废弃物气化熔融炉的制作方法

废弃物气化熔融炉的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种废弃物气化熔融炉，能够促进竖井部的废弃物的干燥/热分解，以抑制到达炉底时所携带的水分及挥发物，从而降低额外的焦炭的消耗。废弃物气化熔融炉(1)包括：竖井部(2)，其用于将内部填充的废弃物干燥及热分解，并且其上部侧具有废弃物装入口(21)及炉内气体排出口(22)，其底部侧具有将废弃物排出的开口部(23)；熔融炉部(4)，其炉芯与竖井部(2)错位设置，并且其上部侧具有供给热分解的废弃物和炭类固体燃料的开口部(46)，其炉底侧具有用于吹入燃烧用的富氧空气的风口(42)；连通部(5)，其连接所述竖井部的底部侧开口部(23)和所述熔融炉部的上部侧开口部(46)，所述连通部包括，在承受填充于竖井部(2)的废弃物的载荷的位置处配置的炭化炉箅部(3)，将占向炉内吹入的全氧量的60％以上的干燥/热分解用的空气从炭化炉箅部(3)向竖井部(2)内送风的送风装置(3)，将所述炭化炉箅部上被热分解的废弃物向熔融炉部(4)的上部侧开口部(46)供给的供给装置(3)。
【专利说明】废弃物气化熔融炉

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种将从炉上部装入的废弃物干燥及热分解，进而使热分解的残渣熔 融，并从炉底部回收熔融残渣的废弃物气化熔融炉。

【背景技术】
[0002] 作为一般的对废弃物或工业废弃物等废弃物进行处理的方法，例如使用焦炭等的 炭类固体燃料作为熔融热源，在工业炉中使废弃物熔融。基于熔融的废弃物的处理具有如 下优点，不仅能够减小废弃物的体积，还能够使此前通过填埋进行最终处理的焚烧灰或不 可燃垃圾形成炉渣或金属，而再生利用。
[0003] 作为使废弃物熔融的设备，已知有坚井式的气化熔融炉（例如，参照专利文献1、 专利文献2)。专利文献1、2中公开的废弃物气化熔融炉具有，包括圆筒状的坚井部（直体 部）、倒锥台部（喇叭花状部）及炉底部的炉主体，并设置有用于向炉内吹入空气或富氧空 气等的助燃气体的上级风口和下级风口。
[0004] 专利文献1、2中公开的废弃物气化熔融炉，从炉上部装入废弃物和焦炭，并在坚 井部内通过使落下的废弃物和从上级风口吹入的空气进行热交换，对废弃物进行干燥/热 分解。干燥/热分解后的废弃物的热分解残渣落到炉底部，并利用焦炭的燃烧热作为热源 使该残渣熔融。然后将熔融残渣从炉底部抽出，以回收炉渣和金属。
[0005] 专利文献1、2中公开的废弃物气化熔融炉，利用从上级风口吹入的空气干燥/热 分解废弃物。因此，为了促进废弃物的干燥/热分解，可增加从上级风口吹入的送风量等， 也可增加从上级风口供给的氧气比例。通过增加从上级风口供给的氧气比例，能够促进废 弃物在坚井部中利用自身的燃烧热进行的干燥/热分解。
[0006] 然而，专利文献1、2中公开的废弃物气化熔融炉，如在文献中记载的那样，从上级 风口吹入的氧气比例超过一半时会发生窜气（吹爸抜汁、131〇界^^)现象，从而导致炉内压 力变动等，使炉作业不稳定。因此，在实际炉作业中，限定从下级风口吹入气体的氧气比例 为70 %?80%，从上级风口吹入气体的氧气比例为20 %?30%。另外，由于坚井式的气化 熔融炉的结构所致，使从上级风口吹入的空气很难到达坚井部的中心区域，从而不能够充 分地对坚井部的中心区域处下落的废弃物进行干燥/热分解，使到达炉底部的废气物携带 大量的水分及挥发物。其结果，作为熔融热源的焦炭的燃烧热因蒸发水分及挥发物而消耗， 从而需要与该消耗程度相当的额外的焦炭。焦炭的额外的消耗不仅使运行成本高涨，还面 临增加了来自化石燃料的C0 2的排放量的问题。
[0007] 专利文献1:日本专利特公昭53 - 16633号公报
[0008] 专利文献2:日本专利特公昭60 - 11766号公报


【发明内容】

[0009] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种废弃物气化熔融炉，该气化熔融 炉能够促进坚井部的废弃物的干燥/热分解，以抑制到达炉底时所携带的水分及挥发物， 从而降低额外的焦炭的消耗。
[0010] 本发明的另一个目的在于，通过提高废弃物的热分解效率，抑制携带热分解不充 分的废弃物到达炉底，从而能够减轻炉底的燃烧负荷。
[0011] SP，本发明的要点如下。
[0012] (1)本发明的废弃物气化熔融炉，其特征在于，包括：坚井部，其用于使填充于内 部的废弃物干燥及热分解，其上部侧具有废弃物装入口及炉内气体排出口，其底部侧具有 排出废弃物的开口部；熔融炉部，其炉芯与所述坚井部错位配置，在上部侧具有供给已热分 解的废弃物和炭类固体燃料的开口部，在炉底侧具有用于吹入燃烧用的富氧空气的风口； 和连通部，其连结所述坚井部的底部侧开口部和所述熔融炉部的上部侧开口部，其中，所述 连通部包括：配置在能够承受填充于所述坚井部的废弃物的载荷的位置处的炭化炉箅部； 将干燥/热分解用的空气从所述炭化炉箅部向所述坚井部内送风的送风装置；和向所述熔 融炉部的上部侧开口部供给处于所述炭化炉箅部上的已热分解的废弃物的供给装置，所述 炭化炉箅部包括配置在上级侧的供给炭化炉箅和配置在下级侧的干馏炭化炉箅，所述供给 装置包括，将所述供给炭化炉箅上的废弃物向所述干馏炭化炉箅供给的第1供给装置；和 向所述熔融炉部供给处于所述干馏炭化炉箅上的已炭化的废弃物的第2供给装置，利用处 于所述碳化炉箅部上的废弃物自身的燃烧热进行干燥/热分解，使氧配比为，从所述炭化 炉箅部向所述坚井部内吹送占吹入到炉内的全氧量的60%以上的所述干燥/热分解用的 空气，并且从所述熔融炉部的风口供给吹入到炉内的全氧量的不足40%，并且设定所述第 2供给装置的供给速度（V2)大于所述第1供给装置的供给速度（VI) (V2 > VI)以促进该干 燥/热分解。
[0013] (2)根据上述方案1所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于所述送风装置调节从 所述炭化炉箅部吹入炉内的空气量，以使从所述炭化炉箅部向所述熔融炉部供给的废弃物 中的水分为10%以下，且固定碳的残留量为3%以上。
[0014] (3)根据方案1或2所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于，控制所述供给装置的 供给速度，以使所述熔融炉部内的废弃物填充高度保持在所述风口上方+〇. 5m，到所述炭化 炉箅部的最下端部的范围内。
[0015] (4)根据方案1?3中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于，控制所述 供给装置的供给速度，以使所述熔融炉部内的压力（P1)和所述炭化炉箅部的上部空间的 压力（P2)之间的压力差保持在0· 4kPa?2kPa的范围内。
[0016] (5)根据方案1?4中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于，控制所述 供给装置的供给速度，以使所述炭化炉箅部的温度保持在650°C?800°C的范围内。
[0017] (6)根据方案1?5中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于，在将所述 炭类固体燃料中含有的固定碳的理论燃烧氧量（Ml)除以从所述风口吹入所述熔融炉内的 富氧空气的总氧量（M2)的值作为熔融炉燃料比（M1/M2)时，设定所述熔融炉燃料比（Ml/ M2)在0. 8?1. 2的范围内。
[0018] (7)根据方案1?6中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于，在不同于 配置于所述坚井部上部的所述废弃物装入口的位置，设置根据废弃物的种类或性状而变更 向炉内的装入位置的至少一个以上的废弃物装入口。
[0019] (8)根据方案1?7中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于，对于所述 炭化炉箅部，使炭化炉箅燃烧率在300kg/(m2 · h)?500kg/(m2 · h)的范围内。
[0020] (9)根据方案1?8中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于，所述熔融 炉部为圆筒状，并在从供给来自所述炭化炉箅部的废弃物的所述开口部到所述风口之间形 成呈狭窄部的倒锥台部，所述倒锥台部的倾斜角度大于75度。
[0021] 发明的效果
[0022] 根据本发明，在承受填充于坚井部的废弃物的载荷的位置处配置炭化炉箅部，作 为氧配比为，从所述炭化炉箅部向所述坚井部内吹送占向炉内吹入的全氧量的60%以上 的所述干燥/热分解用的空气，从所述熔融炉部的风口供给占向炉内吹入的全氧量的不足 40%的空气，并设定所述第2供给装置的供给速度（V2)大于所述第1供给装置的供给速度 (VI) (V2 > VI)，由此，能够抑制窜气（吹爸抜汁、blow-by)现象等使炉的作业不稳定的现 象产生，而且可促进所述坚井部及所述炭化炉箅部的废气物的干燥/热分解。其结果，能够 抑制废弃物到达炉底时携带水分及挥发物，从而能够降低额外的炭类固体燃料的消耗。
[0023] 根据本发明，调节从所述炭化炉箅部吹入炉内的空气量，以使从所述炭化炉箅部 向所述熔融炉部供给的废弃物中的水分为10%以下，且固定碳的残留量为3%以上。与该 调节的空气量相对应的氧气量占炉全体的全氧量的60%以上，由此，与现有技术相比在不 增加炉全体的氧气量的前提下，可使水分和残留固定碳的平衡以所考虑的较好的熔融性状 向所述熔融部供给。其结果，能够进一步切实地降低除所述熔融炉部的熔融以外的不必要 的燃烧负荷，从而能够抑制额外的炭类固体燃料的消耗。另外，由于炉整体的氧气量大幅度 减少，能够使氧气发生装置小型化，使氧气发生装置的消耗电力大幅度减少的特点为本发 明的显著的效果之一。
[0024] 根据本发明，所述炭化炉箅部由供给炭化炉箅和干馏炭化炉箅的2级构成，并且 设定从所述干馏炭化炉箅向所述熔融炉部供给废弃物的速度（V2)大于从所述供给炭化炉 箅向所述干馏炭化炉箅供给废弃物的速度（VI)，由此，通过使所述干馏炭化炉箅上的废弃 物的层厚变薄，可提高热分解效率。
[0025] 根据本发明，控制所述炭化炉箅部的供给速度，以使所述熔融炉部内的废弃物填 充高度保持在从所述风口上方+〇. 5m?所述炭化炉箅部的最下端部的范围内，由此，能够 抑制氧气从所述熔融炉部内向连通部泄漏而确保最低限度的填充高度。其结果，能够抑制 泄漏的氧气和连通部内存在的一氧化碳反应。另外，能够抑制在炉的内壁形成氧化熔融炉 渣。另外，相反地，通过使填充高度位于所述炭化炉箅部的最下端部以下，能够防止所述炭 化炉箅上部的热分解效率下降及随着压紧而产生的粘挂、固着现象。在所述熔融炉部为圆 筒状的情况下，在从供给废弃物的上部开口部到风口之间形成呈狭窄部的倒锥台部，并通 过使倒锥台部的倾斜角度大于75度以防止产生粘挂、固着现象。
[0026] 根据本发明，在将所述炭类固体燃料中含有的固定碳的理论燃烧氧气量（Ml)除 以从所述风口吹入所述熔融炉内的富氧空气的总氧量（M2)的值作为熔融炉燃料比（Ml/ M2)时，设定所述熔融炉燃料比（M1/M2)在0. 8?1. 2的范围内，由此，能够切实地抑制炭类 固体燃料到达炉底且抑制向所述熔融炉部供给额外的空气（或氧气）。
[0027] 根据本发明，根据废弃物的种类或性状变更向炉内的装入位置，由此，例如能够将 水分较少的废弃物及灰分较多的废弃物等直接投入所述熔融炉部，而不经过所述坚井部。 其结果，能够提高所述坚井部及所述炭化炉箅部的干燥/热分解效率。另外，也能够达到减 少从炭化炉箅部的炉箅之间的间隙落尘的灰尘量。
[0028] 根据本发明，对于所述炭化炉箅部，使炭化炉箅燃烧率在300kgAm2 *h)?500kg/ (m2 · h)的范围内，由此，可生成并向所述熔融炉部供给水分在10%以下，且固定碳为适当 的残留状态的废弃物。适当的固定碳的残留量为3%以上。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 图1表示本发明优选实施方式的废弃物气化熔融炉的纵向截面图。
[0030] 图2表示用于说明上述废弃物气化熔融炉的形状的图。
[0031] 图3为表示所述废弃物气化熔融炉的焦炭比和炭化炉箅部的氧气比例的试验结 果的图表。
[0032] 图4中图4(a)为表示在上述炭化炉箅部炭化后的废弃物的水分和残留的固定碳 的试验结果的图表，图4(b)为表示熔融废弃物时的炉渣温度的结果的图表。
[0033] 图5为表示在上述炭化炉箅部炭化的废弃物的形态的模式图。
[0034] 图6中图6(a)为表示在上述炭化炉箅部的燃烧率和废弃物的水分的试验结果的 图表，图6(b)为表示熔融废弃物时的炉渣温度的结果的图表。
[0035] 图7为表示上述废弃物气化熔融炉的熔融炉燃料比和炉渣温度的试验结果的图 表。
[0036] 图8表示上述废弃物气化熔融炉的炉底料位和炉渣温度的试验结果的图表。
[0037] 图9用于说明上述废弃物气化熔融炉的温度计、压力计的设置位置的图。
[0038] 图10为表示上述废弃物气化熔融炉的炉底压力差和炉渣温度的试验结果的图 表。
[0039] 图11为表示上述废弃物气化熔融炉的炭化炉箅部温度和炉渣温度的试验结果的 图表。
[0040] 符号说明
[0041] 1废弃物气化熔融炉
[0042] 2坚井部
[0043] 3炭化炉箅部
[0044] 3A供给炭化炉箅
[0045] 3B干馏炭化炉箅
[0046] 4熔融炉部
[0047] 42 风口
[0048] 5连通部

【具体实施方式】
[0049] 下面，参照附图对本发明优选实施方式的废弃物气化熔融炉进行详细说明。但，以 下说明的实施方式并不限定本发明的技术范围。
[0050] 图1表示本实施方式的废弃物气化熔融炉的纵向截面图。废弃物气化熔融炉1包 括，例如在还原气氛下使废弃物干燥/热分解的坚井部2 ;使干燥/热分解的废弃物进一步 热分解并生成炭化的废弃物的炭化炉箅部3 ;使炭化的废弃物进一步燃烧/熔融的熔融炉 部4。坚井部2和熔融炉部4在横向方向与炉芯相对错位设置，并经由连通部5使坚井部2 的底部侧开口部和熔融炉部4的上部侧开口部连接。炭化炉箅部3以阶梯状配置在连通部 5的底面侧。
[0051] 坚井部2例如形成为圆筒状。坚井部2的上部形成用于将作为被处理物的废弃物 装入炉内的废弃物装入口 21。另外，坚井部的上部侧形成用于将废弃物热分解产生的气体 及吹入炉内的气体排出的炉内气体排出口 22。另一方面，圆筒状的坚井部2的底面为使在 坚井内利用自重落下的废弃物排出的开口部23。坚井部2的内径及高度可根据炉的处理能 力等适当的确定，但坚井内的废弃物的填充高度优选为至少从下端面向上lm以上的能够 管理的高度。通过确保填充高度为lm以上，能够抑制坚井内发生炉内气体的阵风现象。
[0052] 熔融炉部4例如形成为圆筒状。熔融炉部4的上部形成用于将炭类固体燃料装入 炉内的附属材料装入口 41。另外，熔融炉部4的炉底在周向配置有多个风口 42,该风口 42 用于使富氧空气吹入炉内，以使由装入的炭类固体燃料及炭化炉箅部3供给的炭化废弃物 的可燃性热分解残渣（固定碳）燃烧。从风口 42吹入炉内的富氧空气例如为通过混合由 氧发生器43产生的氧气而提高了氧浓度的空气。炭类固体燃料可与废弃物一起从废弃物 装入口 21装入。炭类固体燃料为焦炭、生物能的炭化物等，但也可使用除此以外的炭类可 燃性物质。另外，除了炭类固体燃料以外，也可从附属材料装入口 41装入作为碱度调整剂 的石灰石等。
[0053] 熔融炉部4的炉底设置有用于排出熔融残渣物（S卩，炉渣及金属）的出渣口 44。 出渣口 44设置有开闭机构（未图示），并间歇性地排出熔融残渣物。向炉外排出的熔融残 渣物经冷却/凝固后，能进一步的分离出炉渣和金属。像这样的在还原气氛下间歇性地排 出熔融残渣物的情况下，炉底的炉渣温度（实际测量的为熔融残渣物的温度）优选1450°C 以上。炉渣温度为1450°C以上时，能够抑制铅（Pb)的含有率而得到优质的炉渣。另外，由 于炉渣的流动性良好，从而能够稳定地排出炉外。即，本实施方式的熔融炉中，为了使炉的 作业稳定而优选炉底的炉渣温度为1450°C以上。
[0054] 熔融炉部4优选在与连通部5的连接位置（即，炭化炉箅部3的最下端）到风口 42之间形成为呈节流部（絞>9部）的倒锥台部（g卩，倒钟形部（朝顔部））45,另外，设定倒 锥台部45的倾斜角Θ最好大于75度。倒锥台部45的倾斜角Θ为75度以下，尤其为70 度以下的情况时，存在由于与倒锥台部45的壁面摩擦而使下落（荷下〃 >9 )停滞，从而导 致在内部发生废弃物的粘挂、固着现象。因此，设定倒锥台部45的倾斜角Θ大于75度，以 促进熔融炉部4内的填充物的下落，从而防止发生粘挂、固着现象。熔融炉部4在形成为 矩形状而非圆筒状的情况下，如图2所示，使炉的宽度方向的两侧面的倾斜角（Θ)大于75 度。
[0055] 连通部5,其纵向截面形状形成为矩形状，并沿着底面配置炭化炉箅部3。炭化炉 箅部3用于将在坚井部2中干燥及热分解的废弃物进一步热分解。在本实施方式中，炭化 炉箅部3调节空气量以使炉内形成还原气氛，并以不生成灰分的方式进行燃烧，而且使废 弃物热分解（干馏）而炭化。另外，炭化炉箅部3作为将废弃物热分解（干馏）的装置，同 时还兼有作为将炭化的废弃物向熔融炉部4供给的供给装置的功能。即，炭化炉箅部3由 可动炉箅和固定炉箅交相设置为阶梯状或倾斜状的组合形成，各可动炉箅在基于流体的汽 缸等的驱动装置31 (31a、31b)的作用下，沿前后方向以一定的距离往复运动，由此，随着搅 拌位于炭化炉箅部3上的废弃物，该废弃物从上游侧推向下游侧。但，也可使炭化炉箅部3 只由固定炉箅构成，而另行设置供给装置。供给装置例如为推进器。
[0056] 炭化炉箅部3为两级结构，包括上级侧的供给炭化炉箅3A和下级侧的干馏炭化炉 箅3B。将坚井部2配置在正上方，以使供给炭化炉箅3A直接承受被填充到坚井部2内的废 弃物的载荷。供给炭化炉箅3A将在坚井部2中干燥/热分解的废弃物进一步热分解而使 其炭化，同时向干馏炭化炉箅3B推送供给。炭化炉箅部3的宽度，尤其是供给炭化炉箅3A 的宽度，优选与坚井部2的内径相同。从坚井部2向炭化炉箅部3的切换处，通过使炭化炉 箅部3的宽度与坚井部2的内径相同，能够使废弃物的下落稳定化。其结果，从坚井部2向 炭化炉箅部3的切换处及坚井部2内，能够抑制废弃物出现粘挂、固着状态。
[0057]另外，通过供给炭化炉箅3A进行向下游的供给动作来抑制坚井部2的下端周边的 废弃物被压实，由此，如图2所示，供给炭化炉箅3A的最上级的炉箅优选位于比坚井部2的 下端更低的位置（即，高度hi > 0)。另外，在设定供给炭化炉箅3A的宽度和坚井部2的内 径相同的情况下，如图2所示，供给炭化炉箅3A的最下端部和坚井部2的下端之间的宽度 (h2)优选小于坚井部2的内径。根据该结构，由于从连通部5流入坚井部2的气体流速上 升，因此气体能够均匀地充满在坚井部2内。在设定供给炭化炉箅3A的宽度和坚井部2的 内径不同的情况下，代替高度h2,可使该处的矩形截面积小于坚井截面面积。
[0058] 另一方面，干馏炭化炉箅3B将来自供给炭化炉箅3A的废弃物进一步热分解而生 成炭化物，并将炭化的废弃物推出供给给熔融炉部4。干馏炭化炉箅3B可与供给炭化炉箅 3A的宽度相同，也可为相对不同的宽度。由于通过进行干燥和热分解使废弃物容量减小， 因此，一般情况下设置熔融炉部4的炉底内径小于坚井部2的内径及连通部5的宽度。这 样，干馏炭化炉箅3B，其宽度随着从上游侧向下游侧逐渐变小，使下游侧的宽度尽可能的接 近熔融炉部4的上部侧开口部46的内径。由此，通过使干馏炭化炉箅3B的下游侧的宽度 接近熔融炉部4的内径，能够缓和倒锥台部45的变窄率，从而避免倒锥台部45的倾斜角Θ 低于75度。
[0059] 图1表示供给炭化炉箅3A及干馏炭化炉箅3B的双方的炉箅为在水平方向延伸的 水平炉箅，但并不局限于此，也可将供给炭化炉箅3A及干馏炭化炉箅3B的任意一方或双方 设定为其顶端侧向上方倾斜的倾斜炉箅。设计废弃物处理量很大的炉的情况下，优选供给 炭化炉箅3A及干馏炭化炉箅3B的双方，均为比倾斜炉箅供给能力更高的水平炉箅。
[0060] 供给炭化炉箅3A的可动炉箅为通过第1驱动装置31a驱动的结构，干馏炭化炉箅 3B的可动炉箅为通过第2驱动装置31b驱动的结构。通过配置上述的第1、第2驱动装置 31a、31b，可分别独立控制驱动、停止及驱动速度（S卩，供给速度）。在这种情况下，也可设定 供给炭化炉箅3A的供给速度（VI)和干馏炭化炉箅3B的供给速度（V2)相对不同，或者设 定为相同。在设定供给速度相对不同的情况下，也可设定干馏炭化炉箅3B的供给速度（V2) 大于供给炭化炉箅3A的供给速度（VI)。另外，也可控制干馏炭化炉箅3B的供给速度（V2) 一定，并控制供给炭化炉箅3A的供给速度（VI)可变。
[0061] 另外，炭化炉箅部3通过在炉箅间的间隙及/或炉箅形成的送风孔（未图示），使 空气能够由整体表面吹入炉内。即，炭化炉箅部3兼有使干燥/热分解用的空气吹入炉内 的作为送风装置的功能。供给炭化炉箅3A及干馏炭化炉箅3B的里侧表面侧分别配置有用 于在炭化的废弃物中的细小物质由炉箅间的间隙落下的情况下回收该细小物质的第1回 收室32a和第2回收室32b，第1回收室32a连接有送风管33a，第2回收室32b连接有送 风管33b。由未图示的送风机将空气经由送风管33a、33b向第1回收室32a及第2回收室 32b供给时，空气经由炉箅间的间隙及/或在炉箅上形成的送风孔吹入炉内。炉箅间的间隙 及/或形成在炉箅上的送风孔，例如优选为400mm间距以下。从供给炭化炉箅3A及干馏炭 化炉箅3B供给的空气可以是常温，也可以是例如预先加热到200°C。例如通过与从炉内气 体排出口 22排出的高温气体进行热交换进行空气预热。
[0062] 在上述结构中，从废弃物装入口 21装入的废弃物在坚井部2内形成废弃物填充层 100。然后，利用吹入炭化炉箅部3及熔融炉部4的空气以及在炉内产生的气体穿过废弃物 填充层100时的热交换，进行废弃物的干燥及热分解。干燥及热分解也可利用废弃物自身 的发热进行。在坚井部2内下落的废弃物向承受坚井部2内的废弃物填充层100的载荷的 供给炭化炉箅3A上供给，并随着利用供给炭化炉箅3A进行进一步的热分解，向干馏炭化炉 箅3B供给。在干馏炭化炉箅3B进行进一步热分解的炭化的废弃物从熔融炉部4的上部侧 开口部46落下供给，从而形成炭化的废弃物的填充层101。在熔融炉部4内从附属材料装 入口 41装入作为炭类固体燃料的焦炭，并通过从炉底的风口 42吹入的富氧空气，使焦炭及 废弃物的固定碳燃烧。由此，在炉底形成高温的底焦102,并利用其热量将废弃物中含有的 灰分及不可燃成分熔融。另一方面，从炉内气体排出口 22排出的高温气体，由锅炉等的装 置回收废热后，作无害化处理并放出。
[0063] 从炭化炉箅部3向炉内吹入的空气的送风量调节为氧气的比例占作业时向炉内 吹入的全氧量的60%以上。具体为，空气从炉的高度方向的位于上级侧的炭化炉箅部3及 位于下级侧的风口 42吹入，因此，各空气的向炉内供给的氧气量的和形成为全部的氧气 量。然后，调节炭化炉箅部3的送风量，以使从位于上级侧的炭化炉箅部3供给的氧气比例 占全部供给氧气量的60%以上。另一方面，调节风口 42的送风量及/或富氧空气的氧气浓 度，以使向熔融炉部4供给的氧气比例不足全氧量的40%。
[0064] 从炭化炉箅部3吹入炉内的空气的送风量与上述相同，但也可例如在与第1及第 2回收室32a、32b连接的送风管33a、33b的各自上分别设置流量调节阀34a、34b，并根据炉 内状况，调节供给炭化炉箅3A和干馏炭化炉箅3B的送风量相对不同，也可使流量调节阀通 用，从而对供给炭化炉箅3A和干馏炭化炉箅3B的送风量进行合并管理。
[0065] 本实施方式中的废弃物气化熔融炉1，具体设定从炭化炉箅部3向炉内供给的氧 气比例为向炉内供给的全氧量的60%以上，由此，坚井部2及炭化炉箅部3的废弃物能够利 用自身的燃烧热促进其干燥/热分解。图3表示实际运行时的试验结果。图形?表示本实 施方式中从炭化炉箅部3供给的氧气比例（上部氧气比例（％))。另外，图形▲表示比较 例的现有技术中从坚井式气化熔融炉的上级风口供给的氧气比例（上部氧气比例（％))。 由图3所示的实际试验结果可知，根据本实施方式，可抑制焦炭比（kg/t-废弃物总量）（每 单位废弃物处理量的焦炭使用量）在20以下。由于焦炭比（kg/t-废弃物总量）被切实地 抑制在20以下，从而可设定上部氧气量占全氧量的70%以上。即，与现有技术的坚井式熔 融炉相比，能够大幅降低炉整体的焦炭的消耗量。
[0066] 向炉内吹入的氧气量的比例按照上述实施。更好的，例如，在坚井部2内被干燥 /热分解，并在炭化炉箅部3被进一步炭化后的废弃物中所含的水分为10%以下，而且，调 节从炭化炉箅部3向炉内吹入的空气量，以使残留的固定碳为3%以上。处理前的废弃物 中含有的水分和固定碳量并不限定，例如将水分含有量为45%以上，固定碳含有量为10% 以上的一般废弃物干燥/热分解/炭化为水分为10%以下，且残留固定碳为3%以上的适 当的空气量，如图4(a)的实际的实验结果所示那样，相对于理论空气量的空气比为0. 2? 0.3。根据废弃物的种类水分及灰分的含有量存在不相同的情况，因此，作为空气比调节为 0. 1?0. 4的范围内。
[0067] 即，设定炭化后的废弃物中含有的水分为10%以下，且残留的固定碳为3%以上 的空气量，另外，进行降低风口 42的送风量及/或富氧空气的氧气浓度的调节，以使与该设 定的空气量相对应的供给氧气量为炉整体的全部供给氧气量的60%以上。虽然会期望向 熔融炉部4供给的废弃物应十分的干燥，但另一方面，在过度进行干燥/热分解时，会导致 固定碳气化，从而导致在熔融时所使用的废弃物自身的燃烧热减少。因此，着眼于使水分和 残留固定碳适当的平衡，通过实际试验，得到虽熔融但适当的废弃物的状态。由此，降低了 在炉底的燃烧负荷从而降低了额外的焦炭使用量。另外，如图4(b)所示的实际试验结果那 样，确认炉底的炉渣温度为能够稳定作业的温度（即，1450°C以上）。
[0068] 进而，若设定干馏炭化炉箅3B的供给速度（V2)大于供给炭化炉箅3A的供给速度 (VI)，则能够以很高的干馏效率干馏废弃物。若想提高炭化炉箅部3的干馏效率，则要考虑 使废弃物长时间滞留于干馏炭化炉箅3B，因此通常设定供给速度（V2)小于供给速度（VI)。 然而，在供给炭化炉箅3A的上方设置有坚井部2,通过下落供给废弃物，如图5所示，使干馏 炭化炉箅3B上的废弃物层变厚，导致表层干馏不充分的废弃物向熔融炉部4供给。另一方 面，设定干馏炭化炉箅3B的供给速度（V2)大于供给炭化炉箅3A的供给速度（VI)时，能使 干馏炭化炉箅3B上的废弃物层变薄，从而能够在炭化炉箅上充分的干馏。由此，相比滞留 时间层厚更重要，从而能够提高炭化炉箅部3的干馏效率，可切实地降低在炉底的燃烧负 荷。更优选，如图2所示那样，使靠近坚井部2的连通部5的下端和上部侧开口部46的正 上方的干馏炭化炉箅上表面顶端部的连接线，与水平线之间的形成的角度（α)为50度以 下。根据该结构，通过废弃物的静止角能够抑制废弃物从坚井部2崩落至炭化炉箅部3,从 而能够更切实地抑制炭化炉箅部3上的废弃物层变厚。
[0069] 如前所述，向熔融炉部4供给的炭化后的废弃物，考虑到水分和固定碳的平衡，可 使水分为10%以下，固定碳为3%以上。为了形成上述的炭化状态，可使供给炭化炉箅3Α 及干馈炭化炉箅3Β的炭化炉箅燃烧率在300kg/(m2 -h)?500kg/(m2 -h)的范围内。炭化 炉箅燃烧率是指，单位时间及单位面积的废弃物的处理量。供给炭化炉箅3A和干馏炭化炉 箅3B的面积设定使炭化炉箅燃烧率在300kg/ (m2 · h)?500kg/ (m2 · h)的范围内。另外， 根据废弃物的干燥及热分解状态控制可动炉箅的驱动速度、来自各炭化炉箅3A、3B的送风 量及送风温度等，也能够调整炉作业时的炭化炉箅燃烧率。
[0070] 在炭化炉箅燃烧率超出500kgAm2 *h)时，如图6(a)所示的实际的试验结果那样， 会导致炭化后的废弃物的水分超出10%，从而产生用于使熔融炉部4的水分蒸发的额外的 燃烧负荷。另一方面，使炭化炉箅燃烧率低于3001^/〇11 2·!!)时，能使水分基本上蒸发，但 另一方面，通过进行燃烧使废弃物的固定碳气化，从而不能够利用熔融炉部4的位于炉底 的燃烧热。使炭化炉箅燃烧率在300kgAm 2 *h)?500kgAm2 *h)的范围内时，能够降低熔 融炉部4的燃烧负荷，而且如图6 (b)所示的实际的试验结果那样，能够确认炉底的炉渣温 度为能够稳定作业的温度（即，1450°C以上）。
[0071] 从风口 42向炉内供给的氧气比例如上述那样，但更优选，炭类固体燃料中所含有 的固定碳的理论燃烧氧量（Ml)除以从风口 42向熔融炉部4内吹入的富氧空气的总氧量 (M2)的值作为熔融炉燃料比（M1/M2)时，使熔融炉燃料比（M1/M2)保持在0. 8?1. 2的范 围内。熔融炉燃料比（M1/M2)优选保持在0. 8?1. 2的范围内。熔融炉燃料比（M1/M2)的 调整，例如能够通过变更投入的炭类固体燃料、来自风口 42的送风量、及富氧空气的氧气 浓度的至少一个以上进行。熔融炉燃料比（M1/M2)小于0.8时，氧气从熔融炉部4向连通 部5泄露，泄流的氧气和连通部5内存在的一氧化碳反应而产生燃烧异常的现象。另外，在 炉的内壁上存在形成氧化熔融炉渣的情况。相反地，在熔融炉燃料比（M1/M2)大于1.2时， 存在炉底的炭类固体燃料不能够充分地燃烧的情况。另一方面，熔融炉燃料比（M1/M2)保 持在0. 8?1. 2的范围内时，炭类固体燃料的投入量及风口 42的氧气供给量可限制为最小 的需求。另外，如图7所示的实际的试验结果那样，能够使炉底的炉渣温度为能够稳定作业 的1450°C以上。
[0072] 另外，作业时的熔融炉部4内的废弃物的填充高度，可保持在从风口 42向上 +0. 5m?炭化炉箅部3的最下端部的范围内。通过保持在该范围内，能够抑制由填充层101 的层厚较薄导致的氧气从炉底的泄漏。另外，能够抑制由于填充过大导致的炭化炉箅部3 的热分解效率下降及在熔融炉部4内发生的填充物的粘挂、固着现象。另外，如图8所示的 实际的试验结果那样，能够使炉底的炉渣温度为能够稳定作业的1450°C以上（图8的炉底 料位，以图1所示的炭化炉箅部3的最下端部位置表示炉底料位0)。
[0073] 熔融炉部4内的废弃物的填充高度的控制，例如通过调节炭化炉箅部3向熔融炉 部4供给废弃物的速度进行。例如在熔融炉部4配置用于检测填充层101的高度的传感器 (未图示），并根据传感器检测的填充层101的高度控制炭化炉箅部3的供给速度。或者， 例如由操作人员监视填充高度，并根据监视结果控制供给速度。
[0074] 为了抑制氧气从炉底泄漏以及在填充层101发生粘挂、固着现象，将熔融炉部4内 的填充高度作为适当的管理办法，除了上述的直接检测填充层101的高度以外，也可使用 压力计检测填充层101的压力损失，并根据压力损失的程度控制炭化炉箅部3的供给速度。 作为一个例子，如图9所示，用于检测熔融炉部4内的压力的压力传感器（P1)配置在倒锥 台部45上，例如，用于检测炭化炉箅部3的上方空间的压力的压力传感器（P2)配置在连通 部5上。然后，将压力传感器（P1)检测的压力和压力传感器（P2)检测的压力之差作为炉底 压力差，并控制炭化炉箅部3的供给速度，以使该炉底压力差保持在所规定的范围内，例如 0. 4?2kPa的范围内。炉底压力差的设定值可根据实际作业确认对应于预计合适的填充高 度的炉底压力差的范围决定，通过保持该范围，能够抑制氧气泄漏及粘挂、固着现象，而且， 如图10所示的实际的试验结果那样，能够使炉底的炉渣温度为能够稳定作业的1450°C以 上。
[0075] 另外，也可代替上述的压力差控制，或在使用压力差控制的同时，使用温度计检测 炭化炉箅部3的温度，并根据炭化炉箅部3的温度控制炭化炉箅部3的供给速度。作为一 个例子，如图9所示，将用于检测供给炭化炉箅3A和干馏炭化炉箅3B边界附近的上方空间 的温度的温度传感器（T1)配置在连通部5内。然后，控制炭化炉箅部3的供给速度，以使 温度传感器（T1)检测的温度保持在所规定的温度范围内，例如650?800°C的范围内。在 温度传感器（T1)检测的温度超出设定范围时，判断为填充料位较低而增加来自熔融炉部4 的热量时，加快供给速度。相反地，在温度传感器（T1)检测的温度低于设定范围时，判断为 过度填充而降低供给速度。温度的设定值可根据实际作业确认对应于预计合适的填充高度 的温度范围决定，通过保持该范围，能够抑制氧气泄漏及粘挂、固着现象，而且，如图11所 示的实际的试验结果那样，能够使炉底的炉渣温度为能够稳定作业的1450°c以上。也可同 时使用炉底压力差控制和炭化炉箅部3的温度控制。
[0076] 另外，例如如图9所示，配置能够监视干馏炭化炉箅3B的顶端附近形态的ITV相 机，从而能够通过控制炭化炉箅部3的供给速度，确认炉内的火焰。即，例如，预先确认炉底 的炉渣温度为1450°C以上的适当的火焰状态，然后通过ITV相机摄像的火焰在弱于适当的 火焰时，判断为过度填充，要降低供给速度。相反地，在比适当的火焰更强烈时，判断为填充 料位下降，要加快供给速度。
[0077] 另外，例如如图9所示，连通部5设置有炉内气体的取样孔，测定取样的气体的一 氧化碳和氧的浓度，并控制炭化炉箅部3的供给速度，以保持一氧化碳的浓度为3%以上， 且氧气浓度为1%以下。即，在氧气浓度超过1%时，判断由于填充料位下降导致的氧气泄 漏而加快供给速度。另外，当一氧化碳浓度在3%以下时，判断为由于过度填充而导致的干 馏效率下降，要降低供给速度。
[0078] 再参照图1，废弃物仅从坚井上部的废弃物装入口 21装入，但并不局限于此，例 如，也可从附属材料装入口 41装入。例如，水分量较多的废弃物从废弃物装入口 21装入， 由坚井部2及炭化炉箅部3干燥/热分解后向熔融炉部4供给，灰分量较多且水分较少的 废弃物从附属材料装入口 41装入，从而减轻坚井部2及炭化炉箅部3的干燥/热分解的负 荷。作为一个例子，水分量较多的废弃物例如淤泥等，灰分量较多的废弃物例如焚烧灰等。 废弃物的装入口，也可设置在废弃物装入口 21及附属材料装入口 41以外的部位。由此，根 据废弃物的性状适当改变向炉内装入的位置时，可达到减轻炉整体的负荷的结果。
[0079] 处理的废弃物的种类，没有特别的限定，可为一般的废弃物，工业废弃物中的任 意。也可处理破碎机残留物（shredder dust) (ASR)、挖掘垃圾、焚烧灰等的单体或混合物， 或它们与可燃性垃圾的混合物等。另外，也可投入干馏的废弃物或木炭。
[0080] 以上，对本发明的实施方式进行了详述，但本发明不限于上述特定的实施方式所 记载的范围。本领域的技术人员可对上述的实施方式的形式及细微处进行各种的置换、变 形及更改等。因此，本发明并不局限于上述的实施方式及附图，实施上述各种置换、变形及 更改的实施方式也包含在权利要求所要求保护的本发明宗旨的范围内。
【权利要求】
1. 一种废弃物气化熔融炉，其特征在于，包括： 坚井部，其用于使填充于内部的废弃物干燥及热分解，其上部侧具有废弃物装入口及 炉内气体排出口，其底部侧具有排出废弃物的开口部； 熔融炉部，其炉芯与所述坚井部错位配置，在上部侧具有供给已热分解的废弃物和炭 类固体燃料的开口部，在炉底侧具有用于吹入燃烧用的富氧空气的风口；和 连通部，其连结所述坚井部的底部侧开口部和所述熔融炉部的上部侧开口部， 其中， 所述连通部包括： 配置在能够承受填充于所述坚井部的废弃物的载荷的位置处的炭化炉箅部； 将干燥/热分解用的空气从所述炭化炉箅部向所述坚井部内送风的送风装置；和 向所述熔融炉部的上部侧开口部供给处于所述炭化炉箅部上的已热分解的废弃物的 供给装置， 所述炭化炉箅部包括配置在上级侧的供给炭化炉箅和配置在下级侧的干馏炭化炉箅， 所述供给装置包括，将所述供给炭化炉箅上的废弃物向所述干馏炭化炉箅供给的第1 供给装置；和向所述熔融炉部供给处于所述干馏炭化炉箅上的已炭化的废弃物的第2供给 装置， 利用处于所述碳化炉箅部上的废弃物自身的燃烧热进行干燥/热分解，使氧配比为， 从所述炭化炉箅部向所述坚井部内吹送占吹入到炉内的全氧量的60%以上的所述干燥/ 热分解用的空气，并且从所述熔融炉部的风口供给吹入到炉内的全氧量的不足40%，并且 设定所述第2供给装置的供给速度（V2)大于所述第1供给装置的供给速度（VI) (V2 > VI) 以促进该干燥/热分解。
2. 根据权利要求1所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于， 所述送风装置调节从所述炭化炉箅部吹入炉内的空气量，以使从所述炭化炉箅部向所 述熔融炉部供给的废弃物中的水分为10%以下，且固定碳的残留量为3%以上。
3. 根据权利要求1或2所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于， 控制所述供给装置的供给速度，以使所述熔融炉部内的废弃物填充高度保持在所述风 口上方+0. 5m，到所述炭化炉箅部的最下端部的范围内。
4. 根据权利要求1?3中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于， 控制所述供给装置的供给速度，以使所述熔融炉部内的压力（P1)和所述炭化炉箅部 的上部空间的压力（P2)之间的压力差保持在0.4kPa?2kPa的范围内。
5. 根据权利要求1?4中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于， 控制所述供给装置的供给速度，以使所述炭化炉箅部的温度保持在650°C?800°C的 范围内。
6. 根据权利要求1?5中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于， 在将所述炭类固体燃料中含有的固定碳的理论燃烧氧量（Ml)除以从所述风口吹入所 述熔融炉内的富氧空气的总氧量（M2)的值作为熔融炉燃料比（M1/M2)时，设定所述熔融炉 燃料比（M1/M2)在0. 8?1. 2的范围内。
7. 根据权利要求1?6中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于， 在不同于配置于所述坚井部上部的所述废弃物装入口的位置，设置根据废弃物的种类 或性状而变更向炉内的装入位置的至少一个以上的废弃物装入口。
8. 根据权利要求1?7中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于， 对于所述炭化炉箅部，使炭化炉箅燃烧率在300kg/(m2 · h)?500kg/(m2 · h)的范围 内。
9. 根据权利要求1?8中任意一项所述的废弃物气化熔融炉，其特征在于， 所述熔融炉部为圆筒状，并在从供给来自所述炭化炉箅部的废弃物的所述开口部到所 述风口之间形成呈狭窄部的倒锥台部，所述倒锥台部的倾斜角度大于75度。
【文档编号】F23G5/24GK104094059SQ201280068994
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2012年2月28日
【发明者】小林淳志, 石田吉浩, 梶山博久, 高田纯一, 谷垣信宏, 牧志谅, 平仓将治, 藤永泰佳 申请人:新日铁住金工程技术株式会社