废弃物供给锅炉的方法及其装置制造方法及图纸

一种把含有有机固体的废弃物在水的存在下进行水热反应处理后供给锅炉的方法，包括：把含有废弃物的料浆在高温高压下保留使之起水热反应，这时在水热反应过程的局部或全部里形成酸性料浆，由此，使相对于废弃物组成分子中的炭量而言的氧的含有比例减少，与此同时，在组成分子中含卤素元素的场合，卤素迁移到料浆里的水相中，接着，冷却料浆并脱水后，将之供给锅炉的燃烧部。并调节两种料浆的供给量的比率。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及把废弃物供给锅炉的方法，特别是涉及把城市垃圾、人粪尿、下水污泥、工业废弃物等含有有机物的废弃物在有水的条件下进行热处理、燃料化进而供给锅炉的方法以及把含有卤素的高含水量的废弃物燃料化供给锅炉的方法。作为废弃物供给锅炉的方法，如下方法处在研究开发进程中。含有固体的废弃物，经细破碎成料浆状态，尽可能除去玻璃、瓦砾、金属类等无机物。污泥、废液等细细破碎是没有必要的，或者对几乎不含固体的废弃物，可根据需要，通过过筛而除去粗大的固体。接着给料浆加压，根据废弃物的种类升温到250～350℃之间适当的温度，通常保持数十分钟，使之起水热反应。由此，对废弃物中的有机物进行脱卤素化(处理)及脱碳酸化(处理)，使之变换成称之为(木)炭的碳化物、沥青或焦油状的油，然后除去水相，使之燃料化。这种情况下，在压加前，即使由于水热反应料浆也没有酸性化，因而要添加足够量的碱，在碱的存在下使之起水热反应。碱的添加是为了提高作为反应生成物的油的收得率，通常添加的碱是Na2CO3、NaoH、Ca(OH)2等。另外由于通过反应生成了盐酸等生成物，结果pH值下降、反应器、热交换器、配管等浸湿部分发生强烈的腐蚀，碱的添加就达到了防止这种现象的目的。但是，上述方法存在如下的问题。在有碱存在下的水热反应里，因氢氧根(OH-)的作用生成了大量的醇、酮、醛、有机酸等和水不易分离的反应生成物。这些东西，如果对之进行水热反应处理，相当多的有高发热量的部分向水相迁移，通过从反应生成物里除去水相，那些有高发热量的部分就失去了，这就意味着得到的燃料化物变少了。此外，由除去水相而发生的排水，因为有数万ppm以上的非常高的生化耗氧量(BOD)及化学耗氧量(COD)，所以也就有不容易处理的问题。并且，也会有这样的问题如果废弃物中含有钙、镁等碱土类金属元素，它们就会和在水热反应中生成的硫氧化物、碳酸等起沉淀反应，在反应器、热交换器、配管等浸湿部分的表面形成结垢，这种东西越积越多，最后装置就不能再运转了。本专利技术就是要解决上述这些问题，本专利技术的课题是提供这样一种方法使用水热反应而迁移到水相中的有机物量减少，在装置的浸湿部分表面不能形成结垢；并能把废弃物作为有高发热量的材料供给锅炉。为了解决上述课题，由本专利技术提供了一种这样的方法在有水存在的条件下对含有有机固体的废弃物进行水热反应处理，然后供给锅炉的方法，它由如下步骤组成把含有前述废弃物的料浆保持在高温高压下使之起水热反应，这时在前述水热反应过程的局部或全部形成酸性料浆；由此，相对于前述废弃物组成分子中的碳的量氧的含量减少了，与此同时，在前述组成分子中包含卤素元素的场合，卤素元素向前述料浆中的水相迁移，接着冷却、脱水前述料浆，然后供给锅炉的燃烧部。此外，本专利技术还提供了一种把废弃物供给锅炉的装置。该装置包括破碎机、制取料浆用过滤器、贮留罐、反应器、冷却器、脱水用过滤器、输送器，其中所述破碎机是为了在水中破碎含有有机固体的废弃物；所述制取料浆用过滤器是为了通过从前述破碎机中取出的破碎物悬浊液除去一定程度的水而获得废弃物料浆；所述贮留罐是为了贮存前述废弃物料浆然后供给水热反应；所述反应器是为了在高温高压下把从前述罐中取出的料浆供给水热反应；所述冷却器是为了冷却已进行过水热反应的废弃物料浆；所述脱水用过滤器是为了对冷却过的前述废弃物料浆进行脱水；所述输送器是为了把由脱水后得到的废弃物组成的燃料供给锅炉。根据实验，比较用pH值低的废弃物料浆进行水热反应得到的数据和用pH值高的废弃物料浆得到的数据，其结果如表1所示。这里，油分是指用二氯甲烷等有机溶剂抽取出的物质，水相是指溶在过滤了有机溶剂抽取残渣而得到的滤液中的物质，固相是指除去了油分和水相而残余的物质。表1 反应条件温度325℃、压力150大气压、反应时间1小时如表1所示，由于不添加碱，油分的收得率仅减少一点点，但是固相的收得率却成倍以上的增加、水相则减少到一半以下。其次，当变化添加到进行水热反应前的料浆中的酸的添加量时，其结果如表2所示。表2 原料甘蔗发酵的酒精蒸镏废液反应条件温度325℃、压力150大气压、反应时间1小时。如表2所示，反应前越向料浆里添加酸，越使pH值下降，水相的量也减少到某个点(反应前pH为4.3、反应后pH为6.4)，但是以此点为界，然后水相的量就增加了，因而可确认酸的添加量发生了过剩。从这个实验结果可知，使pH值为4～6左右、减少水相的量，有可能增加作为燃料的有效物质的收得率。此外，常温下油分的大部分是呈沥青状的固体。因此，通过把料浆从碱性变成酸性，反应后从料浆里除去水相得到的向锅炉的供给物的收得率比过去要远远高得多，除去的水相的生化耗氧量和化学耗氧量也激减下来。水热反应前，由于分子中的氧原子和氢氧根的作用，水分子聚集而胶体化的料浆，在反应后，由于那样的分子结构因反应而致破坏，于是变成了沉淀性极好即脱水性优良的料浆。另外，如在反应后使料浆变成pH值为8～9的弱碱性的物质，那就能进一步改善沉淀性和脱水性。存在于废弃物中的化合物里的卤素，在250℃前后开始从化合物中脱离。这是因为在氧化性气氛中脱离反应难以进行，但是在本专利技术里因为不要象吹入氧那样的工艺，而是呈强还原状态，进行脱卤反应。在水热反应里，发生着各种各样的反应，根据处理的原料不同，伴着反应的进行pH值的变化也各不相同。一般地，例如在含有氯乙烯等卤素化合物的废弃物料浆的场合，由于卤素迁移入水相而离子化，因此就引起了pH值变为极其之小。另一方面，在含有蛋白质、脲素衍生物等的塑料类废弃物料浆的场合，由于生成了铵离子和氨基，pH值就上升。因此，分开贮存因水热反应pH值下降的废弃物和pH值上升的废弃物，当轮到混合它们、供给水热反应时，就根据反应生成物的pH值，变化它们的混合比例；在水热反应中，把废弃物料浆的pH值始终保持在3～5左右的弱酸性，那是比较理想的。当pH值在6以上时，通过把这个反应保持在酸性而获得的效果就差了。还有，如果是呈强酸性，如表2所示，不仅固相减少、液相增加，而且还需要在反应器、热交换器、配管等的浸湿部分使用能耐强酸的高级金属材料，因此，建设成本和维修上的负担就增加了。另外，在废弃物的pH值低下的料浆和pH值上升的料浆的比率偏向哪一边的情况下，要补助添加苛性钠(氢氧化钠)、氢氧化钾、碳酸钠或者碳酸钾等碱和盐酸或硫酸等酸。因为反应生成物的pH值低、呈酸性，所以钙和镁等碱土类金属元素的硫酸盐和碳酸盐就不析出，因此历来成为问题的结垢就几乎不会发生。因pH值低呈酸性，废弃物中的盐类的大部分都溶解于水相中了。此外，因废弃物料浆呈酸性，pb、Cd、Zn、As等重金属类的相当数量向水相中迁移。由于酸性下的水热反应，废弃物中的有机物通过从它的组成分子中有选择性地放出氧而成为脆的碳化物，这样，碳化度高的物质也夹杂其中。因此合适的做法是使得到的生成物在有流动层的锅炉中燃烧，或者在液体中把得到的生成物细粉碎、作为煤中的油料浆COM(煤和油的混合物)及水料浆CWM(煤和水的混合物)贮存、搬运及燃烧。对于有流动层的锅炉而言，把从料浆里除去游离水、从脱水步骤出来的、依然湿的生成物投入火炉中。那样一来，那些生成物因为湿的、呈团块状，不会因为火炉中的气体被吹飞，故被装入流动层；在流动层中一边对表面进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在有水存在的条件下、对含有有机固体的废弃物进行水热反应处理、然后把它供给锅炉的方法，其特征在于：把含有前述废弃物的料浆在高温高压下保存使之发生水热反应，这时在前述水热反应过程的局部或全部形成了酸性料浆；由此，相对于前述废弃物组成分子中的碳量，氧的含有量减少了；与此同时，在前述组成分子中含有卤素的场合，卤素元素向前述料浆中的水相迁移，接着冷却前述料浆并加以脱水，然后供给锅炉的燃烧部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：肥俊勉，芹川罗伯托正浩，近藤和博，
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]