流化床气化和熔融燃烧的方法及装置制造方法及图纸

公开了一种燃烧方法和装置，其中可燃性物质如废物、煤等气化产生含有大量可燃性组分足以用其自身的热熔融灰分的可燃性气体。流化床熔炉（２）具有近似圆形的水平横截面结构。在熔炉的中心部分形成一个流化介质沉降和扩散的移动床（９），而在炉的周边部分形成一个流化介质活性流化的流化床（１０）。将可燃性物质（１１）注入移动床（９）的上部并在与流化介质一起循环的同时气化形成可燃性气体。供入流化床熔炉（２）中的氧气量设置得与不高于燃烧空气理论量的３０％的空气中所含的氧气量相同。流化床（１０）的温度维持在４５０℃－６５０℃。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可燃性物质在流化床熔炉中气化、所产生的可燃性气体和细粒在熔融燃烧炉中在高温下燃烧和所产生的灰分在其中熔融的一种方法和一套装置。近年来，业已要求通过焚烧来减小大量产生的废物如城市废物、废塑料等的体积，并有效地利用从焚烧回收的热量。因为废物焚烧所产生的灰分通常含有有害的重金属，因此必须采取某些方法如重金属组分的固化来回收处理燃烧过的灰分。为了处理这些问题，JP-B2-62-35004(日本专利申请审后公开，KOKOKU)提出了一种燃烧固体物质的方法和装置。在该燃烧法中，固体物质在流化床热解炉中热分解，而热解产品，即可燃性气体和颗粒被导入旋风燃烧炉，在这里可燃性组分因加压空气彻底燃烧，灰分通过涡流而与壁表面发生碰撞，因而熔融。熔融的灰分落到壁表面上，而产生的熔融炉渣通过一个卸料口落入水箱，在水箱中固化。但是，JP-B2-62-35004中公开的方法具有如下缺点因为整个流化床处于活性流化状态，大量未反应的可燃性组分在该炉中产生可燃性气体时被带到炉外，因此不可能达到高气化效率。此外，流化床熔炉中有用的气化物质至此还是粒径为0.5-3mm的小块和尺寸为几个毫米的细碎的废物。尺寸大于上述范围的气化物质将妨碍流化；尺寸小于上述范围的气化物质将在作为未反应的可燃性组分的可燃性气体未彻底气化时被带到炉外。因此，常规流化床熔炉需要在气化物质注入该炉前进行预处理，即通过使用粉碎机或类似设备预先把气化物质粉碎并使产生的颗粒尺寸均一。这样，预定粒径范围之外的气化物质不能使用，在某种程度上必然使产率受损。为了解决上述问题，JP-A-2-147692(日本专利申请公开，KOKAI)提出了一种流化床气化方法和流化床气化炉。在该公开中所公开的流化床气化方法中，熔炉具有矩形水平横截面结构，流化气体从熔炉底部的中心部分向上喷入炉中的质量速度设置在低于流化气体从该炉底部的两侧部分供入的质量速度。流化气体的上向流在炉底各侧边部分之上某一位置偏转到炉中部。这样，在炉的中部形成一个流化介质沉降的移动床，而在炉的各侧边部分形成一个流化介质被活性流化的流化床。将可燃性物质供入移动床。流化气体或是空气与蒸汽的混合物，或是氧气和蒸汽的混合物，而流化介质为硅质砂。但是，JP-A-2-147692的方法具有如下缺点(1)在所有移动床和流化床中同时发生气化吸热反应和燃烧反应。因此易气化的挥发性组分在气化的同时燃烧，而难于气化的固定碳(炭)和焦油在炉中产生可燃性气体时以未反应物质带到炉外。因此不能达到高气化效率。(2)在将熔炉中产生的可燃性气体燃烧以用于蒸汽和燃气轮机联合循环发电设备时，该流化床熔炉必须是加压型熔炉。但是，在这种情况下因为熔炉为矩形水平横截面结构，所以难以将该炉造成加压炉形式。优选的气化炉压力由所产生的可燃性气体的用途决定。当将气体用作普通燃烧气体时，炉压可为几千mmAq数量级。然而，当将产生的可燃性气体用作燃气轮机的燃料时，炉压必须高达几个Kgf/cm2。当气体用作高效气化联合循环发电的燃料时，合适的是使用高于十几个kgf/cm2的炉压。在废物如城市废物的处理中，通过燃烧可燃性废物而减小体积仍起重要作用。相对于焚烧，近来日益需要环境保护型废物处理技术(例如二恶英控制方法)，使烟尘无害的技术及改进能量回收效率等。在日本，城市废物的焚烧速度约为100,000吨/天，而从整个城市废物回收的能量相当于日本所耗电能的约4％。现在，城市废物能量利用率低至约10％。然而，如果能增加能量利用率，相应地就能降低矿物燃料的耗费率，从而有可能对防止全球变暖有利。然而，现有的焚烧系统涉及如下问题①由于HCl的腐蚀问题发电效率不可能增加。②控制HCl，NOx，SOx，汞，二恶英等的环境污染防止设备复杂化，导致成本和场地增加。③由于规定的严格及获得最终处理的场地的困难等，安装燃烧过的灰分熔融设备呈上升趋势。然而，为了这个目的必须建造额外的设备，并耗费大量电能。④需要昂贵的设备来除去二恶英。⑤难以回收有用金属。本专利技术的一个目的是解决相关
的上述问题，并高效率地由可燃性物质如废物(例如城市废物、废塑料等)或可燃性物质如煤生产含有大量可燃性组分的可燃性气体。本专利技术的另一个目的是提供一种用于气化可燃性物质的方法和装置，该方法和装置适于能量的回收，且能容易地产生高压可燃性气体。本专利技术的还一目的是提供一种能产生含有大量可燃性组分的可燃性气体并能用产生的可燃性气体的热量熔融燃烧过的灰分的气化和熔融燃烧方法和装置。本专利技术的又一目的是提供含有炭(char)和焦油的均匀可燃性气体，它具有足够高的热值，以由其自身的热量产生1300℃或更高的高温。本专利技术的又一目的是提供一种不燃性物质可毫无问题地从中平稳排出的气化装置。本专利技术的又一目的是提供一种能使含于废物中的有用金属从具有还原性气氛的流化床熔炉中得到回收而不被氧化的气化方法和装置。本专利技术提供了一种在流化床熔炉中气化可燃性物质以生产可燃性气体的方法。在本专利技术的该方法中，流化床熔炉具有近似圆形水平横截面结构。供入流化床熔炉中的流化气体包括作为上向流从炉底的中心部分供入炉内的中心流化气体和作为上向流从炉底的周边部分供入炉内的周边流化气体。中心流化气体的质量速度比周边流化气体的质量速度低。炉中周边部分上部的流化气体和流化介质的上向流由一个斜壁偏转或折转到炉的中心部分，从而在炉的中心部分形成一个移动床，在移动床中流化介质(一般为硅质砂)沉降并扩散，而还在炉的周边部分形成一个流化床，在流化床中流化介质被活性流化，这样，供入炉中的可燃性物质在与流化介质一起从移动床底部循环到流化床并由流化床顶部循环到移动床的同时气化形成可燃性气体。将中心流化气体的氧含量设置在不高于周边流化气体的氧含量，且流化床的温度保持在450℃-650℃的范围内。在本专利技术中，中心流化气体为选自三种气体，即蒸汽，蒸汽和空气的气体混合物以及空气中的一种。周边流化气体为选自三种气体，即氧气，氧气和空气的气体混合物及空气中的一种。因此如表1所示有9种组合中心流化气体和周边流化气体的方式。合适的组合方式可根据气化效率和经济性何者重要来选择。在表1中，组合方式1提供了最高的气化效率。但是因为耗氧量大，所以成本高。气化效率首先随着耗氧量降低而降低，其次随蒸汽消耗量降低而降低。在这种情况下成本也降低。在本专利技术中有用的氧可以是高纯氧。还可以使用通过使用富氧膜而得到的低纯氧。组合方式9为空气与空气的组合，通称为常规焚烧炉用燃烧空气。在本专利技术中，流化床熔炉具有圆形水平横截面结构，因此装在该炉周边部分上侧的斜壁的下层投影面积(lower projected area)大于在流化床熔炉具有矩形水平横截面时所使用的斜壁的下层投影面积。因此，可增加周边流化气体的流速，并因此增加氧的供应。所以气化效率能提高。表 质量速度和周边流化气体的质量速度之间。中间流化气体为两种气体，即蒸汽和空气的气体混合物及空气中的一种。因此，有18种组合中心流化气体、中间流化气体和周边流化气体的方式。氧含量优选的设置是从炉的中心部分到周边部分逐渐增加。如表2所示有15种优选的气体组合法。表2 适当的组合可根据气化效率和经济性何者重要而从表2所示组合中选择。在表2中，组合1提供了最高的气化效率。然而，因为耗氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工含有不燃性物质的可燃性材料的方法，所述方法包括：通过向流化床反应器中供入流化气体的上向流而在所述流化床反应器内提供流化介质的流化床；通过使进入所述床的第一区域的流化气体的所述上向流的质量速度大于进入所述床的第二区域的质量速度 而在所述流化床内产生在所述反应器内的所述流化介质的循环流，从而使所述流化介质在作为氧化区的所述床的所述第一区域中向上移动，而在作为气化区的所述床的所述第二区域中向下移动；将待加工的所述可燃性材料引入所述流化床上，以使所述可燃性材料随所述 流化介质在所述床的所述第二区域中向下移动，从而在所述气化区中气化所述可燃性材料并产生可燃性气体和炭，并使所述炭随所述流化介质在所述床的所述第一区域中向上移动并在所述氧化区中被部分氧化形成炭颗粒；通过出口将含于所述可燃性材料中的所述不燃性 物质和流化介质从所述反应器中排出，将由此排出的流化介质与所述不燃性物质分离，并将由此分离的流化介质送回所述反应器中的所述床中；防止所述可燃性气体从所述出口排出；将所述可燃性气体和炭颗粒从所述反应器一起排出并将由此排出的可燃性气体和炭 颗粒一起引入高温熔炉中；在所述熔炉中于至少１３００℃的温度下燃烧所述可燃性气体和所述炭颗粒，从而分解有害物质并熔融所得灰分；和将由此熔融的灰分以熔融炉渣形式排出。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平山详郎，大下孝裕，田米智加之，永东秀一，广濑哲久，丰田诚一郎，细田修吾，藤並晶作，高野和夫，三好敬久，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]