CN85109352A - 焚烧熔化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了有机物、无机物、金属等被处理物的焚烧熔化装置。

该装置有卧式圆柱形炉体，炉体装有被处理物投入口及出炉口，炉体内壁还安有燃烧器，同时炉体可绕中心轴正反向转动。

在出炉口装有可装卸的熔化物容器；或者是，炉体有与防护罩套合着，出炉口的开口朝着防护罩里面，在防护罩上安装有可装卸的熔化物容器。

Description

本发明是有关焚烧熔化有机物、无机物、金属等的焚烧熔化装置。

现有的焚烧熔化有机物、无机物、金属等（以下称为被处理物）的焚烧熔化装置有如金属熔化炉、废水污泥熔化炉、城市垃圾和工业废料的焚烧熔化处理装置及由原子能发电站等产生的放射性废料的焚烧熔化凝固处理装置等。

这种焚烧熔化装置所必须具备的条件主要可以举出如下3点。

（1）必须是熔化物的出炉及停止出炉要简而易行，而且被处理物在炉内滞留时间可任意设定的。也就是说可以安全而且简单地控制高温的熔化物的出炉和停止出炉是必不可少的。

还有不受炉内熔化物量等的限制，可以任意地控制出炉及停止出炉，以及根据被处理物来设定加热、混合时间，也就是可以设定被处理物在炉内的滞留时间是很重要的。

（2）必须是熔化物一定能从炉内取出。特别是不要引起熔化物一部分风化或者是未熔化的被处理物阻塞出炉口之类的事故。

（3）被处理物的焚烧熔化、出炉、冷却的一系列处理工序是必须在保持密封的处理装置内处理完毕。

也就是说，被处理物处于熔化状态时，为了防止所产生的气体，尘埃等的扩散，以及被处理物中含有的有害物质有可能转移到大气中时，为了防止该有害物质的扩散而必须采用密封式的处理装置。

可是作为历来所知的焚烧熔化装置，虽然有如下各种方式，但分别都有如下的缺点。

A.把出炉口设在加热室的底部，采用滑动闸门等来开闭该出炉口从而控制熔化物的出炉及停止出炉的装置。

在这种装置里有容易引起出炉部的闭塞，以及滑动闸门等损耗厉害而须要经常维修保养的缺点。

B.出炉口设在加热室的侧壁或底部，通过强制冷却出炉口的近处使熔化物部份凝固来封闭出炉口，在出炉时就部分地加热出炉口的旁边，使出炉口近处的凝固物再熔化的装置。

该装置有控制出炉及停止出炉所需的设备要很大，而且操作也很复杂等缺点。

C.使熔化物从设在加热室侧壁的溢流口溢流取出的装置。

该装置有溢流口易于闭塞，还有为了控制被处理物在炉内滞留的时间而必须小心地控制被处理物的投入速度、熔化物的特性等缺点。

D.对投入到容器或铸型内的被处理物进行加热、熔化并直接冷却的装置。

该装置由于容器或者铸型要直接接受加热源或来自熔化物的高温，所以有容器不易耐热，绝热，以及不适于进行连续性或半连续性的处理的缺点。

E.加热熔化被处理物层的表层，使熔化物以自重落下，再从加热室的下部取出的装置。

这种装置由于不作熔化物的浇口杯，被处理物在炉内的滞留时间很短，很容易造成被处理物的熔化、混合不充分的现象。

F.被处理物用开放型加热室加热、熔化之后，使加热室倾斜取出内部的熔化物的装置。

该装置虽然可以任意设计被处理物在炉内的滞留时间而且完全能够取出熔化物，但是出炉时要做到密封很困难，还有不适于进行连续性或半连续性的处理的缺点。

现有的焚烧熔化装置具有如上所说明的种种缺点。

特别是在焚烧熔化放射性废料，再形成固体时，要求能够把熔化物从炉内完全而且安全的取出，同时这一系列的操作都必须在密封状态下进行。因而就急需能够生产出满足上述要求的焚烧熔化装置。

本发明的第1个目的是提供可以简单并且可靠地控制熔化物的出炉及停止出炉的焚烧熔化装置。

本发明的第2个目的是提供可以任意设定被处理物在炉内的滞留时间的焚烧熔化装置。

本发明的第3个目的是提供可以把焚烧、熔化、取出及凝固工序于密封状态下处理完毕的焚烧熔化装置。

本发明的第4个目的是提供特别适合于放射性废料的焚烧、熔化、凝固的装置。

图1是本发明第1实施例的焚烧熔化装置的侧视图、图2是第1实施例的炉体及防护罩的侧视图、图3是图2的炉体沿Ⅰ-Ⅰ线的剖视图、图4是表示炉体变型的剖视图、图5-A、图5-B、图5-C及图5-D是表示第1实施例的焚烧熔化装置的操作过程的侧剖视图、图6是表示本发明的第2实施例的侧剖视图、图7是表示本发明的第3实施例的侧视图、图8是沿图7的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图、图9是第3实施图例的炉体的侧剖视图、图10是表示第3实施例的炉体操作的剖视图、图11是表示本发明的第4实施例的侧视图、图12是图11所示本发明的第4实施例的侧视图、图12是图11所示的装置的左侧视图、图13是表示采用本发明之装置的焚烧熔化方法的工序图、

以下根据附图所示的实施例对本发明进行说明。

图1～图5A～图5D是表示本发明的第1实施例。

首先，这种焚烧熔化装置是由如图1及图2所示的炉体1及防护罩2的主要部份所组成。

炉体1是卧式的方柱形或圆柱形，最好是卧式圆柱形。

而且炉体1如图2所示在圆柱形金属制的炉壳10的内壁被复有耐火、绝热材料11，进而炉体1还能根据需要进行强制冷却。

这里所指的这种强制冷却方式虽然可以根据需要采用风冷式或水冷式，但是被处理物中的氯乙烯等包含有在焚烧时产生氯化氢的物质，而在有恐于由于这种氯化氢的冷凝会腐蚀炉壳10的时候，就要采用能够把炉壳温度保持在从100至200℃以上使氯化氢不能冷凝，并且能够把炉壳温度保持在从300至400℃以下使炉壳10的机械强度不会降低的风冷式来控制炉壳温度。

在炉体1的端壁上从炉体1的中心轴0-0偏心的位置设有出炉口16，在另一端则设有被处理物的投入口13。

作为把在炉体1里面产生气体导入保护罩2一边的烟道，也可用如图2所示的出炉口16来兼用，但也可以象图4所示的那样设置与出炉口16分开而与中心轴0-0同心的烟道25。

如图1所示，炉体1是以长度方向水平或稍微倾斜并可自动旋转地载置在设于机台30的一对滚轮辊7上。

进而，设在炉体1外周的齿轮6是与另设于机台30上方的由可正反向旋转的马达8带动旋转的齿轮21相啮合，这样可使炉体1作正反向的旋转。

这时炉体1的活动范围至少是以可从设在炉体1的出炉口16取出熔化物为限，而其范围仍可根据需要作适宜的选择。

还有如图3及图4所示在炉体1里面还设有加热被处理物的燃烧器20及用来焚烧被处理物的二次空气送入口23。

而燃烧器20及二次空气送入口23可以设置在如图3及图4所示的圆筒形的炉体1的圆周方向的侧面，不过也可以轴向设置。

防护罩2是固定式的，金属外壳14的内壁被复有耐火，绝热材料15。

炉体1是套合着该防护罩2且不影响到炉体1的的转动，而且套合部采用密封的形式以防止在炉体1里面产生的气体泄漏到炉外。

此外，在该防护罩2还设置有与炉体1的出炉口16相对的燃烧器19，以及还设有二次空气送入口24。

此外，在该防护罩2的上部设有一烟道22，在炉体1里面产生的气体就由出炉口16通过烟道22排出。

在此由烟道所排出的气体，虽然可送到另外的废气处理装置，但是为了使在焚烧处理被处理时产生的可燃性气体和可燃性灰尘等得于燃烧，最好是要让该防护罩具有二次燃烧室的作用，使产生的气体通过燃烧器19的助燃作二燃烧之后再排出。

在防护罩2的底部设有一流通熔化物的流通口17，而且该流通口17是通过用耐火，绝热材料制的滑动式挡板18来进行开闭的。

还有如图1所示，对着上述的流通口还设有收容熔化物的容器3，该容器3是由液压千斤顶等公知的方法推上防护罩2的方向，对着流通口17而紧贴着防护罩2。

在此应该指出的是，熔化物要在容器3内冷却凝固时，就可设置上述之容器3，要在铸型内冷却凝固时则采用铸型，而要进行粒状凝固的时候可用水槽，但分别都是接着流通口17设置的。

还有如图1所示，在炉体1的被处理物投入口13一边还连结着被处理物供给器4而不影响到炉体1的旋转，作为这种被处理物供给器，可以采用螺旋送料式、推进式等的所周知的供给器。

以下根据图5-A～图5-D对上述实施例1的焚烧熔化装置的焚烧熔化处理作业进行说明。

首先如图5-A所示，为了防止炉体1里面的熔化物M流出，由可逆式转向的马达8转动炉体1，使出炉口16处于熔化物M上方的位置，还有，在防护罩2的底部以上述之方法压接着容器3。

接着对燃烧器20点火，被处理物由被处理物供给器4从被处理物投入口13连续或间断地投入炉体1里面，进行焚烧熔化。

这时可逆式转向马达8就以如图5-A的X标记所示方向作间歇式的正反向旋转，使炉体1正反向摇动从而对炉体1内的被处理物进行搅拌。通过搅拌，被处理物不仅能够均匀加热，而且被处理物焚烧所需的氧气能遍布各处，使被处理物能够完全焚烧。

还有，熔化物M经搅拌变得很均匀，把熔化物M冷却凝固之后也就能获得均质的固体。

在炉体1内产生的气体是通过兼作烟道的出炉口16，或者是，通过如图4所示的另一个烟道25，导入防护罩2，而气体中含有可燃性的气体和尘埃时，气体就在防护罩2内在燃烧器19的助燃下，作二次燃烧之后，通过烟道22被送到另一废气燃烧装置。

接着，经过予定的加热时间之后，打开滑动式闸板18，可逆式转向马达旋转，转动炉体1，出炉口16就如图5-B所示处于熔化物M的液面下的位置，于是，熔化物M就通过出炉口16、流通口17向下流入容器3。

这时，由于容器3紧贴着流通口17，所以防护罩2内的气体介质就不会漏到外部空气中。

还有通过控制炉体1的转动，停止来控制出炉口16接触熔化物M的位置，以致可以对出炉速度进行控制。

此外，通过用防护罩一边的燃烧器19来对炉体1的出炉一16附近进行加热，可以防止由于熔化物M的粘性增加或凝固而闭塞出炉口16的事故。

予定的量出炉完毕之后，就转动炉体1，使出炉口16转到脱离熔化物M液面的位置，就如图5-C所示的出炉停止状态那样停止出炉。

此后就以上述同样方式重复进行被处理物的焚烧熔化，出炉及停止出炉。还有在交换容器3的时候，就如图5-D所示关闭滑动式闸板18，把防护罩2内的气体介质与外部空气隔绝之后才交换容器3。

图6表示本发明的第二实施例。

在第二实施例里，防护罩2是通过烟道33联接着焚烧炉26，在焚烧炉26里是利用在炉炉体1内产生的高温废气来对可燃性被处理物进行焚烧。

焚烧炉26设有被处理物投入口27、烟道28、炉灰取出口31，以及设有助燃用的燃烧器34。二次空气送入口29。

此外，焚烧炉26除了可采用如图6所示的立式固定层方式以外也可采用炉篦式等众所周知的方式。

该第二实施例具有下述之特点。

可燃物的焚烧可在比较低温下进行，但需要有较大的炉内容积，反之难燃物及不燃物的焚烧熔化可用较小的炉内容积，但必须加热到高温。

因此，炉体1用以高温焚烧熔化难燃物，不燃物，把由此产生的废气导入拥有较大容积的焚烧炉26，在此对可燃物进行焚烧，以致可以高效地进行焚烧熔化。

第二实施例所进行的焚烧熔化作业如下。

首先，可燃性的被处理物是从被处理物投入口27投入焚烧炉26，由在炉体1里面产生并通过烟道33导入到焚烧炉26内的高温气体来进行加热、焚烧。

在起动时等，在炉体1内所产生的气体温度还低的情况下，可根据需要由燃烧器34来进行助燃。

炉灰堆积在焚烧炉26的底部，则可通过闸板32从炉灰取出口31取出。

难燃物、不燃物还有从焚烧炉26取出的炉灰就投入炉体1，以和上述实施例1相同的工序进行焚烧熔化。

以下通过图7～图10来对本发明的第3实施例进行说明。

在该第3实施例里，焚烧熔化装置是由炉体1和以任意装卸的方式固定在该炉体1侧壁的容器43所构成。

而且在炉体1的侧壁，如图10所示在圆形横断面的炉壁的切向0-0设有出炉口16，在该出炉口16的开口部则设置可装卸的接收熔化物M的容器43。

在容器43内可装有如圆筒罐3，在其内周铺设有耐火材料11，进而在圆筒罐3的外周还设有可循环空气或水的套箱42。

还有在炉体1的一端设有带盖45的被处理物投入口13，另一端则设有烟道25，炉体1是以水平或稍微倾斜并可任意转动的方式纵向载置在设于机台30的一对滚轮辊7上面。装在炉体1外周上的齿轮6通过另设于机台30上方由可正反向旋转的马达8带动旋转的齿轮21的啮合使之转动。还有，如图10所示，燃烧器44的喷嘴44′的开口是设在与炉体1的出炉口16大致对称的位置上。

另外，上述烟道25还连接着一图中没有显示出来的废气处理装置，以致可完全消除有害物质及灰尘等。

要采用上述实施例3的装置来焚烧熔化被处理物，首先由马达8单向传动，通过齿轮21、齿轮6等转动炉体1使出炉口16达到垂直方向为止后停下，然后在该出炉口16的开口部装上内装有圆筒罐等容器3的容器43。

接着马达8反转，使出炉口16作如图8所示的倾斜，使炉体1内的内容物不致流出。然后打开盖45把被处理物投入炉体1，关上盖45之后，对燃烧器44点火，对被处理物进行加热。

由于加热使炉内温度上升，使可燃性及难燃性的被处理物焚烧、熔化、灰化。

这时马达就如图8标记X所示的正反向作间歇式传动，使炉体1作以炉体1的中心轴0-0为中心的正反向摇动，搅拌熔化物M，使燃烧所需的氧气遍布各处。还有，随着被处理物的燃烧而产生的废气、灰尘、有害气体及未燃的可燃性气体在通过烟道2送到废气处理装置之前，直接与出自燃烧器44的高温火焰接触，在炉体1内进行充分的燃烧。由于出自燃烧器44的燃烧气在炉体1里面盘旋，所以废料的通风良好，所产生的一部分灰尘就可在炉体1内捕集，对易于产生灰尘及气体的难燃性废料的焚烧处理极其有效。

接着再进一步对可燃性或难燃性被处理物的焚烧渣滓及不燃性的被处理物进行加热熔化。熔化完毕后马达8转动使图10的炉体1以箭头Y方向转动，把熔化物从出炉口16导入容器43。

还有，出炉可以在被处理物完全熔化后进行，也可以一面继续加热，一面使炉体沿箭头Y的方向转动，使熔化物逐渐流入熔化物容器43。

还有，象金属片及砂砾等熔点极其高的被处理物即使未被熔化，也可以和熔化物M一道导入容器43，这些未熔化物在冷却时因为已被封入凝固体之中，所以不影响减容性及凝固体的稳定性。

当熔化物M全部导入容器43之后，就停止加热，把容器43仍装在炉体1上使熔化物M冷却凝固。

熔化物M凝固之后，就从炉体1取下容器43，再把凝固体连同圆筒罐3从容器43取出来，在圆筒罐3加盖存放在规定的贮藏处。

还有该实施例3是1个出炉口16，但也可设多处的出炉口16，再分别装上容器3。

以下是本发明的第4实施例，于图11及图12表于示。

在直立于机台30的一对支撑座50，50上，由轴53，53支撑着炉体1的支撑座51两侧的托架52，52，炉体1由支撑托架54，54支托着并可在支撑座51上自由旋转，设在炉体1外周的齿轮55则和由设在托架51内的可逆式转向马达56传动可正反向转动的齿轮相啮合。

炉体1的一边设有带有烟道25的盖45，另一边安装有可随意拆卸的容器3。

此外，在轴53上固定有齿轮58，通过齿轮系61和设在支撑座50中的正反向旋转马达59的齿轮60相啮合，通过马达59使炉体1连同托架51能够转动倾斜。

在该第4实施例里，首先是打开盖45，把被处理物投入炉体1里面，再盖上盖45之后，点燃燃烧器44，熔化被处理物。

在此之间，马达56工作，通过齿轮57，齿轮区段55，使炉体1以标记X方向转动。

废气由烟道22导入废气处理装置（图中未示）。

被处理物熔化之后，马达59工作，通过齿轮60、齿轮系61、齿轮58转动侧托架52的轴53，使炉体1和支撑座51一道倾斜，待炉体1直立之后，熔化物M就会流入容器43里面，熔化物M凝固之后就把容器43从炉体1取出。

通过上述第1～第4实施例，对本发明的焚烧熔化装置作了说明，但是在采用这些装置对被处理物进行焚烧熔化处理之中，会大量产生含有可燃性气体，有害气体以及灰尘等的废气。

特别是被处理物是放射性污染物，由于要高温进行焚烧熔化处理，以C_S为代表的低沸点的原子核素及其部分化合物就会挥发转移到废气里。

还有这些放射性物质还会聚集在各种装置及管道之中。

因此，废气的处理方法就以含有放射性物质的废料的处理方法为例根据图13来进行说明。

首先将可燃性，难燃性及不燃性的各种固体废料A，废杂机槭材料及捆包体B单独或者是作为混合物投入到本发明的焚烧熔化装置C中，然后供给燃料，空气进行焚烧、熔化。

另外废杂机槭材料B还可按所需规格切断。

产生的高温废气就送到如同图6所示的焚烧炉26的二次燃烧室D进行再燃烧。该二次燃烧室D中的灰尘是在炉灰E里用添加剂混合之后，返回焚烧熔化装置C。二次燃烧室D排出的废气用直接接触洗涤机F与洗涤液或者废液G相接触，一下就对该废气进行冷却洗涤。

这里所述及的洗涤液可以是工业用水，城市用水等。也可冷凝由洗涤器F产生的蒸汽来循环使用。还有所谓的废液G是从处理放射性物质的设施排出的洗涤废水，排泄废水等，或杳是这些的浓缩液、放射性废料。冷却洗涤的结果是把含在废气里的成份吸收到洗涤液等里，另外再把洗涤液等加以浓缩。

浓缩之后的洗涤液等经回收液罐H与炉灰E混合之后，返回焚烧熔化装置C。

另外，从洗涤机F排出的废气送到洗涤塔I，由冷却该废气所得的冷凝水进行洗涤，洗涤水则返回洗涤机F。

还有残留在废气中的SO_x成份等会使冷凝水酸化，为了能够防止SO_x等的吸收率的下降及控制直接接触洗涤机F的pH值，要以Na、K、Mg、Ca等的氢氧化物或者是至少1种的碳酸盐作为中和剂添加在冷凝水里。

出自洗涤塔I的废气，为防止水份冷凝作若干加温之后，通过过滤装置J，并在此把残留灰尘全部去掉，进而再经放射性及有害成份的监测器K释放到大气中。

另外就是和用焚烧熔化装置C焚烧熔化，装入上述实施例1～4说明的容器3冷却之后的凝固体M，经有害监测器N收存在储藏室里。

如上述说明的本发明的焚烧熔化装置具有下述之显著的效果。

（1）在本发明的焚烧熔化装置的炉体里，因为出炉口是设在炉体中心轴的偏心的位置而且炉体能自由转动，通过转动炉体并使其停止可简单并安全地进行熔化物的出炉及停止出炉，进而还具有控制出炉速度的效果。

（2）由于不受炉体内熔化物的量等的限制而可任意出炉及停止出炉，所以可任意设定被处理物在炉内的滞留时间。

（3）如上述（1），因为出炉口是在偏心的位置，所以把出炉口放在上方，摇动炉体也不会溢出熔化物，还有熔化物从出炉口流到防护罩一边时，只要把出炉口对着下方就能简单地流出。

（4）由于可任意摇动炉体而对炉体内的被处理物进行了充分的搅拌，可有效地加热并促进通风效果，而可高效地对处理物进行焚烧。

（5）因摇动炉体可以搅拌混合熔化物，由此能促进熔化速度以及均匀熔化物，同时由于促进了熔化物的去泡，所以冷却熔化物而得到的凝固体不但均质而且精细。

（6）冷却凝固熔化物的容器是以可自由交换的方式设在炉体的出炉口或固定设于该出炉口一边的防护罩上，特别在焚烧熔化放射性废料等时，由于从该废料的加热到熔化物的凝固的工序都是可在密封下进行，所以包含在废料中的放射性核素即使以蒸汽或尘埃的形式转移到废气中，也只能跑到烟道在废气处理装置被处理，而由于是密封的状态而不会释放到炉体外，而能够保证安全性。

Claims (9)

1、焚烧熔化装置，其特征是炉体为卧式圆柱形，并设有被处理物投入口和出炉口，炉体内壁还装有燃烧器，同时该炉体可以绕中心轴正反向转动。

2、权利要求第1项所述的焚烧熔化装置，其特征是上述出炉口是设在与上述炉体纵向端壁的中心轴偏心的位置上，上述炉体套合着一固设在上述出炉口一边的防护罩，而上述出炉口的开口则向着该防护罩里面，同时该防护罩还装有一可装卸的熔化物容器。

3、权利要求第2项所述的焚烧熔化装置，其特征是在上述的炉体上设有烟道。

4、权利要求第2项所述的焚烧熔化装置，其特征是在上述的防护罩内对着上述出炉口的位置上装有一燃烧器。

5、权利要求第2项所述的焚烧熔化装置，其特征是通过烟道连接着焚烧炉，同时在该焚烧炉内装有燃烧器。

6、权利要求第1项所述的焚烧熔化装置，其特征是上述出炉口设在上述炉体的周向侧壁上，并在该出炉口装有一可装卸的熔化物容器，同时在上述炉体还设有烟道。

7、权利要求第1项所述的焚烧熔化装置，其特征是上述投入口设于上述纵向的端壁上，与该投入口相对的另一端部还付没有烟道。

8、权利要求第1项所述的焚烧熔化装置，其特征是上述出炉口设于上述炉体的纵向端壁上，该出炉口并安装有可装卸的熔化物容器，在上述炉体还设有烟道，同时能使上述炉体向上述容器一边倾斜。

9、权利要求第8项所述的焚烧熔化装置，其特征是在与上述炉体的上述容器相对的位置上，安装带有烟道的投入口。

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