專利名稱：污泥處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用水泥制造設(shè)備處理污泥的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，在中國生活垃圾和污水污泥的處理量增大，要求衛(wèi)生地進(jìn)行處理，特別是污水污泥的處理越來越成問題。通常是將污水污泥脫水然后掩埋，但是掩埋會(huì)讓人擔(dān)心污染地下水、發(fā)生惡臭等情況，因此焚燒處理是人們希望的辦法。向來就有用已有的垃圾焚燒爐混燒少量脫水污泥的情況，但是焚燒場的建設(shè)費(fèi)用大，焚燒需要大量能量，實(shí)際上污水污泥的焚燒處理未取得進(jìn)展。而著眼于水泥制造設(shè)備的廢熱，試圖想要利用上述廢熱以低成本實(shí)現(xiàn)污水污泥的焚燒處理。作為一個(gè)例子，專利文獻(xiàn)I記載了這樣的技術(shù)方案，即不使脫水污泥干燥就將其投入水泥窯或煅燒爐進(jìn)行焚燒的技術(shù)方案。又，專利文獻(xiàn)2記載了利用水泥窯的廢熱將脫水污泥干燥后將其混合于水泥窯燃燒室或煅燒爐燃燒室的燃料中使其燃燒的技術(shù)方案。此外，專利文獻(xiàn)3記載了在流動(dòng)層燃燒爐中將廢車胎等熱量大的廢棄物與脫水污泥混合使其燃燒的技術(shù)方案。又記載了從熟料冷卻器V >力々一向該燃燒爐的稀相部(7 'J 一*'一 K部)導(dǎo)入高溫空氣，利用廢棄物的燃燒熱升溫后將其提供給煅燒爐的技術(shù)方案。

專利文獻(xiàn)1:日本特許第3246509號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)2:日本特開2006 - 35189號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)3:日本特開2005 - 22195號(hào)公報(bào)。但是，在像上述專利文獻(xiàn)I那樣將高含水率的脫水污泥投入旋窯或煅燒爐的情況下，水分蒸發(fā)潛熱有可能導(dǎo)致局部溫度下降，能夠處理的污泥量相當(dāng)有限。又，即使是像專利文獻(xiàn)2那樣在干燥后與燃料混燒，如果考慮燃燒室的燃燒狀態(tài)，能夠混燒的污泥量還是不太多。另一方面，如果像專利文獻(xiàn)3那樣混燒廢車胎等，以幫助脫水污泥的焚燒，則必須經(jīng)常準(zhǔn)備好與脫水污泥的處理量相當(dāng)?shù)拇罅繌U車胎等，在設(shè)備的運(yùn)用上可以說是不現(xiàn)實(shí)的。還有，專利文獻(xiàn)3的燃燒爐中，從熟料冷卻器對(duì)該稀相部提供高溫空氣，但是不是提供給流動(dòng)層，因此不得不說輔助脫水污泥焚燒的效果小。而本申請(qǐng)的發(fā)明人提出了靠近水泥制造設(shè)備設(shè)置流化床式氣化爐，將生活垃圾等廢棄物與脫水污泥混合處理，將熱分解氣體提供給水泥煅燒爐等的污泥處理系統(tǒng)(中國專利申請(qǐng)201010514609.2)。在這個(gè)系統(tǒng)中，通過與來自熟料冷卻器的高溫排氣之間的熱交換，使流動(dòng)化空氣升溫，然后提供給氣化爐的流動(dòng)層。但是，上述技術(shù)方案中的系統(tǒng)，如果考慮到生活垃圾的發(fā)熱量波動(dòng)大，則處理大量污泥的情況下，助燃材料是必要的。作為助燃材料，從發(fā)熱量與成本的平衡考慮，最好是采用煤粉(煤)，但是煤粉那樣的固體助燃材料存在燃燒效率的問題。也就是說，首先，在生活垃圾中通常含有鋁、鋅等熔點(diǎn)較低的金屬，一旦所述金屬熔融，在流動(dòng)層內(nèi)結(jié)塊(稱為“集塊“)，會(huì)附著于流動(dòng)化空氣的分散器，因此為穩(wěn)定地維持流動(dòng)層的狀態(tài)，不能不將其溫度控制于比鋁等的熔點(diǎn)低的溫度(例如600°C以下)。但是，如果流動(dòng)層的溫度低，則在該層內(nèi)滯留期間煤粉難以徹底燒透，其燃燒效率低。因此為了將流動(dòng)層溫度維持于合適的范圍內(nèi)，必須另外提供煤粉，容易增加運(yùn)行成本。又，上述技術(shù)方案的氣化爐，著眼于生活垃圾的發(fā)熱量波動(dòng)大的情況，為了將流動(dòng)層溫度維持于合適的范圍內(nèi)，對(duì)其溫度變化進(jìn)行監(jiān)視，調(diào)整煤粉的供給量，但是如上所述煤粉的燃燒效率低時(shí)，即使是調(diào)整其供給量，也有流動(dòng)層的溫度不容易變化，或過沖(* 一〃一二 一卜)大的控制性問題。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于這樣的存在問題，本申請(qǐng)的發(fā)明人探索像上述提出的技術(shù)方案的例子那樣用流化床式氣化爐對(duì)脫水污泥進(jìn)行處理時(shí)，盡可能減少使用的固體助燃材料的方法，結(jié)果對(duì)節(jié)能效果大的流動(dòng)層的溫度范圍有新的見解，完成了本發(fā)明。本發(fā)明以鄰近水泥制造設(shè)備設(shè)置的污泥處理設(shè)備為對(duì)象，具備使污泥氣化產(chǎn)生熱分解氣體的流化床式氣化爐、將在該氣化爐產(chǎn)生的熱分解氣體向所述水泥制造設(shè)備的水泥預(yù)熱器或煅燒爐輸送的氣體輸送通道、以及向所述氣化爐的流動(dòng)層提供固體助燃材料，利用其燃燒將流動(dòng)層溫度維持于600°C以上的助燃材料供給裝置。這樣的結(jié)構(gòu)的污泥處理設(shè)備，利用助燃材料供給裝置提供適量的固體助燃材料，將氣化爐的流動(dòng)層溫度維持于600°C以上。投入該流動(dòng)層的脫水污泥經(jīng)過氣化，產(chǎn)生的熱分解氣體利用氣體輸送通道向水泥預(yù)熱器`至煅燒爐輸送，在這里衛(wèi)生地進(jìn)行處理。脫水污泥不像生活垃圾那樣含有鋁、鉛等低熔點(diǎn)物質(zhì)，因此即使是將流動(dòng)層溫度維持于600°C以上，也不會(huì)發(fā)生集塊等問題。而且，通過將流動(dòng)層溫度維持于600°C以上，能夠提高固體助燃材料的燃燒效率，減少維持流動(dòng)層溫度用的固體助燃材料的投入量。又，通過調(diào)整固體助燃材料的供給量控制流動(dòng)層溫度的控制能力得以提高，這也有利于減少固體助燃材料的投入量。也就是說，能夠用氣化爐處理大量脫水污泥同時(shí)盡可能減少維持流動(dòng)層溫度用的固體助燃材料的投入量，謀求節(jié)能。而且通常能夠?qū)⒚撍勰噘A存于容器中，用配管與氣化爐連接，利用泵等手段進(jìn)行壓送，不必在氣化爐附近設(shè)置巨大的生活垃圾坑，鄰近水泥制造設(shè)備設(shè)置時(shí)配置自由度高。這對(duì)于利用已有的水泥制造設(shè)備的污泥處理設(shè)備是很重要的。所述助燃材料供給裝置也可以調(diào)整固體助燃材料的供給量，以使流動(dòng)層溫度維持于600°C以上、800°C未滿的范圍內(nèi)。如果使流動(dòng)層溫度高達(dá)600°C以上，則雖然固體助燃材料的燃燒效率高，但是相對(duì)于溫度上升的燃燒效率升高程度逐漸減緩。另一方面，流動(dòng)層溫度越高則從氣化爐向外部放熱越多，因此即使是流動(dòng)層溫度高達(dá)800°C以上，節(jié)能效果也不太高。從這一點(diǎn)考慮，流動(dòng)層的更理想的溫度范圍是650 700°C。還有，所謂對(duì)氣化爐的固體助燃材料「供給量」，是每單位時(shí)間的供給量，為了能夠?qū)ζ溥M(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，也可以具備檢測流動(dòng)層的溫度狀態(tài)的檢測裝置，所述助燃材料供給裝置根據(jù)這種檢測裝置檢測出的流動(dòng)層溫度調(diào)整固體助燃材料的供給量。又可以還具備利用所述水泥制造設(shè)備的廢熱使向所述氣化爐提供的流動(dòng)化空氣升溫的升溫裝置。如果這樣，就能夠利用流動(dòng)化空氣直接向流動(dòng)層提供熱量，還能夠減少將該溫度維持于合適的范圍內(nèi)用的固體助燃材料的供給量。又，作為所述助燃材料供給裝置，也考慮將固體助燃材料推入所述氣化爐的流動(dòng)層內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，但是如果考慮成本，也可以采用將煤粉投入到流動(dòng)層上方的空塔部的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，投入的煤粉的粒徑如果過小，就會(huì)隨熱分解氣流從氣化爐排出，因此煤粉的粒徑例如也可以采用0.1mm以上。又，煤粉的燃燒效率如果高，則流動(dòng)層的高度不太高也能夠借助于其內(nèi)部的煤粉的燃燒確保所需要的發(fā)熱量。通常流動(dòng)層的層高與其壓差成正比，因此也可以設(shè)定流動(dòng)層的高度，使得流動(dòng)層的層高方向上的壓差例如在6kPa以下。這樣減小流動(dòng)層的高度，降低壓力損失，能夠減輕提供流動(dòng)化空氣用的送風(fēng)機(jī)的負(fù)擔(dān)，謀求節(jié)能。又，所述氣化爐的空塔部壓力在大氣壓以上。又，只將脫水污泥與固體助燃材料投入(提供給)氣化爐的情況下，各投入裝置、供給裝置的密封性好，不容易發(fā)生熱分解氣體從氣化爐泄漏出的情況，因此氣化爐的空塔部的壓力也可以是正壓。如果這樣，則能夠提高從氣化爐向水泥煅燒爐等的氣體輸送通道中熱分解氣體的流速，抑制塵埃的堆積。又，從氣化爐到煅燒爐等的距離長的情況也容易使用本發(fā)明，因此在水泥制造設(shè)備附近設(shè)置時(shí)配置自由度高。而且也可以在所述氣化爐上設(shè)置從上方將脫水污泥分散投放到流動(dòng)層上表面的污泥投入裝置。如果這樣做，即使是將大量含水率高的脫水污泥投放到流動(dòng)層的情況下，也能夠抑制該投放位置附近的局部性流動(dòng)層溫度下降。如上所述，如果采用本發(fā)明的污泥處理設(shè)備，則通過在靠近水泥制造設(shè)備設(shè)置的流化床式的氣化爐中將流動(dòng)層溫度維持于600°C以上，能夠處理大量脫水污泥，同時(shí)固體助燃材料的投入量少，能夠謀求節(jié)能。

脫水污泥，不同于生活垃圾，其中不含熔點(diǎn)低的物質(zhì)，因此即使是使流動(dòng)層溫度在6000C以上，也不會(huì)發(fā)生集塊等問題。又不需要設(shè)置垃圾坑，配置自由度高，因此利于在已有的水泥制造設(shè)備附近設(shè)置。


圖1是本發(fā)明第I實(shí)施形態(tài)的污泥處理設(shè)備以及水泥制造設(shè)備的系統(tǒng) 圖2是表示該污泥處理設(shè)備的氣化爐及其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的說明 圖3是表示氣化爐的爐床面積與流動(dòng)層溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線
圖4是表示流動(dòng)層溫度與煤粉的燃燒時(shí)間之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果曲線 圖5是表示氣化爐的運(yùn)行方法的一個(gè)例子的流程 圖6是表示氣化爐運(yùn)行時(shí)的煤粉供給量變化與因此引起的流動(dòng)層溫度變化之間的關(guān)系的時(shí)序 圖7是冷卻器排氣流入煅燒爐的第2實(shí)施形態(tài)的與圖1相當(dāng)?shù)? 圖8是具有旋轉(zhuǎn)煅燒室與混合室的煅燒爐的變形例的與圖1相當(dāng)?shù)? 圖9是在周壁的中途具有環(huán)狀的縮徑部，且其近旁引入再燃燒用的空氣的變形例的與圖1相當(dāng)?shù)膱D；圖10是沒有煅燒爐的變形例的與圖1相當(dāng)?shù)膱D。符號(hào)說明:
100污泥處理設(shè)備；
I氣化爐；
Ia流動(dòng)層；
Ib空塔部；
6氣體輸送管線(氣體輸送通道)；
7煤粉供給裝置(助燃材料供給裝置)；
80污泥投入部(污泥投入裝置)；
91流動(dòng)層溫度傳感器(檢測裝置)；
200水泥制造設(shè)備；
10懸掛式預(yù)熱器(預(yù)熱器)；
20，70，75 煅燒爐；
41氣體空氣加熱器(升溫裝置)。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。圖1是第I實(shí)施形態(tài)的污泥處理設(shè)備100及其相鄰設(shè)置的水泥制造設(shè)備200的總體系統(tǒng)圖。圖1的左側(cè)所示的污泥處理設(shè)備100，在氣化爐I中使脫水污泥熱分解，使產(chǎn)生的氣體(熱分解氣體)在水泥的燒成工序中混燒。該熱分解氣體的量與圖示的水泥制造設(shè)備200的排出氣體量相比是少量的，因此污泥處理設(shè)備100可以在已有的水泥設(shè)備幾乎不加修改的情況下與其相鄰設(shè)置。一污泥處理設(shè)備一
污泥處理設(shè)備100具備貯存脫水污泥用的污泥容器2、從該污泥容器2下部吸入污泥后排出的污泥泵3、以及從該污泥泵3的排出口向氣化爐I延伸的污泥輸送管線4。脫水污泥是在附圖外的污水處理場從污水污泥中分離出的固態(tài)成分，利用陸路運(yùn)輸?shù)确绞捷斔?，貯存于污泥容器2?？梢愿淖兾勰啾?的工作速度，借助于此，能夠調(diào)整每單位時(shí)間向氣化爐I投放脫水污泥的投入量。每單位時(shí)間投放脫水污泥的投入量也可以根據(jù)每一天的預(yù)定處理量決定。在本實(shí)施形態(tài)中氣化爐I是流化床式氣化爐，下面參照?qǐng)D2進(jìn)行敘述，氣化爐I的爐內(nèi)下部形成流動(dòng)層la，作為一個(gè)例子，來自電動(dòng)送風(fēng)機(jī)5的空氣通過空氣供給管線5a提供。該流動(dòng)化空氣利用水泥制造設(shè)備200的廢熱升溫后，提供至流動(dòng)層la。也就是說，可以以流動(dòng)化空氣為介質(zhì)直接向流動(dòng)層Ia提供熱量。另一方面，在氣化爐I的爐內(nèi)上部，投入通過污泥輸送管線4壓送來的脫水污泥，投放到下方的流動(dòng)層la。該脫水污泥的大部分被流動(dòng)砂(流動(dòng)介質(zhì))所分散，同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)失去水分，發(fā)生熱分解。脫水污泥的一部燃燒，幫助維持流動(dòng)層Ia的溫度。脫水污泥熱分解產(chǎn)生的氣體上升到空塔部lb，由連接于氣化爐I上部的氣體輸送管線6 (氣體輸送通道)輸送到水泥制造設(shè)備200。作為一個(gè)例子，熱分解氣體利用下述水泥煅燒爐20的負(fù)壓輸送。熱分解氣體中含有未燃燒成分(炭和塵埃等)，與熱分解氣體一起被引入煅燒爐20。本實(shí)施形態(tài)中，也可以使氣化爐I內(nèi)為正壓，如果這樣做，則能夠提高氣體輸送管線6中的氣體流速，能夠抑制炭和塵埃的堆積。還可以在氣體輸送管線6中設(shè)置開閉式閘板(夕' (未圖示)，可在污泥處理設(shè)備100停止運(yùn)行時(shí)關(guān)閉。又，在本實(shí)施形態(tài)中，在氣化爐I的空塔部Ib也設(shè)置提供作為固體助燃材料的煤粉的供給裝置7 (助燃材料供給裝置)。利用煤粉的燃燒，即使大量投入脫水污泥也能夠?qū)⒘鲃?dòng)層Ia的溫度維持于合適的范圍內(nèi)。投放到流動(dòng)層Ia的脫水污泥如上所述熱分解，另一方面，不燃物沉入流動(dòng)砂中，與該砂一起從氣化爐I下端排出。排出的流動(dòng)砂與不燃物由附圖外的分級(jí)裝置分離，流動(dòng)砂再度循環(huán)到氣化爐1，另一方面，利用分選裝置從不燃物中將金屬分選出，余留下的不燃物作為水泥原料加以利用。一水泥制造設(shè)備一
水泥制造設(shè)備200在圖1的例子中具備一般的NSP窯。水泥原料經(jīng)過作為預(yù)熱器的懸掛式預(yù)熱器10預(yù)熱后，在煅燒爐20中被加熱到900°C左右(煅燒)，在作為燒成爐的旋窯30中以1500°C左右的高溫進(jìn)行燒成。通過旋窯30的燒成物在空氣淬火冷卻器40 (AQC)急冷，形成顆粒狀的水泥熟料，被輸送到附圖外的精加工工序。上述懸掛式預(yù)熱器10具備在上下方向并排設(shè)置的多級(jí)旋風(fēng)分離器11。旋風(fēng)分離器11分別利用旋轉(zhuǎn)氣流一邊輸送水泥原料一邊使其與從下級(jí)吹入的高溫排氣進(jìn)行熱交換。該排氣流如下所述，來自旋窯30的高溫排氣(以下稱為窯排氣)通過煅燒爐20內(nèi)吹上來，提供給最下級(jí)的旋風(fēng)分離器11。窯排氣如圖中虛線所示通過旋風(fēng)分離器11逐級(jí)上升直到最上級(jí)的旋風(fēng)分離器11，從該處流向排氣管線50。如圖所示，在排氣管線50上，設(shè)置引導(dǎo)窯排氣將其向煙囪51送出用的大容量的誘導(dǎo)通風(fēng)機(jī)52，在該誘導(dǎo)通風(fēng)機(jī)52跟前、即排氣流的上游側(cè)，介入設(shè)置氣體冷卻器53 (例如蒸發(fā)器(*' ^ 7 ))以及集塵器54。誘導(dǎo)通風(fēng)機(jī)52具有通過懸掛式預(yù)熱器10以及煅燒爐20從旋窯30引入大量排氣，同時(shí)在煅燒爐20內(nèi)形成負(fù)壓，以此從氣化爐I引入熱分解氣體的功能。 另一方面，懸掛式預(yù)熱器10的各旋風(fēng)分離器11中，如上所述，水泥原料在與高溫的窯排氣進(jìn)行熱交換后，如圖中實(shí)線所示向下方落下，向下一級(jí)旋風(fēng)分離器11移動(dòng)。這樣從最上級(jí)旋風(fēng)分離器11逐級(jí)依序通過多個(gè)旋風(fēng)分離器11的期間，水泥原料得到充分預(yù)熱，從最下級(jí)的上一級(jí)旋風(fēng)分離器11提供至煅燒爐20。煅燒爐20設(shè)置于旋窯30的窯尾部，在上下方向上延伸設(shè)置，在其下端與旋窯30之間連接有下部管道21，另一方面，在煅燒爐20的上端與懸掛式預(yù)熱器10的最下級(jí)旋風(fēng)分離器11之間連接有上部管道22。如上所述，由誘導(dǎo)通風(fēng)機(jī)52誘導(dǎo)的窯排氣從下部管道21流入煅燒爐20下端，形成噴流向上方吹送。又，雖然未圖示，但在煅燒爐20下部，分別設(shè)置作為助燃材料的煤粉的供給口、來自上述氣化爐I的熱分解氣體的氣體導(dǎo)入口、以及燃燒用空氣的導(dǎo)入口。燃燒用空氣采用來自空氣淬火冷卻器40的高溫的冷卻器排氣，該冷卻器排氣與熱分解氣體一樣利用煅燒爐20內(nèi)的負(fù)壓吸引。吸引到煅燒爐20內(nèi)的熱分解氣體以及燃燒用空氣一邊與高溫的窯排氣混合一邊用充分的時(shí)間燃燒。然后，投入至該煅燒爐20內(nèi)的水泥原料，在如上所述被窯排氣的噴流吹上來的期間，被加熱到900°C左右，石灰成分的80 90%發(fā)生脫羧反應(yīng)(脫炭酸反応)。其后，從煅燒爐20的最上部通過上部管道22，輸送到懸掛式預(yù)熱器10的最下級(jí)旋風(fēng)分離器11，在這里，窯排氣與水泥原料分離，向上一級(jí)旋風(fēng)分離器11流動(dòng)，另一方面，水泥原料從旋風(fēng)分離器11下端落下，到達(dá)旋窯30的入口。旋窯30由例如橫向長度達(dá)70 IOOm的圓筒狀回轉(zhuǎn)窯構(gòu)成，將該回轉(zhuǎn)窯配置為從入口向出口稍微向下傾斜?；剞D(zhuǎn)窯繞其軸芯緩慢旋轉(zhuǎn)，以此將水泥原料向出口側(cè)輸送。在該出口側(cè)配設(shè)燃燒裝置31，將煤粉、天然氣、重油等燃燒產(chǎn)生的高溫燃燒氣體向入口側(cè)噴出。被燃燒氣體包圍的水泥原料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(水泥燒成反應(yīng))，其一部分被燒成為半熔融狀態(tài)。這種水泥燒成物在空氣淬火冷卻器40受到冷風(fēng)急冷，成為顆粒狀的水泥熟料。然后，雖然省略了圖示及說明，將水泥熟料貯存于熟料筒倉后，加入石膏等，進(jìn)行成分調(diào)整，然后利用研磨機(jī)將其粉碎為微粉(精加工工序)。另一方面，從燒成物中奪去熱量升溫到800°C左右的冷卻器排氣，如上所述作為燃燒用空氣提供給煅燒爐20。也就是說，回收廢熱使煅燒爐20的燃燒用空氣升溫，以此謀求提高熱效率。又，該冷卻器排氣的一部分被引入作為熱交換器的氣體空氣加熱器(力'
一夕)41 (GAH)，使從送風(fēng)機(jī)5送來的流動(dòng)化空氣升溫。通過以高溫的冷卻器排氣進(jìn)行熱交換，能夠?qū)⒘鲃?dòng)化空氣升溫到300°C左右，通過調(diào)整流過旁通流路的空氣的流量，能夠?qū)⑵湔{(diào)整到大概100°C 300°C左右的范圍。旁通流過氣體空氣加熱器41的空氣的流量如下所述根據(jù)旁通閥42的開度調(diào)整。還有，與流動(dòng)化空氣進(jìn)行熱交換后溫度降低的冷卻器排氣流過蒸發(fā)器43和集塵器44后，從煙 排出。本實(shí)施形態(tài)的水泥制造設(shè)備200中，為了防止在通過懸掛式預(yù)熱器10和煅燒爐20循環(huán)期間氣體中的含氯成分和含堿成分濃縮而設(shè)置旁通管線60。也就是說，像本實(shí)施形態(tài)這樣在水泥制造設(shè)備中混燒脫水污泥的熱分解氣體時(shí)，在原來包含于脫水污泥中的含氯成分和含堿成分的影響下 ，水泥熟料中的含氯成分和含堿成分的濃度有變高的傾向，也有可能發(fā)生附著的麻煩。因此，在圖示的水泥制造設(shè)備200中，利用連接于煅燒爐20下部(或下部管道21)的旁通管線60抽出氣體的一部分用冷卻器60進(jìn)行冷卻后輸送到旋風(fēng)分離器62 (分級(jí)器)將塵埃分級(jí)。利用風(fēng)扇63向冷卻器61送冷風(fēng)，將抽出的氣體急冷到氯化物等的熔點(diǎn)以下，以此將抽出的氣體中的含氯成分或含堿成分作為固體(塵埃)分離。然后，在旋風(fēng)分離器62中，抽出的氣體中的塵埃被分級(jí)為粗粉和微粉，幾乎不含氯和堿成分的粗粉從旋風(fēng)分離器62下端落下，利用一部分省略未表示出的返回管線60a返回煅燒爐20。另一方面，含氯成分和含堿成分濃度高的微粉跟著被旋風(fēng)分離器62吸出的抽取氣體向旁通管線60的下游側(cè)管線60b排出，被收集于集塵器54中。還有，在圖1中，表示出將旁通管線60的下游側(cè)管線60b連接于排氣管線50的中途，共用將窯排氣向煙囪51送出用的誘導(dǎo)通風(fēng)機(jī)52、氣體冷卻器53、以及集塵器54的情況，但是在實(shí)際設(shè)備中，在旁通管線60上也設(shè)置專用的誘導(dǎo)通風(fēng)機(jī)、氣體冷卻器、以及集塵器。又可以省略旁通管線60、冷卻器61、旋風(fēng)分離器62等。一氣化爐及其控制系統(tǒng)一
下面參照?qǐng)D2對(duì)氣化爐I及其控制系統(tǒng)進(jìn)行說明。作為一個(gè)例子，在本實(shí)施形態(tài)中，在氣化爐I的下部充填流動(dòng)砂，使空氣供給管線5a提供的流動(dòng)化空氣從散氣管Ic吹出實(shí)現(xiàn)流動(dòng)化。流動(dòng)砂以浮游狀態(tài)回旋運(yùn)動(dòng)，通過該流動(dòng)砂的間隙，空氣向上方流動(dòng)。在本實(shí)施形態(tài)中，如下所述，流動(dòng)層溫度高，煤粉的燃燒效率高，因此將流動(dòng)層Ia的層高設(shè)置的比較低，減輕提供流動(dòng)化空氣用的送風(fēng)機(jī)5的負(fù)擔(dān)。在上述氣化爐I的空塔部Ib的上部，設(shè)置將通過污泥輸送管線4壓送過來的脫水污泥向下方的流動(dòng)層Ia分散投入的投入部80 (污泥投入裝置)，未詳細(xì)圖示的投入部80具備與污泥輸送管線4連接的環(huán)狀或格子狀的分叉管81、以及在該分叉管81上保持規(guī)定間隔設(shè)置的多個(gè)投入口 82，脫水污泥從各投入口 82向下方落下。也就是說，在本實(shí)施形態(tài)中，將脫水污泥分散投入于流動(dòng)層Ia的上表面，以避免由于將含水率高的脫水污泥投入氣化爐1，因而在該投入位置附近流動(dòng)層Ia的溫度過低的情況發(fā)生。將脫水污泥投入流動(dòng)層Ia時(shí)可能產(chǎn)生的局部溫度降低很大程度上受向一個(gè)地方投入的脫水污泥量以及其在流動(dòng)層Ia上擴(kuò)散的速度的影響。因此，實(shí)際上將脫水污泥投入氣化爐的流動(dòng)層，在多個(gè)地方對(duì)流動(dòng)層的溫度進(jìn)行測量，根據(jù)這些測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差確認(rèn)脫水污泥投入造成的影響以及范圍。圖3是表示流動(dòng)層溫度的平均值為一定的條件下爐床面積與流動(dòng)層溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的關(guān)系的曲線圖。從該圖3可知，即使是流動(dòng)層溫度的平均值相同，隨著爐床面積增大，流動(dòng)層溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差變大。也就是說，可以知道向一個(gè)地方投入的脫水污泥影響流動(dòng)層溫度的范圍。具體地說，將脫水污泥投向一個(gè)地方的情況下，爐床面積必須是5m2以下，可以說3m2以下是理想的。換句話說，在爐床面積超過3 5m2的氣化爐中，以至少每5m2作為一個(gè)分散投入脫水污泥的地方為宜，可以說每3m2作為一個(gè)地方更理想?？紤]這一點(diǎn)，在本實(shí)施形態(tài)中，如上所述，在氣化爐I的上部保持間隔設(shè)置多個(gè)投入口 82，在流動(dòng)層Ia的上表面每3 5m2作為一個(gè)地方將脫水污泥分散投入。但是，在脫水污泥中，雖然由于含有污水中的有機(jī)物質(zhì)，因此有足夠大的潛在發(fā)熱量，但是含水率達(dá)到80%左右的相當(dāng)高的程度，低位發(fā)熱量低。因此如果想要大量處理脫水污泥，就有維持流動(dòng)層Ia的溫度的問題。由于這個(gè)問題，在本實(shí)施形態(tài)的氣化爐I中，設(shè)置向流動(dòng)層Ia提供煤粉的供給裝置7。作為一個(gè)例子，在氣化爐I的周壁設(shè)置煤粉吹入口ld，利用壓縮空氣等輸送的煤粉被向斜下方吹入空塔部Ib內(nèi)。所提供的煤粉向著吹入方向圓錐狀擴(kuò)散，分散于流動(dòng)層Ia的上表面。這樣向氣化爐I內(nèi)吹入從上方向流動(dòng)層Ia提供的煤粉的平均粒徑例如也可以采用0.1mm以上。煤粉的粒徑如果是0.1mm，經(jīng)過計(jì)算，其最終速度約0.9m/s，使通過空塔部Ib上升的熱分解氣體或空氣的流速(氣體基準(zhǔn)的空塔流速)下降，因此，其大部分分散開來，對(duì)流動(dòng)層Ia內(nèi)的燃燒不容易作出貢獻(xiàn)。另一方面，如果煤粉的粒徑比3mm大，則在提供給流動(dòng)層Ia后，立即經(jīng)過層內(nèi)沉降落下，在這種情況下，也是不容易對(duì)流動(dòng)層Ia內(nèi)的燃燒作出貢獻(xiàn)。粒徑3.0mm的煤粉的最小流動(dòng)化速度經(jīng)過計(jì)算約為1.8m/s，與流動(dòng)層Ia的氣體基準(zhǔn)的空塔流速相等，因此如果使煤粉的平均粒徑為3_以下，則就不用多擔(dān)心其通過流動(dòng)層Ia落下。還有，助燃材料不限定于煤粉，如上所述，最好是能夠確保在流動(dòng)層Ia中滯留的時(shí)間，為了能夠?qū)觾?nèi)的燃燒有貢獻(xiàn)，最好將固體助燃材料粉碎到比較細(xì)的程度。
為了使這樣提供給流動(dòng)層Ia的煤粉充分燃燒，對(duì)層溫度的維持作出有效貢獻(xiàn)，希望煤粉滯留于流動(dòng)層Ia內(nèi)的期間能夠使其充分燃燒，為此，或使燃燒所需要的時(shí)間縮短，或延長在流動(dòng)層Ia內(nèi)滯留的時(shí)間即可。但是，為了確保煤粉在層內(nèi)滯留的時(shí)間，將流動(dòng)層Ia高度加大時(shí)，流動(dòng)化空氣的壓力損失變大，送風(fēng)機(jī)5的負(fù)擔(dān)加大。本發(fā)明的發(fā)明人將平均粒徑Imm的煤粉與實(shí)際機(jī)器一樣提供給流動(dòng)層la，調(diào)查其溫度(流動(dòng)層Ia的溫度)，即煤粉的燃燒溫度與煤粉燃燒完所需要的層內(nèi)滯留時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果示于圖4的曲線圖，在例如流動(dòng)層Ia的溫度為530°C時(shí)(圖中的A點(diǎn))和700°C時(shí)(圖中的B點(diǎn))，燃燒完的時(shí)間大約有100倍的巨大差異。還有，實(shí)驗(yàn)時(shí)流動(dòng)層Ia內(nèi)的氧濃度約3%。圖4的曲線的縱軸為對(duì)數(shù)標(biāo)度，而流動(dòng)層Ia的溫度從500°C左右升高時(shí)，隨著該溫度的上升，煤粉燃燒完所需要的時(shí)間大幅度縮短。從其結(jié)果可知，流動(dòng)層Ia中的煤粉的燃燒效率急劇提高。即使是將層溫度維持于高溫的情況下，所需要的煤粉的量也少，節(jié)能效果好。但是，像以往那樣將脫水污泥與生活垃圾等一起混燒的情況下，該生活垃圾中包含的鋁、鋅等熔點(diǎn)較低的金屬發(fā)生熔化、集塊等問題，因此流動(dòng)層的溫度不能夠太高。在本實(shí)施形態(tài)中，只將脫水污泥投入氣化爐1，其中幾乎不含鋁那樣的低熔點(diǎn)物質(zhì)，因此流動(dòng)層Ia的溫度至少維持在600°C以上，如果可能，最好是維持在650°C以上。又，如上述圖4所示，煤粉的燃燒溫度、即流動(dòng)層Ia的溫度越高，則其燃燒完所需要時(shí)間越短，但是隨著燃燒溫度上升而縮短時(shí)間的程度慢慢減緩。另一方面，流動(dòng)層Ia的溫度越高，則從氣化爐I向外部散熱也越多，因此使流動(dòng)層Ia的溫度高到某一程度以上后，即使溫度再高，節(jié)能效果也不太高。從而，在本實(shí)施形態(tài)中，將流動(dòng)層Ia的溫度維持于至少600 800°C范圍內(nèi)，更理想的是維持于650 700°C范圍內(nèi)。這樣將流動(dòng)層Ia的溫度維持于高溫，能夠縮短煤粉燃燒完的時(shí)間，因此能夠相應(yīng)降低流動(dòng)層Ia的高度。通常流動(dòng)層的層高與流動(dòng)層的壓差(空塔部與散氣部的壓差)成正t匕，因此在本實(shí)施形態(tài)中，作為一個(gè)例子，將層高設(shè)定得使流動(dòng)層Ia的高度方向上的壓差為6kPa以下。這樣使流動(dòng)層Ia的壓力損失減小，能夠減輕用于提供流動(dòng)化空氣的送風(fēng)機(jī)5的負(fù)擔(dān)，能夠謀求節(jié)能。而且由于煤粉的供給裝置7、脫水污泥投入部80、以及污泥輸送管線4的密封性能很好，所以也可以提高空塔部Ib的壓力。也就是說，即使是例如氣體輸送管線6的長度和面積等的原因而造成氣體輸送管線6的壓力損失增大，氣化爐I內(nèi)變成正壓，也不會(huì)發(fā)生熱分解氣體泄漏的情況。而且由于脫水污泥中不大含有不燃物，因此從氣化爐I的下端排出的殘?jiān)兴慕饘倨炔蝗嘉锓浅Ｉ?。因此在本?shí)施形態(tài)中，也可以將排出的流動(dòng)砂和不燃物利用空氣輸送到附圖外的分級(jí)裝置中。也可以在例如氣化爐I的下部配設(shè)L形閥等，每經(jīng)過規(guī)定時(shí)間使壓縮空氣噴出以輸送流動(dòng)砂等。如果這樣做，能夠?qū)⒂糜谑沽鲃?dòng)砂循環(huán)的輸送機(jī)構(gòu)部分簡化，降低設(shè)備成本。也可以使流動(dòng)砂循環(huán)量比以往大大減小，這樣也能夠降低設(shè)備成本。為了如上所述將流動(dòng)層Ia的溫度維持于合適的范圍，在本實(shí)施形態(tài)的氣化爐I中，如圖2所示，在流動(dòng)層Ia配設(shè)溫度傳感器91 ( 例如熱電偶)，根據(jù)其傳送來的信號(hào)，利用控制器90對(duì)煤粉的供給裝置7的動(dòng)作進(jìn)行控制。也就是說，如下所述，根據(jù)流動(dòng)層Ia的溫度的測量值增減煤粉的供給量，以此將流動(dòng)層Ia的溫度維持于上述合適的范圍?？刂破?0可以控制污泥泵3的動(dòng)作，調(diào)整每單位時(shí)間向氣化爐I投入脫水污泥的投入量。又，在本實(shí)施形態(tài)中，從送風(fēng)機(jī)5經(jīng)過氣體空氣加熱器41到達(dá)氣化爐I的空氣供給管線5a的中途，設(shè)置開度可以調(diào)整的閘板55，控制器90通過控制該閘板55的開度和送風(fēng)機(jī)5的轉(zhuǎn)速，可以調(diào)整流動(dòng)化空氣的流量。同時(shí)控制器90通過控制氣體空氣加熱器41的旁通管線上配設(shè)的旁通閥42的開度，可以調(diào)整流動(dòng)化空氣的溫度?！?dú)饣癄t的運(yùn)行一
下面對(duì)控制器90控制氣化爐I的具體運(yùn)行進(jìn)行說明。如圖2所示，控制器90至少輸入來自測量流動(dòng)層Ia的溫度的溫度傳感器91的信號(hào)和操作者從操作盤92送來的信號(hào)，根據(jù)信號(hào)控制污泥泵3的動(dòng)作，調(diào)整每單位時(shí)間的脫水污泥投入量(作為一個(gè)例子，該投入量基于運(yùn)行計(jì)劃基本不變)。又，控制系統(tǒng)90按照使脫水污泥中加入煤粉后的混合物的低位發(fā)熱量在規(guī)定值(例如lOOOkcal/kg)以上的要求，計(jì)算煤粉每單位時(shí)間的基本供給量，基于該供給量使供給裝置7工作。然后，使來自溫度傳感器91的信號(hào)反饋，根據(jù)流動(dòng)層Ia的溫度狀態(tài)，使煤粉供給量增減。·還有，控制器90對(duì)氣體空氣加熱器41的旁通閥42的開度進(jìn)行控制，調(diào)整流動(dòng)化空氣的溫度，控制送風(fēng)機(jī)5的轉(zhuǎn)速和空氣供給管線5a的閘板55的開度，調(diào)整流動(dòng)化空氣的流量。但是在氣化爐I的運(yùn)行中，流動(dòng)化空氣的溫度和流量基本不變。其溫度盡可能調(diào)整到較高溫度，流量調(diào)整為使流動(dòng)層Ia具有理想的流動(dòng)化狀態(tài)。下面參照?qǐng)D5的流程圖對(duì)氣化爐I的具體運(yùn)行步驟進(jìn)行說明。例如在本實(shí)施形態(tài)的污泥處理設(shè)備100中，首先根據(jù)工廠的運(yùn)行計(jì)劃計(jì)算與脫水污泥的預(yù)定投入量對(duì)應(yīng)的煤粉的基本供給量(步驟SI)。如上所述，脫水污泥貯存于污泥容器2，其組成、特性比較一致，因此脫水污泥的低位發(fā)熱量通過預(yù)先進(jìn)行的成分分析和燃燒試驗(yàn)等求出存儲(chǔ)于控制器90的存儲(chǔ)器中即可。然后根據(jù)該脫水污泥的低位發(fā)熱量，計(jì)算能夠使提供煤粉情況下的總體的低位發(fā)熱量達(dá)到規(guī)定值(例如lOOOkcal/kg)以上的，與每單位時(shí)間脫水污泥的投入量對(duì)應(yīng)的煤粉每單位時(shí)間的供給量。也就是求不僅包括所處理的脫水污泥，而且加上所提供的煤粉，作為整體達(dá)到足夠的低位發(fā)熱量，能夠?qū)饣癄tI的流動(dòng)層溫度維持于合適的溫度范圍的，對(duì)應(yīng)于每單位時(shí)間的脫水污泥投入量的，煤粉的基本上每單位時(shí)間的供給量。然后，根據(jù)求出的煤粉的基本供給量，控制器90使供給裝置7工作，最初不投入脫水污泥只向流動(dòng)層Ia提供煤粉(步驟S2:運(yùn)行開始)。在此之前，控制器90使送風(fēng)機(jī)5工作，向流動(dòng)層Ia提供流動(dòng)化空氣，但是在該流動(dòng)化空氣的溫度下，煤粉不著火，因此利用以石油類輔助燃料工作的燃燒器等使流動(dòng)層Ia的溫度升高到煤粉的著火溫度(500 600°C)。如上所述，利用所提供的煤粉及其燃燒，使圖6的時(shí)刻t0 tl所示的流動(dòng)層Ia的溫度上升，然后，如果溫度傳感器91得到的溫度測量值達(dá)到高于控制目標(biāo)值的規(guī)定值以上(步驟S3判定為是)，控制器90就使污泥泵3工作，開始向流動(dòng)層Ia投放脫水污泥(步驟S4)。如圖6的時(shí)刻tl t2所示，如果使脫水污泥投入量增大，稍后流動(dòng)層Ia的溫度就慢慢下降。然后，脫水污泥每單位時(shí)間的投入量達(dá)到預(yù)定值(時(shí)刻t2)，稍后流動(dòng)層Ia的溫度就穩(wěn)定下來(時(shí)刻t3)，迄今為止的時(shí)間大致都可以預(yù)測，因此只要預(yù)先設(shè)定并記錄于控制器90的存儲(chǔ)器中即可。如果經(jīng)過該時(shí)間(步驟S5判定為是)，控制器90開始進(jìn)行反饋控制使流動(dòng)層Ia的溫度達(dá)到目標(biāo)值。還有，流動(dòng)層Ia的溫度的合適范圍如上所述為650 700°C，只要不低于600°C即可，但是考慮到脫水污泥投放位置上會(huì)發(fā)生局部溫度下降的情況，上述目標(biāo)值也可以設(shè)定在例如670°C左右?？刂破?0將溫度傳感器91得到的溫度測量值(也可以用例如移動(dòng)平均)與上述目標(biāo)值進(jìn)行比較(步驟S6)，如果溫度測量值比目標(biāo)值高(判定為是)，就根據(jù)該溫度偏差減少煤粉的供給量(步驟S7)。另一方面，如果溫度測量值低于目標(biāo)值(步驟S6判定為否)，就增加煤粉的供給量(步驟S8)。還有，溫度測量值處在包含目標(biāo)值的規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，也可以維持煤粉的供給量。在本實(shí)施形 態(tài)中，將流動(dòng)層Ia的溫度控制在比通常高的合適的范圍內(nèi)，因此煤粉的燃燒效率高，通過增減其供給量使層溫度迅速變化，幾乎都能夠維持在目標(biāo)值附近(圖6的時(shí)刻t3以后)。還有，也可以不僅調(diào)整煤粉的供給量，還對(duì)污泥投入量進(jìn)行若干調(diào)整，但是如上所述，煤粉供給量變化有更好的溫度調(diào)整效果，因此可以使污泥投入量為一定值可靠地處理預(yù)定處理量的污泥。如上所述，一邊進(jìn)行對(duì)氣化爐I的運(yùn)行控制，控制器90 —邊從污泥泵3的工作狀態(tài)求每單位時(shí)間的污泥投入量，將其累計(jì)逐步計(jì)算出脫水污泥的處理量。然后，對(duì)脫水污泥處理量是否達(dá)到預(yù)定處理量進(jìn)行判斷(步驟S9)，若達(dá)到預(yù)定處理量(是)，就結(jié)束運(yùn)行(結(jié)束)。還有，氣化爐I運(yùn)行結(jié)束后，計(jì)算煤粉的消耗量，若該消耗量不同于預(yù)定消耗量，如上所述，也可以改變從脫水污泥的低位發(fā)熱量計(jì)算出的煤粉的基本供給量。煤粉的消耗量只要從供給裝置7的工作狀態(tài)求每單位時(shí)間的供給量，將其累計(jì)即可。特別是在煤粉的消耗量高于預(yù)定量的情況下，也可以使流動(dòng)化空氣的溫度稍微偏高或使其流量稍有增加。流動(dòng)化空氣的流量一旦增加，在流動(dòng)層Ia燃燒的脫水污泥的比例增加，有提高流動(dòng)層Ia的溫度的效果。但是以保持流動(dòng)層Ia的流動(dòng)化狀態(tài)良好為優(yōu)先。如上所述，本實(shí)施形態(tài)的污泥處理設(shè)備100中，在靠近已有的水泥制造設(shè)備200設(shè)置的流化床式氣化爐I中，能夠處理大量的脫水污泥。脫水污泥熱分解所產(chǎn)生的氣體被送到水泥煅燒爐20衛(wèi)生地進(jìn)行處理。為了在氣化爐I中處理大量脫水污泥，向其提供煤粉，將流動(dòng)層Ia的溫度維持于600°C以上，這樣能夠提高該煤粉的燃燒效率，減少其投入量。又，預(yù)先調(diào)查所投入的脫水污泥的發(fā)熱量，決定與該投入量對(duì)應(yīng)的煤粉的基本供給量，同時(shí)還在氣化爐I的運(yùn)行過程中測量流動(dòng)層Ia的溫度，根據(jù)該溫度測量值調(diào)整煤粉的供給量，因此能夠有很好的降低煤粉消耗量的效果。利用水泥制造設(shè)備200的廢熱提高向流動(dòng)層Ia提供的流動(dòng)化空氣的溫度這一技術(shù)也對(duì)層溫度的維持有貢獻(xiàn)，有減少煤粉消耗量的效果。但是是流動(dòng)化空氣升溫所使用的熱量與氣化爐I產(chǎn)生的熱分解氣體一起返回水泥制造設(shè)備200，因此效率非常高。也就是說，如果采用本實(shí)施形態(tài)的氣化爐1，能夠盡量抑制處理大量脫水污泥所需要的煤粉消耗，謀求節(jié)能化。如果流動(dòng)層Ia的溫度高，煤粉的燃燒效率高，由于利用其供應(yīng)量的調(diào)整對(duì)流動(dòng)層溫度進(jìn)行控制非常有效，因此不容易發(fā)生過沖等情況，這對(duì)節(jié)能也很有文獻(xiàn)。又，由于煤粉的燃燒效率高，將流動(dòng)層Ia的高度設(shè)定得低，也可以減小其壓力損失，通過減輕提供流動(dòng)化空氣用的送風(fēng)機(jī)5的負(fù)擔(dān)，也能夠謀求節(jié)能。而且，由于在脫水污泥中不像生活垃圾那樣含有鋁、鋅等低熔點(diǎn)物質(zhì)，因此即使是如上所述將流動(dòng)層溫度維持于600°C以上也不會(huì)發(fā)生集塊等問題。又，脫水污泥中含有的不燃物比生活垃圾中不燃物含量要少得多，因此可以簡化氣化爐I中使流動(dòng)砂循環(huán)的設(shè)備，有利于降低成本。而且在本實(shí)施形態(tài)中，由于不需要投入氣化爐I的生活垃圾等的坑，配置自由度高，適合與已有的水泥制造設(shè)備組合?！?實(shí)施形態(tài)一
下面參照?qǐng)D7對(duì)本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的污泥處理設(shè)備和水泥制造設(shè)備進(jìn)行說明。該圖相當(dāng)于上述第I實(shí)施形態(tài)的圖1。還有，在本實(shí)施形態(tài)中，水泥制造設(shè)備200的懸掛式預(yù)熱器10和煅燒爐20的結(jié)構(gòu)不同于第I實(shí)施形態(tài)，但是對(duì)于煅燒爐20來說，除了沒有空氣導(dǎo)入口以外，與第I實(shí)施形態(tài)是相同的，因此標(biāo)以相同的符號(hào)20。此外的相同結(jié)構(gòu)的構(gòu)件也標(biāo)以相同的符號(hào)并省略其說明。又，在該圖中，為了方便，圖示中省略旁通管線60，但是具備與第I實(shí)施形態(tài)相同的旁通管線60、冷卻器61、以及旋風(fēng)分離器62等。而且在該第2實(shí)施形態(tài)的水泥制造設(shè)備200中，懸掛式預(yù)熱器10被分為兩個(gè)系統(tǒng)，每一系統(tǒng)具備例如五級(jí)的旋風(fēng)分離器11。圖左側(cè)的系統(tǒng)中，從下級(jí)吹入窯排氣，除了不設(shè)置煅燒爐20外，與第I實(shí)施形態(tài)相同。另一方面，圖右側(cè)的系統(tǒng)中設(shè)置煅燒爐20，但是這里流入的不是窯排氣，而是來自空氣淬火冷卻器40的高溫的冷卻器排氣。冷卻器排氣與第I實(shí)施形態(tài)中的窯排氣一樣，流向煅燒爐20的下端，形成噴流后吹向上方(圖中用點(diǎn)劃線表示)。該冷卻器排氣與引入煅燒爐20內(nèi)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到達(dá)最下級(jí)的旋風(fēng)分離器11。然后通過旋風(fēng)分離器11逐級(jí)上升，從最上 級(jí)的旋風(fēng)分離器11流向排氣管線50。對(duì)煅燒爐20的下部，與第I實(shí)施形態(tài)一樣，由旋風(fēng)分離器11提供水泥原料，又，設(shè)置從氣化爐I引入熱分解氣體的氣體導(dǎo)入口(詳細(xì)圖示省略)，但是沒有設(shè)置使其燃燒用的空氣的導(dǎo)入口。如上所述，因?yàn)橥ㄟ^煅燒爐20內(nèi)向上吹的冷卻器排氣不同于窯排氣，含有大量氧氣。除了這點(diǎn)外，煅燒爐20的結(jié)構(gòu)與第I實(shí)施形態(tài)相同，引入煅燒爐20內(nèi)的熱分解氣體與向上吹的冷卻器排氣混合充分燃燒。由于該燃燒，冷卻器排氣的溫度上升到900°C以上，促進(jìn)這樣被吹上來的水泥原料的煅燒(脫羧反應(yīng))。然后，在這第2實(shí)施形態(tài)中，也利用來自空氣淬火冷卻器40的廢熱使向污泥處理設(shè)備100的氣化爐I提供的流動(dòng)化空氣升溫，對(duì)處理大量脫水污泥的情況下的流動(dòng)層Ia的溫度的維持作出貢獻(xiàn)。也就是說，即使像本第2實(shí)施形態(tài)這樣，在使冷卻器排氣流入煅燒爐20的水泥制造設(shè)備200附近設(shè)置污泥處理設(shè)備100的情況下，也能夠取得與上述第I實(shí)施形態(tài)相同的效果?！冃卫?br> 圖8和圖9分別表示水泥制造設(shè)備200的煅燒爐的結(jié)構(gòu)不同于第I實(shí)施形態(tài)的變形例。又，在圖10中，表示出沒有煅燒爐的情況。這些變形例中的任何一個(gè)除了關(guān)于煅燒爐的結(jié)構(gòu)外，與上述第I實(shí)施形態(tài)相同，因此對(duì)相同結(jié)構(gòu)標(biāo)以相同符號(hào)并省略其說明。首先，圖8所示的變形例的煅燒爐70，具有與第I實(shí)施形態(tài)的煅燒爐一樣配設(shè)于旋窯30的窯尾部的混合室71，和與其下部連通的旋轉(zhuǎn)煅燒室72，在該旋轉(zhuǎn)煅燒室72配設(shè)燃燒裝置73，噴出由煤粉、天然氣、重油等燃燒加熱的高溫燃燒氣體。如圖所示，向旋轉(zhuǎn)煅燒室72導(dǎo)入來自空氣淬火冷卻器40的高溫的冷卻器排氣(空氣)作為旋轉(zhuǎn)氣流，同時(shí)從最下級(jí)的上一級(jí)旋風(fēng)分離器11對(duì)其提供預(yù)熱的水泥原料。該水泥原料一邊受到來自燃燒裝置73的燃燒氣體的煅燒，一邊向混合室71移動(dòng)，在這里，被來自下方的窯排氣的噴流向上吹。也就是說，在混合室71中，含有水泥原料的燃料氣體流與窯排氣流合流，兩者一邊混合一邊上升。在隨著該上升氣流向上吹的期間，水泥原料得到充分煅燒，然后從混合室71的最上部的出口通過管道被輸送到最下級(jí)的旋風(fēng)分離器11。還有，將來自氣化爐I的熱分解氣體導(dǎo)入旋窯30的入口到混合室71的出口之間、或旋轉(zhuǎn)煅燒室72與混合室71之間即可。另一方面，圖9所示的變形例的煅燒爐75，與第I實(shí)施形態(tài)的煅燒爐在結(jié)構(gòu)上幾乎完全相同，在旋窯30的窯尾部向上下方向延伸著設(shè)置，而在其上下方向大致中央部位形成環(huán)狀的縮頸部75a，在該縮頸部75a也形成能夠向煅燒爐75內(nèi)引入空氣的結(jié)構(gòu)。也就是說，與上述第I實(shí)施形態(tài)一樣，能夠向煅燒爐75下部引入來自空氣淬火冷卻器40的高溫的冷卻器排氣作為旋轉(zhuǎn)氣流，但是借助于從該冷卻器排氣的供給通路分叉出的分叉路，將冷卻器排氣的一部分引向上述縮頸部75a，從形成于該處的導(dǎo)入口被引向煅燒爐75內(nèi)。這樣導(dǎo)入的冷卻器排氣的一部分作為再燃燒用的空氣提供給通過煅燒爐75內(nèi)向上吹的窯排氣的噴流。在該變形例中也是，只要將來自氣化爐I的熱分解氣體引入旋窯30的入口到煅燒爐75的出口之間即可。而且在圖10所示的變形例中不設(shè)煅燒爐，旋窯30的入口上連接的下部管道21與懸掛式預(yù)熱器10的最下級(jí)的旋風(fēng)分離器11上連接的上部管道22之間利用豎立管29連接。對(duì)該豎立管29分別提供水泥原料和來自氣化爐I的熱分解氣體，利用窯排氣的噴流將其向上吹，熱分解氣體與窯排氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，`在豎立管29和懸掛式預(yù)熱器10中燃燒?！渌麑?shí)施形態(tài)一
還有，上述第1、第2實(shí)施形態(tài)及其變形例的說明只不過是例示，并非意圖對(duì)本發(fā)明、其適用物、或其用途進(jìn)行限制。例如上述各實(shí)施形態(tài)中，處理脫水污泥的氣化爐I的流動(dòng)層Ia的溫度維持于600 800°C范圍，但是流動(dòng)層Ia的溫度也可以是800°C以上。又，在上述各實(shí)施形態(tài)中，氣化爐I的流動(dòng)層Ia的溫度利用溫度傳感器91進(jìn)行測量，根據(jù)該溫度測量值增減煤粉的供應(yīng)量，但是也可以根據(jù)空塔部Ib的溫度等推定流動(dòng)層Ia的溫度。脫水污泥的熱量波動(dòng)比較小，因此也可以提供對(duì)于氣化爐I的運(yùn)行中的脫水污泥的投入量合適的通常是一定量的煤粉。又，在上述各實(shí)施形態(tài)等中，從設(shè)置于氣化爐I的空塔部Ib的上部的投入部80向下方的流動(dòng)層Ia分散投入脫水污泥，同時(shí)從氣化爐I的周壁的吹入口 Id向空塔部Ib吹入煤粉，但是這些結(jié)構(gòu)也只是一個(gè)例子，例如也可以將煤粉推入流動(dòng)層Ia的下部。而且也不必像上述各實(shí)施形態(tài)等那樣降低流動(dòng)層Ia的高度進(jìn)行設(shè)定。而且上述各實(shí)施形態(tài)等的水泥制造設(shè)備200中，向氣體空氣加熱器41引入來自空氣淬火冷卻器40的排氣，但是并不限于此，也可以例如在排氣管線50上，在氣體冷卻器53的上游側(cè)介入設(shè)置氣體空氣加熱器41，只要能夠利用水泥制造設(shè)備200的廢熱即可。又，并不一定要利用水泥制造設(shè)備200的廢熱使流動(dòng)化空氣升溫，例如也可以利用廢熱在投入氣化爐I之前將脫水污泥干燥。如果將脫水污泥干燥，則其低位發(fā)熱量會(huì)升高，能夠抑制煤粉的消耗。而且由于脫水污泥含水率降低，將其投入時(shí)流動(dòng)層Ia的局部溫度下降也能夠得到抑制。但是，利用于脫水污泥的干燥的熱量與水蒸汽一起排出到系統(tǒng)外，沒有返回水泥制造設(shè)備200。從這點(diǎn)考慮，干燥脫水污泥用的熱源最好是采用比氣體空氣加熱器41等溫度低的熱源，例如也可以設(shè)置于通過氣體空氣加熱器41的冷卻器排氣流通的蒸發(fā)器43的下游側(cè)。而且，污泥處理設(shè)備100的氣化爐I和水泥制造設(shè)備200的窯(燒成爐)等的結(jié)構(gòu)也不限定于上述各實(shí)施形態(tài)等。例如水泥的燒成爐不限定于旋窯30，也可以是流動(dòng)層窯。工業(yè)應(yīng)用性
如果采用本發(fā)明，在與已有的水泥制造設(shè)備相鄰設(shè)置的污泥處理設(shè)備的氣化爐中，可以使大量脫水污泥 熱分解，衛(wèi)生地進(jìn)行處理，因此有很好的工業(yè)應(yīng)用性。
權(quán)利要求
1.一種污泥處理設(shè)備，與水泥制造設(shè)備相鄰設(shè)置，其特征在于，具備 使污泥氣化產(chǎn)生熱分解氣體的流化床式氣化爐、 將在所述氣化爐產(chǎn)生的熱分解氣體向所述水泥制造設(shè)備的水泥原料預(yù)熱器或煅燒爐輸送的氣體輸送通道、以及 向所述氣化爐的流動(dòng)層提供固體助燃材料，利用其燃燒將流動(dòng)層溫度維持于600°c以上的助燃材料供給裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥處理設(shè)備，其特征在于， 所述助燃材料供給裝置調(diào)整固體助燃材料的供給量，以使流動(dòng)層溫度維持于600°C以上、800°C未滿的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥處理設(shè)備，其特征在于， 還具備檢測所述流動(dòng)層的溫度狀態(tài)的檢測裝置， 所述助燃材料供給裝置根據(jù)所述檢測裝置檢測出的流動(dòng)層的溫度狀態(tài)調(diào)整固體助燃材料的供給量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥處理設(shè)備，其特征在于， 還具備利用所述水泥制造設(shè)備的廢熱使向所述氣化爐提供的流動(dòng)化空氣升溫的升溫>j-U ρ α裝直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥處理設(shè)備，其特征在于， 所述助燃材料供給裝置向所述氣化爐中的流動(dòng)層上方的空塔部提供煤粉作為固體助燃材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥處理設(shè)備，其特征在于，所述氣化爐的流動(dòng)層的層高方向上的壓差在6kPa以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的污泥處理設(shè)備，其特征在于，所述氣化爐的空塔部壓力在大氣壓以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥處理設(shè)備，其特征在于，在所述氣化爐設(shè)置將污泥分散投放于流動(dòng)層上表面的污泥投入裝置。
9.一種污泥處理方法，其特征在于，包`括 將使所述污泥氣化產(chǎn)生熱分解氣體的流化床式氣化爐設(shè)置于水泥制造設(shè)備附近， 向所述氣化爐的流動(dòng)層提供固體助燃材料，利用其燃燒將流動(dòng)層溫度維持于600°C以上，同時(shí)將在所述氣化爐產(chǎn)生的熱分解氣體向所述水泥制造設(shè)備的水泥原料預(yù)熱器或煅燒爐輸送。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污泥處理方法，其特征在于，調(diào)整固體助燃材料的供給量，以使所述流動(dòng)層溫度維持于600°C以上、800°C未滿的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的污泥處理方法，其特征在于，檢測所述流動(dòng)層的溫度狀態(tài)，根據(jù)該溫度狀態(tài)調(diào)整固體助燃材料的供給量。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污泥處理方法，其特征在于，利用所述水泥制造設(shè)備的廢熱使向所述氣化爐提供的流動(dòng)化空氣升溫。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污泥處理方法，其特征在于，向所述氣化爐中的流動(dòng)層上方的空塔部提供煤粉作為所述固體助燃材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污泥處理方法，其特征在于，使所述氣化爐的流動(dòng)層的層高方向上的壓差在6kPa以下。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的污泥處理方法，其特征在于，使所述氣化爐的空塔部壓力在大氣壓以上。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的污泥處理方法，其特征在于，將污泥分散投放于所述氣化爐的流動(dòng)層上表面。 ·
全文摘要
本發(fā)明涉及一種污泥處理設(shè)備，對(duì)流化床式氣化爐(1)提供例如煤粉那樣的固體助燃材料，大量處理脫水污泥的情況下，盡可能減少該助燃材料的消耗量以謀求節(jié)能。解決手段是，在水泥制造設(shè)備(200)附近建設(shè)污泥處理設(shè)備(100)。污泥處理設(shè)備(100)具備使污泥氣化產(chǎn)生熱分解氣體的流化床式氣化爐(1)、以及將產(chǎn)生的熱分解氣體輸送到水泥預(yù)熱器(10)或煅燒爐(20)的氣體輸送管線(6)。向所述氣化爐(1)的流動(dòng)層(1a)提供固體助燃材料，利用其燃燒將流動(dòng)層溫度維持于600℃以上。也可以利用水泥制造設(shè)備(200)的廢熱使向氣化爐(1)提供的流動(dòng)化空氣升溫。
文檔編號(hào)C04B7/24GK103183460SQ201110442618
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者林敏和, 井上英二, 渡邊達(dá)也, 片畑正, 市谷升, 松內(nèi)孝夫, 橋元篤志, 利弘淳, 郭文叁, 何承發(fā), 張長樂, 李大明, 李群峰 申請(qǐng)人:川崎重工業(yè)株式會(huì)社, 安徽海螺川崎工程有限公司, 安徽海螺川崎節(jié)能設(shè)備制造有限公司, 安徽海螺集團(tuán)有限責(zé)任公司, 安徽海螺建材設(shè)計(jì)研究院, 安徽銅陵海螺水泥有限公司