全焚烧。

此外，通过可使前后移动的移动炉排搅拌废物，提高向废物供给的空气投入量，并增加燃烧效率。

还有，在固定炉排上埋置空气供给喷管，通过该管向固定炉排的外部供给适量的空气，同时通过流入空气与燃烧废物的空气顺利地接触，可进一步提高焚烧时的燃烧效率，底模及中间模的储热通过对模内部空气的预热而供给高温的燃烧用空气，具有使燃烧温度上升并调节辅助燃料的附加效果，起着抑制焚烧时发生污染物质数量的效果。

Claims (7)

1.一种下向通风式的干馏焚烧方法，随1次的干馏气体与2次的燃烧作业进行间接焚烧，其特征是：

将高分子废物从外部投入干馏室内部；

向所述干馏室的上部一侧供给理论空气量的25％左右，同时使投入的所述高分子废物的挥发成分燃烧并在废物的上部形成火焰层，进行火焰干馏；

将所述燃烧过程中所产生的热及燃烧气体导入下方，在干馏室的下部的碳层形成气化；

将这里所成的可燃性气体导入下方，与燃烧用空气混合，形成燃烧层，同时与落下的残留碳一起燃烧。

2.一种下向通风式的火焰干馏焚烧炉，其特征是，包括：

一上部侧干馏室(14)，该室设有干馏用空气的空气供给喷嘴(14a)，使通过投入口(13)上部一侧所投入的高分子废物干馏及气化；

1次燃烧室(16)，该室在所述干馏室(14)的下部设有供给燃烧用空气的空气供给喷嘴(16a)，导引干馏室(14)中所生成的可燃性干馏气，与通过炉栅(15)落下的残留气体一起同由燃烧用空气供给喷嘴(16a)所供给的空气混合，燃烧；

2次燃烧室(17)及3次燃烧室(18)，该两室继所述1次燃烧室(16)之后，为谋求降低NOx与避免局部过热而提高燃烧效率，则在各自的侧壁上分别设置燃烧用空气供给喷嘴(17a)与(18a)。

3.一种下向通风式的火焰干馏焚烧炉，其特征是，包括：

一干馏室(110)，该室设置在焚烧炉本体(100)的内部上侧，进行废物的干馏及气化；

1次燃烧室(120)，该室将从所述干馏室(110)落下流入的残留碳与可燃性气体进行1次燃烧；

2次燃烧室(130)及3次燃烧室(140)，该两室对由所述1次燃烧室(120)流入的未燃烧气体进行2次/3次燃烧，减少NOx；

移动炉排(126)，该炉排在所述1次燃烧室(120)的火床(124)上阶梯式设置，通过驱动机构前后移动，同时搅拌废物；和

固定炉排(127)，该炉排引导所述移动炉排(126)。

4.一种下向通风式的火焰干馏焚烧炉，包括：阶梯式设置的固定炉排、和在所述固定炉排上通过油压缸进行前后移动而同时搅拌废物的移动炉排，其特征是，

在所述固定炉排(210)的给定部位埋置供给燃烧用空气的空气供给喷嘴(222)。

5.根据权利要求4所述的下向通风式的火焰干馏焚烧炉，其特征是，还包括调节向所述空气供给喷管(222)供给空气量的调节器(224)。

6.根据权利要求4所述的下向通风式的火焰干馏焚烧炉，其特征是，所述固定炉排(210)由底模(216)和位于所述底模两侧的侧面模(218)及位于所述两侧模之间的中间模(220)构成。

7.根据权利要求4所述的下向通风式的火焰干馏焚烧炉，其特征是，所述空气供给喷管(222)被分别埋置在中间模(222)及底模(216)。

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