CN1298438A - 具有低游离氧含量烟雾的垃圾热分解处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垃圾的热分解处理设备,包括:一个热分解室(12),一个与热分解室连接、对热分解气体进行燃烧并提供燃烧气体的燃烧室(19),一个安装在燃烧室(19)上、对来自热分解室(12)的气体进行燃烧的紊流燃烧器(18),一个与燃烧室(19)连通,以便在燃烧室中产生的燃烧气体可以进行后燃而另一部分气体输入到热分解室(12)中的后燃烧室(25),一条用于燃烧器(18)的预热燃烧氧气供给管路(22),以及对供给燃烧室(19)的燃烧器(18)的氧气量进行调节,以便在燃烧室出口产生基本没有游离氧的燃烧气体的调节装置。

Description

具有低游离氧含量烟雾的垃圾热分解处理设备

本发明涉及垃圾、例如工业垃圾和/或城市垃圾的热分解处理。

根据文献EP-A-0524847，一种工业垃圾和/或城市垃圾处理设备尤其包括一个垂直活动床热分解反应器的垃圾处理设备。

确切地说，垃圾从热分解反应器上部输入，在重力作用下进入基本竖直的反应器中。热气体从反应器下部输入，呈穿过垃圾床的上升气流，逐渐将其能量供给固体物料。根据该设备(所述文献中图2所示的设备)的一个实施例，所述热气体主要由其氧含量加以控制的流化床热分解废弃物的燃烧所产生的流出物构成。氧含量的控制是借助于一个反馈回路进行的。

主要由焦炭和矿物质构成的热固体物料通过位于反应器底部的一个管路排出。

根据该文献，某些垃圾具有不均匀特性，使热分解气体的发热量变化较大。因此，用燃烧器燃烧这些物料会导致火焰的稳定性问题。

因此，流化床要加以选择，因为流化床热惯性较大，即使待燃烧气体发热量显著降低，也可以确保热分解气体稳定燃烧。

正如以上所述，一部分由流化床反应器产生的烟雾被引向垃圾热分解反应器，另一部分烟雾用于预热燃烧空气。因此，输入到流化床反应器中的燃烧空气量调节成使热分解气体始终保持较小的氧含量，如前所述。

根据所述文献，用于热分解的热气体的氧含量小于10％，最好小于4％(体积)。

本发明旨在改进这种设备。

为此，本发明提出一种垃圾的热分解处理设备，这种设备包括：

-一个通过与一种热气体直接接触而进行热分解的垃圾热分解室，

-一条使热气体输入到热分解室中的输入管路，

-一条排出热分解室中气体的排出管路，

-一个燃烧室，该燃烧室与排出管路进行流体连通，以便使来自热分解室的气体进行燃烧，并且与输入管路进行流体连通，以便供给由来自热分解室的气体的燃烧所产生的燃烧气体，

其特征在于：

-一个紊流燃烧器安装在燃烧室上，并且与排出管路相连，以便燃烧来自热分解室的气体，

-一个后燃烧室与燃烧室进行流体连通，适于使一部分在燃烧室中产生的燃烧气体进行后燃，另一部分燃烧气体输入到输入管路中，

-一条对燃烧器供给以预定温度预热的燃烧氧气的供给管路，以及

一对供给燃烧室燃烧器的氧气量进行调节的调节装置，用于在所述燃烧室的出口产生基本没有游离氧的燃烧气体。

根据这样的配置，可以最佳地控制输入到热分解室中的燃烧气体的氧含量。特别是，紊流燃烧器可以使燃烧氧气与稀释在来自前一个处理周期的大量惰性燃烧烟雾中的可燃热分解气体进行最佳混合，从而进行最佳燃烧。

因此，使用调节装置，可以较好地调节供给所述燃烧器的燃烧氧气量，以便用于输入到热分解室的燃烧气体基本没有游离氧。

此外，对于未进入热分解室的燃烧气体或烟雾来说，后燃可以使发生在燃烧室中的缺氧燃烧更为充分。

因此，在后燃烧室的出口具有其热能可以直接利用的燃烧气体或烟雾，而无需进行另外的处理。

根据最佳配置，可以将下列情况结合起来：

-一个热交换器布置在输入管路上，用于使燃烧空气预热到600℃至800℃；

-燃烧器也被供给丙烷气或天然气；

-进入热分解室的燃烧气体保持在450℃至750℃，最好保持在650℃左右；

-热分解室保持在100毫巴至1.2巴的恒定压力；

-后燃烧室向一个蒸汽发生器供热；

-来自热分解室的残留固体物料被分类，由此而获得的含碳残留固体物料输入到另一个燃烧室进行燃烧，该燃烧室也向另一个蒸汽发生器供热；

-来自每个蒸汽发生器的蒸汽共同以能量形式用于发电。

所述后几种配置可以使来自垃圾的所有可燃物料就地燃烧，生产蒸汽，从而进行发电。

热分解室可以是水平式的，其中，物料由拖车承载，这些拖车通过一个机械装置移动穿过热分解室。在这种情况下，配置流体连接装置，这些流体连接装置适于在输入管路以及配置在拖车上并且与拖车的固体物料接纳区域相连通的一个连接区域之间建立流体连接。

根据另一个实施例，热分解室由一个填料炉构成，该炉包括：

-一个可以密封封闭的垃圾装料口，

-一个使炉内热分解残留固体物料排出的可以密封封闭的出料口，

-使炉内接纳垃圾固定装料的接收装置，

-使构成热气体的再循环热分解气体输入到炉中并直接输入到固定装料中的输入装置，以便通过垃圾与所述热气体的直接接触进行热分解，以及

-排出炉内由垃圾热分解处理形成的热分解气体的排气装置。

这种炉的优越性尤其在于，可以处理体积大的垃圾例如轮胎。特别是，当物料不均匀即颗粒度不定时，这种炉解决了竖直流化床式炉、例如前述文献EP-A-0524847提出的炉所存在的物料输入和排出***的堵塞问题。

有利的是：

-接收装置活动安装在热分解处理时的垃圾接纳位置和热分解残留固体物料通过出料口排出的出料位置之间；

-接收装置配有使热气体朝垃圾固定装料流通的构件；输入装置在接收装置的下面输入热气体；

-冷却装置布置在炉的下面，对热分解残留固体物料进行冷却。

参照附图和非限制性实施例，本发明的其它目的、特征和优越性将得到更好得理解。

附图如下：

图1是根据本发明一个最佳实施例的一个设备的示意图；

图2是本发明一个填料式热分解炉的纵向剖视示意图。

图1示出本发明设备的一个优选实施例。

在该设备中，待处理垃圾送入一台粉碎机9中，然后通过一个传送***10装载在一辆拖车11上。

图1所示设备中使用的拖车11例如可以是文献WO-98/16594中所述的拖车，可以使热气体直接输入到待处理垃圾装料中。

装有垃圾的拖车11一个接着一个地送入到一个热分解室或炉12中，为此，热分解室或炉配有一个密封进料门13。

当一辆拖车送入到热分解炉12中时，为了避免氧气进入所述炉中，拖车11可以通过一个装料机(未示出)送入到炉12内，其中，拖车11处于惰性气氛中。当拖车11送入炉12内时，用于在炉12和装料机之间建立密封连接的构件、例如一个伸缩筒展开，以便在惰性气氛中将拖车11朝炉12送入。

本发明设备包括一个将热气体输送到热分解炉12中的输入管路14。正如下面要详细描述的那样，热气体由从热分解炉12预先排出的热分解气体的燃烧所产生的燃烧气体构成。

输入管路包括支管14a至14i，每个支管的终端是流体连接装置(例如一个伸缩筒，图1中未示出)，以便在输入管路14以及配置在每个拖车11上并且与拖车11的一个垃圾接纳区域相连通的一个连接区域之间建立暂时的流体连接。如前所述，这样可以将热气体直接注入到垃圾装料中进行热分解。

热气体(燃烧气体，下文也称为“烟雾”)在450℃至750℃最好在约650℃的温度下输入到热分解炉12中，热分解炉12保持在100毫巴至1.2巴的恒定压力。

这样，随着每辆拖车11进入热分解炉12中并且与输入管路14的连续的支管14a-14i相连接，垃圾首先进行脱水，然后加热到其热分解温度。

处理之后，装有残留固体物料的每辆拖车11在惰性气氛下，例如通过装料机在炉12的一个密封出料门15的位置进行回收。

残留固体物料的处理下文将予以详述。

炉12内形成的热分解气体通过一条具有支管16a-16i的排出管路16从炉排出。热分解气体的排出是通过布置在排出管路16上抽吸装置进行的。这些抽吸装置在图1上未示出，例如可以由一个增压器构成。

输入管路14和排出管路16最好是绝热的，以便一方面使高温热分解气体进入一个下文将要述及的燃烧室，另一方面使要输入到热分解炉12中的热气体保持高温。

来自热分解炉12的热分解气体通过排出管路16输送到一个粉末分选器17。去除粉末之后，热分解气体通过一个管路20从一个燃烧室19输入到一个燃烧器18中。

燃烧器18是一个如BLOOM公司所生产的紊流燃烧器。

燃烧器18还具有一个丙烷气体或天然气入口21，尤其可以进行添加，确保维持或引导火焰，启动热分解过程。

一条燃烧氧气供给管路22也连接到燃烧器18上。燃烧氧气可以是纯氧或者来自空气或富氧空气。

在输入到燃烧器18中之前，燃烧氧气预热到600至800℃。为此，供给管路22通到两个热交换器23、24，再通到一个后燃烧室25，然后再通到燃烧器18。

更准确地说，燃烧氧气供给管路22与后燃烧室25的一个添加燃烧器26以及后燃烧室25的一个炉床27相连接，该炉床27同燃烧室19的一个出口28相连接。

在这方面，应当指出，在其它实施例中，一条烟雾输送管路可以使炉床27从而使后燃烧室25同燃烧室19的出口28分开。

燃烧器26也配有一个丙烷气体或天然气入口29，入口29与燃烧器18的入口21连接到同一个气源上。

向燃烧室19的燃烧器18提供的氧气量调节装置也用于在燃烧室19的出口产生基本没有游离氧的燃烧气体(氧含量最好小于0.5％)。在本发明最佳实施例中，调节装置也用于产生向后燃烧室25提供的氧气量。

例如可以配置一个测氧计30，该测氧计布置在输入管路14上，布置在燃烧室19的出口，并且与一个伺服机构操纵阀***31相连接，该伺服机构操纵阀***布置在燃烧氧气供给管路22上。为简明起见，测氧计30和伺服机构操纵阀***31之间的连接未在图1中示出。

因此，燃烧室19的一部分燃烧气体或烟雾通过管路14从燃烧室排出，为此，管路14配有一个抽吸装置32。用于在热分解炉12中再循环的另一部分烟雾输送到后燃烧室25中，进行充分燃烧，再加以利用，如下文所述。

燃烧室19的烟雾和后燃烧室25的烟雾分别穿过热交换器23和24，使燃烧空气预热到600至800℃，为此，燃烧氧气供给管路22的一端连接到一个氧气源33，跟随一个泵组34，穿过热交换器23和24，再通到燃烧器18和26。

在其它实施例中，显然可以使用一个单个双回路热交换器取代热交换器23和24，甚至可以仅使用一个单回路热交换器。

图1所示的设备旨在就地处理所有热分解物料，从后燃烧室25排出的烟雾通过一个穿过热交换器24的管路35输送到一个例如在标号37处供水的双循环锅炉类型的蒸汽发生器36。

在这种情况下，产生的蒸汽供给涡轮交流发电机组38进行发电。发电机组产生的冷凝水通过管路39排出。在其它实施例中，显然可以使用来自后燃烧室25的烟雾生产热水，而不是用来发电。

冷却的烟雾通过一个配有一个抽吸装置41的管路40从蒸汽发生器36排出，输送到一个管道式过滤器42，分离固体颗粒，然后，这些烟雾再通过一个烟囱43排放到大气中。

抽吸装置41例如由一台排风机构成，也对用于炉12的烟雾以及用于后燃烧室25的烟雾之间的分离进行调节，烟雾流量在炉12中受压力控制。

另外，尤其涉及到抽吸装置或排风机32和41的安全程序可以避免后燃烧室25的氧气进入燃烧室19中。

装有热分解残留固体物料的每个拖车11通过装料机输送到一个冷却装置44，冷却装置也配置成避免游离氧进入装料机中。

一旦进入冷却装置44，拖车11就倾斜在一个传送装置上，该传送装置使残留固体物料进入一个池45中进行冷却。

接着，这些残留物在标号46处进行洗涤，在标号47处进行筛选。筛分机的孔径这里为8毫米。穿过筛分机的颗粒在标号48处经过一个粉碎阶段，然后通过一个其孔径为0.8毫米的筛分机49重新进行筛选。通过这次筛选，使碳质物质与无机物分离开来。

碳质物质在标号50处经过一个沥干阶段，送入到一个筒仓51中储存。无机物在标号52处经过一个分选阶段。分选之后，在标号53处回收矿物质，在标号54处回收磁性物质，在标号55处回收非磁性物质。分选时，这些物质也经过一个压实阶段。

在标号47处由筛分机筛出的颗粒被送到一个浮选池56。

密度最大的物质(金属等)在浮选池的底部回收，送到标号52处进行分离。密度最小的物质(碳质物质)在浮选池56的上部回收，送到一个粉碎机57，粉碎成小于0.8毫米的粒径。

接着，这些碳质颗粒也在标号50处进行沥干，然后送到筒仓51。

筒仓51向一个紧密的流化床式炉58供料，该炉用于燃烧储存在筒仓51中的碳质物质或碳。

炉58中产生的烟雾流经一个在标号60处供水的蒸汽发生器59。从该发生器59排出的蒸汽连同从发生器36排出的蒸汽一起被送到涡轮交流发电机组38。

炉58中所产生的烟雾也流经一个对用于炉58的燃烧氧气进行预热的预热器61。燃烧氧气通过一条管路62送入炉58中，管路62与一个纯氧源、纯空气源或富氧空气源63相连接，并且配有一个抽吸装置64。

从预热器61排出的烟雾通过一条配有一个抽吸装置66的管路65输送到管道式过滤器42。

在炉58底部回收的炉渣在标号67处排出和收集，而在炉58上部回收的炉渣则通过一条管路68在炉中再循环。

另外，管路68的一端也与管道式过滤器42的底部相连接。

由管道式过滤器42底部排出的其余残留物在标号69处排出。

根据图2所示的其它实施例，热分解室由一个填料热分解炉112构成。

炉112是竖直的，当进行热分解处理时，其上下端部由在一个水平平面上进行移动的活动板170、171加以密封封闭。

板170可以封闭炉112的装料口，基本横向于炉112的纵向轴线，而板171用于封闭炉112的出料口，也基本横向于所述轴线。

出料口通到一个热分解残留固体物料回收池172。

为了间断地接纳待处理垃圾固定装料，一个固定集料器173安装在炉112中板170和171之间。

集料器173的底部由一个分成两部分的隔板174构成。隔板174两个部分中每个部分都可以在水平位置和彼此分开的位置之间进行转动，在水平位置时，彼此相接，以接纳垃圾装料，在彼此分开的位置时，在板171抽出之后，通过出料口排料。

再循环热分解气体侧向入口175在隔板174的下面通到炉112。当炉112取代图1所示的水平炉12时，所述入口与图1所示设备的输入管路14相连接。这样，再循环热分解气体通过隔板174之后进入垃圾装料，使热气体与待处理垃圾固定装料直接接触而进行热分解。

炉112中形成的热分解气体通过一个侧向出口176从炉中排出，在炉112用于图1所示设备的情况下，出口176与排出管路16相连接。

通过一个在炉112上面水平活动的装料机177，在重力作用下，向炉112供给垃圾。

为此，一个类似于集料器173的集料器178安装在装料机177中。在这方面，应当注意，装料机177的下端是不封闭的。

根据其它实施例，装料机可以由一个通过一个传送带从一个侧向开口向炉供料的装料机加以替代。

这种装料机也可以进行平移地加以活动安装，以便向一组热分解炉供料。

也可以使热气体从侧面输入到装料中。

还可以通过一个进行倾斜活动安装的垃圾接纳板侧向排出残留物。

应当指出，本文所述仅是非限制性的实施例，本领域技术人员在不超出本发明范围的情况下，可以提出许多其它实施例变型。

Claims (13)

1．一种垃圾的热分解处理设备，它包括：

-一个通过与一种热气体直接接触而进行热分解的垃圾热分解室(12)，

-一条使热气体输入到热分解室中的输入管路(14)，

-一条排出热分解室中气体的排出管路(16)，

-一个燃烧室(19)，该燃烧室与排出管路(16)进行流体连通，以便使来自热分解室(12)的气体进行燃烧，并且与输入管路(14)进行流体连通，以便供给由来自热分解室(12)的气体的燃烧所产生的燃烧气体；其特征在于：

-一个紊流燃烧器(18)安装在燃烧室(19)上，并且与排出管路(16)相连，以便燃烧来自热分解室(12)的气体，

-一个后燃烧室(25)与燃烧室(19)进行流体连通，适于使一部分在燃烧室(19)中产生的燃烧气体进行后燃，另一部分燃烧气体输入到输入管路(14)中，

-一条对燃烧器(18)供给以预定温度预热的燃烧氧气的供给管路(22)，

-对供给燃烧室(19)的燃烧器(18)的氧气量进行调节的调节装置，用于在所述燃烧室(19)的出口产生基本没有游离氧的燃烧气体。

2．根据权利要求1所述的设备，其特征在于，热分解室由一个填料炉构成，这种炉包括：

-一个可以密封封闭的垃圾装料口，

-一个可以密封封闭的热分解残留固体物料出料口，

-使炉内接纳垃圾固定装料的接收装置(174)，

-使构成热气体的再循环热分解气体输入到炉中并直接输入到固定装料中的输入装置(175)，以便通过垃圾与所述热气体的直接接触而进行热分解，

-排出炉内由垃圾热分解处理所形成的热分解气体的排气装置(176)。

3．根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，一个热交换器(23,24)布置在输入管路(14)上，用于使燃烧空气预热到600℃至800℃。

4．根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，燃烧器也被供给丙烷气或天然气。

5．根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，进入热分解室的燃烧气体保持在450℃至750℃，最好保持在650℃左右。

6．根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，热分解室保持在100毫巴至1.2巴的恒定压力。

7．根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，后燃烧室(25)向一个蒸汽发生器(36)供热。

8．根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，来自热分解室的残留固体物料被分类，由此而获得的含碳残留固体物料输入到另一个燃烧室(58)进行燃烧，该燃烧室(58)也向另一个蒸汽发生器(59)供热。

9．根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于，来自每个蒸汽发生器(36,59)的蒸汽共同以能量形式用于发电。

10．根据权利要求1所述的设备，其特征在于，热分解室(12)是水平式的，其中，垃圾由拖车(11)承载，这些拖车通过一个机械设备移动穿过热分解室。

11．根据权利要求2所述的设备，其特征在于，接收装置(174)活动安装在热分解处理时的垃圾接纳位置和热分解残留固体物料通过出料口排出的出料位置之间。

12．根据权利要求2或11所述的设备，其特征在于，所述接收装置配有使热气体朝垃圾固定装料流通的构件，输入装置在接收装置的下面输入热气体。

13．根据权利要求2或11或12所述的设备，其特征在于，冷却装置布置在炉的下面，用于对热分解残留固体物料进行冷却。

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