專利名稱:垃圾焚化法及裝置的改良的制作方法
普通農(nóng)作物、礦物、藥物干燥之量，均不很多，所以干燥機的規(guī)模均不很大。尤其以蒸汽為熱源的連續(xù)式雙套圓筒攪拌干燥機，其規(guī)模較小。普通處理量3，000公斤/小時，直徑1.2米，長7.5米的干燥機，即已屬大型，其外圍面積亦不過20～30平方米而已，散熱損失不多。故如何對減少其外圍面積及散熱，亦不為人所重視。
但垃圾量實在太多，以臺北市而言，日產(chǎn)2400公噸，即每小時需經(jīng)干燥處理之量，高達100公噸。
這類干燥機，每平方米每小時干燥蒸發(fā)之水量，隨著被干燥物之濕度，加熱時所用蒸汽與被干燥物體間之溫度差等，而有顯著的不同。被干燥物體愈濕，筒內(nèi)壁之熱傳導(dǎo)系數(shù)愈大，單位面積干燥之水量愈多。另外熱蒸汽與被干燥物體間溫度差愈大，干燥蒸發(fā)水量，亦當(dāng)然愈多。
由于干燥機筒體大，蒸汽夾套的蒸汽壓力約在4公斤/平方厘米(絕對值)以下。以「干燥裝置」(日本桐榮良三編)P.333表8.6(B)粗碎大豆干燥為例，原料含水率12.6%(DB)，制品含水率11.1%(DB)，蒸汽套加熱水蒸汽壓力為4公斤/平方厘米(絕對值)，其單位加熱面積干燥處理能力，經(jīng)計算約為6.0公斤-水/小時·平方米。同書P.332，表8.6(A)濕切面的干燥，原料含水率61～65%(DB)，制品含水率20～23%(DB)，其加熱蒸汽壓力3.5～4公斤/平方厘米，單位加熱面積干燥處理能力，經(jīng)計算約為16.3公斤-水/小時·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)，其加熱蒸汽壓力2公斤/平方厘米(絕對值)，其單位加熱面積，干燥處理能力，經(jīng)計算約7.9公斤-水/小時·平方米。
以臺北市的綜合垃圾而言，濕度約65%，相當(dāng)于127%(DB)。若用本發(fā)明人在中國專利申請第85105948號中的方法干燥，每公斤進料垃圾，去除0.2公斤水份，則出料垃圾變?yōu)?1%(DB)。故在干燥機中的平均濕度仍高，熱傳仍極良好。如熱蒸汽壓以2公斤/平方厘米(絕對值)計，則單位加熱面積，干燥處理能力，約在10公斤-水/小時·平方米以上(暫以10公斤-水/小時·平方米計)。
臺北市日產(chǎn)2400公噸，每小時進料100公噸垃圾，每公斤垃圾干燥去除的水以0.2公斤為例，則須干燥去除的水量，每小時高達20，000公斤，干燥機加熱面積需2，000平方米。其直徑以4.0米(垃圾在機內(nèi)體積充填率為50%)計，則干燥機長須達320米。誠然是一座龐大的設(shè)備，其外圍的熱損失，便極為可觀。
一般農(nóng)作物、礦物、藥物、奶粉等之干燥，如采用高溫?zé)峥諝庵苯用芮薪佑|，則由于碎細(xì)被干燥物的表面積很大，且直接密切接觸，所需干燥設(shè)備，均很小，投資亦少。另外，如采用蒸汽加熱，由于需隔著加熱管面，欲干燥同量的物體，則所需干燥裝置，由于管件的增加，而大幅增加，投資亦隨之大幅增加。
本發(fā)明在結(jié)合同一發(fā)明人在中國專利申請第85105948號作為參考資料的基礎(chǔ)上，此處，所提出的新改良方案，則將垃圾排出之蒸汽再加熱，使之變?yōu)檫^熱之蒸汽，直接與碎細(xì)垃圾混合。因此，不需用筒體做加熱面積，在傳熱時，亦減少很多熱阻(諸如蒸汽與筒體形成的蒸汽膜、筒體與垃圾間所形成的液膜等)，其加熱方式與高溫?zé)峥諝饬饕粯樱詸C型大幅減小。雖然新方式需增設(shè)過熱蒸汽設(shè)備一套，但由于過熱蒸汽器的管徑很小，且鍋爐內(nèi)的爐溫很高。因之，所增過熱蒸汽加熱器的設(shè)備投資，亦不需很大。
因此，用過熱蒸汽與垃圾直接密切混合的干燥方式，其所需投資費用，遠(yuǎn)較同一發(fā)明人在原中國專利申請第85105948號中的為少。
用過熱蒸汽干燥的過程中，最重要關(guān)鍵，不僅加熱用的蒸汽須過熱，甚至連干燥機在干燥過程及混合蒸汽(過熱蒸汽及垃圾蒸發(fā)水蒸汽之混合體)均須處在過熱狀態(tài)，故不必?fù)?dān)心水蒸汽冷凝，而增加垃圾的濕度。
干燥去除每公斤水，所需過熱蒸汽量，依過熱蒸汽的溫度而有所不同。溫度愈高，則所需之量愈少。過熱蒸汽溫度以550℃為例，則每公斤所帶過熱熱量Q＝M Cpavg(550-100)＝0.574(450)＝258仟卡假定，進入干燥機的垃圾，經(jīng)煙道氣予熱后，溫度亦剛好為100℃，這時水每公斤所需蒸發(fā)熱約539千卡。
所以，欲干燥去除1公斤的水，約需550℃的過熱蒸汽2.1公斤。為了保證干燥系統(tǒng)均在過熱狀態(tài)，建議采用2.3公斤，比較保險。亦就是要去除1公斤的水，則需2.3公斤蒸汽的循環(huán)量。
假定每公斤垃圾經(jīng)干燥去除0.2公斤水，則過熱蒸汽循環(huán)量需0.46公斤左右，而離開干燥機時，多增加了0.2公斤的水蒸汽。這些增加的水蒸汽，即可轉(zhuǎn)至鍋爐給水加熱器，用于加熱給水(溫度約30℃)。以處理臺北市2400公噸/天為例，每日即有480公噸的水蒸汽(100℃)，可用于加熱鍋爐給水。
另外，垃圾是很蓬松的東西，如未經(jīng)壓擠，即予進入干燥機，勢必挾帶大量空氣、氨等不凝結(jié)氣，當(dāng)垃圾中的水份蒸發(fā)時，則隨水蒸汽進入過熱蒸汽加熱器或鍋爐給水加熱器。這些不凝結(jié)氣，會在管壁形成氣膜，阻礙熱的傳導(dǎo)。為減少這些不凝結(jié)氣進入干燥機，垃圾在干燥機的進、出口，均采用錐形螺旋推擠方式。尤其進口螺旋推擠器的外壁，系一多孔的圓錐管壁。故垃圾經(jīng)推擠，挾在其中的空氣、氨等，能迅由圓錐的壁孔向外逸出。
圖一，107是干燥機本體，301是蒸汽排出口，垃圾中水份受熱，蒸發(fā)成水蒸汽，與加熱的過熱蒸汽混合，由301排出，經(jīng)管路302，送汽機125，大部份的混合蒸汽進入303過熱蒸汽加熱器，經(jīng)加熱形成過熱蒸汽后，經(jīng)管管304回流至干燥機，由305過熱蒸汽入口處進入。另外小部份循環(huán)多出的水蒸汽，經(jīng)管306進入加熱器148，以加熱鍋爐給水。
圖二，106是螺旋推擠器，307是圓錐形管壁，308是圓錐管壁上的小孔。垃圾由貯蓄箱105進入圓錐形螺旋推擠器，經(jīng)推擠，則所挾帶空氣、氨等，即由小孔308排出。干燥機垃圾出口處113的構(gòu)造，與106概略相同，只有圓錐形管壁上少了小孔而已。
以臺北市日產(chǎn)2400公噸垃圾為例，每小時進料100公噸，每公斤垃圾干燥去除的水以0.2公斤計，每小時干燥去除的水量達20公噸，則需過熱蒸汽(550℃)46公噸左右。為垃圾順利干燥、焚化、發(fā)電，附加一套46公噸/小時的低壓過熱蒸汽加熱器，遠(yuǎn)比建造如間接加熱的雙套圓筒型干燥機，來得有利。此外，這種垃圾干燥方式所排出的蒸汽，經(jīng)過多次過熱循環(huán)后，累積多出來的蒸汽，可用以加熱鍋爐給水，能源不必?fù)?dān)心損失。在干燥機的入口處，由于設(shè)有多孔圓錐形推擠器，則蒸汽過熱器及鍋爐給水加熱器所需的加熱面積，由于不凝結(jié)氣的大幅減少，亦隨之減少，可大幅減少建廠的設(shè)備投資。
綜上所述，發(fā)明人已將本新改良方案之目的，技術(shù)內(nèi)容及功效，依次逐項詳細(xì)說明，并舉干燥處理臺北垃圾為例，分別采用原中國專利申請第85105948號案與本改良方案時，所產(chǎn)生優(yōu)劣詳加比較。同時，本人深信此一改良方案，對垃圾焚化的具體實施與商業(yè)化，具有決定性的突破。所以懇向貴局提出新的專利要求，請準(zhǔn)予專利，以維護發(fā)明人的正當(dāng)權(quán)益。
權(quán)利要求
1.一種垃圾熱能轉(zhuǎn)換為機械能的方法，包括垃圾在進入鍋爐燃燒產(chǎn)生高壓過熱蒸汽用以作功之前，先用過熱蒸汽乾燥的步驟，垃圾在干燥機中與高溫的過熱蒸汽直接接觸，其所含的水份受熱變成蒸汽，與用以加熱之過熱蒸汽混合，導(dǎo)出干燥機，并導(dǎo)入過熱蒸汽加熱器。經(jīng)加熱成過熱蒸汽后，再循環(huán)導(dǎo)入干燥機，用以干燥繼續(xù)進入垃圾。另外，由干燥機導(dǎo)出且在循環(huán)中多出的混合蒸汽，利用于加熱鍋爐給水。
專利摘要
改進的垃圾焚化法是在濕垃圾中導(dǎo)入過熱蒸汽，使之與碎細(xì)垃圾直接接觸并將它干燥，干燥機排出的混合蒸汽仍處過熱態(tài)。因碎細(xì)垃圾表面積大并與過熱蒸汽直接接觸，可消除熱傳上的故障，使干燥機設(shè)備投資大為降低且操作變得簡便。排出的蒸汽在干燥機與過熱蒸汽加熱器間多次循環(huán)，累積量增大可用以加熱鍋爐給水。進入干燥機前，垃圾經(jīng)有多孔錐形螺旋推擠器，排出其中不凝結(jié)氣，以避免蒸汽中含大量不凝結(jié)氣而對過熱蒸汽加熱器或鍋爐給水加熱器造成傳熱上的不良影響。
文檔編號F01K17/06GK87103229SQ87103229
公開日1987年11月11日 申請日期1987年4月28日
發(fā)明者顧聰軒 申請人:顧聰軒導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan