流化床炉及使用流化床炉的废弃物的处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种流化床炉，其通过与流化层邻接地形成固定层，利用流化层上部的流化介质的溅弹作用使废弃物与流化介质一起移动到固定层上，在固定层上缓慢进行废弃物的干燥·热解等反应，从而能作为炉整体缓慢地进行废弃物的干燥·热解。流化床炉具有配置在炉主体（10）的底部且设置有供给流化气使流化介质流动的气体供给口的床板（30）和形成在炉主体（10）内的床板（30）的上方且将废弃物引入流化介质中使其热解的流化床（20），流化床（20）具有流化介质保持静止状态的固定层（23）和与固定层（23）邻接地形成、流化介质流动的流化层（22）。
【专利说明】流化床炉及使用流化床炉的废弃物的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及处理废弃物的流化床炉，特别涉及通过缓慢地进行废弃物的干燥和热解，即使废弃物的质或量发生变化也能继续稳定地进行废弃物的处理的流化床炉。本发明还涉及使用上述流化床炉的废弃物的处理方法。
【背景技术】
[0002]流化床炉作为在流化层中与处理对象进行热反应的装置用于废弃物处理领域。流化床炉利用流化介质(沙子等)的大热容，在加热到高温的流化介质中投入废弃物，从而在短时间内进行废弃物的干燥、热解和燃烧，所以被用作焚烧炉或气化炉。流化床炉具有下述优点:从流化介质传递到处理对象的导热率高，处理对象从被加热到高温的流化介质瞬间受热而在短时间内充分进行反应；并且焚烧残渣中不含未燃成分且干净，容易从残渣中回收金属类。
[0003]为了发挥上述优点，现有的流化床炉为了有效地利用整个流化床进行反应，使流化介质在整个流化床保持良好的流化状态，消除产生流化不良的区域。
[0004]但是，已知如专利文献I所示，在流化床外周侧的底部等特定区域，因炉底形状而不可避免地产生流化不良的部位。由于不燃物容易堆积在上述流化不良的部位，所以有时无法继续进行焚烧处理(或气化处理)。因此，如专利文献2所示，为了不使流化介质滞留而进行了下述处理，即在炉底部的周围设置倾斜壁，沿着炉底部的倾斜底面设置倾斜面喷口，并在与炉底部的排出槽对置的侧壁设置横向喷口。
[0005]专利文献1:日本特开昭57-166411号公报
[0006]专利文献2:日本特开平1-203814号公报
【发明内容】
[0007]如上所述，针对现有的流化床炉，为了使流化介质在整个流化床保持良好的流化状态且不产生流化不良的区域而实施了诸多处理。
[0008]本发明人等为了克服下述缺点，即在流化床炉中焚烧处理城市垃圾等质或量不均匀的废弃物时，由于流化床炉中导热率高，反应短时间进行，所以难以根据所供给的废弃物的质或量的变化来将燃烧条件维持在最佳状态，着眼于通过缓慢地进行废弃物的干燥和热解，即使所供给的废弃物的质或量发生变化也可以稳定地进行废弃物的焚烧处理，考虑到在流化床炉内形成具有随时间经过缓慢地进行干燥和热解等反应的功能的层，从而创造出了本发明。
[0009]即，本发明的目的在于提供一种流化床炉，其通过在流化床炉内与流化层邻接地形成流化介质保持静止状态的固定层，利用流化层上部的流化介质的溅弹作用使废弃物与流化介质一起移动到固定层的上表面，随时间经过缓慢地进行废弃物的干燥和热解等反应，从而可以作为炉整体来缓慢地进行废弃物的干燥和热解。
[0010]本发明的目的还在于提供使用上述流化床炉的废弃物的处理方法。[0011]为了实现上述目的，本发明的流化床炉是处理废弃物的流化床炉，其特征在于，所述流化床炉具有:水平截面形成为大致矩形或圆形的筒状的炉主体；配置在所述炉主体的底部且设置有供给流化气使流化介质流动的气体供给口的床板；和形成在所述炉主体内所述床板的上方且将废弃物引入流动的流化介质中使其热解的流化床，所述流化床具有固定层和流化层，所述固定层形成在所述炉主体的炉壁侧，且流化介质保持静止状态，所述流化层从所述炉主体的炉壁离开并且与所述固定层邻接地形成，其中流化介质流动，所述固定层的上表面由倾斜面形成，所述倾斜面由从所述流化层飞溅的流化介质形成。
[0012]根据本发明，在流化床炉内与流化层邻接地形成固定层，由此将废弃物引入流化层中使其干燥和热解，并且利用流化层的流化介质的溅弹作用将从流化层飞溅的流化介质供给到固定层上，供给到固定层上的流化介质形成一定的倾斜后滑落，形成所谓的休止角。一部分废弃物一边进行所谓的翻滚运动(tumbling action),即与流化介质一起倾注到固定层的上表面，沿着倾斜滑落，一边缓慢地进行废弃物的干燥与热解。由此，利用流化层上部的流化介质的溅弹作用使废弃物与流化介质一起移动到固定层，随时间经过缓慢地进行废弃物的干燥和热解等反应，从而可以作为炉整体缓慢地进行废弃物的干燥和热解。
[0013]根据本发明的优选方案，所述流化床炉的特征在于，所述固定层是通过如下方式形成的:不供给流化气，或者，供给使流化介质形成固定层的范围内的流化气。
[0014]根据本发明，关闭床板的一部分气体供给口不向床板上方的一部分区域供给流化气，由此可以在该区域形成固定层。另外，即使不关闭气体供给口而是进行节制气体供给口的孔径等的调整，在流化介质不流化也不移动的情况下将能维持固定层的范围内的少流量的流化气供给到炉内，也可以形成固定层。
[0015]根据本发明的优选方案，所述流化床炉的特征在于，对于从所述床板的气体供给口喷出的流化气的供给量，分区域地设置差异，使至少一个区域的流化速度比其他区域的流化速度大，在所述其他区域形成流化介质沉降的移动层，在所述至少一个区域形成流化介质上升的流化层，向所述移动层供给废弃物。
[0016]根据本发明，供给到移动层的废弃物被吸入到移动层，与流化介质一起向下方移动，此时，利用流化介质的热进行废弃物的干燥和热解，废弃物中的水分蒸发，从废弃物中的可燃成分中产生可燃气体，形成脆的热解残渣。热解残渣典型地包括不燃物和因热解而变脆的未燃物。在移动层生成的热解残渣与流化介质一起到达床板时，沿着倾斜的床板向流化床底部移动。到达流化层的热解残渣中，未燃物因流化空气从不燃物剥离，未燃物剥离而残留的不燃物与一部分流化介质一起向不燃物排出口移动。在流化层中，伴随未燃物的燃烧，温度逐渐上升，所以随着从下部进行到上部，温度成比例地上升。并且，在流化层和移动层的上部的流化介质的溅弹作用下，投入到流化床炉中的一部分废弃物与流化介质一起供给到固定层的上表面。一部分废弃物一边进行翻滚运动，即沿着固定层上表面的倾斜面滑落，一边缓慢地进行废弃物的干燥和热解，并被引入移动层中。
[0017]根据本发明的优选方案，所述流化床炉的特征在于，在所述至少一个区域和所述其他区域形成流化介质在所述移动层与所述流化层之间循环的循环流。
[0018]根据本发明的优选方案，所述流化床炉的特征在于，所述固定层形成在所述移动层和所述流化层的单侧或者形成在所述移动层和所述流化层的两侧。
[0019]根据本发明，由于与移动层和流化层邻接地形成固定层，所以为了使流化介质容易从流化层的上部翻转到移动层的上部而设置偏转板(deflector)，因为利用偏转板进行节制而缩小流化床的表面面积，所以在流化床表面发生的气泡爆裂在移动层上部也变得比较活跃，流化介质也与一部分废弃物一起飞溅到与移动层邻接地形成的固定层的上部，利用缓慢的翻滚运动进行一部分废弃物的干燥和气化。流入移动层的流化介质接受再次被供给的废弃物，反复进行移动层及流化层中的热反应。
[0020]根据本发明的优选方案，所述流化床炉的特征在于，所述流化层是流化介质反复进行上下运动的鼓泡型流化层，向所述鼓泡型流化层供给废弃物。
[0021]根据本发明，利用鼓泡型流化层的流化介质的溅弹作用，从鼓泡型流化层飞溅的流化介质被供给到固定层上，被供给到固定层上的流化介质形成一定的倾斜并滑落，即形成所谓的休止角。一部分废弃物一边进行所谓的翻滚运动，即与流化介质一起倾注到固定层的上表面，沿着倾斜滑落，一边缓慢地进行废弃物的干燥和热解。
[0022]根据本发明的优选方案，所述流化床炉的特征在于，所述固定层以包围所述鼓泡型流化层的方式形成。
[0023]根据本发明，由于可以以包围鼓泡型流化层的周围的方式形成固定层，所以可以确保广面积的固定层。因此，利用鼓泡型流化层的流化介质的溅弹作用，可以使一部分废弃物飞溅到广面积的固定层上表面，并可以使飞溅到广面积的固定层上表面的较多量的废弃物经时地进行干燥和热解。
[0024]本发明的废弃物的处理方法的特征在于，向在流化床形成有固定层的流化床炉供给废弃物，所述固定层与流化层邻接并且流化介质保持静止状态，使废弃物与流化介质一起从因所述固定层上部的流化介质形成的一定倾斜滑落，利用流化介质的溅弹效果再次供给到固定层上部，反复这样的翻滚运动，使其缓慢地干燥热解。
[0025]根据本发明，废弃物一边进行翻滚运动，即与流化介质一起倾注到固定层的上表面并沿着倾斜滑落，一边缓慢地进行废弃物的干燥和热解。
[0026]根据本发明，通过在流化床炉内与流化层邻接地形成流化介质保持静止状态的固定层，从而利用流化层上部的流化介质的溅弹作用将废弃物与流化介质一起供给到固定层的上表面，随时间经过缓慢地进行废弃物的干燥和热解等反应，从而可以作为炉整体缓慢地进行废弃物的干燥和热解。因此，即使废弃物的质或量发生变化，也可以继续稳定地进行废弃物的处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是表示本发明的流化床炉的整体构成的纵剖面示意图。
[0028]图2是表示设置在炉主体底部的床板的构成的立体图。
[0029]图3是具备图2所示构成的具有散气喷嘴的床板的流化床的平面图。
[0030]图4是图3所示的流化床的IV-1V线剖面图。
[0031]图5A是表示本发明的流化床炉的一个方案的平面示意图。
[0032]图5B是表示本发明的流化床炉的一个方案的平面示意图。
[0033]图5C是表示本发明的流化床炉的一个方案的平面示意图。
[0034]图是表示本发明的流化床炉的一个方案的平面示意图。
[0035]图6A表示在鼓泡型流化床炉形成固定层的例子，图6A是平面示意图。[0036]图6B表示在鼓泡型流化床炉形成固定层的例子，图6B是纵剖面示意图。
[0037]图6C是表示在矩形的鼓泡型流化床炉形成固定层的例子的平面示意图。
【具体实施方式】
[0038]以下，参照图1至图6说明本发明的流化床炉的实施方案。图1至图6中，对于相同或等效的结构元件，标记相同的符号，省略重复说明。
[0039]图1是表示本发明的流化床炉整体构成的纵剖面示意图。如图1所示，流化床炉I具有处理废弃物的炉主体10、使导入的废弃物热反应的流化床20和支撑流化床20的床板30。流化床20典型的是硅砂等沙子的流化介质蓄积而形成的床。炉主体10由水平截面大致形成矩形的大致方筒状的炉主体构成。
[0040]如图1所示，大致方筒状的炉主体10由一部分向内侧凹陷的对置的一对侧壁11a、Ila和与一对侧壁IlaUla连接并对置的一对侧壁(图3中Ilb)构成。炉主体10的凹陷由侧壁I la、I Ia从下方向上方朝炉主体10的内侧倾斜的倾斜部IlSl和设置在倾斜部IlSl上方的从下方向上方朝外侧倾斜的倾斜部11S2形成。倾斜部IlSl作为偏转板(deflector)发挥功能，其使上升的流化介质在炉主体10的内部侧变得容易翻转。
[0041]如图1所示，在一个侧壁Ila形成有用于将处理对象(废弃物)投入到炉内的投入口 15，在另一个侧壁Ila的上部形成用于排出使废弃物热反应时产生的气体的排气口 16。处于炉主体10内的流化床20上方的空间形成熔化室(free board) 17。在炉主体10是焚烧炉的情况下，向熔化室17供给2次空气使可燃气体燃烧，从而燃烧气体从排气口 16被排出。在炉主体10为气化炉的情况下，可燃气体从排气口 16被排出。投入口 15设置在较倾斜部11S2上端靠上方的侧壁11a，以从投入口 15投入的废弃物落到流化床20的中央部的方式形成引导废弃物的滑道(chute)。设置在炉主体10内的床板30形成中央高、靠近两侧边缘慢慢降低的山形。并且，在床板30的两侧边缘与侧壁IlaUla之间形成不燃物排出口
18、18。
[0042]图2是表示设置在炉主体10底部的床板30的构成的立体图。图2中，以宽度方向为X方向、以深度方向为Y方向进行说明。如图2所示，床板30设置成具有下降梯度，SPX方向的中央最高，靠近两侧边缘慢慢降低。床板30在Y方向没有倾斜，形成平面。床板30配置有用于将作为流化气的流化空气喷到炉内的多个散气喷嘴40。散气喷嘴40构成将作为流化气的流化空气供给到炉内使流化介质流动的气体供给口。
[0043]如图1与图2所示，在床板30的下方，从床板30隔开间隔设置有底板33，床板30与底板33之间的空间被从床板30延伸到底板33的3个隔板34分隔成4个空间。由此，床板30与底板33之间的空间被3个隔板34分割，从而在床板30的下方形成中央部的2个空气箱35、35和两侧部的2个空气箱36、36。在图1与图2中，为了严格区别形成中央部的2个空气箱35、35的2个床板和形成两侧部的2个空气箱36、36的2个床板，将空气箱35、35用的床板表示为床板31、31，将空气箱36、36用的床板表示为床板32、32。
[0044]如图1所示，在4个空气箱35、35、36、36分别连接用于从炉外导入流化空气的空气管51A、51B、52A、52B。在空气管51A、51B、52A、52B分别配设用于调节流入内部的空气流量的调节阀Vl-1、Vl-2、V2-1、V2-2。4个空气管51A、51B、52A、52B在最上流部合流形成I个空气管55，在空气管55配设用于压送流化空气的空气鼓风机56。应予说明，可以在4个空气管51A、51B、52A、52B分别设置鼓风机。
[0045]如图2所示，在配置于床板30的散气喷嘴40中，在Y方向，从床板30的两端部到规定范围yl、y2为止的散气喷嘴40被关闭。S卩，在Y方向，从构成床板30的床板31、31和床板32、32的两端部到规定范围yl、y2 (yl = y2)为止的散气喷嘴40被关闭，作为流化气的流化空气未被供给到炉内。
[0046]图3是具备图2所示构成的具有散气喷嘴40的床板30的流化床20的平面图。图3中，固定层23表示其上表面，散气喷嘴40省略图示。在图1所示构成的流化空气供给系统中，通过调节调节阀V1-UV1-2的开度来调节流入空气管51A、51B的空气流量，从而以赋予实质上小的流化速度的方式从配置在中央部的2个床板31、31的散气喷嘴40喷出流化空气。其结果如图3所示，在中央部的2个床板31、31的上方形成流化介质以比较缓慢的流速流动的弱流化区域WF。另外，通过调节调节阀V2-l、V2-2的开度来调节流入空气管52A、52B的空气流量，从而以赋予实质上大的流化速度的方式从配置于两侧部的2个床板32,32的散气喷嘴40喷出流化空气。其结果如图3所示，在两侧部的2个床板32、32的上方形成流化介质活跃地流动的强流化区域SF。
[0047]如图3所示，形成于中央部的2个床板31、31上方的弱流化区域WF、WF与形成于两侧部的2个床板32、32上方的强流化区域SF、SF分别相邻接存在，结果，在弱流化区域WF形成流化介质以比较缓慢的速度从上方向下方移动的移动层21，在强流化区域SF形成流化介质从下方向上方移动的流化层22。因此，如图1所示，在弱流化区域WF与强流化区域SF相邻接的整个区域中，流化介质在下部从弱流化区域WF移动到强流化区域SF (从移动层21到流化层22)，在上部从强流化区域SF移动到弱流化区域WF (从流化层22到移动层21)，从而在左右形成流化介质在弱流化区域WF与强流化区域SF (移动层21与流化层22)之间循环的循环流。
[0048]另一方面，由于从床板31、31与床板32、32的两侧壁Ilb到规定范围yl、y2为止的散气喷嘴40被关闭，流化空气未供给到炉内，所以在床板31、31与床板32、32的两端部形成流化介质保持静止状态的固定层23。需要说明的是，在从床板31、31与床板32、32的两侧壁Ilb到规定范围yl、y2为止的散气喷嘴40不关闭的情况下，进行节制喷嘴的孔径等的调整，向炉内供给使流化介质维持固定层的范围内的空气量，也可以形成固定层23。此处，yl (= y2)设定为300?600mm。原因在于，小于300mm时，有时在较流化层上表面靠上方无法从侧壁Ilb形成固定层23，所述固定层23具有因休止角获得的倾斜面(固定层上表面)，超过600mm时，从侧壁Ilb具有因休止角获得的倾斜面(固定层上表面)的固定层23的宽度变宽，不燃物容易堆积在侧壁Ilb侧的固定层23的上表面。
[0049]应予说明，图3中，模式地将与弱流化区域WF和强流化区域SF分别邻接的固定层23的宽度设定为一定，用直线来表示，但如下所述，详细而言，与弱流化区域WF邻接的固定层23的上表面的宽度比与强流化区域SF邻接的固定层23的范围略大。另外，也可以使与弱流化区域WF邻接的部分的固定层23的床板面的宽度比与强流化区域SF邻接的部分的固定层23的床板面的宽度大。由此，通过增加进行废弃物的干燥和热解的在与弱流化区域WF邻接的部分的固定层23距离床板端部的距离，从而扩大在与弱流化区域WF邻接的部分的固定层23的宽度，由此，进一步减缓废弃物的干燥和热解。
[0050]关闭从床板31、31与床板32、32的两侧壁Ilb到规定范围yl、y2为止的散气喷嘴40，在床板31、31与床板32、32的两端部形成固定层23。由于固定层23的范围yl和y2可以在300~600_之间任意设定，所以可以对应于垃圾量调节形成于流化床炉的炉床的流化层的面积。即，当垃圾量减少时，扩大固定层23、缩小流化层的面积，可以对应于垃圾量减少流化空气量。设备能力相对于垃圾量过大时，不得不对应于垃圾接受量频繁停止运转，开机、关机，导致使用多余的电力或用于升温的燃料，但通过缩小流化层的面积，可以对应于垃圾量，利用最小需求量的流化空气，尽可能地减小动力消耗来继续进行连续运转。
[0051]在旋转流型流化床炉中，为了使流化介质容易从流化层22的上部翻转到移动层21的上部而设置有偏转板(由图1所示的倾斜部IlSl构成)。此时，流化介质也从流化层22飞溅到与移动层21邻接地形成的固定层23的上部。另外，由于利用偏转板进行节流，流化床20的上表面面积被缩小，所以流化床20表面的气泡爆裂在移动层21的上部也变得比较活跃。由此，流化介质与处理对象一起飞溅到与移动层21邻接地形成的固定层23的上部，利用缓慢的翻滚运动缓慢地进行处理对象的干燥.气化。
[0052]接下来，参照图4说明形成在流化床20的固定层23。
[0053]图4是图3所示的流化床20的IV-1V线剖面图。如图4所示，形成在流化床20的固定层23与流化层22的界线BL的角度(Θ )随着流化空气量的增加而增大，为数度~15°左右。因此，与弱流化区域WF邻接的固定层上表面的宽度比与强流化区域SF邻接的固定层的范围稍大。另外，对于界线BL来说，由于流化空气的层内扩散的变动，其并不固定，而是变动的。因此，不燃物不会滞留在界线BL，所以不燃物不会以界线BL为起点堆积。另外，在较固定层23与流化层22的上表面交叉的点靠上部(图中A)处，在流化层22的流化介质的溅弹作用下从流化层22飞溅的流化介质被供给到固定层23上。供给到固定层23上的流化介质形成一定的倾斜并滑落，形成所谓的休止角。流化介质进行所谓的翻滚运动，即倾注到该固定层23的上表面，沿着倾斜滑落。通过其反复进行，由于不燃物也从固定层23的上表面滑落到流化层22，所以不会堆积在固定层23的上表面。含有不燃物的处理对象(废弃物)边进行与图中TA所示的流化介质的行为相同的翻滚运动，边缓慢进行废弃物的干燥和热解。
[0054]由此，通过与流化层22邻接地形成具有倾斜面的固定层23，处理对象产生与流化介质相同的翻滚运动，以壁的形式形成该倾斜面时，如果倾斜过陡，则处理对象不会滞留在倾斜面而瞬间滑落到流化层22，发挥不了任何效果，相反，如果倾斜较缓，则处理对象滞留在倾斜面上，变成不燃物堆积的起点。形成倾斜面的休止角因流化介质的粒径、形状、密度等而变化，但通过由流化介质形成固定层，可以对应于流化介质的性状自动形成倾斜面。
[0055]另外，必须在较固定层23与流化层22的上表面交叉的点靠上部(图中A)的位置形成由流化介质的休止角形成的倾斜面，但根据供给到流化层22的流化空气量，流化层22的空隙率(气泡比例)发生变化，上表面位置也上下变动，通过由流化介质形成固定层，在较流化层22的上表面靠上方自动形成倾斜面。
[0056]在较流化层22的上表面靠上方由流化介质形成固定层上部的倾斜面，倾斜面常常在流化介质的翻滚运动的作用下被缓慢更新，这点是重要的，不能用固定壁来代替。
[0057]如图4所示，本发明的流化床炉同时形成流化层22与固定层23，在固定层23的上部形成处理对象(废弃物)的干燥?热解区，利用飞溅到固定层23的上部的流化介质进行处理对象的干燥与热解所需的热供给，使处理对象的干燥与热解缓慢进行，以流化层22作为热解残渣的燃烧区确实地进行可燃物的燃烧。
[0058]另外，除调节流化空气量之外，还调节炉床注水量来控制流化床的温度，使得移动层21为450?600°C、流化层22为550?650°C，从炉主体10的侧壁插入用于检测流化床20的温度的炉床温度计时，在距离固定层23为50?150mm左右的流化床内插入温度检测部即可，可以设置在距离床板为300mm以上的上方且距离静止时的沙子层上表面为IOOmm以上的下方。
[0059]作为流化床炉的优点之一，有容易启动停止，特别是炉床温度维持在500°C左右以上时，可以直接使炉床流动投入废弃物就可启动，但根据本发明，在流动的炉床与炉壁之间形成基于流化介质的固定层23，该固定层作为流化床温度的保护层发挥作用，抑制停止时的炉床温度降低。其结果，即使使流化床20的温度在移动层21为450?600°C、在流化层22为550?650°C的较低温下运转，也容易在停止后重启动，从而可以大幅削减重启动所需的助燃料的使用量。
[0060]在图1至图4所示的实施方案中，在床板30上形成基于流化介质的固定层23，但也可通过如下方式形成固定层:在较床板30靠上方的位置且较流化层上表面靠下方的位置形成从炉的侧壁Ilb向内侧突出的壁，在该突出的壁上，利用流化层的流化介质的溅弹作用层叠流化介质，从而也可以形成固定层。
[0061]在图1至图3所示的实施方案中，将床板30下方的空间利用隔板34分割成4个空气箱35、35、36、36，但也可以省略隔板34形成为I个空气箱。此时，每单位面积的散气喷嘴的个数分区域地设置差别即可。另外，可以进一步分割空气箱35、36。
[0062]下面，说明图1至图4所示构成的流化床炉I的作用。假设作为在流化床炉I处理的处理对象的废弃物，为典型的城市垃圾、淤泥、木屑等质或量不均匀且燃烧容易变得不稳定的废弃物，在本实施方案中以城市垃圾为例进行说明。废弃物大致由水分、可燃成分和灰分(包括不燃物)构成，利用热反应，水分蒸发，可燃成分中，一部分作为可燃气体(热解气体)挥发，形成热解残渣。从废弃物蒸发掉水分且挥发掉可燃气体而得到的物质、即未燃物(烧焦物)和不燃物为热解残渣。热解残渣中的未燃物(烧焦物)优选在流化层22内与不燃物分离后，一部分在流化层22内燃烧以燃烧气体或细微的未燃物(烧焦物)的形式与流化空气一起被输送到熔化室(freeboard) 17。
[0063]废弃物从投入口 15供给到移动层21。此时，调节调节阀Vl-1、Vl_2、V2_l、V2_2的开度来调节供给到移动层21和流化层22的流化空气的流量。调节成供给到移动层21的流化空气的质量流量比供给到流化层22的流化空气的质量流量小，在本实施方案中，将供给到移动层21的流化空气的质量流量设定为0.5?1.5Gmf，将供给到流化层22的流化空气的质量流量设定为1.5?5Gmf左右。应予说明，流化介质开始流化的质量流量为lGmf。
[0064]供给到移动层21的一部分废弃物与利用流化床的流化介质的溅弹作用从流化床飞溅的流化介质一起供给到固定层23上。供给到固定层23的上表面的废弃物边进行所谓的翻滚运动，即与固定层上表面的流化介质一起沿着倾斜面滑落，边缓慢进行废弃物的干燥和热解。未能因流化介质溅弹的废弃物则被吸入移动层21，与流化介质一起向下方移动。此时，利用流化介质的热进行废弃物的干燥及热解，废弃物中的水分蒸发，从废弃物中的可燃成分产生可燃气体，形成脆的热解残渣。热解残渣典型地含有不燃物和因热解而变脆的未燃物(烧焦物)。在移动层21生成的热解残渣与流化介质一起到达床板30时，沿着倾斜的床板30流向流化层22。到达流化层22的热解残渣与激烈流动的流化介质接触，从而未燃物(烧焦物)从不燃物剥离，未燃物(烧焦物)剥离后残留的不燃物与一部分流化介质一起流向不燃物排出口 18。不燃物与一部分流化介质一起流入不燃物排出口 18，被排出到流化床炉I外，并在不燃物分离装置(不图示)中以未氧化且未附着未燃物(烧焦物)的状态回收。在不燃物分离装置(不图示)中分离不燃物后的流化介质介由流化介质循环装置(不图示)返回到炉主体10内。
[0065]另一方面，在流化层22内从不燃物剥离的未燃物与伴随供给流化空气而流动的流化介质一起向上方移动。此时，未燃物因被供给的流化空气而进行燃烧，边加热流化介质边产生燃烧气体，形成能被气体输送的程度的细微的未燃物及灰分粒子。另外，未被热解而残留的一部分废弃物也进行热解。在流化层22中，温度随着未燃物燃烧而逐渐上升，所以随着从下部进行到上部，温度成比例上升。并且，利用流化层22上部的流化介质的溅弹作用，一部分未燃物与流化介质一起被供给到固定层23的上表面，残留部分被供给到移动层上表面，再次被吸入移动层。被供给到固定层23的上表面的未燃物边进行所谓的翻滚运动，即与一部分废弃物一起沿着固定层23的上表面的倾斜面滑落，边缓慢地进行干燥和热解。由于以流化介质容易从流化层22的上部翻转到移动层21的上部的方式设置偏转板(由图1所示的倾斜部IlSl构成)，所以流化介质也从流化层22飞溅到与移动层21邻接地形成的固定层23的上部。另外，由于利用偏转板进行节流，流化床20的上表面面积被缩小，所以在流化床20的表面的气泡爆裂在移动层21的上部也变得比较活跃。由此，流化介质也与一部分废弃物和未燃物一起飞溅到与移动层21邻接地形成的固定层23的上部，利用缓慢的翻滚运动随时间经过缓慢地进行未燃物与一部分废弃物的干燥?气化。流入到移动层21的流化介质接受再次供给的废弃物 ，重复上述移动层21及流化层22的热反应。
[0066]城市垃圾等废弃物由于在其性质上、潜伏热量不均，所以有时燃烧难以稳定。每单位时间导入流化床炉I的废弃物的质或量不稳定的话，伴随干燥所产生的水蒸气、伴随热解所产生的可燃气体和燃烧气体的产量发生变化，从而流化床炉I内的压力发生变化，流化床炉I难以稳定地运转。为了抑制产生的水蒸气、可燃气体等的量的变化，优选尽可能缓慢地进行流化床20中的废弃物的干燥及热解。
[0067]本发明中，同时形成流化层22与固定层23，在固定层23上部形成处理对象(废弃物)的干燥?热解区，利用飞溅到固定层23上部的流化介质供给干燥与热解所需的热，使处理对象(废弃物)的干燥与热解缓慢进行，以流化层22为热解残渣的燃烧区使可燃物的燃烧可靠地进行。
[0068]图5A、5B、5C、ro是表示本发明的流化床炉的多种方案的平面示意图。
[0069]图5A表示在圆筒形炉主体10的内部配置矩形流化床20的旋转流型流化床炉。如图5A所示，在圆筒形炉主体10的中央部形成移动层21，在移动层21的两侧形成流化层22、22。在移动层21与流化层22的两侧形成固定层23、23。另外，在流化层22、22的外侧形成不燃物排出口 18。本实施方案的流化床炉由于炉主体为圆筒形状，所以结构上最为简单，容易制作炉主体，并且炉壁为圆筒状，所以耐火物的耐久性提高。流化床20中的热反应与图3所示的流化床炉同样进行。
[0070]图5B表示具有在移动层21与流化层22的单侧形成固定层23的流化床20的旋转流型流化床炉。如图5B所示，在炉主体10的中央部形成移动层21，在移动层21的两侧形成流化层22、22。在移动层21与流化层22的单侧形成固定层23。另外，在流化层22、22的外侧形成不燃物排出口 18。移动层21、流化层22与固定层23中的热反应与图3所示的流化床炉同样进行。
[0071]图5C与图表示在单旋转流型流化床炉形成固定层23的例子。在图5C所示的例子中，炉主体10内分别形成一层移动层21、一层流化层22，在移动层21与流化层22的两侧形成固定层23、23。另外，在流化层22的外侧形成不燃物排出口 18。移动层21、流化层22与固定层23中的热反应与图3所示的流化床炉同样进行。
[0072]在图所示的例子中，在炉主体10内分别形成一层移动层21和一层流化层22，在移动层21与流化层22的单侧形成固定层23。另外，在流化层22的外侧形成不燃物排出口 18。移动层21、流化层22与固定层23中的热反应与图3所示的流化床炉同样进行。
[0073]图6A与图6B表示在鼓泡型流化床炉形成固定层23的例子，图6A是平面示意图，图6B是纵剖面示意图。
[0074]图6A与图6B所示的例子中，在圆筒形炉主体10的中心部形成不燃物排出口 18，位于炉主体10的底部的床板30以不燃物排出口 18为中心形成大致倒圆锥状(研钵状)，在床板30配置有用于向炉内喷出作为流化气的流化空气的多个散气喷嘴(未图示)。从这些散气喷嘴喷出空气量均匀的流化空气。由于从圆筒形炉壁11到规定范围yl为止的散气喷嘴被关闭，流化空气未供给到炉内，所以形成流化介质在从炉壁11到yl的范围的圆环状区域保持静止状态的固定层23。因此，在炉内形成流化床20，所述流化床20由以不燃物排出口 18为中心的圆形截面的鼓泡型流化层24和在鼓泡型流化层24的外侧形成大致圆环状截面的固定层23构成。应予说明，从炉壁11到规定范围yl为止的散气喷嘴不关闭，而是进行对喷嘴的孔径进行节制等的调整，从而向炉内供给能维持流化介质不移动也不流动的所谓固定层的范围内的少量空气，也可以形成固定层23。
[0075]如图6B所示，形成于流化床20的固定层23与鼓泡型流化层24的界线BL的角度(Θ )因流化介质的形状或流化空气量而变化，随着流化空气量增加而增大，为数度?15°左右。对于界线BL来说，由于流化空气的层内扩散的变动，使得界线BL并不固定，而是变动的。因此，由于不燃物不会滞留在界线BL，所以不燃物不会以界线BL为起点发生堆积。另外，在较固定层23与鼓泡型流化层24的上表面交叉的点靠上部(图中A)，利用鼓泡型流化层24的流化介质的溅弹作用从鼓泡型流化层24飞溅的流化介质被供给到固定层23上。被供给到固定层23上的流化介质形成一定的倾斜并滑落，即形成所谓的休止角。流化介质倾注到该固定层23的上表面，沿着倾斜滑落，即进行所谓的翻滚运动。利用其反复进行，不燃物也从固定层23的上表面滑落到鼓泡型流化层24，所以不会堆积到固定层23的上表面。含有不燃物的处理对象(废弃物)边进行与图中TA所示的流化介质的行为相同的翻滚运动，边缓慢进行废弃物的干燥与热解。形成在固定层上部的倾斜(所谓休止角)根据流化介质的粒径或流化介质的形状而变化。在流化床炉中，一部分流化介质置换为处理对象所含的以硅为主的灰分，休止角也发生变化，但在本申请发明中，由于在固定层上部由流化介质形成倾斜，所以能自动调整对应于流化介质的性状(粒径、形状等)的休止角，继续翻滚运动。
[0076]另外，需要在较固定层23与流化层24的上表面交叉的点靠上部(图中A)形成由流化介质的休止角构成的倾斜面，但流化层24的空隙率(气泡比例)因供给到流化层24的流化空气量而发生变化，上表面位置也上下变动，但因通过流化介质形成固定层，在较流化层24的上表面靠上方自动地形成倾斜面。
[0077]图6C是表示在矩形的鼓泡型流化床炉形成固定层23的例子的平面示意图。在图6C所示的例子中，在矩形炉主体10的中心部形成不燃物排出口 18，形成流化介质在从炉主体10的内壁到yl的范围的区域保持静止状态的固定层23。固定层23的内侧形成大致矩形截面的鼓泡型流化层24。固定层23与鼓泡型流化层24中的热反应与图6A和图6B所示的流化床炉同样进行。
[0078]至此，说明了本发明的实施方案，但本发明并不限定于上述实施方案，当然可以在其技术构思的范围内以各种不同的方案来实施。产业上的可利用性
[0079]本发明通过缓慢地进行废弃物的干燥与热解，能利用于即使废弃物的质或量变化也可以继续稳定地进行废弃物处理的流化床炉及使用流化床炉的废弃物的处理方法。
[0080]符号说明
[0081]I流化床炉
[0082]10 炉主体
[0083]Ila 侧壁
[0084]Ilb 侧壁
[0085]11S1,11S2 倾斜部
[0086]15 投入口
[0087]16 排气 口
[0088]17熔化室
[0089]18不燃物排出口
[0090]20流化床
[0091]21移动层
[0092]22流化层
[0093]23固定层
[0094]24鼓泡型流化层
[0095]30，31，32 床板
[0096]33 底板
[0097]34 隔板
[0098]35，36 空气箱
[0099]40散气喷嘴
[0100]51A，51B，52A，52B 空气管
[0101]55空气管
[0102]56空气鼓风机
[0103]V1-1、V1-2、V2_1、V2-2 调节阀
【权利要求】
1.一种流化床炉，其处理废弃物，其特征在于， 所述流化床炉具有: 水平截面形成为大致矩形或圆形的筒状的炉主体； 配置在所述炉主体的底部、设置有供给流化气而使流化介质流动的气体供给口的床板；和 形成于所述炉主体内所述床板的上方、将废弃物引入流动的流化介质中而使其热解的流化床， 所述流化床具有固定层和流化层，所述固定层形成在所述炉主体的炉壁侧并且流化介质保持静止状态，所述流化层从所述炉主体的炉壁离开且与所述固定层邻接地形成，并且流化介质流动， 所述固定层的上表面由倾斜面形成，所述倾斜面由从所述流化层飞溅的流化介质形成。
2.如权利要求1所述的流化床炉，其特征在于，所述固定层是通过如下方式形成的:不供给流化气，或者，供给使流化介质形成固定层的范围内的流化气。
3.如权利要求1或2所述的流化床炉，其特征在于，对从所述床板的气体供给口喷出的流化气的供给量分区域地设置差别，使至少一个区域的流化速度比其他区域的流化速度大，在所述其他区域形成流化介质沉降的移动层，在所述至少一个区域形成流化介质上升的流化层，向所述移动层供给废弃物。
4.如权利要求3所述的流化床炉，其特征在于，在所述至少一个区域与所述其他区域形成流化介质在所述移动层和所述流化层之间循环的循环流。
5.如权利要求3所述的流化床炉，其特征在于，所述固定层形成在所述移动层和所述流化层的单侧或形成在所述移动层和所述流化层的两侧。
6.如权利要求1或2所述的流化床炉，其特征在于，所述流化层是流化介质反复上下运动的鼓泡型流化层，向所述鼓泡型流化层供给废弃物。
7.如权利要求6所述的流化床炉，其特征在于，所述固定层以包围所述鼓泡型流化层的方式形成。
8.一种废弃物的处理方法，其特征在于，向在流化床中形成有固定层的流化床炉供给废弃物，所述固定层与流化层邻接并且流化介质保持静止状态， 反复进行翻滚运动使废弃物缓慢地干燥热解，所述翻滚运动是使废弃物与流化介质一起从由所述固定层上部的流化介质形成的一定倾斜滑落，利用流化介质的溅弹效果再次供给到固定层上部。
【文档编号】F27B15/02GK103765103SQ201280042776
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2011年9月7日
【发明者】山口繁, 今村浩喜, 石川龙一, 吉良诚, 中村幸弘, 池田太 申请人:荏原环境工程有限公司