专利名称：废弃物焚烧方法
技术领域：
本发明涉及在流化床焚烧炉的流化床中焚烧废弃物的方法。
背景技术：
用于焚烧废弃物的流化床焚烧炉已经在现有技术中为人所公知。术语“废弃物”在本文中还包括污水污泥，即生活污水污泥或带有工业污泥的水，例如油水乳液、脂水乳液等。
流化固体技术基于一种物理原理，即如果空气从下部吹向颗粒则可以使颗粒漂浮的原理。实际上，该技术的实现在于使焚烧空气，也称作一次空气，向上流经浮阀塔板，吹向已松散沉积在浮阀塔板上的一层惰性物质，如沙子，并使其进入漂浮或流化状态，该过程也称作流化。流化固体技术的优点具体是可以实现传质和热交换显著改善以及低排放值的均匀焚烧。
固定流化床基本上由圆柱形反应空间、惰性物质沉积于其上的浮阀塔板和点火燃烧器组成。焚烧过程在850-1050℃、优选850-950℃的温度范围内进行。
其中，确保废弃物在固定流化床内安全焚烧的重要条件是流化床温度的正确控制和床材料的良好流化，二者均在一定程度上受到热负荷的影响，所述热负荷以废弃物的形式引入到流化床焚烧炉中。固定流化床焚烧中所用的废弃物形式的燃料是非常不均匀的，例如在块度、水含量、干燥性能、热解性能(pyrolisation)等方面。在极端情况下，因而可以例如在流化床或自由区(free board)中发生焚烧。与此同时，流化床或自由区中会达到不希望的超高温度。
由于废弃物的这种不均匀性和由于对焚烧状态的影响以及因此对与此相关所产生的热负荷的影响，使得必须存在具有足够尺寸的蓄热器，该蓄热器必须同时具备安全点火源的功能。对于固定流化床而言，该蓄热器由流化床材料组成。
因此，流化床的温度不应超出600℃-900℃的温度范围。优选700℃-800℃的温度范围。
此处，必须注意温度分布几乎是均匀的。已知固定流化床仅仅具有良好的垂直均匀性。相反，水平均匀性很差，从而产生流化床内部温度的不均匀性，另外垂直方向上的温度均匀性还受到上述废弃物焚烧状态的不利影响。
如果废弃物主要在流化床内焚烧，那么由于上述不同的废弃物焚烧状态，会导致流化床局部过热，并因此引起流化床材料的积聚。结果是频繁中断和进行床体维修(更换床材料)，这需要相当大的劳动强度。
另一方面，如果废弃物绝大部分在自由区内焚烧，那么流化床会过冷而自由区会过热。为了防止流化床过冷，流化床焚烧炉必须进行相应的辅助加热(supportheating)。通过从喷口注入水来防止自由区过热。由于上述措施，导致设备性能下降。
发明内容
为了获得废弃物在固定流化床内焚烧的最佳条件，需要将焚烧空气分为-一次空气，从浮阀塔板下方引入到风箱中，-二次空气，通过喷管引入，直接位于浮阀塔板上方，和-三次空气，通过喷管引入，位于流化床上方。
各段流量的划分取决于废弃物的焚烧状态。
本发明的一个目的是提供在流化床焚烧炉的流化床内焚烧废弃物的方法，由此，设备效率可以显著提高，并且可以减少工作材料例如补充燃料、冷却水或压缩空气的额外消耗。
根据本发明，该目的通过在流化床焚烧炉的流化床内焚烧废弃物的方法实现，其中流化床的流化状态通过限定向流化床的二次空气供应来调节。
对于本文开头所述的流化床焚烧炉的一般操作的分析表明，所引入床材料的流化状态呈现出令人满意的垂直混合。相反，在不规则的燃料供应，即热负荷变化的情况下，可以观察到不充分的水平混合。由这种不充分的水平横向混合导致的结果是流化床的冷却、对辅助燃烧补充燃料来加热流化床的相应需要、燃料供应的减少和过高的燃烧温度，这需要从喷口注入水来冷却废气。因此，不充分的水平横向混合导致设备效率的降低，并导致额外燃料、冷却水、压缩空气等形式的工作材料的更多消耗。
为了改善流化床的水平横向混合，将二次空气以根据本发明的限定方式供应到流化床，由此可以得到焚烧参数的改进，其中设备效率可以显著提高，工作材料的消耗可以显著降低。
二次空气供应可以对流化床焚烧炉内所供应的二次空气体积流量和/或二次空气供给点的数目进行有利地变化，并因此可以根据需要进行调节和控制。二次空气体积流量越大，流化床内的混合就越强。此外，流化床内横向混合的均匀性随二次空气供给点的数目而提高。
二次空气优选通过燃料喷管供应，所述燃料喷管已经提供在一些已知的流化床焚烧炉中，这些流化床焚烧炉具有可适应于二次空气供应需要的相应冷却空气供应。这样，有利于对已知流化床焚烧炉进行针对根据本发明的设备操作的改进。
此外，优选在流化床上方供应三次空气。当废弃物焚烧产生更多的裂解气时，三次空气在流化床上方的额外供应导致更充分的燃烧。
下面将参照附图描述根据本发明在流化床焚烧炉的流化床中焚烧废弃物的方法的实施方案。其中图1是流化床焚烧炉的示意图；图2是沿图1中所示剖面线II-II的横截面图；和图3是沿图2中所示剖面线III-III的横截面图。
具体实施例方式
下文中，以相同的附图标记表示同种组件。
图1示出流化床焚烧炉10的示意图，其具有基本上为圆柱形的壁12。在由壁12形成的流化床焚烧炉10的内部，由下往上看为风箱14、浮阀塔板16、流化床18和自由区20，其中流化床焚烧炉10的内部从流化床18向自由区20以锥体形式变大。在风箱14中提供有点火燃烧器22，管道24延伸到其中以供应额外燃料，管道26延伸到其中以供应焚烧空气。几个燃料喷管28延伸到流化床18中，图1中只示意性地示出其中之一。所述燃料喷管28还通过相应的管道30和32提供有额外燃料和空气。
运转过程中，一次空气从风箱14流经浮阀塔板16，并使沉积在此处的惰性物质层例如沙层流化，将其转变为漂浮或流化状态。由于一次空气基本上由下向上流动，因此流化床中的混合主要发生在垂直方向上。废弃物在流化床18上方的废弃物供给点34处供应。将废弃物引入到流化床18中并在此处焚烧。所产生的废气向上流动并通过出口通道36离开流化床焚烧炉10。之后，废气用于获得能源并在工艺链末段净化，之后排放到大气中。
图2是沿图1中所示剖面线II-II的横截面图。如图2所示，流化床焚烧炉10的壁12形成具有直径d1的内部空间。燃料喷管28沿所述壁12以规则间距a1放置，该喷管穿过壁12伸入到流化床18的水平面上的流化床焚烧炉10内部，如图1所示。为简化起见，只详细示出了一个所述燃料喷管28。从壁12处测量，所述喷管28例如伸入内部空间800mm，以使燃料喷管28的每个喷嘴38位于直径为d2的环线上。在工作状态下，每个所述喷管28限定水平脉冲I，其由通过所述燃料喷管28供应的二次空气所引起。由此，水平方向上的温度均匀性提高，从而流化床不再表现出局部过热和过冷。由于流化床内的这种额外的水平混合，使得设备效率显著提高，工作材料的消耗相应减少。由于更多的二次空气通过所述燃料喷管28输送到流化床18中的事实，使得始终可以确保过化学计量的焚烧。因此，不期望自由区温度过高，从而不需要通过喷口引入水来冷却废气。二次空气供给点的数目和二次空气的量取决于废弃物的特性、热解性能和块度。三次空气的供应可以变得有必要，以改善自由区中的燃烧。供给点数目和空气量主要取决于废弃物的热解性能。
图3是沿图2中所示剖面线III-III的横截面图。在工作状态下，每个所述喷管28限定水平二次脉冲I，其离开所述喷管28，然后在流化床18中旋流，如图3中短划线所示。
附图标记10流化床焚烧炉12壁14风箱16浮阀塔板18流化床20自由区22点火燃烧器24管道26管道28燃料喷管30管道32管道34废弃物输送36出口通道38喷嘴
权利要求
1.在流化床焚烧炉的流化床中焚烧废弃物的方法，其特征在于流化床的流化状态通过限定向流化床的二次空气供应来调节。
2.根据权利要求1的方法，其中流化床的基本水平混合是通过二次空气供应在流化床内进行调节。
3.根据前述权利要求之一的方法，其中二次空气供应可以对流化床焚烧炉内部所供应的二次空气体积流量和/或二次空气供给点的数目进行变化。
4.根据前述权利要求之一的方法，其中二次空气供应还可以通过燃料喷管实现。
5.根据前述权利要求之一的方法，其中在流化床上方供应三次空气。
全文摘要
本发明涉及在流化床焚烧炉的流化床中焚烧废弃物的方法，其中通过限定向流化床的二次空气供应来调节流化床的流化状态。
文档编号F23G5/30GK1847730SQ20051011699
公开日2006年10月18日 申请日期2005年10月28日 优先权日2005年4月12日
发明者阿克塞尔·黑尔维希 申请人:鲁奇能捷斯公司