专利名称：废弃物处理设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及邻接水泥制造设备设置，利用水泥分解炉卫生地对废弃物进行处理用的废弃物处理设备。
背景技术：
近年来，即使是在例如发展中国家，也随着生活水平的提高，也越来越需要对垃圾进行卫生处理，其焚烧处理量在增大也在预测之中，但是也存在建设一般的垃圾焚烧炉需要很大的费用，需要很长的工期的问题。而且也需要评价焚烧炉对周围环境的影响，对附近的居民公开信息，因此在开工之前需要有很长的时间来准备。而且在我国还存在掩埋焚烧炉发生的炉灰的掩埋处理场不足的问题，在设立新垃圾处理场的情况下，灰熔融炉的设置和灰的再利用方法的确立等是必要条件。另一方面，水泥行业向来为了降低水泥制造成本，有将可燃性废弃物作为燃料的一部分利用的动向，例如专利文献1所公开的那样，该文献提出有效利用已有的水泥制造设备对废弃物进行卫生处理。在该例子中，在气化炉中将废弃物热分解，从发生的热分解气体中分离碳和灰分，然后将热分解气体提供给水泥窑(烧成炉)，将碳和灰分提供给预热器。也就是说，在上述已有技术例子中，可以将气化炉发生的热分解气体作为燃料气体的一部分利用，同时将碳和灰分作为水泥原料利用，但是必须将两者加以分离，用另外的系统提供给水泥制造设备，因此存在系统繁杂的困难。又，通常垃圾的发热量为1000 3000千卡/千克左右，比在水泥窑中通常使用的燃料(在使用媒的情况下，低等级媒的发热量为5000 7000千卡/千克)低，因此在将来自垃圾的热分解气体混在一起使用时，窑内的温度偏低，从而也有燃费不理想的可能。而且来自垃圾的热分解气体中包含的水蒸气对水泥熟料的性状可能有不良影响， 热分解气体在水泥窑中燃烧时，有发生热点生成附着物的可能。对此，本申请的发明人开发出将气化炉发生的热分解气体与碳和灰分一起提供给水泥制造设备的分解炉或烧成炉(窑)的技术并且首先申请了专利(专利文献2)。由于分解炉的温度比窑低，大约是900°C左右，所以在这里提供的热分解气体和碳作为燃料得到有效利用，灰分也成为水泥原料的一部分。又，在分解炉中通入来自窑中的高温废气，作为喷射气流将水泥原料吹上去，因此在这里提供的热分解气体也一边燃烧一边向上吹，与水蒸气等一起被输送到预热器。因此， 不担心在窑内发生水泥熟料性状恶化和附着物的问题。专利文献1 特许第3838951号公报。专利文献2 中国专利申请公开CN101434461A。
实用新型内容但是，即使是像上面所述把热分解气体提供给分解炉，如果其量过多则会发生如下所述的不良情况。例如由于某种故障，气化炉运行停止的情况下，从该处向分解炉的热分解气体的供给也会停止，因此在分解炉中即使增加煤炭等的使用量也会产生燃料供应不足的问题，可能造成运行故障。又，废弃物也因其种类的不同发热量有很大差异，其热分解气体的发热量波动也很大，在各不同时间处理场集中的废弃物的种类不同，其发热量也有很大变动。因此，如果提供给分解炉的热分解气体的量多，则因其燃烧产生的发热量变动也会造成分解炉温度的变动。也就是说，如果对分解炉提供作为燃料的热分解气体的量增多，有可能妨碍水泥制造设备的稳定运行。鉴于上述存在的问题，本实用新型的目的在于，在将气化炉发生的热分解气体在保持其含有的碳和灰分原封不动的情况下输送到水泥制造设备中时，确保该水泥制造设备运行的稳定性。 为了实现上述目的，本实用新型的邻近水泥制造设备设置的废弃物处理设备，具备使废弃物气化发生热分解气体的气化炉、以及将在所述气化炉发生的热分解气体在保持其含有的碳和灰分原封不动的情况下输送到所述水泥制造设备的水泥分解炉的气体输送通道；所述废弃物处理设备配置为使来自所述气化炉的热分解气体的流量与从所述分解炉排出的废气的流量之比被限制于规定的流量比以下。例如，所述废弃物处理设备具备调整所述气化炉的废弃物投入量的输送装置，以使所述热分解气体的流量与从所述水泥分解炉排出的废气的流量之比在所述规定的流量比以下；其中，所述废弃物处理设备还具备转速可调的送风机及开度可调的调节风门中的至少一个以调节空气供给量，其中，所述气化炉的废弃物投入量与空气供给量根据所述气化炉和所述水泥分解炉中的至少一方的压力调
iF. ο在具有这样结构的废弃物处理设备中，在气化炉中废弃物热分解发生热分解气体时，利用气体输送通道将该热分解气体在保持其含有的碳和灰分原封不动的情况下输送到水泥分解炉，在分解炉中燃烧。这时热分解气体和碳的燃烧发生的热量因废弃物的种类等的关系而有较大的变动，但是如果将热分解气体的流量与分解炉排出的废气的流量之比限制于规定的流量比以下，则能够抑制分解炉的温度变动。又，如果由于某种故障造成气化炉运行停止，热分解气体和碳的供应也停止，如果其量小，也可以通过增加煤炭等的供应维持分解炉的运行状态。也就是说，通过将气化炉向分解炉输送的热分解气体的流量与分解炉来的废气流量之比限制于规定流量比以下，能够实现水泥制造设备的稳定运行。具体地说，将通过所述气体输送通道的热分解气体的流量相对于从所述分解炉排出的废气的流量之比规定为例如0. 3以下的流量比即可，如果是这样调整投入气化炉的废弃物投入量，而且气化炉是流动层式的气化炉，则也可以调整流动化空气的流量，抑制热分解气体的发生量。例如投入气化炉的废弃物投入量和流动化空气的流量根据该气化炉和分解炉的负压的大小进行调整，可以维持于上述流量比以下。通常在水泥制造设备的分解炉中，诱发窑中的废气等形成负压状态，在这里，如果热分解气体流入，则相应于该流量，负压变小。从而，如果根据该分解炉的负压而诱发热分解气体的气化炉的负压的大小，调整废弃物的投入量和流动化空气的流量，则能够控制热分解气体的发生量，将流入该分解炉的流量维持于规定值以下。[0020]又，如果这样利用分解炉的负压从气化炉诱发热分解气体，在气体输送通道和气化炉内也能够保持负压状态，则热分解气体不向外部泄漏是理想的情况。为了这样输送热分解气体，而且将作为输送源头的气化炉内维持于负压，往往在气体输送通道的中途设置送风机，但是在来自废弃物的热分解气体中包含碳和灰分时，其一部分会在送风机的叶轮等上附着堆积，造成叶轮本身的磨耗，有可能发生故障。为了防止发生这样的麻烦，也考虑从热分解气体中去除碳和灰分，但是为此需要去除装置，而且由于去除的碳和灰分的温度低，不适于在后面的工序中再度利用。又，送风机的出口有可能局部处于正压，万一发生这样的情况，热分解气体有可能向管道外喷出。如果这点也考虑到，则通过气体输送通道的热分解气体的流量，与从分解炉排出的废气的流量之比最好是在例如0. 2以下，到此为止，如果使流量比为较小值，这相比原来流过分解炉的窑废气等流量，追加的热分解气体的流量相当少，因此能够将分解炉内的负压维持在足够大的状态，能够利用该负压诱发热分解气体，而且气化炉也能够维持负压状态。从而，在气体输送通道的中途也可以不设置送风机，不用担心热分解气体中的碳和灰分在其上附着、堆积，造成送风机故障。也不用担心万一送风机出口变成正压，热分解气体喷出。在这里，作为气化炉，有采取低温气化方式的流动层式类型以及窑式，作为高温气化方式有轴式，但是如果采用低温气化方式，则有废弃物内的铁、铝等可以不被氧化地加以回收的优点。又，流动层式的方法比窑式反应效率(气化效率)高，也有设备紧凑的优点，因此最好是采用这种流动层式的气化炉。而且如果气化炉采用能够供给辅助燃料的结构，则即使是对发热量低的废弃物进行处理的情况下，也能够将气化炉的层温度维持于必要的水平。作为这样的辅助燃料，具体地说，可以采用微细碳粉，这可以从上方投入流动层。在这种情况下，如果微细碳粉的颗粒过细，则会跟着热分解气体流从气化炉排出，另一方面，如果颗粒过大，则在流动层内聚集下沉，有可能不会充分对燃烧作出贡献。由于这种情况，微细碳粉的平均粒径最好是0.1 3mm左右，即、气化炉形成能够将平均粒径为0. 1 3mm的粉末状辅助燃料投入到所述气化炉内的流动层的结构。还有，辅助燃料不限于微细碳粉，除此以外还可以采用例如废轮胎、塑料、木片、 碳、泥炭化合物等，只要是能够在流动层内燃烧的物体，不管其种类如何。又可以在所述气体输送通道的中途配设喷射装置以吹入压缩空气。如果这样做， 也可以去除气体输送通道的壁面上附着、堆积的碳和灰分。又，对于与气体输送通道连通将热分解气体引入分解炉的气体导入口，也为了抑制碳和灰分的附着、堆积，使该气体导入口相对于水平面向下倾斜设置。而且，即使是水泥制造设备中没有分解炉，从烧成炉来的高温废气流入水泥预热器的情况下，如上所述，将来自气化炉的热分解气体的流量相对于预热器排出的废气的流量之比限制于规定的流量比以下，以此能够将预热器内的负压维持于充分大的状态，借助于该负压诱导热分解气体，而且能够使气化炉保持于负压状态。本发明提供又一种邻近水泥制造设备设置的废弃物处理设备，具备使废弃物气化发生热分解气体的气化炉、以及将在气化炉发生的热分解气体在保持所含的碳和灰分原封
5不动的情况下输送到所述水泥制造设备的预热器的气体输送通道；其中，所述废弃物处理设备配置为利用所述预热器中的负压通过所述气体输送通道输送所述热分解气体到该预热器，将该热分解气体的流量与预热器排出的废气流量之比限制于规定的流量比以下。如以上所述，如果采用本实用新型，用气化炉使废弃物气化，将发生的热分解气体在保持含有的碳和灰分原封不动的情况下向水泥制造设备的分解炉等输送，可以将其作为燃料使用。这时，使热分解气体的流量与从分解炉等来的废气流量之比限制在规定的流量比以下，以此能够抑制分解炉的温度变动，可以确保水泥制造设备运行时的稳定性。而且利用分解炉等的负压输送热分解气体，也能够将气化炉内保持负压状态。
图1是本实用新型第1实施形态的废弃物处理设备以及水泥制造设备的系统图。图2A是从旋转窑一侧观察上述水泥制造设备的分解炉的放大图。图2B是变形例的分解炉的与图2A相当的图。图3A是表示气化炉中发生的气体量的变动的一个例子的曲线图。图3B是表示分解炉内的压力变动的一个例子的曲线图。图3C是表示气化炉内的压力变动的模拟结果的曲线图。图4是表示热分解气体流量与窑废气流量之比与气化炉内的压力之间的关系的模拟结果的曲线图。图5A是表示热分解气体的流量比与从分解炉来的总废气流量比之间的相互关系的曲线图。图5B是表示热分解气体的流量比与分解炉中的煤发热量比之间的相互关系的曲线图。图6是冷却器废气流入分解炉的第2实施形态的与图1相当的图。图7是具备具有旋转分解室和混合室的分解炉的变形例的与图1相当的图。图8在周壁的中途具有环状的细腰部，向其近旁引入再燃烧用的空气的变形例的与图1相当的图。图9是不具有分解炉的变形例的与图1相当的图。符号说明100 废弃物处理设备；1气化炉；6气体输送线(气体输送通道)；6a喷射装置；7微细碳粉的供给装置；200 水泥制造设备；10悬挂式预热器；20分解炉；27气体导入口 ；40空气淬火冷却器(熟料冷却器)。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型的理想的实施形态进行说明。图1是第1实施形态的废弃物处理设备100以及与其相邻设置的水泥制造设备200的总体系统图。图中左侧表示的废弃物处理设备100在气化炉1中使废弃物热分解，将发生的气体(热分解气体)用在水泥的烧成工序中混合燃烧。该热分解气体的量为例如2 3万Nm3/h左右，比图中所示的水泥制造设备200的废气量(例如30万Nm3/h)少得多，因此废弃物处理设备100可以对已有的水泥厂几乎不加修改地设置于其附近。一废弃物处理设备一在废弃物处理设备100中收集例如家庭来的一般废弃物、包含废塑料的工业废弃物等以及包含可燃性物体的废弃物。这些废弃物通过陆上输送等运来，被投入槽2内的料斗加，利用未图示的破碎机进行破碎。这样破碎过的废弃物利用吊车3输送到由投入料斗和传送带等构成的输送装置4，借助于该输送装置4的动作送到气化炉1。输送装置4的输送带是例如螺旋输送器，通过改变其工作速度，可以调整每单位时间投入气化炉1的废弃物投入量。借助于此，能够与下面所述的流动化空气流量的调整一起抑制气化炉1的温度状态和热分解气体的发生量。也就是说，作为一个例子，气化炉1是流动层式的气化炉，在炉内的下部形成的流动沙(流动介质)的层(流动层)借助于空气流动化。送往流动层的流动化空气在图例中利用电动送风机5从废弃物的槽2吸出，被提供给气化炉1。因此废弃物的槽2内保持于负压， 异常臭味不容易泄漏到外部。又，在从送风机5到气化炉1的空气供给通道fe的中途，设置开度可以调整的调节风门(未图示)，借助于此，可以以很好的响应特性对空气供给量进行控制。而且可以改变上述送风机5的转速和调整调节风门的开度，以此调整流动化空气的流量。例如，如果增加流动化空气的流量，使所述废弃物的投入量增加，则气化炉1的层温度保持一定而热分解气体的发生量增大。气化炉1的流动层温度通常为500 600°C左右(最低也有450°C以上)。在该高温的流动层中，废弃物一边在流动沙的作用下分散，一边热分解，废弃物的一部分燃烧也促进热分解。一般的废弃物发热量大约为1000 3000千卡/千克左右，因此其一部分燃烧能够将流动层的温度维持于适当温度，但是，因废弃物种类的关系，如果是其发热量小的(例如低于1000千卡/千克的)所谓低品位废弃物，则流动层的温度低。因此，本实施形态的气化炉1 (具体结构未图示)靠近输送装置4设置微细碳粉供给装置7，以从废弃物投入口向气化炉1内投入作为辅助燃料的例如微细碳粉。利用这种供给装置7从上方向流动层投入的微细碳粉的平均粒径为0. 1 3mm左右。微细碳粉的粒径为0. Imm时，根据计算，其最后速度为约0. 9m/s,比在气化炉1内上升的热分解气体和空气的流速(气体基准的空塔流速)稍低，因此其大部分飞散，对流动层的燃烧没有贡献。另一方面，如果微细碳粉粒径过大，则很快就在流动层内下沉，恐怕对燃烧不大有贡献。粒径3. Omm的微细碳粉在500°C左右的流动层内燃烧所需要的时间约为粒径0. Imm 的颗粒的数十倍，为了对层内的燃烧有贡献，必须确保颗粒在层内的滞留时间。在这里，粒径3. Omm的微细碳粉的最小流动化速度根据计算，约为1. 8m/s,与流动层的空气基准的空塔流速相同，因此如果平均粒径在3. Omm以下则没有问题。因此，根据需要提供微细碳粉，能够将流动层的温度维持于适当的范围，被投入的废弃物能够有效分解气化。该热分解气体从气化炉1的上部排出，借助于气体输送线6(气体输送通道)输送到水泥制造设备200。在热分解气体中，作为未燃烧成分的碳和灰分构成小颗粒浮游着，与热分解气体一起被输送。流动层式的气化炉1中，废弃物被流动沙的流动所粉碎，因此碳和灰分的粒径容易变小，这对于防止其附着、堆积是有利的。在本实施形态中，从气化炉1来的气体如下所述利用分解炉20的负压输送，因此气化炉1内也保持负压，热分解气体不会向外部泄漏。热分解气体由于能够利用分解炉20 的负压输送，所以在气体输送线6中不设置送风机。因此不用担心送风机的叶轮等上附着、 堆积热分解气体中的碳和灰分引起故障。但是在气体输送线6的管道内壁面上，随着时间的推移有附着、堆积碳和灰分等的情况发生，因此会造成压力损失的增加，所以在本实施形态中，在气体输送线6的中途在规定以上的间隔配设多个喷射装置6a。利用这个喷射装置6a，将未图示的压缩机提供的压缩空气间歇性地吹入管道中，能够将堆积的碳和灰分吹走。还有，在气体输送线6中途也设置开闭式的调节风门，可以在废弃物处理设备100的运行休止时将调节风门关闭。相对于这样将废弃物的热分解气体从气化炉1的上部向气体输送线6排出，包含作为气化炉1中的热分解后的残渣的金属片的不燃烧物通过流动沙下层与流动沙一起从气化炉1的下端落下。也就是说，废弃物的残渣利用流动层进行所谓比重分离。这样从气化炉1排出的沙和不燃烧物利用未图示的传送带等输送，利用图外的分级装置分离的沙返回气化炉1。另一方面，利用分选装置从不燃烧物中选出金属成分，其余的不燃烧物用作水泥原料。一水泥制造设备一水泥制造设备200在图例中具备一般的NSP窑。水泥原料在作为预热器的悬挂式预热器10中预热后，用分解炉20加热到900°C左右(煅烧)，在作为烧成炉的旋转窑30中， 以1500°C左右的高温烧成。通过旋转窑30的烧成物在空气淬火冷却器40中骤冷，成为颗粒状的水泥熟料，然后送到图外的精制工序中。上述悬挂式预热器10具有在上下方向并排设置的多级旋流器11。旋流器11分别一边利用旋流输送水泥原料一边与从下级吹入的高温废气进行热交换。该废气流如下所述，从旋转窑30来的高温废气(以下简称为“窑废气”)通过分解炉20内上升，被提供给最下一级的旋流器11。窑废气如图中虚线所示，通过旋流器逐级上升，到达最上一级的旋流器 11，从该处向废气管线50流出。如图所示，在废气管线50设置诱导窑废气将其往烟囱51送出的大容量的诱导通风机52，在该诱导通风机52的更前一侧、即废气流的上游侧，介入设置气体冷却器53 (例如锅炉)以及集尘机54。诱导通风机52通过悬挂式预热器10和分解炉20从旋转窑30引导大量废气，同时还如上所述在分解炉20内形成负压，因此具有从气化炉1诱导热分解气体的功能。另一方面，在悬挂式预热器10的各旋流器11中，如上所述水泥原料与高温窑废气进行热交换后，如图中实线所示，向下方降落，向下一级旋流器11移动。这样从最上一级的旋流器11依序逐级通过多个旋流器11时，水泥原料得到充分预热，从最下一级的上面一级旋流器11向分解炉20提供。分解炉20在上下方向延伸地设置于旋转窑30的窑后部，在其下端连接大概为L 字形的下部管道21，再与旋转窑30之间进行连接，另一方面在分解炉20上端连接大概为 L字形的上部管道22，再与悬挂式预热器10的最下一级的旋流器11之间进行连接。图2A 中，从旋转窑30侧面可以看到，分解炉20下部分别设置微细碳粉那样的辅助燃料的供给口沈、引入从上述气化炉1来的热分解气体的气体导入口 27、以及作为使其燃烧用的空气从空气淬火冷却器40来的高温冷却废气(空气)引入用的空气导入口 25。在图例中，空气导入口 25和气体导入口 27都相对于水平面向下倾斜设置，在图 2A，像黑白箭头分别表示的那样，燃烧用的空气和热分解气体向下流入。这些热分解气体和燃烧用空气利用分解炉20内的负压吸引，换一种看法，就是利用窑废气同时还有诱导通风机52诱导，还有，作为一个例子，也可以如图2B所示，将气体导入口 27连接于空气导入口 25的中途，一边将热分解气体与燃烧用的空气混合，一边使其流入分解炉20内。窑废气通过下部管道21流入分解炉20下端，如图2A、2B中灰色的箭头所示形成喷流，沿着上下轴线20a向上吹。然后，所述热分解气体和燃烧用空气向下流入该分解炉20 内时，这些热分解空气和空气流不伴随窑废气流通过分解炉20，而在该分解炉内用足够的时间燃烧。另一方面，从水泥投入口观投入的水泥原料跟着如上所述的窑废气的喷流向上吹，在通过分解炉20内上升时被加热到900°C左右，石灰成分的80 90%发生脱二氧化碳反应。然后，从分解炉20的最上部通过上部管道22被送往悬挂式预热器10的最下一级旋流器11。在这里，窑废气与水泥原料分离，向上一级旋流器11移动，另一方面，水泥原料从旋流器11的下端落下到达旋转窑30的入口。旋转窑30是将一个例如70 IOOm的横向长圆筒状的旋转窑从入口向出口稍微向下倾斜配置形成的。旋转窑围绕其轴心缓慢旋转，以此将水泥原料向出口侧输送。在该出口侧配设燃烧装置31，煤、天然气、重油等燃烧产生的高温燃烧气体向入口侧喷出。被燃烧气体包围的水泥原料发生化学反应(水泥烧成反应)，其一部分烧成到半熔融状态。该水泥烧成物在空气淬火冷却器40中受到冷风骤冷，形成颗粒状的水泥熟料。而且，尽管图示及详细说明省略，水泥熟料储藏于熟料仓库后，添加石膏等进行成分调整，然后经过研磨粉碎为细粉(精加工工序)。另一方面，从烧成物中取得热量升高到800°C左右的冷却器废气，如上所述，作为燃烧用的空气提供给分解炉20。也就是说，回收废热使分解炉 20中的燃烧用空气升温，以此谋求提高热效率。在如上所述的基本结构的基础上，还在本实施形态的水泥制造设备200中，为了防止通过悬挂式预热器10和分解炉20循环时气体中的氯成分和碱成分浓缩，设置旁通管线60。也就是说，像本实施形态这样在水泥制造设备中混烧废弃物的热分解气体时，在原来在废弃物中包含的氯成分和碱成分在的影响下水泥熟料中的氯成分和碱成分浓度有变高的倾向，也可能有发生附着的麻烦。因此，在图示的水泥制造设备200中，利用连接于分解炉20的下部(或下部管道 21)的旁通管线60将气体的一部分抽出，在用冷却器60冷却后送往旋流器62 (分级器)将灰尘分级。利用风扇63对冷却器61送冷风，通过将抽出的气体骤冷到氯化物等的熔点以下，将抽出的气体中的氯成分或碱成分作为固体(灰尘)分离。[0081]然后在旋流器62中将抽出的气体中的灰尘分级为粗粉和微粉，几乎不包含氯和碱成分的粗粉从旋流器62的下端落下，借助于一部分省略表示的回流管线60a返回分解炉 20。另一方面，氯成分和碱成分浓度高的微粉和从旋流器62抽出的抽气一起被排出到旁通管线60的下游侧管线60b，由集尘机54捕集。还有，在图1中，表示出将旁通管线60的下游侧管线60b连接于废气管线50的中途，共用将窑废气送往烟囱51用的诱导通风机52、气体冷却器53、以及集尘机54，但是实际设备中设置专门用于旁通管线60的诱导通风机、气体冷却器、以及集尘机，使其独立于废气管线50。一热分解气体的流量比一如上所述，在本实施形态的废物处理设备100中，利用在水泥制造设备200中诱导窑废气用的负压，从气化炉1中引导出热分解气体，利用气体传送管线6输送到分解炉20。 也就是说，在分解炉20中，利用诱导通风机52诱导窑废气，形成负压状态，如果这些废气的流量足够多，则即使与其相对数量较少的热分解气体流入，也能够维持足够大的负压。在本实施形态中，水泥制造设备200的废气量为气化炉1发生的热分解气体的量的十倍以上，因此分解炉20的负压状态是稳定的，因此，也可以利用该稳定的负压，输送从气化炉1来的热分解气体，在气体输送管线6上不设置送风机。又，气化炉1内也保持负压， 热分解气体不泄漏到外部。但是，热分解气体的流量如果多，则分解炉20的燃烧状态和气化炉1中的热分解气体的发生量等发生变动时，气化炉1暂时不能保持负压状态，热分解气体也又可能向外部泄漏。本实用新型的发明人一边阶段性地增大热分解气体相对于窑废气流量的流量比， 一边利用模拟确认由此引起的气化炉1内的压力变化。首先，图3A 3C表示像本实施形态这样将流量比定为1/10左右时的模拟结果。 图3A表示考虑送往气化炉1的流动层的空气量的变动，以其作为外部扰动提供时的气化炉 1的热分解气体的发生量的变动状态。该气体量的变动借助于模拟求出。另一方面，借助于使用实际水泥分解炉的试验，测定其内部气压的变动状态，图3B的曲线是将该变动幅度扩大到3倍的结果。根据上述气化炉气体发生量的变动和分解炉气体压力的变动进行模拟时，像图3C 所示，得到表示气化炉1内的气体压力变动的曲线。可知该气体压力即使是最大也在一 0. 5kPa以下，流量比为1/10的有余地的状态下，即使热分解气体发生量有变动，气化炉1内也能够保持合适的负压状态。下面，图4表示热分解气体流量的流量比与气化炉1内的压力之间的关系。关系曲线中，实线表示某一流量比下气化炉1内的压力平均值，考虑如上所述变动的是虚线所示的关系曲线。如关系曲线的左端(流量比=0)所示，窑单独运行时的分解炉压力采用一 0.9kPa。随着流量比的增大、即热分解气体发生量的增大，气化炉1内的压力变高，变得接近大气压。根据关系曲线可知，如果像本实施形态这样流量比为0. 1 = 1/10左右，则气化炉 1内的压力为一 0. 5 一 0. 7kPa，热分解气体的流量比为0. 2左右时，像用实线所示的关系曲线表示的那样，气化炉内压的平均值大概为大气压(0)。根据这种情况，可以说，为了以其负压将来自气化炉1的热分解气体输送到水泥的分解炉20，必须将热分解气体的流量降低到窑废气的流量的1/5以下。但是，上述模拟几乎没有对现有的水泥厂作任何修改，是对于在其附近设置废弃物处理设备100的情况进行的模拟。也就是说，通常在水泥厂中，使排出窑废气的诱导通风机52的容量有10%左右的余量，如上所述，热分解气体流量变多，不能够将气化炉1内维持于负压，是在借助于热分解气体的供给，使来自分解炉20的废气流量增加10%左右时。在这里，一般的废弃物的发热量为1000 3000千卡/千克，比煤等低，因此单位燃料气体量的发热量也小。因此，如果以利用在分解炉20中的燃烧确保必要的发热量为前提，如果加上发热量低的废弃物来的热分解气体，则包括来自分解炉20的废气、即热分解气体和微细碳粉的燃烧气体与窑废气加在一起的废气总流量增大。例如，将煤的发热量假定为5500千卡/千克试算，则加上热分解气体产生的总废气流量变化如图5A的关系曲线所示。该管线曲线的横轴是热分解气体的流量与窑废气流量之比，纵轴是总废气流量比、即不加上热分解气体时，为基准的分解炉20来的总废气流量的增加比例。根据该图，可知热分解气体流量比越大，则来自分解炉20的总废气流量越是增大。又如图中实线、虚线、点划线、依序所示，废弃物的发热量越低，则即使是相同流量比，总废气流量也变多。各关系曲线所示的废弃物发热量分别为2500千卡/千克、1400千卡/千克、1000千卡/千克。如虚线表示的关系曲线所示，如果废弃物的发热量为1400千卡/千克，热分解气体的流量比为0. 2时，总废气流量比为1. 1。参照图4，如上所述，这对应于水泥工厂中的窑废气的通风系统有10%左右的余量时，如果流量比为0.2，则对应于气化炉1内为正压。与其相对，如果增强已有的水泥厂的窑废气的通风系统，或在新建设水泥厂时将通风系统的余量设置得比较大，则即使是流量比进一步增大，也能够将气化炉1内维持于负压，假如有20 25%左右的余量，则根据上述图5A的点划线所示的关系曲线，即使是废弃物的发热量为相当低的1000千卡/千克时，也可以使流量比增大到0. 3左右。在下面的图5B的关系曲线中，纵轴是分解炉20的燃烧产生的热量中微细碳粉的燃烧产生的热量的比例(煤发热量比)，调查与横轴的流量比之间的相关关系。流量比越高， 则燃料中热分解气体所占的比例越高，因此煤发热量比变低，热分解气体的发热量越大，则其程度也就是依着点划线、虚线、实线的顺序逐步增强。又可以知道，越是流量比高的时候，热分解气体发热量的不同引起的煤发热量比的变化越大，由于热分解气体发热量的波动而引起的燃烧温度的变大。也就是说，热分解气体的流量比越高，则废弃物种类等的不同而引起的发热量的变动被强烈地反映于分解炉20 的燃烧温度，分解炉20的温度发生变动。对于这一点，观看图5B的三条关系曲线时，煤发热量比的平均值约为0. 8是在流量比为0. 3时，换句话说，那时热分解气体和微细碳粉的燃烧产生的发热量中约80%是微细碳粉的燃烧产生的热量。也就是说，如果使热分解气体的流量比为0.3以下，则可以使微细碳粉的燃烧对于分解炉20的温度处于支配地位，可以说即使热分解气体的发热量的波动大，也能够实现水泥制造设备200的稳定运行。在本实施例中，通过控制输送装置4的工作速度调整向气化炉1的废弃物投入量， 使流量比为1/10左右，同时利用对送风机5的转速控制和对调节风门开度的控制进行调整，控制热分解气体的发生量。作为一个例子，也可以测定气化炉1的负压和气体输送管线 6中的热分解气体的流量、或测量分解炉20的负压和废气流量等，根据该计测值进行控制。如上所述，第1实施形态的废弃物处理设备100中，在气化炉1中，由废弃物发生的热分解气体在保持所含的碳和灰分保持原封不动的情况下，利用输送管线6送到水泥制造设备200，被引入分解炉20。这时热分解气体的流量相对于窑废气的流量比被限制于规定值以下，因此能够抑制分解炉20的温度变动，能够确保水泥制造设备200的运行安全。又，借助于分解炉20的负压输送热分解气体，能够将气体输送管线6和气化炉1 内维持于负压状态，因此在气体输送管线6不设置送风机也可以，不用担心热分解气体中的碳和灰分等附着，堆积于送风机的叶轮等造成故障。也能够防止气化炉1来的热分解气体的泄漏。而且假如由于某种故障造成气化炉1运行停止，停止向分解炉20提供热分解气体和碳，只要相应增加微细碳粉等辅助燃料的供应，也能够使分解炉20运行不受影响。又，气化炉1采用流动层式的气化炉，借助于流动沙的流动将废弃物粉碎到很细的程度，因此热分解气体中的碳和灰分的粒径也容易变小，有利于抑制气体输送管线6中的碳和灰分的附着、堆积。而且通过提供微细碳粉作为附着燃料，即使在处理低品位的废弃物的情况下，也能够充分提高气化炉1的温度，这也有利于抑制气体输送管线6中的碳和灰分等的附着、堆积。而且，在气体输送管线6的中途配设多个喷射装置6a，间歇性地喷入压缩空气，借助于此，也能够去除堆积在气体输送管线6的内部的碳和灰分。而且对于将热分解气体导入分解炉20的气体导入口 27，通过使其向下倾斜，能够抑制碳和灰尘的附着、堆积。一第2实施形态一下面参照图6对本实用新型第2实施形态的废弃物处理设备和水泥制造设备进行说明。该图相当于上述第1实施形态的图1。还有，在该实施形态中，水泥制造设备200的悬挂式预热器10和分解炉20的结构不同于第1实施形态，但是对于分解炉20，除了没有空气导入口 25外，与第1实施形态相同，因此标以相同的符号20。除此以外的相同构成的构件，也标以相同的符号并省略其说明。又，在该图中，气体输送管线6的一部分被悬挂式预热器10所遮蔽，因此配设装置 6a的图示省略，同样，为了方便也省略旁通管线60的图示，但是与第1实施形态一样，在气体输送管线6配设多个喷射装置6a，又具备旁通管线60、冷却器61、旋流器62等。而且本第2实施形态的水泥制造设备200中，悬挂式预热器10分为两个系统，每一系统具备例如5级旋流器11。在图左侧的系统中，从下级吹入窑废气，除了没有设置分解炉20外，与第1实施形态相同。另一方面，图右侧的系统中，设有分解炉20，但是这里流入的不是窑废气，而是来自空气淬火冷却器40的高温冷却废气。冷却废气与第1实施形态的窑废气一样流入分解炉20下端，作为喷流向上方吹 (图中点划线所示)。该冷却废气与被引入分解炉20内的热分解气体混合，一边使其燃烧一边将水泥原料向上吹，从上部管道22到最下一级的旋流器。而且逐级通过旋流器11上升， 从最上一级的旋流器11向废气管线50流出。对分解炉20下部(详细图示省略)，与第1实施形态一样从旋流器11提供水泥原料，又，设置从气化炉1引入热分解气体的气体导入口 27，但是不设置使其燃烧用的空气的导入口 25。因为如上面所述，通过分解炉20向上吹的冷却废气不同于窑废气，含有大量氧气。除了这点外，分解炉20的结构与第1实施形态相同，热分解气体从相对于水平面向下倾斜设置的气体导入口 27被引向分解炉20内，与被吹上来的冷却废气混合后充分燃烧。利用该燃烧使冷却废气的温度提高到900°C以上，借助于此，促进被吹上来的水泥原料的煅烧(脱二氧化碳反应)。而且在该第2实施形态中，也是热分解气体的流量被抑制于冷却废气的流量的 1/10左右，因此其发热量即使因废弃物的种类等而变动，分解炉20的温度变动也不会太大。又，热分解气体利用在分解炉20中生成的负压进行输送。从而，如本第2实施形态所述，即使是使冷却废气流入分解炉20那样的情况下，通过将气化炉1来的热分解气体相对于该分解炉20来的废气的流量比限制于规定的流量比以下能够是水泥制造设备200进行安全的运行，同时能够只利用分解炉20的负压输送热分解气体。因此在气体输送管线6不设置送风机亦可，因此不必担心其故障。一变形例一图7和图8分别表示水泥制造设备200的分解炉的构成不同的第1实施形态的变形例。又，图9表示没有分解炉的情况。这些变形例除了关于分解炉的结构以外都与上述第1实施形态相同，因此对于相同的构件标以相同的符号并省略其说明。首先，图7所示的变形例的分解炉70与第1实施形态的分解炉一样，具有设置于旋转窑30的窑后部的混合室71。以及与其下部连通的旋转分解室72，在该旋转分解室72 配设燃烧装置73。喷出煤、天然气、重油等燃烧产生的高温燃气。在图中所示的旋转分解室 72中，作为旋转流导入来自空气淬火冷却器40的高温冷却器废气(空气)，同时从最下一级的上面一级旋流器11提供预热的水泥原料。该水泥原料一边接受来自燃烧装置73的燃气的煅烧一边向混合室71移动，在这里，借助于从下方来的窑废气的喷流将水泥原料向上吹。也就是说，在混合室71、包含水泥原料的燃气流与窑废气流混合，两者一边混合一边上升。在随着上升气流被向上吹时，水泥原料得到充分煅烧，从混合室71的最上部出口通过管道向最下一级的旋流器11输送。还有，只要将来自气化炉1的热分解气体引入从旋转窑30的入口到混合室71的出口之间，或旋转分解炉72与混合室71之间即可。另一方面，图8所示的变形例的分解炉75具有大概与第1实施形态相同的结构， 在旋转窑30的窑后部设置为向上下方向延伸的结构，在该上下方向的大致中央部位形成环状的细腰部75a，形成在该细腰部75a也能够向分解炉75内引入空气的结构。也就是说，与上述第1实施形态一样，能够向分解炉75下部导入作为旋转流的来自空气淬火冷却器40的高温冷却废气，但是借助于从该冷却器废气的供给路分叉出的分叉路，将冷却器废气的一部分引入上述细腰部75a，从在该处形成的导入口将其导入分解炉 75内。这样导入的冷却器废气的一部分被作为再燃烧用的空气被提供到通过分解炉75内上升的窑废气的喷流中。在该变形例中也是将气化炉1来的热分解气体引入从旋转窑30 的入口到分解炉75的出口之间即可。而且，在图9所示的变形例中，不设置分解炉，连接于旋转窑30的入口的下部管道 21与连接于悬挂式预热器10的最下一级的旋流器11的上部管道22之间利用上升管道四连接。对该上升管道29分别提供水泥原料和气化炉1来的热分解气体，利用窑废气的喷流将其向上吹。热分解气体与窑废气中包含的氧发生反应在上升管29和悬挂式预热器10中燃烧。一其他实施形态一还有，上述第1和第2实施形态以及其变形例的说明不过是例示，本实用新型无意限制其适用物体或其用途。例如上述各实施形态等中，只利用水泥分解炉20的负压输送热分解气体，但是并不限于此。利用分解炉的负压输送热分解气体这件事情不意味着排除辅助性附加送风机，而意味着不设送风机也能够利用负压将热分解气体输送到分解炉20，能够将气化炉1内维持于负压状态。又，如果是只要处理发热量为例如1000千卡/千克以上的一般的废弃物即可，通过燃烧其一部分就能够将气化炉1的流动层维持于合适的温度，因此不必像上述各实施形态那样提供辅助燃料，也可以省去为此而设置的微细碳粉供给装置7。同样，如果是只处理含氯和含碱比较少的废弃物，则也可以在上述各实施形态中省去旁通管线60。又，在上述各实施形态等中，在从气化炉1到分解炉20的气体输送管线6上配设喷射装置6a，以便能够将堆积的碳和灰分等吹走，但是也可以将其省略。还有，对于废弃物处理设备100的气化炉1和水泥制造设备200的窑(烧成炉)等的构造，也不限定于上述各实施形态。气化炉1不限于流动层式，同样也可以采用低温气化方式的窑式，也可以采用高温气化方式。又，烧成炉也不限于旋转窑30。例如也可以式流动层窑。又，上述各实施形态中，作为提供给气化炉1的废弃物设想为来自家庭的一般废弃物和包含废塑料的工业废弃物等，但是并不限于此，也可以对气化炉1提供间伐木材 (Thinned wood)、木屑等木质废弃物、或家畜的粪尿、下水道污泥那样的其他动植物燃料废弃物。工业应用性如果采用本实用新型，则能够将气化炉发生的废弃物的热分解气体，在保持所含的碳和灰分原封不动的情况下，向水泥分解炉输送，使其燃烧，因此能够有效利用已有的水泥制造设备，以低成本实现废弃物的卫生处理，工业应用价值很高。
权利要求1.一种邻近水泥制造设备设置的废弃物处理设备，其特征在于，具备使废弃物气化发生热分解气体的气化炉、以及将在所述气化炉发生的热分解气体在保持所含的碳和灰分原封不动的情况下输送到所述水泥制造设备的水泥分解炉的气体输送通道；其中，所述废弃物处理设备配置为使来自所述气化炉的热分解气体的流量与从所述水泥分解炉排出的废气的流量之比被限制于规定的流量比以下。
2.根据权利要求1所述的废弃物处理设备，其特征在于，所述废弃物处理设备具备调整所述气化炉的废弃物投入量的输送装置，以使所述热分解气体的流量与从所述水泥分解炉排出的废气的流量之比在所述规定的流量比以下。
3.根据权利要求2所述的废弃物处理设备，其特征在于，所述废弃物处理设备还具备转速可调的送风机及开度可调的调节风门中的至少一个以调节空气供给量，其中，所述气化炉的废弃物投入量与空气供给量根据所述气化炉和所述水泥分解炉中的至少一方的压力调整。
4.根据权利要求1 3中的任一项所述的废弃物处理设备，其特征在于，所述规定的流量比为0. 3。
5.根据权利要求1所述的废弃物处理设备，其特征在于，所述气化炉是流动层式的气化炉。
6.根据权利要求5所述的废弃物处理设备，其特征在于，所述气化炉形成能够提供辅助燃料的结构。
7.根据权利要求6所述的废弃物处理设备，其特征在于，所述气化炉形成能够将平均粒径为0. 1 3mm的粉末状辅助燃料投入到所述气化炉内的流动层的结构。
8.根据权利要求1所述的废弃物处理设备，其特征在于，配设喷射装置以在所述气体输送通道的中途吹入压缩空气。
9.一种邻近水泥制造设备设置的废弃物处理设备，其特征在于，具备使废弃物气化发生热分解气体的气化炉、以及将在气化炉发生的热分解气体在保持所含的碳和灰分原封不动的情况下输送到所述水泥制造设备的预热器的气体输送通道；其中，所述废弃物处理设备配置为利用所述预热器中的负压通过所述气体输送通道输送所述热分解气体到该预热器，将该热分解气体的流量与预热器排出的废气流量之比限制于规定的流量比以下。
专利摘要本实用新型涉及废弃物处理设备，所要解决的技术问题是，将在气化炉发生的热分解气体在保持所含的碳和灰分原封不动的情况下输送到水泥制造设备的分解炉等的情况下，确保该水泥制造设备的运行安全。采用的技术手段是，在水泥制造设备附近设置废弃物处理设备。其具备使废弃物气化发生热分解气体的气化炉、以及将发生的热分解气体在含有的碳和灰分原封不动的情况下输送到分解炉的气体输送通道。所述废弃物处理设备配置为使来自气化炉的热分解气体的流量与从分解炉排出的废气流量之比被限制于规定的流量比以下，以此抑制分解炉的温度变动，可确保水泥制造设备运行时的稳定性。
文档编号C10B53/00GK202030667SQ20102057077
公开日2011年11月9日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者井上英二, 加藤定史, 市谷升, 张长乐, 李群峰, 李顺安, 林敏和, 片畑正, 肖杰玉, 郭文叁 申请人:安徽海螺川崎工程有限公司, 安徽海螺川崎节能设备制造有限公司, 安徽海螺建材设计研究院, 安徽海螺集团有限责任公司, 川崎重工业株式会社