专利名称：灰渣熔化炉设备和将灰渣供入熔化炉的方法
技术领域：
本发明涉及加热和熔化由垃圾焚烧炉或工业废物焚烧炉所排出的灰渣的灰渣熔化设备，以及将此灰渣供入炉尘熔化炉的方法，其目的是将该灰渣造渣以减少其体积并使之无害。
由垃圾焚烧炉排出的灰渣经冷却水冷却后，含有固体颗粒和金属同时还含有大量的水。因而首先在灰渣预处理单元中，由灰渣中去除大块物料，然后将直径大于预定值的固体颗粒由留下的灰渣中分离出来，再用破碎机破碎所分离出的这种固体颗粒，以便进定步分离经此破碎而得到的新的固体颗粒。进而在将除去固体颗粒的灰渣予以干燥然后去除金属之后，将其供入灰渣熔化炉的灰渣供料料斗内。该灰渣供料料斗在其底部配置有灰渣供料孔和灰渣推料器，该推料器相对于供料孔朝前和朝后运动，以便使供料料斗中的灰渣供入灰渣熔化炉内。
现有技术中的灰渣预处理工艺具有下述问题它被复杂化因而趋于引发事故，并且有时由于灰渣产生架桥现象而使灰渣供料斗变得不能供料，进而使供入熔化炉中的灰渣量趋于变化。
本发明的目的是提供一种灰渣熔化炉和将灰渣供入该熔化炉的方法，它能够消除上述现有技术中的问题。即本发明的灰渣熔化炉和灰渣供入方法使得可能简化灰渣预处理单元，防止灰渣供料料斗中灰渣内产生架桥现象，并且以稳定的状态将灰渣供入熔化炉。
为解决上述问题，本发明的灰渣熔化炉设备包括一个灰渣预处理单元，它用于预处理含有大量灰渣以便将之供入熔化炉，该灰渣预处理单元配置有一台干燥分选机，它配置在灰渣预处理单元内，在其中含大量水的灰渣被预处理后再供入灰渣熔化炉，它适用于在使灰渣干燥的同时去除尺寸大于预定值的固体颗粒;
一台磁分选机，用于由已干燥的灰渣中去除金属;
干燥空气管道，用于将例如干燥空气，即由灰渣熔化炉废气回收了热量的高温空气引入干燥分选机内。
使用上述构成，通过装备具有相互结合的固体颗粒分离功能和干燥功能的干燥分选机，就可能简化灰渣预处理工艺，结果消除了事故的发生，并减小了预处理单元所占的设备空间，从而压缩了整体布置。
图1是本发明一个实施方案的灰渣熔化炉方框图;
图2是图1所示炉尘熔化炉设备中灰渣熔化炉中心部分的垂直剖视图;
图3是图1所示灰渣熔化炉设备中干燥分选机的垂直剖视图;
图4是图2所示干燥分选机筛子的平面视图;
图5是该灰渣熔化炉的消除架桥装置的垂直剖视图;
图6是沿图2I-I线的剖视图;
图7是灰渣熔化炉推料器的平面剖视图;
图8是本发明另一实施方案中灰渣熔化炉设备的中心垂直剖视图。
图9是现有技术灰渣熔化炉设备的整体方框图。
在叙述本发明的实施方案之前，先参照附图叙述现有技术设备。
图9是现有技术灰渣熔化炉设备的方框图。灰渣预处理单元201包括一台块状物料去除装置202，用于由灰渣中去除块状料或熔块;一台振动筛203，用于由炉尘中筛除直径大于50毫米的固体颗粒;一台破碎机204，用于破碎筛出的固体颗粒并将其再次供至该振动筛;一台炉尘干燥回转窑205，筛至直径小于50毫米的灰渣被振动筛供入窑中，并在其中由灰渣熔化炉211废气处理道G内的空气加热器(热交换器)212干燥;以及一台磁分选机206，用于由干燥后的灰渣中去除金属。因此，上述灰渣预处理单元201具有以下问题它具有复杂的灰渣预处理步骤(块状物料的去除，振动筛分离，破碎，干燥，金属的去除)，并且由于进行以上各步骤的设备变得复杂，使得趋于发生事故，而且使预处理单元所占的空间变大。现在参照图1-8斜述本发明的灰渣熔化炉设备的一个实施方案。
如图1所示，由灰渣焚烧炉焚烧后灰渣在用冷却水冷却后由此炉内排出，因而它除含有固体颗粒和金属之外还含有大量的水。因而，该灰渣熔化炉设备配置有预处理单元1，用于经加热和熔化灰渣而成渣的灰渣熔化炉2，用于处理由熔化炉2所排出废气的废气处理单元3。
也就是说，用于对自灰渣焚烧炉(未示出)所排出的灰渣进行预处理的灰渣预处理单元1包括一台块状物料去除装置11;一台干燥分选机12，用于由灰渣中去除直径大于50毫米的固体颗粒;一台干燥分选机12，它接受来自装配于废气处理单元3中的空气加热器(热交换器)42的干燥空气，通过管道50输入的干燥空气能解决上述问题，而且它将灰渣中的水含量减至10%-20%(重量)。一台破碎机13，用于破碎干燥分选机12筛出的固体颗粒并将其再次供入干燥分选机;以及一台磁分选机14，用于去除由干燥分选机12筛出并干燥过的金属，其全部机械和装置沿灰渣预处理路线F排列。
如图2所示，上述灰渣熔化炉2具有燃烧气体逆流型烧嘴的形式并配置有形成于炉体21下游侧的熔化室22;设于炉体21上游侧的预热室23;配置在预热室23上游侧的灰渣供料斗24;安装在灰渣供料料斗内用于消除料斗内灰渣A中所形成的桥的架桥除装置25;配置在供料料斗24底部的推料器26，它适用于按预定量以稳定方式将灰渣A供入预热室23;配置在炉体21下游端并与排渣孔27相通的渣冷却室28;配置在渣冷却室28下方使熔渣S冷却以生成水冷渣M的冷却水罐29。此外，熔化室22和预热室23的炉底由上游端朝在下游侧上的排清孔27向下倾斜，另外熔化用燃烧器31安装在熔化室22的顶壁上，而预热室23的顶壁与废气孔32相连，废气管道33则连在废气孔32上。标号34表示安装在熔化室22和预热室23之间顶壁上的辅助空气喷嘴。
此外如图1所示，废气预处理单元包括废气冷却器41，用于将灰渣熔化炉2的约1100℃的废气冷却到约500℃;上述的空气加热器42，用于与约500℃的废气换热而获得350℃的高温空气;袋式过滤器43，用于收集由空气加热器42排出的小于200℃的废气中所含的粉尘，抽风机44和管道45，以上全部装置均沿废气排出路线G排列。与空气加热器42连接的有空气供入管46，鼓风机47的排风孔通过第一调节阀48连接于空气供入管46。此外，起自空气加热器42出口并连接到熔化燃烧器31上的助燃空气进气管49被中途分支而连接到干燥空气管50上，而干燥空气管50连接到干燥分选机12上。
接着，依次详述干燥分选机12，架桥去除装置25和炉尘推料器26。
如图3所示，干燥分选机12包括配置在外壳61中的筛62，它的一端由外壳的一端朝外壳的另一端倾斜;在外壳61的一端朝上地形成的炉尘供入孔63，炉尘通过它供入;干燥空气排出孔64;在筛62之下形成的固体颗粒排出孔66;以及与干燥空气管50相连的干燥空气供入孔67。如图4所示，筛62应这样构成多个类似于梳子的刀形板62b在两个振动框架62a之间以多级形式配置，相互间隔一定距离，振动器62C连接到壳体61的一端上，它的输出轴则分别连接在振动框架62a上。
如图1所示，一台红外水份测定仪69用以确定炉尘A中的含水量，它与由干燥分选机12导向磁性分选机的灰渣供入管68相连，所确定的数值被输入熔化炉控制装置70。此外，排气调节管71与干燥空气管50相连，管71的顶端敞开于大气中，第一干燥空气调节阀72在管50和71连接点的上游侧与空气管50相连，而第二干燥空气调节阀73在该连接点下游侧与管50相连。此外，第三干燥空气调节阀74与排气调节管71相连，第一至第三干燥空气调节阀72-74均由熔化炉控制装置71这样地控制，使得灰渣A的含水量变为约10-20%(重量)。在此情况下，当灰渣A的水含量小于10%(重量)时，在它被供入熔化炉2的时候更趋于散开，而且随废气排出的灰渣A的量增加。而如果灰渣A的含水量超过20%(重量)，则先前供入灰渣熔化炉2的部分灰渣因熔化燃烧器的加热而成块，但仅是其表面固结，这使得由推料器26推入炉子2的后续的软灰渣A不能使表面固结的炉尘块朝下移动，从而导致向熔化炉2中供入灰渣A变得困难，并且熔化灰渣A所需的热能增加。
如图5所示，架桥去除装置25配置有可沿供料料斗24内表面垂直运动的滑板元件，以及用于驱动该滑板元件的驱动机构。
也就是说，可通过导槽83垂直滑动的滑板81(作为滑板元件)被配置在具有例如80°倾斜角的灰渣供料料斗24的内壁表面24a之上。该滑板81与气缸(驱动机构)82的活塞杆82a连接，气缸82则配置在灰渣供料料斗24的上方。因此，当受气缸82驱动而朝前或朝后运动时，滑板81通过导槽83的被导向而沿供料料斗24的内壁表面24a垂直运动，从而使得附着在滑板81上的灰渣运动而在灰渣A的压缩层中引发破裂，借此而防止在灰渣A中产生架桥现象。
如图2和图6所示，灰渣推料器26包括一个灰渣供料孔91，它具有入口侧的压实通道92和出口侧的扩张通道93;以及推料块95，它可借助于推料缸(朝前和朝后装置)94相对于灰渣供料孔91朝前和朝后运动。通道92由推料块95的突出端以其在100毫米-200毫米范围内的长度直线延伸，它具有与推料块95前部形状相同或比其稍大的矩形截面。此外，构成扩张通道93与预热室23变得相互连贯，这样一来通道93的顶壁93a由压实通道92朝上宽展一角度θu＝5-30°，而两个侧壁93b均朝侧面宽展一角度θs＝5-30°。因此，当推料块95在推料缸94的作用下朝供料孔91伸入时，由于预热室23内灰渣A的阻力和供料的摩擦阻力，灰渣供料料斗24中的灰渣A受压而在灰渣供料孔91的压实通道92中被压实，并从而由扩张通道93供入预热室23。
压实通道92的长度L的范围被设定为100毫米-200毫米的原因是，当该长度L小于100毫米时，灰渣A则在未被压实的情况下供入预热室23，这就使得供料量变得不稳定，而当该长度L超过200毫米时，灰渣A的受压程度则变大并易于固结，这可能导致灰渣供料孔91堵塞。此外，扩张通道94呈锥形朝端部宽展的原因是由于这样做可使压实的灰渣A平稳地供入。应当说明的是，在本实施方案中，压实通道92沿直线构成，但其呈锥形从而朝向端部变得较窄且长度变短。
接着说明上述结构的灰渣熔化炉装置的操作。
首先将含有大量水并由垃圾焚烧炉排出的灰渣A供入灰渣预处理单元1的大块废料去除装置11，在除去大块金属和大渣块后，将其供入干燥分选机12，在其中驱动振动器62C的振荡梳状刀形板62b，以使得投入灰渣供料口63的灰渣A通过梳状刀形板62被分离而落下，同时使被分离的灰渣A与通过干燥空气供入孔67引入壳体61中的高温干燥空气直接接触而被干燥。此外，不能由梳状刀形板62b之间中落下的大块固体颗粒在梳状刀形板62b之上滑下，接着被排入固体排料孔65，在用输送装置(未示出)供入破碎机13内而被破碎后，再次供入干燥分选机12。
在此情况下，由灰渣排出孔66通过供料管68的灰渣A的含水量由水份测定仪69确定，根据水份测定仪69所确定的数值，使用熔化炉控制装置70控制第一到第三干燥空气调节阀72-74，使该含水量为约10%(重量)-20%(重量)，并且还控制了引入干燥分选机21的干燥空气量。从而能够按照灰渣A的供入量或含水量的变化将灰渣A适当地干燥并连续地供入。这样，由干燥分选机12排出的灰渣A被除去金属，然后供入灰渣熔化炉2的灰渣供料斗24。
灰渣供料料斗24中，以预定的间隔操作架桥去除装置25的气缸82，以使滑板81在每个预定时间周期内垂直运动，使堆积在灰渣供料料斗24中的灰渣A的压缩层破裂，从而因其自重而消除该层。因此防止了架桥现象的产生并平稳地提供灰渣A。
此外，在灰渣A由灰渣供料料斗24通过供料孔91供入预热室23的位置处，由于灰渣推料器26的推料缸94驱动的推料块95的伸出运动，使灰渣A被推入灰渣供料孔91的压实通道92，并因预热室23内的灰渣A的阻力和摩擦阻力而被压缩，从而便得灰渣A被压实至一个基本恒定的密度，并由扩张通道93平稳地被供入预热室23。
按照本实施方案，具有固体分离和干燥两个综合功能的干燥分选机被配置在灰渣预处理单元1中，因而当与现有技术中的单独设置具有固体分离功能的振动筛203和具有干燥功能的回转窑205(该两个装置为进行灰渣理均需要是大尺寸的)的设备相比较时，使用本发明就有可能明显减小灰渣预处理单元1所占的空间并简化预处理的途径F，从而减少因复杂的预处理工艺所导致的事故。此外，由于干燥分选机21具有固体分离和干燥两个功能，这就可能防止灰渣A粘附于固体分离单元如筛23之上。
此外，与现有技术相比较，在现有技术中灰渣供料料斗内没有架桥去除装置25，因而在其中每2-4小时便产生一次架桥现象，本发明则由于通过架桥去除装置25可防止架桥现象的产生，所以使能在大于24小时的期间连续提供灰渣。此外，在本发明中虽然将炉尘A被描述为被干燥至含水量为10%(重量)-20%(重量)，但实际上甚至当灰渣A的含水量处于20%(重量)-35%(重量)时，就已可能防止架桥现象的发生。
在本实施方案中，用气缸作架桥去除装置25的驱动机构，但也可用液压缸或电机，此外也可在灰渣供料料斗24的内壁表面24a上配置两块或更多块滑板。
此外，灰渣推料器26能以基本上均匀的压力将灰渣A压实到均匀的密度，而不会因灰渣A在灰渣供料料斗24中或在预热室23中的堆积而受到大的影响，从而总能以恒定的量将灰渣A供入炉内。此外，在压实通道92中被压实的灰渣A起着密封的作用，结果防止了外部空气与预热室23和供料料斗24内部之间的燃烧气体的进入和流出，从而使炉体21中的温降得以防止并能有效地进行灰渣的熔化。另外，由于灰渣A的原实和固化，在预热室23或熔化室24中灰渣A的供料能平稳地进行，并且在炉体21中灰渣A的散开量减少，从而明显减少了随燃烧气体散失的灰渣量。
图7示出了适用于大尺寸灰渣熔化炉的推料器的另一实施方案。灰渣推料器100装备有多个推料块101和同样数量的用于各自朝前或朝后移动推料块的推料缸102，从而即使当相邻的推料块101各自朝前和朝后运动时，也能通过压实通道103将灰渣压成基本恒定的密度，并且通过扩张通道104被平稳地供入预热室23。
图8示出了燃烧气体逆流燃烧器型的灰渣熔化炉110，它配置有上述结构的架桥去除装置25和推料器26。也就是说，灰渣熔化炉110配置有一台在炉体111中心处构成的熔化室112;一个配置在熔化室112上游侧的炉尘供料料斗113;灰渣推料器26，它借助于能相对灰渣供料孔91朝前和朝后移动的推料块95，并按预定量将灰渣供入熔化室112，而灰渣供料孔91设于灰渣供料料斗113的底部;一个冷却室116，它有一个冷却水罐115并通过出渣口114在熔化室112的下游侧与熔化室112相连。此外，熔化室112的底由安装有灰渣供料料斗113的其上游侧向着其上有渣排出孔115的下游侧倾斜，并且废气管117与渣冷却室116相连。此外在熔化室112的顶壁上配置有熔化燃烧器118。这一实施方案也能达到与前述实施方案相同的效果。
权利要求
1.灰渣熔化炉设备，该设备包括用于预处理含大量水并被供入灰渣熔化炉的灰渣预处理单元，所说的预处理单元包括一台干燥分选机，用于由灰渣中去除尺寸大于预定值的固体颗粒，并用于干燥灰渣；一台磁分选机，用于由干燥分选机干燥过的灰渣中去除金属；以及一根干燥空气管道，用于将由灰渣熔化炉所排出废气的已回收了热的高温空气引入干燥分选机以作为干燥空气。
2.权利要求1所述的灰渣熔化炉设备，其中的干燥分选机包括一台由振动器驱动的振动框架，以及一台具有多个相距一定间隔，并以一系列阶梯形式安装在振动框架中的梳状刀形板的振动筛。
3.权利要求1所述的灰渣熔化炉设备，其中灰渣预处理单元包括用以确定由所述干燥分选机所排出的灰渣含水量的水份测定仪，以及一台接入干燥空气管道中的用于根据水份测定仪所确定数值操作干燥空气调节阀的控制装置。
4.灰渣熔化炉设备，包括一台灰渣熔化炉，该炉包括一个灰渣供料料斗，该料头配置有可沿所说灰渣供料料斗内壁表面垂直运动的滑动板元件，以及一台用于驱动所述滑动板元件的筛。
5.灰渣熔化炉设备，它包括一台熔化炉;一个供料料斗;一个灰渣供料孔，它用于在所说灰渣熔化炉和所说灰渣供料料斗之间建立通道;以及一台灰渣推料器，它具有一个在驱动机构作用下可相对于灰渣供料孔作朝前和朝后运动的推料块，其中横截面基本与推料横截面相等的压实通道在预定的由所说推料块的突出端至出口侧的长度范围内延伸。
6.权利要求5所述的灰渣熔化炉设备，其中在所说压缩通道的出口侧以下列方式形成扩张的通道，即扩张通道的截面形状朝着灰渣熔化炉变得较宽。
7.将炉尘供入灰渣熔化炉的方法，其特征在于，使用可相对于所说灰渣供料孔作朝前和朝后运动的推料块将灰渣由与灰渣供料料斗和灰渣熔化炉相连通的灰渣供料孔以下述方式供入炉内，即通过推料块的延伸将灰渣供料料斗中的灰渣在被压实的同时，推入炉内。
全文摘要
在对待供入炉内的灰渣进行预处理的路线中，设置一台干燥分选机，它具有由灰渣中去除大于预定尺寸的固体颗粒的分离功能和将灰渣干燥的干燥功能，及一台由已干燥的灰渣尘中去除金属的磁选机。此外配置有一根干燥空气管道，用于将由灰渣熔化炉所排出废气经热回收的高温空气引入干燥分选机。因而通过具有分离和干燥功能的干燥分选机，可简化炉尘预处理工艺并减小设备所占空间。
文档编号B03B9/04GK1100510SQ9410888
公开日1995年3月22日 申请日期1994年5月31日 优先权日1993年6月1日
发明者石田美智男, 桑原努, 川口敏, 河野正, 青木智广, 关口善利, 佐佐木邦夫, 下谷英雄 申请人:日立造船株式会社