固态废料的气化熔融处理方法技术

本发明专利技术是用流化层气化炉１将城市垃圾、固体化燃料、生物量废料等固态废料热分解气化之后，用熔融炉９进行高温处理的方法，它是在６００±５０℃以内进行气化炉流化层部４的一次燃烧；在７２５±７５℃以内进行气化炉自由空间部３的二次燃烧；比灰的熔流温度高５０－１００℃地进行熔融炉９的三次燃烧。把一次燃烧中的氧气比（供给氧气量相对于理论燃烧氧气量的比）取为０．１－０．３；把在二次燃烧中的氧气比取为０．０５－０．１；把三次燃烧中的氧气比取为０．９－１．１；把总的氧气比取为１．３左右。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，它是把城市的垃圾、固体化燃料、稀泥浆化燃料、废塑料、废FRP、生物废料、切碎的垃圾(废车、家电等)等所谓固态废料或来自固态废料的燃料进行气化燃烧而处理的方法。这里，固体化燃料是指把城市垃圾破碎和分选后、添加生石灰并加以压缩成型的。稀泥浆化燃料(SWM)是指把城市垃圾破碎后用水使其成为稀泥浆状，在高压下经水热分解而油化了的。FRP是指纤维增强塑料。生物废料是包括上下水中的废物(夹杂物、下水污泥)、农业废料(稻壳、稻秸)、林业废料(锯木、树皮、间伐材料)、产业废料(阀门倾倒的垃圾)、建筑废料等。
技术介绍
现在，城市垃圾中的75％由流化焚烧炉或煤炉焚烧处理。但是，由于下述的理由，强烈希望有一种取代焚烧处理的新的环保型废料处理技术。即，(1)为了延长人造陆地的使用期，为了使灰分无害化并将其有效地利用到土木建筑等材料中，对灰分进行熔融处理的要求迅速提高。(2)近来预测到有必要对二噁英进行更严格的限制。(3)用以前分别与二噁英分解和灰熔融等课题对应的处理方法难免使整个处理设备的建设费用和运转费用提高。而另一方面，如果用低氧气比燃烧来降低废气，则能缩小气体处理设备。(4)把废料看作为能源，将其最大限度地有效活用于发电等方面的形势日益高涨起来。虽然现在基于这样的技术背景正在开发一种组合进气化处理的新型+废料处理系统，但其中比较先进的是把立式鼓风炉用于气化炉的方式(下面把它称为S方式)、用回转炉的方式(下面把它称为R方式)。图3表示S方式的流程。图中，符号31是熔融炉，在熔融炉31内形成预备干燥段32，热分解段33和燃烧熔融段34。而符号35是除尘器，符号36是燃烧室。图3中，a是废料，b是焦炭+石灰石，c是富氧活性空气，d是炉渣，e是生成煤气，f是空气，g是垃圾，h是燃烧废气，k是金属。如图3所示，在熔融炉31的内部自上至下依次呈层状地形成预备干燥段32(200-300℃)、热分解段33(300-1000℃)和燃烧熔融段34(1500℃以上)。投入到炉上部的废料a与从较下部区域上升的气体一边进行热交换一边下降。从熔融炉31的上部排出的生成煤气e通过除尘器35之后被提供给燃烧炉36，并在约900℃下进行燃烧。在热分解段33生成的碳化物与装入的焦炭+石灰石b一起下降到熔融燃烧段34，借助从风口供给的富氧活性空气c而进行高温燃烧。从炉底把因高温而成为熔融状态的炉渣d和金属k排出。图4表示R方式的流程。在该图中，符号41是热分解滚筒，与热分解滚筒41邻接地依次设置着冷却器42、分离设备43、粉碎机44、筒仓45。符号46是回旋式熔融炉，符号47是高温空气加热器。图4中，a是废料，f是空气，i是炭，j是不燃物，e是生成煤气，d是炉渣，h是燃烧废气。废料a在破碎之后被供到由高温空气f加热了的热分解滚筒41里，一边接受由回转形成的搅拌作用，一边在约450℃的无氧气环境下缓慢地进行热分解气化。从热分解滚筒41排出的生成煤气e被直接供到下游的回旋式熔融炉46里。另一方面，从热分解滚筒41将固体状的炭i和不燃物j取出，由冷却器42冷却之后，由分离设备43的筛选将粗大的不燃物j和细的炭i分离。把由粉碎机44细微粉碎了的炭i贮存在筒仓45之后送到熔融炉46，与从热分解滚筒41排出的生成煤气e一起在约1300℃下进行高温燃烧。从熔融炉46的炉底将熔融了的炉渣d排出。下面说明上述两种方式存在的问题。由于在S方式的鼓风炉的炉底部形成所谓1700-1800℃的高温熔融区域，因而难免要使用焦炭等辅助燃料，由此使运转费用上升，也使二氧化碳的排出量增加。又因为含在废料中的金属处于熔融状态，所以被回收的金属都是合金状。这样，不便于将金属按种类区别地以生金状态加以再循环利用。此外，虽然本方式是被称为固定炉底的炉子形式，但由于把形状各种各样的复杂的废料高高地堆积在炉内，因而即使使气体均匀地流过废料的间隙，也难免会吹起局部的偏流。从而给稳定运转带来障碍，难免使炉内压力、煤气发生量、甚至于使煤气的组成发生严重的变动。另一方面，由于R方式的回转炉由传热效率较差的外部加热，因而难免使炉子显著地大型化，形成尺寸大小剧增的问题。生成的炭与其他不燃物一起从回转炉取出，冷却后将粗大的不燃物分离除去。接着将炭细微粉碎并贮存在料斗里。再根据需要取出适量、经输送后供到熔融炉里。这样使炭的处理设备复杂化，从而使设备费用增加，还给稳定运转带来障碍。此外，虽然炭所含的显热经冷却并放热而失去，但这在能量利用上是不利的。本专利技术是为了克服上述现有技术存在的问题而作出的，其目的是提供一种，这种方法是不要焦炭等辅助燃料，不使二氧化碳的排出量增加，能将铁、铜、铝等金属在未氧化的纯净状态下加以回收，炉子较紧凑而且容易按比例放大，不需要专用于炭的细微粉碎设备。专利技术的公开为了达到上述目的而对R方式进行了研究，结果是导致这样的考虑，即把流化层炉用到气化炉上的方式(下面称为F方式)。还通过反复实验发现用气化炉和熔融炉将废料总计进行三阶段燃烧的方法是最好的。即、在气化炉的流化层部进行一次燃烧之后，在气化炉的自由空间部进行二次燃烧，再在后阶段的熔融炉进行三次燃烧。把经过1300℃高温的三次燃烧而熔融炉渣化了的灰分从熔融炉的炉底连续地排出。可从各种实验结果建立起与本F方式相关的各种操作条件。关于炉温已确认在气化炉的流化层部的一次燃烧是在600±50℃以内，最好是在600±30℃以内，在自由空间部的二次燃烧是在725±75℃以内，而在熔融炉的三次燃烧应比灰的熔流温度高50-100℃。当气化炉流化层在500℃以下时，由于热分解气化反应变得缓慢，因而就抑制气体发生量，使未分解物在流化层内的堆积量增大。其结果是，由于送到熔融炉里的可燃物、即煤气、焦油、炭的量减少，因而就难以保持熔融炉的燃烧温度。另一方面，还确认了这点，即、当气化炉内流化层的温度在650℃以上时，由于气化反应过快，因而随着供给熔融炉的可燃物变动也使煤气发生变动，对熔融炉内的燃烧产生不好影响。对于含在废料里的金属，如果熔点比流化层温度低，则能与流化介质一起从气化炉的炉底取出。尤其是在要回收铝的场合下，由于铝的熔点是660℃，因而必需把气化温度设定成比650℃还低。当把气化温度取成铝的熔点以上时，由于大部分铝都气化了，因而虽然可在熔融炉以后混在灰里加以捕集，但大多己成为被氧化的没价值的物质。这一点也已确认，即、虽然在气化炉的自由空间部进行二次燃烧，但这时当温度超过800℃时，由于在将熔融炉和气化炉相连接的烟道中，因局部的高温燃烧形成灰的软化，因而容易引起闭塞。二次燃烧是为了减轻在熔融炉的三次燃烧的负荷和积极地活用自由空间部的空间。虽然熔融炉内的燃烧温度可用辐射温度计加以检测，但如果比预先测定得到的灰的溶流温度高50-100℃，则炉渣的流出就能顺利进行。把熔融炉内的燃烧温度设定成比灰的溶流温度高100℃以上，由于它白白助长了炉材的损耗，因而是不好的。在F方式中虽然把沙(硅砂等)用作气化炉的流化介质，但它的平均粒径选择在0.4-0.8mm范围里。当选择0.4mm以下时，由于每单位炉底面积的处理量变小，因而是不经济的。当选择0.8mm以上时，由于从流化层吹起的气体的空塔速度变大，给废料从流化层上方投入带来障碍。即、废料中较细或较轻的本文档来自技高网...

【技术保护点】
固态废料的气化熔融处理方法，它是用流化层气化炉将固态废料热分解气化之后，用熔融炉进行高温燃烧处理，其特征在于：在６００±５０℃以内进行气化炉流化层部的一次燃烧；在７２５±７５℃以内进行该气化炉的自由空间部的二次燃烧；比灰的熔流温度高５０－１００℃地进行熔融炉的三次燃烧，把上述一次燃烧中的氧气比（供给氧量相对于理论燃烧氧气量的比）取为０．１－０．３；把在二次燃烧中的氧气比取为０．０５－０．１；把三次燃烧中的氧气比取为０．９－１．１；把总的氧气比取为１．３左右。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤并晶作，高野和夫，入江正昭，广势哲儿，大下孝裕，
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]