專利名稱：通過干餾和氣化焚燒廢物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過干餾和氣化焚燒諸如廢輪胎之類廢物的方法，該方法是利用干餾產(chǎn)生可燃性氣體，然后燃燒該可燃性氣體，再將熱能傳給諸如鍋爐之類的熱源這樣一個(gè)熱分解并氣化廢物的過程。
一種已知的焚燒廢輪胎之類廢物的方法公開于日本公開專利公報(bào)No.5-296427。根據(jù)這一過程，把廢物放置在一個(gè)完全密閉的氣化爐內(nèi)，在部分廢物被燃燒的同時(shí)，其余下部分利用燃燒產(chǎn)生的熱量通過干餾被熱分解。廢物熱分解后產(chǎn)生的可燃性氣體從氣化爐引入位于氣化爐外側(cè)的燃燒爐中，并在那里進(jìn)行燃燒。
在上述焚燒過程中，需要通過一個(gè)供氧管路向氣化爐提供必需的氧(空氣)以進(jìn)行干餾過程，并且要監(jiān)測(cè)燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度。供氧管路上閥門的開啟是根據(jù)通過可確保測(cè)得溫度大致等于某一恒定溫度的反饋回路測(cè)得的溫度來控制的。
在焚燒過程中，燃燒爐中燃燒氣體的溫度，即可燃性氣體的燃燒溫度，如圖2中實(shí)曲線a1，所示變化。尤其是，氣化爐中一部分廢物被點(diǎn)燃后，開始干餾，在燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度隨著產(chǎn)生的可燃性氣體量的逐漸增加而逐漸升高。當(dāng)燃燒溫度到達(dá)一個(gè)預(yù)定值時(shí)，控制供氧管路上閥門的開啟以保持燃燒溫度于此設(shè)定值。隨著干餾過程的進(jìn)行，剩余下來可熱分解的廢物量不斷減少，由于可燃性氣體生成量的減少，即使控制著供氧閥門的開啟，燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度還是要逐漸降至設(shè)定值以下。
根據(jù)以上焚燒過程，當(dāng)設(shè)定溫度為一合適值時(shí)，廢物的焚燒可不產(chǎn)生諸如Nox之類危害環(huán)境的有害氣體。而且，通過將熱量傳給諸如鍋爐之類利用熱能的熱源設(shè)備可有效利用可燃性氣體的燃燒熱。在可燃性氣體的燃燒溫度保持在一個(gè)大致恒定值的時(shí)間周期內(nèi)，諸如鍋爐之類就可有效工作。
人們希望通過焚燒過程有效地處理大量廢物。如果利用燃燒爐中可燃性氣體的燃燒熱作為鍋爐之類的熱源，則最好能在一段連續(xù)的時(shí)間周期內(nèi)使之有效運(yùn)作。上述要求可通過增大氣化爐和燃燒爐的容量，使之能處理大量廢物來達(dá)到。但是，在氣化爐中放置大量廢物會(huì)逐漸阻止干餾過程中熱量的平穩(wěn)釋放，并使廢物通過干餾進(jìn)行穩(wěn)定充分的熱分解造成困難。當(dāng)這些情況發(fā)生時(shí)，生成可燃性氣體量是不穩(wěn)定的，它在燃燒爐內(nèi)的燃燒溫度也是不穩(wěn)定的，易于產(chǎn)生諸如NOx之類的有害氣體，而不能令鍋爐等設(shè)備有效而穩(wěn)定工作。
鑒于上述問題，本發(fā)明者欲提供兩個(gè)或更多個(gè)氣化爐和燃燒爐，在多個(gè)氣化爐和燃燒爐中連續(xù)或是以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間切換，通過干餾熱分解廢物和燃燒所產(chǎn)生的可燃性氣體，由此可處理大量的廢物并連續(xù)或輪流地將可燃性氣體的燃燒熱從燃燒爐傳給鍋爐等設(shè)備的熱源，從而使它們可連續(xù)有效工作相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
特別指出，如采用兩套氣化和燃燒爐，則一批廢物在其中的一套中進(jìn)行干餾熱分解和燃燒所發(fā)生的可燃性氣體，并把燃燒產(chǎn)生的熱量傳給鍋爐等設(shè)備的熱源。當(dāng)氣化爐中廢物的干餾結(jié)束時(shí)，另一批廢物在另一套中的氣化爐中開始進(jìn)行干餾熱分解和開始燃燒所發(fā)生的可燃性氣體，并將燃燒產(chǎn)生的熱量傳給鍋爐等設(shè)備的熱源。
上述多套氣化爐和燃燒爐的聯(lián)合使用，可以處理更大量的廢物，延長(zhǎng)了向鍋爐類設(shè)備供熱的時(shí)間，從而延長(zhǎng)了它們連續(xù)操作的時(shí)間。
當(dāng)采用兩套氣化爐和燃燒爐進(jìn)行廢物焚燒和操作鍋爐時(shí)，第二套氣化爐和燃燒爐應(yīng)該在當(dāng)由第一組設(shè)備產(chǎn)生的可燃?xì)怏w的燃燒溫度開始出現(xiàn)低于設(shè)定值(見圖2中實(shí)曲線a1)時(shí)開始運(yùn)作，由第二套氣化爐和燃燒爐產(chǎn)生的可燃性氣體的燃燒溫度升至如圖2中虛線a2所示的設(shè)定值。通過這樣啟動(dòng)操作下一組或后套的氣化爐和燃燒爐，向鍋爐等設(shè)備傳熱的溫度，可從初始套燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度到設(shè)定值之后和在后套燃燒爐中可燃?xì)怏w的燃燒溫度開始降至設(shè)定溫度以下之前一直保持在設(shè)定值。在這段時(shí)間內(nèi)，每單位時(shí)間內(nèi)向鍋爐等設(shè)備傳遞的熱能量大致是恒定的，這樣，這些設(shè)備可以穩(wěn)定而有效地運(yùn)作相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
如果后套氣化爐和燃燒爐的運(yùn)作遲于上述時(shí)間，即，后套燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度在前一組中可燃性氣體的燃燒溫度已跌至設(shè)定值以下一定程度后才達(dá)到了設(shè)定溫度，如圖2中虛曲線ax所示，那么由于向鍋爐等設(shè)備供熱溫度暫時(shí)的大幅下降，這些設(shè)備不能穩(wěn)定運(yùn)作。另一方面，如果后套燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度在前一組燃燒爐中可燃?xì)怏w的燃燒溫度仍保持在設(shè)定值時(shí)達(dá)到了設(shè)定值，如圖2中虛曲線ay所示，即，如果前套和后套燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度保持在設(shè)定值的維持時(shí)間相互重疊時(shí)，可以保持向鍋爐等設(shè)備的傳熱溫度，但是在發(fā)生重疊時(shí)期內(nèi)的傳熱量將過剩，也導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)作不穩(wěn)定。在這種情況下，向鍋爐等設(shè)備連續(xù)傳給其所需熱量的時(shí)間比前述后續(xù)組的氣化爐和燃燒爐在合適時(shí)刻開始運(yùn)作的情況要短。
本發(fā)明者預(yù)計(jì)，如果氣化爐中的廢物量(與氣化爐的容積有關(guān))保持不變，則可燃?xì)怏w的燃燒溫度穩(wěn)定于設(shè)定值的時(shí)間(以后稱“恒溫時(shí)間”)大致是恒定的，氣化爐和燃燒爐開始運(yùn)作后至可燃性氣體的燃燒溫度升至設(shè)定值的時(shí)間(此后稱“升溫時(shí)間”)也大致是恒定的，并且根據(jù)以上假設(shè)估計(jì)并確立了一個(gè)恒溫時(shí)間和一個(gè)升溫時(shí)間。本發(fā)明者還試圖根據(jù)將前套燃燒爐的可燃性氣體的燃燒溫度達(dá)到設(shè)定值后開始的恒溫時(shí)間減去升溫時(shí)間這樣計(jì)算所得的一段時(shí)間，在此之后開始進(jìn)行后套設(shè)備的操作。
根據(jù)各種研究結(jié)果，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，升溫時(shí)間受氣化爐中廢物存放方式的影響不大，但即使氣化爐中廢物的存放量一致，恒溫時(shí)間也不一定保持恒定，而在很大程度上取決于氣化爐內(nèi)廢物的存放方式。所以，即使后套設(shè)備如上所述根據(jù)恒溫時(shí)間和升溫時(shí)間開始運(yùn)作，相對(duì)于合適時(shí)刻而言，氣化爐和燃燒爐開始運(yùn)作的時(shí)刻可能太早或太晚。因此，要在合適當(dāng)時(shí)刻可靠地運(yùn)作后套氣化爐和燃燒爐一直是個(gè)難題。
本發(fā)明的目的是提供一種在合適時(shí)刻可靠地操作至少兩套氣化爐和燃燒爐，使其通過干餾和氣化來焚燒廢物的方法，該法在至少有兩套設(shè)備連續(xù)或切換運(yùn)作時(shí)，將燃燒爐中的可燃性氣體的燃燒熱連續(xù)傳給鍋爐等設(shè)備的熱源，從而使鍋爐等設(shè)備能長(zhǎng)期穩(wěn)定而有效地運(yùn)作。
根據(jù)各種研究活動(dòng)的結(jié)果，本發(fā)明若有以下發(fā)現(xiàn)當(dāng)控制與氣化爐相連的供氧管路上的閥門的開啟以保持燃燒爐中燃?xì)鉁囟扔谝缓愣ㄖ禃r(shí)，在氣化爐中廢物干餾過程的后期，可燃性氣體的產(chǎn)量下降，于是增加閥門的開度來增加可燃性氣體的產(chǎn)量。在增加閥門開啟的階段，在閥門開度增大至設(shè)定值之后到燃燒爐中可燃?xì)怏w的燃燒溫度開始下降為止所需時(shí)間是恒定的，與廢物在氣化爐內(nèi)的存置方式無關(guān)。所以，在氣化爐中廢物干餾過程的后期與氣化爐相連的供氧管路上的閥門開度增大的時(shí)間間隔內(nèi)，某一特定時(shí)刻至燃燒爐中的燃?xì)鉁囟乳_始下降為止的那段時(shí)間與該特定時(shí)刻閥門的開度有關(guān)。所以，當(dāng)連續(xù)運(yùn)作兩套或是組合的氣化爐和燃燒爐時(shí)，如果后套的啟動(dòng)取決于與前套的氣化爐相連的供氧管路上的閥門的開度，以及如果后套的氣化爐和燃燒爐啟動(dòng)時(shí)的閥門開啟度設(shè)定在適當(dāng)值，那么就有可能用自后套設(shè)備啟動(dòng)至前套燃燒爐中的燃?xì)鉁囟认陆禐橹沟倪@段時(shí)間補(bǔ)償后套燃燒爐內(nèi)的燃?xì)鉁囟壬猎O(shè)定值所需的時(shí)間。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明提供了一種通過干餾和氣化來焚燒廢物的方法，它包括(a)、通過干餾熱分解放置在第一個(gè)氣化爐中的廢物；(b)第一個(gè)氣化爐中用干餾產(chǎn)生的可燃性氣體導(dǎo)入第一燃燒爐，在其中燃燒該氣體，將燃燒熱傳給一個(gè)待加熱物體的熱源；(c)控制與第一氣化爐相連的供氧管路上的閥門的開啟，向第一氣化爐供以干餾熱分解廢物所需的氧氣，從而根據(jù)第一氣化爐中的干餾情況將第一燃燒爐的燃?xì)鉁囟缺３衷谝粋€(gè)大致恒定的值，(d)在第一氣化爐中的廢物干餾的后階段，當(dāng)與第一氣化爐相連的供氧管路上的閥門開度增大并超過設(shè)定值時(shí)，開始對(duì)第二氣化爐中的廢物通過干餾進(jìn)行熱分解，(e)將第二氣化爐中干餾產(chǎn)生的可燃性氣體導(dǎo)入第二燃燒爐，并在其內(nèi)燃燒該可燃性氣體，將燃燒熱量傳給待加熱物體的熱源，(f)控制與第二氣化爐相連的供氧管路上的閥門的開啟，向第二氣化爐供給干餾熱分解廢物所需的氧氣，從而根據(jù)第二氣化爐中的干餾情況將第二燃燒爐的燃?xì)鉁囟缺３衷谝粋€(gè)大致恒定的值。
步驟(a)和(d)包括點(diǎn)燃和燃燒部分廢物，并利用此部分廢物的燃燒熱，使剩余部分的廢物熱分解。
步驟(c)和(f)包括當(dāng)燃燒爐中的燃?xì)鉁囟雀哂谠O(shè)定值(預(yù)先設(shè)定的基本上恒定的燃燒溫度)時(shí)，減小閥門的開度，當(dāng)燃燒爐中的燃?xì)鉁囟鹊陀谠O(shè)定值時(shí)，增加閥門的開度。
步驟(b)和(e)包括從氣化爐中導(dǎo)出的可燃性氣體與燃燒所需的氧化混和后引入燃燒爐中進(jìn)行燃燒。
在步驟(d)中開始對(duì)第二氣化爐中廢物進(jìn)行干餾熱分解時(shí)測(cè)定與第一氣化爐相連的供氧管路上的閥門的開度以保證從該閥門的開度增大到設(shè)定值到第一燃燒爐中的燃?xì)鉁囟乳_始低于設(shè)定值為止所需時(shí)間基本上等于從開始對(duì)第二氣化爐中的廢物干餾加熱解到第二燃燒爐中的燃?xì)鉁囟壬仙猎O(shè)定值為止所需時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的配置，當(dāng)在第一氣化爐中廢物干餾的后期與第一氣化爐相連的供氧管路上閥門的開度增至超過設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)第二氣化爐中廢物的干餾。通過設(shè)定一個(gè)合適的閥門開度，就有可能保證從啟動(dòng)第二氣化爐中的廢物干餾起到第一燃燒爐中的燃?xì)鉁囟乳_始低于大致恒定的設(shè)定值為止所需時(shí)間基本上等于第二燃燒爐中的燃?xì)鉁囟壬仙链笾潞愣ǖ脑O(shè)定值所需的時(shí)間，這與第一和第二氣化爐中廢物的存放方式無關(guān)。這樣設(shè)定一個(gè)適當(dāng)?shù)拈y門開度值，大致恒定溫度的燃燒熱就可以連續(xù)地由第一、第二燃燒爐傳給待加熱物體的熱源，例如鍋爐，而且，通過由第一燃燒爐中的燃燒向第二燃燒爐中燃燒的切換，單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量可連續(xù)保持均勻一致。所以，可以連續(xù)或切換運(yùn)行多套氣化爐和燃燒爐從而在一段很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)向待加熱物體的熱源連續(xù)提供恒溫的熱量，由此，諸如鍋爐之類的待加熱設(shè)備可長(zhǎng)期穩(wěn)定而有效地運(yùn)作。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)?shù)诙饣癄t中的廢物進(jìn)行干餾時(shí)，第一氣化爐中的廢物灰渣被清除，然后其內(nèi)裝入新一批的廢物。在第二氣化爐廢物干餾的后階段，當(dāng)與第二氣化爐相連的供氧管路上的閥門開度增大到超過設(shè)定值時(shí)，新裝入第一氣化爐中的廢物開始進(jìn)行干餾熱分解。由此，第一和第二氣化爐中的廢物干餾是重復(fù)切換進(jìn)行的。當(dāng)?shù)谝慌c第二套氣化爐和燃燒爐按前述時(shí)刻重復(fù)切換運(yùn)作時(shí)，鍋爐等設(shè)備可連續(xù)有效運(yùn)作的時(shí)間大大延長(zhǎng)，而且使用兩套氣化和燃燒爐可焚燒大量的廢物。
而且，當(dāng)與兩套設(shè)備中正在對(duì)廢物進(jìn)行干餾熱分解的那個(gè)氣化爐相連的供氧管路上的閥門的開度在一段設(shè)定時(shí)間內(nèi)連續(xù)保持大于設(shè)定值時(shí)，另一個(gè)氣化爐中的廢物開始干餾熱分解。這樣，即使由于某些原因，例如氣化爐中廢物以特殊狀態(tài)存放，使閥門開度在干餾后階段之前暫時(shí)大于設(shè)定值，但后套氣化爐與燃燒爐也不會(huì)開始運(yùn)作，而是只可能在前述時(shí)刻開始運(yùn)作。
本發(fā)明的上述及其它目的，特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)將顯見于結(jié)合表明優(yōu)選實(shí)施例的附圖的以下描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明通過干餾和氣化進(jìn)行廢物焚燒的焚燒裝置示意圖；圖2是圖1所示焚燒裝置的運(yùn)作方式的圖示說明；和圖3是圖1所示焚燒裝置的運(yùn)作方式的圖示說明。
以下將結(jié)合附圖1至3描述一種根據(jù)本發(fā)明通過干餾和熱分解焚燒廢物的焚燒裝置。
如圖1所示，該焚燒裝置有一對(duì)裝有廢輪胎等廢物A的氣化爐1，2，一對(duì)分別與氣化爐1，2相連的燃燒爐3，4。氣化爐1，2的結(jié)構(gòu)完全一致，燃燒爐3，4的結(jié)構(gòu)也完全一致。
在氣化爐1，2的上壁設(shè)有通過鉸鏈門5開關(guān)的進(jìn)料口6。打開門5，由進(jìn)料口6向氣爐1，2加入廢物A。由門5關(guān)閉加料口6后，氣化爐1.2的內(nèi)空間實(shí)際上與外圍環(huán)境空間隔開。
在氣化爐1，2的下壁外表面有一個(gè)與氣化爐1，2的內(nèi)空間隔開的向下突出的平截圓錐體外空腔7?？涨?通過氣化爐1，2底部?jī)?nèi)表面上的許多供氣噴口8與氣化爐的內(nèi)空間相通。
主供氧管(供氧管路)9和輔供氧管10與氣化爐1，2的空腔7相連。主供氧管9和輔供氧管10通過一根普通的氧化爐管12和鼓風(fēng)機(jī)之類的供氧源(氣源)11相連。主供氧管9上有控制閥13，輔供氧管10上有電磁關(guān)閉閥14?？刂崎y13可受控于由帶CPU等電子回路的閥門調(diào)節(jié)器15控制的閥門致動(dòng)器16。電磁關(guān)閉閥14可受控于由閥門控制器17控制的閥門致動(dòng)器18。
主供氧管9的閥門控制器15根據(jù)閥門致動(dòng)器6的運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)控制閥13的開啟。根據(jù)測(cè)得的控制閥13的開度，與氣化爐1相連的閥門控制器15向與氣化爐2相連的閥控制器15和氧化爐點(diǎn)火器19(見后述)給出一個(gè)啟動(dòng)指令信號(hào)。同樣，根據(jù)控制閥13的開度，與氣化爐2相連的閥控制器15向與氣化爐1相連的閥控制器15和點(diǎn)火器19發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)指令信號(hào)。由點(diǎn)火起燃器之類組成的用以點(diǎn)燃?xì)饣癄t1，2內(nèi)廢物A的氣化爐點(diǎn)火器19安裝在氣化爐1，2下部的側(cè)壁上。點(diǎn)火器19通過燃料供應(yīng)管21與提供助燃油等的燃料供應(yīng)源20相連。點(diǎn)火器19使通過燃燒供應(yīng)管21由燃燒供應(yīng)源20送出的燃料燃燒，產(chǎn)生引入氣化爐1.2的燃燒火焰。點(diǎn)火器19由點(diǎn)火控制器19a控制它的點(diǎn)火操作。點(diǎn)火控制器19a接受來自閥門控制器15的啟始指令信號(hào)。
氣化爐1，2的周圍爐壁分別有用來冷卻氣化爐的水夾套22。夾套22與氣化爐1，2的內(nèi)空間隔開。在氣化爐1，2的上壁安裝有測(cè)量夾套22中的水位的水位傳感器23。水夾套22通過配置有與相應(yīng)的氣化爐1，2相連的關(guān)閉閥26的水管25和供水裝置24相連。關(guān)閉閥26的啟閉可受控于由閥控制器27控制的閥致動(dòng)器28。閥門致動(dòng)器28根據(jù)水位傳感器23測(cè)得的由供水設(shè)備24向水夾套22供水直至到達(dá)設(shè)定水位的信號(hào)打開或關(guān)閉關(guān)閉閥26。
監(jiān)測(cè)氣化爐1，2內(nèi)的溫度T1的溫度傳感器29分別安裝于氣化爐1，2的爐壁上部。由溫度傳感器29測(cè)得的信號(hào)傳給與氣化爐1.2相連的閥門控制器17。
燃燒爐3，4包括用于混和由廢物A干餾產(chǎn)生的可燃性氣體與完全燃燒該氣體所需的氧氣(空氣)的起燃段30，和燃燒與氧化混合后的可燃性氣體的燃燒段31。燃燒段31在其末端與起燃段30相通。燃燒爐3，4的燃燒段31分別和由燃燒爐3，4加熱的普通型鍋爐B的熱源X相連。
延伸自位于氣化爐1，2上壁的接頭，并與氣化爐的內(nèi)腔相通的送氣管33和起燃段30的尾部連通。氣化爐1.2中通過干餾熱分解廢物A所產(chǎn)生的可燃性氣體通過供氣管33引入燃燒爐3，4的起燃段30。
燃燒爐3，4的起燃段30的外壁都有一個(gè)與起燃段30的內(nèi)部空間隔開的空腔34?？涨?4通過位于起燃段30內(nèi)壁上的許多噴口35與起燃段的內(nèi)腔連通。一對(duì)供氧管36，37通過由氣化爐的普通型供氧管12分枝出來的燃燒爐供氧管18與空腔34和供氧源11相連。供氧管36上有個(gè)控制閥41，其開關(guān)受控于由閥門控制器39控制的閥門致動(dòng)器41。供氧管37上的關(guān)閉42的開啟可由人工控制。
燃燒爐3，4在超燃段30的尾端都有一個(gè)用來點(diǎn)燃引入其中的可燃性氣體的燃燒爐點(diǎn)火器43如同氣化爐的點(diǎn)火器19一樣由點(diǎn)火起燃器之類構(gòu)成的點(diǎn)火器43，通過燃料管44與燃料源20相通。燃料爐點(diǎn)火器43燃燒來自燃料源20的燃料產(chǎn)生引入超燃段30的燃燒火焰。燃燒爐點(diǎn)火器43具有控制其點(diǎn)火操作的點(diǎn)火控制器43a。
測(cè)量可燃性氣體以燃燒溫度的溫度傳感器45分別安裝于燃燒爐3，4的燃燒段31。溫度傳感器45的測(cè)量信號(hào)傳給與燃燒爐3，4相連的閥門控制器39和點(diǎn)火控制器43a，也傳遞給分別與燃燒爐3，4相連的氣化爐1，2的閥門控制器15，17。
以下描述具有上述結(jié)構(gòu)的焚燒裝置的操作。
首先，氣化爐1中的廢物A由氣化爐1和燃燒爐3進(jìn)行焚燒。
向氣化爐1加入廢物A，關(guān)閉門5后，啟動(dòng)氣化爐點(diǎn)火器19，點(diǎn)燃進(jìn)行部分燃燒的廢物A的下層。氣化爐1中的廢物A開始部分燃燒后，關(guān)掉氣化爐點(diǎn)火器19。
在引燃下層的廢物A之前，供水設(shè)備24的水通過供水管25已供入氣化爐1的水夾套22中，而且燃燒爐3的點(diǎn)火器43已運(yùn)作。為將產(chǎn)生的可燃性氣體引入燃燒爐3，氣化爐1的內(nèi)部空間通過燃燒爐3由鍋爐B上的吸風(fēng)機(jī)(未示)抽真空。
廢物A點(diǎn)燃后，關(guān)閉與氣化爐1相連的電磁關(guān)閉閥14，以及與燃燒爐3相連的控制閥41和關(guān)閉閥42。
為了引燃廢物A，如圖3所示，由受控于閥門控制器15的閥門致動(dòng)器16調(diào)節(jié)與氣化爐1相連的控制閥13，使其開致一個(gè)較小的開度，由此通過氣化爐供氧管12和主供氧管9由氧源11向氣化爐1提供少量氧氣(空氣)。所以，氣化爐1中的廢物A由點(diǎn)火器19點(diǎn)燃后藉已經(jīng)存在于氣化爐中的氧和供氧源11通過主供氧管9供入的小量氧氣開始部分燃燒。由供氧源11提供給氣化爐1的氧氣量由控制閥1 3限制在一個(gè)僅夠引燃和部分燃燒廢物A的很小的量。
氣化爐1中下層的廢物A開始部分燃燒后，由此產(chǎn)生的燃燒熱開始通過干餾熱分解上層的廢料A，并由熱分解廢物A產(chǎn)生可燃性氣體。氣化爐1中產(chǎn)生的可燃性氣體通過與其相連的送氣管33引入燃燒爐3的起燃段30。引入起燃段30的可燃性氣體與燃燒爐3內(nèi)的空氣(氧氣)混和，并由燃燒爐點(diǎn)火器43點(diǎn)燃并開始在燃燒爐3的燃燒段31中燃燒。在燃燒段31中可燃性氣體的燃燒熱被傳給鍋爐B的熱源X，開始操作鍋爐B。
在消耗由氧源11提供的少量氧氣過程中，氣化爐1中廢物A的部分燃燒逐漸穩(wěn)定，并且部分燃燒區(qū)域以一個(gè)取決于氧源11供氧量的速度在廢物A的下層逐漸擴(kuò)大。下層廢物A的燃燒穩(wěn)定后，藉下層廢物的燃燒熱逐漸引發(fā)上層廢物的干餾，增加了由熱分解廢物A產(chǎn)生的可燃性氣體的量。由氣化爐1引入燃燒爐3的可燃性氣體的量也增加，所以，如圖2所示，燃燒爐3中的燃燒溫度T2如實(shí)曲線a1，所示上升。
當(dāng)燃燒爐3中的可燃?xì)獾娜紵郎囟萒2上升時(shí)，由燃燒爐3的溫度傳感器45測(cè)量燃燒溫度T2。當(dāng)在t1時(shí)刻測(cè)得的燃燒溫度T2到達(dá)一個(gè)預(yù)定值T2a(見圖2)時(shí)，由與氣化爐1相連的閥門控制器15控制閥門致動(dòng)器16，使其在給定時(shí)間內(nèi)控制閥13的開度略大于初始開度，過了這段時(shí)間之后，再開大一些。于是，在氧氣量限制在僅夠下層廢物A可以連續(xù)地部分燃燒的必需量的同時(shí)，隨著控制閥13的開度逐級(jí)上升，由氧源11供給氣化爐1的氧氣量也逐級(jí)加大，因此，在消耗由氧源11提供的大部分氧的同時(shí)，氣化爐中下層廢物A的燃燒逐漸穩(wěn)定，并且，下層廢物A的燃燒區(qū)域以一個(gè)取決于消耗供氧量的速度逐漸擴(kuò)大，但不會(huì)超過上述必需量。上層廢物A的干餾過程中很穩(wěn)定。
由燃燒爐3的溫度傳感器45測(cè)得的燃燒溫度T2進(jìn)一步上升。當(dāng)在t2時(shí)刻，測(cè)得的燃燒溫度T2達(dá)到燃燒溫度T2c時(shí)(圖2所示)，而燃燒溫度T2c略低于可燃性氣體自燃并由此產(chǎn)生少量氮氧化物設(shè)定的恒定燃燒溫度T2b(T2a＜T2c＜T2b)由與氣化爐1相連的閥門控制器15通過自動(dòng)反饋控制閥門致動(dòng)器16控制閥門13的開啟，以使由燃燒爐3的溫度傳感器45測(cè)得的燃燒溫度T2維持在設(shè)定值T2b。
尤其是，如果測(cè)得的燃燒溫度T2低于T2b，則加大與氣化爐1相連的閥13的開度，增加向氣化爐1的供氧量，由此促進(jìn)了下層廢物A的燃燒和利用此燃燒熱進(jìn)行上層廢物A的干餾，以及提高了由干餾產(chǎn)生的可燃性氣體的量。
相反的，如果測(cè)得的燃燒溫度T2高于T2b，則減小與氣爐1相連的控制閥13的開度，減小向氣化爐1的供氧量，由此抑制下層廢物A的燃燒和利用此燃燒熱進(jìn)行上層廢物的A的干餾，也降低了由干餾產(chǎn)生的可燃性氣體量。
如圖2的實(shí)曲線a1，所示，與氣化爐1相連的控制閥13開度的自動(dòng)反饋控制使燃燒爐3內(nèi)的燃燒溫度T2維持在一個(gè)恒定值T2b。在這種情況下，運(yùn)作過程中下層廢物A的燃燒和上層廢物A的干餾是平穩(wěn)的。
從氣化爐1中廢物A的干餾開始至燃燒爐3中的可燃性氣體的燃燒溫度T2升至T2b所需的時(shí)間基本上是恒定的，與氣化爐1中廢物A的量和存置方式無關(guān)。這一點(diǎn)對(duì)于后述中的氣化爐2與燃燒爐4的組合也一樣正確。
當(dāng)燃燒爐3中可燃?xì)怏w的燃燒溫度T2基本上維持于恒定值T2b時(shí)，通過點(diǎn)火控制器43a使燃燒爐3的點(diǎn)火器43關(guān)閉。這時(shí)的可燃性氣體連續(xù)進(jìn)行自燃。可燃?xì)怏w的燃燒熱以大致恒定的溫度T2b連續(xù)地傳給鍋爐B的熱源X，使之得以穩(wěn)定有效地運(yùn)作。
如前所述，下層廢物A的燃燒和上層廢物A的干餾穩(wěn)定進(jìn)行的同時(shí)，在氣化爐1內(nèi)腔中，由底部至頂部形成了如圖1所示順序排列的灰層“a”，紅熱層“b”，流化層“c”，傳熱層“d”和氣化層“c”。在“a”～“e”層中，廢物A完全燃燒時(shí)形成的灰層“a”向上擴(kuò)展，廢物A正在燃燒的紅熱層“b”逐漸向上移動(dòng)。
氣化爐1中的廢物A干餾過程中，氣化爐內(nèi)的溫度T1由氣化爐1的溫度傳感器29測(cè)量。測(cè)得的溫度T1的變化如圖2中實(shí)曲線b1所示。尤其是，在廢物A干餾的起始階段，在下層廢物A開始燃燒時(shí)，氣化爐1中的溫度T1上升，然后由于上層廢物的干餾吸收了燃燒熱又使溫度T1下降。廢物A的干餾過程穩(wěn)定后，氣化爐1中的溫度T1隨下層廢物A的燃燒進(jìn)行而下降。
為了使可燃性氣體在燃燒爐3中燃燒，所需的氧氣由供氧源11通過供氧管38，36供燃燒爐3。
更重要的是，與燃燒爐3相連的閥門控制器39根據(jù)由溫度傳感器45測(cè)得的燃燒溫度T2控制閥門致動(dòng)器40，使其調(diào)節(jié)供氧管36上的控制閥41至一適當(dāng)?shù)拈_度，于是由供氧源11和供氧管38，36，燃燒爐3的空腔36和噴口35向燃燒爐3的起燃段30供氧，在此，引自氣化爐1的可燃性氣體和完全有效地燃燒該氣體所需的氧相互混合。在氣化爐1中廢物A干餾的初始階段，隨著引入燃燒爐3的可燃性氣體的量和可燃?xì)獾娜紵郎囟萒2的上升，與燃燒爐3相連的閥門控制器39加大控制閥41的開度以增加對(duì)燃燒爐3的供氧量。然后，當(dāng)廢物A的干餾穩(wěn)定和燃燒爐3中的可燃性氣體的燃燒溫度T2基本上維持于一個(gè)恒定值后，隨著可燃性氣體的燃燒溫度T2的輕微變化，與燃燒爐3相連的閥門控制器39改變控制閥41的開度，由此向燃燒爐3的供氧量足夠使引入其中的可燃性氣體完全燃燒。
在向燃燒爐3供氧的過程中，操作者可以人工控制關(guān)閉閥42以調(diào)節(jié)向燃燒爐3的供氧量，同時(shí)確保可燃性氣體的燃燒狀態(tài)。
在氣化爐1中廢物A的干餾過程中，爐下部的灰層“a”擴(kuò)展開來，廢物A正在燃燒的紅熱層“b”由廢物A的下層向上層逐漸向上移動(dòng)。所以，有待干餾的廢物A的流化層“c”，傳熱層“d”，和氣化層“e”被減小，即，隨著灰層“a”的擴(kuò)展和紅熱層“b”的向上移動(dòng)，有待進(jìn)行干餾熱分解的廢物A的量減少了。
由于有待進(jìn)行干餾熱分解的廢物A的量減少了，干餾產(chǎn)生的可燃性氣體的量也減少了，燃燒爐3中的可燃性氣體的燃燒溫度T2也下降。為促進(jìn)氣化爐1中廢物A的部分燃燒，與氣化爐1相連的閥門控制器15如圖3所示，逐漸不斷地加大控制閥13的開度，加大向氣化爐1的供氧量，以促進(jìn)氣化爐1中廢物A的干餾，以將燃燒爐3中的可燃性氣體的燃燒溫度T2基本上維持干恒定值T2b。最后，控制閥13開至最大，向氣化爐1的供氧量也達(dá)到最大。當(dāng)有待進(jìn)行干餾熱分解的廢物A的量變得很少，直至為0時(shí)，就不可能再產(chǎn)生足夠量的可燃性氣體，以維持燃燒爐3中的可燃性氣體的燃燒溫度T2于恒定值T2b。所以，引入燃燒爐3的可燃性氣體的量減少，燃燒溫度T2如圖2中實(shí)曲線a1所示降低。
由于燃燒爐3中可燃性氣體的燃燒溫度T2的下降，占據(jù)了氣化爐1中除灰層“a”以外廢物A部分的紅熱層“b”作一定程度的擴(kuò)展，由廢物A的干餾所吸收的燃燒熱量減少了。所以，氣化爐1中的溫度T1急速上升，然后隨著廢物A的燃燒后灰化，如圖2中實(shí)曲線b1所示溫度T1下降。
在廢物A的最后灰化階段，有必要完全燃燒和徹底灰化廢物A。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)燃燒爐3中的燃燒溫度T2在基本上維持于恒定值T2b后開始下跌時(shí)，在時(shí)刻t3，當(dāng)溫度傳感器45測(cè)得燃燒爐3內(nèi)的燃燒溫度T2和溫度傳感器29測(cè)得的氣化爐1內(nèi)溫度T1超過標(biāo)志廢物A干餾后階段測(cè)得的設(shè)定溫度T1a(見圖2)時(shí)，如圖2所示，與氣化爐1相連的閥門控制器17調(diào)節(jié)閥門制動(dòng)器18，使其將輔助供氧管10上的閥門關(guān)閉閥14開至最大，從而由氧源11通過輔助供氧管10向氣化爐1供氧。
于是，由供氧源11通過主供氧管9和輔供氧管10向氣化爐1的供氧增加了，從而促進(jìn)了氣化爐1中廢物A的最后燃燒和直至完全灰化。
當(dāng)燃燒爐3中的可燃性氣體的燃燒溫度T2下降時(shí)，可燃性氣體不能自燃，因此根據(jù)燃燒溫度T2的下降程度再次由點(diǎn)火控制器43a啟動(dòng)燃燒爐3的點(diǎn)火器43，使可燃性氣體燃燒。
當(dāng)與氣化爐1相連的控制閥13在干餾的后階段逐漸開大時(shí)，閥門控制器15根據(jù)閥門致動(dòng)器16的運(yùn)作情況監(jiān)測(cè)和控制閥門13的開啟。如圖3所示，當(dāng)在tr時(shí)刻，控制閥13的開度增至設(shè)定值Ko時(shí)，t閥門控制器15啟動(dòng)定時(shí)器(未示)，同時(shí)連續(xù)監(jiān)控控制閥13的開度是否在一段由定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間內(nèi)保持大于設(shè)定開度值Ko。如果在定時(shí)器設(shè)定時(shí)段內(nèi)控制閥13的開度保持大于設(shè)定開度值Ko，如圖2和3所示，在這一段時(shí)間之后的t5時(shí)刻，閥門控制器15向氣化爐2的點(diǎn)火器19的點(diǎn)火控制器19a和氣化爐2的閥門控制器15發(fā)出啟動(dòng)指令信號(hào)。
接到此信號(hào)，氣化爐2的點(diǎn)火器19以氣化爐1中同樣方式點(diǎn)燃?xì)饣癄t2中的廢物A，同時(shí)氣化爐2的閥門控制器15打開對(duì)應(yīng)的控制閥13，開始向氣化爐2供氧。氣化爐2中的廢物A以氣化爐1中的相同方式開始下層進(jìn)行燃燒和上層進(jìn)行干餾熱分解。把氣化爐2中廢物A干餾產(chǎn)生的可燃性氣體引入燃燒爐4內(nèi)進(jìn)行燃燒，燃燒熱傳給鍋爐B的熱源X。然后，氣化爐2和燃燒爐4的運(yùn)作方式完全與氣化爐1和燃燒爐3相同。所以，燃燒爐4中的燃燒溫度T2和氣化爐2中的溫度T1分別如圖2中的虛線a2、b2所示進(jìn)行變化。
從控制閥13的開度大于設(shè)定值Ko起到燃燒爐3中的燃燒溫度T2開始下降為止所需的時(shí)間段基本上是一個(gè)恒定值，這與在氣化爐1中廢物A的存置方式無關(guān)。從氣化爐2和燃燒爐4開始啟動(dòng)起到燃燒爐4中可燃?xì)獾娜紵郎囟萒2升至設(shè)定值T2b為止所需的時(shí)間基本上也是一個(gè)恒定值，這與廢物在氣化爐2中的存置方式無關(guān)。定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間段比燃燒爐4中可燃?xì)獾娜紵郎囟萒2升至設(shè)定值T2b所需的時(shí)間段要短。設(shè)定一個(gè)與氣化爐1相連的控制閥13的開度值Ko，以使從與氣化爐1相連的控制閥13的開度大于設(shè)定值Ko起到燃燒爐3中可燃?xì)馊紵郎囟萒2開始下降為止所需的這段時(shí)間基本上等于從氣化爐2與燃燒爐4啟動(dòng)起到至燃燒爐4中可燃?xì)獾娜紵郎囟萒2上升至恒定值T2b為止所需的這段時(shí)間。
結(jié)果，當(dāng)原先已啟動(dòng)的燃燒爐3中的可燃?xì)獾娜細(xì)鉁囟萒2開始低于恒定值T2b時(shí)，燃燒爐4中的燃?xì)馊紵齌2上升至恒定值T2b，并在此后維持于這個(gè)恒定值T2b。
所以，通過一個(gè)由氣化爐與燃燒爐的1、3組合向2、4組合的切換，使得具有恒定溫度T2b的燃燒熱不斷地由燃燒爐3、4傳向鍋爐的熱源X。通過上述切換，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)娜紵臒崃勘３忠恢戮鶆?。由此，鍋爐B可以連續(xù)、穩(wěn)定有效的工作。
氣化爐1和燃燒3的運(yùn)作完成后，在氣化爐2中廢物A開始干餾熱分解的同時(shí)，氣化爐1中的灰渣由下部的出口排出，新的一批廢物A被裝入氣化爐1中。然后，與前述方式相同，當(dāng)與氣化爐2相連的控制閥13在由定時(shí)器設(shè)定的時(shí)段內(nèi)持續(xù)大于設(shè)定值Ko時(shí)，與氣化爐2相連的閥門控制器15向與氣化爐1相連的點(diǎn)火器19和閥門控制器15給出啟動(dòng)指令信號(hào)。這樣，氣化爐1和燃燒爐3中廢物A的處理跟在氣化爐2和燃燒爐4的運(yùn)作之后進(jìn)行。還是這個(gè)例子，如圖2中實(shí)曲線a3，b3所示，燃燒爐4中可燃?xì)獾娜紵郎囟萒2開始下降時(shí)，燃燒爐中可燃?xì)獾娜紵郎囟萒2上升至T2b。然后，氣化爐1和燃燒爐3的運(yùn)作與氣化爐2和燃燒爐4的運(yùn)作切換重復(fù)進(jìn)行。
所以，鍋爐B可以在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)有效而穩(wěn)定地運(yùn)作。而且，由氣爐和燃燒爐的組合1、3和組合2、4的切換操作可焚燒大量的廢物A。
有時(shí)，與氣化爐1相關(guān)的控制閥13的開度可能根據(jù)廢物A在氣化爐1的存置方式，在廢物A的干餾過程中暫時(shí)超過設(shè)定值Ko。但是，由于氣化爐2的啟動(dòng)是在與氣化爐1相關(guān)的控制閥13的開度在由定時(shí)器設(shè)定的一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)大于設(shè)定開度值Ko之后，所以氣化爐2不會(huì)提前啟動(dòng)，而且，在燃燒爐3中可燃?xì)獾娜細(xì)鉁囟萒2開始降至設(shè)定值T2b以下時(shí)燃燒爐4中可燃?xì)獾娜細(xì)鉁囟萒2上升至T2b。
由此，可使鍋爐B在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)可靠而穩(wěn)定地運(yùn)作。
如本實(shí)例所顯示的，當(dāng)使用氣化爐和燃燒爐1、3和2、4兩套組合切換進(jìn)行廢物A的焚燒時(shí)，同樣也可以有效地運(yùn)作更多套氣化爐與燃燒爐的組合。
雖然，在此詳述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，但必須明白，在不超越以下的權(quán)利要求的范圍的情況下還可以有許多的變動(dòng)和修改。
權(quán)利要求
1.一種通過干餾和氣化焚燒廢物的方法，其特征在于包括(a)在第一氣化爐中干餾熱分解廢物；(b)將第一氣化爐中由干餾產(chǎn)生的可燃性氣體引入第一燃燒爐，在其內(nèi)燃燒該氣體，并將燃燒熱傳給待加熱物體的熱源；(c)在第一氣化爐中廢物干餾時(shí)，控制與第一氣化爐相連的供氧管路上閥門的開度，以向第一氣化爐中廢物的干餾熱分解提供所需的氧氣量，從而使第一燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度基本上保持在恒定值；(c)在第一氣化爐中廢物A干餾的后階段，當(dāng)位于與第一氣化爐相連的供氧管路上閥門的開度加大并超過設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)第二氣化爐中廢物的干餾熱分解。(e)將第二氣化爐中由干餾產(chǎn)生的可燃性氣體引入第二燃燒爐，在其內(nèi)燃燒該氣體，并將燃燒熱傳給待加熱物體的熱源；(f)在第二氣化爐中廢物干餾時(shí)，控制與第二氣化爐相連的供氧管路上閥門的開度，以向第二氣化爐中廢物的提供干餾熱分解所需的氧氣量，從而使第二燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度基本上保持恒定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(a)和(b)包括點(diǎn)燃和燃燒部分廢物，并利用部分廢物的燃燒熱熱分解余下的廢物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(c)和(f)包括當(dāng)燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度高于設(shè)定的恒定值時(shí)，減小所述閥門的開度，而當(dāng)燃燒溫度低于設(shè)定值時(shí)，加大所述閥門的開度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(b)和(e)包括由氣化爐引入燃燒爐的可燃性氣體與其燃燒所需的氧氣混和，使其在燃燒爐內(nèi)燃燒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(d)中啟動(dòng)第二氣爐中廢物的干餾熱分解時(shí)，所述與第一氣化爐相連的供氧管路上閥門的開度設(shè)定為使從與第一氣化爐相連的供氧管路上所述閥門開度加大至所述的設(shè)定值，至第一燃燒爐中可燃性氣體的燃?xì)鉁囟乳_始降至所述的恒定值以下所需的時(shí)間段基本上等于從啟動(dòng)第二氣化爐中廢物開始干餾熱分解至第二燃燒爐中可燃性氣體的燃燒溫度上升到所述的恒定值所需的時(shí)間段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在第二氣化爐中廢物干餾時(shí)，除去第一氣化爐中的灰渣，并在第一氣化爐中裝入新的廢物，在第二氣化爐中廢物干餾的后階段，當(dāng)與第二氣化爐相連的供氧管路上閥門的開度增大至超過設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)第一氣化爐中新裝入的廢物開始進(jìn)行干餾熱分解，及在第一氣化爐和第二氣化爐間重復(fù)地切換進(jìn)行廢物的干餾。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，與廢物進(jìn)行干餾熱分解的第一和第二氣化爐中一個(gè)氣化爐相連的供氧管路上閥門的開度在一段設(shè)定的時(shí)間內(nèi)持續(xù)大于一個(gè)設(shè)定開度值后，另一個(gè)氣化爐的廢物才開始干餾熱分解。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述待加熱物體包括鍋爐。
全文摘要
廢物在第一氣化爐中通過干餾被熱分解，產(chǎn)生的可燃性氣體，引入第一燃燒爐中燃燒，產(chǎn)生的燃燒熱傳給鍋爐的熱源。在第一氣化爐中廢物干餾時(shí)，控制一與第一氣化爐相連的閥門開度，提供廢物熱分解所需的氧氣，從而使第一燃燒爐中可燃性氣體的燃?xì)鉁囟然旧媳３衷谝粋€(gè)恒定值。在第一氣化爐中廢物干餾的后階段，當(dāng)閥門以開度加大并超過設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)第二套氣化爐和燃燒爐，其工作情況與第一套相同。
文檔編號(hào)F23G5/027GK1123384SQ9511576
公開日1996年5月29日 申請(qǐng)日期1995年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月22日
發(fā)明者金子正元 申請(qǐng)人:株式會(huì)社金正產(chǎn)業(yè)