TWI229726B - Slagging combustion furnace - Google Patents

Description

1229726 五、發明說明（l) [技術領域] 本發明係關於一種用於處理廢棄物之廢棄物處理系 統，其中該廢棄物係包括都市廢棄物、工業廢棄物、生物 廢棄物、醫療廢棄物、諸如廢輪胎之汽車廢棄物或碎屑煙 塵等等’尤其係關於一種熔化焚化爐以及一種在氣化及溶 化焚化系統中之熔化焚化爐中供應助燃性氣體之方法，其 中上述之廢棄物係在氣化爐中被氣化而產生可燃性氣體， 且所產生之可燃性氣體係與在產生可燃性氣體時伴隨產生 之未燃燒的碳一起在旋流式熔碴焚化爐中加以燃燒或氣 化，而產生灰燼或熔碴。 [技術背景] 在附圖中之第1圖係概要地顯不習知氣化及炼化焚化 系統之主要元件，該系統係具有廢熱鍋爐。如第1圖所 示’該習知的氣化及熔化焚化系統係包含廢棄物供應裝置 1、流化床氣化爐2以及漩流式熔碴焚化爐3，其中該漩流 式烙碴焚化爐3係具有一次燃燒室（Primary combustion chamber) 4 ^ 二次燃燒室（secondary combustion chamber)5以及三次燃燒室（tertiary combustion chamber)6。該氣化及溶化焚化系統尚包含廢熱锅爐7、節 熱器8、袋式過濾器9、廢氣再熱器10、觸媒反應塔11以及 煙囪1 2。 在第1圖中所顯示之習知氣化及炼化焚化系統的操作 方式如下：由廢棄物供應裝置1供應至流化床氣化爐2之廢 棄物a，係經過熱分解及氣化而在流化床中產生可燃性氣

1229726 五、發明說明（2) ~

體b，其中在該流化床中，流化媒質c(諸如砂）係藉由從流 化床氣化爐2之底部所導入之流化空氣g來加以流化。在廢 棄物供應裝置1中生成氣體b接著便被導入至旋流式熔碴焚 化爐3中。在漩流式熔碴焚化爐3中，生成氣體b係與氣體士 混合，以在一次燃燒室4中燃燒，並且以大約丨35〇。c之高 溫在該二次燃燒室5中燃燒，以焚化内含在生成氣體b中之 焦炭，藉以熔化内含在焦炭中之灰燼。生體b係進一 步與用以在三次燃燒室6中燃燒之氣體f相混合，並且於其 中燃燒而產生廢氣e。具有大約1 35 0。c之高溫的廢氣e接' ，便可以導入至廢熱鍋爐7中。内含在廢棄物3中且未加以 氣化之不可燃物質d，便由流化床氣化爐2中之流化床的下 方刀排放至外界。在旋流式熔禮焚化爐3中熔化之灰 儘’便以熔碴h之型式由旋流式熔碴焚化爐3中排放至外 界。

南溫廢氣e係連續地通過廢熱鍋爐7以及節熱器8，並 且藉此加以冷卻至大約1 6 〇。C之溫度。經冷卻之廢氣e係 被導入至袋式過濾器9中，在該袋式過濾器9中，内含在廢 氣e中之灰塵（諸如飛灰）便可加以移除。接著，廢氣e便預 加熱至足以造成觸媒反應之溫度（2〇〇。c至210。C)。内含 在廢氣e中之氮氧化物（N0x)以及硫氧化物（S0x)係可以藉 由與觸媒反應塔1 1中之氨水相反應而移除，然後便將廢氣 e由煙囪12排放至大氣中。在另一方面，產生在廢棄物加 熱銷爐7中之蒸氣係供應至蒸氣渦輪機（圖上未顯示），其 中該蒸氣渦輪機係與發電機結合在一起，以產生電力。所

1229726 五、發明說明（3) 產生之電力便可用以操作在氣化及炼化焚化系統中之各種 不同的設備’以達到節省能源以及降低運轉成本的目的。 如附圖之第2A圖及第2B圖所示，由流化床氣化爐2生 成氣體b係經由南溫煙道2 1沿著與燃燒室内部壁體相切之 切線方向，而被導入至漩流式熔碴焚化爐3之一次燃燒室4 中，其中該高溫煙道21係連接至形成在一次燃燒室“4:内 部壁，表面之上方部位的氣體注入孔2〇，藉此便可在一次 燃燒室4中產生氣體的漩流。助燃性氣體{係經由複數個氣 應噴嘴22(在第2A圖及第2B圖中係顯示有八個），而以 生成氣體b的漩流而呈一特定角度的方式被供應至 孫A#—入燃燒室4中之生成氣體b，其中該氣體供應喷嘴22 ^ =在一次燃燒室4之側壁上，且該喷嘴之開口係設在 久燃燒室4之氣體注入口 2〇下游側之内部壁體表面上。 二此，^成氣體b便可以與助燃性氣體f相混合，並且在二 一燒至5及二次燃燒室6中以相當高的溫度來加以燃燒。 體九、：燒至4係具有燃燒器2 3，係安裝在燃燒室4之頂部壁 一 ，以輔助該生成氣體b在一次燃燒室4中燃燒。 第2A圖及第2B圖中所示之結構係具有缺^的，如第 著 第3B圖所示，由熔化之灰燼所形成之熔碴k，會附 近之3連立結）以及沉積在一次燃燒室4之氣體供應喷嘴22附 體中内#壁體表面上，而該處之氣體係處在介於該構成氣 狀之灰燼之固體材料之熔化及凝固溫度的過渡溫度範圍 △下，而該溫度範圍並不確定。 詳言之，熔化之熔碴係在13〇〇。c之溫度下來形成，

313606. Ptd 第8頁 1229726 五、發明說明（4) 且最好係在1 3 5 0。 若内含大量固 近的空間中，且該 固體材料的熔化及 溫度中，在氣體中 分的灰燼則保持固 於溶癌形成的初始 熔化之初始溫度， 及固體狀態係會同 性。因此，此材料 面。這便是熔碴狀 為了避免熔碴 在該過渡溫度範圍 具有大約650° C至 過該過渡溫度範圍 熔化溫度，即超過 在，係會對於堵塞 當不利的影響。當 時，該氣化及溶化 [發明摘要] 本發明係有鑑 明之一目的係要提 炼碴焚化爐，其可 壁體表面，以藉此 c附近形成，以確保熔碴的品質。 體材料之可燃性氣體存在於該喷嘴2 2附 空間係處在介於該構成氣體中之灰燼的 凝固溫度之間的過渡溫度，則在此過渡 之部分灰燼係會呈現熔化狀態，而一部 體狀態。由於固體材料之周圍溫度係低 溫度，例如，1 3 0 〇。C，並且高於熔碴 例如，1 0 0 0。C，因此材料之熔化狀態 時存在，而使得材料具有相當高的黏滯 便極有可能會附著或連結於内部壁體表 材料會形成在喷嘴周圍的一個原因。 狀材料形成，最好，不要有任何氣體處 内。然而，實際上，由氣化爐所導入且 8 0 0 C之溫度的氣體，將不可避免地通 ，因為該氣體係會達到可熔化該熔碴之 Uoo。C。因此，過渡溫度範圍的存 氣體供應喷嘴2 2或一次燃燒室4產生相 f體供應喷嘴22或一次燃燒室4被堵塞 是化系統便無法正常運作。 ^上述之缺點而發展出來。因此，本發 供一種使用在氣化及熔化焚化系統中^ =避免熔碴塊附著於熔碴焚化爐之内部 止用以供應助燃性氣體（諸如壓縮空

1229726 五、發明說明（5) 氣）之氣體供應喷嘴以及第一燃燒室堵塞，並且使該氣化 及嫁化焚化系統可以持續地穩定運作。 本發明之另一目的係要提供一種供應助燃性氣體至此 熔碴焚化爐之方法。 為了達到上述之目的，依照本發明之樣態乃提供一種 熔碴焚化爐，包含：側壁及頂壁；形成在該側壁之上方部 分之氣體注入口，該氣體注入口係用以導入可燃性氣體， 以產生可燃性氣體之漩流；以及複數氣體供應喷嘴，該喷 嘴該侧壁之内部表面以及該頂壁之内部表面開口，以供應 助燃性氣體；其中該助燃性氣體係由該氣體供應喷嘴吹入 至該可燃性氣體之漩流中。 依照本發明，助燃性氣體係由氣體供應喷嘴將其吹入 至生成的可燃性氣體，該氣體供應喷嘴在側壁之内部表面 以及頂壁的内部表面開口，以使所生成之可燃性氣體與助 燃性氣體充份地混合，藉此可以增加溫度上升的速度，而 儘量減少氣體通過此過渡溫度範圍之時間，亦即，使該氣 體可以儘可能地快速通過此過渡溫度範圍，並且可以減少 在熔碴焚化爐中會使該氣體處在過渡溫度範圍内之空間， 亦即，使此空間儘可能地變小。藉由本發明此特殊的設 計，溶碴塊附著或連結於炼碴焚化爐之内部壁體的表面積 便可以減少，進而避免其附著或連結在該熔碴焚化爐之内 部壁體表面。因此，可以避免熔碴塊附著（或連結）至熔碴 焚化爐之内部壁體表面。 依照本發明之另一樣態，係提供一種熔碴焚化爐，其

313606.ptd 第10頁 1229726 五、發明說明（6) 包含：側壁及頂壁；形成在該側壁之上方部分之氣體注入 口 ，該氣體注入口係用以導入可燃性氣體，以產生可燃性 氣體之旋流；以及氣體供應喷嘴，該喷嘴在該側壁其靠近 該氣體注入口之内部表面上開口，以供應該助燃性氣體； 該助燃性氣體係由該氣體供應喷嘴吹入至由該氣體注入口 所導入之可燃性氣體中。 依照本發明，助燃性氣體係由氣體供應喷嘴吹入至生 成的可燃性氣體，該氣體供應喷嘴在側壁其靠近氣體注入 孔之内部表面開口，以使所生成之可燃性氣體與助燃性氣 體充份地混合，藉此可以增加溫度上升的速度，而儘量減 少氣體通過此過渡溫度範圍之時間，亦即，使該氣體可以 儘可能地快速通過此過渡溫度範圍，並且可以減少在嫁碴 焚化爐之大氣中使該氣體處在過渡溫度範圍内之空間，亦 即，使此空間儘可能地變小。藉由本發明此特殊的設計， 熔碴塊附著或連結於熔碴焚化爐之内部壁體的表面積便可 以減少，進而避免該熔碴附著或連結在該熔碴焚化爐之内 部壁體表面。因此，可以避免熔碴塊附著或連結至熔碴焚 化爐之内部壁體表面。 依照本發明之一較佳樣態，該氣體供應喷嘴係形成該 助燃性氣體之漩流。 由於助燃性氣體係以一種漩流型式而由氣體供應喷嘴 導入至生成氣體，因此該生成氣體與助燃性氣體便可充份 地混合，藉此可以增加溫度上升的速度，而儘量減少氣體 通過此過渡溫度範圍之時間，亦即，使該氣體可以儘可能

313606.ptd 第11頁 1229726 五、發明說明（7) 地快速通過此過渡溫度範圍，並且可以減少在熔碴焚化爐 之大氣中使該氣體處在過渡溫度範圍内之空間，亦即，使 此空間儘可能地變小。藉由本發明此特殊的設計，熔碴塊 附著或連結於熔碴焚化爐之内部壁體的表面積便可以減 少，進而避免該熔碴附著或連結在該熔碴焚化爐之内部壁 體表面。因此，可以更進一步避免熔碴塊附著或連結至熔 碴焚化爐之内部壁體表面。 依照本發明之另一樣態，其係提供一種熔碴焚化爐， 其包含：側壁及頂壁；係形成在該側壁之上方部分之氣體 注入口，該氣體注入口係用以導入可燃性氣體；以及氣體 供應喷嘴，該喷嘴在該側壁之靠近該氣體注入口之内部表 面上開口，以供應該助燃性氣體；其中該助燃性氣體係由 該氣體供應喷嘴吹入至由該氣體注入口所導入之可燃性氣 體中。 依照本發明之另一樣態，係提供一種供應助燃性氣體 至溶禮焚化爐的方法，該方法包含：由形成在該熔禮焚化 爐之一側壁之上方部分的氣體注入口導入可燃性氣體，以 產生該可燃性氣體之漩流；以及由複數氣體供應喷嘴來將 助燃性氣體導入至該可燃性氣體中，該氣體供應喷嘴在該 侧壁之内部表面以及一頂壁之内部表面開口。 依照本發明，由於助燃性氣體係由氣體供應喷嘴將其 吹入至生成氣體的漩流中，該氣體供應喷嘴在側壁之内部 表面以及頂壁的内部表面開口，因此便可以避免熔碴塊附 著至熔碴焚化爐之側壁及頂壁。

313606.ptd 第12頁 1229726 五、發明說明（8) 依照本發明之另一樣態，及提供一種供應助燃性氣體 至熔碴焚化爐的方法，尚包含由氣體供應喷嘴來將助燃性 氣體導入至該可燃性氣體中，該氣體供應喷嘴在該侧壁其 靠近該氣體注入口之内部表面開口。 依照本發明，由於助燃性氣體係由該氣體供應喷嘴導 入至生成氣體中，該氣體供應喷嘴在侧壁其靠近氣體注入 孔之内部表面開口，因此可以進一步地避免熔碴塊附著至 熔碴焚化爐之一次燃燒室的侧壁以及頂壁。 依照本發明之另一樣態，係提供一種供應氣體至熔碴 焚化爐之方法，其中該熔碴焚化爐係包含一次燃燒室、連 結至該一次燃燒室之二次燃燒室，以及連結至該二次燃燒 室之三次燃燒室，該方法包含··將空氣比值範圍由0. 2至 0. 3之可燃性氣體經由，形成在該一次燃燒室之一側壁的 上方部分之氣體注入口來導入；以及分別調整該導入至該 一次燃燒室、二次燃燒室以及三次燃燒室之助燃性氣體的 量，使得在一次燃燒室之上方部分的空氣比值係大約為1. 0 〇 依照本發明之一較佳的樣態，該三次燃燒室係可加以 調整，使得在二次及三次燃燒室中之空氣比值係可以由1. 0增加至1. 5。 依照本發明，在一次燃燒室之上方部分的空氣比值係 大約為1.0，因此，在一次燃燒室之靠近該用以導入生成 氣體之氣體注入孔處的溫度係維持在大約1300 C的南 溫，藉此可以減少該氣體通過該過渡溫度範圍的時間，亦

313606.ptd 第13頁 1229726 五、發明說明（9) 即，使該氣體可以儘可能地快 且可以減少在熔碴焚化爐之大 範圍内之空間，亦即，使此空 明此特殊的設計，熔碴塊附著 壁體的表面積便可以減少，進 碴焚化爐之内部壁體表面。若 降低一次燃燒室中之溫度，進 熔碴塊附著至一次燃燒室之内 外，助燃性氣體之量值係可加 燃燒室中之空氣比值係設定在 成氣體以及内含在其中之未燃 全燃燒，且在溶碴焚化爐中之 度值，藉以增加熔碴形成的百 依照本發明之又一樣態， 化系統，其包含：流化床氣化 生可燃性氣體；以及熔碴焚化 體以及熔化内含在該可燃性氣 該熔碴焚化爐係包含：側壁及 部分之氣體注入口，該氣體注 體’以產生可燃性氣體之漩流 該喷嘴在該侧壁之内部表面以 以供應助燃性氣體；其中該助 嘴吹入至該可燃性氣體之漩流 依照本發明之又另一樣 速通過此過渡溫度範圍，並 氣中使該氣體處在過渡溫度 間儘可能地變小。藉由本發 或連結於熔碴焚化爐之内部 而避免其附著或連結在該熔 空氣比值係大於1 · 0，則會 而使該溫度會接近會造成該 壁體表面的溫度範圍。此 以調整，使得在二次及三次 1.〇至ι·5的範圍，因此，生 燒材料（諸如焦炭）便可以完 溫度便可以保持在較高的溫 分比。 其係提供一種氣化及熔化焚 爐’係用以氣化廢棄物以產 爐’係用以燃燒該可燃性氣 體中之灰燼，以產生熔碴； 頂壁；形成在該側壁之上方 入口係用以導入可燃性氣 ;以及複數氣體供應喷嘴， 及該頂壁之内部表面開口， 燃性氣體係由該氣體供應喷 中。 ’其係提供一種氣化及熔化

1229726 五、發明說明（10) 焚化系統，其包含：流化床氣化爐，係用以氣化廢棄物以 產生可燃性氣體；以及熔碴焚化爐，係用以燃燒該可燃性 氣體以及熔化内含在該可燃性氣體中之灰燼，以產生熔 碴；該熔碴焚化爐係包含：側壁及頂壁；形成在該侧壁之 上方部分之氣體注入口，該氣體注入口係用以導入可燃性 氣體，以產生可燃性氣體之漩流；以及氣體供應喷嘴，該 喷嘴在該側壁其靠近該氣體注入口之内部表面開口，以供 應助燃性氣體；其中該助燃性氣體係由該氣體供應喷嘴吹 入至由該氣體注入口所導入之可燃性氣體。 本發明上述及其他的目的、特徵以及優點，將可以由 以下之說明並配合所附之圖式，而獲得更深入之暸解，其 中在該圖式中係顯示本發明之一示例性的較佳實施例。 [實現本發明之最佳模式] 以下將參考所附之圖式來說明依照本發明之熔碴焚化 爐。第4A圖及4B圖至第10A圖及10B圖係顯示在一氣化及熔 化焚化系統中依照本發明各個實施例之熔碴焚化爐。在第 4A圖及4B圖至第10A圖及10B圖中所示之熔碴焚化爐，其相 同於在第2A及2B圖中所示之習知熔碴焚化爐的元件，係以 相同的元件標號加以標示，且在下文中將不再詳細說明。 第4A及4B圖係顯示在氣 明之一實施例之熔碴焚化爐 炼禮焚化爐係包含旋流式炼 化爐3係具有一次燃燒室4、 化及熔化焚化系統中依照本發 。如第4A圖及第4B圖所示，該 碴焚化爐3，該漩流式熔碴焚 二次燃燒室5以及三次燃燒室

1229726 五、發明說明（11) 該旋流式熔碴焚化爐3係具有高溫煙道2 1，且該高溫 煙道2 1係連接至形成在一次燃燒室4之内部壁體表面之上 方部分的氣體注入孔2 0。該高溫煙道2 1係用以導引由該流 化床氣化爐2 (參照第1圖）所供應之生成氣體b。同時，將 助燃性氣體供應至該生成氣體b，係大致沿著該生成氣體b 在旋流式熔碴焚化爐3之生成氣體b導入部分的流動方向進 行。換言之，助燃性氣體係被導引至該生成氣體b的氣流 中，且其供應方向係完全相同於或大致相同於該生成氣體 b的流動方向。該漩流式熔碴焚化爐3亦具有複數個（在第 4A圖及第4B圖中係顯示六個）氣體供應喷嘴24以及複數個 (在第4A圖及第4B圖中係顯示四個）氣體供應喷嘴25，該氣 體供應喷嘴24係安裝在一次燃燒室4之頂部壁體，在一次 燃燒室4之内部壁體表面開口，而該氣體供應喷嘴2 5係安 裝一次燃燒室4之側壁上，而在一次燃燒室4之靠近氣體注 入孔2 0之内部壁體表面開口。 用以供應助燃性氣體之氣體供應喷嘴，係設置在該由 熔碴焚化爐中之氣化爐所供應之生成氣體b的導入部分。 由該氣體供應喷嘴所供應之助燃性氣體的量值，係恰可使 所供應之生成氣體能夠完全燃燒的量值（舉空氣為例，其 空氣比值為1. 0 )，且因此，由於供應助燃性氣體所造成之 生成氣體的燃燒，係會迅速地將熔碴焚化爐中之導入部分 的周圍溫度升高至1350° C。因此，該氣體供應喷嘴的數 量係視系統的大小而定，且該數量亦不是那麼重要，其亦 可以具有一個或兩個或更多個喷嘴。

313606.ptd 第16頁 1229726 五、 發明說明 (12) 在 具 有 上 述 結構 之 漩 流 式 熔 碴焚化 爐3中，生成氣體b 係 由1¾ 溫 煙 道 21 經由 氣 體 注 入 孔 20而被 導入至一次燃燒室 4中，以在- -次燃燒室4 中 產 生 該 生成氣 體b之旋流。在此 同 時， 由 空 氣 富含 氧 氣 之 空 氣 或氧氣 所構成之助燃性氣 體 f係由氣體供應噴嘴2 4將其沿著垂直於生成氣體b之漩流 方 向來 導 入 至 漩 流中 j 該 氣 體 供 應喷嘴 24在頂部壁體的内 部 壁體 表 面 上 開 α 〇 此 外 助 燃 性氣體 f係由氣體供應喷 嘴 2 5沿 著 相 對 於 旋流 而 呈 特 定 角 度之方 向來導入至生成氣 體 b的旋流中 ，該氣體供應喷嘴2 5之末端在侧壁之内部壁 jaA 體 表面 上 開 α 〇 由於 助 燃 性 氣 體 ί係由位在一次燃燒室4之 頂 部壁 體 及 側 壁 上之 氣 體 供 應 喷 嘴24及 25所導入，因此可 以 與生 成 氣 體 b充份地混合， 1藉此使該生成氣體b可以迅速 地 燃燒 而 使 溫 度 快速 地 上 升 以 減少氣 體處在該過渡溫度 範 圍内 的 時 間 亦即 y 使 該 氣 體 可以儘 可能地快速通過此 過 渡溫 度 範 圍 J 並且 可 以 減 少 在 溶碴焚 化爐之大氣中使該 氣 體處 在 過 渡 溫 度範 圍 内 之 空 間 ，亦即 ，使此空間儘可能 地 變小 〇 藉 由 本 發明 此 特 殊 的 設 計，熔 禮塊附著或連結於 熔 碴焚 化 爐 之 内 部壁 體 的 表 面 積 便可以 減少，進而避免其 附 著或 連 結 在 該 第一 燃 燒 室 4之内部壁體表面，甚至避免 其 附著 或 連 結 在 朝向 該 可 將 熔 化 的灰爐 (亦即，烙碴）排放 出 去之 排 放 π 的 内部 壁 體 表 面 上 〇 第 5A •圖 及 第 5Β圖 係 顯 示 在 氣 化及熔 化焚化系統中依照 本 發明 另 實 施 例之 熔 焚 化 爐 。在第 5A圖及第5B圖中所 示 之炼 禮 焚 化 爐 與在 在 第 4A 圖 及 第4Β圖 中所示之熔碴焚化

第17頁 1229726 五、發明說明（13) 爐的不同處’係在於其額外具有一列垂直（在第5A圖及第 5 B圖中係顯不有三個）的氣體供應喷嘴2 6，該氣體供應喷 嘴2 6係安裝一次燃燒室4之側壁上，且其在一次燃燒室4之 氣體注入孔2 0之一侧邊且靠近氣體注入孔2 〇的内部壁體表 ，上開口。氣體供應噴嘴2 6係用以導入該由空氣、富含氧 氣之空氣或氧氣所構成之助燃性氣體f，以使其可以橫越 過該氣體注入孔20。在使用因含有與燃燒無關之氮氣（N2) 而使其具有低熱量值之生成氣體b的例子中，由該氣體供 應喷嘴2 6所供應之助燃性氣體f係可使生成氣體b能夠有效 地燃燒’以藉此迅速地達到高溫。除了具有由第4A圖及第 4B圖所示之熔碴焚化爐所提供之優點以外，在第5A圖及第 5B圖中所示之熔碴焚化爐更兼具有可以避免熔碴塊附著在 氣體注入孔2 0附近的優點。 第6A圖及第6B圖係顯示在氣化及熔化焚化系統中依照 本發明又另一實施例之熔碴焚化爐。在第6A圖及第6B圖中 所示之炼碴焚化爐與在在第5A圖及第5B圖中所示之熔碴焚 化爐的不同處，係在於其額外具有兩列垂直（在第6A圖及 第6B圖中係顯示有六個）的氣體供應喷嘴26及27，該氣體 供應噴嘴2 6及2 7係安裝一次燃燒室4之側壁上，且在一次 燃燒室4之氣體注入孔2 〇之兩侧邊且靠近氣體注入孔2 〇的 内部壁體表面上開口。氣體供應喷嘴2 6係用以導入該由空 氣、富含氧氣之空氣或氧氣所構成之助燃性氣體f，以使 其可以橫越過該氣體注入孔2 0，而氣體供應喷嘴2 7則係將 助燃性氣體f以相對於生成氣體b之漩流而呈一特定角度的 第18頁 1229726 — 五、發明說明（Η) ----- 方向來導入該助燃性氣體f。除了夏 中所…碴焚化爐更兼具有可4 #=A圖5請圖 燃燒室4氣體注入孔2 0附近之内部辟、一附著在一次 第圖及第7B圖係顯示在氣心體表面上的I點。 本發明再-實施例之熔碴焚化爐。在第$工？中依照 示之熔碴焚化爐與在在第6A圖及苐6β ^_、 Β圖中所 爐的不同4 ’係在於該氣體供應嗅嘴”係具； 27a，藉此使得由其導入之助燃性惫： 末鳊 致相同於由氣體注入孔2 〇所導入之生‘ ^方向，係大 向。除了具有由等及筚6謂所 ^ 、流動方 之優點以外，mA圖及第TB圖中；：=:匕爐所提供 ^ ^7所不之熔碴焚化爐f# 具有可以更加有效地避免熔碴塊附？在一次室4爐更氣兼 體注^孔20附近之内部壁體表面上的優點。， 第8圖、9A圖及9B圖儀顯千盆tbna ^ ^ ^ ^ ^ _ 圓你，、肩不其t用以饰應助燃性氣體 = = 嘴25,且其中之氣體供應喷嘴係完全相同 二；ί Γ所示，氣體供應噴嘴25係畏有外部管體❿、 C以及渦旋器25d，其中該内部管輝25c係配置 /、/體25&中，而該渦漩器25d則係連結異該内部管體 ^ 1 末端。排放管256係連接至渦漩器25d，係配置在 _ i二體25&中，而該排放管25e在第一燃燒室4之内部壁 $二今開口。用以導入助燃性氣體f之氣體注入管24係 夕部管體25a ’該外部管體25a具有由與一次燃燒室 4退退隔開之罩蓋25b所封蓋之後緣端部。

1229726 五、發明說明（15) 如第9 A圖及第9 B圖所示，满旋器2 5 d係包含凸起部 25d-3，係固定至該内部管體^5c之末端，且包含環圈狀板 體25d-l，係配置成包圍該凸Μ部25d-3，且包含複數個旋 渦葉片25d-2，係配置在凸起部25d-3與環圈狀板體25d 一1 之間，且將凸起部25d-3與環圈狀板體25d-l連接在一起， 以產生助燃性氣體之漩流。 該氣體供應喷嘴25之操作方式如下：由氣體注入管 25g所導入之助燃性氣體ί係通過外部管體25a與内部管體 25c之間的間隙而到達渦漩器25d，並且由漩渦葉片25d-2 加以轉動而形成一螺旋狀漩流。接著，助燃性氣體f便被 導入至旋流中，且經由排放管2 5 e而被導入至一次燃燒室 4 〇 由於助燃性氣體f係以一種旋流方式由氣體供應噴嘴 2 5被導入至一次燃燒室4，該助燃性氣體f便可以與生成氣 體b充份地混合，藉此使得生成氣體b可以快速地燃燒，而 使溫度快速地上升。因此，會造成該熔碴塊附著至一次燃 燒室4之内部壁體表面上的溫度範圍便會縮減。上述之氣 體供應喷嘴24、26及27最好亦皆具有相同或類似於在第8 圖、第9A圖及第9B圖中所示之氣體供應喷嘴25的結構。 在上述之每一實施例中，該漩流式熔碴焚化爐3係大 致呈U字形，其中該一次燃燒室4、二次燃燒室5以及三次 燃燒室6係形成連續的配置。然而，依照本發明之漩流式 熔碴焚化爐3並非僅侷限於圖示之結構，亦可以係任何能 夠由位在其側壁上之氣體注入孔來導入生成之可燃性氣

313606.ptd 第20頁 1229726 五、發明說明（16) 體，並且能夠使該生成之可燃性氣體產生漩流的結構。 第10A圖及第10B圖係顯不一種可將助燃性氣體導入至 依照本發明之熔碴焚化爐之燃燒室中的系統。第1〇A圖係 該熔碴焚化爐之側視載面圖，而第1〇B圖係沿著剖面線a_a 所取之載面視圖。如第1 Ο A圖所示，該系統係包括鼓風器 30、通風調節器31、以及流動控制閥32、33、34及35，其 中該鼓風器30係用以供應助燃性氣體以主要係為空氣）， 而該通風調節器3 1則係連接至鼓風器3 〇，且該流動控制閥 3 2、3 3、3 4及3 5係連接至該通風調節器3 1，以將助燃性氣 體ί供應至氣體注入孔2 0、連結至氣體注入孔2 〇之一次燃 燒室4、連結至一次燃燒室4之二次燃燒室5、以及連結至 二次燃燒室5之三次燃燒室6。 如第10Β圖所示，生成氣體b係流經該高溫煙道21，並 且以15公尺/秒至25公尺/秒之速度，且最好係以18公尺/ 秒至2 0公尺/秒之速度，由氣體注入孔2 〇導入至一次燃燒 室4，且該助燃性氣體f係由氣體供應喷嘴26及27導入至氣 體注入孔2 0，藉此在該漩流式熔碴焚化爐3之一次燃燒室4 中形成火焰3 9。所吹入之助燃性氣體f係使得在一次燃燒 室4之上方部位的空氣比值A.R落在〇_8至1·1的範圍内，且 最好係落在〇_9至1.0的範圍内。該空氣比值A.R係定義為 所供應之空氣量與用以將廢棄物中之可燃性物質藉由燃燒 而完全轉變為水（Η20)及二氧化碳（C02)所需要之空氣量的 比值，其中該比值係設定為1 · 〇。 藉由將助燃性氣體f如此導入，在一次燃燒室4内部且

1229726 五、發明說明（17) 包括靠近氣體注入孔2 〇之部位的溫度，便可以保持在大約 1 3 0 0 ° C或以上的溫度，藉此可以減少氣體通過該過渡溫 度範圍的時間’亦即，使該氣體可以儘快地通過該過渡溫 度範圍，並且可以減少在熔碴焚化爐之大氣中使該氣體處 在過渡溫度範圍内之空間，亦即，使此空間儘可能地變 小。藉由本發明此特殊的設計，炼碴塊附著或連結於炼碴 焚化爐之内部壁體的表面積便可以減少，進而避免該熔碴 附著或連結在該熔碴焚化爐之内部壁體表面。若空氣比值 係大於1 · 0，則對於燃燒沒有幫助的空氣量便會增加，且 由空氣所造成的冷卻作用亦會增加，因此，便會降低一次 燃燒室4中之溫度，並且導致該會造成該熔碴塊附著至一 次燃燒室4之内部壁體表面的溫度範圍擴增。 在二次燃燒室5以及三次燃燒室6中，該空氣比值A. R 係會持續地增加。詳言之，在二次燃燒室5中之空氣比值 A · R係設定為0. 9至1. 3的範圍，且最好係丨，〇至丨· 2的範 園’而在三次燃燒室6中之空氣比值a · R則係設定在1 · 2至 1.7的範圍’且最好係由丨^至丨· 5的範圍。當空氣比值a_r 設定在0 · 9至1 · 3的範圍，且最好係1 · 〇至丨.2的範圍而直到 該溶化之溶禮h由熔碴排放孔40排放出去時，在二次燃燒 室5内部到熔碴排放孔40之溫度係保持在最大值，藉此使 該熔化之熔碴可以被穩定地向下排放出去。若考慮將廢氣 排放至煙1¾外面，則在高溫中增加助燃性氣體的量，係可 以有效地燃燒在熔碴焚化爐中之幾乎所有之已燃燒氣體中 之小量的未燃燒一氧化碳（C0)。因此，空氣比值係設定在

313606.ptd 第22頁 1229726 五、發明說明（18) 由1.2至1.7的範圍，且最好係1.3至1.5的範圍，同時將該 嫁碴焚化爐保持在高溫狀態。換言之，在第三燃燒室6中 之空氣比值A.R係設定在由1.3至1.5之較大範圍，藉此， 未燃燒之一氧化碳便可以被有效地燃燒，且經熱分解之氣 體以及焦炭便可以在不缺乏燃燒用空氣的情況下而完全地 燃燒’即使該廢棄物在供應量或品質上有所變動時亦然。 藉由將漩流式熔碴焚化爐3中之空氣比值A. R由一次燃 燒室4、二次燃燒室5以及三次燃燒室6連續地由A. R = 1. 3逐 漸地遞增至A 1 · 5，便可以超量供應該助燃性氣體f，以 吸收該廢棄物在供應量上之變動，並且避免在熔碴焚化爐 3中造成溫度的降低。因此，生成氣體b以及内含在其中之 未燃燒材料（諸如焦炭），便可以被完全地燃燒，且在熔碴 焚化爐3中之溫度亦可以保持在相當高的溫度，藉此來增 加該熔碴形成的百分比。 如第1 Ο A圖所示，溫度計3 6、3 7及3 8係分別安裝在一 次燃燒至4之頂部壁體、二次燃燒室5之壁體以及三次燃燒 室6的壁體上’以測量在這些燃燒室中之溫度。每一溫度 計36' 37及38係可包含熱耦合式或熱輻射式溫度計。在燃 燒室中之溫度亦可以利用回收之熱量以及所使用之冷卻空 氣的量’而經由熔碴焚化爐3所排放出來之廢氣來計算出 來。上述空氣比值的範圍亦可以利用如此測量或計算出來 的溫度來加以控制。 依照本發明，可以獲得以下極佳的功效。 (1)助燃性氣體係由氣體供應喷嘴將其吹入至生成的

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五、發明說明（19) 可燃性氣體，該氣體供應噴嘴在側壁之内部表面以及辟 的内部表面開口，以使所生成之可燃性氣體與助燃性T = 充份地混合，藉此可以增加溫度上升的速度，並且域备 使該熔碴塊附著（或連結）至熔碴焚化爐之一次燃燒室的曰 部壁體表面。因此，可以避免熔碴塊附著或連結旛= 化爐之内部壁體表面。藉此，該氣化及熔化焚化系更可 以穩定地連續運轉操作。 (2 )助燃性氣體係由氣體供應喷嘴吹入至生成的可燃 性氣體’該氣體供應噴嘴在侧壁其靠近用以供應生成氣體 之氣體注入口之内部表面開口，以使生成氣體與助燃性氣 體充份地混合，藉此可以增加溫度上升的速度，並且縮減 會使該熔碴塊附著或連結至熔碴焚化爐之内部壁體表面。 因此，可以避免溶禮塊附著或連結至熔碴焚化爐之内部壁 體表面。藉此，該氣化及熔化焚化系統便可以穩定地連續 運轉操作。 (3)由於助燃性氣體係以一種漩流方式由氣體供應喷 嘴導入至生成氣體，因此助燃性氣體便可以與生成氣體充 份地混合，藉此可以快速地增加溫度，並且減少該會使熔 石查塊附著至溶禮焚化爐之内部壁體表面的溫度範圍。因 此，其便可以進一步避免熔碴塊附著至熔碴焚化爐之内部 壁體表面。 (4 )由於助燃性氣體係由氣體供應喷嘴導入至生成氣 體之漩流中，該氣體供應喷嘴在熔碴焚化爐之侧壁的内部 表面與頂部壁體之内側表面開口，因此便可以避免熔碴塊

IR1HI IHHHI 313606.ptd 第24頁 1229726 五、發明說明（20) 附著至熔碴焚化爐之側壁及頂壁。 (5 )由於助燃性氣體係由氣體供應喷嘴導入至生成氣 體中，該氣體供應喷嘴在側壁其靠近氣體注入孔之内部表 面開口，因此便可以避免熔碴塊附著至熔碴焚化爐之側壁 及頂壁。 (6 )在一次燃燒室之上方部分的空氣比值係大約為 1.0，因此，在一次燃燒室其靠近該用以導入生成氣體之 氣體注入孔處的溫度係維持在大約1 3 0 0 ° C的高溫，藉此 可以縮減會使熔碴塊附著或連結至一次燃燒室之内部壁體 表面上的溫度範圍。此外，助燃性氣體之量值係可加以調 整，使得在二次及三次燃燒室中之空氣比值係設定在1. 0 至1.5的範圍，因此，生成氣體以及内含在其中之未燃燒 材料（諸如焦炭）便可以完全燃燒，且在熔碴焚化爐中之溫 度便可以保持在較高的溫度值，藉以增加熔碴形成的百分 比。 雖然本發明之特定較佳實施例已圖示及詳細說明如 上，然而應瞭解的是，在不改變本發明後附申請專利範圍 所界定之範疇下，本發明上述實施例仍可以具有許多的變 化及修飾。 [產業可利用性] 本發明係可應用在氣化及熔化焚化系統之熔碴焚化爐 中，其中包括都市廢棄物、工業廢棄物、生物廢棄物、醫 療廢棄物、諸如廢輪胎之汽車廢棄物或碎屑煙塵等等之廢 棄物，係可在氣化爐中被氣化而產生可燃性氣體，且所產

313606.ptd 第25頁 1229726 五、發明說明（21) 生之可燃性氣體係與在產生可燃性氣體時伴隨產生之未燃 燒的碳一起在漩流式熔碴焚化爐中加以燃燒或氣化，以產 生灰燼或熔碴。

313606.ptd 第26頁 1229726 圖式簡單說明 [圖式之簡單說明] 第1圖係具有一熱鍋爐之習知氣化及熔化焚化系統之 主要元件的概要示意圖； 第2 A圖係在習知氣化及熔化焚化系統中之熔碴焚化爐 的側視圖； 第2B圖係第2A圖所示之熔碴焚化爐之一次燃燒室的平 面視圖， 第3A圖係沿第3B圖之剖面線A-A所取之截面視圖； 第3B圖係一平面視圖，顯示熔碴塊附著且沉積在第2A 圖中所示之溶禮焚化爐之一次燃燒室； 第4A圖為一側視圖，顯示在氣化及熔化焚化系統中依 照本發明之一實施例之溶碴焚化爐； 第4 B圖係第4 A圖所示之溶禮焚化爐之一次燃燒室的平 面視圖； 第5 A圖為一側視圖，顯示在氣化及熔化焚化系統中依 照本發明之另一實施例之熔碴焚化爐； 第5B圖係第5A圖所示之熔碴焚化爐之一次燃燒室的平 面視圖； 第6 A圖為一側視圖，顯示在氣化及熔化焚化系統中依 照本發明之又一實施例之熔碴焚化爐； 第6B圖係第6A圖所示之熔碴焚化爐之一次燃燒室的平 面視圖； 第7A圖為一側視圖，顯示在氣化及熔化焚化系統中依 照本發明之又另一實施例之熔碴焚化爐；

313606.ptd 第27頁 1229726 圖式簡單說明 第7 B圖係第7 A圖所示之、熔碴焚化爐之一次燃燒室的平 面視圖； 第8圖係一視圖，顯示使用在本發明之熔碴焚化爐中 之氣體供應喷嘴，該氣體供應喷嘴係用以供應助燃性氣 體； 第9 A圖係一側視圖，且部分以截面圖顯示，顯示在第 8圖中所顯示之氣體供應喷嘴之旋渦器； 第9B圖係第9A圖所示之漩渦器的前視圖； 第1 Ο A圖係一侧視圖，顯示用以將助燃性氣體導入至 本發明之熔碴焚化爐之燃燒室之系統；以及 第10B圖係沿著第10A圖之剖面線A-A所取之截面視 圖。 [元件符號說明] 1 廢 棄 物 供 應 裝 置 2 流 化 床 氣 化 爐 3 漩 流 式 溶 碴 焚 化爐 4 _ 一 次 /，、、、 燒 室 5 二 次 辦 燒 室 6 次 辩 /#、、、 燒 室 7 廢 熱 鍋 爐 8 即 熱 器 9 袋 式 過 濾 器 10 廢 氣 再 熱 器 11 觸 媒 反 應 塔 12 煙 囪 20 氣 體 注 入 孔 21 高 溫 煙 道 22 氣 體 供 應 喷 嘴 23 燒 器 24 氣 體 供 應 喷 嘴 25 氣 體 供 應 喷 嘴 2 5a 外 部 管 體 25b 罩 蓋 25c 内 部 管 體 25e 排 放 管

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25d 滿旋器 25d -1 環圈狀板體 25d- 2漩渦葉片 25d-3 凸起部 26 氣體供應喷嘴 27 氣體供應喷嘴 27a 末端 30 鼓風器 31 通風調節器 32 > 3 3、3 4、3 5、流動控制 閥 36 ^ 3 7、3 8、溫度計 39 火焰 40 熔碴排放孔 a 廢棄物 b 生成氣體 c 流化物質 d 不可燃物質 e 廢氣 f 氣體 g 流化空氣 h 熔碴 k 熔碴 313606.ptd 第29頁

Claims (1)

1229726 六、申請專利範圍 1. 一種溶碴焚化爐，包含： 側壁及頂壁； 形成在該側壁之上方部分之氣體注入口，該氣體 注入口係用以導入可燃性氣體，以產生可燃性氣體之 旋流；以及 複數氣體供應喷嘴，該喷嘴在該側壁之内部表面 以及該頂壁之内部表面開口，以供應助燃性氣體； 其中該助燃性氣體係由該氣體供應喷嘴吹入至該 可燃性氣體之旋流中。 2. 如申請專利範圍第1項之熔碴焚化爐，其中該可燃性氣 體係藉由在氣化爐中氣化廢棄物而產生，且接著將其 供應至該氣體注入口。 3. 如申請專利範圍第1項之熔碴焚化爐，其中該可燃性氣 體係由該助燃性氣體所燃燒，且在可燃性氣體中之灰 燼係會炼化而產生溶碴。 4. 如申請專利範圍第1項之熔碴焚化爐，其中該氣體供應 喷嘴產生該助燃性氣體之漩流。 5. 如申請專利範圍第4項之熔碴焚化爐，其中該氣體供應 喷嘴係包含具有扇葉之漩渦器，用以產生該助燃性氣 體之漩流。 6. 如申請專利範圍第1項之熔碴焚化爐，其中該熔碴焚化 爐係包含一次燃燒室、連結至該一次燃燒室之二次燃 燒室、以及連結至該二次燃燒室之三次燃燒室；且分 別導入至該一次燃燒室、二次燃燒室以及三次燃燒室

313606.ptd 第30頁 1229726 六、申請專利範圍 之助燃性氣體的量係可加以調整，使得在該一次燃燒 室之上方部分的空氣比值係大約為1.0，而在二次及三 次燃燒室中之空氣比值則係由1. 0遞增至1. 5。 7. 一種溶禮焚化爐，包含： 側壁及頂壁； 形成在該側壁之上方部分之氣體注入口，該氣體 注入口係用以導入可燃性氣體，以產生可燃性氣體之 旋流；以及 氣體供應喷嘴，該喷嘴在該側壁之靠近該氣體注 入口之内部表面上開口，以供應該助燃性氣體； 其中該助燃性氣體係由該氣體供應喷嘴吹入至由 該氣體注入口所導入之可燃性氣體中。 8. 如申請專利範圍第7項之熔碴焚化爐，其中該可燃性氣 體係藉由在氣化爐中氣化廢棄物而產生，且接著將其 供應至該氣體注入口。 9. 如申請專利範圍第7項之熔碴焚化爐，其中該可燃性氣 體係由該助燃性氣體所燃燒，且在可燃性氣體中之灰 燼係會溶化而產生炼碴。 1 0.如申請專利範圍第7項之熔碴焚化爐，其中該氣體供應 喷嘴產生該助燃性氣體之漩流。 11.如申請專利範圍第1 0項之熔碴焚化爐，其中該氣體供 應喷嘴係包含具有扇葉之旋渦器，係用以產生該助燃 性氣體之旋流。 1 2.如申請專利範圍第7項之溶禮焚化爐，其中該炫石查焚化

313606.ptd 第31頁 1229726 六、申請專利範圍 爐係包含一次燃燒室、連結至該一次燃燒室之二次燃 燒室、以及連結至該二次燃燒室之三次燃燒室；且分 別導入至該一次燃燒室、二次燃燒室以及三次燃燒室 之助燃性氣體的量係可加以調整，使得在該一次燃燒 室之上方部分的空氣比值係大約為1. 〇。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之熔碴焚化爐，其中該三次燃 燒室係可加以調整，而使得在二次及三次燃燒室中之 空氣比值係由1. 0遞增至1. 5。 14. 一種溶碴焚化爐，包含： 侧壁及頂壁； 形成在該側壁之上方部分之氣體注入口，該氣體 注入口係用以導入可燃性氣體；以及 氣體供應喷嘴，該噴嘴在該側壁之靠近該氣體注 入口之内部表面上開口，以供應該助燃性氣體； 其中該助燃性氣體係由該氣體供應喷嘴吹入至由 該氣體注入口所導入之可燃性氣體中。 1 5. —種供應助燃性氣體至熔碴焚化爐的方法，該方法包 含： 由形成在該熔碴焚化爐之側壁之上方部分的氣體 注入口導入可燃性氣體，以產生該可燃性氣體之漩流 ；以及 由複數氣體供應喷嘴來將助燃性氣體導入至該可 燃性氣體中，其中該氣體供應喷嘴在該側壁之内部表 面以及一頂壁之内部表面開口。

313606.ptd 第32頁 1229726 六、申請專利範圍 1 6.如申請專利範圍第1 5項之方法，尚包含：由氣體供應 喷嘴來將助燃性氣體導入至該可燃性氣體中，其中該 氣體供應喷嘴在該側壁其靠近該氣體注入口之内部表 面開口。 1 7. —種供應氣體至熔碴焚化爐之方法，其中該熔碴焚化 爐係包含一次燃燒室、連結至該一次燃燒室之二次燃 燒室，以及連結至該二次燃燒室之三次燃燒室，該方 法包含： 將空氣比值範圍由0. 2至0. 3之可燃性氣體經由氣 體注入口來導入，其中該氣體注入口係形成在該一次 燃燒室之側壁的上方部分；以及 分別調整該導入至該一次燃燒室、二次燃燒室以 及三次燃燒室之助燃性氣體的量，使得在一次燃燒室 之上方部分的空氣比值係大約為1. 0。 1 8.如申請專利範圍第1 7項之方法，其中該三次燃燒室係 可加以調整，使得在二次及三次燃燒室中之空氣比值 係可以由1 . 0增加至1. 5。 1 9. 一種氣化及熔化焚化系統，包含： 流化床氣化爐，係用以氣化廢棄物以產生可燃性 氣體；以及 熔碴焚化爐，係用以燃燒該可燃性氣體以及熔化 内含在該可燃性氣體中之灰燼，以產生熔碴； 該熔碴焚化爐係包含： 側壁及頂壁；

313606.ptd 第33頁 1229726 六、申請專利範圍 形成在該側壁之上方部分之氣體注入口，該氣體 注入口係用以導入可燃性氣體，以產生可燃性氣體之 漩流；以及 複數氣體供應喷嘴，該喷嘴在該側壁之内部表面 以及該頂壁之内部表面開口，以供應助燃性氣體； 其中該助燃性氣體係由該氣體供應喷嘴吹入至該 可燃性氣體之旋流中。 2 0. —種氣化及熔化焚化系統，包含： 流化床氣化爐，係用以氣化廢棄物以產生可燃性 氣體；以及 熔碴焚化爐，係用以燃燒該可燃性氣體以及熔化 内含在該可燃性氣體中之灰燼，以產生熔碴； 該溶碴焚化爐係包含： 側壁及頂壁； 形成在該側壁之上方部分之氣體注入口，該氣體 注入口係用以導入可燃性氣體，以產生可燃性氣體之 漩流；以及 氣體供應喷嘴，該喷嘴在該側壁其靠近該氣體注 入口之内部表面開口，以供應助燃性氣體； 其中該助燃性氣體係由該氣體供應喷嘴吹入至由 該氣體注入口所導入之可燃性氣體。

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