TW201245092A - Waste-processing apparatus - Google Patents

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201245092 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種設置於鄰近水泥製造設備，利用水 泥分解爐衛生地對廢棄物進行處理的廢棄物處理設備。 【先前技術】 近年來’例如發展中國家隨著生活水平的提高，也越 來越需要對垃圾進行衛生處理，其焚燒處理量增大也在預 測之中’然而’亦存在建設一般的垃圾焚燒爐需要很大的 費用’需要很長的工期的問題。而且也需要評價焚燒爐對 周圍環境的影響，對附近的居民公開信息，因此在開工之 前需要有很長的時間來準備。而且在日本國内還存在掩埋 焚燒爐產生的爐灰的掩埋處理場不足的問題，在設立新垃 圾處理場的情況下’灰熔融爐的設置和灰的再利用方法的 確立等是必要條件。 另一方面，水泥行業向來爲了降低水泥製造成本，有 將可燃性廢棄物作爲燃料之趨向’例如專利文獻1所揭示， 該文獻提出有效利用已有的水泥製造設備對廢棄物進行衛 生處理。在該例子中，在氣化爐中將廢棄物熱分解，從產 生的熱分解氣體中分離碳和灰分，然後將熱分解氣體提供 給水泥寞（燒成爐）’將碳和灰分提供給預熱器。 也就是說，在上述已有技術例示中，可以將氣化爐產 生的熱分解氣體利用作爲燃料氣體的一部分，同時將碳和 灰刀利用作爲水》尼原料’但是必須將兩者加以分離，用另 外的系統提供給水泥製造設備，因此存在系統繁雜的困難。 又，通常垃圾的發熱量爲1000〜3000千卡/千克左右， 201245092 比在水泥窯中通常使用的燃料（在使用媒的情況下，低等 級媒的發熱量爲5〇〇〇〜7〇00千卡/千克）低，因此在將來自 垃圾的熱分解氣體混在一起使用時，窯内的溫度偏低，從 而亦有燃費不理想之虞。 而且來自垃圾的熱分解氣體中所包含的水蒸氣對水泥 熟料的性狀可能有不良影響，熱分解氣體在水泥窯令燃燒 時’有產生熱點生成附著物之虞。 對此，本發明人開發出將氣化爐產生的熱分解氣體與 碳和灰分一起提供給水泥製造設備的分解爐或燒成爐（寞） 的技術並且首先申請專利^ I本丨+ & 0、 , 、 月寻才J (專利文獻2)。由於分解爐的溫 度比窯低，大約是900。广士 士 G左右’所以在延畏提供的熱分解氣 體和碳作爲燃料得到右#免| ^ ^ β , 打巧有效利用’灰分也成爲水泥原料的— 部分。 又在刀解爐中通入來自窯中的高溫廢氣，作爲噴射 氣流將水泥原料吹上去，因此在這裏提供的熱分解氣體也 邊燃k邊向上吹，與水蒸氣等一起被輸送到預熱器。 因此*，不换心i 办 β 牧黑内發生水泥熟料性狀惡化和附著物的問 題0 專利文獻1 :日本特許第383895 1號公報。 專利文獻2 :中國公開CN101434461A。 【發明内容】 但疋’即便是如上所述把熱分解氣體提供給分解爐， 士口 甘客 ’、 夕’則會發生如下所述的不良情況。例如由於 某種故障，翁# & ^ ' 爐運行停止的情況下’從該處向分解爐的 、刀解氣體的供給也會停止，因此在分解爐中即使増加煤 5 201245092 炭等的使用量也會產生燃料供應不足的問題，可能造成運 行故障。 又’廢棄物也因其種類的不同發熱量有很大差異，其 熱分解氣體的發熱量波動也很大，在各不同時間處理場集 中的廢棄物的種類不同，其發熱量也有很大變動。因此， 如果提供給分解爐的熱分解氣體的量多，則因其燃燒産生 的發熱量變動也會造成分解爐溫度的變動。 也就是說，如果對分解爐提供作爲燃料的熱分解氣體 的量增多’有可能妨礙水泥製造設備的穩定運行。 鑒於上述存在的問題’本發明的目的在於，將氣化爐 發生的熱分解氣體於保持含有碳和灰分的情況下，輸送到 水泥製造設備中時，確保該水泥製造設備運行的穩定性。 爲了實現上述目的’本發明之與水泥製造設備相鄰設 置之廢棄物處理設備，具備以下構造：氣化爐，用以使廢 棄物氣化產生熱分解氣體、以及氣體輸送通道，將上述氣 化爐產生的熱分解氣體於保持含有碳和灰分的情況下，輸 送到上述水泥製造設備的水泥分解爐；來自上述氣化爐的 熱分解氣體的流量與從上述分解爐排出廢氣的流量之比被 限制於規定的流量比以下。 在具有這樣結構的廢棄物處理設備中，在氣化爐中廢 棄物熱分解產生熱分解氣體時，藉由氣體輸送通道將該熱 刀解氣體於保持含有碳和灰分的情況下，輸送到水泥分解 爐，在分解爐中燃燒。這時熱分解氣體和碳燃燒產生的熱 量因廢棄物的種類等的關係而有較大的變動，但是如果將 熱分解氣體的流量與分解爐排出廢氣的流量之比限制於規 201245092 的L !_比以下，則能夠抑制分解爐的溫度變動。 若由於某種故障造成氣化爐運行停止，則熱分解 氣體#炭的供應也停止’若其量小’貝，j亦可以通過增加煤 炭等的供應維持分解爐的運行狀態。也就是說，藉由將氣 ，爐向分解爐輸送的熱分解氣體的流量與分解爐廢氣的流 量之比限制於規定流量比以下，可實現水泥製造設備的穩 定運行。 〃體地及，將通過上述氣體輸送通道的熱分解氣體的 流量相對於從上述分解爐排出廢氣的流量之比職爲例如 0.3以下的流$比即可，若這樣調整投入氣化爐的廢棄物投 入虿，且氣化爐是流動層式的氣化爐，則亦可以調整流動 化空氣的流量，抑制熱分解氣體的產生量。例如投入氣化 爐的廢棄物投人量和流動化空氣的流量根據該氣化爐和分 解爐的負壓的大小進行調整，可以維持於上述流量比以下。 通常在水泥製造設備的分解爐中，誘發窯中的廢氣等 形成負壓狀態，在這裏，若熱分解氣體流入，則相應於該 流量，負壓變小。從而，如果根據該分解爐的負壓而誘發 熱为解氣體的氣化爐的負壓的大小，調整廢辛物的投入量 和流動化空氣的流量’則能夠控制熱分解氣體的產生量， 將流入該分解爐的流量維持於規定值以下。 又，若如此利用分解爐的負壓從氣化爐誘發熱分解氣 體’在氣體輸送通道和氣化爐内也能夠保持負壓狀態，則 熱分解氣體不向外部Λ漏疋理想的情況。爲了以此輸送熱 分解氣體’而且將輸送源頭的氣化爐内維持於負壓，往往 於氣體輸送通道的中途設置送風機，但是於來自廢棄物的 7 201245092 熱分解氣體中包含碳和灰分時，其一部分會在送風機的葉 輪等上附著堆積，造成葉輪本身的磨耗，有可能發生故障。 爲了防止發生如此的麻煩，也考慮從熱分解氣體中去 除碳和灰分，但是爲此需要去除裝置，而且由於去除的碳 和灰分的溫度低，不適於在後面的工序中再度利用。又， 送風機的出口有可能局部處於正壓，萬一發生這樣的情 況’熱分解氣體有可能向管道外噴出。 右亦考慮這點，則通過氣體輸送通道的熱分解氣體的 流量，與從分解爐排出的廢氣的流量之比最好是在例如〇 2 1下，到此爲止，若使流量比爲較小值，這相比原來流過 刀解爐的窯廢氣等流量，追加的熱分解氣體的流量相當 少，因此能夠將分解爐内的負壓維持在足夠大的狀態，能 夠利用該負壓誘發熱分解氣體，而且氣化爐也能夠維持 壓狀態^ 、 從而，在氣體輸送通道的中途也可不設置送風機，不 用擔心熱分解氣體中碳和灰分在其上附著、堆積，造成送 風機故障。也不用擔ϋ風機出口變成正壓，熱分解 氣體噴出。

氣化方式，則肩 收的優點。又， 率）高， 式的氣化爐。 又，若1 A ，在此，作爲氣化爐，有採取低溫氣化方式的流動層式 尘X及窯式，作爲高溫氣化方式有軸式，但若採用低溫 則有廢棄物内的鐵、鋁等可以不被氧化加以回 又，机動層式的方法比窯式反應效率（氣化效

，則即便是 若氣化爐採用可供給輔助燃料的結構

S 8 201245092 對發熱量低的廢棄物進行處理的情況下 产 的層溫度維持於必# 也能夠將氣化爐 以採用微細碳粉；燃料，具體地說，可 若微細碳於= 方投入流動層。在此情況下， :=粒過細，則會跟著熱分解氣體流從氣化爐 f出另方面，若顆粒過大，則在流動 有可能不會充分對燃燒作出貢獻。由 Π下二

的平均粒徑最好是（Μ〜3_左右。”兄’微細U 然而，輔助燃料不限於 用例如廢料、《、木片、碳此以外還可以採 2胗木片、石厌、泥炭化合物等，σ 能夠在流動層内燃燒的物體，不論其種類如何。八 吹入在上述氣體輸送通道的途中配設喷射裝置以 上二Γ。！如此’亦可以去除氣體輪送通道的壁面 將敎八M-積的石反和灰分。又’對於與氣體輸送通道連通 ^刀解氣體引入分解爐的氣體導入口，亦爲了抑制碳和 附著、堆積’將該氣體導入口相對於水平面向下傾 :且’即使是水泥製造設備中沒有分解爐，從燒成爐 來的南溫廢氣流入水泥預熱器的情況下，如上所述，將來 1氣化爐的熱分解氣體的流量相對於預熱器排出廢氣的流 夏之比限制於規定的流量比以下’以此可將預埶 壓維持於極大的狀態，借助於該負壓誘導熱分解氣體^ 且可使氣化爐保持於負壓狀態。 ^ ,但是，如上所述由於分解爐中流入來自寞中的高溫廢 乱形成噴流，因此在此導入的熱分解氣體隨著廢氣的流 動，其有可能在沒有充分燃燒的情況下向預熱器排出。= 201245092 且’分解爐不僅形成高溫的熏廢氣能夠流入的結構，而且 亦可流入來自熟料冷卻器的高溫廢氣（空氣），在此情況 下’熱分解氣體-旦跟隨冷卻器廢氣的主流，％會在沒有 充分燃燒的情況下掠過分解爐排出。 考慮到這-點，若上述分解爐中有來自水泥製造設備 的燒成爐或熟料冷々器中之任—個的高溫廢氣流入的情況 下，則在向該分解爐導入來自上述氣體輸送通道的熱分解 氣體時’王里想的是該熱分解氣體的流動以不直接與上述高 溫廢氣的主流發生干涉的形態。 於是，在水泥製造設備的分解爐t即使有來自水泥燒 成爐或熟料冷卻器的高溫廢氣流入，在不直接與該強大的 廢氣流的主流發生干涉的狀態下導入熱分解氣體，則可以 防止熱分解氣體隨著廢氣流掠過分解爐，⑽而可使熱分解 氣體和碳在分解爐内充分燃燒。熱分解氣體較理想為在分 解爐的停留時間至少在2秒以上，以85吖以上的溫度燃燒。 可例舉亦可為上述分解爐具有筒狀周壁，從其筒轴方 向的-端向另一端，形成上述燒成爐或熟料冷卻器來的廢 氣流的主流的情泥下，在上述周壁上指向周方向設置導入 口’以便可圍繞上述筒軸的周圍旋轉地導人熱分解氣體。 這樣導入分解爐内的熱分解氣體，圍繞來自上述燒成爐的 廢氣流的主流旋轉，不直接與該主流發生干涉。 又，通常上述分解爐的周壁於上下方向^伸，流入其 下端的來自燒成爐或熟料冷卻器的廢氣構成喷流，指向^ 方。與其相反’也可以從氣體導人口以相對於水平面 傾斜規定的傾斜角度導人熱分解氣體，這樣_纟，熱分解 10 201245092 氣體就不容易跟隨廢氣流流動。通常由於從氣化爐到水泥 製造設備的氣體輸送通道基本上是水平的，因此在氣體導 入口至少向下傾斜即可。 但疋若向下傾斜過大’則熱分解氣體流的旋轉成分（水 平方向的速度）小，因此氣體導入口相對於水平面的傾斜 最大也要小於40度’最好是30度以下。又，從上述氣體 導入口來的熱分解氣體的流速高’則有防止上述堆積物造 成堵塞的效果，若流速太高，則在氣體導入口的壓力損失 增大’因此可以5〜3 0 m/ s的流速導入熱分解氣體。 於此’如上所述的已有技術（專利文獻2)，於來自燒 成爐的廢氣流入分解爐的周壁下端情況下，通常在該周壁 下部設置將燃燒用的空氣引入的空氣導入口，但是也可以 利用該空氣導入口將燃燒用的空氣引入，並且使該氣流與 熱分解氣體同樣方向旋轉流動地將其引入。若如此，熱分 解氣體的旋轉氣流與該燃燒用空氣的旋轉氣流一邊相互加 強’一邊藉由充分混合提高熱分解氣體的點火性能和燃燒 性能。 爲此’最好是空氣導入口也設置爲相對於水平面向下 傾斜規定角度地延伸’同時在該空氣導入口上方的規定距 離上設置氣體導入口《空氣導入口的傾斜角度與氣體導入 口的傾斜角度大致相同，或比其稍小即可。 於是’在熱分解氣體的旋流下方保持適當間隔形成燃 燒用空氣的旋流’向上流動通過分解爐内的廢氣流首先與 燃燒用空氣的旋流發生干涉。因此廢氣的主流與熱分解氣 體的旋流的干涉受到抑制。又，被上升的廢氣主流向上推 201245092 的燃燒用空氣旋流將熱分解氣體的旋流向上推，兩者通過 分解爐内向上形成螺旋狀旋流，同時相互混合。 〜又，在上述分解爐下端連接流通從燒成爐來的廢氣的 管道’但是該管道通常向下方延伸後發生L字形彎折，轉 向k成爐的入口。於是，通過該L字形管道内向上方改變 方向的廢氣流受到管道内壁面來的力的作肖，向燒成爐一 側偏轉’因此氣體導入口也可以設置於燒成爐一側的相反 側的周壁上。 而且，也可以在上述燒成爐的周壁上，在氣體導入口 近旁ax置如微細碳粉和重油般的通常使用的燃料供給口。 這樣一來，比熱分解氣體著火性更好的燃料先著火，成爲 火種，可以期待能夠提高熱分解氣體的著火性。在這種情 況下，也可以減少這些燃料的供應量，避免微細碳粉和重 油等燃料消耗空氣。 又，在上述廢棄物處理設備中，氣化爐設置兩台以上 的情況下，設置兩個以上的氣體輸送通道以輸送來自各氣 化爐的熱分解氣體，也可以將各氣體輸送通道分別與上述 分解爐的周壁的兩個以上的氣體導入口連通。在這種情況 下，也可以兩個以上的氣體導入口相互在周方向上保持間 隔配置。 如果改變看法，本發明是具有水泥燒成爐、對其燒成 物進行冷卻的熟料冷卻器、以及來自該燒成爐或熟料冷卻 器中任意一個的尚溫廢氣流入的分解爐的水泥製造設備， 具備氣體輸送通道，其將廢棄物的熱分解氣體於保持所含 碳和灰分的情況下輸送、以及氣體導入單元，其從該氣體

S 12 201245092 -輸送通道向分解爐内引入熱分解氣體，並且使該熱分解氣 體的氣流不與該分解爐内來自上述燒成爐等廢氣流的主流 發生干涉。若採用這種水泥製造設備，則可以低成本實現 廢棄物的衛生處理。 如上所述，若採用本發明，帛氣化爐使廢棄物氣化， 將產生的熱分解氣體於保持含有碳和灰分的情況下向水泥 製造設備的分解爐等輪送，可以將其作爲燃料使用。這時， 使熱分解氣體的流量與從分解爐等來的廢氣流量之比限制 在規定的流量比以下，以此可抑制分解爐的溫度變動，可 以確保水泥製造設備運行時的穩定性。而且利用分解爐等 的負壓輸送熱分解氣體，也能夠將氣化爐内保持負壓狀態。 而且，在將熱分解氣體導入分解爐的情況下，其在分 解爐内的流動不直接與來自燒成爐或熟料冷卻器的主流發 生干涉的狀態下，則可以防止熱分解氣體掠過分解爐，在 分解爐内充分燃燒。 【實施方式】 —第1實施形態一 以下參照附圖對本發明之理想的實施形態進行說明。 圖1係第1實施形態的廢棄物處理設備100以及與其相鄰 設置的水泥製造設備200的整體系統圖。圖中左側表示的 廢棄物處理設備100在氣化爐1中使廢棄物熱分解，將產 生的氣體（熱分解氣體）用在水泥的燒成工序中混合燃燒。 該熱分解氣體的量爲例如2〜3萬Nm3/h左右，比圖中所示 的水泥製造設備200的廢氣量（例如30萬Nm3/h )少得多，

S 13 201245092 因此廢棄物處理設備100可以對現有的水泥廠幾乎不加修 改地設置於其附近。 / —廢棄物處理設備— 物二：棄物處理設備1〇。中收集例如家庭來的-般廢棄 :廢塑膠的工業廢棄物等以及包含可燃性物體的廢 :。這些廢棄物通過陸上輸送等運送，投入槽2内的料 棄物H用車未圖示的破碎機進行破碎。這樣破碎過後的廢 穿置η輸送到由投入料斗和傳送帶等構成的輸送 裝置糟由該輸送裝置4的動作送到氣化爐卜 工Π4的輸送帶是例如螺旋輸送器，藉由改變其 入θ。: /周整每單位時間投人氣化爐1的廢棄物投 制：化i %夠與下述的流動化空氣流量的調整-起抑 爐1的溫度狀態和熱分解氣體的產生量。 在爐可舉例’氣化爐1是流動層式的氣化爐， 在爐内的下部形成的流動歷 藉由空氣流動化。送往流動層層（流動層） 電動送風機5從廢棄物的槽工孔在圖例中利用 此廢棄物的槽2内保持於負壓，異二\供給氣化爐1。因 部。又，在從送風機5到氣化爐Γ的吊容易液漏到外 中，設置可以調整開度的H。通道的途 可以以很好的回库特性對1 (未圖示），借助於此， “ 應特性對空氣供給量進行控制。 而且可以改變上述送風機5 開度，藉此調整流動化空氣的4、和調整調節風門的 化空氣的流量，使少述廢棄物二：力如果增加流動 的層溫度保持一定而執曰加’則氣化爐1 解乳體的產生量增大。氣化爐i 201245092 的流動層溫度通常爲500〜6〇(rC左右（最低也有450°c以 上）°在該高溫的流動層中，廢棄物一邊在流動沙的作用 下分散’一邊熱分解’廢棄物的一部分燃燒也促進熱分解。 一般的廢棄物發熱量大約爲1〇0〇〜3〇〇〇千卡/千克左 右’因此其一部分燃燒能夠將流動層的溫度維持於適當溫 度’但是’因廢棄物種類不同的關係，如果是其發熱量小 (例如低於1 〇〇〇千卡/千克）所謂低級廢棄物，則流動層的 溫度低。因此’本實施形態的氣化爐1 (具體結構未圖示） #近輸送裝置4設置微細碳粉供給裝置7，以從廢棄物投入 口向氣化爐1内投入作爲辅助燃料的例如微細碳粉。 利用該供給裝置7從上方投入流動層的微細碳粉的平 均粒徑爲0，1〜3mm左右。微細碳粉的粒徑爲〇 lmm時， 根據計算’其最後速度爲約G.9m/S，比在氣化爐1内上升 的熱分解氣體和空氣的流速（氣體基準的空塔流速）稍低， 因此其大部分飛散，對流動層的燃燒沒有貢獻。 另一方面’若微細碳粉粒徑過大，則很快就在流動層 内下沈，恐怕對燃燒不大有貢獻。粒徑3〇mm的微細碳粉 在500 C左右的流動層内燃燒所需要的時間約爲粒徑 mm的顆粒的數十倍，爲了對層内的燃燒有貢獻，必須 :保顆粒在層内的滞留時間。在這裏，粒徑3 〇韻的微細 厌耗的最小机動化速度根據計算’約冑^』m/s，與流動層 的空氣基準的空塔流速相同，因此如果平均粒徑在3〇随 以下則沒有問題。 因此視兩要提供微細碳粉，能夠將流動層的溫度維 持於適當的範圍，祐 破投入的廢棄物能夠有效分解氣化。該 15 201245092 熱分解氣體從氣化i 1的上部排出，借助於氣體輪送線6 (氣體輸送通道）輸送到水泥製造設備20(^在熱分解氣體 中作爲未燃燒成分的碳和灰分構成小顆粒浮游著，與熱 分解氣體一起被輸送。流動層式的氣化爐1中，廢棄物由 流動沙的流動而粉碎，因此碳和灰分的粒徑容易變小，這 對於防止其附著、堆積是有利的。 在本實施形態中，從氣化爐丨來的氣體如下所述利用 分解爐2G的負壓輸送，因此氣化爐1内也保持負壓，熱分 解氣體不會向外部&漏。熱分解氣體由於能夠利用分解爐 的負壓輸送’所以在氣體輸送線6中不設置送風機。因 此不用擔心送風機的葉輪等上附著、堆積熱分解氣體中的 碳和灰分所引起故障。 但疋在氣體輸送線6的管道内壁面上，隨著時間的推 !有附著、堆積碳和灰分等的情況發生，目此會造成壓力 貝失的増加’所以在本實施形態中’在氣體輸送線6的途 ^在規定以上的間隔配設多個喷射裝^以。利用這個喷射 二61’將由未圖示的壓縮機所提供的壓縮空氣，間歇性 管道中，可將堆積的碳和灰分吹走。然而，在氣體 6途中也設置開閉式的調節風門，可以在廢棄物處 叹備100的運行休止時將調節風門關閉。 相對於這樣將廢棄物的熱分解氣體從氣㈣i的上部 殘=體輪送線6排出，包含作爲氣化㉟i中的熱分解後的 /的金屬片料燃燒物通過流動沙下層與流動沙一起從 :匕爐！的下端落下。也就是說，廢棄物的殘渣利用流動 曰仃所謂比重分離。這樣從氣化h排出的沙和不燃燒 201245092 物利用未圖示的傳送帶等輸送，利用圖外的分級裝置分離 的沙返回氣化爐1。另一方面，利用分選裝置從不燃燒物中 選出金屬成分，其餘的不燃燒物用作水泥原料。 —水泥製造設備— 水泥製造設備20〇在圖例中具備一般的NSP窯。水泥 原料在作爲預熱器的懸掛式預熱器1〇中預熱後，用分解爐 20加熱到900°C左右（煅燒），在作爲燒成爐的旋轉窯3〇 中，以1500°C左右的高溫燒成。通過旋轉窯3〇的燒成物在 空氣淬火冷卻器40中急冷，成爲顆粒狀的水泥熟料，然後 送到圖外的精製工序中。 上述懸掛式預熱器10具有在上下方向並排設置的多級 旋流器1 1。旋流器1 1分別一邊利用旋流輸送水泥原料一邊 與從下級吹入的高溫廢氣進行熱交換。該廢氣流如下所 述，從旋轉窯30來的高溫廢氣（以下簡稱爲“窯廢氣”） 通過分解爐20内上升，被提供給最下一級的旋流器η。窯 廢氣如圖中虛線所示，通過旋流器逐級上升，到達最上一 級的旋流11，從該處向廢氣管線5〇流出。 如圖所示，在廢氣管線50設置有大容量誘導通風機 52,其誘導f廢氣往㈣51送出，在該誘導通風機μ的 更則-側、即廢氣流的上游側，介入設置氣體冷卻器”(例 如锅爐）以及集靡機.54。1 β η 】“八…I 風機52藉由懸掛式預熱器 和刀解爐20從旋轉熏30引導大量廢氣，同時還如上所 述在分解爐20内形成負壓， 解氣體的功能。 目此具有^化爐I誘導熱分 另一方面，在懸掛式預熱器 10的各旋流器 1 1中，如

S 17 201245092 上所述水泥原料與高溫窯廢氣進行熱交換後，如圖中實線 斤示向下方降落，向下一級旋流器j j移動。這樣從最上 一級的旋流器11依序逐級通過多個旋流器丨丨時，水泥原 料得到充分預熱，從最下一級的上面一級旋流器u向分解 爐20提供。 分解爐20在上下方向延伸地設置於旋轉窯3〇的窯後 部，詳細情況將參照圖2和圖3下面敍述，向其下部流入 來自奴轉窯3 0的尚溫的窯廢氣，同時如上所述從旋流器η 對其提供水泥原料。而且對分解爐2〇的下部提供來自上述 氣化爐的熱分解氣體和微細碳粉等，而且提供來自空氣淬 火冷卻器40的高溫的冷卻器廢氣作爲使其燃燒用的空氣。 這些熱分解氣體和燃燒用空氣利用分解爐2〇内的負壓吸 引，換一種看法，就是利用窯廢氣同時還有誘導通風機52 誘導。 在分解爐20的下端連接大概爲L字形的下部管道以 將其再與旋轉窯30之間加以連接，該下部管道2丨從分解 爐20下端向下方延伸後向旋轉窯3〇 一側彎折，大致水平 延伸。通過該下部管道21向分解爐20下端送入高溫的窯 廢氣，作爲喷流向上方吹。利用該窯廢氣流將水泥原料向 上吹送。 在這樣向上吹送藉由於分解爐2〇内部上升時，水泥原 料被加熱到900°C左右，石灰成分的80%〜9〇%發生脫二 氧化碳反應。然後通過連接於分解爐2〇最上部的上部管道 2 2，向懸掛式預熱器1 〇的最下一級旋流器輸送。在這享， 窯廢氣與水泥原料分離，向上一級旋流器丨丨移動，另一方

S 18 201245092 面，水泥原料從旋流器11的下端落下，到達旋轉窯30的 入口 〇 旋轉窯30是將一個例如70〜10〇m的橫向長圓筒狀的 旋轉窯從入口向出口稍微向下傾斜配置形成的。旋轉窯圍 繞其軸心緩慢旋轉，以此將水泥原料向出口側輸送。在該 出口側配设燃燒裝置3 1，煤、天然氣、重油等燃燒産生的 咼溫燃燒氣體向入口側喷出。被燃燒氣體包圍的水泥原料 發生化學反應（水泥燒成反應），其一部分燒成至半熔融 狀態。 該水泥燒成物在空氣淬火冷卻器4〇中受到冷風急冷， 形成顆粒狀的水泥熟料。而且，儘管圖示及詳細說明省略， 水泥热料儲藏於熟料倉庫後，添加石膏等進行成分調整， 然後經過研磨粉碎爲細粉（精加工工序）。另一方面’從 乂成物中取得熱量升高到8〇〇。匸左右的冷卻器廢氣，如上所 述作爲燃燒用的空氣提供給分解爐20。也就是說，回收 廢熱使分解爐20中的燃燒用空氣升溫，以此謀求提高埶效 率。 、 —分解爐的詳細結構一 、下面參照所述圖2A、2B、圖3A〜3D對本實施形態的 :解爐20的結構’特別是能夠合適地引入熱分解氣體和燃 k用二氣用的結構進行詳細說明。圖2A是從右側觀察旋轉 窯3〇所不的分解爐20的正視圖，圖2B是從旋轉窯3〇 — 側觀察为解爐的右側面圖。目2。示出下述變形例的分解 爐。而圖3 A 固，。、 囫3C分別是放大表示分解爐20的下部的正 視圖、右相1丨&国

S 圖、左側視圖’圖3D是放大表示分解爐2〇 19 201245092 的下部的俯視圖 分解爐的一部分省略。 如圖 2A、2R*i·- ' / 斤不’ V刀解爐20爲上下延伸的圓筒狀， 從”上端到下部的大部分爲大致相同直徑的側壁冑23 (筒 狀周壁），在其下方遠拉τ 方連接下面較窄的斜壁部24。在該斜壁 P 24的下端連接大致爲L字形的下部管道21的上端部。 如上所述，高溫的熏廢氣作爲喷流通過下部管道2ι從旋轉 寞30流入’在分解爐2〇内從其下端向上吹。 如在圖3A中的灰色箭頭所示，在下部管道21内流通 的黨廢氣^從旋轉窯30的側面（右侧）流入大概爲L字形 的下部管道21的水平部分，在曲折部分轉向上方。這樣流 動的方向改變時’由於從下部管道21的内壁面受到的力的 作用，通過分解爐20下部的上升的窯廢氣主流向旋轉窯％ —側偏（圖中有誇張表示）。 其後，窯廢軋的主流藉由分解爐2〇内部一邊上升一邊 慢慢往中心靠，而且受到燃燒用空氣的旋流的影響，變得 具有旋轉成分。這樣的窯廢氣流—邊將水泥原料向上吹一 邊來到分解爐20上端從該處流向上部管道22，上部管道 22向上方延伸後，向與下部管道2i相反一側彎曲，到達最 下一級的旋流器11 (參照圖1 )。 對分解爐20的下部提供作爲燃料的微細碳粉和燃燒用 的空氣，使其以這樣的窯廢氣流適當相互干涉，適度混合 升溫。也就疋說’像放大表示於圖3A〜3C那樣，在分解爐 20下端的斜壁部24，以相對於水平面向下傾斜的狀態設置 燃燒用空氣的導入口 25。對該空氣導入口 25提供如上所述 從空氣淬火冷卻器40來的高溫的冷卻器廢氣。

S 20 201245092 空氣導入Π 25如圖A的跟前—側所示，設置於分解爐 的側” 23中的正面側，如_ ㈣^ 不是向者分解爐20的中心的上下軸線2〇a (筒軸線），而 是與其相對指向30〜45度左右的圓周方向。因此從空氣導 入口 25向分解爐20内導入的燃燒用空氣流如圖3b的白箭 頭所示，沿著斜壁部24内周，圍繞上下轴線20a周圍旋轉。 又，空氣導入口 25的剖面形狀在圖例中爲上底比下底 長的台型’斜邊按照分別對應的斜壁部24的傾斜度傾斜。 空氣導入口 25的流入截面積比下述燃料供給口 ％和氣體 導入 Λ目此其机里也較大。該流量較多的燃燒用空 氣的旋流與從下方來的窯廢氣主流適度相互干涉。而且如 圖4Β所示，空氣流—邊旋轉—邊向上，另—方面，熏廢氣 流如圖4Α所示，一邊上升一邊旋轉。 圖 4Α、4Β 是 CFD 類 fcl·固 t 匕圖’從方疋轉窯30 —侧觀察，分 解爐20内的窯廢氣流與燃 現用空軋流分別用流線類比表 系。從圖4A可知，從其下*山y 、知形成喷流流入分解爐20内的 窯廢氣主流推壓從左側空氣導 等入口 25引入的燃料用空氣流 (用白色箭頭表示），使 便其向圖中右側偏’其後，以旋轉 成分緩慢地盤旋並上升。 另一方面’從圖4B可知 從空軋導入口 25來的燃燒 用空氣流，在分解爐2〇的下 广粒的斜壁部24 一邊旋轉—邊 利用下方來的窯廢氣流（灰色 色箭頭所不）向上推，流向上 方。燃k用空氣流的·一部分跟戈♦ * 刀跟者窯廢氣流主流急劇上升， 但是另一部分氣流捲繞著窯廢裔 、费氣主流向上盤旋。 在分解爐20的側壁部23印

S 的取下部，設置燃料供給口 21 201245092 26，以便能夠盥 、廷樣一邊盤旋—邊向 該燃料供給口 26也M h 上的二氣流混合。向 26提供的燃料是例如微 Π 油等’使用微細碳粉的•产.每丨攻、田妷粉、天然氣、重 反杨的If况下，利用空g 從燃料供給口 26眩甘& $ 虱机對其進行輸送， 26將其向分解爐20内吹入π 氣或重油作爲姆’钮认法 Ρ可。採用天然 1户瑪燃枓的情況下，以規 給口 26喷射即可❶ ’力將其從燃料供 圖3Α 3C分別所示，兩個燃料供給 23的正面側和背面側分別大致水平延伸設置在側壁4

可知，兩個燃料供认 從圖3D Τ叶供、口 26在釭轉窯3〇 一側和 開平行設置。換句話說，兩個燃料供給口 相互偏開…。度相位在其圓周的切線方向設置= 旎夠分別沿著側壁部23的内周吹入燃料。 而且這兩個燃料供給口 26中，側壁部23的正面側的 燃枓供給口的正上方附近設置熱分解氣體的導人口 &在 其上方設置水泥原料投入口 28。氣體導入口 27將如上所述 利用氣體輸送管線6從廢物處理設備1〇〇輸送來的熱分解 氣體以下面說明的規定的狀態引入分解爐2〇内。又，從原 料導入口 28投入如上所述從旋流器η落下來的水泥原料。 如圖3Α〜3C所示，氣體導入口 27在空氣導入口乃上 方以規定的間隔（例如2〜6m )設置’在圖例中，與空氣導 入口 25 —樣相對於水平面向下導入熱分解氣體。又，從圖 3D可知，氣體導入口 27在分解爐20的側壁部23設置於旋 轉窯3 0 —側的相反側’指向周方向，以便沿著該周壁部2 3 的内周導入熱分解氣體。 從該氣體導入口 27導入的熱分解氣體沿著分解爐2〇

22 S 201245092 的側壁部23的内周細 鬥周机動’如圖3Β的黑箭頭所示，在燃燒 用空氣的旋流（白籥瓸俗-、， 前頭所不）上方並排著圍繞上下軸線2〇a 周圍旋轉。換句話說，踨名掷植 ^從乱體導入口 27導入的熱分解氣體 圍繞通過分解爐2〇的大劲由土人 ^ 的大致中央向上吹的窯廢氣的主流周圍 旋轉流動，與該主流不直接發生干涉。 又在熱77解氣體旋流的下方形成更多流量的燃燒用 ，氣的旋流以此抑制熱分解氣流與熏廢氣流的干涉。也就 疋說，參照圖4A等，如上所述寞廢氣的主流在分解爐2〇 下部受到燃燒用空氣流的推壓偏向空氣導入口 25的相反 側，因爲运樣能夠將熱分解氣體引向窯廢氣主流偏向一側 的相反側。 而且，在本實施形態中，參照圖3A等，如上所述，在 L字形的下部管道21 ’彎折的窯廢氣主流在通過分解爐2〇 下部上升時偏向旋轉窯30 —側，而將熱分解氣體引向與其 相反的一側’借助於此’能夠抑制熱分解氣流與窯廢氣流 之間的干涉。 這樣做，抑制了熱分解氣流與窯廢氣流之間的相互干 涉’另一方面，參照圖4B ’如上所述，燃燒用空氣的旋流 與下方來的窯廢氣流相互干涉充分升溫，同時被向上推。 以此方式被向上推的燃燒用空氣流與在其上方並排旋轉的 熱分解氣流充分混合並且上升時，熱分解氣體能夠充分燃 燒。 在此，對於將熱分解氣體導向分解爐20的方向不同進 行調查的結果進行說明。例如，圖3D所示’以旋轉窯30 一側爲基準，用角度θι表示氣體導入口 27的水平面内的 23 201245092 位置和方向；如圖_ 圖3C所不，用角度02表示相對於氣體導 7的水平面向下傾斜的角度。對於該向下傾斜的角度 0 2 *於從虱化爐1到旋轉窯3〇 一側的氣體輸送管線6 土本是水平的，因此在氣體導入口 27至少向下傾斜（ )就特別沒有問題。但是如目6所示，如果0 2過大， 則”’、刀解氣流的旋轉成分（水平方向的速度）小，因此0 2 最大為40度以下，較理想為3〇度以下。 ^而’從熱分解氣體與窯廢氣或燃燒用空氣的混合的 2慮出發，可以說氣體導入口 27處的熱分解氣體的流速越 冋越好’但若流速高’則氣體導入口 27的壓力損失變大， 例如在氣體的流速爲3〇m/s的情況下爲〇·3〜〇.5kPa左右。 因此，爲了使在氣體導入口 27的壓力損失不過大，熱分解 氣體的流速較理想為3〇m/s以下。另一方面，若氣體流速 ^ ’則氣體的旋轉力小’過多伴隨窯廢氣流，因此氣體流 速最好疋與窯廢氣流速相同之5 m/s以上。 而且’圖7表示爲調查熱分解氣體中的一氧化碳（c〇) 在分解爐20内的擴散狀況而實施的類比的結果。圖7的橫 轴表不從熱分解氣體投入口起算的高度，縱轴表示一氧化 石反濃度的無因次標準偏差，也就是說，一氧化碳濃度的無 因-欠標準偏差越小，則被認爲分解爐2〇内熱分解氣體的混 合越好。在本類比中沒有考慮一氧化碳的燃燒。 從圖7可知’在熱分解氣體投入口附近，一氧化碳濃 & %無因次標準偏差大，熱分解氣體的混合不充分。可知 從熱分解氣體投入口越是向上，一氧化碳濃度的無因次標 準偏越小，熱分解氣體與空氣的混合得到促進。 24 201245092 、而’該圖中的情況A、情況C 1、情況C2、情況D1、 晴况D2表示將熱分解氣體導入分解爐20的方向不同的5 種It况具體地說’方便使如圖3D所示氣體導入口 27的 水平面内的方向以旋轉窯3〇 一側爲基準表示的01有3種 不同角度以及如圖3C所示氣體導入口 27相對於水平面内 向下傾斜的角度02有2種不同角度。更具體地的表示見下 表。 ----- 情況A 情況C1 情況C2 情況D 1 情況D2 Θ, 70度 95度 95度 135度 135度 θ2 20度 20度 25度 20度 25度 如果仔細觀看圖7的曲線，可知情況a即0〗爲70度 時’隨著從熱分解氣體導入口 27起的高度變高，與情況 C1、情況C2、情況D1、情況D2相比，熱分解氣體與空氣 的混合變差。又將情況C丨、情況C2、即0丨爲95度的情況 與情況D1、情況D2、即0 1爲135度的情況相比’最後瞭 解到在情況D1、情況D2的情況下的熱分解氣體與空氣的 混合稍好。另一方面，對於氣體導入口 27的傾斜角度，在 Θ 2爲20度時和25度時看不出有意義的差別。

S 在以上所述結構的分解爐20中，如上所述，在氣化爐 1中產生的熱分解氣體在碳和灰分含量不變的狀態下利用 輸送管線6輸送。從旋轉窯30來的高溫f廢氣流入此分解 爐20 ’形成喷流向上方吹，但是導入熱分解氣體時，不直 接使其與該窯廢氣主流發生干涉，因此該熱分解氣體和碳 25 201245092 沒有被刮走，能夠在分解爐20内充分燃燒。 即，從設置於分解爐20的周壁部23的下部的氣體導 入口 27將熱分解氣體圍繞著窯廢氣主流周圍旋轉地引入， 同時在其下方形成更大流量的燃燒用空氣的旋流，如果使 其先與來自下方的窯廢氣流發生干涉，則能夠可靠地抑制 寞廢氣流將熱分解氣體到走的情況的發生。 然後將借助於窯廢氣提高溫度的燃燒用空氣與並行旋 轉的熱分解氣體充分混合，提高其點火性能和燃燒性能， 然後從靠近氣體導入口 27設置的燃料供給口 26提供微細 碳粉般的燃料，將其點火使其燃燒，這可期望進一步提高 作爲火種的熱分解氣體的點火性能。 —分解爐的變形例一 而且，如上所述，第1實施形態中，對水泥製造設備 200的分解爐20引入熱分解氣體，使其氣流圍繞窯廢氣的 主流周圍旋轉，同時在其下方導入燃燒用空氣使其並排旋 轉，但是並不限於此。 也就是說，燃燒用的空氣也可以在熱分解氣體的旋流 上方引入分解爐20内，也可以燃燒用空氣和熱分解氣體兩 者都不旋轉地引入。簡而言之，使熱分解氣體不與分解爐 内的I廢氣主流直接發生干涉地導入即可，因此在例如 寞廢氣作爲旋流流入分解爐20内的情況下，也可以沿著該 旋流的旋轉中心引入熱分解氣體。

又，第1實施形態中，將熱分解氣體和燃燒用空氣引 入分解爐20的周壁部23上旋轉窯30 一側的相反側，但是 不限於此，例如也可以引入旋轉窯30 一側，也可以如圖2C

S 26 201245092 所不在空氣導入口 25的中途連接氣體導入口 27 ，先將熱 分解氣體和燃料用空氣混合再使其流入分解爐20。 又’熱分解氣體的導入口 27的數目也不限於—個。假 δ又在廢棄物處理設備1 〇〇中，氣化爐1設置兩個以上，則 也可以利用各氣體輸送管線6從各氣化爐1將輸送的熱分 解氣體引入各分解爐20内。 例如，在圖5Α〜5D中表示出在分解爐20中設置兩個 氣體導入口 2 7的變形例。在該變形例中，只是氣體導入口 27的數目和位置不同於第1實施形態的分解爐2〇,其他都 相同。如圖5Α〜5C所示，在變形例的分解爐2〇中，兩個 氣體導入口 2 7在旋轉窯3 0 —側和其相反侧分別與第丨實 施形悲一樣相對於水平面向下傾斜設置。 又’如圖5D所示，在俯視時，兩個氣體導入口 27指 向圓周方向’分別沿著側壁部23内周引導熱分解氣體，相 互相位相I 180度平行設置。也就是說，兩個氣體導入口 27在同一圓周上引導熱分解氣體形成相同的旋流。這樣強 化旋μ的旋轉成分同時儘量將熱分解氣體引向相離的部 位，以此進一步提高熱分解氣體的燃燒性能。 一抽氣線~ 在如上所述的結構的基礎上，如圖1所示，還在本實 施形態的水泥製造設備2〇〇巾爲了防止通過懸掛式預熱 器1〇和分解爐20迴圈時氣體中的氯成分和鹼成分濃縮， 設置旁通管線60。水铋县％ ^ ^ & 也就疋说，像本實施形態這樣在水泥製 造設備中混燒廢畢必j & &八产 果物的熱为解氣體時’在原來廢棄物中包 含氣成分和驗成分&里彡鄕, 的〜響下水泥熟料中的氯成分和鹼成分 27 8 201245092 濃度有變南的傾向，也可能有發生附著的疑慮。 因此，在圖示的水泥製造設備200中，利用連接於分 解爐2〇的下部（或下部管道21) 括 、 、Λ卜°丨s道21)&旁通纽6G將氣體的 一 7刀出，在用冷卻器60冷卻後送往旋流器62(分級器） 將灰塵分級1用風扇63對冷卻器61送冷風，通過將抽 出的乱體急冷到氯化物等的熔點以下，將抽出的氣體中的 氣成分或驗成分作爲固體（灰塵）分離。 ，然後在旋流器62中將抽出的氣體—的灰塵分級爲粗粉 和微叙歲乎不包含氯和鹼成分的粗粉從旋流器62的下端 洛下’借助於—部分省略表示的回流管線—$回分解爐 20另t面’氣成分和驗成分漠度高的微粉和從旋流器 62抽出的抽氣一起被排出到旁 J方遇g踝00的下游側管線 60b，由集塵機54收集。 然而’在圖1中，表示出將旁通管線6〇的下游側管線 _連接於廢氣管線5G的途中，共用將窯廢氣送往煙固51 用的誘導通風機52、氣體冷卻器53、以及集塵機Μ，但是 於實際设備中則設置有專門用於旁通其娩&八 於旁通官線6〇的誘導通風 機、氣體冷卻器、以及集塵機 由 揭·使其獨立於廢氣管線50。 一熱分解氣體的流量比〜 如上所述’在本實施形態的廢物處理設備ι〇〇中，利 用在水泥製造設備200中誘導窒淼友r 乃等黑廢乳用的負壓，從氣化爐1 中引導出熱分解氣體，利用氣體值样其技< k 乳體傳送官線6輸送到分解爐 20。也就是說’在分解爐20中，刹田呀道.s r ’利用誘導通風機52誘導 熏廢氣’形成負壓狀態，如果這些廢氣的流量足夠多，則 即使與其相對數量較少的熱分解 螂札體机入，也能夠維持足 28 201245092 夠大的負壓。 在本實施形態中，水泥製造設備200的廢氣量爲氣化 爐1發生的熱分解氣體的量的十倍以上，因此分解爐2〇的 負壓狀態是穩定的，因此，也可以利用該穩定的負壓，輸 达從氣化爐1來的熱分解氣體，在氣體輸送管線6上不設 置送風機又，氣化爐1内也保持負壓，熱分解氣體不洩 漏到外部。 但是’熱分解氣體的流量如果多，則分解爐2〇的燃燒 狀態和氣化爐丨中的熱分解氣體的產生量等發生變動時， 氣化爐1暫時不能保持負壓狀態，熱分解氣體也又可能向 外部洩漏。本發明的發明人一邊階段性地增大熱分解氣體 相對於窯廢氣流量的流量比，一邊利用類比確認由此引起 的氣化爐1内的壓力變化。 首先，圖8A〜8C表示像本實施形態這樣將流量比定爲 1/10左右時的類比結果。圖8A表示考慮送往氣化爐i的流 動層的空氣量的變動，以其作爲外部擾動提供時的氣化爐丄 的熱分解氣體的產生量的變動狀態。該氣體量的變動藉由 類比求出。另一方面’ #由使用實際水泥分解爐的試驗， 測定其内部氣壓的變動狀態，圖8B的曲線是將該變動幅度 擴大到3倍的結果。 根據上述氣化爐氣體產生量的變動和分解爐氣體壓力 的變動進仃類比時，像圖8C所示，得到表示氣化爐i内的 氣體壓力t自的曲、線。可知該氣體壓力即使是最大也在— •5kPa以下，流量比爲1 /10的有餘地的狀態下，即使熱分 解氣體產生量有變動’氣化M i内也能夠保持合適的負壓 29 201245092 狀態。 圖9表示熱分解氣體流量的流量比與氣化爐1内的壓 力之間的關係。關係曲線中，實線表示某一流量比下氣化 爐1内的壓力平均值，考慮如上所述變動的是虛線所示的 關係曲線。如關係曲線的左端（流量比=〇 )所示，熏單獨 運行時的分解爐壓力採用一 0.9kPa。隨著流量比的增大、即 熱分解氣體產生量的增大’氣化爐1内的壓力變高，變得 接近大氣壓。 根據關係曲線可知’如果像本實施形態這樣流量比爲 0.1= 1/10左右’則氣化爐1内的壓力爲5〜_〇 7kPa， 熱分解氣體的流量比爲0.2左右時，像以實線所示的關係曲 線表示般，氣化爐内壓的平均值大概爲大氣壓（〇)。根據 這種情況，可以說，爲了以其負壓將來自氣化爐丨的熱分 解氣體輸送到水泥的分解爐2〇，必須將熱分解氣體的流量 降低到窯廢氣的流量的1 /5以下。 仁疋’上述類比幾乎沒有對現有的水泥廠作任何修 改，是對於在其附近設置廢棄物處理設備100的情況進行 的類比。也就是說，通常在水泥廠中，使排出窯廢氣的誘 導通風機52的容量有1〇%左右的餘量，如上所述，熱分解 氣體流量變多，不能夠將氣化爐1内維持於負壓，是在藉 由’、、、刀解乳體的供給’使來自分解爐20的廢氣流量增加10 %左右時。 在此’—般的廢棄物的發熱量爲1〇〇〇〜3〇〇〇千卡/千 克，比煤等低’因此單位燃料氣體量的發熱量也小。因此， 如果利用在分解爐20中的燃燒確保必要的發熱量爲前

30 S 201245092 提’如果加上來自發熱量低的廢棄物的熱分解氣體，則包 括來自分解爐20的廢氣、即熱分解氣體和微細碳粉的燃燒 氣體與窯廢氣加在—起的廢氣總流量増大。 例如，將煤的發熱量假定爲5500千卡/千克試算，則加 上熱分解氣體産生的總廢氣流量變化如圖丨〇 A的關係曲線 所示。該管線曲線的橫軸是熱分解氣體的流量與窯廢氣流 量之比’縱軸是總廢氣流量比、即不加上熱分解氣體時， 爲基準的分解爐20來的總廢氣流量的增加比例。根據該 圖’可知熱分解氣體流量比越大，則來自分解爐2〇的總廢 氣流量越是增大。 又如圖中實線、虛線、點劃線、依序所示，廢棄物的 發熱a:越低，則即使是相同流量比，總廢氣流量也變多。 各關係曲線所示的廢棄物發熱量分別爲2500千卡/千克、 1400千卡/千克、1000千卡/千克。如虛線表示的關係曲線 所示’如果廢棄物的發熱量爲14〇〇千卡/千克，熱分解氣體 的流量比爲〇. 2時，總廢氣流量比爲1 1。參照圖9，如上 所述，這對應於水泥工廠中的窯廢氣的通風系統有1〇%左 右的餘量時，如果流量比爲0.2，則對應於氣化爐1内爲正 壓。 與其相對，如果增強現有的水泥廠的窯廢氣的通風系 統，或在新建設水泥廠時將通風系統的餘量設置得比較 大’則即使是流量比進一步增大，也能夠將氣化爐1内維 持於負壓，假如有20〜25%左右的餘量，則根據上述圖1〇A 的點劃線所示的關係曲線’即使是廢棄物的發熱量爲相當 低的1000千卡/千克時’也可以使流量比增大到0.3左右。 31 201245092 在圖1 OB的關係曲線中，縱軸是分解爐20的燃燒産生 的熱量中微細碳粉的燃燒産生的熱量的比例（煤發熱量 比），調查與橫軸的流量比之間的相關關係。流量比越高， 則燃料中熱分解氣體所占的比例越高，因此煤發熱量比變 低’熱分解氣體的發熱量越大’則其程度也就是依著點劃 線、虛線、實線的順序逐步增強。 又可以知道，流量比越高的時候，熱分解氣體發熱量 的不同所引起的煤發熱量比的變化越大，由於熱分解氣體 發熱量的波動而引起的燃燒溫度的變大。也就是說，熱分 解氣體的流量比越高，則廢棄物種類等的不同而引起的發 熱量的變動被強烈地反映於分解爐20的燃燒溫度，分解爐 2〇的溫度發生變動。 對於這一點’觀看圖10B的三條關係曲線時，煤發熱 里比的平均值約爲0.8是在流量比爲〇 3時，換句話說，那 時熱分解氣體和微細碳粉的燃燒産生的發熱量中約%是 微細碳粉的燃燒産生的熱量。也就是說，如果使熱分解氣 體的机S比爲0.3以下，則可以使微細碳粉的燃燒對於分解 =2〇的溫度處於支配地位，可以說即使熱分解氣體的發熱 量的波動大’也能夠實現水泥製造設備的穩定運行。、 斤在本實施例中，通過控制輸送裝置4的工作速度調整 向氣化爐1的廢棄物投入量，使流量比爲1/1〇左右，同時 =用對送風機5的轉速控制和對調節風門開度的控制進行 控制熱分解氣體的產生量。作爲—個例+，也可以 =氣化爐…壓和氣體輸送管線6中的熱分解氣體的 或測量分解爐20的負厘和廢氣流量等，根據該計洌

S 32 201245092 值進行控制。 如上所述，第1實施形態的廢棄物處理設備1〇〇中， 在氣㈣丨卜由I棄物產生的熱分解氣體於保持所含碳 和灰分的情況下’利用輸送管線6送到水泥製造設備2〇〇, 而引入分解爐20。這時熱分解氣體的流量相對於寞廢氣的 流量比被限制於規定值以下，因此能夠抑制分解爐2〇的溫 度變動，能夠確保水泥製造設備200的運行安全。 又’藉由分解爐20的負壓輸送熱分解氣體，能夠將氣 體輸送管線6和氣化爐i内維持於負壓狀態，因此在氣體 輸送管線6不設置送風機也可以，不用擔心熱分解氣體中 的碳和灰分等附著’堆積於送風機的葉輪等造成故障。也 月b夠防止氣化爐1來的熱分解氣體的茂漏。 而且假如由於某種故障造成氣㈣丨運行停正，停止 向分解爐20提供熱分解氣體和碳，只要相應增加微細碳粉 等辅助燃料的供應，也能夠使分解爐2〇運行不受影響。 又，氣化爐1採用流動層式的氣化爐，藉由流動沙的 流動將廢棄物粉碎到很細的程度，因此熱分解氣體中的碳 和^分的粒徑也容易變小’有利於抑制氣體輸送管線6中 的喊和灰分的附著、摊藉。n、= 而且通過提供微細碳粉作爲附 者燃料’即使在處理低位的廢棄物的情況下，也能夠充分 提高氣化爐1的溫声，产劣亡w 此#7兄刀 又化也有利於抑制氣體輸送管線6中 的碳和灰分等的附著、堆積。 而且’在氣體輸送管線6的中诠阶 < 少柄& 6 間歇性地嘴入壓缩多個喷射裝置6a， 送管線6的由 藉此，也能夠去除堆積在氣體輸 一“的内部的碳和灰分。而且對於將

S 33 201245092 成夠抑制 分解爐20的氣體導入口 27’通過使其向下傾斜 碳和灰塵的附著、堆積。 一第2實施形態一 下面參照圖11對本發明第2實施形態的廢棄物處理設 備和水泥製造設備進行說明。該圖相當於上述第丨 ^ 貝乃ft*形 態的圖卜然而，在該實施形態中，水泥製造設備2〇〇的縣 掛式預熱器10和分解爐20的結構不同於第1實施形雖了 但是對於分解爐20,除了沒有空氣導入口 25外，與第Y實 施形態相同，因此標以相同的符號2〇。除此以外的相同構 成的構件’也標以相同的符號並省略其說明。 又，在該圖中，氣體輸送管線6的一部分被懸挂掛預 熱器10所遮蔽’因此配設裝置6a的圖示省略，同樣，爲了 方便也省略旁通管線60的圖示，但是與第1實施形態— 樣，在氣體輸送管線6配設多個噴射裝置6a，又具備旁通 管線60、冷卻器61、旋流器62等。 而且本第2實施形態的水泥製造設備2〇〇中，懸掛式 預熱器10分爲兩個系統，每一系統具備例如5級旋流器 11。在圖左側的系統中，從下級吹入窯廢氣，除了沒有設 置分解爐20外，與第1實施形態相同。另一方面，圖右側 的系統中，設有分解爐20，但是這裏流入的不是窯廢氣， 而是來自空氣淬火冷卻器40的高溫冷卻廢氣。 冷卻廢氣與第1實施形態的窯廢氣一樣流入分解爐2〇 下端，作爲喷流向上方吹（圖中點劃線所示）。該冷卻廢 氣與被引入分解爐20内的熱分解氣體混合，一邊使其燃燒 一邊將水泥原料向上吹’從上部管道22到最下—級的旋流

34 S 201245092 器。而且逐級通過旋流器1 1上升，從最上一級的旋流器1 1 向廢氣管線5 0流出。 對分解爐20下部（詳細圖示省略），與第1實施形態 一樣從旋流器1 1提供水泥原料，又，設置從氣化爐1引入 熱分解氣體的氣體導入口 27,但是不設置使其燃燒用的空 氣的導入口 25。因爲如上面所述，通過分解爐20向上吹的 冷卻廢氣不同於窯廢氣，含有大量氧氣。 除了這點外，分解爐20的結構與第1實施形態相同， 將熱分解氣體的流量控制在冷卻廢氣的流量的1/10左右， 同時將其作爲迴旋流從氣體導入口的27引入分解爐20。也 就是說，在此實施形態中，熱分解氣體以不直接與冷卻廢 氣的主流發生干涉的狀態引入分解爐20。又，熱分解氣體 從相對於水平面向下傾斜設置的氣體導入口 27被引向分解 爐20内。 而’熱分解氣體不隨著冷卻廢氣的主流掠過分解爐 20 ’而是螺旋狀圍繞與被吹上來的冷卻廢氣主流周圍一邊 旋轉一邊慢慢混合後充分燃燒。利用該燃燒使冷卻廢氣的 溫度提高到90(TC以上’藉此促進被吹上來的水泥原料的煅 燒（脫二氧化碳反應）。 又’在廢棄物來的熱分解氣體中’有時候含有戴奥辛 (Di〇Xin) ’爲了使其分解，需要維持約2秒鐘以上的時間， 85〇 C以上的環境，但本實施形態中，在分解爐内燃燒 的熱分解氣體的溫度被維持4秒鐘以上、9〇(rc 戴奥辛能充分分解。 ， 皿度 而且在該第2實施形態中，也是熱分解氣體的流量被

S 35 201245092 抑制於冷卻廢氣的流量的1/10左右，因此其發熱量即使因 廢棄物的種類等而變動，分解爐20的溫度變動也不會太 大。又，熱分解氣體利用在分解爐20令生成的負壓進行輸 送。 從而，如本第2實施形態所述，即使是使冷卻廢氣流 入分解爐20那樣的情況下，通過將氣化爐丨來的熱分解氣 體相對於該分解爐20來的廢氣的流量比限制於規定的流量 比以下可使水泥製造設備200進行安全的運行，同時能夠 只利用分解爐20的負壓輸送熱分解氣體。因此在氣體輸送 管線6不設置送風機亦可，因此不必擔心其故障。 —其他實施形態一 圖12和圖13分別表示水泥製造設備2〇〇的分解爐的 構成不同的實施形態的變形例。又，圖14表示沒有分解爐 的情況。這些實施形態除了關於分解爐的結構以外都與上 述第1貫施形態相同’因此對於相同的構件標以相同的符 號並省略其說明。 首先’圖12所示的實施形態的分解爐70與第1實施 形態的分解爐一樣，具有設置於旋轉窯30的窯後部的混合 室7 1。以及與其下部連通的旋轉分解室72，在該旋轉分解 室72配設燃燒裝置73。喷出煤、天然氣、重油等燃燒産生 的尚溫燃氣。在圖中所示的旋轉分解室72中，作爲旋轉流 導入來自空氣淬火冷卻器40的高溫冷卻器廢氣（空氣）， 同時從最下一級的上面一級旋流器11提供預熱的水泥原 料。 該水泥原料一邊接受來自燃燒裝置73的燃氣的煅燒一

36 S 201245092 邊向混合室71移動’在這裏，藉由從下方來的窯廢氣的嘴 流將水泥原料向上吹。也就是說，在混合室71、包含水泥 原料的燃氣流與窯廢氣流混合，兩者一邊混合一邊上升。 在隨著上升氣流被向上吹時，水泥原料得到充分煅燒，從 遇合室71的最上部出口通過管道向最下一級的旋流器】i 輸送。然而’只要將來自氣化爐丨的熱分解氣體引入從旋 轉窯30的入口到混合室71的出口之間，或旋轉分解爐72 與混合室7 1之間即可。 另一方面’圖13所示的實施形態的分解爐75具有大 概與第1實施形態相同的結構，在旋轉窯3〇的窯後部設置 爲向上下方向延伸的結構，在該上下方向的大致中央部位 形成環狀的細腰部75a，形成在該細腰部75a也能夠向分解 爐75内引入空氣的結構。 也就是說，與上述第1實施形態一樣，能夠向分解爐 75下部導入作爲旋轉流的來自空氣淬火冷卻器妁的高溫冷 卻廢氣’ S是藉由從該冷卻器廢氣的供給路分又出的分^ 路，將冷卻器廢氣的一部分引入上述細腰部〜，從在該處 ，成的導人°將其“分解爐75内。這樣導人的冷卻器廢 氣的彳刀被作爲再燃燒用的空氣被提供到通過分解爐75 内上升的窯廢氣的喷流中。在該實施形態中也是將氣化爐） 來的熱分解氣體引人& & 從灰轉窯30的入口到分解爐75的出 口之間即可。 J * 而且，在圖14所+ & 圓所不的實施形態中，不設置分解爐， 接於紅轉窯30的入口的卞a 下。卩管道21與連接於懸掛式預 态10的最下一級的旋流 35 11的上部管道22之間利用上

S 37 201245092 s C 29連接。對該上升管道29分別提供水泥原料和氣化 爐1來的熱分解氣體，利用窯廢氣的喷流將其向上吹。熱 刀解氣體與窯廢氣中包含的氧在上升管29發生反應與在懸 掛式預熱器10中燃燒。 “ 然而，上述各實施形態的說明不過是例示，本發明無 意限制其適用物體或其用途。例如上述各實施形態等中， 只利用水泥分解爐20的負壓輸送熱分解氣體，但是並不限 於此。利用分解爐的負壓輸送熱分解氣體這件事情不意味 著排除輔助性附加送風機，@意味著不設送風機也能夠利 用負壓將熱分解氣體輸送到分解爐2〇,能夠將氣化爐丄内 維持於負壓狀態。 又，如果是只要處理發熱量爲例如i 〇〇〇千卡/千克以上 的一般的廢棄物^，通過燃燒其一部分就能夠將氣化爐t 的流動層維持於合適的溫度，因此不必像上述各實施形態 般提供輔助燃料，也可以省去爲此而設置的微細碳粉供給 裝置7。同樣，如果是只處理含氯和含鹼比較少的廢棄物， 則也可以在上述各實施形態中省去旁通管線6〇。 又，在上述各實施形態中，在從氣化爐i到分解爐 的氣體輸送管線6上配設喷射裝置6a，以便能夠將堆積的 碳和灰分等吹走，但是也可以將其省略。 然而，對於廢棄物處理設備1〇〇的氣化爐丨和水泥製 造設備200的黑（燒成爐）等的構造，也不限定於上述各 實施形態。氣化爐1 *限於流動層式，同樣也可以採用低 溫氣化方式的窯式，也可以採用高溫氣化方式。又，燒成 爐也不限於旋轉窯30。例如也可以是流動層窯。

S 38 201245092 又，上述各實施形態中，作爲提供給氣化爐丨的廢棄 物設想爲來自家庭的一般廢棄物和包含廢塑膠的工業廢棄 物等，但是並不限於此，也可以對氣化爐丨提供間伐木材 (Thinned W00d)、木屑等木質廢棄物或家畜的糞尿下 水道污泥那樣的其他動植物燃料廢棄物。 如果採用本發明，則能夠將氣化爐發生的廢棄物的熱 为解氣體，在保持所含碳和灰分的情況下，向水泥分解爐 輸送，使其燃燒，因此能夠有效利用現有的水泥製造設備， 以低成本實現廢棄物的衛生處理，工業應用價值很高。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明第1實施形態的廢棄物處理設備以及水 泥製造設備的系統圖。 圖2A係在上述水泥製造設備中從右側觀察旋轉窯所示 的分解爐的正視圖。 圖2B係從旋轉窯側觀察分解爐的右側面圖。 圖2C係變形例的分解爐的與圖2b相當的圖。 圖3A係放大表示分解爐的下部的正視圖。 圖3B係放大表示分解爐的下部的右側面圖。 圖3C係放大表示分解爐的下部的左側面圖。 圖3D係放大表示分解爐的下部的俯視圖，分解爐的一 部分省略。 圖4A係表示分解爐内的窯廢氣流的cfd類比圖。 圖4B係表示燃燒用的空氣流之相當於圖4a的圖。 圖5 A係表示設置兩個氣體導入口的變形例之相當於圖 3A的圖。 39 2〇1245〇92 兩個氣體導 兩個氣體導 入口的變形例之相當於圖 入口的變形例之相當於圖 圖5B係表示設置 3B的圖。 圖5C係表示設置 3C的圖。 口的變形例之相當於圖 圖5 D係表示設置兩個氣體導入 3D的圖。 口的傾斜角度與水平方向#氣流速 圖6係表示氣導入 之間關係的曲線圖。 圖7係表示熱分解氣體導 〒八口之咼度方向之CO濃度之 無因次標準偏差的推移曲線圖。 圖8 A係表示氣化爐中發生的氣體量的變動之一例示的 曲線圖。 圖8B係表示分解爐内的壓力變動之一例示的曲線圖。 圖8C係表示氣化爐内之壓力變動之類比結果的曲線 圖9係表示熱分解氣體流量與窯廢氣流量之比與氣化 爐内的壓力之間的關係之類比結果的曲線圖。 圖1 〇 A係表示熱分解氣體的流量比與來自分解爐的總 廢氣流量比之間之相互關係的曲線圖。 圖10B係表示熱分解氣體的流量比與分解爐中的煤發 熱量比之間之相互關係的曲線圖。 圖11係冷卻器廢氣流入分解爐的第2實施形態之相當 於圖1的圖。 圖12係具備具有旋轉分解室和混合室的分解爐的變形 例之相當於圖1的圖。 40 201245092 圖13係在周壁的中途具有環狀的細腰部，向其鄰近引 入再燃燒用的空氣的變形例之相當於圖1的圖。 圖14係不具有分解爐的變形例之相當於圖1的圖。 【主要元件符號說明】 100 廢棄物處理設備 200 水泥製造設備 1 氣化爐 2 槽 2a 料斗 3 吊車 4 輸送裝置 5 電動送風機（送風機） 5a 空氣供給通道 6 氣體輸送線（氣體輸送通道） 6a 喷射裝置 7 微細碳粉的供給裝置 10 懸掛式預熱器 11 旋流器 20 分解爐 21 下部管道 22 上部管道 23 側壁部（筒狀側壁） 24 斜壁部 25 空氣導入口 26 燃料供給口 41 201245092 27 氣體導入口（氣體導入單元） 30 旋轉窯（燒成爐） 31 燃燒裝置 40 空氣淬火冷卻器（熟料冷卻器）

S 42

Claims (1)

1. 201245092 - 七、申請專利範圍： 1 ·種廢棄物處理設備，與水泥製造設備相鄰地設置， 具備以下構造： 氣化爐，用以使廢棄物氣化產生熱分解氣體、以及 氣體輸送通道，將該氣化爐產生的熱分解氣體於保持 含有碳和灰分的情況下，輸送到該水泥製造設備的預熱器 至水泥分解爐； 八中來自5玄氣化爐之熱分解氣體的流量與從該預熱 器至水泥分解爐排出之廢氣的流量之比被限制於規定的流 量比以下。 2. 如申請專利範圍第1項之廢棄物處理設備，其中，至 少调整邊氣化爐的廢棄物投入量，使該熱分解氣體的流量 與從忒水泥分解爐排出的廢氣流量之比在該規定的流量比 以下。 3. 如申請專利範圍第2項之廢棄物處理設備，其中，該 氣體輸送通道將該熱分解氣體從該氣化爐輸送到該水泥分 解爐，該氣化爐的廢棄物投入量與空氣供給量根據該氣化 爐和該水泥分解爐中至少一方之壓力調整。 4. 如申請專利範圍第i至第3項中之任一項之廢棄物處 理設備’其中，該規定之流量比爲0.3。 5. 如申請專利範圍第丨項之廢棄物處理設備，其中，該 氣化爐疋流動層式的氣化爐。 6. 如申請專利範圍第5項之廢棄物處理設備，其中，該 氣化爐形成可提供辅助燃料的結構。 7. 如申請專利範圍第6項之廢棄物處理設備，其中，將 S 43 201245092 平均粒徑爲0 的流動層—粉末狀輔助燃料投入該氣化爐内 喷射8二申請專利範圍第1項之廢棄物處理設備，其中，將 喷射裝置配設成於該氣體輪送通道料中吹人壓縮空氣將 來m申凊專利範圍第1項之廢棄物處理設備，其中，將 泥製造設備的水泥燒成爐或熟料冷卻器中的任: 同’皿廢氣流入該水泥分解爐， 該=輸送通道將該熱分解氣體㈣氣化 水泥分解爐， 4 :廢棄物處理設備進而具備氣體導入單元，其以敎分 的W 與〜亥水泥分解爐内之該高溫廢氣 q Μ干涉之方式，將熱分解氣體從該氣體輸送通道 引入該分解爐内。 、10.如申請專利範圍第9項之廢棄物處理設備，其中， :引入該水泥分解爐之該熱分解氣體滞留於水泥分解爐 時’至少有2秒鐘以上、以850t以上的溫度燃燒。 11.如申請專利範圍第1〇項之廢棄物處理設備，其中， 該水泥分解爐具有筒狀周壁，從其筒軸方向的一端向另一 端形成來自該燒成爐或熟料冷卻器之廢氣流的主流； 該氣體導入單元設置於該筒狀周壁指向周方向，構成 圍繞該筒軸的周圍旋轉地導入熱分解氣體的氣體導入口。 12·如申請專利範圍第11項之廢棄物處理設備，其中， 該水泥分解爐的筒狀周壁於上下方向延伸，流入其下 端的來自該燒成爐或熟料冷卻器之廢氣構成喷流，指向上 方； S 44 201245092 又，該氣體導入口以相對 對於水平面向下傾斜大於〇度、 40度以下之傾斜角度導入熱分解氣體。 13. 如申請專利範圍第12 jg ★處☆ 項之廢棄物處理設備，其中， 從該氣體導入口以5〜3〇m/s的、土、* ·{首 s的机速導入熱分解氣體。 14. 如申請專利範圍篦]〗τ5 Λ 士 項之廢棄物處理設備，其中， 來自該燒成爐的廢魚潘入# 殿乱机入該水泥分解爐的筒狀周壁的 下端，另一方自，在該筒狀周壁下部，設置導入燃燒用空 孔之工虱導入口，在與熱分解氣體相同的方向形成旋轉氣 流； 在該空氣導入口的上方，, J上万 以規疋的間隔設置該氣體導 入口 ° ^ 1 上如申請專利範圍第14項之廢棄物處理設備，其中， 4工乳導人口以相對於水平面向下傾斜規定的傾斜角度引 入燃燒用的空氣。 16·如申請專利範圍第M項之廢棄物處理設備，其中， 在該水泥分解爐的下端連接向下方延伸後L字形折曲 地到達該燒成爐的入口的管道； 該氣體導入口在該水泥分解爐的筒狀周壁中設置於該 燒成爐一側的相反側。 1 7.如申請專利範圍第丨丨項之廢棄物處理設備其中， 在該水泥分解爐的筒狀周壁上該氣體導入口旁設置燃料供 給口 。 申β專利範圍第1 1項之廢棄物處理設備，其中， 6又置兩的該氣化爐’從各個氣化爐輪送熱分解氣體 的兩條W上的氣體輸送通道分別與該水泥分解爐的筒狀周 45 201245092 壁上設置的兩個以上的氣體導入口連通。

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