專利名稱：將廢棄物的熱分解氣體導(dǎo)入水泥分解爐的廢棄物處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鄰近水泥制造設(shè)備設(shè)置，利用分解爐衛(wèi)生地對廢棄物進行處理用的廢棄物處理設(shè)備，特別是涉及該廢棄物熱分解得到的氣體的有效利用。
背景技術(shù)：
近年來，隨著生活水平的提高，也越來越需要對垃圾進行衛(wèi)生處理，其焚燒處理量在增大也在預(yù)測之中，但是也存在建設(shè)一般的垃圾焚燒爐需要很大的費用，需要很長的工期的問題。而且也需要評價焚燒爐對周圍環(huán)境的影響，對附近的居民公開信息，因此在開工之前需要有很長的時間來準備。而且在日本還存在掩埋焚燒爐發(fā)生的爐灰的掩埋處理場不足的問題，在設(shè)立新垃圾處理場的情況下，灰熔融爐的設(shè)置和灰的再利用方法的確立等是必要條件。另一方面，水泥行業(yè)向來為了降低水泥制造成本，有將可燃性廢棄物作為燃料的一部分利用的動向，提出了有效利用已有的水泥制造設(shè)備對廢棄物進行衛(wèi)生處理的方案。但是，通常垃圾的發(fā)熱量為1000 3000千卡/千克左右，比在水泥窯中通常使用的燃料(在使用媒的情況下，低等級媒的發(fā)熱量為5000 7000千卡/千克)低，因此在將例如來自垃圾的熱分解氣體送往水泥窯混在一起燃燒時，窯內(nèi)的溫度偏低，從而也有燃費不理想的可能。而且來自垃圾的熱分解氣體中包含的水蒸氣對水泥熟料的性狀可能有不良影響， 熱分解氣體在水泥窯中燃燒時，有發(fā)生熱點生成附著物的可能。對此，本申請的發(fā)明人開發(fā)出將氣化爐發(fā)生的熱分解氣體與碳和灰分一起提供給水泥制造設(shè)備的分解爐或燒成爐(窯)的技術(shù)。由于分解爐的溫度比窯低，大約是900°C左右，所以在這里提供的熱分解氣體和碳作為燃料得到有效利用，灰分也成為水泥原料的一部分。又，在分解爐中流入來自窯中的高溫廢氣，作為噴射氣流將水泥原料吹上去，因此在這里提供的熱分解氣體也一邊燃燒一邊向上吹，與水蒸氣等一起被輸送到預(yù)熱器。因此， 不擔(dān)心在窯內(nèi)發(fā)生水泥熟料性狀惡化和附著物的問題。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，廢棄物的熱分解氣體發(fā)熱量比較低，也含有比較多的水蒸氣，因此不能夠說是點火性能、燃燒性能好的燃料。因此在僅將熱分解氣體提供給分解爐的情況下，有可能熱分解氣體會跟著來自窯的廢氣流，沒有充分燃燒就被排出到預(yù)熱器。而且，分解爐不僅形成高溫的窯廢氣能夠流入的結(jié)構(gòu)，而且也能夠流入熟料冷卻器來的高溫廢氣(空氣)，在這種情況下，熱分解氣體一旦跟上冷卻器廢氣的主流，就會在沒有充分燃燒的情況下掠過分解爐排出。鑒于這樣的情況，本發(fā)明的目的在于，改善熱分解氣體導(dǎo)入分解爐的方法，使熱分解氣體在分解爐內(nèi)能夠充分燃燒。這樣能夠有效利用已有的水泥制造設(shè)備，降低其運行成本，同時能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物的衛(wèi)生處理。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明以與具備水泥燒成爐、對其燒成物進行冷卻的熟料冷卻器、以及從該燒成爐或熟料冷卻器中的任意一個流入高溫廢氣的分解爐的水泥制造設(shè)備相鄰設(shè)置的廢棄物處理設(shè)備為對象。而且具備使廢棄物氣化發(fā)生熱分解氣體的氣化爐、將在所述氣化爐發(fā)生的熱分解氣體在保持所含碳和灰分原封不動的情況下輸送到所述分解爐的氣體輸送通道，以及以熱分解氣體的氣流不直接與流入該分解爐內(nèi)的來自所述燒成爐和熟料冷卻器的高溫廢氣的主流發(fā)生干涉的形態(tài)從所述氣體輸送通道向分解爐內(nèi)引入熱分解氣體的氣體導(dǎo)入單元。在這樣的結(jié)構(gòu)中，在鄰近水泥制造設(shè)備設(shè)置的廢棄物處理設(shè)備的氣化爐中廢棄物熱分解發(fā)生熱分解氣體時，將該熱分解氣體在保持所含碳和灰分原封不動的情況下導(dǎo)入水泥制造設(shè)備的分解爐。在分解爐中有來自水泥燒成爐和熟料冷卻器的高溫廢氣流入，水泥原料的輸送過程中加熱同時發(fā)生脫二氧化碳反應(yīng)，但是如果在不直接與該強大的廢氣流的主流發(fā)生干涉的狀態(tài)下導(dǎo)入熱分解氣體，則不會發(fā)生熱分解氣體隨著廢氣流掠過分解爐的情況。從而，能夠使熱分解氣體和碳在分解爐內(nèi)充分燃燒。作為一個例子，也可以是，所述分解爐具有筒狀周壁，從其筒軸方向的一端向另一端，形成所述燒成爐或熟料冷卻器來的廢氣流的主流的情況下，作為氣體導(dǎo)入單元在所述周壁上指向周方向設(shè)置導(dǎo)入口，以便能夠圍繞所述筒軸的周圍旋轉(zhuǎn)地導(dǎo)入熱分解氣體。這樣導(dǎo)入分解爐內(nèi)的熱分解氣體，圍繞來自所述燒成爐的廢氣流的主流旋轉(zhuǎn)，不直接與該主流發(fā)生干涉。通常所述分解爐的周壁在上下方向上延伸，其下端流入來自燒成爐或熟料冷卻器的廢氣構(gòu)成噴流，指向上方。與其相反，也可以從氣體導(dǎo)入口以相對于水平面向下傾斜規(guī)定的傾斜角度導(dǎo)入熱分解氣體，這樣一來，熱分解氣體就不容易跟隨廢氣流流動。但是如果向下傾斜過大，則熱分解氣體流的旋轉(zhuǎn)成分(水平方向的速度)小，因此氣體導(dǎo)入口相對于水平面的傾斜最大也要小于40度，最好是30度以下。而且由于從氣化爐到水泥制造設(shè)備一側(cè)的氣體輸送通道基本上是水平的，因此在氣體導(dǎo)入口至少向下傾斜即可。而且從所述氣體導(dǎo)入口來的熱分解氣體的流速高則有防止上述堆積物造成堵塞的效果，如果流速太高，則在氣體導(dǎo)入口的壓力損失增大，因此也可以以5 30m/s的流速導(dǎo)入熱分解氣體。但是在像上面所述的已有技術(shù)例那樣，燒成爐來的廢氣流入分解爐的周壁下端情況下，通常在該周壁下部設(shè)置將燃燒用的空氣引入的空氣導(dǎo)入口，但是也可以利用該空氣導(dǎo)入口將燃燒用的空氣引入，并且使該氣流與熱分解氣體同樣方向旋轉(zhuǎn)流動地將其引入。 如果這樣做，熱分解氣體的旋轉(zhuǎn)氣流與該燃燒用空氣的旋轉(zhuǎn)氣流一邊相互加強，一邊通過充分混合提高熱分解氣體的點火性能和燃燒性能。為此，最好是空氣導(dǎo)入口也設(shè)置為相對于水平面向下傾斜規(guī)定角度地延伸，同時在該空氣導(dǎo)入口上方的規(guī)定距離上設(shè)置氣體導(dǎo)入口?？諝鈱?dǎo)入口的傾斜角度與氣體導(dǎo)入口的傾斜角度大致相同，或比其稍小即可。于是，在熱分解氣體的旋流下方保持適當間隔形成燃燒用空氣的旋流，向上流動通過分解爐內(nèi)的廢氣流首先與燃燒用空氣的旋流發(fā)生干涉。因此廢氣的主流與熱分解氣體的旋流的干涉受到抑制。而且被上升的廢氣主流向上推的燃燒用空氣旋流將熱分解氣體的旋流向上推，兩者通過分解爐內(nèi)向上形成螺旋狀旋流，同時相互混合。又，在上述分解爐下端連接流通從燒成爐來的廢氣的管道，但是該管道通常向下方延伸后發(fā)生L字形彎折，轉(zhuǎn)向燒成爐的入口。于是，通過該L字形管道內(nèi)向上方改變方向的廢氣流受到管道內(nèi)壁面來的力的作用，向燒成爐一側(cè)偏轉(zhuǎn)，因此氣體導(dǎo)入口也可以設(shè)置于燒成爐一側(cè)的相反側(cè)的周壁上。而且，也可以在上述燒成爐的周壁上，在氣體導(dǎo)入口近旁設(shè)置微細碳粉和重油那樣的通常使用的燃料供給口。這樣一來，比熱分解氣體著火性更好的燃料先著火，成為火種，可以期待能夠提高熱分解氣體的著火性。在這種情況下，也可以減少這些燃料的供應(yīng)量，避免微細碳粉和重油等燃料消耗空氣。又，在上述廢棄物處理設(shè)備中，氣化爐設(shè)置兩臺以上的情況下，設(shè)置兩個以上的氣體輸送通道以輸送各氣化爐來的熱分解氣體，也可以將各氣體輸送通道分別與上述分解爐的周壁的兩個以上的氣體導(dǎo)入口連通。在這種情況下，也可以兩個以上的氣體導(dǎo)入口相互在周方向上保持間隔配置。如果改變看法，本發(fā)明是具有水泥燒成爐，對其燒成物進行冷卻的熟料冷卻器、以及來自該燒成爐或熟料冷卻器任意一個的高溫廢氣流入的分解爐的水泥制造設(shè)備，具備將廢棄物的熱分解氣體在保持所含碳和灰分原封不動的情況下輸送的氣體輸送通道、以及從該氣體輸送通道向分解爐內(nèi)引入熱分解氣體，并且使該熱分解氣體的氣流不與該分解爐內(nèi)的來自上述燒成爐等廢氣流的主流發(fā)生干涉的氣體導(dǎo)入單元。如果采用這種水泥制造設(shè)備，則能夠以低成本實現(xiàn)廢棄物的衛(wèi)生處理。如上所述，如果采用本發(fā)明，則能夠防止從廢棄物處理設(shè)備的氣化爐輸送出并引入水泥制造設(shè)備的分解爐的熱分解氣體隨著來自燒成爐和熟料冷卻器的廢氣流被吹走，能夠在分解爐中使其充分燃燒。從而，能夠有效利用已有的水泥制造設(shè)備，而且能夠在降低運行成本的同時實現(xiàn)廢棄物的衛(wèi)生處理。


圖1是本發(fā)明第1實施形態(tài)的廢棄物處理設(shè)備以及水泥制造設(shè)備的系統(tǒng)圖。圖2A是在上述水泥制造設(shè)備中從右側(cè)觀察旋轉(zhuǎn)窯所示的分解爐的正視圖。圖2B是從旋轉(zhuǎn)窯側(cè)觀察分解爐的右側(cè)面圖。圖3A是放大表示分解爐的下部的正視圖。圖;3B是放大表示分解爐的下部的右側(cè)面圖。圖3C是放大表示分解爐的下部的左側(cè)面圖。圖3D是放大表示分解爐的下部的俯視圖，分解爐的一部分省略。圖4A是表示分解爐內(nèi)的窯廢氣流的CFD模擬圖。圖4B是表示燃燒用的空氣流的與圖4A相當?shù)膱D。圖5A是表示設(shè)置兩個氣體導(dǎo)入口的變形例的與圖3A相當?shù)膱D。圖5B是表示設(shè)置兩個氣體導(dǎo)入口的變形例的與圖:3B相當?shù)膱D。圖5C是表示設(shè)置兩個氣體導(dǎo)入口的變形例的與圖3C相當?shù)膱D。圖5D是表示設(shè)置兩個氣體導(dǎo)入口的變形例的與圖3D相當?shù)膱D。
5
圖6是冷卻器廢氣流入分解爐的第2實施形態(tài)的與圖1相當?shù)膱D。圖7是表示氣體導(dǎo)入口的傾斜角度與水平方向的氣體流速的關(guān)系的曲線圖。圖8是表示從熱分解氣體導(dǎo)入口向高度方向的一氧化碳濃度的無因次標準偏差的變遷的曲線圖。符號說明
100廢棄物處理設(shè)備；
1氣化爐；
6氣體輸送管線(氣體輸送通道)；
200水泥制造設(shè)備；
10懸掛式預(yù)熱器；
20分解爐；
21下部管道；
23側(cè)壁部(筒狀側(cè)壁)；
24傾斜部；
25空氣供給口 ；
26燃料供給口 ；
27氣體導(dǎo)入口(氣體導(dǎo)入單元)； 30旋轉(zhuǎn)窯(燒成爐)；
40空氣淬火冷卻器(熟料冷卻器)。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明的理想的實施形態(tài)進行說明。圖1是第1實施形態(tài)的廢棄物處理設(shè)備100以及與其相鄰設(shè)置的水泥制造設(shè)備200的總體系統(tǒng)圖。圖中左側(cè)表示的廢棄物處理設(shè)備100在氣化爐1中使廢棄物熱分解，將發(fā)生的氣體(熱分解氣體)用在水泥的燒成工序中混合燃燒。一廢棄物處理設(shè)備一
在廢棄物處理設(shè)備100中收集例如家庭來的一般廢棄物、包含廢塑料的工業(yè)廢棄物等、以及包含可燃性物體的廢棄物。這些廢棄物通過陸上輸送等運來，被投入槽2內(nèi)的料斗 2a，利用未圖示的破碎機進行破碎。這樣破碎過的廢棄物利用吊車3輸送，投入料斗和傳送帶等構(gòu)成的輸送裝置4，借助于該輸送裝置4的動作送到氣化爐1。作為一個例子，圖示的氣化爐1是流動層式的氣化爐，在爐內(nèi)的下部形成的流動沙(流動介質(zhì))層借助于空氣流動化。送往流動層的空氣在圖例中利用送風(fēng)機5從廢棄物的槽2吸出，利用供應(yīng)管線fe提供給氣化爐1。因此廢棄物的槽2內(nèi)保持于負壓，異常臭味不容易泄漏到外部。流動層溫度通常為500 60(TC左右，廢棄物一邊在流動沙的作用下分散，一邊熱分解，廢棄物的一部分燃燒也促進熱分解。然后，廢棄物的熱分解氣體從氣化爐1的上部排出，借助于氣體輸送管線6 (氣體輸送通道)向水泥制造設(shè)備200輸送。在該熱分解氣體中，作為未燃燒成分的碳和灰分作為小顆粒浮游著，與熱分解氣體一起被輸送。還有，在氣體輸送管線中途設(shè)置開閉式的調(diào)節(jié)風(fēng)門，在廢氣物處理設(shè)備100停止運行時可以關(guān)閉調(diào)節(jié)風(fēng)門。
一水泥制造設(shè)備一
水泥制造設(shè)備200在圖例中具備一般的NSP窯。水泥原料在作為預(yù)熱器的懸掛式預(yù)熱器10中預(yù)熱后，用分解爐20加熱到900°C左右(煅燒)，在作為燒成爐的旋轉(zhuǎn)窯30中，以 1500°C左右的高溫進行燒成。通過旋轉(zhuǎn)窯30的燒成物在空氣淬火冷卻器40中驟冷，成為顆粒狀的水泥熟料，然后送到圖外的精制工序中。上述懸掛式預(yù)熱器10具有在上下方向并排左右鋸齒狀設(shè)置的多級旋流器11。旋流器11分別一邊利用渦旋狀氣流輸送水泥原料一邊與從下一級吹入的高溫廢氣進行熱交換。該廢氣流如下所述，從旋轉(zhuǎn)窯30來的高溫廢氣(以下簡稱為“窯廢氣”)通過分解爐20 內(nèi)上升，被提供給最下一級的旋流器11。窯廢氣如圖中虛線所示，通過旋流器逐級上升，到達最上一級的旋流器11，從該處向廢氣管線50流出。如圖所示，在廢氣管線50設(shè)置誘導(dǎo)窯廢氣將其往煙囪51送出用的大容量的誘導(dǎo)通風(fēng)機52，在該誘導(dǎo)通風(fēng)機52的更前一側(cè)、即廢氣流的上游側(cè)，介入設(shè)置氣體冷卻器53以及集塵機M。誘導(dǎo)通風(fēng)機52具備通過懸掛式預(yù)熱器10和分解爐20從旋轉(zhuǎn)窯30引導(dǎo)出大量廢氣，同時還有從上述氣化爐1誘導(dǎo)出熱分解氣體的功能。另一方面，在懸掛式預(yù)熱器10的各旋流器11中，如上所述水泥原料與高溫窯廢氣進行熱交換后，如圖中實線所示，向下方降落，向下一級旋流器11移動。這樣從最上一級的旋流器11依序逐級通過多個旋流器11時，水泥原料得到充分預(yù)熱，從最下一級的上面一級旋流器11向分解爐20提供。分解爐20在上下方向延伸地設(shè)置于旋轉(zhuǎn)窯30的窯后部，詳細情況將參照圖2和圖3下面敘述，向其下部流入來自旋轉(zhuǎn)窯30的高溫的窯廢氣，同時如上所述從旋流器11對其提供水泥原料。而且對分解爐20的下部提供來自上述氣化爐的熱分解氣體和微細碳粉等，而且提供來自空氣淬火冷卻器40的高溫的冷卻器廢氣作為使其燃燒用的空氣。在分解爐20的下端連接大概為L字形的下部管道21，將其在與旋轉(zhuǎn)窯30之間加以連接，該下部管道21從分解爐20下端向下方延伸后向旋轉(zhuǎn)窯30 —側(cè)彎折，大致水平延伸。通過該下部管道21向分解爐20下端送入高溫的窯廢氣，作為噴流向上方吹。利用該窯廢氣流將水泥原料向上吹送。在這樣向上吹送通過分解爐20內(nèi)部上升時，水泥原料被加熱到900°C左右，石灰成分的80% 90%發(fā)生脫二氧化碳反應(yīng)。然后通過連接于分解爐20最上部的上部管道 22，向懸掛式預(yù)熱器10的最下一級旋流器輸送。在這里，窯廢氣與水泥原料分離，向上一級旋流器11移動，另一方面，水泥原料從旋流器11的下端落下，到達旋轉(zhuǎn)窯30的入口。旋轉(zhuǎn)窯30是將一個例如長達70 IOOm的橫向長圓筒狀的旋轉(zhuǎn)窯從入口向出口稍微向下傾斜配置形成的。旋轉(zhuǎn)窯圍繞其軸心緩慢旋轉(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，煤、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))，其一部分燒成到半熔融狀態(tài)。該水泥燒成物在空氣淬火冷卻器40中受到冷風(fēng)驟冷，形成顆粒狀的水泥熟料。然后，水泥熟料儲藏于熟料倉庫后，添加石膏等進行成分調(diào)整，然后經(jīng)過研磨粉碎為細粉(精加工工序)(圖示和詳細說明省略)。另一方面，從燒成物中取得熱量升高到800°C左右的冷卻器廢氣，如上所述，作為燃燒用的空氣提供給分解爐20。也就是說，回收廢熱使分解爐20 中的燃燒用空氣升溫，以此謀求提高熱效率。
一分解爐的結(jié)構(gòu)一
下面參照圖2A、2B、圖3A 3D對本實施形態(tài)的分解爐20的結(jié)構(gòu)，特別是能夠合適地引入熱分解氣體和燃燒用空氣用的結(jié)構(gòu)進行詳細說明。圖2A是從右側(cè)觀察旋轉(zhuǎn)窯30所示的分解爐20的正視圖，圖2B是從旋轉(zhuǎn)窯30 —側(cè)觀察分解爐的右側(cè)面圖。而圖3A 圖3C分別是放大表示分解爐20的下部的正視圖、右側(cè)面圖、左側(cè)視圖，圖3D是放大表示分解爐20 的下部的俯視圖，分解爐的一部分省略。如圖2A、2B所示，分解爐20為上下延伸的圓筒狀，從其上端到下部的大部分為大致相同直徑的側(cè)壁部23 (筒狀周壁)，在其下方連接下面較窄的斜壁部M。在該斜壁部M 的下端連接大致為L字形的下部管道21的上端部。如上所述，高溫的窯廢氣作為噴流通過下部管道21從旋轉(zhuǎn)窯30流入，在分解爐20內(nèi)從其下端向上吹。如在圖3A中的灰色箭頭所示，在下部管道21內(nèi)流通的窯廢氣流從旋轉(zhuǎn)窯30的側(cè)面(右側(cè))流入大概為L字形的下部管道21的水平部分，在曲折部分轉(zhuǎn)向上方。這樣流動的方向改變時，由于從下部管道21的內(nèi)壁面受到的力的作用，通過分解爐20下部的上升的窯廢氣主流向旋轉(zhuǎn)窯30 —側(cè)偏(圖中有夸張表示)。其后，窯廢氣的主流通過分解爐20內(nèi)部一邊上升一邊慢慢往中心靠，而且受到燃燒用空氣的旋流的影響，變得具有旋轉(zhuǎn)成分。這樣的窯廢氣流一邊將水泥原料向上吹一邊來到分解爐20上端從該處流向上部管道22，上部管道22向上方延伸后，向與下部管道21 相反一側(cè)彎曲，到達最下一級的旋流器11 (參照圖1)。對分解爐20的下部提供作為燃料的微細碳粉和燃燒用的空氣，使其以這樣的窯廢氣流適當相互干涉，適度混合升溫。也就是說，像放大表示于圖3A 3C那樣，在分解爐 20下端的斜壁部M，以相對于水平面向下傾斜的狀態(tài)設(shè)置燃燒用空氣的導(dǎo)入口 25。對該空氣導(dǎo)入口 25提供如上所述從空氣淬火冷卻器40來的高溫的冷卻器廢氣?？諝鈱?dǎo)入口 25如圖A的跟前一側(cè)所示，設(shè)置于分解爐20的側(cè)壁部23中的正面?zhèn)龋?如圖3D所示，從上方觀察時，不是向著分解爐20的中心的上下軸線20a (筒軸線)，而是與其相對指向30 45度左右的圓周方向。因此從空氣導(dǎo)入口 25向分解爐20內(nèi)導(dǎo)入的燃燒用空氣流如圖3B的白箭頭所示，沿著斜壁部M內(nèi)周，圍繞上下軸線20a周圍旋轉(zhuǎn)。又，空氣導(dǎo)入口 25的剖面形狀在圖例中為上底比下底長的臺型，斜邊按照分別對應(yīng)的斜壁部M的傾斜度傾斜。空氣導(dǎo)入口 25的流入截面積比下述燃料供給口沈和氣體導(dǎo)入口 27大，因此其流量也較大。該流量較多的燃燒用空氣的旋流與從下方來的窯廢氣主流適度相互干涉。而且如圖4B所示，空氣流一邊旋轉(zhuǎn)一邊向上，另一方面，窯廢氣流如圖4A 所示，一邊上升一邊旋轉(zhuǎn)。圖4A、4B是CFD模擬圖，從旋轉(zhuǎn)窯30 —側(cè)觀察，分解爐20內(nèi)的窯廢氣流與燃燒用空氣流分別用流線模擬表示。從圖4A可知，從其下端形成噴流流入分解爐20內(nèi)的窯廢氣主流推壓從左側(cè)空氣導(dǎo)入口 25引入的燃料用空氣流(用白色箭頭表示)，使其向圖中右側(cè)偏， 其后，以旋轉(zhuǎn)成分緩慢地盤旋并上升。另一方面，從圖4B可知，從空氣導(dǎo)入口 25來的燃燒用空氣流，在分解爐20的下端的斜壁部M—邊旋轉(zhuǎn)一邊借助于下方來的窯廢氣流(灰色箭頭所示)向上推，流向上方。燃燒用空氣流的一部分跟著窯廢氣流主流急劇上升，但是另一部分氣流卷繞著窯廢氣主流向上盤旋。
在分解爐20的側(cè)壁部23的最下部，設(shè)置燃料供給口沈，以便能夠與這樣一邊盤旋一邊向上的空氣流混合。向該燃料供給口沈提供的燃料是例如微細碳粉、天然氣、重油等， 使用微細碳粉的情況下，利用空氣流對其進行輸送，從燃料供給口沈?qū)⑵湎蚍纸鉅t20內(nèi)吹入即可。采用天然氣或重油作為燃料的情況下，以規(guī)定的壓力將其從燃料供給口沈噴射即可。如圖3A 3C分別所示，兩個燃料供給口沈在側(cè)壁部23的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)确謩e大致水平延伸設(shè)置。又，從圖3D可知，兩個燃料供給口沈在旋轉(zhuǎn)窯30 —側(cè)和其相反側(cè)偏開平行設(shè)置。換句話說，兩個燃料供給口沈在同一圓周上相互偏開大約180度相位在其圓周的切線方向上設(shè)置，以便能夠分別沿著側(cè)壁部23的內(nèi)周吹入燃料。而且這兩個燃料供給口沈中，側(cè)壁部23的正面?zhèn)鹊娜剂瞎┙o口的正上方附近設(shè)置熱分解氣體的導(dǎo)入口 27，在其上方設(shè)置水泥原料投入口觀。氣體導(dǎo)入口 27將如上所述利用氣體輸送管線6從廢物處理設(shè)備100輸送來的熱分解氣體以下面說明的規(guī)定的狀態(tài)引入分解爐20內(nèi)。又，從原料導(dǎo)入口觀投入如上所述從旋流器11落下來的水泥原料。如圖3A 3C所示，氣體導(dǎo)入口 27在空氣導(dǎo)入口 25上方以規(guī)定的間隔(例如2 6m)設(shè)置，在圖例中，與空氣導(dǎo)入口 25—樣相對于水平面向下導(dǎo)入熱分解氣體。又，從圖3D 可知，氣體導(dǎo)入口 27在分解爐20的側(cè)壁部23設(shè)置于旋轉(zhuǎn)窯30 —側(cè)的相反側(cè)，指向周方向， 以便沿著該周壁部23的內(nèi)周導(dǎo)入熱分解氣體。從該氣體導(dǎo)入口 27導(dǎo)入的熱分解氣體沿著分解爐20的側(cè)壁部23的內(nèi)周流動，如圖3B的黑箭頭所示，在燃燒用空氣的旋流(白箭頭所示)上方并排著圍繞上下軸線20a周圍旋轉(zhuǎn)。換句話說，從氣體導(dǎo)入口 27導(dǎo)入的熱分解氣體圍繞通過分解爐20的大致中央向上吹的窯廢氣的主流周圍旋轉(zhuǎn)流動，與該主流不直接發(fā)生干涉。又，在熱分解氣體旋流的下方形成更多流量的燃燒用空氣的旋流以此抑制熱分解氣流與窯廢氣流的干涉。也就是說，參照圖4A等，如上所述窯廢氣的主流在分解爐20下部受到燃燒用空氣流的推壓偏向空氣導(dǎo)入口 25的相反側(cè)，因為這樣能夠?qū)岱纸鈿怏w引向窯廢氣主流偏向的一側(cè)的相反側(cè)。而且，在本實施形態(tài)中，參照圖3A等，如上所述，在L字形的下部管道21，彎折的窯廢氣主流在通過分解爐20下部上升時偏向旋轉(zhuǎn)窯30 —側(cè)，而將熱分解氣體引向與其相反的一側(cè)，借助于此，能夠抑制熱分解氣流與窯廢氣流之間的干涉。這樣做，抑制了熱分解氣流與窯廢氣流之間的相互干涉，另一方面，參照圖4B，如上所述，燃燒用空氣的旋流與下方來的窯廢氣流相互干涉充分升溫，同時被向上推。這樣被向上推的燃燒用空氣流與在其上方并排旋轉(zhuǎn)的熱分解氣流充分混合并且上升時，熱分解氣體能夠充分燃燒。又，使將熱分解氣體導(dǎo)向分解爐20的方向不同以進行調(diào)查。例如，圖3D所示，以旋轉(zhuǎn)窯30—側(cè)為基準，用角度θ 1表示氣體導(dǎo)入口 27的水平面內(nèi)的位置和方向；如圖3C所示，用角度θ 2表示相對于氣體導(dǎo)入口 27的水平面向下傾斜的角度。對于該向下傾斜的角度θ 2，由于從氣化爐1到旋轉(zhuǎn)窯30 —側(cè)的氣體輸送管線6基本上是水平的，因此在氣體導(dǎo)入口 27至少向下傾斜(θ 2 > 0)就特別沒有問題。但是如圖7所示，如果θ 2過大，則熱分解氣流的旋轉(zhuǎn)成分(水平方向的速度)小，因此θ 2最大也只能在40度以下，30度以下是理想的。
還有，從熱分解氣體與窯廢氣或燃燒用空氣的混合的考慮出發(fā)，可以說氣體導(dǎo)入口 27處的熱分解氣體的流速越高越好，但是如果流速高起來，則氣體導(dǎo)入口 27的壓力損失變大，例如在氣體的流速為30m/s的情況下為0. 3 0. 5kPa左右。因此，為了使在氣體導(dǎo)入口 27的壓力損失不變得過大，熱分解氣體的流速在30m/s以下是理想的。另一方面，如果氣體流速慢，則氣體的旋轉(zhuǎn)力小，過多伴隨窯廢氣流，因此氣體流速最好是與窯廢氣流速相同水平的5m/s以上。而且，圖8表示為調(diào)查熱分解氣體中的一氧化碳在分解爐20內(nèi)的擴散狀況而實施的模擬的結(jié)果。圖8的橫軸表示從熱分解氣體投入口起算的高度，縱軸表示一氧化碳濃度的無因次標準偏差，也就是說，一氧化碳濃度的無因次標準偏差越小，則被認為分解爐20 內(nèi)熱分解氣體的混合越好。在本模擬中沒有考慮一氧化碳的燃燒。從圖8可知，在熱分解氣體投入口附近，一氧化碳濃度的無因次標準偏差大，熱分解氣體的混合不充分?？芍獜臒岱纸鈿怏w投入口越是向上，一氧化碳濃度的無因次標準偏越是變小，熱分解氣體與空氣的混合得到促進。還有，該圖中的情況A、情況Cl、情況C2、情況D1、情況D2表示將熱分解氣體導(dǎo)入分解爐20的方向不同的5種情況。具體地說，方便使如圖3D所示氣體導(dǎo)入口 27的水平面內(nèi)的方向以旋轉(zhuǎn)窯30 —側(cè)為基準表示的θ i有3種不同角度以及如圖3C所示氣體導(dǎo)入口 27相對于水平面內(nèi)向下傾斜的角度θ 2有2種不同角度。更具體地的表示見下表。
權(quán)利要求
1.一種廢棄物處理設(shè)備，所述廢棄物處理設(shè)備與具備水泥燒成爐、對其燒成物進行冷卻的熟料冷卻器、以及從該燒成爐和熟料冷卻器中的任意一個流入高溫廢氣的分解爐的水泥制造設(shè)備相鄰設(shè)置，其中，所述廢棄物處理設(shè)備具備使廢棄物氣化發(fā)生熱分解氣體的氣化爐；將在所述氣化爐發(fā)生的熱分解氣體在保持所含碳和灰分原封不動的情況下輸送到所述分解爐的氣體輸送通道；以及以熱分解氣體的氣流不直接與流入所述分解爐內(nèi)的所述高溫廢氣的主流發(fā)生干涉的形態(tài)從所述氣體輸送通道向所述分解爐內(nèi)引入熱分解氣體的氣體導(dǎo)入單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，被引入所述分解爐的所述熱分解氣體滯留于分解爐時至少有2秒鐘以上以850°C以上的溫度燃燒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，所述分解爐具有筒狀周壁，從其筒軸方向的一端向另一端，形成來自所述燒成爐或熟料冷卻器的廢氣流的主流；所述氣體導(dǎo)入單元由在所述筒狀周壁上指向周方向設(shè)置，圍繞所述筒軸的周圍旋轉(zhuǎn)地導(dǎo)入熱分解氣體的氣體導(dǎo)入口構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，所述分解爐的筒狀周壁在上下方向上延伸，流入其下端的來自所述燒成爐或熟料冷卻器的廢氣構(gòu)成噴流，指向上方；另一方面，所述氣體導(dǎo)入口以相對于水平面向下傾斜比0度大且在40度以下的傾斜角度導(dǎo)入熱分解氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，從所述氣體導(dǎo)入口以5 30m/s的流速導(dǎo)入熱分解氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，來自所述燒成爐的廢氣流入所述分解爐的筒狀周壁的下端，另一方面，在該筒狀周壁下部，設(shè)置導(dǎo)入燃燒用的空氣的空氣導(dǎo)入口，在與熱分解氣體相同的方向上形成旋轉(zhuǎn)氣流；在所述空氣導(dǎo)入口的上方，以規(guī)定的間隔設(shè)置所述氣體導(dǎo)入口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，所述空氣導(dǎo)入口以相對于水平面向下傾斜規(guī)定的傾斜角度引入燃燒用的空氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，在所述分解爐的下端連接向下方延伸后L字形折曲地到達所述燒成爐的入口的管道；所述氣體導(dǎo)入口在所述分解爐的筒狀周壁中設(shè)置于所述燒成爐一側(cè)的相反側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，在所述分解爐的筒狀周壁上所述氣體導(dǎo)入口近旁設(shè)置燃料供給口。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，設(shè)置兩臺以上的所述氣化爐，從各個氣化爐輸送熱分解氣體的兩條以上的氣體輸送通道分別與所述分解爐的筒狀周壁上設(shè)置的兩個以上的氣體導(dǎo)入口連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及將廢棄物的熱分解氣體導(dǎo)入水泥分解爐的廢棄物處理設(shè)備，其與具備水泥燒成爐(30)、對其燒成物進行冷卻的熟料冷卻器(40)、以及從該燒成爐和熟料冷卻器中的任意一個流入高溫廢氣的分解爐(20)的水泥制造設(shè)備(200)相鄰設(shè)置。其中，具備使廢棄物氣化發(fā)生熱分解氣體的氣化爐(1)、以及將發(fā)生的熱分解氣體在保持所含碳和灰分原封不動的情況下輸送到分解爐(20)的氣體輸送通道(6)。向分解爐(20)內(nèi)，以熱分解氣體不直接與來自燒成爐(30)或熟料冷卻器(40)的廢氣流的主流發(fā)生干涉的形態(tài)導(dǎo)入熱分解氣體，防止其刮過，使其充分燃燒。以此有效利用已有的水泥制造設(shè)備，以低成本實現(xiàn)廢棄物的衛(wèi)生處理。
文檔編號F23G5/027GK102466229SQ20101053291
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者井上英二, 何承發(fā), 利弘淳, 加藤定史, 市谷升, 李大明, 李朝暉, 楊長青, 林敏和, 橋元篤志, 汪克春, 片畑正, 程小兵, 郭文叁 申請人: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, 安徽海螺建材設(shè)計研究院, 安徽海螺集團有限責(zé)任公司, 安徽銅陵海螺水泥有限公司, 川崎重工業(yè)株式會社