專利名稱：廢棄物的處理設(shè)備及處理方法
廢棄物的處理設(shè)備及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢棄物的處理設(shè)備及處理方法。更詳細(xì)地說(shuō)，涉及對(duì)包括例如廚房垃 圾、塑料、木質(zhì)垃圾、紙屑等的各種廢棄物衛(wèi)生地進(jìn)行處理時(shí)利用水泥制造工藝的一 部分的處理設(shè)備和處理方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于利用水泥制造工藝的廢棄物處理，已知有例如專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的技術(shù)。該 技術(shù)將焚燒廢棄物用的焚燒區(qū)域設(shè)置于水泥制造成套設(shè)備的煅燒水泥原料用的煅燒爐 的上游側(cè)。而且要將在該焚燒區(qū)域發(fā)生的高溫廢氣使用于在煅燒爐中對(duì)水泥原料的煅 燒。另一方面，將在焚燒區(qū)域發(fā)生的爐渣等引入煅燒爐或窯中作為水泥原料。
在該發(fā)生區(qū)域由于直接燃燒，來(lái)自該區(qū)域的廢氣是燃燒氣體，有相當(dāng)高的溫度。 因此焚燒區(qū)域本身的耐用性就存在問(wèn)題。而且由于利用旋轉(zhuǎn)進(jìn)行廢棄物的輸送和攪拌， 被認(rèn)為也存在燃燒控制困難的問(wèn)題。而且在焚燒區(qū)域直接燃燒的情況下，容易發(fā)生未 燃燒的固態(tài)物體，而且其被投入的煅燒爐內(nèi)氣體中的氧含量低，因此也有對(duì)該煅燒爐 的燃燒容易造成不良影響等問(wèn)題。
專利文獻(xiàn)1:曰本特表2 003 - 5 06299號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述課題而作出的，其目的在于提供為處理各種廢棄物而利用水 泥制造工藝時(shí)可望提高熱能的利用效率和降低設(shè)備成本的廢棄物處理設(shè)備和處理方 法。
本發(fā)明的廢棄物處理設(shè)備，具備對(duì)廢棄物進(jìn)行加熱使其發(fā)生熱分解氣體的氣化 爐、水泥制造成套設(shè)備的預(yù)熱水泥原料的預(yù)熱器、煅燒爐、燒結(jié)爐以及冷卻燒結(jié)的熔 塊的熔塊冷卻器、以及與所述氣化爐中產(chǎn)生的熱分解氣化氣體一起，將微粒狀的炭 (char)和灰分輸送到所述煅燒爐和燒結(jié)爐中的至少一方的氣體輸送通路。
這樣，為了對(duì)廢棄物進(jìn)行處理不是使用焚燒爐，而是使用氣化爐。這種氣化爐具 有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)而使廢棄物部分燃燒和熱分解，而且具有耐用性。而且燃燒所需要的空 氣量比焚燒爐少，發(fā)生的氣體量(熱分解氣體的量)也比焚燒爐少。因此即使是將熱 分解氣體送到煅燒爐的情況下，也不必加大輸送通路的尺寸。而且在氣化爐中發(fā)生的特別小顆粒的炭和灰分與在同一氣化爐中發(fā)生的上述熱分解氣體利用所述氣流輸送將 其輸送到煅燒爐中。而且，將熱分解氣體和炭主要用作燃料，將灰分主要用作水泥原 料。作為燃料送到煅燒爐和燒結(jié)爐的熱分解氣體和微粒炭在短時(shí)間內(nèi)燃燒，因此發(fā)生 未燃燒的氣體流向尾流的可能性很小。
這種廢棄物處理設(shè)備，還可以具備將在所述熔塊冷卻器中對(duì)熔塊進(jìn)行了冷卻的高 溫空氣作為熱分解用的空氣輸送到所述氣化爐的第1高溫空氣供給通路。
上述廢棄物處理設(shè)備可以還具備對(duì)投入氣化爐之前的廢棄物進(jìn)行烘千用的廢棄物 烘干裝置、將在所述熔塊冷卻器中對(duì)熔塊進(jìn)行冷卻后形成的高溫空氣作為烘干用的空 氣提供給所述廢棄物烘干裝置的第2高溫空氣供給通路、以及使在廢棄物烘干裝置中 將廢棄物烘干的空氣返回熔塊冷卻器的空氣返回通路。
上述廢棄物處理設(shè)備，可以還具備將從所述氣化爐排出的剩余物分離去除金屬成 分的辨別裝置、以及將分離去除了金屬成分之后的剩余物作為水泥原料輸送到所述預(yù) 熱器的水泥原料輸入裝置。
最好是所述氣化爐釆用流化床式的氣化爐。在流化床式的氣化爐中，未燃燒的固 態(tài)物體被粉碎，形成小炭粒后被送到煅燒爐或燒結(jié)爐，因此不會(huì)對(duì)煅燒爐或燒結(jié)爐的 燃燒造成不良影響。
本發(fā)明的廢棄物處理方法，包含使廢棄物熱分解產(chǎn)生熱分解氣體的熱分解工序， 將該熱分解工序中產(chǎn)生的熱分解氣體和炭作為燃料使用于水泥制造工藝中的水泥原料 的預(yù)熱工序、煅燒工序以及燒結(jié)工序中的至少一種工序中，以及將該熱分解工序中產(chǎn) 生的灰分作為水泥原料利用。
在這種廢棄物處理方法中，可以將水泥制造工藝中對(duì)熔塊進(jìn)行冷卻后形成的高溫 空氣作為所述熱分解工序中的熱分解用的空氣使用。
在這種廢棄物處理方法中，可以將水泥制造工藝中對(duì)熔塊進(jìn)行冷卻后形成的高溫 空氣作為所述煅燒工序或燒結(jié)工序中使所述熱分解氣體以及所述炭燃燒用的二次空氣 使用。已有在水泥原料的煅燒工序中從熔塊冷卻器引出對(duì)熔塊進(jìn)行冷卻后形成的高溫 空氣，將其作為水泥原料煅燒用的燃燒用空氣使用的技術(shù)。在這種情況下，在本發(fā)明 中可以將該高溫空氣兼用為使上述熱分解氣體和炭燃燒用的二次空氣。
又，上述廢棄物處理方法還包含將在熱分解工序進(jìn)行處理之前的廢棄物烘干的廢 棄物處理工序，可以將對(duì)所述熔塊進(jìn)行冷卻后形成的高溫空氣作為所述廢棄物烘干工 序的烘干用的空氣使用，將烘干廢棄物的空氣混入冷卻熔塊用的冷卻用空氣中。
從所述熱分解工序中排出的剩余物分離去除金屬成分的辨別工序、以及將分離去 除了金屬成分之后的剩余物作為水泥制造工藝中的水泥原料利用。
本發(fā)明的廢棄物的處理設(shè)備及處理方法，可以首先使廢棄物熱分解，以氣體和懸
5浮于氣體中的形態(tài)將由此生成的熱分解氣體和粉末狀炭等有價(jià)值的物體一起取出。從 而能夠有效地利用廢棄物具有的熱量。也就是說(shuō)，將其提供給水泥制造工藝使用。因 此能夠提高能量利用效率，而且能夠謀求降低廢棄物熱分解之后的有價(jià)值的物體的輸 送設(shè)備的成本。


圖1是表示本發(fā)明的廢棄物處理設(shè)備的一實(shí)施形態(tài)的方框圖。 圖2是表示本發(fā)明的廢棄物處理設(shè)備的另一實(shí)施形態(tài)的方框圖。 圖3是表示本發(fā)明的廢棄物處理設(shè)備的又一實(shí)施形態(tài)的方框圖。
符號(hào)說(shuō)明1廢棄物處理設(shè)備
2水泥制造成套設(shè)備
3氣化爐
4分散用的空氣供給通路
5廢棄物輸送通路
6預(yù)熱器
7煅燒器
8(旋轉(zhuǎn)爐式的)燒結(jié)爐
9熔塊冷卻器
10水泥原料送入裝置
11氣體輸送通路
12送出手段
13冷卻用空氣供給通路
14二次空氣供給通路
15集塵機(jī)
16煙lll
17集塵機(jī)
18煙囪
19產(chǎn)品制造工序
21廢棄物處理設(shè)備
22第1高溫空氣供給通路
31廢棄物處理設(shè)備
32廢棄物烘干裝置33 第2高溫空氣供給通路
34 空氣返回通路
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的廢棄物處理設(shè)備和廢棄物處理方法的實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說(shuō) 明。圖1是表示本發(fā)明的廢棄物處理設(shè)備的一實(shí)施形態(tài)的方框圖。圖中表示物流的箭 頭中單線的箭頭主要表示氣體的流動(dòng)，雙線的箭頭主要表示固體的流動(dòng)。
圖1所示的廢棄物處理設(shè)備1是利用水泥制造成套設(shè)備2發(fā)生的廢熱同時(shí)把處理 過(guò)的廢棄物的一部分作為上述水泥制造成套設(shè)備2的水泥原料使用的設(shè)備。圖1中表 示出構(gòu)成廢棄物處理設(shè)備1的一部分的流化床式的氣化爐3。該流化床式的氣化爐3 是熱分解爐，投入其中的廢棄物被加熱分解，得到衛(wèi)生的處理。而且在該氣化爐3中， 發(fā)生熱分解氣體。氣化爐發(fā)生的氣體量比直接燃燒的焚燒爐發(fā)生的氣體量少。因此即 使是如下所述將在這里發(fā)生的氣體作為燃料在煅燒爐或燒結(jié)爐中使用的情況下，也不 會(huì)為此加大煅燒爐或燒結(jié)爐的尺寸，很少造成其他不良影響。
流化床式的氣化爐3的內(nèi)部充填約50(TC 60(TC的沙作為熱介質(zhì)。在氣化爐3上 連接提供一邊使所述沙流動(dòng)，使垃圾部分燃燒一邊使其熱分解的空氣的供給用的分散 用空氣供給通路4。該提供的空氣的溫度約為20(TC-25(TC左右。流化床式的氣化爐 的溫度控制特性良好，能夠穩(wěn)定運(yùn)行。而且與旋轉(zhuǎn)爐式氣化爐相比，氣體的總需要量 少，發(fā)生的炭和灰分與氣體混合浮游于其中，因此能夠原封不動(dòng)地進(jìn)行氣流輸送。也 就是說(shuō)，旋轉(zhuǎn)爐式氣化爐是借助于間接加熱實(shí)現(xiàn)熱分解的氣化爐，因此從該爐中出來(lái) 的炭是大塊的。從而，為了將這種大塊的炭投入焚燒爐或燒結(jié)爐，必須預(yù)先將其粉碎。 但是，流化床式的氣化爐如上所述沒(méi)有這樣的需要。而且旋轉(zhuǎn)爐式氣化爐空氣漏入多， 而流化床式的氣化爐則空氣漏入少，因此總氣體發(fā)生量少，是比較理想的。
氣化爐3上還連接包含輸送要處理的廢棄物用的料斗或傳送帶的廢棄物輸入通路 5。流化床式的氣化爐3中，被投入的廢棄物一邊利用流動(dòng)的沙進(jìn)行粉碎一邊燃燒、熱 分解。由于該沙維持于規(guī)定的溫度，廢棄物的部分燃燒產(chǎn)生的熱有效地起作用。在氣 化爐3中，與熱分解氣體生成的同時(shí)，還生成小顆粒化的炭和灰分。另一方面，包含 作為熱分解之后的剩余物金屬的大顆粒的不燃燒物體一邊通過(guò)沙中下沉一邊從爐底
排出口排出。這樣，熱分解之后的廢棄物利用流化床進(jìn)行所謂比重分離。排出的不燃 燒物體等利用傳送帶或容器等送出手段12送出。隨著不燃燒物體排出的沙返回氣化爐 3內(nèi)。
如下所述，在氣化爐3上連接輸送上述熱分解氣體以及小顆粒的炭和灰分到煅燒 爐7用的氣體輸送通路11。但是，該氣體輸送通路不僅連接于煅燒爐7，可以也連接于下述旋轉(zhuǎn)爐式的燒結(jié)爐8。或者也可以只連接于燒結(jié)爐8。利用傳送帶或容器等送出 手段12送出的不燃燒物體利用未圖示的磁選裝置或鋁篩選裝置等辨別裝置辨別去除金
屬成分。去除金屬成分之后的剩余的不燃燒物體可以作為水泥原料使用。
另一方面，水泥制造成套設(shè)備2具備對(duì)水泥原料進(jìn)行預(yù)熱用的預(yù)熱器6、在約900 'C煅燒預(yù)熱過(guò)的水泥原料用的煅燒爐7、將煅燒過(guò)的水泥原料燒結(jié)形成熔塊用的燒結(jié)爐 8、以及對(duì)熔塊進(jìn)行冷卻用的熔塊冷卻器9。作為預(yù)熱器6,釆用多個(gè)懸掛式發(fā)熱器。 作為燒結(jié)爐采用燒結(jié)爐8。但是并不必限定于這些。該預(yù)熱爐6的最上部連接投入粉末 狀的水泥原料用的水泥原料送入裝置10。
熔塊冷卻器9上連接用于提供冷卻用的空氣的冷卻用空氣供給通路13。而且從熔 塊冷卻器9向煅燒爐7連接將在熔塊冷卻器9對(duì)熔塊進(jìn)行冷卻因而升溫的高溫空氣作 為燃燒用的二次空氣提供給煅燒爐7用的二次空氣供給通路14。來(lái)自熔塊冷卻器9的 排氣的殘余部分在經(jīng)過(guò)集塵器15凈化之后從煙齒18排出分散。在熔塊冷卻器9得到 冷卻的熔塊在產(chǎn)品制造工序19中被粉碎為微粒，經(jīng)過(guò)各種處理成為水泥。
如上所述，熱分解氣體和小粒徑的炭以及灰分不經(jīng)過(guò)分離就從氣化爐3通過(guò)氣體 輸送通路ll提供給煅燒爐7。也就是說(shuō)，小粒徑的炭和灰分利用熱分解氣體通過(guò)氣體 輸送通路ll內(nèi)部借助于氣流輸送。在煅燒爐7中，大量包含于熱分解氣體中的未燃燒 氣體和小粒徑的炭作為燃料消耗。因此不需要特別設(shè)置將氣體成分(熱分解氣體)和 固體成分(炭和灰分)加以分離用的裝置。來(lái)自氣化爐3的熱分解氣體等，其溫度約 為50(TC 60(TC左右，比已有的焚燒爐的排氣低，其發(fā)生量(體積)也小。因此，通 往煅燒爐的氣體輸送通路的大型化和耐高溫化做成的成本的提高能夠得到抑制。而且 有在通往煅燒爐的中途的熱量損失小的優(yōu)點(diǎn)。還有，在如上所述氣體輸送通路連接于 燒結(jié)爐8的情況下，未燃燒氣體和小粒徑的炭作為燒結(jié)爐8的燃料消耗，小粒徑的灰
分作為水泥的原料使用。
圖2表示另一廢棄物處理設(shè)備21。該設(shè)備21與圖1的設(shè)備l的不同點(diǎn)在于，作為 提供給氣化爐3的沙流動(dòng)用以及廢棄物的熱分解用的空氣，采用熔塊冷卻器9的高溫 空氣的一部分。也就是說(shuō)，從熔塊冷卻器9到氣化爐3，連接著提供高溫空氣用的第1 高溫空氣供給通路22。因此氣化爐3上不必設(shè)置從外部提供高溫空氣用的設(shè)備。其他 結(jié)構(gòu)與圖l的設(shè)備l相同，相同的構(gòu)成設(shè)備等上標(biāo)以相同的符號(hào)并省略其說(shuō)明。高溫 空氣的一部分從熔塊冷卻器9到氣化爐3、煅燒爐7、燒結(jié)爐8循環(huán)使用。其結(jié)果是，
能夠謀求降低設(shè)備成本和運(yùn)行成本。
熔塊冷卻器9內(nèi)的空氣溫度的分布為約200。C-約UOO。C。具體地說(shuō)，存在從熔 塊冷卻器9的熔塊入口到熔塊出口溫度下降的溫度梯度。其中提供給氣化爐3的髙溫 空氣的溫度為約25(TC。圖3表示又一廢棄物處理設(shè)備31。該設(shè)備31與圖2的設(shè)備21的不同點(diǎn)在于，設(shè) 置對(duì)投入氣化爐3的廢棄物進(jìn)行預(yù)烘干用的廢棄物烘干裝置32。而且該廢棄物烘干裝 置32的烘干用的空氣采用熔塊冷卻器9的高溫空氣的一部分。其他結(jié)構(gòu)與圖1的設(shè)備 l相同，因此相同的構(gòu)成設(shè)備等上標(biāo)以相同的符號(hào)并省略其說(shuō)明。
廢棄物烘干裝置32上連接著從熔塊冷卻器9提供高溫空氣用的第2高溫空氣供給 通路33。而且從廢棄物烘干裝置32到熔塊冷卻器9上連接著對(duì)廢棄物進(jìn)行烘干后濕度 上升的空氣返回用的空氣返回通路34。對(duì)廢棄物進(jìn)行烘干用的空氣的溫度不必那么高， 因此從熔塊冷卻器9提取溫度最低的區(qū)域的約200'C ~約25(TC左右的空氣送到廢棄物 烘干裝置32。另一方面，對(duì)廢棄物進(jìn)行烘干之后的空氣不僅包含較多濕氣，而且可能 也包含臭氣。因此通過(guò)使該空氣返回熔塊冷卻器9中的溫度比較高的約700°C -80(TC 左右的區(qū)域，使臭氣成分分解。而且，通過(guò)該循環(huán)，空氣中的水分增加，可以期待排 氣系統(tǒng)的電集塵器的集塵效果能夠更好。
在如上所述的實(shí)施形態(tài)中，從熔塊冷卻器9分別將不同溫度的高溫空氣提供給煅 燒爐7、氣化爐3、以及廢棄物烘干裝置32。為了提取對(duì)于供氣目的地合適的溫度的空 氣，在熔塊冷卻器9內(nèi)的上部設(shè)置空氣隔板。
以上說(shuō)明的廢棄物的處理設(shè)備和處理方法中，利用水泥制造工藝對(duì)廢棄物進(jìn)行處 理。其優(yōu)點(diǎn)可以舉出例如不必為了對(duì)廢棄物處理時(shí)發(fā)生的廢氣進(jìn)行處理而設(shè)置新的排 氣處理設(shè)備。也就是說(shuō)，廢棄物熱分解時(shí)發(fā)生的氯化氫利用水泥燒結(jié)過(guò)程中與鈉、鉀 等發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)從廢氣中去除。因此不需要特別設(shè)置去除氯化氫用的裝置。而且廢 棄物熱分解時(shí)發(fā)生的氮氧化物也利用煅燒爐或燒結(jié)爐內(nèi)的還原氣氛還原，因此不需要 設(shè)置特別的氮氧化物的去除設(shè)備。而且熱分解氣體中的未燃燒成分即使是在上述還原 氣氛中也能夠在煅燒爐或燒結(jié)爐內(nèi)的滯留時(shí)間內(nèi)充分完全燃燒。
工業(yè)應(yīng)用性
本發(fā)明的廢棄物處理設(shè)備能夠使廢棄物、熱分解將產(chǎn)生的有價(jià)值物體一起以比較 低溫而且體積小的狀態(tài)提供給水泥制造工藝加以利用，因此即使是與現(xiàn)有的水泥制造 成套設(shè)備并設(shè)的情況下也是能使設(shè)備變得更少的有用的系統(tǒng)。
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權(quán)利要求
1. 一種廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，具備對(duì)廢棄物進(jìn)行加熱使其發(fā)生熱分解氣體的氣化爐、水泥制造成套設(shè)備的預(yù)熱水泥原料的預(yù)熱器、煅燒爐、燒結(jié)爐、以及使燒結(jié)的熔塊冷卻的熔塊冷卻器、以及將微粒狀的炭和灰分與所述氣化爐中產(chǎn)生的熱分解氣化氣體一起輸送到所述煅燒爐和燒結(jié)爐中的至少一方的氣體輸送通路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，還具備將在所述熔塊冷卻器中對(duì)熔塊進(jìn)行了冷卻的高溫空氣作為熱分解用的空氣輸送到所述氣化爐的第1高 溫空氣供給通路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，還具備對(duì)投入所述氣化 爐之前的廢棄物進(jìn)行烘干用的廢棄物烘干裝置、將在所述熔塊冷卻器中對(duì)熔塊進(jìn)行冷 卻后形成的高溫空氣作為烘干用的空氣提供給所述廢棄物烘干裝置的第2高溫空氣供 給通路、以及使在廢棄物烘干裝置中將廢棄物烘干的空氣返回熔塊冷卻器的空氣返回 通路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，還具備將從所述氣化爐 排出的剩余物分離去除金屬成分的辨別裝置、以及將分離去除了金屬成分之后的剩余 物作為水泥原料輸送到所述預(yù)熱器的水泥原料輸入裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項(xiàng)所述的廢棄物處理設(shè)備，其特征在于，所述氣化爐采用流化床式的氣化爐。
6. —種廢棄物處理方法，其特征在于，包含 使廢棄物熱分解產(chǎn)生熱分解氣體的熱分解工序，將熱分解工序中產(chǎn)生的熱分解氣體和炭作為燃料使用于水泥制造工藝中的水泥原 料的預(yù)熱工序、煅燒工序以及燒結(jié)工序中的至少一種工序中，以及將熱分解工序中產(chǎn) 生的灰分作為水泥原料利用。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢棄物處理方法，其特征在于，將水泥制造工藝中對(duì)熔塊進(jìn)行冷卻后形成的高溫空氣作為所述熱分解工序中的熱分解用的空氣使用。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢棄物處理方法，其特征在于，將水泥制造工藝中對(duì)熔塊進(jìn)行冷卻后形成的高溫空氣作為所述煅燒工序或燒結(jié)工序中使所述熱分解氣體以及 所述炭燃燒用的二次空氣使用。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢棄物處理方法，其特征在于，還包含將在所述熱分解工序進(jìn)行處理之前的廢棄物烘干的廢棄物處理工序， 將對(duì)所述熔塊進(jìn)行冷卻后形成的高溫空氣作為所述廢棄物烘干工序的烘干用的空氣使用，將烘干廢棄物的空氣混入冷卻熔塊用的冷卻用空氣中。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢棄物處理方法，其特征在于，從所述熱分解工序中 排出的剩余物分離去除金屬成分的辨別工序、以及將分離去除了金屬成分之后的剩余 物作為水泥制造工藝中的水泥原料利用。
全文摘要
本發(fā)明提供可望能夠利用水泥制造工藝提高熱能的利用效率和降低設(shè)備成本的廢棄物處理設(shè)備。作為解決的手段是本發(fā)明的廢棄物處理設(shè)備，具備對(duì)廢棄物進(jìn)行加熱使其發(fā)生熱分解氣體的氣化爐(3)、水泥制造成套設(shè)備(2)的預(yù)熱水泥原料的預(yù)熱器(6)、煅燒爐(7)、燒結(jié)爐(8)和使燒結(jié)的熔塊冷卻的熔塊冷卻器(9)、以及將微粒狀的炭和灰分與所述氣化爐(3)中產(chǎn)生的熱分解氣化氣體一起輸送到所述煅燒爐(7)和燒結(jié)爐(8)中的至少一方的氣體輸送通路(11)。
文檔編號(hào)C10B53/00GK101434461SQ20071030100
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月13日
發(fā)明者利弘淳, 加藤定史, 市谷昇, 林敏和, 橋元篤志, 片畑正 申請(qǐng)人:川崎成套設(shè)備股份有限公司