專利名稱：下向通風式的火焰干餾焚燒方法及利用該方法的焚燒爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及下向通風式的火焰干餾焚燒方法及利用該方法進行焚燒的焚燒爐，更詳細地說，涉及在高分子廢物干餾氣化焚燒過程中，降低干餾可產(chǎn)生的可燃燒氣體的燃燒性、除去導(dǎo)致管通堵塞和爆炸等安全事故的冷凝性焦油及油、顯著提高干餾焚燒體系的安全性并可得到高溫的清潔的燃燒氣體。
尤其，在焚燒爐的內(nèi)部設(shè)置有攪拌燃燒室廢物的移動爐排，在引導(dǎo)移動爐排的固定爐排上設(shè)置多個向焚燒爐中流入空氣的空氣供給噴管，提高燃燒效果。
近年來，為解決上述問題，在處理高分子廢物中不進行直接燃燒，而采用利用熱分解的1次干餾氣化過程與2次完全燃燒過程的干餾焚燒處理方法。
即是說，干餾焚燒方式用少于理論空氣量的空氣量形成燃燒層，經(jīng)過利用這個熱通過1次熱分解的干餾氣化過程而生成可燃性氣體，并在燃燒室使這種氣體燃燒，這種間接焚燒方式與直接焚燒方式相比，可用低的過剩空氣比燃燒。例如，在直接焚燒時過?？諝獗燃s為2至2.5，而間接焚燒方式的干餾焚燒可約為1.5至2。
這樣，由于干餾方式所生成的干餾氣體完全燃燒，產(chǎn)生公害物質(zhì)的量少，可選擇多種形態(tài)的燃燒熱利用方式。
在上述這種的干餾焚燒方法中，現(xiàn)在多用的上向通風式的干餾焚燒方式，如如

圖1所示那樣，使填充到焚燒爐1內(nèi)部的高分子廢物是通過干燥熱分解氣化燃燒的過程焚燒的。此時，投入到焚燒爐1的廢物通過最下層部的燃燒而變成灰并向下方排出，部分燃燒用的空氣從下方一側(cè)持續(xù)地供給，保持燃燒層。
若對這一問題進一步詳細地說明，通過向廢物層的下部供給低于理論空氣量的空氣而形成部分燃燒層，形成適熱狀態(tài)的保溫部，發(fā)生CO2、H2O等的燃燒生成氣體及熱(層D)。
這種熱再次作為熱分解及氣化的反應(yīng)熱使用，生成CO、及N2及微量CH4(甲烷氣)等可燃燒氣體(層C)。
為了燃燒這種氣體，以干餾氣化的方式應(yīng)通過上部的排出口導(dǎo)入燃燒室。即，氣體是上向流動的，因此為上向通風式的。
然而，如前所述，就上向通風式焚燒方法問題，在韓國迄今為止對其發(fā)生機理缺乏準確的理解，而使用體系結(jié)構(gòu)問題所含內(nèi)容頗多。
例如，有下列問題1)通過使可燃燒性氣體向上排出而生成的可燃燒性氣體通過廢物層，同時含有冷凝性焦油及油，并且在該過程中，奪得熱，作為200℃以下的低溫氣體被導(dǎo)入燃燒室。該冷凝性焦油及油成分繼續(xù)由于管道的熱損失而冷凝，并在管道內(nèi)部與灰塵一起附著和積累，結(jié)果使管道堵塞。尤其，焦油對管道的堵塞給流動也帶來了極大的妨礙。即，不可能維持干餾氣化爐所需的負壓，并暴露出向外部泄漏氣體及發(fā)生爆炸的危險。
2)燃燒時所生成的冷凝性焦油與油，由于燃燒性不良，所以在燃燒室內(nèi)燃燒時，成為增加排氣中的煤煙及公害物質(zhì)含量的主要原因。
3)向干餾氣化爐內(nèi)部過多地流入空氣的情況頻頻發(fā)生。在所生成的可燃性氣體充滿廢物層的空隙及上層部的狀態(tài)下，若混入一定限度以上的空氣，則由于燃燒層的熱作用而有燃燒氣體導(dǎo)致爆炸的危險。迄今為止，干餾焚燒爐的事故為由于幾乎沒有最佳地控制空氣量而導(dǎo)致過多空氣流入而引起的爆炸事故。
由于存在上述的各種問題，上向通風式的焚燒方式，若不是專家則難于運轉(zhuǎn)操作，含有許多危險因素，因此，需要許多用于安全的裝置。實際上，現(xiàn)在，在使用這種類型的焚燒爐的業(yè)界，爆炸事故頻頻發(fā)生而引起人命事故，這就是現(xiàn)狀。
另一目的在于，構(gòu)成使用上述方法的焚燒爐，構(gòu)成可提高焚燒爐內(nèi)燃燒效率的附屬裝置。
若根據(jù)為達到上述目的的本發(fā)明的方式，下向通風式火焰干餾焚燒方法使所生成的干餾氣體流動不經(jīng)過廢物層而通過下向高溫的碳層及灰層來分解冷凝性焦油及油，在高溫下使可燃燒氣體燃燒排出。
還有，根據(jù)本發(fā)明的另一方式，則涉及利用上述焚燒方法進行焚燒的焚燒爐。
還有，根據(jù)本發(fā)明的再另一方式，則設(shè)置攪拌燃燒室廢物的移動爐排，提高未燃燒部分的燃燒效率。
還有，根據(jù)本發(fā)明的再另一種方式，在導(dǎo)引移動爐排的固定爐排上形成多個噴射空氣的空氣供給噴管，使廢物與空氣順利地接觸，同時提高燃燒效果。
圖2為本發(fā)明的下向通風式的火焰干餾焚燒方法的示意圖。
圖3為利用圖2焚燒方法進行焚燒的焚燒爐剖視略圖。
圖4為本發(fā)明其他實施例的焚燒爐剖視略圖。
圖5為圖4移動爐排整體構(gòu)成的立體圖。
圖6為本發(fā)明另一實施例的爐排的構(gòu)成狀態(tài)圖。
圖7為圖6空氣供給裝置的分離構(gòu)成圖。
圖8為圖6空氣供給裝置的結(jié)合構(gòu)成圖。
在上述附圖中，12—本體，13—投入口，14—干餾室，14a—干餾用空氣供給噴嘴，15—爐柵，16—1次燃燒室，17—2次燃燒室，18—3次燃燒室，16a、17a、18a—燃燒用空氣供給噴嘴，19—鍋爐，20—除灰口，21—1次輔助燃燒器，22—2次輔助燃燒器，23—抽風機，100—焚燒爐本體，110—干餾室，111—干餾用空氣供給噴嘴，112—爐柵，120—1次燃燒室，121—燃燒用空氣供給噴嘴，122-1次燃燒器，123—出口，130—2次燃燒室，131—燃燒用空氣供給噴嘴，132—2次燃燒器，140—3次燃燒室，141—燃燒用空氣供給噴嘴，210—固定爐排，212—油壓缸，214—移動爐排，216底模，218—側(cè)面模，220—中間模，222—空氣供給噴管，224—調(diào)節(jié)器，226—主噴管，228輔助噴管。
圖2為表示本發(fā)明的下向通風式的火焰干餾焚燒方法的示意圖。向燃燒室11內(nèi)的燃燒層的上部供給不足理論空氣量約25％的空氣，燃燒在廢物層上所含有的容易燃燒的揮發(fā)成分，同時形成火焰層。在這種過程中，產(chǎn)生熱與CO2、H2O的燃燒氣體，通過火焰的熱分解，殘留有干餾的固態(tài)碳(層A)。
這種碳向下部移動，熱及燃燒氣體也向下方導(dǎo)入，碳與燃燒氣體發(fā)生吸熱反應(yīng)而生成CO2、H2及微量CH4等可燃性氣體(層B)。
此時，在已氣化的碳層與灰層上，上部的燃燒熱除用于氣化的反應(yīng)熱之外，未受到損失，所以它直接地被蓄積起來，而保持400-1000℃的高溫。在干餾層可燃燒性氣體中所含有的冷卻性焦油和油等通過該高溫層而發(fā)生熱解，成為清潔的氣體。這種燃料氣體在吸收水之后，也可使用。
此外，為了使氣化層中用于氣化反應(yīng)之后殘余的殘留碳(通過計算有約為25％的碳殘留)全部燃燒，通過使這種殘留碳及灰向1次燃燒室落下，而且一起燃燒所導(dǎo)入的可燃性氣體，殘留的碳完全燃燒，最終的殘留物變?yōu)闊崃砍首畹蜖顟B(tài)的灰并向外部排出。
這里的特征是，在廢物層的上部形成空氣不足的火焰，同時進行干燥，氣體向下導(dǎo)入，在碳層發(fā)生氣化反應(yīng)，這種可燃性氣體由于通過高溫的殘留碳及灰層而生成不含冷凝性焦油和油的清潔的高溫可燃性氣體。
此時，由于在干餾室的上部往往存在著廢物揮發(fā)成分的火焰，所以即使有空氣突然過多地供給，可燃性氣體也不可能發(fā)生爆炸，安全性高，因此即使是非專家也可運輸操作而不發(fā)生危險情況。
為了利用上述的焚燒方法實現(xiàn)焚燒，構(gòu)成如圖3所示的焚燒爐。
在本體12的一側(cè)上部設(shè)投入口13，由上部投廢物，作為向投入口13的下方一側(cè)供給干餾用空氣的空間構(gòu)成干餾室14，通過1次輔助燃燒器21對投入的廢物點火，通過由干餾用的空氣供給噴嘴14a供給的不足空氣使揮發(fā)成分燃燒并干餾，這樣，干餾室14的上部一側(cè)形成火焰層，同時產(chǎn)生可燃性氣體。
接著，在干餾室14的氣化層所產(chǎn)生的可燃性干餾氣體導(dǎo)入下方，通過高溫的殘留碳及灰層使冷凝性焦油及油分解之后，在1次燃燒室16中與由燃燒用空氣供給噴嘴16a供給的燃燒用空氣混合，由2次輔助燃燒器22點火燃燒。此時，用于氣化反應(yīng)之后殘留的碳與灰一起向爐柵15的下部落下，在1次燃燒室16中繼續(xù)燃燒，變?yōu)榛?，通過除灰口20排出。
此時，在將所生成的燃燒氣體在1次燃燒室中全部燃燒的情況下，增加了由于高溫燃燒熱所產(chǎn)生的NOx，引起燃燒室的過熱破損，因此，在2次燃燒室17及3次燃燒室18分階段地完全消除，使NOx發(fā)生最小，并提高了燃燒效率。
在2次及3次燃燒室內(nèi)分別分布著燃燒用空氣供給噴嘴。若體系達到正常狀態(tài)，則各附助燃燒器息火，自發(fā)地通過廢物繼續(xù)焚燒。
燃燒的高溫排氣在鍋爐19中經(jīng)過熱交換之后通過抽風機23被排出。
利用下向通風式的火焰干餾焚燒方法，通過上述的焚燒爐焚燒高分子，與已有的上向通風式的干餾焚燒方法相比較，具有如下優(yōu)點1)在所生成的可燃燒性氣體內(nèi)冷凝性焦油及油與上向通風式相比減少90％以上，氣體溫度也在高溫(約400-800℃)的狀態(tài)下流出，因此，即使通過管道移送氣體也不會產(chǎn)生堵塞管道的狀況。
2)由于在生成氣體內(nèi)不含有燃燒性不良的冷凝性焦油和油，所以燃燒效率高，而且在燃燒排氣中煤煙或公害物質(zhì)含量也少，還不需要排氣處理裝置，大幅度減少處理負荷。此外，可燃性氣體的保有熱高，容易燃燒。
3)關(guān)于安全性問題，本發(fā)明的方法由于上層部的揮發(fā)成分的燃燒而產(chǎn)生的火焰層經(jīng)常存在，所以即使發(fā)生泄漏空氣也不發(fā)生干餾氣體的爆炸。即，若增加空氣量，通過干餾直接向焚燒狀態(tài)轉(zhuǎn)換，不產(chǎn)生安全上的危險要素。因此，焚燒爐容易連續(xù)運轉(zhuǎn)，即使不是專家亦可運轉(zhuǎn)操作。
4)在干餾速度方面，上向通風式的干餾方法由于熱分解層的熱傳遞幾乎都是對流，所以速度緩慢，而本發(fā)明的方法由于以不足的空氣而火焰直接作為干餾熱使用，所以進行快速干餾。
下面，按照圖4及圖5說明本發(fā)明的其他實施例。
圖4的焚燒爐與上述圖3的焚燒爐基本概念相同，是一種對其若干構(gòu)成形態(tài)進行了變更完善的焚燒爐。
本焚燒爐在本體100的上部一側(cè)設(shè)有投入廢物的干餾室110，在所述干餾室110上設(shè)置有多個干餾用空氣供給噴嘴111，利用通過這些噴嘴供給的不足空氣燃燒揮發(fā)成分并進行干餾。
此時，所述干餾室110的點火是通過設(shè)置在1次燃燒室120上的1次燃燒器122進行的。
這樣，在干餾室110內(nèi)形成火焰層，而且，尤其在上部形成火焰干餾層，在其下部形成氣化層，同時生成可燃性氣體。
然后，在所述干餾室110的下部具有呈階梯式底面的1次燃燒室120，在所述1次燃燒室120的一側(cè)壁面上設(shè)置有多個向1次燃燒室120內(nèi)部注入燃燒用空氣供給噴嘴121，設(shè)置有1次燃燒器122，該燃燒器起著使1次燃燒室120內(nèi)部升溫，使由廢物所發(fā)生的燃燒氣體燃燒的作用。
并且，所述1次燃燒器122使干餾室點火，因此，也起著使火焰發(fā)生的作用。
于是，在所述1次燃燒室120的下部設(shè)有相互連通的2次燃燒室130及2次燃燒室140，在這些燃燒室分別設(shè)有注入燃燒用空氣的燃燒用空氣供給噴嘴131、141，在兩燃燒室的邊界部位設(shè)置有使燃燒室升溫的2次燃燒器132。
另一方面，上述3次燃燒室140由隔壁150與1次燃燒室120分隔。
因此，在干餾室110的氣化層所發(fā)生的可燃燒性干餾氣體導(dǎo)入下方，通過高溫的殘留碳及灰層，分解冷凝性焦油及油，然后與由1次燃燒室120的燃燒用空氣供給噴嘴121供給的燃燒用空氣混合，同時由2次燃燒器132點火燃燒。
此時，用于氣化反應(yīng)后殘余的殘留碳與灰一起向爐柵112的下部落下，在1次燃燒室120繼續(xù)燃燒而變?yōu)榛遥⑼ㄟ^出口123被排出。
在1次燃燒室120將上述生成燃燒氣體全部燃燒時，能增加由高溫燃燒熱所產(chǎn)生的NOx，引起燃燒室的過熱破損，因此，將上述分成燃燒氣體在2次燃燒室130及3次燃燒室140分段地完全消除，使NOx的發(fā)生為最小，提高了燃燒效率。
于是，在與所述1次燃燒室120底面相應(yīng)的階梯式火床124上以一定間隔設(shè)置通過驅(qū)動機構(gòu)作前后移動的移動爐排126，起著攪拌積累在1次燃燒室120的火床面上的廢物的作用。
移動爐排126在固定爐排127之間上下部，完全以階梯式設(shè)置，各移動爐排126通過驅(qū)動機構(gòu)油壓缸125等強制地進行前后移動。但是，此時移動爐排126也可以由導(dǎo)向桿128支撐，在作前后移動動作時保護穩(wěn)定性。
這樣，由上述移動爐排攪拌的廢物可使燃燒用空氣順利地流入排氣物內(nèi)，因此，也帶來了使廢物燃燒效率上升的效果。
下面，按照圖6至圖8說明本發(fā)明其他的實施例。
本實施例除了上述圖4所說明的移動爐排及固定爐排單純的廢物攪拌功能之外，還可以通過這些爐排將外部空氣供給廢物，這是其構(gòu)成形態(tài)改進的實施例。
固定爐排210是由具有一定厚度的扁平形狀的底模216、和位于上述底模兩側(cè)并在底模216的上部作成與外部有區(qū)別的空間部的側(cè)模218，以及位于上述兩側(cè)模218之間的中間模220構(gòu)成。
還有，在上述固定爐排210的給定位置底模216及中間模220埋置可向固定爐排上排出空氣的空氣供給噴嘴222，在這個空氣供給噴嘴222的后位設(shè)有調(diào)節(jié)器224，可調(diào)節(jié)向空氣供給噴管222流入的空氣量。
此時，調(diào)節(jié)器224可在各段分別設(shè)置，調(diào)節(jié)通過各段的空氣供給噴嘴的空氣噴射量。
上述空氣供給噴管222由供給空氣的主噴管226、與由這個主噴管分支的多個輔助噴管228構(gòu)成，所述輔助噴管228通過設(shè)置在底模216上面和中間模220的兩側(cè)面，從底模216的上面和中間模220的兩側(cè)面排出空氣。
此外，輔助噴管228除了在底模216的上面以外，還可在向著焚燒爐內(nèi)部的前面一側(cè)與空氣供給噴管222連接構(gòu)成。
將設(shè)置在底模上的上述輔助噴管228的口徑作得小于空氣供給噴管222的口徑，也可以加快空氣的流動。
因此，通過在使廢物移動的移動爐排周圍固定的固定爐排設(shè)置多個空氣供給噴嘴，在與移動爐排上的廢物移動一起可順利地進行廢物與空氣的混合，因此可使燃燒效率倍增，并可根據(jù)廢物的條件調(diào)節(jié)由固定爐排排出的空氣流量。
如上所述，本發(fā)明通過用下向通風式的干餾焚燒的方法使合成高分子廢物焚燒，可大量地處理合成高分子廢物，可使大氣污染物質(zhì)的發(fā)生為最小、且進行安全焚燒。
此外，通過可使前后移動的移動爐排攪拌廢物，提高向廢物供給的空氣投入量，并增加燃燒效率。
還有，在固定爐排上埋置空氣供給噴管，通過該管向固定爐排的外部供給適量的空氣，同時通過流入空氣與燃燒廢物的空氣順利地接觸，可進一步提高焚燒時的燃燒效率，底模及中間模的儲熱通過對模內(nèi)部空氣的預(yù)熱而供給高溫的燃燒用空氣，具有使燃燒溫度上升并調(diào)節(jié)輔助燃料的附加效果，起著抑制焚燒時發(fā)生污染物質(zhì)數(shù)量的效果。
權(quán)利要求
1.一種下向通風式的干餾焚燒方法，隨1次的干餾氣體與2次的燃燒作業(yè)進行間接焚燒，其特征是將高分子廢物從外部投入干餾室內(nèi)部；向所述干餾室的上部一側(cè)供給理論空氣量的25％左右，同時使投入的所述高分子廢物的揮發(fā)成分燃燒并在廢物的上部形成火焰層，進行火焰干餾；將所述燃燒過程中所產(chǎn)生的熱及燃燒氣體導(dǎo)入下方，在干餾室的下部的碳層形成氣化；將這里所成的可燃性氣體導(dǎo)入下方，與燃燒用空氣混合，形成燃燒層，同時與落下的殘留碳一起燃燒。
2.一種下向通風式的火焰干餾焚燒爐，其特征是，包括一上部側(cè)干餾室(14)，該室設(shè)有干餾用空氣的空氣供給噴嘴(14a)，使通過投入口(13)上部一側(cè)所投入的高分子廢物干餾及氣化；1次燃燒室(16)，該室在所述干餾室(14)的下部設(shè)有供給燃燒用空氣的空氣供給噴嘴(16a)，導(dǎo)引干餾室(14)中所生成的可燃性干餾氣，與通過爐柵(15)落下的殘留氣體一起同由燃燒用空氣供給噴嘴(16a)所供給的空氣混合，燃燒；2次燃燒室(17)及3次燃燒室(18)，該兩室繼所述1次燃燒室(16)之后，為謀求降低NOx與避免局部過熱而提高燃燒效率，則在各自的側(cè)壁上分別設(shè)置燃燒用空氣供給噴嘴(17a)與(18a)。
3.一種下向通風式的火焰干餾焚燒爐，其特征是，包括一干餾室(110)，該室設(shè)置在焚燒爐本體(100)的內(nèi)部上側(cè)，進行廢物的干餾及氣化；1次燃燒室(120)，該室將從所述干餾室(110)落下流入的殘留碳與可燃性氣體進行1次燃燒；2次燃燒室(130)及3次燃燒室(140)，該兩室對由所述1次燃燒室(120)流入的未燃燒氣體進行2次/3次燃燒，減少NOx；移動爐排(126)，該爐排在所述1次燃燒室(120)的火床(124)上階梯式設(shè)置，通過驅(qū)動機構(gòu)前后移動，同時攪拌廢物；和固定爐排(127)，該爐排引導(dǎo)所述移動爐排(126)。
4.一種下向通風式的火焰干餾焚燒爐，包括階梯式設(shè)置的固定爐排、和在所述固定爐排上通過油壓缸進行前后移動而同時攪拌廢物的移動爐排，其特征是，在所述固定爐排(210)的給定部位埋置供給燃燒用空氣的空氣供給噴嘴(222)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的下向通風式的火焰干餾焚燒爐，其特征是，還包括調(diào)節(jié)向所述空氣供給噴管(222)供給空氣量的調(diào)節(jié)器(224)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的下向通風式的火焰干餾焚燒爐，其特征是，所述固定爐排(210)由底模(216)和位于所述底模兩側(cè)的側(cè)面模(218)及位于所述兩側(cè)模之間的中間模(220)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的下向通風式的火焰干餾焚燒爐，其特征是，所述空氣供給噴管(222)被分別埋置在中間模(222)及底模(216)。
全文摘要
一種下向通風式的火焰干餾焚燒方法及利用該法的焚燒爐，使所生成干餾氣體流動不經(jīng)過廢物層而通過下向高溫的碳層及灰層，使冷凝性焦油及油分解，在高溫下使可燃氣體燃燒排出。從而，改善了上向通風式干餾焚燒方法，得到更安全、焚燒性能優(yōu)異的焚燒方法，還構(gòu)成使用該方法的焚燒爐，并以及可提高焚燒爐內(nèi)燃燒效率的附屬裝置。
文檔編號F23G5/24GK1430015SQ0114516
公開日2003年7月16日 申請日期2001年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月31日
發(fā)明者金香元 申請人:高麗燒卻爐工業(yè)株式會社