专利名称:垃圾焚化法及装置的改良的制作方法
普通农作物、矿物、药物干燥之量，均不很多，所以干燥机的规模均不很大。尤其以蒸汽为热源的连续式双套圆筒搅拌干燥机，其规模较小。普通处理量3，000公斤/小时，直径1.2米，长7.5米的干燥机，即已属大型，其外围面积亦不过20～30平方米而已，散热损失不多。故如何对减少其外围面积及散热，亦不为人所重视。
但垃圾量实在太多，以台北市而言，日产2400公吨，即每小时需经干燥处理之量，高达100公吨。
这类干燥机，每平方米每小时干燥蒸发之水量，随着被干燥物之湿度，加热时所用蒸汽与被干燥物体间之温度差等，而有显著的不同。被干燥物体愈湿，筒内壁之热传导系数愈大，单位面积干燥之水量愈多。另外热蒸汽与被干燥物体间温度差愈大，干燥蒸发水量，亦当然愈多。
由于干燥机筒体大，蒸汽夹套的蒸汽压力约在4公斤/平方厘米(绝对值)以下。以「干燥装置」(日本桐荣良三编)P.333表8.6(B)粗碎大豆干燥为例，原料含水率12.6%(DB)，制品含水率11.1%(DB)，蒸汽套加热水蒸汽压力为4公斤/平方厘米(绝对值)，其单位加热面积干燥处理能力，经计算约为6.0公斤-水/小时·平方米。同书P.332，表8.6(A)湿切面的干燥，原料含水率61～65%(DB)，制品含水率20～23%(DB)，其加热蒸汽压力3.5～4公斤/平方厘米，单位加热面积干燥处理能力，经计算约为16.3公斤-水/小时·平方米。同表8.6(A)，活性炭的干燥，原料含水率150%(DB)，制品含水率3.1%(DB)，其加热蒸汽压力2公斤/平方厘米(绝对值)，其单位加热面积，干燥处理能力，经计算约7.9公斤-水/小时·平方米。
以台北市的综合垃圾而言，湿度约65%，相当于127%(DB)。若用本发明人在中国专利申请第85105948号中的方法干燥，每公斤进料垃圾，去除0.2公斤水份，则出料垃圾变为81%(DB)。故在干燥机中的平均湿度仍高，热传仍极良好。如热蒸汽压以2公斤/平方厘米(绝对值)计，则单位加热面积，干燥处理能力，约在10公斤-水/小时·平方米以上(暂以10公斤-水/小时·平方米计)。
台北市日产2400公吨，每小时进料100公吨垃圾，每公斤垃圾干燥去除的水以0.2公斤为例，则须干燥去除的水量，每小时高达20，000公斤，干燥机加热面积需2，000平方米。其直径以4.0米(垃圾在机内体积充填率为50%)计，则干燥机长须达320米。诚然是一座庞大的设备，其外围的热损失，便极为可观。
一般农作物、矿物、药物、奶粉等之干燥，如采用高温热空气直接密切接触，则由于碎细被干燥物的表面积很大，且直接密切接触，所需干燥设备，均很小，投资亦少。另外，如采用蒸汽加热，由于需隔着加热管面，欲干燥同量的物体，则所需干燥装置，由于管件的增加，而大幅增加，投资亦随之大幅增加。
本发明在结合同一发明人在中国专利申请第85105948号作为参考资料的基础上，此处，所提出的新改良方案，则将垃圾排出之蒸汽再加热，使之变为过热之蒸汽，直接与碎细垃圾混合。因此，不需用筒体做加热面积，在传热时，亦减少很多热阻(诸如蒸汽与筒体形成的蒸汽膜、筒体与垃圾间所形成的液膜等)，其加热方式与高温热空气流一样，所以机型大幅减小。虽然新方式需增设过热蒸汽设备一套，但由于过热蒸汽器的管径很小，且锅炉内的炉温很高。因之，所增过热蒸汽加热器的设备投资，亦不需很大。
因此，用过热蒸汽与垃圾直接密切混合的干燥方式，其所需投资费用，远较同一发明人在原中国专利申请第85105948号中的为少。
用过热蒸汽干燥的过程中，最重要关键，不仅加热用的蒸汽须过热，甚至连干燥机在干燥过程及混合蒸汽(过热蒸汽及垃圾蒸发水蒸汽之混合体)均须处在过热状态，故不必担心水蒸汽冷凝，而增加垃圾的湿度。
干燥去除每公斤水，所需过热蒸汽量，依过热蒸汽的温度而有所不同。温度愈高，则所需之量愈少。过热蒸汽温度以550℃为例，则每公斤所带过热热量Q＝M Cpavg(550-100)＝0.574(450)＝258仟卡假定，进入干燥机的垃圾，经烟道气予热后，温度亦刚好为100℃，这时水每公斤所需蒸发热约539千卡。
所以，欲干燥去除1公斤的水，约需550℃的过热蒸汽2.1公斤。为了保证干燥系统均在过热状态，建议采用2.3公斤，比较保险。亦就是要去除1公斤的水，则需2.3公斤蒸汽的循环量。
假定每公斤垃圾经干燥去除0.2公斤水，则过热蒸汽循环量需0.46公斤左右，而离开干燥机时，多增加了0.2公斤的水蒸汽。这些增加的水蒸汽，即可转至锅炉给水加热器，用于加热给水(温度约30℃)。以处理台北市2400公吨/天为例，每日即有480公吨的水蒸汽(100℃)，可用于加热锅炉给水。
另外，垃圾是很蓬松的东西，如未经压挤，即予进入干燥机，势必挟带大量空气、氨等不凝结气，当垃圾中的水份蒸发时，则随水蒸汽进入过热蒸汽加热器或锅炉给水加热器。这些不凝结气，会在管壁形成气膜，阻碍热的传导。为减少这些不凝结气进入干燥机，垃圾在干燥机的进、出口，均采用锥形螺旋推挤方式。尤其进口螺旋推挤器的外壁，系一多孔的圆锥管壁。故垃圾经推挤，挟在其中的空气、氨等，能迅由圆锥的壁孔向外逸出。
图一，107是干燥机本体，301是蒸汽排出口，垃圾中水份受热，蒸发成水蒸汽，与加热的过热蒸汽混合，由301排出，经管路302，送汽机125，大部份的混合蒸汽进入303过热蒸汽加热器，经加热形成过热蒸汽后，经管管304回流至干燥机，由305过热蒸汽入口处进入。另外小部份循环多出的水蒸汽，经管306进入加热器148，以加热锅炉给水。
图二，106是螺旋推挤器，307是圆锥形管壁，308是圆锥管壁上的小孔。垃圾由贮蓄箱105进入圆锥形螺旋推挤器，经推挤，则所挟带空气、氨等，即由小孔308排出。干燥机垃圾出口处113的构造，与106概略相同，只有圆锥形管壁上少了小孔而已。
以台北市日产2400公吨垃圾为例，每小时进料100公吨，每公斤垃圾干燥去除的水以0.2公斤计，每小时干燥去除的水量达20公吨，则需过热蒸汽(550℃)46公吨左右。为垃圾顺利干燥、焚化、发电，附加一套46公吨/小时的低压过热蒸汽加热器，远比建造如间接加热的双套圆筒型干燥机，来得有利。此外，这种垃圾干燥方式所排出的蒸汽，经过多次过热循环后，累积多出来的蒸汽，可用以加热锅炉给水，能源不必担心损失。在干燥机的入口处，由于设有多孔圆锥形推挤器，则蒸汽过热器及锅炉给水加热器所需的加热面积，由于不凝结气的大幅减少，亦随之减少，可大幅减少建厂的设备投资。
综上所述，发明人已将本新改良方案之目的，技术内容及功效，依次逐项详细说明，并举干燥处理台北垃圾为例，分别采用原中国专利申请第85105948号案与本改良方案时，所产生优劣详加比较。同时，本人深信此一改良方案，对垃圾焚化的具体实施与商业化，具有决定性的突破。所以恳向贵局提出新的专利要求，请准予专利，以维护发明人的正当权益。
权利要求
1.一种垃圾热能转换为机械能的方法，包括垃圾在进入锅炉燃烧产生高压过热蒸汽用以作功之前，先用过热蒸汽乾燥的步骤，垃圾在干燥机中与高温的过热蒸汽直接接触，其所含的水份受热变成蒸汽，与用以加热之过热蒸汽混合，导出干燥机，并导入过热蒸汽加热器。经加热成过热蒸汽后，再循环导入干燥机，用以干燥继续进入垃圾。另外，由干燥机导出且在循环中多出的混合蒸汽，利用于加热锅炉给水。
专利摘要
改进的垃圾焚化法是在湿垃圾中导入过热蒸汽，使之与碎细垃圾直接接触并将它干燥，干燥机排出的混合蒸汽仍处过热态。因碎细垃圾表面积大并与过热蒸汽直接接触，可消除热传上的故障，使干燥机设备投资大为降低且操作变得简便。排出的蒸汽在干燥机与过热蒸汽加热器间多次循环，累积量增大可用以加热锅炉给水。进入干燥机前，垃圾经有多孔锥形螺旋推挤器，排出其中不凝结气，以避免蒸汽中含大量不凝结气而对过热蒸汽加热器或锅炉给水加热器造成传热上的不良影响。
文档编号F01K17/06GK87103229SQ87103229
公开日1987年11月11日 申请日期1987年4月28日
发明者顾聪轩 申请人:顾聪轩导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan