具有低游離氧含量煙霧的垃圾熱分解處理設備的製作方法
2023-12-12 07:04:12
專利名稱：具有低游離氧含量煙霧的垃圾熱分解處理設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及垃圾、例如工業垃圾和/或城市垃圾的熱分解處理。
根據文獻EP-A-0524847，一種工業垃圾和/或城市垃圾處理設備尤其包括一個垂直活動床熱分解反應器的垃圾處理設備。
確切地說，垃圾從熱分解反應器上部輸入，在重力作用下進入基本豎直的反應器中。熱氣體從反應器下部輸入，呈穿過垃圾床的上升氣流，逐漸將其能量供給固體物料。根據該設備(所述文獻中圖2所示的設備)的一個實施例，所述熱氣體主要由其氧含量加以控制的流化床熱分解廢棄物的燃燒所產生的流出物構成。氧含量的控制是藉助於一個反饋迴路進行的。
主要由焦炭和礦物質構成的熱固體物料通過位於反應器底部的一個管路排出。
根據該文獻，某些垃圾具有不均勻特性，使熱分解氣體的發熱量變化較大。因此，用燃燒器燃燒這些物料會導致火焰的穩定性問題。
因此，流化床要加以選擇，因為流化床熱慣性較大，即使待燃燒氣體發熱量顯著降低，也可以確保熱分解氣體穩定燃燒。
正如以上所述，一部分由流化床反應器產生的煙霧被引向垃圾熱分解反應器，另一部分煙霧用於預熱燃燒空氣。因此，輸入到流化床反應器中的燃燒空氣量調節成使熱分解氣體始終保持較小的氧含量，如前所述。
根據所述文獻，用於熱分解的熱氣體的氧含量小於10％，最好小於4％(體積)。
本發明旨在改進這種設備。
為此，本發明提出一種垃圾的熱分解處理設備，這種設備包括-一個通過與一種熱氣體直接接觸而進行熱分解的垃圾熱分解室，
-一條使熱氣體輸入到熱分解室中的輸入管路，-一條排出熱分解室中氣體的排出管路，-一個燃燒室，該燃燒室與排出管路進行流體連通，以便使來自熱分解室的氣體進行燃燒，並且與輸入管路進行流體連通，以便供給由來自熱分解室的氣體的燃燒所產生的燃燒氣體，其特徵在於-一個紊流燃燒器安裝在燃燒室上，並且與排出管路相連，以便燃燒來自熱分解室的氣體，-一個後燃燒室與燃燒室進行流體連通，適於使一部分在燃燒室中產生的燃燒氣體進行後燃，另一部分燃燒氣體輸入到輸入管路中，-一條對燃燒器供給以預定溫度預熱的燃燒氧氣的供給管路，以及一對供給燃燒室燃燒器的氧氣量進行調節的調節裝置，用於在所述燃燒室的出口產生基本沒有游離氧的燃燒氣體。
根據這樣的配置，可以最佳地控制輸入到熱分解室中的燃燒氣體的氧含量。特別是，紊流燃燒器可以使燃燒氧氣與稀釋在來自前一個處理周期的大量惰性燃燒煙霧中的可燃熱分解氣體進行最佳混合，從而進行最佳燃燒。
因此，使用調節裝置，可以較好地調節供給所述燃燒器的燃燒氧氣量，以便用於輸入到熱分解室的燃燒氣體基本沒有游離氧。
此外，對於未進入熱分解室的燃燒氣體或煙霧來說，後燃可以使發生在燃燒室中的缺氧燃燒更為充分。
因此，在後燃燒室的出口具有其熱能可以直接利用的燃燒氣體或煙霧，而無需進行另外的處理。
根據最佳配置，可以將下列情況結合起來-一個熱交換器布置在輸入管路上，用於使燃燒空氣預熱到600℃至800℃；-燃燒器也被供給丙烷氣或天然氣；-進入熱分解室的燃燒氣體保持在450℃至750℃，最好保持在650℃左右；-熱分解室保持在100毫巴至1.2巴的恆定壓力；-後燃燒室向一個蒸汽發生器供熱；-來自熱分解室的殘留固體物料被分類，由此而獲得的含碳殘留固體物料輸入到另一個燃燒室進行燃燒，該燃燒室也向另一個蒸汽發生器供熱；-來自每個蒸汽發生器的蒸汽共同以能量形式用於發電。
所述後幾種配置可以使來自垃圾的所有可燃物料就地燃燒，生產蒸汽，從而進行發電。
熱分解室可以是水平式的，其中，物料由拖車承載，這些拖車通過一個機械裝置移動穿過熱分解室。在這種情況下，配置流體連接裝置，這些流體連接裝置適於在輸入管路以及配置在拖車上並且與拖車的固體物料接納區域相連通的一個連接區域之間建立流體連接。
根據另一個實施例，熱分解室由一個填料爐構成，該爐包括-一個可以密封封閉的垃圾裝料口，-一個使爐內熱分解殘留固體物料排出的可以密封封閉的出料口，-使爐內接納垃圾固定裝料的接收裝置，-使構成熱氣體的再循環熱分解氣體輸入到爐中並直接輸入到固定裝料中的輸入裝置，以便通過垃圾與所述熱氣體的直接接觸進行熱分解，以及-排出爐內由垃圾熱分解處理形成的熱分解氣體的排氣裝置。
這種爐的優越性尤其在於，可以處理體積大的垃圾例如輪胎。特別是，當物料不均勻即顆粒度不定時，這種爐解決了豎直流化床式爐、例如前述文獻EP-A-0524847提出的爐所存在的物料輸入和排出系統的堵塞問題。
有利的是-接收裝置活動安裝在熱分解處理時的垃圾接納位置和熱分解殘留固體物料通過出料口排出的出料位置之間；
-接收裝置配有使熱氣體朝垃圾固定裝料流通的構件；輸入裝置在接收裝置的下面輸入熱氣體；-冷卻裝置布置在爐的下面，對熱分解殘留固體物料進行冷卻。
參照附圖和非限制性實施例，本發明的其它目的、特徵和優越性將得到更好得理解。
附圖如下
圖1是根據本發明一個最佳實施例的一個設備的示意圖；圖2是本發明一個填料式熱分解爐的縱向剖視示意圖。
圖1示出本發明設備的一個優選實施例。
在該設備中，待處理垃圾送入一臺粉碎機9中，然後通過一個傳送系統10裝載在一輛拖車11上。
圖1所示設備中使用的拖車11例如可以是文獻WO-98/16594中所述的拖車，可以使熱氣體直接輸入到待處理垃圾裝料中。
裝有垃圾的拖車11一個接著一個地送入到一個熱分解室或爐12中，為此，熱分解室或爐配有一個密封進料門13。
當一輛拖車送入到熱分解爐12中時，為了避免氧氣進入所述爐中，拖車11可以通過一個裝料機(未示出)送入到爐12內，其中，拖車11處於惰性氣氛中。當拖車11送入爐12內時，用於在爐12和裝料機之間建立密封連接的構件、例如一個伸縮筒展開，以便在惰性氣氛中將拖車11朝爐12送入。
本發明設備包括一個將熱氣體輸送到熱分解爐12中的輸入管路14。正如下面要詳細描述的那樣，熱氣體由從熱分解爐12預先排出的熱分解氣體的燃燒所產生的燃燒氣體構成。
輸入管路包括支管14a至14i，每個支管的終端是流體連接裝置(例如一個伸縮筒，圖1中未示出)，以便在輸入管路14以及配置在每個拖車11上並且與拖車11的一個垃圾接納區域相連通的一個連接區域之間建立暫時的流體連接。如前所述，這樣可以將熱氣體直接注入到垃圾裝料中進行熱分解。
熱氣體(燃燒氣體，下文也稱為「煙霧」)在450℃至750℃最好在約650℃的溫度下輸入到熱分解爐12中，熱分解爐12保持在100毫巴至1.2巴的恆定壓力。
這樣，隨著每輛拖車11進入熱分解爐12中並且與輸入管路14的連續的支管14a-14i相連接，垃圾首先進行脫水，然後加熱到其熱分解溫度。
處理之後，裝有殘留固體物料的每輛拖車11在惰性氣氛下，例如通過裝料機在爐12的一個密封出料門15的位置進行回收。
殘留固體物料的處理下文將予以詳述。
爐12內形成的熱分解氣體通過一條具有支管16a-16i的排出管路16從爐排出。熱分解氣體的排出是通過布置在排出管路16上抽吸裝置進行的。這些抽吸裝置在圖1上未示出，例如可以由一個增壓器構成。
輸入管路14和排出管路16最好是絕熱的，以便一方面使高溫熱分解氣體進入一個下文將要述及的燃燒室，另一方面使要輸入到熱分解爐12中的熱氣體保持高溫。
來自熱分解爐12的熱分解氣體通過排出管路16輸送到一個粉末分選器17。去除粉末之後，熱分解氣體通過一個管路20從一個燃燒室19輸入到一個燃燒器18中。
燃燒器18是一個如BLOOM公司所生產的紊流燃燒器。
燃燒器18還具有一個丙烷氣體或天然氣入口21，尤其可以進行添加，確保維持或引導火焰，啟動熱分解過程。
一條燃燒氧氣供給管路22也連接到燃燒器18上。燃燒氧氣可以是純氧或者來自空氣或富氧空氣。
在輸入到燃燒器18中之前，燃燒氧氣預熱到600至800℃。為此，供給管路22通到兩個熱交換器23、24，再通到一個後燃燒室25，然後再通到燃燒器18。
更準確地說，燃燒氧氣供給管路22與後燃燒室25的一個添加燃燒器26以及後燃燒室25的一個爐床27相連接，該爐床27同燃燒室19的一個出口28相連接。
在這方面，應當指出，在其它實施例中，一條煙霧輸送管路可以使爐床27從而使後燃燒室25同燃燒室19的出口28分開。
燃燒器26也配有一個丙烷氣體或天然氣入口29，入口29與燃燒器18的入口21連接到同一個氣源上。
向燃燒室19的燃燒器18提供的氧氣量調節裝置也用於在燃燒室19的出口產生基本沒有游離氧的燃燒氣體(氧含量最好小於0.5％)。在本發明最佳實施例中，調節裝置也用於產生向後燃燒室25提供的氧氣量。
例如可以配置一個測氧計30，該測氧計布置在輸入管路14上，布置在燃燒室19的出口，並且與一個伺服機構操縱閥系統31相連接，該伺服機構操縱閥系統布置在燃燒氧氣供給管路22上。為簡明起見，測氧計30和伺服機構操縱閥系統31之間的連接未在圖1中示出。
因此，燃燒室19的一部分燃燒氣體或煙霧通過管路14從燃燒室排出，為此，管路14配有一個抽吸裝置32。用於在熱分解爐12中再循環的另一部分煙霧輸送到後燃燒室25中，進行充分燃燒，再加以利用，如下文所述。
燃燒室19的煙霧和後燃燒室25的煙霧分別穿過熱交換器23和24，使燃燒空氣預熱到600至800℃，為此，燃燒氧氣供給管路22的一端連接到一個氧氣源33，跟隨一個泵組34，穿過熱交換器23和24，再通到燃燒器18和26。
在其它實施例中，顯然可以使用一個單個雙迴路熱交換器取代熱交換器23和24，甚至可以僅使用一個單迴路熱交換器。
圖1所示的設備旨在就地處理所有熱分解物料，從後燃燒室25排出的煙霧通過一個穿過熱交換器24的管路35輸送到一個例如在標號37處供水的雙循環鍋爐類型的蒸汽發生器36。
在這種情況下，產生的蒸汽供給渦輪交流發電機組38進行發電。發電機組產生的冷凝水通過管路39排出。在其它實施例中，顯然可以使用來自後燃燒室25的煙霧生產熱水，而不是用來發電。
冷卻的煙霧通過一個配有一個抽吸裝置41的管路40從蒸汽發生器36排出，輸送到一個管道式過濾器42，分離固體顆粒，然後，這些煙霧再通過一個煙囪43排放到大氣中。
抽吸裝置41例如由一臺排風機構成，也對用於爐12的煙霧以及用於後燃燒室25的煙霧之間的分離進行調節，煙霧流量在爐12中受壓力控制。
另外，尤其涉及到抽吸裝置或排風機32和41的安全程序可以避免後燃燒室25的氧氣進入燃燒室19中。
裝有熱分解殘留固體物料的每個拖車11通過裝料機輸送到一個冷卻裝置44，冷卻裝置也配置成避免游離氧進入裝料機中。
一旦進入冷卻裝置44，拖車11就傾斜在一個傳送裝置上，該傳送裝置使殘留固體物料進入一個池45中進行冷卻。
接著，這些殘留物在標號46處進行洗滌，在標號47處進行篩選。篩分機的孔徑這裡為8毫米。穿過篩分機的顆粒在標號48處經過一個粉碎階段，然後通過一個其孔徑為0.8毫米的篩分機49重新進行篩選。通過這次篩選，使碳質物質與無機物分離開來。
碳質物質在標號50處經過一個瀝乾階段，送入到一個筒倉51中儲存。無機物在標號52處經過一個分選階段。分選之後，在標號53處回收礦物質，在標號54處回收磁性物質，在標號55處回收非磁性物質。分選時，這些物質也經過一個壓實階段。
在標號47處由篩分機篩出的顆粒被送到一個浮選池56。
密度最大的物質(金屬等)在浮選池的底部回收，送到標號52處進行分離。密度最小的物質(碳質物質)在浮選池56的上部回收，送到一個粉碎機57，粉碎成小於0.8毫米的粒徑。
接著，這些碳質顆粒也在標號50處進行瀝乾，然後送到筒倉51。
筒倉51向一個緊密的流化床式爐58供料，該爐用於燃燒儲存在筒倉51中的碳質物質或碳。
爐58中產生的煙霧流經一個在標號60處供水的蒸汽發生器59。從該發生器59排出的蒸汽連同從發生器36排出的蒸汽一起被送到渦輪交流發電機組38。
爐58中所產生的煙霧也流經一個對用於爐58的燃燒氧氣進行預熱的預熱器61。燃燒氧氣通過一條管路62送入爐58中，管路62與一個純氧源、純空氣源或富氧空氣源63相連接，並且配有一個抽吸裝置64。
從預熱器61排出的煙霧通過一條配有一個抽吸裝置66的管路65輸送到管道式過濾器42。
在爐58底部回收的爐渣在標號67處排出和收集，而在爐58上部回收的爐渣則通過一條管路68在爐中再循環。
另外，管路68的一端也與管道式過濾器42的底部相連接。
由管道式過濾器42底部排出的其餘殘留物在標號69處排出。
根據圖2所示的其它實施例，熱分解室由一個填料熱分解爐112構成。
爐112是豎直的，當進行熱分解處理時，其上下端部由在一個水平平面上進行移動的活動板170、171加以密封封閉。
板170可以封閉爐112的裝料口，基本橫向於爐112的縱向軸線，而板171用於封閉爐112的出料口，也基本橫向於所述軸線。
出料口通到一個熱分解殘留固體物料回收池172。
為了間斷地接納待處理垃圾固定裝料，一個固定集料器173安裝在爐112中板170和171之間。
集料器173的底部由一個分成兩部分的隔板174構成。隔板174兩個部分中每個部分都可以在水平位置和彼此分開的位置之間進行轉動，在水平位置時，彼此相接，以接納垃圾裝料，在彼此分開的位置時，在板171抽出之後，通過出料口排料。
再循環熱分解氣體側向入口175在隔板174的下面通到爐112。當爐112取代圖1所示的水平爐12時，所述入口與圖1所示設備的輸入管路14相連接。這樣，再循環熱分解氣體通過隔板174之後進入垃圾裝料，使熱氣體與待處理垃圾固定裝料直接接觸而進行熱分解。
爐112中形成的熱分解氣體通過一個側向出口176從爐中排出，在爐112用於圖1所示設備的情況下，出口176與排出管路16相連接。
通過一個在爐112上面水平活動的裝料機177，在重力作用下，向爐112供給垃圾。
為此，一個類似於集料器173的集料器178安裝在裝料機177中。在這方面，應當注意，裝料機177的下端是不封閉的。
根據其它實施例，裝料機可以由一個通過一個傳送帶從一個側向開口向爐供料的裝料機加以替代。
這種裝料機也可以進行平移地加以活動安裝，以便向一組熱分解爐供料。
也可以使熱氣體從側面輸入到裝料中。
還可以通過一個進行傾斜活動安裝的垃圾接納板側向排出殘留物。
應當指出，本文所述僅是非限制性的實施例，本領域技術人員在不超出本發明範圍的情況下，可以提出許多其它實施例變型。
權利要求
1．一種垃圾的熱分解處理設備，它包括-一個通過與一種熱氣體直接接觸而進行熱分解的垃圾熱分解室(12)，-一條使熱氣體輸入到熱分解室中的輸入管路(14)，-一條排出熱分解室中氣體的排出管路(16)，-一個燃燒室(19)，該燃燒室與排出管路(16)進行流體連通，以便使來自熱分解室(12)的氣體進行燃燒，並且與輸入管路(14)進行流體連通，以便供給由來自熱分解室(12)的氣體的燃燒所產生的燃燒氣體；其特徵在於-一個紊流燃燒器(18)安裝在燃燒室(19)上，並且與排出管路(16)相連，以便燃燒來自熱分解室(12)的氣體，-一個後燃燒室(25)與燃燒室(19)進行流體連通，適於使一部分在燃燒室(19)中產生的燃燒氣體進行後燃，另一部分燃燒氣體輸入到輸入管路(14)中，-一條對燃燒器(18)供給以預定溫度預熱的燃燒氧氣的供給管路(22)，-對供給燃燒室(19)的燃燒器(18)的氧氣量進行調節的調節裝置，用於在所述燃燒室(19)的出口產生基本沒有游離氧的燃燒氣體。
2．根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，熱分解室由一個填料爐構成，這種爐包括-一個可以密封封閉的垃圾裝料口，-一個可以密封封閉的熱分解殘留固體物料出料口，-使爐內接納垃圾固定裝料的接收裝置(174)，-使構成熱氣體的再循環熱分解氣體輸入到爐中並直接輸入到固定裝料中的輸入裝置(175)，以便通過垃圾與所述熱氣體的直接接觸而進行熱分解，-排出爐內由垃圾熱分解處理所形成的熱分解氣體的排氣裝置(176)。
3．根據前述權利要求之一所述的設備，其特徵在於，一個熱交換器(23,24)布置在輸入管路(14)上，用於使燃燒空氣預熱到600℃至800℃。
4．根據前述權利要求之一所述的設備，其特徵在於，燃燒器也被供給丙烷氣或天然氣。
5．根據前述權利要求之一所述的設備，其特徵在於，進入熱分解室的燃燒氣體保持在450℃至750℃，最好保持在650℃左右。
6．根據前述權利要求之一所述的設備，其特徵在於，熱分解室保持在100毫巴至1.2巴的恆定壓力。
7．根據前述權利要求之一所述的設備，其特徵在於，後燃燒室(25)向一個蒸汽發生器(36)供熱。
8．根據前述權利要求之一所述的設備，其特徵在於，來自熱分解室的殘留固體物料被分類，由此而獲得的含碳殘留固體物料輸入到另一個燃燒室(58)進行燃燒，該燃燒室(58)也向另一個蒸汽發生器(59)供熱。
9．根據權利要求7或8所述的設備，其特徵在於，來自每個蒸汽發生器(36,59)的蒸汽共同以能量形式用於發電。
10．根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，熱分解室(12)是水平式的，其中，垃圾由拖車(11)承載，這些拖車通過一個機械設備移動穿過熱分解室。
11．根據權利要求2所述的設備，其特徵在於，接收裝置(174)活動安裝在熱分解處理時的垃圾接納位置和熱分解殘留固體物料通過出料口排出的出料位置之間。
12．根據權利要求2或11所述的設備，其特徵在於，所述接收裝置配有使熱氣體朝垃圾固定裝料流通的構件，輸入裝置在接收裝置的下面輸入熱氣體。
13．根據權利要求2或11或12所述的設備，其特徵在於，冷卻裝置布置在爐的下面，用於對熱分解殘留固體物料進行冷卻。
全文摘要
本發明涉及一種垃圾的熱分解處理設備,包括:一個熱分解室(12),一個與熱分解室連接、對熱分解氣體進行燃燒並提供燃燒氣體的燃燒室(19),一個安裝在燃燒室(19)上、對來自熱分解室(12)的氣體進行燃燒的紊流燃燒器(18),一個與燃燒室(19)連通,以便在燃燒室中產生的燃燒氣體可以進行後燃而另一部分氣體輸入到熱分解室(12)中的後燃燒室(25),一條用於燃燒器(18)的預熱燃燒氧氣供給管路(22),以及對供給燃燒室(19)的燃燒器(18)的氧氣量進行調節,以便在燃燒室出口產生基本沒有游離氧的燃燒氣體的調節裝置。
文檔編號C10B1/00GK1298438SQ9980546
公開日2001年6月6日 申請日期1999年2月25日 優先權日1999年2月25日
發明者菲利普·米勒斯, 萊昂內爾·帕斯奎努奇, 塔米米·達巴格 申請人:連結技術公司