专利名称：用于废弃物转为能源的设备中共燃烧的方法与程序的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种整合了水泥生产方法以及物料燃烧技术的方法，此是通过使自水泥窑排放出的热气体并入至一以市政固体废弃物及工业废弃物在一旋转窑内的焚化为典型的物料燃烧系统内。
于一个传统的(或实际使用的)焚化厂中，废弃物是在一相当低的温度下被燃烧，而由废弃物所产生的排出物在毒性位准上是相当地高。于一燃烧废弃物以作为任选的燃料的水泥窑内，废弃物是被直接地引入水泥窑内，废弃物于该窑内是被用作为一燃料替代品以及一额外的能量来源。本发明涉及到在一新颖的共燃烧程序中整合现有的水泥生产方法以及物料燃烧程序。
水泥制造程序是为一系列的能量密集的单元操作，其特征是为高温、长停留时间、天然的碱性环境、最小量的废弃物产生以及高热容量。于水泥制造中所使用的主要原料是为石灰石、铜熔渣、硅石及飞灰的一完好界定的混合物。该原料混合物如所称的于一研磨机内被粉碎以达成所需的被称为生料的细微粉末，然后将之均质化并由预热器系统(一串呈阶段式配置的旋风器)的顶端加入。在这个四阶段预热器系统中，生料于一上升的热气体逆向流中被逐步地加热。热气体是通过位于旋转窑的燃烧端处的煤燃料的燃烧而产生的。于一中间处理过程中，生料在一被称为预煅烧器的反应器内被加热至高达900℃的石灰石的煅烧点。于煅烧完全后，生料被排放至旋转式窑的供料端内且被进一步加热。于旋转式窑内，当材料通过煅烧、转移、烧结及冷却的进一步加热区时，会产生化学及矿物学上的变化。在材料有如一被称为熟料的半产品被排出之前，烧结区域可达高至1500℃的温度。然后，熟料于一个格栅冷却器内被冷却，接着于一个G-冷却器内冷却。然后，被冷却的熟料与石膏混合，并在一个最终的研磨及分离处理程序后，获得水泥产物。
物料燃烧程序是由焚化未经处理的固态废弃物以及通过释出其热能所组成者。废弃物是于一熔炉内被燃烧，其中废弃物的整体体积被减少。于燃烧程序完成之后，残余物被排放至一个熔渣处理系统内。来自于燃烧程序的热气体通过一个废弃物加热锅，气体于该处被冷却且产生蒸气。能量通过使蒸气通过一个涡轮机以及产生电力而被回收。然后，被冷却的气体被通入一个烟道气处理系统，于该处污染物被除去。
依据本发明，本申请发明人认识到水泥的生产涉及在高温下的密集燃烧以及大部分的热气流体可被应用以供热回收，且来自水泥熟料冷却器的热气体可被改道且并入至一个废弃物焚化炉内。本申请发明人断定一个共燃烧方法可通过燃烧的3-Ts(亦即温度、紊流与时间)的最佳化应用来确保二氧(杂)芑能分解至低于0.033ng/Nm3的现今空气排放法规限制值；·温度—焚化炉因格外高的燃烧效率及窑内的烧尽而被广泛用于物料燃烧且已证实高分解及移除效率。在高于950℃且高达1200℃的温度下，燃料的有机组份可以完全分解。
·紊流—不会发生于一个移动中的炉栅焚化炉内的紊流混合，在回收源自于废弃物共料的热上给予旋转炉—非常高的热效率。
·时间—基于焚化炉的长度以及二级燃烧室的结构，可确保较长的停留时间来供反应以及完全的烧炉。
为达成上述目的，本申请共燃烧方法特别地可包含下述装置1.水泥加工系统2.废弃物接受及处理系统3.废弃物共燃烧系统4.干式涤气(新的预煅烧器)系统5.动力产生系统6.二级涤气系统7.燃烧气体及灰分处理系统本发明提供一种整合了水泥的制备及市政固体废弃物的焚化的共燃烧方法，其中此等程序中之一者的气体或固体产物或副产物被用于另一程序中，该方法包含下述之一或多者；(i)焚化是发生在一个旋转炉及一个二级燃烧室内，且来自该二级燃烧腔室的烟道气被输送至水泥生产方法的一个预煅烧器内，(ii)位于来自焚化程序的烟道气内的酸性气体从水泥生产方法的作为干式涤气器用的预煅烧器内被移除，(iii)供焚化用的燃烧室空气是至少部分地衍生自来自于水泥生产方法的一个水泥熟料冷却器中的热空气，(iv)废弃物于一个旋转炉内被焚化且所形成的物料被通至一个二级燃烧室内，该二级燃烧室是于1050℃至1200℃的温度下被操作历时一段不少于4秒钟的停留时间。
于一个特别的实施例中，废弃物于一个旋转炉内被焚化，且所形成的物料被通至一个二级燃烧室，该二级燃烧室是于1050℃至1200℃的温度下被操作历时一段不少于4秒的停留时间。亦即，步骤(iv)于本发明的此实施例中是为必要的。较佳地，有关于二氧(杂)芑形成的前体于该二级燃烧室内自烟道气中被除去。
于另一实施例中，焚化是发生于一个旋转炉内，而一个二级燃烧室以及来自二级燃烧室的烟道气被通向水泥生产方法的一个预煅烧器。来自于焚化程序的烟道气内所欲酸性气体于水泥生产方法中作为一个干式涤气器的预煅烧器内被除去。优选地，供焚化用的燃烧空气是至少部分地衍生自于水泥生产方法的一个水泥熟料冷却器的热空气。较佳地，在焚化程序中所产生的熔渣被应用于水泥生产方法中。
于本发明中，热气体可取自于供水泥加工系统的熟料用的格栅冷却系统的废气系统。于格栅冷却系统中，来自水泥旋转式窑的热熟料排放(典型地是大于约1400℃下)可通过来自冷却空气风扇的空气而于一列的往复式格栅上被冷却。来自冷却器的热气体(典型地是于大约240℃的温度下)可被合并至旋转炉内，于该处固态废弃物被燃烧之。
于废弃物接受及处理系统中，自废弃物转移站所接收的废弃物典型地被收集于中央接收区域。来自废弃物收集载具的废弃物被倾倒于一个储仓内，于该处废弃物可通过取料机被运送至一个粉碎机。亚铁材料可在供应至焚化炉内之前通过磁性分离器而被回收。然后，废弃物被馈送至焚化炉内，废弃物于该处运行一高温燃烧程序。
废弃物共燃烧系统可由6至8个窑以及相同数目的二级燃烧室所组成。这些窑可以执行干燥、燃烧，以及将灰分残余物熔化成熔渣。二级燃烧室典型地被设计成能提供一高温(例如，约1200℃)环境以及一段不少于4秒钟的气体停留时间，以确保所有有机物料的完全分解。各个窑及燃烧腔室可被配备以其自身用的煤及/或油燃烧器以确保可获得所需的操作温度。
被供应至窑的干燥区段内的粉碎废弃物可被滚转至燃烧区段。所产生的热熔渣(典型地是为1100℃至1200℃)可落入一个水浴内来供快速聚冷。所造成的蒸气爆炸使熔渣裂成小颗粒。裂开的熔渣接而可被收集来适供用于水泥加工中的生料混合物研磨。
于干式涤气(新预煅烧器)系统中，一个水泥预煅烧器可被使用以供废弃物共燃烧烟道气的酸性气体的干式涤气。此涤气程序一般可达成极高程度的涤气，且诸如SO2的酸性气体的释出可低于8ppm。这是因为存在有多于理论所需值数百倍以上的石灰尘被悬浮于该系统内来捕捉酸性气体。酸性气体(特别是氯化氢)的成功的移除可大大地降低二氧(杂)芑于加热锅内的再形成的机会。此外，废弃物加热锅内的锅管可耐用更长的时间，通过提供蒸气产生系统的更高的可用性。进入预煅烧器的来自于二级燃烧室的热气可提供要燃烧细微的原料水泥混合物所需的部分能量。所需能量的差额可来自于，例如一个Marpol油燃烧器。干式涤气程序典型地于900℃至950℃下发生。
动力产生系统典型地包含废弃物加热锅，由之排放出的蒸气可趋动用于产生电力的涡轮机产生器。所产生的电力可满足一个水泥厂的全部电子消耗加上要被建立的共燃烧厂的电力需求。所产生的过多电力可被分派至电力分布极栅内。经由一个适当的管清洁装置所收集的锅灰可被送至缓冲料箱。锅灰接而可被循环回到水泥程序的均质化储藏室或是被应用于制备供半干式涤气用的石灰淤浆。
二级涤气系统是为除了干式涤气器之外可被使用的烟道气清洁程序的一个附加水准。此系统典型地是由三个步骤所组成1.半干式涤气(SDS)——来自于加热锅的烟道气可进入SDS的上端区段内，于该处气体流通常被均匀地分布于平坦的截面表面上。石灰淤浆亦可于SDS的上端缘被注入而与气体流一起同时向下移动。SDS设计的尺寸典型地是要能确保有足够的停留时间来供反应以及淤浆的干燥。
2.活性碳注入——本申请所提出的共燃烧方法是要用以使跟截奥辛与呋喃的形成有关的化学前体完全地转化成燃烧产物(亦即二氧化碳及水)。但是，于不可预期的条件(诸如，设备的突然损坏及/或故障)下，于汽锅内前体可能会存在并重新形成非常小量的二氧(杂)芑及呋喃。活性碳的注入可被用于进一步清洁烟道气并形成一个用于吸收未预期到的二氧(杂)芑及呋喃的额外安全措施。重金属亦可通过此程序收集。
3.袋形罩过滤——烟道气可经过袋形过滤器。最佳的可用织物(诸如，玻璃纤维织物层合的PTFE膜)是较佳地被用于制备此种袋。此可为自行清洁系统。被收集的灰尘/灰分可被循环回收及/或于高温下予以破坏。
于烟道气及灰分处理系统中，来自水泥窑旁路气体与锅灰的有用的化学品可被回收，且同时灰分内通过活性碳所吸收的二氧(杂)芑及呋喃可被热破坏。烟道气可通过涤气及抛光单元以确保典型地所有气体排放限制被观察到。自窑旁路气体与锅灰所沉降出的灰分被馈入新的水泥旋转式窑内，于该处灰分可被转化成熟料，且典型地所有酸性气体可被蒸发且被排放至一系列的湿式涤气单元。自这些涤气单元排放出的液体(主要为氧化钙及硫酸钙)可行经一系列的分离单元操作，由此，硫酸钙(石膏)及/或硫可于水泥研磨程序中被分离及消耗及/或被应用于其它工业。氯化钙及其它碱性化合物亦可被回收。
图1显示依据本发明的供燃烧系统的实施例。
图中所附的数字是1.市政固体废弃物(MSW)及工业废弃物焚化系统2.用以分解二氧(杂)芑的二级燃烧室(SCC)3.水泥制备程序以及烟道气的干式涤气的新的预煅烧器3a.水泥制备程序以及烟道气的干式涤气的现有的预煅烧器4.废弃物加热锅5.烟道气处理系统，其可包含半干式或湿式涤气器，及灰尘收集器6.烟囱7.市政固体废弃物(MSW)及工业废弃物供料流8.预热的水泥生料供料流9.煅烧的水泥原料粉供料流10.来自水泥熟料冷却器的热空气如物流#7所示，固体废弃物可被供应至包含旋转式干燥器及焚化炉的焚化系统内，于该处可发生固体废弃物的干燥及燃烧。来自于水泥格栅冷却器系统的典型地处于约240℃的温度下的一个受控制含量的热气体输入可被输送至物料燃烧单元，此如以物流#10所示者。
来自于干燥及焚化系统(#1)的烟道气可于二级燃烧室(#2)内被进一步加热。二级燃烧室内的目标温度可高达1200℃，此通常是通过使用额外的燃料(煤/天然气/油)，且此高温组合以密集紊流以及长停留时间会导致二氧(杂)芑形成的有机碳及前体的完全燃烧。
于流程图中所示的实施例中，来自于二级燃烧室的热烟道气(典型地高达1200℃)可进入预煅烧器(#3)，于该处热烟道气可被混合以来自于水泥程序的预热塔的预热水泥生料(物流#8)。部分的来自于二级燃烧室(#2)的热烟道气亦可被转道送至一用于干式涤气的水泥生产方法的现有的预煅烧器(#3a)。
于预煅烧器内，生料可与热烟道气进行热交换程序，且典型地在一约为890℃的温度下时，生料会进行煅烧，这是一种其中碳酸钙会被分解成氧化钙及二氧化碳的程序。来自于物料燃烧系统的诸如HCl及SO2的酸性气体可于干式涤气程序中自气体流被移除。
此干式涤气程序的优点是极高程度的涤气，而此可通过会吸收烟道气的酸性组份并与之反应的过量石灰尘以及自该程序中将酸性组份移除而达成。此等酸性组份可被吸收于生料(物流#9)内，且可被排放至水泥旋转式窑系统内。
通常处于大约850℃温度下的清洁过的烟道气(典型地是不含HCl及SO2)可于废弃物加热锅(#4)内被使用，且所产生的蒸气可被用于产生电力。位于加热锅出口处的清洁过的烟道气的预期温度一般约为400℃。
然后，被冷却的烟道气可进入包含有空气污染防制装置的烟道气处理系统(#5)。烟道气可先进行半干式涤气程序且典型地是于约150℃的温度下排出，此温度是低于不会有二氧(杂)芑再形成的机会的温度。于选择性的活性碳注入程序后，烟道气可通过袋式过滤器，于该处残余的气体污染物被除去。
此下游的烟道气处理可被用以确保经由烟囱(#6)排出的气体可符合主管管辖机关所订的排放标准。
权利要求
1.一种共燃烧方法，其整合了水泥的制备及市政固体废弃物的焚化，其中这些步骤之一的气体或固体产物或副产物被用于另一步骤中，该方法包含下述步骤中的一个或多个步骤(i)市政固体废弃物的焚化发生在旋转炉及二级燃烧室内，且来自该二级燃烧室的烟道气被输送至水泥生产方法的预煅烧器中，(ii)来自该市政固体废弃物焚化方法的烟道气中的酸性气体被从该水泥生产方法的作为干式涤气器的预煅烧器内除去，(iii)供焚化用的燃烧空气至少部分地衍生自来自该水泥生产方法的水泥熟料冷却器的热空气，(iv)废弃物于旋转炉内被焚化且所形成的物料被送至二级燃烧室内，于1050℃至1200℃的温度下操作该二级燃烧室，停留时间不少于4秒钟。
2.如权利要求1所述的方法，其中该废弃物是于一个旋转炉内被焚化，且所形成的物料被送至一个二级燃烧室，该二级燃烧室于1050℃至1200℃的温度下操作，停留时间不少于4秒钟。
3.如权利要求2所述的方法，其中形成二氧(杂)芑的前体于该二级燃烧室内自该烟道气中被除去。
4.如权利要求1至3项中任一项的方法，其中该焚化是发生于一个旋转炉及一个二级燃烧室内，且来自于该二级燃烧室的烟道气被送至该水泥生产方法的预煅烧器。
5.如权利要求1至4项中任一项的方法，其中来自该市政固体废弃物焚化程序的烟道气内的酸性气体被从该水泥生产方法的作为干式涤气器的预煅烧器内除去。
6.如前述权利要求任一项所述的方法，其中用于焚化的焚化气体至少部分衍生自来自该水泥生产方法的水泥熟料冷却器的热空气。
7.如前述权利要求任一项的方法，其中焚化方法中生产的炉渣用于所述水泥生产方法中。
全文摘要
一种共燃烧方法，其可以包括如下单元操作将熟料冷却方法中生成的热气(10)送到旋转炉(1)；使用部分旋转炉消耗气以在旋转干燥器中干燥固体废弃物；将来自干燥器和焚化窑的气体都导入二级燃烧室(2)；使用另外的燃料将二级燃烧室的反应温度升到1200℃；于一个或多个预煅烧器(3，3a)内的主要干燥气体涤气；热回收(4)及产生电力；于一个半干燥式涤气器内的二级气体涤气(5)；于活性炭注入后的袋式过滤以及使所有被收集的灰尘及用过的炭送回至废弃物焚化炉和/或一个水泥窑内。通过废弃物焚化产生的用于水泥程序的不利的材料可被绕道至涤气系统及水泥窑。来自于废弃物窑的残余的熔渣可被处理及再使用。
文档编号C04B7/44GK1398336SQ0180454
公开日2003年2月19日 申请日期2001年2月5日 优先权日2000年2月8日
发明者梁青照, 轻·昂, 蒋伟民 申请人:青州环保科技有限公司