專利名稱：流化床氣化和熔融燃燒的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可燃性物質(zhì)在流化床熔爐中氣化、所產(chǎn)生的可燃性氣體和細粒在熔融燃燒爐中在高溫下燃燒和所產(chǎn)生的灰分在其中熔融的一種方法和一套裝置。
近年來，業(yè)已要求通過焚燒來減小大量產(chǎn)生的廢物如城市廢物、廢塑料等的體積，并有效地利用從焚燒回收的熱量。因為廢物焚燒所產(chǎn)生的灰分通常含有有害的重金屬，因此必須采取某些方法如重金屬組分的固化來回收處理燃燒過的灰分。為了處理這些問題，JP-B2-62-35004(日本專利申請審后公開，KOKOKU)提出了一種燃燒固體物質(zhì)的方法和裝置。在該燃燒法中，固體物質(zhì)在流化床熱解爐中熱分解，而熱解產(chǎn)品，即可燃性氣體和顆粒被導入旋風燃燒爐，在這里可燃性組分因加壓空氣徹底燃燒，灰分通過渦流而與壁表面發(fā)生碰撞，因而熔融。熔融的灰分落到壁表面上，而產(chǎn)生的熔融爐渣通過一個卸料口落入水箱，在水箱中固化。
但是，JP-B2-62-35004中公開的方法具有如下缺點因為整個流化床處于活性流化狀態(tài)，大量未反應(yīng)的可燃性組分在該爐中產(chǎn)生可燃性氣體時被帶到爐外，因此不可能達到高氣化效率。此外，流化床熔爐中有用的氣化物質(zhì)至此還是粒徑為0.5-3mm的小塊和尺寸為幾個毫米的細碎的廢物。尺寸大于上述范圍的氣化物質(zhì)將妨礙流化；尺寸小于上述范圍的氣化物質(zhì)將在作為未反應(yīng)的可燃性組分的可燃性氣體未徹底氣化時被帶到爐外。因此，常規(guī)流化床熔爐需要在氣化物質(zhì)注入該爐前進行預(yù)處理，即通過使用粉碎機或類似設(shè)備預(yù)先把氣化物質(zhì)粉碎并使產(chǎn)生的顆粒尺寸均一。這樣，預(yù)定粒徑范圍之外的氣化物質(zhì)不能使用，在某種程度上必然使產(chǎn)率受損。
為了解決上述問題，JP-A-2-147692(日本專利申請公開，KOKAI)提出了一種流化床氣化方法和流化床氣化爐。在該公開中所公開的流化床氣化方法中，熔爐具有矩形水平橫截面結(jié)構(gòu)，流化氣體從熔爐底部的中心部分向上噴入爐中的質(zhì)量速度設(shè)置在低于流化氣體從該爐底部的兩側(cè)部分供入的質(zhì)量速度。流化氣體的上向流在爐底各側(cè)邊部分之上某一位置偏轉(zhuǎn)到爐中部。這樣，在爐的中部形成一個流化介質(zhì)沉降的移動床，而在爐的各側(cè)邊部分形成一個流化介質(zhì)被活性流化的流化床。將可燃性物質(zhì)供入移動床。流化氣體或是空氣與蒸汽的混合物，或是氧氣和蒸汽的混合物，而流化介質(zhì)為硅質(zhì)砂。
但是，JP-A-2-147692的方法具有如下缺點(1)在所有移動床和流化床中同時發(fā)生氣化吸熱反應(yīng)和燃燒反應(yīng)。因此易氣化的揮發(fā)性組分在氣化的同時燃燒，而難于氣化的固定碳(炭)和焦油在爐中產(chǎn)生可燃性氣體時以未反應(yīng)物質(zhì)帶到爐外。因此不能達到高氣化效率。
(2)在將熔爐中產(chǎn)生的可燃性氣體燃燒以用于蒸汽和燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備時，該流化床熔爐必須是加壓型熔爐。但是，在這種情況下因為熔爐為矩形水平橫截面結(jié)構(gòu)，所以難以將該爐造成加壓爐形式。優(yōu)選的氣化爐壓力由所產(chǎn)生的可燃性氣體的用途決定。當將氣體用作普通燃燒氣體時，爐壓可為幾千mmAq數(shù)量級。然而，當將產(chǎn)生的可燃性氣體用作燃氣輪機的燃料時，爐壓必須高達幾個Kgf/cm2。當氣體用作高效氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的燃料時，合適的是使用高于十幾個kgf/cm2的爐壓。
在廢物如城市廢物的處理中，通過燃燒可燃性廢物而減小體積仍起重要作用。相對于焚燒，近來日益需要環(huán)境保護型廢物處理技術(shù)(例如二惡英控制方法)，使煙塵無害的技術(shù)及改進能量回收效率等。在日本，城市廢物的焚燒速度約為100,000噸/天，而從整個城市廢物回收的能量相當于日本所耗電能的約4％?，F(xiàn)在，城市廢物能量利用率低至約10％。然而，如果能增加能量利用率，相應(yīng)地就能降低礦物燃料的耗費率，從而有可能對防止全球變暖有利。
然而，現(xiàn)有的焚燒系統(tǒng)涉及如下問題①由于HCl的腐蝕問題發(fā)電效率不可能增加。
②控制HCl，NOx，SOx，汞，二惡英等的環(huán)境污染防止設(shè)備復(fù)雜化，導致成本和場地增加。
③由于規(guī)定的嚴格及獲得最終處理的場地的困難等，安裝燃燒過的灰分熔融設(shè)備呈上升趨勢。然而，為了這個目的必須建造額外的設(shè)備，并耗費大量電能。
④需要昂貴的設(shè)備來除去二惡英。
⑤難以回收有用金屬。
本發(fā)明的一個目的是解決相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的上述問題，并高效率地由可燃性物質(zhì)如廢物(例如城市廢物、廢塑料等)或可燃性物質(zhì)如煤生產(chǎn)含有大量可燃性組分的可燃性氣體。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于氣化可燃性物質(zhì)的方法和裝置，該方法和裝置適于能量的回收，且能容易地產(chǎn)生高壓可燃性氣體。
本發(fā)明的還一目的是提供一種能產(chǎn)生含有大量可燃性組分的可燃性氣體并能用產(chǎn)生的可燃性氣體的熱量熔融燃燒過的灰分的氣化和熔融燃燒方法和裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供含有炭(char)和焦油的均勻可燃性氣體，它具有足夠高的熱值，以由其自身的熱量產(chǎn)生1300℃或更高的高溫。
本發(fā)明的又一目的是提供一種不燃性物質(zhì)可毫無問題地從中平穩(wěn)排出的氣化裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種能使含于廢物中的有用金屬從具有還原性氣氛的流化床熔爐中得到回收而不被氧化的氣化方法和裝置。
本發(fā)明提供了一種在流化床熔爐中氣化可燃性物質(zhì)以生產(chǎn)可燃性氣體的方法。在本發(fā)明的該方法中，流化床熔爐具有近似圓形水平橫截面結(jié)構(gòu)。供入流化床熔爐中的流化氣體包括作為上向流從爐底的中心部分供入爐內(nèi)的中心流化氣體和作為上向流從爐底的周邊部分供入爐內(nèi)的周邊流化氣體。中心流化氣體的質(zhì)量速度比周邊流化氣體的質(zhì)量速度低。爐中周邊部分上部的流化氣體和流化介質(zhì)的上向流由一個斜壁偏轉(zhuǎn)或折轉(zhuǎn)到爐的中心部分，從而在爐的中心部分形成一個移動床，在移動床中流化介質(zhì)(一般為硅質(zhì)砂)沉降并擴散，而還在爐的周邊部分形成一個流化床，在流化床中流化介質(zhì)被活性流化，這樣，供入爐中的可燃性物質(zhì)在與流化介質(zhì)一起從移動床底部循環(huán)到流化床并由流化床頂部循環(huán)到移動床的同時氣化形成可燃性氣體。將中心流化氣體的氧含量設(shè)置在不高于周邊流化氣體的氧含量，且流化床的溫度保持在450℃-650℃的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，中心流化氣體為選自三種氣體，即蒸汽，蒸汽和空氣的氣體混合物以及空氣中的一種。周邊流化氣體為選自三種氣體，即氧氣，氧氣和空氣的氣體混合物及空氣中的一種。因此如表1所示有9種組合中心流化氣體和周邊流化氣體的方式。合適的組合方式可根據(jù)氣化效率和經(jīng)濟性何者重要來選擇。
在表1中，組合方式1提供了最高的氣化效率。但是因為耗氧量大，所以成本高。氣化效率首先隨著耗氧量降低而降低，其次隨蒸汽消耗量降低而降低。在這種情況下成本也降低。在本發(fā)明中有用的氧可以是高純氧。還可以使用通過使用富氧膜而得到的低純氧。組合方式9為空氣與空氣的組合，通稱為常規(guī)焚燒爐用燃燒空氣。在本發(fā)明中，流化床熔爐具有圓形水平橫截面結(jié)構(gòu)，因此裝在該爐周邊部分上側(cè)的斜壁的下層投影面積(lower projected area)大于在流化床熔爐具有矩形水平橫截面時所使用的斜壁的下層投影面積。因此，可增加周邊流化氣體的流速，并因此增加氧的供應(yīng)。所以氣化效率能提高。
表
質(zhì)量速度和周邊流化氣體的質(zhì)量速度之間。中間流化氣體為兩種氣體，即蒸汽和空氣的氣體混合物及空氣中的一種。因此，有18種組合中心流化氣體、中間流化氣體和周邊流化氣體的方式。氧含量優(yōu)選的設(shè)置是從爐的中心部分到周邊部分逐漸增加。如表2所示有15種優(yōu)選的氣體組合法。
表2
適當?shù)慕M合可根據(jù)氣化效率和經(jīng)濟性何者重要而從表2所示組合中選擇。在表2中，組合1提供了最高的氣化效率。然而，因為耗氧量大，所以成本高。氣化效率首先隨耗氧量降低而降低，其次隨耗蒸汽量降低而降低。此時成本也降低。在表1和表2中有用的氧可以是高純氧。還可以使用通過使用富氧膜得到的低純氧。
當流化床熔爐尺寸大時，中間流化氣體優(yōu)選包括大量由設(shè)置在爐底的中心部分和周邊部分之間的許多同心中間部分供入的流化氣體。在這種情況下，流化氣體的氧氣密度的優(yōu)選設(shè)置是爐的中心部分氧氣密度最低，并朝爐的周邊部分逐漸升高。
在本發(fā)明的該方法中，供入流化床熔爐的流化氣體含有的氧氣量為不高于可燃性物質(zhì)燃燒所要求的燃燒空氣理論量的30％的空氣中所含的氧氣量。不燃性物質(zhì)由爐底的周邊部分從流化床熔爐取出并分級，分級得到的砂返回流化床熔爐內(nèi)部。流化床熔爐中產(chǎn)生的可燃性氣體和細粒在熔融燃燒爐，即熔融爐中于1300℃或更高的高溫下燃燒，而灰分在其中熔融。來自熔融燃燒爐的廢氣用來驅(qū)動燃氣輪機。根據(jù)其用途，流化床熔爐中的壓力保持在不低于或高于大氣壓力的水平。可燃性物質(zhì)可以是廢物塊等。
此外，本發(fā)明提供了一種用于在流化床熔爐中氣化可燃性物質(zhì)以生產(chǎn)可燃性氣體的裝置。流化床熔爐包括如下組成部件一個具有近似圓形的水平橫截面結(jié)構(gòu)的側(cè)壁；一個設(shè)置在熔爐底部的流化氣體分散裝置；一個設(shè)置在流化氣體分散裝置外周的不燃性物質(zhì)出口；一個用來從流化氣體分散裝置的中心部分向熔爐內(nèi)部供入流化氣體以使流化氣體垂直向上流動的中心供氣裝置；一個用來從流化氣體分散裝置的周邊部分向熔爐內(nèi)部供入流化氣體以使流化氣體垂直向上流動的周邊供氣裝置；一個使垂直向上流動的流化氣體和流化介質(zhì)在周邊供氣裝置以上某一位置偏轉(zhuǎn)到熔爐中部的斜壁；和一個設(shè)置在斜壁之上的自由板。中心供氣裝置提供質(zhì)量速度較低和氧氣密度較低的流化氣體。周邊供氣裝置提供質(zhì)量速度較高和氧氣密度較高的流化氣體。
在本發(fā)明的裝置中，流化床熔爐可進一步包括一個用來將流化氣體從流化氣體分散裝置的中心部分和周邊部分之間的環(huán)形中間部分供入熔爐內(nèi)部以使流化氣體垂直向上流動的中間供氣裝置。中間供氣裝置提供的流化氣體的質(zhì)量速度在由中心供氣裝置和周邊供氣裝置供入的流化氣體的質(zhì)量速度之間，而其氧氣密度在由中心供氣裝置和周邊供氣裝置供入的流化氣體的氧氣密度之間。周邊供氣裝置可以是環(huán)形供氣盒。流化床熔爐可進一步包括一個配置于流化床熔爐上部的可燃性物質(zhì)入口?？砂惭b該可燃性物質(zhì)入口以使可燃性物質(zhì)落入中心供氣裝置之上的空間。流化氣體分散裝置的構(gòu)成可以是其周邊部分低于其中心部分。
不燃性物質(zhì)出口可以具有一個配置于流化氣體分散裝置外周邊的環(huán)形部分和一個從環(huán)形部分向下延伸以便在向下遠離環(huán)形部分時收縮的錐形部分。不燃性物質(zhì)出口可以具有串聯(lián)排列的一個體積調(diào)節(jié)排放裝置，一個封閉用第一旋流閥(swirl valve)，一個旋流切斷閥，一個封閉用第二旋流閥。
本發(fā)明的裝置可包括一個熔融燃燒爐，即熔融爐，在其中流化床熔爐中產(chǎn)生的可燃性氣體和細粒高溫燃燒，而產(chǎn)生的灰分熔融。該熔融燃燒爐具有一個圓柱形第一燃燒室，其軸近似垂直，和一個將流化床熔爐中產(chǎn)生的可燃性氣體及細粒供入圓柱形第一燃燒室以使可燃性氣體和細粒繞第一燃燒室的軸循環(huán)的可燃性氣體入口。該熔融燃燒爐進一步具有一個與圓柱形第一燃燒室相連通的第二燃燒室和一個位于第二燃燒室下部的卸料口，以使熔融的灰分能從該卸料口排出。將從熔融燃燒爐的第二燃燒室出來的廢氣導入廢熱鍋爐和空氣預(yù)熱器中，從而回收廢熱。從熔融燃燒爐的第二燃燒室出來的廢氣可用來驅(qū)動燃氣輪機?？蓪U氣導入集塵器中以在排入大氣之前除去粉塵。
在本發(fā)明的方法或裝置中，流化床熔爐具有近似圓形水平橫截面結(jié)構(gòu)，因此可形成耐壓熔爐結(jié)構(gòu)。這樣，流化床熔爐中的壓力可保持在不低于大氣壓力的水平，而且容易提高由供入該爐中的可燃性物質(zhì)產(chǎn)生的可燃性氣體的壓力。高壓可燃性氣體可用作可高效運轉(zhuǎn)的燃氣輪機或鍋爐燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的燃料。因此在這樣的工廠使用可燃性氣體可提高能量從可燃性物質(zhì)的回收效率。
在本發(fā)明的方法和裝置中，當其目的是處理廢物時，流化床熔爐中的壓力優(yōu)選維持在不高于大氣壓的水平，以防止令人討厭的氣味或有害的燃燒氣體從爐中泄露。這時爐壁還可很好地抵抗爐壁內(nèi)外的壓差，因為該爐具有近似圓形的水平橫截面結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，供入流化床熔爐的中心流化氣體的質(zhì)量速度設(shè)置在低于周邊流化氣體的質(zhì)量速度，而熔爐中周邊部分上部的流化氣體的上向流偏轉(zhuǎn)到該爐的中心部分，從而在爐的中心部分形成一個移動床，流化介質(zhì)在移動床中沉降和擴散，還在爐的周邊部分形成一個流化床，流化介質(zhì)在其中被活性流化。因此，供入爐中的可燃性物質(zhì)在與流化介質(zhì)一起從移動床底部循環(huán)至流化床并從流化床頂部循環(huán)到移動床的同時氣化形成可燃性氣體。首先，主要是可燃性物質(zhì)的揮發(fā)性組分在移動床中受流化介質(zhì)(通常為硅質(zhì)砂)的熱而氣化，該移動床在熔爐中心向下移動。因為形成移動床的中心流化氣體的氧含量較低，在移動床中產(chǎn)生的可燃性氣體實際上不燃燒，但它與中心流化氣體一起向上流到自由板，從而形成具有良好質(zhì)量的高熱值可燃性氣體。
然后將在移動床中失去其揮發(fā)性組分并受熱的可燃性物質(zhì)，即固定碳(炭)和焦油循環(huán)到流化床中并通過與氧含量較高的周邊流化氣體接觸而在流化床中燃燒，從而變成燃燒氣體和灰分，還產(chǎn)生燃燒熱，該燃燒熱使熔爐內(nèi)部溫度保持在450℃-650℃。流化介質(zhì)因燃燒熱而受熱，受熱的流化介質(zhì)偏轉(zhuǎn)到爐的周邊部分上部的爐的中心部分，然后在移動床中向下流動，從而使移動床中的溫度保持在揮發(fā)性組分氣化所要求的水平。因為整個熔爐，尤其是爐的中心部分處于低氧條件，所以有可能生產(chǎn)出可燃性組分含量高的可燃性氣體。此外，可燃性物質(zhì)中所含的金屬可以未氧化的有用物質(zhì)從不燃性物質(zhì)出口回收。
在本發(fā)明中，流化床熔爐中產(chǎn)生的可燃性氣體和灰分可與其他細粒一起在熔融燃燒爐中燃燒。此時，因為可燃性氣體含有大量可燃性組分，所以熔融燃燒爐中的溫度可升到高水平，即1300℃或更高，而無需用燃料加熱。因此，灰分可在熔融燃燒爐中充分熔融。熔融的灰分可從熔融燃燒爐中取出，并可以容易地用已知方法如水冷卻而使之固化。因此，灰分的體積明顯減小，而且灰分中所含的有害金屬固化。因此，灰分可轉(zhuǎn)變成能夠回收處理的形式。
從對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的如下描述并結(jié)合附圖將更明了本發(fā)明的以上和其他目的，特征及優(yōu)點，附圖中的相同參考數(shù)字表示相同部件。


圖1是顯示本發(fā)明的第一實施方案的氣化裝置的主要部分的垂直截面示意圖。
圖2是圖1所示氣化裝置中流化床熔爐的水平截面示意圖。
圖3是本發(fā)明的第二實施方案的氣化裝置的主要部分的垂直截面示意圖。
圖4是圖3所示的氣化裝置中流化床熔爐的水平截面示意圖。
圖5是本發(fā)明第三實施方案的氣化裝置的垂直截面示意圖。
圖6是本發(fā)明第四實施方案的氣化裝置的垂直截面示意圖。
圖7是顯示用于精制本發(fā)明的氣化裝置所生產(chǎn)的氣體的方法的一個實施例的流程圖。
圖8是顯示灰分熔融方法中一個實施例的流程圖。
圖9是本發(fā)明第五實施方案的氣化和熔融燃燒裝置的截面透視圖。
圖10顯示與廢熱鍋爐和汽輪機聯(lián)用的本發(fā)明的一個實施方案的流化床氣化和熔融燃燒裝置的排列。
圖11顯示與氣體冷卻器聯(lián)用的本發(fā)明一個實施方案的流化床氣化和熔融燃燒裝置的排列。
圖12顯示與廢熱鍋爐和反應(yīng)塔聯(lián)用的本發(fā)明一個實施方案的流化床氣化和熔融燃燒裝置的排列。
圖13顯示本發(fā)明一個實施方案的利用廢熱(co-generation)型流化床氣化和熔融燃燒裝置的排列。
圖14是顯示本發(fā)明的一個實施方案的加壓氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電型流化床氣化和熔融燃燒方法的工藝流程圖。
本發(fā)明的實施方案將參照附圖詳細描述如下。然而，應(yīng)當注意本發(fā)明不一定局限于這些實施方案。此外，在圖1-14中，由相同參考數(shù)字表示的部件是相同或相應(yīng)的部件，并省略了對它們的重復(fù)說明。
圖1為顯示用于進行本發(fā)明氣化方法的第一實施方案的氣化裝置主要部分的垂直截面示意圖。圖2是圖1所示氣化裝置中流化床熔爐的水平截面示意圖?，F(xiàn)參照圖1，氣化裝置帶有一個流化床熔爐2。流化氣體通過設(shè)置在熔爐2底部的流化氣體分散裝置106供入流化床熔爐2中。流化氣體實質(zhì)上由從爐底的中心部分4以上向流供入熔爐2內(nèi)部的中心流化氣體7和從爐底的周邊部分3以上向流供入熔爐2內(nèi)部的周邊流化氣體8組成。
如表1所示，中心流化氣體7為三種氣體即，蒸汽，蒸汽和空氣的氣體混合物及空氣中的一種，而周邊流化氣體8為三種氣體，即氧氣，氧氣和空氣的氣體混合物及空氣中的一種。將中心流化氣體7的氧含量設(shè)置在低于周邊流化氣體8的氧含量。整個流化氣體中氧氣的含量設(shè)置得與不高于可燃燒性物質(zhì)11燃燒所需的燃燒空氣理論量的30％的空氣中的氧含量相同。熔爐2的內(nèi)部保持在還原氣氛下。
將中心流化氣體7的質(zhì)量速度設(shè)置在低于周邊流化氣體8的質(zhì)量速度，并通過擋板6的作用使爐2的周邊部分上部的流化氣體的上向流偏轉(zhuǎn)到爐2的中心部分。這樣，在爐2的中心部分形成流化介質(zhì)(通常為硅質(zhì)砂)沉降和擴散的移動床9，而在流化床熔爐2的周邊部分形成流化介質(zhì)活性流化的流化床10。流化介質(zhì)在熔爐周邊部分的流化床10中按箭頭118所示向上流動。然后，該流化介質(zhì)由擋板6偏轉(zhuǎn)，流入移動床9的上部，并在移動床9中向下流動。然后，流化介質(zhì)如箭頭112所示沿氣體分散裝置106移動，流入流化床10的下部。這樣，流化介質(zhì)如箭頭118和112所示繞流化床10和移動床9循環(huán)。
從可燃性物質(zhì)供料口104將可燃性物質(zhì)11供入移動床9的上部?？扇夹晕镔|(zhì)11與流化介質(zhì)一起在移動床9中向下流動，同時由受熱的流化介質(zhì)加熱可燃性物質(zhì)11，從而使可燃性物質(zhì)11中的揮發(fā)性組分大部分氣化。因移動床9中沒有或僅有少量氧氣，所以產(chǎn)生的主要由氣化的揮發(fā)性組分組成的氣體不燃燒，而是按箭頭116所示通過移動床9。因此，移動床9形成一個氣化區(qū)G。然后產(chǎn)生的氣體按箭頭120所示流向自由板102，在這里向上流動，然后從氣體出口108以可燃性氣體29排出。
在移動床9中未被氣化的物質(zhì)主要為炭(固定碳組分)和焦油114，它與流化介質(zhì)一道按箭頭112所示從移動床9的下部流到熔爐2的周邊部分中的流化床10的下部，并被具有較高氧含量的周邊流化氣體8燃燒，從而被部分氧化。流化床10形成一個可燃性物質(zhì)氧化區(qū)S。在流化床10中，流化介質(zhì)被流化床10中的燃燒熱加熱到高溫。加熱到高溫的流化介質(zhì)由斜壁6轉(zhuǎn)向，按箭頭118所示流入移動床9，從而再用作氣化熱源。流化床10的溫度保持在450℃—650℃，從而使有效控制的燃燒反應(yīng)繼續(xù)。
根據(jù)圖1和2所示的氣化裝置1，氣化區(qū)G和氧化區(qū)S在流化床熔爐2中形成，流化介質(zhì)在兩個區(qū)G和S中起傳熱介質(zhì)的作用。因此，在氣化區(qū)G中產(chǎn)生質(zhì)量好的高熱值可燃性氣體，而難于氣化的炭和焦油114可在氧化區(qū)S中有效燃燒。因此，可增加可燃性物質(zhì)的氣化效率，并可生產(chǎn)質(zhì)量好的可燃性氣體。
如流化床熔爐2的水平截面2所示，形成氣化區(qū)G的移動床9在熔爐中部以圓形形成，而形成氧化區(qū)S的流化床10繞移動床9以環(huán)形形成。環(huán)形不燃性物質(zhì)卸料口5圍繞流化床10的周邊。通過形成圓柱結(jié)構(gòu)的氣化裝置1，可容易地產(chǎn)生高的爐壓。還可以在氣化裝置1外部單獨配置一個壓力容器(未示出)，以替代爐壓由氣化爐本身產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。
圖3為實施本發(fā)明的氣化方法的第二實施方案的氣化裝置主要部分的垂直截面示意圖。圖4為圖3所示氣化裝置中流化床熔爐的水平截面示意圖。在圖3所示的第二實施方案的氣化裝置中，除中心流化氣體7和周邊流化氣體8之外，流化氣體包括一個中間流化氣體7’，該氣體從爐底中心部分和周邊部分之間的爐底中間部分供入流化床熔爐2。中間流化氣體7’的質(zhì)量速度選擇在中心流化氣體7和周邊流化氣體8的質(zhì)量速度之間。中間流化氣體7’為三種氣體，即蒸汽，蒸汽和空氣的氣體混合物及空氣中的一種。
在圖3所示的氣化裝置中，與圖1所示的氣化裝置相同，中心流化氣體7為三種氣體，即蒸汽，蒸汽和空氣的氣體混合物及空氣中的一種，而周邊流化氣體8為三種氣體，即氧氣、氧氣和空氣的氣體混合物及空氣中的一種。中間流化氣體7’的氧含量選擇在中心流化氣體7和周邊流化氣體8的氧含量之間。因此，如表2所示有15種流化氣體的優(yōu)選組合。對每一種組合來說，重要的是氧含量應(yīng)隨著流化床熔爐2的中心到其周邊部分的距離增加而增加。整個流化氣體中氧含量應(yīng)設(shè)置得與不高于可燃性物質(zhì)11燃燒所需燃燒空氣理論量的30％的空氣中的氧含量相同。熔爐2的內(nèi)部保持在還原性氣氛下。
在圖3所示的氣化裝置中，按與圖1所示的氣化裝置相同方法，在爐2的中心部分形成流化介質(zhì)沉降和擴散的移動床9，而在流化床熔爐2的周邊部分形成流化介質(zhì)活性流化的流化床10。流化介質(zhì)按箭頭118和112所示繞移動床9和流化床10循環(huán)。流化介質(zhì)主要沿水平方向擴散的中間床9’在移動床9和流化床10之間形成。移動床9和中間床9’形成氣化區(qū)G，而流化床10形成氧化區(qū)S。
注入移動床9上部的可燃性物質(zhì)11在與流化介質(zhì)一起在移動床9中向下移動的同時被加熱，從而使可燃性物質(zhì)11中的揮發(fā)性組分氣化。未在移動床9中氣化的炭和焦油及一部分揮發(fā)性組分與流化介質(zhì)一起流到中間床9’和流化床10，從而部分氣化和部分燃燒。在中間床9’中未被氣化的物質(zhì)主要是炭和焦油，它與流化介質(zhì)一起流入熔爐周邊部分的流化床10中，并在氧含量較高的周邊流化氣體8中燃燒。流化介質(zhì)在流化床10中受熱，然后循環(huán)到移動床9中加熱其中的可燃性物質(zhì)。中間床9’中氧氣密度根據(jù)可燃性物質(zhì)的類型(即揮發(fā)分含量高還是炭和焦油含量高)來選擇。也就是說，根據(jù)可燃性物質(zhì)類型來決定氧氣密度是低至主要完成氣化還是高至主要完成氧化燃燒。
如流化床熔爐2的水平截面4所示，形成氣化區(qū)的移動床9在熔爐2的中心部分以圓形形成，而中間床9’由中間流化氣體7’沿移動床9的外周邊形成。形成氧化區(qū)的流化床10繞中間床9’以環(huán)形形成。環(huán)形不燃性物質(zhì)卸料口5設(shè)置在環(huán)繞流化床10的周邊。通過形成圓柱形結(jié)構(gòu)的氣化裝置1，可容易地產(chǎn)生高的爐壓。爐壓可由氣化裝置本身產(chǎn)生，或由單獨設(shè)置在氣化裝置外部的壓力容器產(chǎn)生。
圖5為本發(fā)明第三實施方案的氣化裝置的垂直截面示意圖。在圖5所示氣化裝置1中，氣化物質(zhì)11，即可燃性物質(zhì)，如廢物由雙層氣閘12，壓縮進料器13和廢渣進料器14供入流化床熔爐2中。壓縮進料器13將氣化物質(zhì)11壓縮成塞形，從而使爐壓封閉。壓成塞形的廢渣由粉碎機(未示出)粉碎并由廢渣進料器14供入流化床熔爐2中。
在圖5所示的氣化裝置中，中心流化氣體7和周邊流化氣體8按與圖1所示實施方案相同的方式供入。因此，在流化床熔爐2中按與圖1所示的實施方案相同的方式形成還原性氣氛的氣化區(qū)和氧化區(qū)。流化介質(zhì)在這兩個區(qū)中起傳熱介質(zhì)的作用。在氣化區(qū)中，產(chǎn)生質(zhì)量好的高熱值可燃性氣體；在氧化區(qū)中，難以氣化的炭和焦油有效燃燒。這樣，有可能獲得高氣化效率和質(zhì)量好的可燃性氣體。在圖5所示的實施方案中，裝有一個羅茨鼓風機15與氣化裝置1中的雙層氣閘12和自由板102相連通，以使在廢渣壓縮不充分時經(jīng)壓縮進料器13從爐2漏入雙層氣閘12的氣體通過羅茨鼓風機15的作用返回爐2。羅茨鼓風機15優(yōu)選從雙層氣閘12吸入適量空氣和氣體并使之返回爐2，以使雙層氣閘12的上段壓力等于大氣壓。
此外，圖5所示的氣化裝置具有一個不燃性物質(zhì)卸料口5，一個錐形斜槽16，一個體積調(diào)節(jié)排料裝置17，一個密封用第一旋流閥18，一個旋流切斷閥19，一個密封用第二旋流閥20和一個裝有轉(zhuǎn)筒篩的排料裝置23，以上部件按上述順序排列，按如下方式操作(1)在密封用第一旋流閥18開通，同時第二旋流閥20關(guān)閉，而爐壓由第二旋流閥20封閉的狀態(tài)下，操作體積調(diào)節(jié)排料裝置17，以使不燃性物質(zhì)(包括作流化介質(zhì)的砂)從錐形斜槽16排入旋流切斷閥19中。
(2)當旋流切斷閥19接收到預(yù)定量的不燃性物質(zhì)時，關(guān)閉體積調(diào)節(jié)排料裝置17，并關(guān)閉第一旋流閥18，以使爐壓由第一旋流閥18封閉。此外，開通卸料閥22，以使旋流切斷閥19中的壓力回到大氣壓。接著徹底開通第二旋流閥20，并開通旋流切斷閥19，從而使不燃性物質(zhì)排入排料裝置23。
(3)第二旋流閥20完全關(guān)閉后，開通平衡閥21。在第一旋流閥18中的壓力和錐形斜槽16中的壓力相互平衡后，開通第一旋流閥18。這樣，該過程又返回第一步(1)。
自動重復(fù)步驟(1)-(3)。
連續(xù)運轉(zhuǎn)裝有轉(zhuǎn)筒篩的排料裝置23。這樣，大尺寸的不燃性物質(zhì)27經(jīng)轉(zhuǎn)筒篩排到該系統(tǒng)外，而砂和小尺寸不燃性物質(zhì)則由砂循環(huán)提升機24輸送。在用粒度分級器25除去細碎的不燃性物質(zhì)28之后，通過活底料斗26使砂返回氣化裝置1。在這個不燃性物質(zhì)排放裝置中，兩個旋流閥18和20不接收不燃性物質(zhì)，而僅具有壓力封閉功能。因此，有可能避免不燃性物質(zhì)在第一和第二旋流閥18和20的封閉部分發(fā)生粘著(biting)。在爐壓可稍呈負壓時，不要求封閉功能。
圖6為本發(fā)明第四實施方案的氣化裝置的垂直截面示意圖。在圖6所示的氣化裝置中，氣化物質(zhì)11的進料和與其相關(guān)的爐壓封閉操作按與圖5所示的不燃性物質(zhì)排放裝置相同的方式，通過聯(lián)合使用一對旋流切斷閥19和19’及一對第一和第二旋流閥18和20而進行。省去了圖5所示的實施方案中所使用的壓縮進料器13。在圖6所示實施方案中，從熔爐泄露到第一旋流閥18的氣體經(jīng)排料閥22和鼓風機(未示出)返回熔爐中。此外，在第一旋流閥18完全關(guān)閉之后，開通平衡閥21以使旋流切斷閥19中的壓力與爐中壓力平衡。
圖7為顯示本發(fā)明的氣化裝置所生產(chǎn)的氣體的精制方法的一個實施例的流程圖。在圖7所示的精制方法中，氣化裝置1中供入氣化物質(zhì)11和流化氣體7和8。在氣化裝置1中產(chǎn)生的可燃性氣體送入廢熱鍋爐31中回收熱量，然后將如此冷卻過的氣體送入旋風分離器32中分離固態(tài)物質(zhì)37和38。然后，在水洗塔33中洗滌并冷卻可燃性氣體，在堿性溶液洗氣塔34中從可燃性氣體中除去硫化氫。然后，將可燃性氣體儲存于儲氣器35中。在旋風分離器32中分離的固態(tài)物質(zhì)中的未反應(yīng)炭37返回氣化裝置1，而剩下的固態(tài)物質(zhì)38排到系統(tǒng)外。按與圖5所示實施方案相同的方式，從氣化裝置1排出的不燃性物質(zhì)中的大尺寸不燃性物質(zhì)27排放到系統(tǒng)外，而不燃性物質(zhì)中的砂返回氣化裝置1中。將來自洗氣塔33和34的廢水供入廢水處理裝置36中，使其無害化。
圖8為顯示如下一種方法的一個實施例的流程圖，在該方法中，氣化裝置1中生產(chǎn)的可燃性氣體和細粒被導入熔融燃燒爐41中，在該爐中高溫燃燒，而所得灰分熔融。在圖8所示的方法中，將在氣化裝置1中產(chǎn)生的、含有大量可燃性組分的可燃性氣體29導入熔融燃燒爐41中。熔融燃燒爐41中還供有氣體8(該氣體為三種氣體，即氧氣、氧氣和空氣的氣體混合物及空氣中的一種)，以使可燃性氣體和細粒在1300℃或更高溫度下燃燒，并使產(chǎn)生的灰分熔融。此外，有害物質(zhì)，如二惡英，多氯聯(lián)苯(PCB)等分解。從熔融燃燒爐41中排出的熔融灰分44迅速冷卻形成爐渣，從而達到廢物體積縮小。從熔融燃燒爐41中產(chǎn)生的燃燒廢氣在洗滌器42中迅速冷卻，從而防止了二惡英的再合成。將在洗滌器42中迅速冷卻的廢氣送入集塵器43，例如過濾器，以除去氣體中的粉塵38。然后將廢氣經(jīng)廢氣塔55排入大氣中。
圖9為本發(fā)明的第五實施方案的氣化和熔融燃燒裝置的截面透視圖。參照圖9，氣化裝置1基本與圖1所示實施方案中的氣化裝置相同。然而，氣體出口108與熔融燃燒爐41的燃燒氣體入口142相連通。熔融燃燒爐41包括一個具有近似垂直軸的圓柱形第一燃燒室140和一個水平傾斜的第二燃燒室150。將在流化床熔爐2中產(chǎn)生的可燃性氣體29和細粒經(jīng)可燃性氣體入口142供入第一燃燒室140，以使之繞第一燃燒室140的軸循環(huán)。
第一燃燒室140的上端裝有一個起動燃燒嘴132和許多提供燃燒空氣的空氣噴嘴134，以使空氣繞第一燃燒室140的軸循環(huán)。第二燃燒室150與第一燃燒室140的底部相連通。第二燃燒室150具有位于其底部的爐渣分離器160和卸料口152，以使它們能排出熔融的灰分，還有一個位于卸料口152上面的排氣孔154。第二燃燒室150進一步具有一個位于第二燃燒室150與第一燃燒室140相連通的那部分附近的輔助燃燒嘴136，和一個提供燃燒空氣的空氣噴嘴134。排放廢氣46的排氣孔154上裝有輻射板162以通過輻射減少排氣孔154的熱量損失。
圖10顯示了與廢熱鍋爐和汽輪機聯(lián)用的本發(fā)明的一個實施方案的流化床氣化和熔融燃燒裝置的排列。參照圖10，氣化裝置1具有一個用來運輸排料裝置23排出的大尺寸不燃性物質(zhì)27和粒度分級器25排出的細碎不燃性物質(zhì)28的運輸裝置172。空氣夾套185位于用來從流化床熔爐2底部取出不燃性物質(zhì)的錐形斜槽16周圍?？諝鈯A套185中的空氣被從流化床熔爐2出來的高溫砂加熱。將輔助燃料F供入熔融燃燒爐41的第一和第二燃燒室140和150中。將從熔融燃燒爐41的卸料口152排出的熔融灰分44收入水箱178中，使其迅速冷卻，然后作爐渣176排出。
在圖10所示的排列中，從熔融燃燒爐41排出的燃燒氣體經(jīng)廢熱鍋爐31，省熱器183，空氣預(yù)熱器186，集塵器43和感應(yīng)通風扇54排入大氣。在氣體進入集塵器43之前將中和劑N，如消石灰(氫氧化鈣)加到從空氣預(yù)熱器186出來的燃燒氣體中。將水W供入省熱器183中預(yù)熱，然后在鍋爐31中加熱形成蒸汽。蒸汽用來推動蒸汽渦輪ST。將空氣A供入空氣預(yù)熱器186中加熱，然后進一步在空氣夾套185中加熱。加熱的空氣經(jīng)空氣管184供入熔融燃燒爐41中。若有必要，也可將加熱的空氣供入自由板102。
將在廢熱鍋爐31、省熱器183和空氣預(yù)熱器186的底部收集的細粒180和190由砂循環(huán)提升機24輸送到粒度分級器25，以從中除去細碎的不燃性物質(zhì)28，然后返回流化床熔爐2。在集塵器43中分離的飄塵38含有高溫下?lián)]發(fā)的堿金屬如Na、K等的鹽，因此在處理裝置194中用化學藥品處理之。
在圖10所示的裝置中，在低過?？諝獗?low excess air ratio)下用低溫部分燃燒法在流化床熔爐2中進行燃燒，且使流化床溫度保持在450℃-650℃，從而能產(chǎn)生高熱值可燃性氣體。此外，因為燃燒在還原性氣氛中于低過剩空氣比下發(fā)生，所以鐵和鋁以未氧化的有用物獲得。在流化床熔爐2中產(chǎn)生的高熱值可燃性氣體和炭可在高溫，即1300℃或更高溫度下在熔融燃燒爐41中燃燒。這樣，可熔融灰分，并分解二惡英。
圖11顯示了與氣體冷卻器280聯(lián)用的本發(fā)明的一個實施方案的流化床氣化和熔融燃燒裝置的排列。參照圖11，氣化裝置1，熔融燃燒爐41，水箱178，集塵器43，感應(yīng)通風扇54等與圖10中的相同。在圖11所示排列中，裝備氣體冷卻器280和獨立的空氣預(yù)熱器188替代廢熱鍋爐。來自熔融燃燒爐41的高溫燃燒廢氣經(jīng)用絕熱器包覆的高溫導管278導入氣體冷卻器280中。在氣體冷卻器280中，通過噴灑細水滴迅速冷卻燃燒氣體，從而防止二惡英的再合成。高溫導管278中的廢氣流速設(shè)置在低水平，即5米/秒或更低。在氣體冷卻器280的上部設(shè)置一個熱水產(chǎn)生器283。將在空氣預(yù)熱器188中受熱的空氣供入氣化裝置1中的自由板102及熔融燃燒爐41中。
圖12顯示了與廢熱鍋爐31和反應(yīng)塔310聯(lián)用的本發(fā)明一個實施方案的流化床氣化和熔融燃燒裝置的排列。在圖12中，氣化裝置1，熔融燃燒爐41，水箱178，廢熱鍋爐31，蒸汽渦輪ST，省熱器183，空氣預(yù)熱器186，集塵器43，感應(yīng)通風扇54等與圖10中的相同。在圖12所示的排列中，反應(yīng)塔310和過熱爐加熱燃燒器320配置在廢熱鍋爐31和省熱器183之間。在反應(yīng)塔310中，將中和劑N如消石灰淤漿加到燃燒廢氣中，從而除去氣體中的HCl。反應(yīng)塔310排出的固態(tài)細粒312與從廢熱鍋爐31排出的固態(tài)細粒312一起由砂循環(huán)提升機24送入粒度分級器25中。在加熱燃燒器320中，可燃性氣體和輔助燃料F燃燒，使蒸汽溫度升至約500℃。在圖12所示裝置中，蒸汽具有高溫高壓，且過?？諝獗鹊?，因此廢氣所帶走的顯熱的量小。因此，發(fā)電效率可增加到約30％。
圖13顯示了本發(fā)明的一個實施方案的利用廢熱型流化床氣化和熔融燃燒裝置的排列。在圖13中，氣化裝置1，熔融燃燒爐41，水箱178，廢熱鍋爐31，集塵器43，感應(yīng)通風扇54等與圖10所示的裝置中的相同。參照圖13，反應(yīng)塔310配置在廢熱鍋爐31和集塵器43之間。在反應(yīng)塔310中，將中和劑N，如消石灰淤漿加入燃燒廢氣中，由此除去HCl。來自反應(yīng)塔310的廢氣經(jīng)集塵器43供入燃氣輪機系統(tǒng)420中使用。在燃氣輪機系統(tǒng)420中，空氣A由壓縮機C壓縮，壓縮了的空氣供入燃燒器CC。在燃燒器CC中，燃料F燃燒，產(chǎn)生的燃燒氣體與在壓縮機410中壓縮并供入燃燒器CC的廢氣一起用作汽輪機T的工作介質(zhì)。來自燃氣輪機系統(tǒng)420的廢氣按順序通過過熱爐430，省熱器440和空氣預(yù)熱器450，然后由感應(yīng)通風扇54排入大氣中。廢熱鍋爐31中產(chǎn)生的蒸汽在過熱爐430中被來自燃氣輪機系統(tǒng)420的廢氣加熱，而受熱的蒸汽供入蒸汽渦輪ST中。
圖14為顯示本發(fā)明一個實施方案的加壓氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電型流化床氣化和熔融燃燒方法的工藝流程圖。在加壓氣化爐1中產(chǎn)生的高溫高壓可燃性氣體29導入廢熱鍋爐31’中產(chǎn)生蒸汽，氣體本身冷卻。由廢熱鍋爐31’出來的氣體分成兩股，其一導入熔融燃燒41，而另一股在加入中和劑N中和HCl后導入集塵器43’。在集塵器43’中，可燃性氣體中因溫度下降而已固化的低熔點物質(zhì)38’從可燃性氣體中分離并送入熔融燃燒爐41中使低熔點物質(zhì)38’熔融。不含低熔點物質(zhì)38’的可燃性氣體在燃氣輪機系統(tǒng)GT中用作可燃氣體。來自燃氣輪機系統(tǒng)GT的廢氣在過熱爐SH和省熱器Eco中進行熱交換，然后在廢氣處理裝置510中處理，再放入大氣中。來自熔融燃燒爐41的廢氣通過熱交換器EX和集塵器，導入廢氣處理裝置510。從熔融燃燒爐41排出的熔融灰分44迅速冷卻形成爐渣。從集塵器43排出的固態(tài)物質(zhì)38在處理裝置194中用化學藥品處理。
對圖14所示的工藝，從廢物產(chǎn)生的氣體可在除去其中的HCl和固體物質(zhì)之后用作燃料。因此，燃氣輪機不會受該氣體的腐蝕。此外，因為HCl已從該氣體中除去，因此可由燃氣輪機的廢氣產(chǎn)生高溫蒸汽。
因此，本發(fā)明提供了如下有利的效果(1)在本發(fā)明的氣化裝置中，熱由流化床熔爐中的循環(huán)氣流擴散。因此，可實現(xiàn)高度燃燒，且可減小熔爐尺寸。
(2)在本發(fā)明中，該流化床熔爐可用較少量的空氣保持燃燒。因此，有可能通過在流化床熔爐中溫和地實施低過?？諝獗群偷蜏?450℃-650℃)燃燒并由此使熱量產(chǎn)生達到最小而生產(chǎn)含有大量可燃性組分的均相氣體。這樣，含于氣體中的較大部分可燃性物質(zhì)，炭和焦油可在后階段的熔融燃燒爐中有效利用。
(3)在本發(fā)明中，即使大尺寸的不燃性物質(zhì)也能因流化床熔爐中循環(huán)氣流的作用而輕易排出。此外，含于不燃性物質(zhì)中的鐵和鋁可以未氧化的有用物使用。
(4)本發(fā)明提供了一種方法或裝置，由此可使廢物處理無害化，并能達到高能量利用率。
盡管本發(fā)明已由具體術(shù)語描述，但這里應(yīng)注意，所描述的實施方案不一定是排除性的，而且在不背離僅由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下可對其作各種修改或變化。
權(quán)利要求
1.一種加工含有不燃性物質(zhì)的可燃性材料的方法，所述方法包括通過向流化床反應(yīng)器中供入流化氣體的上向流而在所述流化床反應(yīng)器內(nèi)提供流化介質(zhì)的流化床；通過使進入所述床的第一區(qū)域的流化氣體的所述上向流的質(zhì)量速度大于進入所述床的第二區(qū)域的質(zhì)量速度而在所述流化床內(nèi)產(chǎn)生在所述反應(yīng)器內(nèi)的所述流化介質(zhì)的循環(huán)流，從而使所述流化介質(zhì)在作為氧化區(qū)的所述床的所述第一區(qū)域中向上移動，而在作為氣化區(qū)的所述床的所述第二區(qū)域中向下移動；將待加工的所述可燃性材料引入所述流化床上，以使所述可燃性材料隨所述流化介質(zhì)在所述床的所述第二區(qū)域中向下移動，從而在所述氣化區(qū)中氣化所述可燃性材料并產(chǎn)生可燃性氣體和炭，并使所述炭隨所述流化介質(zhì)在所述床的所述第一區(qū)域中向上移動并在所述氧化區(qū)中被部分氧化形成炭顆粒；通過出口將含于所述可燃性材料中的所述不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)從所述反應(yīng)器中排出，將由此排出的流化介質(zhì)與所述不燃性物質(zhì)分離，并將由此分離的流化介質(zhì)送回所述反應(yīng)器中的所述床中；防止所述可燃性氣體從所述出口排出；將所述可燃性氣體和炭顆粒從所述反應(yīng)器一起排出并將由此排出的可燃性氣體和炭顆粒一起引入高溫熔爐中；在所述熔爐中于至少1300℃的溫度下燃燒所述可燃性氣體和所述炭顆粒，從而分解有害物質(zhì)并熔融所得灰分；和將由此熔融的灰分以熔融爐渣形式排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將從所述反應(yīng)器中排出的所述可燃性氣體和炭顆粒直接引入所述熔爐中而不通過分離裝置分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述床的所述第二區(qū)域包含其中心區(qū)域，且所述床的所述第一區(qū)域包含包圍所述中心區(qū)域的其周邊區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進一步包括在其所述中心區(qū)域和其所述周邊區(qū)域之間產(chǎn)生所述床的環(huán)形中間區(qū)域，所述環(huán)形中間區(qū)域是通過使供入所述環(huán)形中間區(qū)域的流化氣體的所述上向流的質(zhì)量流速介于所述中心區(qū)域和所述周邊區(qū)域的所述質(zhì)量流速之間而產(chǎn)生的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第二區(qū)域中的所述流化氣體包括至少一種選自蒸汽、蒸汽和空氣的氣體混合物和空氣的氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一區(qū)域中的所述流化氣體包含至少一種選自氧氣、氧氣和空氣的氣體混合物和空氣的氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)通過所述出口從所述流化床的最低部分排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)通過所述出口從與所述氧化區(qū)相鄰的位置排出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述將所述不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)通過所述出口排出包括操作一個體積調(diào)節(jié)排料裝置以將所述不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)移過一個閥門，然后停止操作所述體積調(diào)節(jié)排料裝置，并關(guān)閉所述閥門。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括將所述流化床反應(yīng)器和所述高溫熔爐的內(nèi)部保持相通并維持在共同的壓力下。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述共同的壓力大于大氣壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述可燃性材料包含廢物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述引入所述可燃性材料包括經(jīng)過進料裝置將所述可燃性材料供入所述流化床反應(yīng)器中，同時防止所述可燃性氣體通過所述進料裝置從所述流化床反應(yīng)器中泄漏。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括將由在所述高溫熔爐中的所述燃燒得到的燃燒氣體引入水洗器，從而防止二惡英的再合成，然后引入過濾器中并由此除去粉塵。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述防止所述可燃性氣體從所述出口排出包括將所述排出的流化介質(zhì)和不燃性物質(zhì)填充到用于排出所述不燃性物質(zhì)的斜槽中。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述防止所述可燃性氣體從所述出口排出包括將所述不燃性物質(zhì)通過至少一個閥門從所述出口排出。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述流化介質(zhì)包括硅質(zhì)砂。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述炭的粉化通過所述床完成。
19.一種加工含有不燃性物質(zhì)的可燃性材料的設(shè)備，所述設(shè)備包括其中具有流化介質(zhì)床的流化床反應(yīng)器；通過使進入所述床的第一區(qū)域的流化氣體的所述上向流的質(zhì)量速度大于進入所述床的第二區(qū)域的質(zhì)量速度而在所述流化床內(nèi)產(chǎn)生在所述反應(yīng)器內(nèi)的所述流化介質(zhì)的循環(huán)流，從而使所述流化介質(zhì)在作為氧化區(qū)的所述床的所述第一區(qū)域中向上移動，而在作為氣化區(qū)的所述床的所述第二區(qū)域中向下移動的裝置；將待加工的可燃性材料引入所述流化床上以使可燃性材料隨所述流化介質(zhì)在所述床的所述第二區(qū)域中向下移動，從而在所述氣化區(qū)中氣化可燃性材料并產(chǎn)生可燃性氣體和炭，并使所述炭隨所述流化介質(zhì)在所述床的所述第一區(qū)域中向上移動并在所述氧化區(qū)中被部分氧化形成炭顆粒的裝置；通過出口將含于可燃性材料中的不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)從所述反應(yīng)器中排出，將由此排出的流化介質(zhì)與所述不燃性物質(zhì)分離，并將由此分離的流化介質(zhì)送回所述反應(yīng)器中的所述床中的裝置；防止可燃性氣體從所述出口排出的裝置；可在至少1300℃的溫度下操作的高溫熔爐；將可燃性氣體和炭顆粒從所述反應(yīng)器一起排出并將由此排出的可燃性氣體和炭顆粒一起引入所述高溫熔爐中，從而在至少1300℃的所述溫度下燃燒可燃性氣體和炭顆粒并從而分解有害物質(zhì)并熔融所得灰分的裝置；和將由此熔融的灰分以熔融爐渣形式排出的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中可操作所述用于從所述反應(yīng)器中排出可燃性氣體和炭顆粒的裝置以將可燃性氣體和炭顆粒直接引入所述熔爐中而不通過分離裝置分離。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述床的所述第二區(qū)域包含其中心區(qū)域，且所述床的所述第一區(qū)域包含包圍所述中心區(qū)域的其周邊區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的設(shè)備，其中可操作所述產(chǎn)生裝置以在其所述中心區(qū)域和其所述周邊區(qū)域之間產(chǎn)生所述床的環(huán)形中間區(qū)域，所述環(huán)形中間區(qū)域是通過使供入所述環(huán)形中間區(qū)域的流化氣體的所述上向流的質(zhì)量流速介于所述中心區(qū)域和所述周邊區(qū)域的所述質(zhì)量流速之間而產(chǎn)生的。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述第二區(qū)域中的所述流化氣體包括至少一種選自蒸汽、蒸汽和空氣的氣體混合物和空氣的氣體。
24.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述第一區(qū)域中的所述流化氣體包含至少一種選自氧氣、氧氣和空氣的氣體混合物和空氣的氣體。
25.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中可操作所述用于通過所述出口排出不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)的裝置以從所述流化床的最低部分排出。
26.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中可操作所述用于通過所述出口排出不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)的裝置以從與所述氧化區(qū)相鄰的排出位置排出。
27.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述用于排出不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)的裝置包括一個閥門和一個體積調(diào)節(jié)排料裝置，可操作所述裝置以將不燃性物質(zhì)和流化介質(zhì)移過所述閥門，可相對操作所述體積調(diào)節(jié)排料裝置和所述閥門以使所述閥門在所述體積調(diào)節(jié)排料裝置的操作停止之后關(guān)閉。
28.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述流化床反應(yīng)器和所述高溫熔爐的內(nèi)部相通且處于共同的壓力下。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的設(shè)備，其中所述共同的壓力大于大氣壓力。
30.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述可燃性材料為廢物。
31.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述引入裝置包括進料裝置，可操作該裝置以防止可燃性氣體通過所述進料裝置從所述流化床反應(yīng)器中泄漏。
32.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，進一步包括接收由在所述高溫熔爐中的所述燃燒得到的燃燒氣體并洗滌該燃燒氣體，從而防止二惡英的再合成的水洗器，以及過濾由此洗滌的燃燒氣體的過濾器。
33.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述防止可燃性氣體從所述出口排出的裝置包括其中填充排出的流化介質(zhì)和不燃性物質(zhì)而用于排出不燃性物質(zhì)的斜槽。
34.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述防止可燃性氣體從所述出口排出的裝置包括至少一個用于接收來自所述出口的不燃性物質(zhì)的閥門。
35.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中所述流化介質(zhì)包括硅質(zhì)砂。
36.根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其中可操作所述床以粉化炭。
全文摘要
公開了一種燃燒方法和裝置,其中可燃性物質(zhì)如廢物、煤等氣化產(chǎn)生含有大量可燃性組分足以用其自身的熱熔融灰分的可燃性氣體。流化床熔爐(2)具有近似圓形的水平橫截面結(jié)構(gòu)。在熔爐的中心部分形成一個流化介質(zhì)沉降和擴散的移動床(9),而在爐的周邊部分形成一個流化介質(zhì)活性流化的流化床(10)。將可燃性物質(zhì)(11)注入移動床(9)的上部并在與流化介質(zhì)一起循環(huán)的同時氣化形成可燃性氣體。供入流化床熔爐(2)中的氧氣量設(shè)置得與不高于燃燒空氣理論量的30%的空氣中所含的氧氣量相同。流化床(10)的溫度維持在450℃—650℃。
文檔編號C10J3/86GK1271074SQ00108378
公開日2000年10月25日 申請日期2000年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月10日
發(fā)明者平山詳郎, 大下孝裕, 田米智加之, 永東秀一, 廣瀨哲久, 豐田誠一郎, 細田修吾, 藤並晶作, 高野和夫, 三好敬久 申請人:株式會社荏原制作所