专利名称：二段旋转流动层式焚烧炉对废弃物的焚烧处理方法
技术领域：
本发明涉及二段旋转流动层式焚烧炉。本发明特别是涉及通过多种多样化的废弃物的单独或者混合燃烧的高温热分解，能够将所产生的燃烧气体中的有害物质置换为稳定物质而进行无害化处理，能够分离去除浮游粒子物质，能够利用燃烧排气具有的热能将加压空气转换为热风加压空气的二段旋转流动层式焚烧炉。
背景技术：
一般而言，废弃物包括植物性或动物性的食品废弃物等所谓的厨房垃圾、纸、纤维、树、竹、塑料类、橡胶、皮革、落叶等杂物垃圾(厨房垃圾以外的垃圾)、还有土石、玻璃、 陶瓷器、金属类等。厨房垃圾和杂物垃圾是含有60 80%的水分的可燃物，然而土石、玻璃、陶瓷器、金属类是不燃物。这些可燃物和不燃物的比率几乎不会因地域不同而有差别。 在混合垃圾中，可燃物约为80%，不燃物约为20%的比率。另外，在浆料废液、石油提炼中的硫酸渣滓以及其他各种可燃物中，虽然不燃物的多少是有差别的，但是都含有不燃物。此外，由于化学制品的普及，在由焚烧处理设施产生的焚烧灰和燃烧飞灰中，大量含有作为剧毒的芳香族系有机氯化合物的二恶英类和多氯代二苯并呋喃类。一旦这些有害物质流出到自然界，就会出现由于对自然环境、健康带来直接影响而引起的弊害，成为大的社会问题。目前，废弃物的焚烧处理利用固定炉床式、炉排(炉篦)式、流动床式和气体化熔融式等而进行。但是，利用这些焚烧处理方式不可能抑制二恶英类、多氯代二苯并呋喃类等的再合成。在产生的焚烧灰和由集尘装置捕集到的燃烧飞灰中，必定含有二恶英类、多氯代二苯并呋喃类、重金属。焚烧灰和燃烧飞灰仅仅是在熔融炉等中无限次地反复再处理，而实际上没有采取利用特别的焚烧方式抑制二恶英类、多氯代二苯并呋喃类等再合成的措施。以往大多的焚烧装置根本没有考虑到混入被焚烧物中的石头、玻璃、陶瓷器、金属类等的不燃物的处理。即使在焚烧装置的前处理工序中设有不燃物去除装置、粉碎装置，也无法获得效率高的焚烧处理。尘土垃圾以外的可燃物例如浆料废液、硫酸渣滓也留有同样的课题。而且，由于被焚烧物的燃烧而产生的氯化氢(HCl)、氧气(O2)、一氧化碳(CO)与由燃烧飞灰中的重金属、燃烧残留的碳再合成剧毒的二恶英类，产生多氯代二苯并呋喃类，引起重大的社会问题。但是，以往的焚烧处理方式无法解决该问题。被焚烧物从上方投入倾斜的火床上，将来自其下方的空气沿着上方的倾斜的挡板吹起而形成空气循环流的燃烧装置例如被记载在日本特开昭46-892号公报中。在该装置中，空气的循环不充分，而且被焚烧物被直接投入装置内，所以存在几乎无法希望完全燃烧的这种缺点。此外，也有一段燃烧方式(例如日本特开昭49-108856号公报)，从炉的顶部的开口部投入被焚烧物，利用来自设于被焚烧物的下部的散气管的吹入空气，使被投入的被焚烧物流动化并使该被焚烧物燃烧，之后，利用设于散气管下部的螺旋式输送机将不燃物排出到装置外。但是，在该方法中，由被焚烧物形成的流动层不可能完全燃烧，水分多的被焚烧物的燃烧不完全。
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另外，在焚烧炉的底部设有叶片式送料器，从叶片式送料器的下方经由散气管吹入空气的一段式燃烧装置被记载于日本特开昭52-90174号公报中。在该燃烧装置中，将被焚烧物从叶片式送料器的一端输送到该炉内，利用从该叶片式送料器槽的下方吹入的空气，形成被焚烧物的流动化。但是，由于该方法也用于一段式燃烧装置，所以未必能够获得完全的燃烧。在日本特开昭55-95016号公报中记载有如下的二段燃烧方式的燃烧方法，S卩，与上述日本特开昭52-90174号公报的装置不同，从焚烧炉主体的流动层室的斜上方投下被焚烧物，并使其落下到由热介质(硅砂等)形成的流动层中而使被焚烧物的一部分燃烧，通过流动层落下到叶片式送料器中的被焚烧物被叶片式送料器粉碎，利用来自送料器槽的空气的吹起和设于流动层室中间部的散气管，形成稳定的流动层，从该散气管的上方的一侧的壁向斜上方、而且从其相对壁向斜下方，自风箱吹入在该炉外热交换了的空气而形成旋转流动层。在该情况下，被焚烧物乘载着旋转流进行完全的燃烧。但是，也有较多以下的情况，即，在被投入到炉内的被焚烧物中，往往混入有叶片间隔以上的大的石块、金属块等不燃物，所以引起叶片式送料器的旋转停止，无法顺利地进行可燃物的粉碎和不燃物的输送， 因此，很多情况下不可能实现充分的二段燃烧。此外，存在焚烧装置本身不得不暂时停止等的基本的缺点。此外，由于因被焚烧物的燃烧而产生的酸性气体例如氯化氢等，除了特殊的例子之外，几乎所有的该装置的炉主体内壁的耐火材料都会明显地老化，导致该装置本身的功能完全损坏，无法进行焚烧处理。因此，用于修复这些功能的时间和精力、修理等所花费的经费增加。另外，在焚烧装置内，几乎无法抑制作为剧毒的芳香族系有机氯化合物的二恶英类、多氯代二苯并呋喃类等再合成。目前为止开发出的集尘装置具有(1)旋风分离器、( 清洗集尘装置(文丘里洗气器)、(3)电集尘装置、(4)袋式过滤器和( 声波集尘装置。其中，声波集尘装置利用声波对处理气体施加振动时，浮游粒子互相碰撞并凝集。因为凝集粒子在外观上粒径大，所以容易被旋风分离器等捕集。但是，存在由声波带来的噪音公害的问题，现在几乎不使用。由于旋风分离器适应于粒子直径为5 μ m 10 μ m，所以存在无法适应成为问题的1 μ m左右的含有粒子的缺点。清洗集尘装置的捕集性能处于旋风分离器和袋式过滤器之间，为了产生含有大量粉尘的排水，需要大规模的排水处理。电集尘装置使带电粒子向正极板方向移动而附着于正极板，与处理气体分离。为了去除所附着的粒子，有机械式地利用锤击等从正极板剥离的方法(干式法)和用水流冲走的方法(湿式法)。在各种集尘装置中，电集尘装置能够捕集到的粒子最小(0. 1 μ m左右)，而且即使在高温高压下也能使用，压力损失也小(IOmm水柱左右)，运转费低，所以多数情况下被作为处理大量气体的用途而使用。但是， 电集尘装置具有以下的缺点需要高电压(数千伏特以上)和整流器，所以设备费最高，在利用机械式的锤击等剥离附着于正极板上的粒子时G次以上/小时)，大量的粉尘被放出到大气中，另一方面，在用水流冲走的情况下，需要排水处理。袋式过滤器在粉尘堆积在过滤布上时，处理气体压力的损失变大，所以需要以一定间隔抖落粉尘，因此，不可能对具有附着性的粉尘、水分多的处理气体进行集尘。抖落方式有逆气流吹入、机械振动的方式，但是在抖落过程中，使用中止过滤操作、或将袋子分为几个部分而依次抖落的方法，非常不合理，上述的问题点几乎没有解决。优选从废弃物焚烧设施的燃烧排气回收热能的热交换器通常尽可能配设在高温侧。但是，由于在该燃烧排气中水分和浮游粒子多，所以难以组合热交换器和集尘装置。另外，由于浮游粒子容易附着在该热交换器上，所以不得不将该热交换器配设在低温侧。因此，实际上无法实现有效地回收热能。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述的问题点，提供一种能够抑制由被焚烧物的燃烧而产生的剧毒的二恶英类、多氯代二苯并呋喃类等再合成，有效地收集粉尘，有效地回收热能，防止排出到大气中的燃烧排气的白浊的焚烧装置和焚烧方法。根据本发明，提供一种二段旋转流动层式焚烧炉系统，包括第一段旋转流动层室；第二段气体旋转室，与该第一段旋转流动层室的上部之间流体连通；气体燃烧室，与该第二段气体旋转室的上部之间流体连通；湿壁式气体冷却室，设于该气体燃烧室的上部； 湿式超声波集尘装置，与该湿壁式气体冷却室的上部侧面之间流体连通；旋转用空气热交换器和流动用空气热交换器，与该湿式超声波集尘装置之间流体连通；排气腔室，具有排气筒，该排气筒将在该湿式超声波集尘装置中被除尘并且在旋转用空气热交换器和流动用空气热交换器中进行了热交换的燃烧排气排出到系统外，将在该旋转用空气热交换器和流动用空气热交换器中热交换而获得的热能利用于在该第一段旋转流动层室、该第二段气体旋转室和该排气筒中产生旋转流。在该第一段旋转流动层室中设有圆锥形底板，设有热介质取出口和多个孔口喷嘴；风箱，设于该圆锥形底板的下方；热风送气管，将加压空气送入该风箱，在该圆锥形底板的上方预先填充有热介质，使从该热风送气管送入的加压空气通过多个孔口喷嘴而吹出到该圆锥形底板的上方，由此吹起该热介质而形成流动层，在该第一段旋转流动层室上部内壁上设有沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴，在该第一段旋转流动层室上部外壁上设有与该沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴之间流体连通的环状的风箱，在该风箱上安装有用于送入加压空气的热风送气管，使送入该风箱中的加压空气通过该沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴而送入该第一段旋转流动层室中，使形成该流动层的热介质旋转。在该第一段旋转流动层室和该第二段气体旋转室之间设有被焚烧物投入口、中和剂投入口、热介质循环口和燃烧器，将被焚烧物、中和剂和热介质投入该流动层中， 一边使上述被焚烧物、中和剂和热介质旋转一边使它们上升到该第二段气体旋转室中，在该第二段气体旋转室上部内壁上设有多个孔口喷嘴，在该第二段气体旋转室上部外壁上设有与该孔口喷嘴之间流体连通的环状的风箱，在该风箱上安装有送入加压空气的热风送气管，使送入到该风箱中的加压空气通过该孔口喷嘴，吹入该第二气体旋转室，使从该第一段旋转流动层室上升来的燃烧排气进一步旋转。在该气体燃烧室上部设有与该湿壁式气体冷却室之间流体连通的排气出口管，将燃烧气体和燃烧飞灰导入到该湿壁式气体冷却室中。 在该湿壁式气体冷却室中，以覆盖该气体燃烧室的该排气出口管的方式设有斗笠状构件， 在该斗笠状构件的上表面中央部设有冷却水入口管，在该斗笠状构件的下方且该排气出口管的外周部，贯穿该湿壁式气体冷却室外壁地设有输送高压空气的高压空气入口管，沿着该斗笠状构件上表面连续且均勻地输送冷却水，该冷却水在该斗笠状构件的下端与从该气体燃烧室上升来的燃烧排气和飞灰接触而进行冷却，并且，在该排气出口管的外周部和该湿壁式冷却室外壁之间的空间中，储存含有燃烧排气和飞灰的冷却水。在该排气腔室中设有导入经捕集飞灰后的处理气体的处理气体入口管、防止白烟用热风入口管、和排气筒，在该排气筒的最下段设有环状的风箱，在该排气筒侧板上设有沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴，在该排气筒的外侧设有送入加压空气的热风送气管，将加压空气从该热风送气管经由该风箱，自该孔口喷嘴吹入该排气筒而产生旋转流。优选上述湿式超声波集尘装置包括方形截面且圆锥形的排气入口管；气体整流板单元；多个压电元件的振子单元；除雾器；方形截面且圆锥形的排气出口管。优选上述旋转用空气热交换器包括方形截面且棱锥形的排气入口管；利用高压空气去除附着煤尘的散气管；方形截面的膨胀节；上述二段旋转流动层焚烧炉的第一段旋转流动层室；向第二段气体旋转室和排气腔室输送热风的配管。优选上述流动用空气热交换器包括设于上述旋转用空气热交换器的下游，与上述旋转用空气热交换器之间流体连通的管道；利用高压空气去除附着煤尘的散气管；方形截面的膨胀节；向上述二段旋转流动层焚烧炉的底部输送用于产生流动层的热风的配管； 向上述二段旋转流动层焚烧炉的排气腔室输送排气的配管；煤尘储存腔室；煤尘出口管。此外，根据本发明提供一种用上述二段旋转流动层式焚烧炉系统来焚烧被焚烧物的方法。本方法的特征在于，从上述被焚烧物投入口向从上述第一段旋转流动层室旋转上升而来的热介质投入被焚烧物，将上述气体燃烧室内的旋转流的外侧温度保持在850°C以上，并且将旋转流的中心轴线温度维持在1300°C以上，使被焚烧物完全燃烧，从上述中和剂投入口投入中和剂，使其与作为被焚烧物的燃烧产物的酸性气体中和，将由于被焚烧物的燃烧而产生的燃烧气体和飞灰自上述气体燃烧室的上述排气出口管导入上述湿壁式冷却室，自上述冷却水入口管供给冷却水，沿着上述斗笠状构件的上表面连续且均勻地输送该冷却水，使燃烧排气和飞灰与冷却水接触，在上述排气出口管的外周部和上述湿壁式冷却室外壁之间的空间中储存含有燃烧排气和飞灰的冷却排水，从上述高压空气入口管输送高压空气，在混合该燃烧排气和该飞灰后进行排水，排出剩余的燃烧气体，对从上述湿壁式冷却室排出的燃烧气体进行除尘、热交换后，使该燃烧气体返回到上述排气腔室中，上升到上述排气筒中而产生旋转流，使燃烧气体中的水分气化，将通过燃烧气体的热交换而回收的热能利用于在上述第一段旋转流动层室、上述第二气体旋转室和上述排气筒中产生旋转流以及在上述第一段旋转流动层室下方形成流动层，由此，中和燃烧酸性气体并且抑制二恶英类的再合成。此外，优选的是，从设于上述湿壁式冷却室上方的侧面的上述排气出口管排出的含有上述燃烧排气和燃烧飞灰的气流在上述湿式超声波集尘装置的上述气体整流板单元中被均等化，通过施加由上述多个压电元件的振子单元产生的^KHz/S左右的声波区域的振动，而形成微小的水滴，利用该水滴吸收燃烧飞灰，使该燃烧飞灰从燃烧排气分离，利用上述除雾器去除燃烧排气中的剩余的水滴，接着，将除尘后的燃烧排气送入上述旋转用空气热交换器和上述流动用空气热交换器，进行了热交换之后，导入上述排气腔室中。一般认为，焚烧处理系统的二恶英类的生成过程如下，即在二次燃烧室中无法完全燃烧而残留下来的未燃烧成分或先驱物从二次燃烧室通过集尘装置、热交换器的期间， 在温度、气氛、催化剂等各条件适当齐备的情况下，与燃烧而产生的氯化氢反应而生成二恶英类。在该生成反应时，具有1)在300 500°C的气氛温度下，煤尘中的重金属(特别是铜)成为催化剂，由未燃烧碳等合成二恶英类的反应路径；以及幻氯(代)苯酚、氯苯等先驱物分解，随后合成二恶英类的反应路径。特别是1)的合成反应是由关联性较小的物质重新合成的意思，被称为De Novo Synthesis。毒性强的二恶英类从其化学构造也可知，在本质上与一氧化碳(CO)、各种炭化氢(HC)等相同，被认为是未燃烧部分的一种。因此，对于在焚烧炉内的二恶英类生成抑制法而言，最重要的是高的燃烧温度(Temperature)、燃烧气体的充分滞留时间(Time)、未燃烧气体与空气的良好的紊流混合(Turbulence)。因此，只要以氧气(O2)浓度的控制作为前提来谋求上述三要素的良好平衡，就能够抑制绝大部分的二恶英类的再合成。在能谋求上述三要素的良好平衡的燃烧条件下，同时将由燃烧而产生的氯化氢用于生灰石(CaO)的中和处理，由此，生成稳定的无害的氯化钙(CaCl2)和水(H2O)。 即使在燃烧排气中存在重金属的催化剂，氯化钙(CaCl2)和水(H2O)也几乎不反应，所以通过自动供给与燃烧排气相对应的中和剂，能提高对二恶英类再合成的抑制效果。燃烧排气中的飞灰和重金属类被设于二段旋转流动层式焚烧炉的上部的带斗笠状构件的湿壁式气体冷却室的冷却水吸收。吸收了飞灰和重金属类的冷却水与来自湿式超声波集尘装置的排水一起被凝集沉淀式排水处理装置分离成处理水和污泥。处理水再循环到湿壁式气体冷却室中，作为冷却水而再利用。这样，能够最低限度地保持湿式超声波集尘装置中的燃烧排气中的水分量，防止在空气热交换器中附着有飞灰等。由此，能够在燃烧排气的高温侧配设该空气热交换器。此外，在本发明的燃烧装置中，利用水进行集尘，所以也能解决由声波集尘装置的声波引起的噪音公害的问题。 另外，在本发明的燃烧装置中，通过在排出到大气中的燃烧排气的白烟中产生旋转流，使白烟与热风混合，能防止白浊。
图1的(a)是概念地表示本发明的二段旋转流动层式焚烧炉的纵剖视图，(b) (d)是分别表示其一部分的纵剖视图。图2是在图1中的A-A线剖切而成的俯视图。图3是在图1中的B-B线剖切而成的俯视图。图4是在图1中的C-C线剖切而成的俯视图。图5是表示本发明的二段旋转流动层式焚烧炉系统的概略的系统图。附图标记说明1、炉主体；1-1、第一段旋转流动室；1-2、第二段气体旋转室；1-3、气体燃烧室；2、 热介质取出口 ；3、孔口喷嘴；4、风箱；5、热风送气管；6、孔口喷嘴；7、风箱；8、环状集管；9、 10、11、热风送气管；12、风门；13、固体状被焚烧物入口 ；14、液状被焚烧物入口 ；15、热介质循环口 ；16、中和剂投入口 ；17、燃烧器；18、孔口喷嘴；19、风箱；20、环状集管；21、22、23、 热风送气管；24、风门；25、排气出口管；26、燃烧气体紧急排出口 ；27、气体冷却室(湿壁式)；28、排气出口管；29、排气腔室；30、排气入口管；31、防止白烟用热风入口管；32、排气筒；33、风箱；34、孔口喷嘴；35、环状集管；36、37、热风送气管；38、风门；39、热风送气管； 40、冷却水入口管；41、压力空气入口管；42、斗笠状构件；43、处理物收纳箱；44、电动横行起重机；45、电动组件；46、压缩剪切机；47、1号处理物输送机；48、处理物储存槽；49、自动切出装置；50、2号处理物输送机；51、送尘装置；52、液状被焚烧物储存槽；53、残渣油储存槽力4、55、泵单元；56、混合槽；57、泵单元；58、混合液喷雾装置；59、分级器；60、热介质循环装置；61、旋转送料器；62、热介质储存槽；63、不燃物输送机；64、不燃物储存箱；65、中和剂储存槽；66、除湿器；67、定量切出装置；68、热风送气管；69、辅助燃料储存槽；70、油泵单元；71、燃烧用鼓风机；72、湿式超声波集尘装置；72a、排气入口管；72b、气体整流板单元； 72c、振子单元；72d、除雾器；72e、排气出口管；73、旋转用空气热交换器；73a、排气入口管； 73b、膨胀节；74、旋转用鼓风机；75、流动用空气热交换器；75a、管道；75b、膨胀节；76、流动用鼓风机；77、诱导鼓风机；78、散气管；79、煤尘储存腔室；80、二重风门；81、飞灰输送机； 82、加湿器；83、储灰槽；84、空气压缩机；85、热风产生装置；85a、油燃烧器；a、热介质；b、 固体状被焚烧物；c、液状被焚烧物；d、不燃物；e、热风；f、耐火材料；g、中和剂；h、燃烧气体；i、燃烧飞灰；j、排气；k、热风；1、冷却水(处理水)；m、辅助燃料；η、圆锥形底板；ο、高压空气；P、残渣油；q、排水；r、混合液；S、新水；t、空气；U、加压空气。
具体实施例方式以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。图1是概念地表示作为本发明的主装置的焚烧炉的剖视图。二段旋转流动层式焚烧炉1包括第一段旋转流动层室1-1 ；与第一段旋转流动层室1-1的上部之间流体连通 (即以流体能够在两者之间流通的方式连通)的第二段气体旋转室1-2 ；与第二段气体旋转室1-2的上部之间流体连通的气体燃烧室1-3 ；设于气体燃烧室1-3上部的湿壁式气体冷却室27。在第一段旋转流动层室1-1中设有圆锥形底板n，设有热介质取出口 2和多个孔口喷嘴3 ；风箱4，设于圆锥形底板η的下方；热风送气管5，将热风k送入风箱4。圆锥形底板η呈研钵状平缓地倾斜。穿过圆锥形底板η的中央设有贯穿最下部的热介质取出口 2。 在圆锥形底板η的大致整个面上，垂直排列地设有多个孔口喷嘴3。这些孔口喷嘴3与设于圆锥形底板η下侧的风箱4连通。在圆锥形底板η的上方填充有热介质a。将从热风送气管5送来的热风k通过多个孔口喷嘴3吹出到圆锥形底板η的上方，由此吹起热介质a而形成流动层。热风k由图5所示的带消音器的鼓风机76输送，利用空气热交换器75进行了热交换之后，通过孔口喷嘴3而吹入第一段旋转流动层室1-1内，吹起预先被填充的热介质a，形成流动层。在第一段旋转流动层室1-1的上部内壁上设有如图2所示的具有任意的角度且沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴6。在第一段旋转流动层室1-1的上部外壁，在炉主体1 的外板和耐火材料f之间，设有与沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴6之间流体连通的环状的风箱7。如图2详细地所示，在风箱7上安装有热风送气管9，该热风送气管9将热风k送入配设在炉主体1的外侧的环状集管8的一部分中。在环状集管8和风箱7之间设有热风送气管10、风门12和热风送气管11。从热风送气管9送来的热风k经由环状集管 8、热风送气管10、风门12和热风送气管11，被送入风箱7。被送入到风箱7中的热风k通过沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴6被吹入第1段旋转流动层室1-1，使形成流动层的热介质a旋转而形成稳定的第一段旋转流动层。在第一段旋转流动层室1-1和第二段气体旋转室1-2之间设有燃烧器17。如图1 的(a)、(b)、(c)、(d)所示，在与燃烧器17的安装位置相同的圆周上的其他位置，设有固体物被焚烧物投入口 13、液状被焚烧物注入口 14、热介质循环口 15、向斜下方倾斜的中和剂投入口 16，一边将固体物被焚烧物b、液状被焚烧物C、热介质a和中和剂g投入该流动层中而旋转，一边使它们上升到第二段气体旋转室1-2中。在第二段气体旋转室1-2的上部内壁设有孔口喷嘴18。在第二段气体旋转室1-2 的上部外壁设有与孔口喷嘴18之间流体连通的环状的风箱19。如图3所示，在风箱19中安装有将热风k送入环状集管20的一部分的热风送气管21。在环状集管20和风箱19之间设有热风送气管22、风门M和热风送气管23。从热风送气管21被送来的热风k经由环状集管20、热风送气管22、风门M和热风送气管23，被送入风箱19中。被送入风箱19中的热风k通过孔口喷嘴18被吹入第二段气体旋转室1-2中，使从第一段旋转流动层室1-1 上升来的旋转流动层进一步旋转，形成更加强劲的第二段旋转流动层。在气体燃烧室1-3的上部设有与湿壁式气体冷却室27之间流体连通的排气出口管25，将燃烧气体h和燃烧飞灰i导入湿壁式气体冷却室27中。在湿壁式气体冷却室27中以覆盖气体燃烧室1-3的排气出口管25的方式设有斗笠状构件42。在斗笠状构件42的上表面中央部设有冷却水入口管40。输送高压空气的高压空气入口管41贯穿湿壁式气体冷却室27的外壁地设于斗笠状构件42的下方且排气出口管25的外周部。沿着斗笠状构件42的上表面，连续且均勻地输送冷却水1，在斗笠状构件42的下端，该冷却水1与从气体燃烧室1-3上升来的燃烧气体h和燃烧飞灰i接触而进行冷却，并且在排气出口管25的外周部和湿壁式冷却室27的外壁之间的空间中储存含有燃烧气体h和燃烧飞灰i的冷却水1。湿壁式气体冷却室27的排气出口管观与湿式超声波集尘装置72连结。湿式超声波集尘装置72包括方形截面且棱锥形的排气入口管72a ；气体整流板单元72b ；多个压电元件的振子单元72c ；除雾器72d ；方形截面且棱锥形的排气出口管72e。湿式超声波集尘装置72经由配管与旋转空气热交换器73和流动层用空气热交换器75连结。旋转用空气热交换器73包括方形截面且棱锥形的排气入口管73a ；利用高压空气去除附着煤尘的散气管98 ；方形截面的膨胀节73b ；用于将热风k输送到上述二段旋转流动层焚烧炉的第一段旋转流动层室1-1、第二段气体旋转室1-2和排气腔室四的配管。流动用空气热交换器75包括设于旋转用空气热交换器73的下游，与旋转用空气热交换器73之间流体连通的管道75a ；利用高压空气去除附着煤尘的散气管78 ；方形截面的膨胀节75b ；将用于产生流动层的热风k输送到二段旋转流动层焚烧炉的底部的配管；将排气j输送到二段旋转流动层焚烧炉的排气腔室四的配管；煤尘储存腔室79 ；煤尘出口管 80。从湿壁式气体冷却室27经由排气出口管观输送来的燃烧飞灰i被来自散气管78的气体流集中在流动层用空气热交换器75的下部的煤尘储存腔室79中。此外，在旋转空气热交换器73中，输送热风H20(TC )的配管分别与第一段旋转流动层室1-1的热风送气管9、第二段气体旋转室1-2的热风送气管21和排气腔室四的下方的排气入口管30连结。而且，向第一段旋转流动层室1-1的下方的风箱4输送热风 k(2000C )的配管与流动层用空气热交换器75连结。在湿壁式冷却室27的上方还设有排气腔室四。在排气腔室四中设有使捕集了燃烧飞灰i之后的排气j再循环的排气入口管30 ；防止白烟用热风入口 31 ；排气筒32。在排气筒32的最下段设有环状的风箱33。如图4所示，在风箱33上安装有用于将热风k送入配设在排气筒32外侧的环状集管35的一部分的热风送气管39。在环状集管35和风箱 33之间设有热风送气管37、风门38和热风送气管36。从热风送气管39被送入的热风k经由环状集管33、热风送气管36、风门38和热风送气管37，被送入风箱33。被送入风箱33 中的热风k通过沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴34被吹入排气筒32中，与产生旋转流的排气j较好地混合，使排气j中的水蒸汽气化而防止白烟的产生。防止白烟用热风入口管31设于与该腔室四的排气入口管30相同高度的任意的位置。防止白烟用热风入口管31与另外设置的热风产生装置85连结。热风产生装置85包括油燃烧器85a，利用混合辅助燃料m和加压空气u并使该辅助燃料m和加压空气u燃烧而产生的燃烧气体与从热风产生装置85的侧面吸入的空气t，产生气体温度调整为600°C的热风e。接着，说明用本发明的二段旋转流动层式焚烧炉系统对被焚烧物进行燃烧处理的方法。固体状被焚烧物b储存在图5所示的处理物收纳箱43中一定容量，移动并装入使用了电动横行起重机44和电动组件45的压缩剪切机46的投入口。装入压缩剪切机46中的固体状被焚烧物b被切断为50mm见方以下，用图5所示的1号处理物搬送机47输送到处理物储存槽48中并暂时储存。之后，经由自动切出装置49，由2号处理物搬送机50定量地逐次输送，经由送尘装置51，定量地逐次从上述固体状被焚烧物投入口 13投入第一段旋转流动层室1-1内。液状被焚烧物c被暂时储存在液状被焚烧物储存槽52中。液状被焚烧物c的热量调整用的残渣油P暂时储存在残渣油储存槽53中。液状被焚烧物c和残渣油ρ分别利用泵单元M和55，被送入混合槽56中而进行热量调整。之后，利用泵单元57将液状被焚烧物c和残渣油P的混合液r送入液状被焚烧物注入口 14，利用混合喷雾装置58喷雾到第一段旋转流动层室1-1内。这样，送入第一段旋转流动层室1-1内的被焚烧物瞬间干燥、气化，并且一部分燃烧，第一段的燃烧工序完成。同时，不燃物d在第一段旋转流动层室1-1内与可燃部分分离， 暂时滞留在圆锥形底板η上之后，与一部分的热介质a —起从热介质取出口 2搬出到炉外， 送入图5所示的分级器59，在分级器59中，被分离为热介质a和不燃物d。被分离的热介质a由图5所示的热介质循环装置60输送到旋转送料器61。溢出的热介质a暂时储存在热介质储存槽62中之后，依次返回热介质循环装置60，从设于第一段旋转流动层室1-1和第二段气体旋转室1-2之间的内壁的热介质循环口 15(参照图1的(C))定量地逐次返回到第一段旋转流动层室1-1的流动层内而被再利用。另一方面，不燃物d由图5所示的不燃物输送机63输送到不燃物储存箱64中，暂时储存后被搬出系统外。在本发明中，根据热介质a在额定运转中始终为负压状态运转的必要性，也提供要求与外部气体之间保持气密性的焚烧炉的与外部气体之间的密封(砂封)。将中和剂g (CaO等)投入第一段旋转流动层室1-1内的旋转流动层内，利用化学反应对由固体状被焚烧物b和液状被焚烧物c的燃烧产生的酸性气体例如氯化氢等进行中和处理。中和剂g储存在中和剂储存槽65中，与经由了除湿器66的加压空气u混合后，由定量切出装置67利用热风送气管68定量地逐次自中和剂投入口 16投入。在本发明中，中和剂g乘载着旋转流动层的涡流(紊流)与燃烧气体的直接混合时间变长，进行效率高的中和反应，发挥抑制二恶英类的效果。
燃烧器17使重油等高发热量的辅助燃料m燃烧。辅助燃料m被储存在辅助燃料储存槽69中，由油泵单元70输送。辅助燃料m与从燃烧用鼓风机71送来的高压空气ο混合而燃烧。辅助燃料m在热介质a旋转流动状态下点火、燃烧，在炉内温度上升到设定温度的时刻，将固体状被焚烧物b和液状被焚烧物c单独或同时供给到第一段旋转流动层室1-1 内。能够用燃烧器17将涡流的外侧温度保持在850°C以上，使固体状被焚烧物b和液状被焚烧物c的燃烧稳定化，并且将涡流的能量，即涡流的中心轴线温度维持在1300°C以上。从图5所示的带消音器的旋转用鼓风机74输送来的、由旋转空气热交换器73进行了热交换的热风H200°C)被送入环状集管20。该热风k被风门M调整成均勻的氧气浓度(空气量)，被送入风箱19，从各孔口喷嘴18吹出到第二段气体旋转室1-2中，形成比在第一段旋转流动层室1-1中产生的旋转流(涡流)更强劲的第二段的旋转流。该第二段的旋转流(涡流)具有将位于旋转流的外侧的物质向旋转流的中心拉拽的特性。由于将在焚烧炉1中产生的燃烧气体(酸性气体)向旋转流的中心部拉拽，所以该特性能完全地阻止酸性气体对用于焚烧炉1的内壁面的耐火材料f的腐蚀，能延长燃烧气体在炉内的滞留时间，而且，能够将旋转流的中心部的温度保持在1300°C以上。这样，第二段旋转流基本上能够实现酸性气体的中和处理以及固体状被焚烧物b和液体被焚烧物c 的完全燃烧，显著地抑制二恶英类的产生。固体状被焚烧物b和液状被焚烧物c 一边利用在第二段气体旋转室1-2中产生的旋转流而旋转，一边上升到气体燃烧室1-3而燃烧。燃烧结束后的燃烧气体h和燃烧飞灰i自设于炉主体1的气体燃烧室1-3顶部的排气出口管25排出，导入气体冷却室(湿壁式)27。此时，从设于斗笠状构件42中心部的冷却水入口管40连续且均勻地输送冷却水 1，使冷却水1与上升来的燃烧气体h和燃烧飞灰i相对接触。上升的燃烧气体h和燃烧飞灰i与冷却水1接触，从而被冷却到500 400°C，并且在气体燃烧室1-3排气出口管25的外周部和湿壁式冷却室27的外壁之间的空间中储存有含有燃烧飞灰i的排水。利用压力空气入口管41向该排水输送高压空气ο而较好地混合，由此能够使燃烧飞灰i的50%以上均勻地浮游悬浊在排水中。含有剩余的燃烧飞灰i的燃烧气体h被冷却水1降温到500 400°C之后，从设于气体冷却室(湿壁式)27的上部侧面的排气出口管观被排出。另外，优选在气体燃烧室1-3的顶部设有燃烧气体紧急排出口管26，以防止由未燃烧气体产生的爆炸事故。被从排气出口管观排出的含有燃烧飞灰i的燃烧排气j被送往图5所示的湿式超声波集尘装置72。湿式超声波集尘装置72捕集含有重金属类的飞灰，使该飞灰从排气 j中分离。优选的是，在燃烧排气被气体整流板单元72b均勻化之后，通过施加由多个压电元件的振子单元72c所产生的^KHz/S左右的声波区域的振动，而形成的微小的水滴，利用该水滴吸收燃烧飞灰，使该燃烧飞灰从燃烧排气分离。燃烧排气中的剩余的水滴被除雾器 72d去除。这样，飞灰被分离去除之后的排气j被送往旋转用空气热交换器73和流动用空气热交换器75。排气j在旋转用空气热交换器73中与从带消音器的旋转用鼓风机74输送来的空气热交换而加热空气，形成旋转用的热风H200°C)。在流动用空气热交换器75中， 排气j与从带消音器的流动用鼓风机76输送来的空气热交换而加热空气，形成流动用的热风k (2000C )。流动用的热风k经由配管，经由热风送气管5和风箱4，从第一段旋转流动室 1-1的底部被导入。旋转用的热风k经由配管，经由热风送气管9和风箱7，被导入第一段旋转流动室1-1，经由热风送气管21和风箱19，被导入第二段气体旋转室1-2，经由热风送气管36和风箱33被导入排气筒32。另一方面，利用流动用空气热交换器75进行了热交换后的排气j被诱导鼓风机77 抽吸，经由配管，从设于排气腔室四的下部的侧面的排气导入管30被导入排气腔室四。同时，来自热风产生装置85的600°C的热风e从防止白烟用热风入口管31被导入排气腔室四。在排气腔室四内，排气j和热风e(60(TC)充分混合，上升到排气筒32。利用旋转空气热交换器73进行了热交换后的热风e (2000C )作为旋转流而导入排气筒32，排气j和热风e充分混合。这样，因为排气j中的水蒸汽被热风e和k气化，所以防止产生白烟。处理后不含有二恶英类等的排气从排气筒32的顶部被排出到系统外。另一方面，伴随在被导入旋转空气热交换器73和流动空气热交换器75中的排气 j中的燃烧飞灰i有时附着于热交换器73和75。通过从设于热交换器73和75的上部的散气管78、98间歇性地导入空气，这些所附着的煤尘(燃烧飞灰)被储存在设于流动空气热交换器75下部的煤尘储存腔室79。之后，经由二重风门80由飞灰输送机81输送到加湿器82，谋求防止飞散，并且暂时储存在储灰槽83之后搬出到系统外。由气体冷却室(湿壁式)27和湿式超声波集尘装置72产生的排水q利用凝集沉淀式排水处理装置(省略图)而进行处理。产业上的可利用件如以上说明那样，将本发明的二段旋转流动层式焚烧炉作为主装置的焚烧处理系统在焚烧炉内产生旋转流(涡流)。充分地活用作为二段旋转流动层式焚烧炉的特性的将存在于旋转流外侧的物质向旋转流的中心轴线拉拽的特性，能够将旋转流的外侧温度保持在850°C以上，持续稳定地燃烧，并且能够将旋转流的能量即旋转流的中心轴线温度维持在 1300°C以上。此外，大幅度地延长燃烧气体在炉内的滞留时间，能进行99. 9999%的几乎接近完全的燃烧。因此，在燃烧排气中几乎不包含未燃烧碳，由燃烧产生的酸性气体(氯化氢)的中和反应效率也良好，能阻止二恶英类的再合成。此外，通过配设设于二段旋转流动层式焚烧炉上部的带斗笠状构件的湿壁式气体冷却室，能够使冷却水吸收燃烧排气中的 50%以上的浮游悬浊物质(飞灰等)，用凝集沉淀式排水处理装置进行处理，所以能将燃烧排气中含有的水分量保持在最低限度。此外，在湿壁式气体冷却室中，从燃烧排气中减少固体部分，而且，通过用集尘效率高的湿式超声波集尘装置，能够使燃烧排气中的固体部分 (飞灰)剧减，能够将空气热交换器配设在燃烧排气的高温侧。这样，能够再利用从焚烧炉产生的热能，产生流动层和旋转流。此外，通过在排气腔室和排气筒中产生热风的旋转流，能够使排出到大气中的燃烧排气的水蒸汽气化，能防止白浊。结果，能够显著地降低建设-修理费和运营成本。在以往的焚烧处理系统中，混合使活性炭吸附堆积在炉子下部的焚烧灰和燃烧飞灰中的二恶英类而成的物质，利用熔融炉和气体化熔融炉直接燃烧熔融废弃物的方法是主流。即使是直接燃烧熔融的气体化熔融炉，在燃烧排气中也经常混入二恶英类，所以燃烧飞灰和吸附于活性炭而成的物质不得不无限次地处理，所以需要巨大的建设费和运营成本。
权利要求
1.一种二段旋转流动层式焚烧炉系统，其特征在于，包括第一段旋转流动层室 ’第二段气体旋转室，其与该第一段旋转流动层室的上部之间流体连通；气体燃烧室，其与该第二段气体旋转室的上部之间流体连通；湿壁式气体冷却室，其设于该气体燃烧室的上部；湿式超声波集尘装置，其与该湿壁式气体冷却室的上部侧面之间流体连通；旋转用空气热交换器和流动用空气热交换器，它们与该湿式超声波集尘装置之间流体连通；排气腔室，其具有排气筒，该排气筒将在该湿式超声波集尘装置中被除尘并且在旋转用空气热交换器和流动用空气热交换器中进行了热交换的燃烧排气排出到系统外，将在该旋转用空气热交换器和流动用空气热交换器中热交换而获得的热能利用于在该第一段旋转流动层室、该第二段气体旋转室和该排气筒中产生旋转流，其中，在该第一段旋转流动层室中设有圆锥形底板，其设有热介质取出口和多个孔口喷嘴； 风箱，其设于该圆锥形底板的下方；热风送气管，其将加压空气送入该风箱，在该圆锥形底板的上方预先填充有热介质，使从该热风送气管送入的加压空气通过多个孔口喷嘴而吹出到该圆锥形底板的上方，由此吹起该热介质而形成流动层，在该第一段旋转流动层室上部内壁上设有沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴，在该第一段旋转流动层室上部外壁上设有与该沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴之间流体连通的环状的风箱，在该风箱上安装有用于送入加压空气的热风送气管，使送入该风箱中的加压空气通过该沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴而送入该第一段旋转流动层室中，使形成该流动层的热介质旋转，在该第一段旋转流动层室和该第二段气体旋转室之间设有被焚烧物投入口、中和剂投入口、热介质循环口和燃烧器，将被焚烧物、中和剂和热介质投入该流动层中，一边使上述被焚烧物、中和剂和热介质旋转一边使它们上升到该第二段气体旋转室中，在该第二段气体旋转室上部内壁上设有多个孔口喷嘴，在该第二段气体旋转室上部外壁上设有与该孔口喷嘴之间流体连通的环状的风箱，在该风箱上安装有送入加压空气的热风送气管，使送入到该风箱中的加压空气通过该孔口喷嘴，吹入该第二气体旋转室，使从该第一段旋转流动层室上升来的燃烧排气进一步旋转，在该气体燃烧室上部设有与该湿壁式气体冷却室之间流体连通的排气出口管，将燃烧气体和燃烧飞灰导入到该湿壁式气体冷却室中，在该湿壁式气体冷却室中，以覆盖该气体燃烧室的该排气出口管的方式设有斗笠状构件，在该斗笠状构件的上表面中央部设有冷却水入口管，在该斗笠状构件的下方且该排气出口管的外周部，贯穿该湿壁式气体冷却室外壁地设有输送高压空气的高压空气入口管， 沿着该斗笠状构件上表面连续且均勻地输送冷却水，该冷却水在该斗笠状构件的下端与从该气体燃烧室上升来的燃烧排气和飞灰接触，并且，在该排气出口管的外周部和该湿壁式冷却室外壁之间的空间中，储存含有燃烧排气和飞灰的冷却水，在该排气腔室中设有导入经捕集飞灰后的处理气体的处理气体入口管、防止白烟用热风入口管、和排气筒，在该排气筒的最下段设有环状的风箱，在该排气筒侧板上设有沿切线方向的排列有多个的孔口喷嘴，在该排气筒的外侧设有送入加压空气的热风送气管，将加压空气从该热风送气管经由该风箱，自该孔口喷嘴吹入该排气筒而产生旋转流。
2.根据权利要求1所述的二段旋转流动层式焚烧炉系统，其特征在于，上述湿式超声波集尘装置包括方形截面且棱锥形的排气入口管；气体整流板单元； 多个压电元件的振子单元；除雾器；方形截面且棱锥形的排气出口管，上述旋转用空气热交换器包括方形截面且棱锥形的排气入口管；利用高压空气去除附着煤尘的散气管；方形截面的膨胀节；上述二段旋转流动层焚烧炉的第一段旋转流动层室；向第二段气体旋转室和排气腔室输送热风的配管，上述流动用空气热交换器包括设于上述旋转用空气热交换器的下游，与上述旋转用空气热交换器之间流体连通的管道；利用高压空气去除附着煤尘的散气管；方形截面的膨胀节；向上述二段旋转流动层焚烧炉的底部输送用于产生流动层的热风的配管；向上述二段旋转流动层焚烧炉的排气腔室输送排气的配管；煤尘储存腔室；煤尘出口管。
3.一种焚烧方法，是用权利要求1或2所述的二段旋转流动层式焚烧炉系统来焚烧被焚烧物的方法，其特征在于，从上述被焚烧物投入口向从上述第一段旋转流动层室旋转上升而来的热介质投入被焚烧物，将上述气体燃烧室内的旋转流的外侧温度保持在850°C以上，并且将旋转流的中心轴线温度维持在130(TC以上，使被焚烧物完全燃烧，从上述中和剂投入口投入中和剂，使其与作为被焚烧物的燃烧产物的酸性气体中和， 将由于被焚烧物的燃烧而产生的燃烧气体和飞灰自上述气体燃烧室的上述排气出口管导入上述湿壁式冷却室，自上述冷却水入口管供给冷却水，沿着上述斗笠状构件的上表面连续且均勻地输送该冷却水，使燃烧排气和飞灰与冷却水接触，在上述排气出口管的外周部和上述湿壁式冷却室外壁之间的空间中储存含有燃烧排气和飞灰的冷却排水，从上述高压空气入口管输送高压空气，在混合该燃烧排气和该飞灰后进行排水，排出剩余的燃烧气体，对从上述湿壁式冷却室排出的燃烧气体进行除尘、热交换后，使该燃烧气体返回到上述排气腔室中，上升到上述排气筒中而产生旋转流，使燃烧气体中的水分气化，将通过燃烧气体的热交换而回收的热能利用于在上述第一段旋转流动层室、上述第二气体旋转室和上述排气筒中产生旋转流以及在上述第一段旋转流动层室下方形成流动层， 中和燃烧酸性气体并且抑制二恶英类的再合成。
4.根据权利要求3所述的焚烧方法，是用权利要求2所述的二段旋转流动层式焚烧炉系统来焚烧被焚烧物的方法，其特征在于，从设于上述湿壁式冷却室上方的侧面的上述排气出口管排出的含有上述燃烧排气和燃烧飞灰的气流在上述湿式超声波集尘装置的上述气体整流板单元中被均等化，通过施加由上述多个压电元件的振子单元所产生W^KHz/S左右的声波区域的振动， 而形成微小的水滴，利用该水滴吸收燃烧飞灰，使该燃烧飞灰从燃烧排气分离， 利用上述除雾器去除燃烧排气中的剩余的水滴，接着，将除尘后的燃烧排气送入上述旋转用空气热交换器和上述流动用空气热交换器，进行了热交换之后，导入上述排气腔室中。
全文摘要
本发明提供一种二段旋转流动层式焚烧炉对废弃物的焚烧处理方法，能够高效且廉价地进行抑制焚烧处理中产生的二恶英类的再合成的燃烧、中和处理以及去除浮游粒子状物质。二段旋转流动层焚烧炉系统包括二段旋转流动层焚烧炉，包括第一段旋转流动层室、第二段气体旋转室、气体燃烧室、气体冷却室、排气腔室和排气筒；湿式超声波集尘装置和热交换器，在流体连通状态下设于气体冷却室和排气腔室之间，将用热交换器进行了热交换的热能利用于焚烧炉中。
文档编号F23J15/06GK102165255SQ20088013130
公开日2011年8月24日 申请日期2008年7月25日 优先权日2008年7月25日
发明者五味吉男 申请人:Jts国际股份有限公司, 五味吉男