专利名称：流化床气化炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在气化和结渣燃烧系统中的流化床气化炉，用于气化可燃物，包括城市废物、工业废物、生物体等等，将生成气体和焦炭(固态碳)传送到结渣燃烧炉，并且在结渣燃烧炉中在高温下燃烧气体和焦炭并熔化灰烬。
背景技术：
近年来，人们采用一种方法在流化床气化炉内的还原气氛中气化(热解)废物例如城市废物、工业废物、生物体或医疗废物，将气化产生的气体、焦炭和灰烬引入结渣燃烧炉(熔融炉)，并且在结渣燃烧炉中在高温下燃烧气体和焦炭以及熔化灰烬。
例如，一种传统的流化床气化炉公开于日本专利公开文献No.2-147692中。在该文献公开的流化床气化炉中，通过使从炉底喷出的气化剂具有不同的质量速度，流化介质的循环流产生在流化床中，从而气化即使是由流化床中的煤产生的非常小的焦炭颗粒。然而，所公开的流化床气化炉着眼于用于防止焦炭从气化炉飞散的设计，因为这种气化炉不预期在气化炉的后续阶段提供结渣燃烧炉。
一种流化床气化和结渣燃烧系统(熔融炉系统)包括一个双段炉结构，该结构包括位于第一段中的气化炉和位于后续区段中的结渣燃烧炉。在流化床气化和结渣燃烧系统中，气化炉用于产生可燃物和灰烬的精细颗粒，并将它们保持高发热量状态输送到结渣燃烧炉中。另外，气化炉应当优选具有缓冲功能，用于吸收被处理材料的质和量的波动，使生成气体的质和量的波动平均化，并将生成气体输送到后续区段。具体地讲，流化床气化炉中，气化的材料例如废物需要维持稳定。
另一种流化床气化炉公开于日本专利公开文献No.7-332614中，其为本申请人的较早专利申请。根据该专利申请中的流化床气化炉，由于流化床的温度相对较低，热解气体和热解残余物被稳定地供应到旋流型结渣燃烧炉中，因此高度稳定的燃烧状态可以建立在旋流型结渣燃烧炉中。所以，旋流型结渣燃烧炉中的温度可以维持稳定于使灰烬结渣所需的最低温度级别。出于这些原因，熔渣可以稳定地从结渣燃烧炉排出，并且由于熔渣的稳定质量，可以充分防止重金属被洗提。另外，由于旋流型结渣燃烧炉中没有异常高温，因此可以延长旋流型结渣燃烧炉的耐火材料的使用寿命。
此外，由于废弃物被它们自身的热量热熔化，因此炉和整个系统可以紧凑化，并且燃烧废弃物所需的投入气体总量可以减小(所谓的低空气比燃烧)。因此，气化和结渣燃烧系统中的流化床气化炉在技术概念上完全不同于在气化和结渣燃烧系统被研制出来被用作焚化炉的流化床炉。
当流化床气化炉中的部分燃烧的比例下降并且流化床的温度下降时，流化介质中焦炭的浓度必然增加。如果焦炭与不可燃物一起从系统排出，则会发生热损耗。所以，重要的是防止焦炭从流化床气化炉排出。由于流化介质在流化床中激活性流化，因此为了防止焦炭被排出，必须将焦炭高效地与不可燃物分离。所以，具有圆形水平横截面的传统流化床气化炉需要能够高效地将不可燃物(流化介质)和焦炭彼此分离。
一种循环式流化床炉可以非常有效地在流化床中形成流化介质的循环流，从而扩散热量并且防止热量局部滞留。一种现有的鼓泡流化床炉的问题在于，由于流化介质在横向上的扩散力较弱，被处理材料被排放的区域的温度(发热密度)增加，并且被处理材料未被充分扩散的区域的发热密度降低。
本发明的目的是解决上述问题并因此而使流化床炉紧凑。具体地讲，流化介质的循环流被形成，以使整个流化床中的温度均匀化，并且防止热量在流化床中局部化。因此，可以防止因形成在局部高温区中的渣块而出现流化异常状态。尽管公开于前述日本专利公开文献No.7-332614中的流化床气化炉仅被当作一个例子描述，但在气化和结渣燃烧系统的流化床气化炉中，倾斜炉底、被称作导流器的反射壁以及用于产生来自炉底的流化气体的不同速度的被适当组合以产生流化介质的循环流。
通过采用这些元素(或因素)的适当组合以形成流化介质的循环流的做法没有公开于前述日本专利公开文献No.2-147692中。如果焦炭与不可燃物一起从不可燃物排出装置排除，并且炉中的气体不能充分地密封于不可燃物排放滑槽中，则与不可燃物一起排出的焦炭可能会在不可燃物排放滑槽中燃烧，因此趋向于产生渣块。
为了形成流化介质的循环流，新的气化炉需要在所有时间将流化气体以流化介质流动化所需的最小流率(单位Umf“最小流化速度”)从炉底引入流化床气化炉中，从而，满足避免在流化床气化炉中出现流化异常状态的要求。
要求有气化和结渣燃烧系统来处理大量的废弃物。焚化设备的焚化炉中的炉床负荷值(炉床每单位面积[m2]在单位时间[h]中可处理的材料重量[kg])大约在400至500kg/m2·h的范围内。另一方面，气化炉中的炉床负荷值大约在900至1200kg/m2·h的范围内，远大于施加在焚化炉中的炉床上的负荷。废弃物可能包含各种不可燃物例如有价值的金属、玻璃、碎屑等。如果废弃物包含这些不可燃物，流化床中的不可燃物的总量与废弃物投入量的比例必然大于传统的焚化炉，并且未被气化的不可燃物聚集在流化床中。因此，流化介质中的不可燃物的浓度趋向于相对变高。
随着流化介质中的不可燃物的浓度增高，流化异常状态的可能性增大。因此，将不可燃物从流化床流畅地排出以使气化和结渣燃烧系统稳定操作是一项重要课题。然而，现已发现具有圆形水平横截面炉床的气化炉对于该课题而言是不利的。
此外，在气化和结渣燃烧系统中，保持流化床炉中负压和防止气体成分(未燃气体)从流化床炉泄漏是必需的绝对条件。所以，必须采取一切措施来流化床炉内压力的密封性，并且新的气化炉必须满足这一要求。
发明内容
本发明是考虑到上述缺点而研制的。本发明的目的是提供一种流化床气化炉，其能够稳定地持续气化过程，高效地筛分流化床中的焦炭和流化介质并将焦炭转化成精细颗粒，将焦炭的精细颗粒供应到结渣燃烧炉，防止焦炭被引入排放路径中的不可燃物中，并且使包含不可燃物的流化介质通过不可燃物排放路径而不停滞地从流化床流畅落入不可燃物排放装置中，同时，为不可燃物排放路径提供优异的密封性能。
本发明的另一个目的是提供一种流化床气化炉，其能够在维持上述功能的前提下增大炉床尺寸。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种用于气化可燃物的流化床气化炉，其包括流化床，其具有大致矩形水平横截面，流化介质的循环流形成在所述流化床中，供应到所述流化床的可燃物在所述流化介质的循环流中被气化以产生气体和焦炭；至少一个不可燃物排放部，其限定在所述流化床的至少一侧，用于排放流化介质和与流化介质相伴的不可燃物，所述至少一个不可燃物排放部布置在所述流化床的下端。
通过上述结构，由于流化床具有大致矩形水平横截面，并且流化床具有循环流，循环流包括流化介质的下降流(下降流化床)和流化介质的上升流(上升流化床)。所以，对应于上升流化床的炉床宽度同对应于下降流化床的炉床宽度相比没有变小，这不同于传统的圆柱形流化床气化炉。所以，流化床中的流化介质的移动距离可以加长。这样，焦炭被充分转化为精细颗粒，并且焦炭和不可燃物可被高效气化。从而可以防止焦炭进入不可燃物排放部。
由于通过在流化床的一侧(或一对面对侧)限定不可燃物排放部(或多个部分)可以增大不可燃物排放部(或多个部分)的面积，因此流化介质被抽取以排放不可燃物的速度可以减小，因此可以抑制焦炭与从炉排出的不可燃物混合。
由于用于排放流化介质和与流化介质相伴的不可燃物的不可燃物排放部连续设置在流化介质的循环流下面，因此不可燃物排放部之间的部分不像传统的流化床气化炉那样不会对流化介质的向下运动构成障碍，并且流化床的流化介质流畅地向下移动到不可燃物排放部。由于流化介质的循环流没有扩散，因此不可燃物流畅地从下降流化床移动到上升流化床。
由于流化床的水平横截面呈大致矩形形状或可模块化的形状，因此可以增大炉床尺寸并同时维持气化炉功能，而不管炉床的面积量级如何。
在本发明的一个优选方面，所述至少一个不可燃物排放部包括位于所述流化床的一对面对侧的两个不可燃物排放部。
在本发明的一个优选方面，所述流化床在水平横截面内被具有大致矩形内表面的炉壁包围。
在本发明的一个优选方面，所述不可燃物排放部设在所述流化床的中部下面。
在本发明的一个优选方面，位于所述流化床上方的静空部具有大致圆形水平横截面。
气化炉的静空部具有下述功能将从流化床向上吹动的热解气体、焦炭和灰烬与流化介质分离，并将热解气体、焦炭和灰烬输送到位于后续区段的结渣燃烧炉。所以，静空部具有用于将流动速度调节在预定范围的横截面面积，并且需要具有足够的高度以防止流化介质飞散。因此，要求流化床气化炉的静空部具有一定尺寸，并且其内表面由于高操作温度范围而需要由耐火材料制成。为了使限定出没有内容物的空间的静空部具有结构强度，其应当具有大致圆形水平横截面。由于这种大致圆形水平横截面，静空部所需要的加强件可以显著减少。如果静空部具有矩形水平横截面，则由于耐火材料的热膨胀，应力趋向于集中在静空部的角部，从而导致耐火材料受损或从壁面突出。然而，具有大致圆形水平横截面的静空部显著延长了耐火材料的使用寿命并且及大地降低了耐火材料修复所需的费用。
在本发明的一个优选方面，用于形成所述流化介质的循环流的装置包括向着所述不可燃物排放部倾斜的流化床底部，以及用于从倾斜流化床底部供应具有基本不同质量速度的流化气体的流化气体供应装置。
如前所述，用于形成所述流化介质的循环流的装置具有向着不可燃物排放部倾斜的流化床底部，以及用于从倾斜流化床底部喷射具有更大质量速度的流化气体和具有更小质量速度的流化气体的流化气体供应装置。用于形成所述流化介质的循环流的装置还包括导流器。所以，流化介质和与流化介质相伴的不可燃物受力，从而在倾斜流化床底部的作用下在流化床中向下向着不可燃物排放部移动，因此可以被流畅地引向不可燃物排放部。
通过形成流化介质的循环流，流化床气化炉将包含在被供应的可燃物中的可燃成分和灰烬转化成精细颗粒，并将带有大量热量的精细颗粒输送到布置在流化床气化炉的后续区段的结渣燃烧炉。用于供应具有更小质量速度的流化气体的流化气体供应装置可以形成缓慢下降流化床，用于供应具有更大质量速度的流化气体的流化气体供应装置可以形成激活性上升流化床。所以，在供应的可燃物被缓慢下降流化床吞入后，所供应的可燃物可被缓慢地气化。通过形成流化介质的循环流，整个流化床中的温度被均匀化，并且可以防止在流化床中出现局部热量集中。所以，可以防止因形成在局部高温区中的渣块而出现流化异常状态。
在本发明的一个优选方面，流化床底部向着所述不可燃物排放部倾斜并且具有与所述不可燃物排放部相连的端部，所述端部倾斜45度或以上，流化气体被从所述端部吹入。
在具有大致矩形水平横截面的流化床中，不可燃物与流化介质一起被循环流沿着倾斜炉底引导到不可燃物排放部。由于流化介质以固定床的形式存在于不可燃物排放部，因此不可燃物可以沉积在与不可燃物排放部相连的端部。根据本发明，由于与不可燃物排放部相连的端部急剧倾斜45度或以上，并且流化气体也从倾斜端部供应，因此已被流化的流化介质会沿着急剧倾斜端部移动，并且因此不可燃物可被毫无停滞和沉积地排放。
在本发明的一个优选方面，流化床气化炉还包括竖直滑槽，其具有固定长度，基本竖直布置并且与所述不可燃物排放部连通；不可燃物排放装置，其从所述流化床气化炉排放不可燃物，所述不可燃物排放装置设在所述竖直滑槽下面并与所述竖直滑槽连通。
在本发明的一个优选方面，所述不可燃物排放装置水平排放不可燃物。
如前所述，具有预定长度的竖直滑槽基本竖直地布置，从而与不可燃物排放部连通，用于使不可燃物被流畅地排放，而不会停滞在竖直滑槽中。竖直滑槽被密集地充满流化介质，从而提供了材料密封作用，以防止流化气体泄漏到不可燃物排放路径。向下移动到不可燃物排放路径的未燃烧碳成分例如焦炭被防止燃烧，从而不会产生渣块。
倾斜滑槽会导致材料密封作用弱化和趋向于使不可燃物停滞。由于这虽倾斜滑槽被消除，因此排放不可燃物的能力可以提高，而不会破坏密封功能。竖直滑槽和与竖直滑槽相组合的不可燃物排放装置具有简单结构并且容易安装。为了保持不可燃物排放滑槽的密封功能，滑槽的竖直区域的适宜长度为大约2m。
具体地讲，流化床的水平横截面是大致矩形的，并且具有固定长度的竖直滑槽(例如，单一滑槽)基本竖直布置并与不可燃物排放部连通。基本竖直地布置以与不可燃物排放部连通的具有预定长度的竖直滑槽的结构使得不可燃物可被良好地排放(例如，包括单一滑槽的结构)。由于不需要采用任何以前必不可少的用于组合四个不可燃物排放滑槽的专门装置(输送器或倾斜滑槽)，因此不可燃物不会停滞在竖直滑槽中，并且可以更可靠地排放。
材料密封可以被维持，即使位于炉下面的系统的高度小于传统系统。所以，整个系统的高度(该高度曾对系统中各个装置的布置造成难题)，特别是可燃物供应装置的高度，可以整体上减小。
根据本发明另一个方面，提供了一种用于气化可燃物的流化床气化炉，包括流化床，其具有大致矩形水平横截面；静空部，其具有大致圆形水平横截面；其中，流化介质的循环流形成在所述流化床中，供应到所述流化床的可燃物被气化以产生气体和焦炭。
根据本发明另一个方面，提供了一种流化床气化和结渣燃烧系统，包括如前所述的任何一种流化床气化炉；结渣燃烧炉，其用于燃烧所述流化床气化炉产生的气体和焦炭并且熔化灰烬。
图1A和1B是一种传统的流化床气化炉的总体结构的视图，其中图1A是竖直剖视图，图1B沿着图1A中的线IB-IB所作剖视图；图2是图1A所示炉床区域的放大图；图3是沿着图2中的线III-III所作剖视图；图4A至4C是一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构的视图，其中图4A是竖直剖视图，图4B是水平剖视图，图4C是图4A中所示部分A的放大图；图5是沿着图4A中的线V-V所作剖视图；
图6是沿着线图5中的VI-VI所作剖视图；图7是沿着图5中的线VII-VII所作剖视图；图8A和8B是一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构的视图，其中图8A是竖直剖视图，图8B是水平剖视图；图9A和9B是用于比较传统的流化床气化炉和根据本发明的流化床气化炉的功能的视图；图10是根据本发明的流化床气化炉的炉部的水平剖视图；图11是根据本发明的流化床气化炉的一种改型炉部的水平剖视图；图12是根据本发明的流化床气化炉的一种改型炉部的水平剖视图；图13是根据本发明的流化床气化炉的一种改型炉部的水平剖视图；图14A和14B是一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构的视图，其中图14A是水平剖视图，图14B是竖直剖视图；图15A和15B是一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构的视图，其中图15A是水平剖视图，图15B是竖直剖视图；图16A是沿着图16B中的线XVIA-XVIA所作剖视图(对应于沿着图5中的线VI-VI所作剖视图)，图16B是沿着图16A中的线XVIB-XVIB所作剖视图；图17是一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构的竖直剖视图；图18是一种根据本发明的流化床气化炉的外观的透视图；
图19是沿着图18中的线XIX-XIX所作剖视图；图20是沿着图18中的线XX-XX所作剖视图；图21是沿着图18中的线XXI-XXI所作剖视图；图22是具有根据本发明的流化床气化炉的气化装置的配置的示意图；图23是一种具有根据本发明的流化床气化炉的气化和结渣燃烧系统的配置的示意图；图24是具有根据本发明的流化床气化炉的气化和重整装置的配置的示意图；图25是一种根据本发明的模块式流化床气化炉的结构的水平剖视图；图26是一种根据本发明的模块式流化床气化炉的结构的水平剖视图；图27是一种根据本发明的模块式流化床气化炉从斜上方看时的透视图；图28是一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构的竖直剖视图；图29是一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构的竖直剖视图；图30是沿着图28中的线XXX-XXX所作剖视图；图31是一种根据本发明的模块式流化床气化炉从斜上方看时的透视图；图32A至32D是从炉的中心至流化床气化炉的不可燃物排放口的质量速度分布的例子的示意图。
具体实施例方式
下面参照附图详细描述根据本发明实施例的流化床气化炉。本发明实施例将与传统结构对比着描述。
图1A至3是一种传统的流化床气化炉的总体结构的视图。图1A是竖直剖视图，图1B沿着图1A中的线IB-IB所作剖视图。图2是图1A所示炉床区域的放大图。图3是沿着图2中的线III-III所作剖视图如图1A至3所示，流化床气化炉10在其下部具有一个流化床11，其中流化介质例如硅砂被从流化床气化炉10底部引入(即吹入)流化气体流化。在流化床(流动层)11中，通过从表面向着炉底向下移动的下降流化床11d和从炉底向着表面向上移动的上升流化床11u，以及向着炉中部流动的表面层流11s1、11s2，形成了流化介质的循环流。
可燃物14被从可燃物供应口13供应到流化床11，并且在流化床11中在还原气氛中气化。气化产生的气体17和焦炭上升通过流化床11并且经过静空部(freeboard)15，并且通过气体出口16而被引入结渣燃烧炉(熔融炉)(未示出)中。包含在可燃物14中的不可燃物(非可燃物)例如金属被流化介质伴随着，并且与流化介质一起下降通过设在流化床11下面的不可燃物排放部18，并且通过滑槽Sh，然后被排放到流化床气化炉10外侧。
如图1B所示，与流化床11连通的四个不可燃物排放部18设在流化床11下面并且位于流化床11周围。供应到流化床11中部的可燃物14具有圆形水平截面，并且流化介质向着气化炉10的底部下降并同时吞入可燃物14。接下来，流化介质到达炉底，并且与可燃物14一起在圆形流化床11中径向向外扩散。可燃物14在流化介质中被热解，并且可燃物14中包含的不可燃物被流化介质伴随被导入不可燃物排放部18的敞开在圆形炉底外周的引入部分。圆形炉底倾斜而形成锥形，以使的炉底中部高于炉底的外圆周部分。大部分流化介质在圆形炉的外圆周部分上升，并且移向圆形炉中部。因此，形成在相邻不可燃物排放部18和18之间的空间19变为无用空间，因此不可燃物聚集在无用空间中，并且无用空间上方的流化介质出现滞留或者流化介质的下降速度被阻滞。
此外，流化介质的循环流容易扩散，并且不可燃物难以在循环流中流畅地移动。当流化介质从炉底中部向外圆周部分扩散时，流化介质难以均匀扩散。所以，不可燃物趋向于沉积在从炉底中部向外圆周部分移动的流化介质的移动速度较低的地方，这也会导致流化床气化炉10的操作受到妨碍。
常规的做法是用所谓的“材料密封”来密封四个不可燃物排放部18。如果不可燃物排放部18未被充分密封，则气体容易从不可燃物排放系统泄漏。为了确保不可燃物排放部18的密封功能，不可燃物排放部18必须具有一定的竖直高度，因此整个炉(包括各个器件需要具有足够的高度，这就对各个器件的布局构成了大的限制。特别地讲，如果采用了图1A中所示的倾斜滑槽Sh，则不能达到充分的密封效果，并且不可燃物趋向于在倾斜滑槽Sh中滞留。
循环流式流化床以下述方式形成，即通过以不同状态供应各流化气体而产生使得流化介质激活上升的流化床和使得流化介质下降的流化床，并且在激活性上升流化床中升高的流化介质到达下降流化床，而下降流化床下降到炉底、扩散、并且到达激活性上升流化床产生于炉底上方的区域。在如此形成的循环流式流化床中，由于需要产生流畅的循环流，如图3所示，因此必须使流化气体供应装置的用于形成下降流化床的区域δT和流化气体供应装置的用于形成激活性上升流化床的区域δS保持在恒定比例。例如，如果上升流化床区域和下降流化床区域需要具有彼此相同的面积，则如图3所示，从横截面中看，所述区域之间的边界h位于距中心O大约0.7r的位置处。
图4A至7是一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构的视图，图4A是竖直剖视图，图4B是从图4A上方看时的水平剖视图，图4C是图4A中所示部分A的放大图。图5是沿着图4A中的线V-V所作剖视图，图6是沿着线图5中的VI-VI所作剖视图，图7是沿着图5中的线VII-VII所作剖视图。
可燃物14，例如城市废物、工业废物、生物体废物、医疗废物以及诸如废轮胎等汽车废物或是破碎机碎屑，被从可燃物供应口13供应到流化床气化炉10的流化床11。可燃物14在流化床11中在还原气氛下被气化以产生气体和焦炭，而且生成气体17上升通过流化床11并且经过静空部15，接下来经过气体出口(未示出)被引入结渣燃烧炉(未示出)中。包含在可燃物14中的不可燃物例如金属被上升流化介质伴随，并且向下移动经过设在流化床11下面的不可燃物排放部18，接下来以与图1A和1B中所示的流化床气化炉相同的方式从炉中排出。
形成在流化床气化炉10中的流化床11在图6和7所示水平横截面中具有矩形水平横截面，其由呈矩形的内表面的炉壁10a、10b、10c和10d形成。与流化床11连通的不可燃物排放部18设在对置地布置在流化床11侧面的一对炉壁10a和10b的下部。
流化介质向着气化炉10的炉底下降，并同时吞入被供应到气化炉的可燃物14，并且被下降流化床11d伴随。在流化介质到达炉底后，流化介质朝着对置炉壁10a和10b的方向扩散。可燃物14在流化介质中被热解，包含在可燃物14中的不可燃物被流化介质伴随并且被引入不可燃物排放部18的敞开在炉壁10a和10b下部的入口中。炉底是倾斜的，以使可燃物14被流化介质吞入的区域高于不可燃物排放部18的入口。大部分流化介质以在炉床的对置端部上升的上升流化床11u的形式上升，并且被炉壁面10a和10b的向内倾斜部分即导流器Df和Df引导，从而以表面层流11s1和11s2的形式向着炉的中央部位移动。
在本实施例中，与流化床11连通的不可燃物排放部18设在炉壁10a和10b的下部，并且具有相应的矩形入口，所述入口的长边基本上等于炉壁10a和10b的宽度。所以，与图1A至3所示的传统的流化床气化炉不同，不会在图6和7所示流化床气化炉10的不可燃物排放部18之间的空间19(见图1B)上方形成流化介质出现滞留或者流化介质的下降速度被阻滞的无用空间。
炉底22的端部22a以急剧的斜度(角度为45度或以上)倾斜，流化气体12也被从倾斜端部22a吹入。由于从倾斜端部22a底部吹入的流化气体12的作用，流化介质会在端部22a附近流动，因此已经到达炉底端部的不可燃物被流畅地引导至不可燃物排放部18。如果炉底22的端部不在具有大致矩形水平横截面的流化床中以急剧的斜度倾斜，不可燃物将与流化介质一起被循环流沿着炉底22的斜度引导。由于流化介质以固定床(固定层)的形式存在于不可燃物排放部18中，因此不可燃物会聚集到在炉底与不可燃物排放部18相连的端部。
由于炉的水平横截面是大致矩形的，因此流化介质的循环流被形成，从而不从靠近炉底的位置扩散流化介质，在该位置，废弃物已经被吞向不可燃物排放部18的入口；此外，由于炉底倾斜表面，重力会作用施加在含有不可燃物的流化介质上。所以，不可燃物被流化介质流引导至不可燃物排放部18，而不会沉积在炉底。
另外，由于与不可燃物排放部18连通的滑槽的密封只在密集充满流化介质的区域有效，因此如果滑槽像传统结构那样倾斜布置，则为了提供充分的密封，滑槽高度需要增加以确保其竖直高度。
为了将根据本发明的流化床气化炉与传统的流化床气化炉作比较，这两种气化炉被布置成具有相同的循环流。然而，由于根据本发明的气化炉具有矩形水平横截面，因此流化介质的循环流的方向可以逆转，从而使得流化介质可在相互对置的炉壁10a和10b侧下降，并且在气化炉10的中部上升。在这种情况下，可以容易地在炉底中部设置一个其长边基本上等于炉壁10a和10b各自的边的不可燃物排放部。
接下来描述一种气化炉，其适用于气化和结渣燃烧系统(气化和灰烬融熔系统)，该系统可处理大量废物，即处理能力为每天150吨或以上，特别是每天200至400吨。
大型流化床气化炉的一个特征是下降流化床在一特定部位接触炉壁，并且用于向气化炉中供应废物的废物供应装置或废物供应口在该特定部位的紧邻上方设在炉壁中。
下面参照图8A和8B描述具有上述特征的大型流化床气化炉。图8A是一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构的竖直剖视图，图8B是沿着图8A中的线VIIIB-VIIIB所作的水平剖视图；
流化床气化炉具有大致矩形水平横截面。下降流化床11d形成在炉的中央，激活性上升流化床11u形成在炉的相反两侧。为了形成这些流化床，用于供应流化气体的风箱23a、23b、23b布置在流化床炉底22下面。用于形成激活性上升流化床11u的风箱23b、23b与用于形成下降流化床11d的风箱23a彼此分隔。或者，设由一个流化气体供应装置，其具有形成在炉底22中的用于供应流化气体的孔，孔的直径或相邻孔之间的间距被最佳选择以使各区域的流化气体的质量速度不同。
重要的是将分别对应于下降流化床11d和激活性上升流化床11u的区域的炉床面积比保持在预定范围内。该炉床面积比大约为1比1。如果炉床面积比显著不同于1比1，则不能产生用于以整体流化床的形式在炉中循环流化介质同时保持流化介质流化的循环流。从这一点出发，为了将分别对应于下降流化床和激活性上升流化床的区域的炉床面积比保持为例如大约1比1，传统的圆柱形流化床炉(见图1A至3)必须在距离等于圆中心至炉底外周的半径1的大约0.7倍的位置内的内圆区域中形成下降流化床11d，并且在从圆中心至炉底外周的方向上距离为半径的0.7倍的位置和1.0倍的位置之间的外圆区域中形成激活性上升流化床11u。
然而根据本发明，由于炉的水平横截面是大致矩形的，因此为了分别对应于下降流化床11d和激活性上升流化床11u的区域的炉床面积比保持在大约1比1，下降流化床可以形成在直至其距离等于从炉中心至炉底外周的距离r的大约0.5倍的位置内的内侧矩形区域中，激活性上升流化床11u可以形成在从大约0.5r的位置至大约1.0r的位置的外侧矩形区域中，如果包含在排放可燃物中的焦炭和不可燃物的量大，则这种结构可以使气化过程决定性地不同。
具体地讲，对具有大致矩形水平横截面的炉和具有大致圆形水平横截面的炉进行比较的情况下，它们以相同的条件包括可燃物的量等进行操作，在具有圆形横截面的炉中的流化床中，排放可燃物不会在激活性上升流化床中移动充分的距离，因此焦炭不会充分地解碎。另一方面，在具有矩形横截面的炉的流化床11中，排放可燃物在激活性上升流化床中移动充分的距离，因此焦炭会充分地解碎。
炉结构之间的不同还导致在流化床11中将不可燃物和流化介质从焦炭分离出来的分级效果决定性地不同。对具有大致矩形水平横截面的炉和具有大致圆形水平横截面的炉进行比较的情况下，它们以相同的条件包括诸如废弃物等可燃物的量进行操作，可燃物不会在激活性上升流化床中移动充分的距离(见图9A中的对应于上升流化床的位置δS(0.3))，因此在具有圆形横截面的炉中的流化床中，将不可燃物和流化介质从焦炭分离出来的分级效果(分离效果)不足。另一方面，在具有矩形横截面的炉中的流化床中，排放可燃物在激活性上升流化床中移动充分的距离(见图9B中的对应于上升流化床的位置δS(0.5))，不可燃物和流化介质可以充分地从焦炭筛分或分离处来。
通过将不可燃物排放滑槽构造成竖直的笔直形状，不可燃物排放滑槽可被充分密封。由于激活性上升流化床的焦炭分级效果，几乎没有焦炭存在于不可燃物排放滑槽中。所以，可以充分地防止在不可燃物排放滑槽中产生渣块。
在上述结构中，下降流化床11d设在流化床11的内侧区域中，激活性上升流化床11u设在流化床11的外侧区域中。然而，激活性上升流化床11u可以设在流化床11的内侧区域中，下降流化床11d可以设在流化床11的外侧区域中。炉的水平横截面可以不是大致矩形，而是可以略加修改以使炉床中对应于下降流化床和上升流化床的区域相对于炉中心的距离比可以在大约0.4至大约0.6的范围内。通过这种修改，炉的水平横截面可以是多边形的，例如大致菱形，大致平行四边形，大致三角形，大致细长矩形，等等。图10所示炉的水平横截面为大致平行四边形，图11所示炉的水平横截面为大致梯形。
如果具有圆形水平横截面的炉被简单地增大尺寸规模，则径向向外方向上的距离需要在整个炉中扩展。在这种情况下，由于位于炉床中不可燃物排放部位置处的流化床的深度被简单地增加，因此不可燃物排放部位置处的流化空气的所需压力非常高。然而，在具有矩形水平横截面的炉的情况下，如果炉的尺寸规模增大，可以扩展沿纵向距离炉中心的长度，同时保持沿横向距离炉中心的长度恒定。因此，可以再不增加流化床11深度的情况下增大炉尺寸规模。
下面参照图8A和8B描述流化床气化炉。如图8A所示，流化介质在位于炉的相反两侧的激活性上升流化床11u中上升，并且以表面层流11s1、11s2的形式移动到下降流化床11d。如图8B所示，进入下降流化床的表面层流只沿彼此面对的两个方向移动即，表面层流11s1的方向(X方向)和表面层流11s2的方向(-X方向)。没有沿Y方向或Y方向的实质流动。
由于上述特征，没有实质性表面层流沿Y方向或-Y方向进入下降流化床11d，并且可以通过简单地保持X方向的炉尺寸，并且改变Y方向的炉尺寸就可以应付将要处理的可燃物的量的增加，用于形成激活性上升流化床的流化气体供应装置的安置范围δS可与Y方向尺寸成线性比例。也就是说，可在Y方向扩张和收缩的下降流化床和激活性上升流化床被防止在它们的边界处错位。具体地讲，下降流化床11d和激活性上升流化床11u之间边界处的比率不需要变化，供应到激活性上升流化床11u的空气比不需要变化，供应到激活性上升流化床11u的空气的流动速度不需要变化。所以，炉可以容易地增大尺寸规模。
当可燃物在下降流化床11d中下降时，可燃物被流化介质和小量流化空气的热量热解和部分氧化，从而逐渐产生热解气体、焦炭(固态碳)、焦油和灰烬。在移动流化介质的压力下，焦炭被沿着炉底的倾斜表面从下降流化床11d携带到激活性上升流化床11u。被供应以形成激活性上升流化床11u的流化气体12b的量大于被供应以形成下降流化床11d的流化气体12a。
所以，被从下降流化床11d携带的固态碳(焦炭)与氧气反应并且部分燃烧(烧掉)，因此产生热量。通过燃烧产生的热量，流化介质保持在从400℃至800℃(优选从450℃至650℃)的温度范围内。在激活性上升流化床11u中，焦炭部分燃烧并且变为精细颗粒。在激活性上升流化床11u中，焦炭上升，并且在位于端部22b的急剧倾斜表面上的流化床中，焦炭被气化。不可燃物与流化介质一起从不可燃物排放部18通过不可燃排放滑槽流畅地排出到炉外侧。上升流化床11u以表面层流11s1、11s2的形式移向下降流化床11d。表面层流11s1、11s2中的颗粒状焦炭被吸入气流中并脱离流化床表面，并且被生成气体17的气流携带到结渣燃烧炉中。
在结渣燃烧炉中，从流化床气化炉10供应的生成气体17和颗粒状焦炭在高温下以燃料的形式被氧气或富含氧的空气燃烧，从而熔化灰烬等等。在图8A和8B中，流化床气化炉具有矩形水平横截面。图10、11、12和13中所示的结构可以作为本发明的实施例被采用。具体地讲，用于引起已经与激活性上升流化床11u一起上升的流化介质形成只沿一个方向、沿相反方向、或沿这两个方向即沿X方向、沿-X方向或同时沿X和-X方向流向实质下降流化床11d的表面层流11s1、11s2的结构并不局限于矩形结构。
根据图14A中的水平横截面和图14B中的竖直横截面所示的流化床气化炉结构，被引向下降流化床11d的表面层流11s只沿X方向定向。根据图15A中的水平横截面和图15B中的竖直横截面所示的流化床气化炉结构，下降流化床11d被定位在炉对置端部，被引向下降流化床11d的表面层流11s1、11s2沿X方向或-X方向定向，没有实质流动存在于Y方向或-Y方向。
在图6中，没有在流化床11下面布置不可燃物排放部18、18的情况下，相面对的炉壁面10c、10d彼此平行。然而，在示出了沿着图16B中的线XVIA-XVIA所作剖视图(对应于沿着图5中的线VI-VI所作剖视图)的图16A以及示出了沿着图16A中的线XVIB-XVIB所作剖视图的图16B中，对置炉壁10c和10d可以向着流化床11的中心突出，以形成倾斜表面10e和10f，所述倾斜表面向下向着流化床11倾斜。由于使对置炉壁10c和10d向着流化床11的中心突出而形成倾斜表面10e和10f，因此在流化床11中下降的流化介质可以流场地向着不可燃物排放部18移动。因此，可以防止不可燃物在炉壁10c和10d附近沉积在炉底。
图17是不可燃物排放部分的示意性结构图，所述部分用于通过一对不可燃物排放部排放流化介质和不可燃物。
如图17所示，与一对相对的不可燃物排放部18和18的下端相连的具有预定长度竖直滑槽20和20基本竖直地布置，竖直滑槽20和20的下端连接着不可燃物排放装置21。螺旋输送器24布置在不可燃物排放装置21中并且与电机25相连。通过启动电机25，从所述一对不可燃物排放部18和18排出的流化介质和不可燃物移过竖直滑槽20和20，并且在不可燃物排放装置21中汇合，接下来被排放。在此，竖直滑槽20和20基本竖直布置意味着竖直滑槽20和20沿着大致垂直于水平面的方向布置。
由于连接着所述一对对置不可燃物排放部18和18的下端的具有预定长度的竖直滑槽20和20竖直设置，因此竖直滑槽20和20被密集地充填流化介质，并且因此这种流化介质的材料密封作用可以防止流化气体(主要是空气)12通过不可燃物排放部18和18泄漏。
另外，由于相应不可燃物排放部18和18的下端的所述一对竖直滑槽20和20是竖直布置的，并且将从不可燃物排放部18和18排出的流化介质和不可燃物汇合并且排出的不可燃物排放装置21连接着竖直滑槽20和20的下端，因此同图1A和1B所示具有四个不可燃物排放部的传统流化床气化炉相比，竖直滑槽20和20以及不可燃物排放装置21具有更为简单的结构，并且更容易安装。
不可燃物排放部18和18以及竖直滑槽20和20从不可燃物排放部18和18的入口到接近于机械排放装置例如螺旋输送器24的位置具有恒定的水平横截面。也就是说，不可燃物排放部18和18以及竖直滑槽20和20流化介质向下流动的方向上既不增大也不减小面积。所以，空隙空间难以形成在不可燃物排放部18和18以及竖直滑槽20和20中，从而可以实现牢固的材料密封。竖直滑槽20、20的水平横截面可以在它们的上部和下部区域略微不同，这是由于竖直滑槽20、20上部和下部区域需要设置连接结构，因此竖直滑槽20、20实际上可以在它们的上部区域(靠近气化炉)和它们的下部区域(靠近螺旋输送器)具有不同形状。竖直滑槽20、20具有预定长度(例如，大约2.0m或以上，或优选大约2.5m)，并且基本竖直地布置以与不可燃物排放部连通。
图18至21示出了一种根据本发明的流化床气化炉的结构。图18是其外观的透视图，图19是沿着图18中的线XIX-XIX所作剖视图，图20是沿着图18中的线XX-XX所作剖视图，图21是沿着图18中的线XXI-XXI所作剖视图。如图18至21所示，流化床气化炉10的炉床具有向下缩减至导流器Df的大致矩形水平横截面。该水平横截面从矩形形状变化到部分8H的圆形，在此，位于导流器Df上方的静空部15具有增大的横截面。
如前所述，流化床气化炉10的静空部15具有下述功能将从流化床11向上吹动的热解气体、焦炭和灰烬与流化介质分离，并将热解气体、焦炭和灰烬输送到位于后续区段的结渣燃烧炉。所以，静空部15具有用于将流动速度调节在预定范围的横截面面积，并且需要具有足够的高度以防止流化介质飞散。因此，要求流化床气化炉10的静空部15具有一定尺寸，并且其内表面由于高操作温度范围而需要由耐火材料制成。为了使限定出没有内容物的空间的静空部15具有结构强度，其应当具有大致圆形水平横截面。
由于这种大致圆形水平横截面，静空部15所需要的加强件可以显著减少。如果静空部15具有矩形水平横截面，则由于耐火材料的热膨胀，应力趋向于集中在静空部15的角部，从而导致耐火材料受损或从壁面突出。然而，具有大致圆形水平横截面的静空部15显著延长了耐火材料的使用寿命并且及大地降低了耐火材料修复所需的费用。
图22是具有根据本发明的流化床气化炉的气化装置的配置的示意图。包括诸如废物等可燃物14在内的将要被气化的材料被从双节门101、定量供给器102和废料供应器103供应到根据本发明的流化床气化炉10。根据将要被气化的材料提供的材料密封效果，定量供给器102能够密封炉内压力。将要被气化的材料被废料供应器103输送到流化床气化炉10中。
具有上述结构的气化装置被供应流化气体104和流化气体105。这些流化气体选自蒸汽、空气、氧气、蒸汽和空气的混合气、氧气和空气的混合气以及所有这些气体的混合气。
吹风机106与双节门101和流化床气化炉10的静空部15连通。如果将要被气化的材料不被充分压缩，则吹风机106将从流化床气化炉10泄漏的气体通过定量供给器102返回双节门101，到达炉内部。吹风机106可以被定位成从双节门101向炉中的静空部15供应气体，以便从双节门101抽取适当量的空气和气体，并将它们返回到炉中，从而在双节门101的上侧部分产生大气压。
为了将不可燃物从流化床气化炉10排放，依次布置着不可燃物排放部18、18，竖直滑槽20、20，包含螺旋输送器24的定量排放器，第一密封回转阀107，回转截止阀108，第二密封回转阀109，和带有筒筛的连续排放器110，并且它们的操作如下所述(1)第一密封回转阀107被打开，第二密封回转阀109被关闭，以通过第二密封回转阀109密封流化床气化炉10中的压力。定量排放器被操作，以便利用电机25驱动螺旋输送器24，以将包含流化介质(砂子等)的不可燃物从滑槽排放到回转截止阀108。
(2)在回转截止阀108接收到预定量的不可燃物后，定量排放器被关闭，并且第一密封回转阀107被关闭，以便利用第一密封回转阀107密封流化床气化炉10中的压力。接下来，排出阀111被打开，以使回转截止阀108中恢复大气压。接下来，第二密封回转阀109完全打开，并且回转截止阀108被打开以将不可燃物排放到带有筒筛的连续排放器110。
(3)在第二密封回转阀109完全关闭后，均压阀112被打开，以使第一密封回转阀107中的压力和滑槽中的压力实现均压。然后，第一密封回转阀107被打开，接下来操作返回到第一步骤(1)。这些步骤(1)至(3)被自动重复。
带有筒筛的连续排放器110被连续操作，以将大尺寸不可燃物从系统排出。砂子和小尺寸不可燃物由砂子循环升运器113输送。在微细不可燃物被分级器114去除后，流化介质通过密封机构115返回流化床气化炉10。带有筒筛的连续排放器110可以被替换为将大尺寸不可燃物从系统排出的振动筛。通过如前所述的不可燃物排放机构，由于所述两个密封回转阀107、109只具有压力密封功能而不接收不可燃物，因此可以防止不可燃物被俘获在第一和第二密封回转阀的密封部分中。如果炉内压力可以略微呈负值，则阀的密封功能可以不需要。
图23是一种具有根据本发明的流化床气化炉的气化和结渣燃烧系统的配置的示意图。来自废物坑200的废物201被废物提升机202的抓斗202a保持，并且被排放到废物料斗203。废物料斗203中的废物201被废物供应装置204供应到流化床气化炉10的废料供应器103，接下来被从可燃物供应口13加载到流化床气化炉10。废物201在流化床气化炉10中的流化床11中被热解成气体。生成气体17和精细颗粒(灰烬，焦炭等)一起通过导管231被引入结渣燃烧炉210，并且通过生成气体17和精细颗粒的燃烧，灰烬被熔化成熔渣。
在图23所示的气化和结渣燃烧系统中，引入到流化床气化炉10中的含有大量可燃成分的生成气体17被引入结渣燃烧炉210。以附图标记211表示的氧气、氧气和空气的混合气、空气或蒸汽和至少氧气的混合气被吹入结渣燃烧炉210，以便在大约1300℃或以上的温度燃烧生成气体17和精细颗粒，从而产生热量以熔化灰烬并且分解有害物质，包括二恶英、PCB等。灰烬在结渣燃烧炉210中被熔化成熔渣，并且熔渣在结渣燃烧炉中的回旋流产生的离心力的作用下被炉壁俘获。被俘获的熔渣向下流动到炉底，并且在具有熔渣输送器的水槽212中被急冷，接下来以熔渣228的形式被熔渣输送器排出。
排气213在结渣燃烧炉210中与熔渣分离，随后被排出。接下来，排气213被引入废热蒸发器214以回收气流(蒸汽)229，然后流经二次空气预热器215和节热器216，以回收排气213的热量。活性碳218和除尘剂219被添加到从节热器216排出的排气213中。然后，排气213被引入第一集尘器217，其用于将尘土颗粒从排气213去除。接下来，消石灰220被添加到排气213，接下来排气213被引入第二集尘器221，以去除酸性气体成分产生的尘土颗粒。排气213接下来被抽气机222抽吸到排气再加热器223，在此，排气213被引入到排气再加热器223中的蒸汽224再次加热。氨气225被添加到加热了的排气213，并且含有氨气的排气接下来被引入催化塔226，以便对排气213脱硝。去除了有害物质后的排气213接下来从烟囱227排放到大气。
接下来描述采用了根据本发明的流化床气化炉的气化和重整装置。具有图20所示的流化床气化炉的气化和重整装置的配置的示意图。流化床气化炉10中产生的可燃生成气体17和精细颗粒移过气体出口16和导管302，并且被从气体入口303引入重整炉300。在重整炉300中，可燃生成气体17和精细颗粒被重整(改性)为重整气体301，该重整气体从气体出口304排出。重整炉300或催化重整器(例如，催化流化床炉)可以被选用为重整装置，并且可以根据引入流化床气化炉10中的将要处理的材料的特性来选择它们中的任何一种。
例如，如果含有很多熔渣源的材料将要被处理，则优选选择能够去除熔渣的装置例如重整炉300。如果几乎不含熔渣源的生物体将要被处理，则优选选择催化重整器。用于回收蒸汽的热回收装置(未示出)，例如蒸发器可以设在重整装置的后续区段中，并且通过蒸发器获得的蒸汽可以被引入重整装置。
接下来描述根据本发明的包括多个模块式流化床气化炉的组合结构的气化装置。图25是包括两个模块式流化床气化炉的气化装置的水平剖视图，图26是包括三个模块式流化床气化炉的气化装置的水平剖视图，图27是包括四个模块式流化床气化炉的气化装置的水平剖视图，它们均是从斜上方所作的。
如图25至27所示，每个气化装置包括具有大致矩形水平横截面的流化床气化炉的组合，并且气化装置的结构类似于图4A至4C所示的流化床气化炉，但沿Y方向扩展，而不改变沿X(X1，X2，X3)方向的距离。通过上述结构，可以提高处理能力并同时维持图4A至4C所示流化床的功能，即气化炉中的一个单元的功能。从提高处理能力的角度出发，一组模块式气化炉并不局限于图25至27所示布置，而是可以通过沿Y方向扩展尺寸而包括根据前述各实施例的模块式气化炉的组合等等。
在图27中，箭头F1、F2、F3代表流化介质流动的方向。当然，为了增大炉的尺寸，可以扩展炉沿Y方向的形状，而非采用模块式炉。
如此增大了尺寸的炉可以提供量好的成本效果，这是因为每单位量的将要处理的材料的设备成本和操作成本降低，而蒸发器的发电效率提高。由于操作稳定性增加，因此可以抑制有害物质例如二恶英等的排放。
在上面的实施例中，流化床气化炉的水平横截面是如图4B所示的矩形形状或任何如图10、11、12和13所示的形状。然而，与流化床相对应的炉的形状可以是任何一种所述形状。具体地讲，整个炉的水平横截面不是必须具有任何一种所述形状。例如，在图28和29所示的流化床气化炉中，沿着线XXX-XXX(上侧部分)所作的水平横截面可以是如图30所示的圆形，沿着线IVB-IVB(下侧部分)所作的水平横截面可以是如图4B所示的矩形。也就是说，从水平横截面XXX-XXX至炉顶部的范围H可以具有大致圆形水平横截面，位于水平横截面IVB-IVB下面的区域可以具有大致矩形水平横截面或任何一种如图10、11、12和13所示的形状。在每个图中，可以设置多个废料供应器103。
图31是另一种根据本发明的流化床气化炉的总体结构透视图。在该流化床气化炉中，为了供应具有更大质量速度的流化气体和具有更小质量速度的流化气体，风箱23不像图1A和4A所示的流化床气化炉那样由隔板分隔。为了在流化床11中形成使流化介质下降的下降流化床和使流化介质上升的上升流化床，设在炉底22上的流化气体供应喷嘴P的直径和间距被适当地设计，以产生流化介质的循环流，如图27中的箭头F1、F2所示。
具体地讲，与具有图4A至4C所示结构的流化床气化炉不同，流化气体的质量速度可以是连续或步进式变化的，尽管与图4A至4C所示实施例类似地，具有更高质量速度的流化气体被供应到炉底22的倾斜炉床的低侧即靠近不可燃物排放部18的一侧，具有更小质量速度的流化气体被供应到炉底22的倾斜炉床的高侧。质量速度连续或步进式变化的流化气体被图示于图32A、32B和32D中。为了比较，图32C中示出了图4A至4C所示的流化床气化炉中质量速度变化的流化气体。横轴代表从不可燃物排放部18至炉中心的水平距离L，纵轴代表从流化气体供应喷嘴P供应到炉中的流化气体的质量速度V(Umf)。
即使是在如图32A所示流化气体的质量速度连续变化或者如图32B和32D所示流化气体的质量速度多步变化的情况下，也能够形成流化介质的循环流。在上述流化床气化炉中，不可燃物排放部18设置在炉的周边区域中。然而，即使不可燃物排放部设置在炉的中央部位(例如，如图15A和15B所示)，也可以形成流化介质的循环流，而不需要在风箱中设置隔板。在设有风箱的情况下，隔板在风箱中的位置不局限于上面的实施例中的那些，因为可以实现如图32A、32B和32D所示的流化气体的质量速度V(Umf)的分布。
如前所述，本发明可以提供以下优异的优点(1)流化床具有大致矩形水平横截面，并且流化床具有循环流，循环流包括流化介质的下降流(下降流化床)和流化介质的上升流(上升流化床)。所以，对应于上升流化床的炉床宽度同对应于下降流化床的炉床宽度相比没有变小，这不同于传统的圆柱形流化床气化炉，因此，流化床中的流化介质可以充分移动。所以，焦炭被充分转化为精细颗粒，并且焦炭和不可燃物可被高效气化。从而可以防止焦炭进入不可燃物排放部。
(2)由于用于排放流化介质和与流化介质相伴的不可燃物的不可燃物排放部连续设置在流化介质的循环流下面，因此不可燃物排放部之间的部分不像传统的流化床气化炉那样不会对流化介质的向下运动构成障碍，并且流化床的流化介质流畅地向下移动到不可燃物排放部。所以，即使包含在流化介质中的未燃烧碳成分例如焦炭被燃烧，未燃烧碳成分的燃烧区域也不会局部升温，并且不会通过流化介质产生渣块。
(3)由于流化床的水平横截面呈大致矩形形状或可模块化的形状，因此可以增大炉床尺寸并同时维持气化炉功能，而不管炉床的面积量级如何。
(4)流化床具有大致矩形水平横截面，并且不可燃物排放部(或多个部分)限定在流化床的一侧(或一对面对侧)，用于排放流化介质和与流化介质相伴的不可燃物，并且布置在流化床的下端。通过这种结构，可以增大炉床尺寸并同时维持流化床炉的功能，从而不会引起流化异常状态。
(5)由于静空部具有大致圆形水平横截面，因此静空部具有增大的结构强度，并且静空部所需要的加强件可以显著减少。具有大致圆形水平横截面的静空部显著延长了耐火材料的使用寿命并且及大地降低了耐火材料修复所需的费用。
(6)用于形成流化介质的循环流的器具或装置包括向着不可燃物排放部倾斜的流化床底部，用于从倾斜流化床底部喷射具有更大质量速度的流化气体和具有更小质量速度的流化气体的流化气体供应器具(或装置)，以及导流器。所以，流化介质和与流化介质相伴的不可燃物受力，从而在倾斜流化床底部的作用下在流化床中向下向着不可燃物排放部移动，因此可以被流畅地引向不可燃物排放部。
(7)通过形成流化介质的循环流，流化床气化炉将包含在被供应的可燃物中的可燃成分和灰烬转化成精细颗粒，并将带有大量热量的精细颗粒输送到布置在流化床气化炉的后续区段的结渣燃烧炉，并且具有缓冲功能以吸收排放可燃物的质和量的波动以及被输送到后续区段的可燃物和灰烬的平均质和量的波动。
(8)通过形成流化介质的循环流，整个流化床中的温度被均匀化，并且可以防止在流化床中出现局部热量集中。所以，可以防止因形成在局部高温区中的渣块而出现流化异常状态。
(9)在具有大致矩形水平横截面的流化床中，不可燃物与流化介质一起被循环流沿着倾斜炉底引导到不可燃物排放部，并且由于急剧的斜度和流化因而没有沉积在与不可燃物排放部相连的端部，而是毫无阻滞的排出。
(10)具有预定长度的竖直滑槽基本竖直地布置，从而与不可燃物排放部连通，用于使不可燃物被流畅地排放，而不会停滞在竖直滑槽中。竖直滑槽被密集地充满流化介质，从而提供了材料密封作用，以防止流化气体(主要是空气)泄漏到不可燃物排放路径。向下移动到不可燃物排放路径的未燃烧碳成分例如焦炭被防止燃烧，从而不会产生渣块。
(11)由于导致材料密封作用弱化的倾斜滑槽被基本消除，因此排放不可燃物的能力可以提高，而不会破坏密封功能。竖直滑槽和与竖直滑槽相组合的不可燃物排放装置具有简单结构并且容易安装。具体地讲，流化床的水平横截面是大致矩形的，并且基本竖直地布置以与不可燃物排放部连通的具有预定长度的竖直滑槽的结构使得不可燃物可被良好地排放(例如，包括单一滑槽的结构)。由于不需要采用任何以前必不可少的用于组合四个不可燃物排放滑槽的专门装置(输送器或倾斜滑槽)，因此不可燃物不会停滞在竖直滑槽中，并且可以更可靠地排放。
(12)材料密封可以维持在炉的下侧部分，即使位于炉下面的系统的高度小于传统系统。所以，整个系统的高度(该高度曾对系统中各个装置的布置造成难题)，特别是可燃物供应装置的高度，可以整体上减小。
工业实用性本发明优选应用于气化和结渣燃烧系统的流化床气化炉，用于气化可燃物例如城市废物、工业废物和生物体，将生成气体和焦炭(固态碳)输送到结渣燃烧炉，并且在结渣燃烧炉中燃烧气体和焦炭并且熔化灰烬。
权利要求
1.一种用于气化可燃物的流化床气化炉，包括流化床，其具有大致矩形水平横截面，流化介质的循环流形成在所述流化床中，供应到所述流化床的可燃物在所述流化介质的循环流中被气化以产生气体和焦炭；至少一个不可燃物排放部，其限定在所述流化床的至少一侧，用于排放流化介质和与流化介质相伴的不可燃物，所述至少一个不可燃物排放部布置在所述流化床的下端。
2.如权利要求1所述的流化床气化炉，其特征在于，所述至少一个不可燃物排放部包括位于所述流化床的一对面对侧的两个不可燃物排放部。
3.如权利要求1或2所述的流化床气化炉，其特征在于，所述流化床在水平横截面内被具有大致矩形内表面的炉壁包围。
4.如权利要求1至3中任一所述的流化床气化炉，其特征在于，所述不可燃物排放部设在所述流化床的中部下面。
5.如权利要求1至4中任一所述的流化床气化炉，其特征在于，位于所述流化床上方的静空部具有大致圆形水平横截面。
6.如权利要求1至5中任一所述的流化床气化炉，其特征在于，用于形成所述流化介质的循环流的装置包括向着所述不可燃物排放部倾斜的流化床底部，以及用于从倾斜流化床底部供应具有明显不同质量速度的流化气体的流化气体供应装置。
7.如权利要求6所述的流化床气化炉，其特征在于，用于形成所述流化介质的循环流的装置还包括导流器。
8.如权利要求1至7中任一所述的流化床气化炉，其特征在于，流化床底部向着所述不可燃物排放部倾斜并且具有与所述不可燃物排放部相连的端部，所述端部倾斜45度或以上，流化气体被从所述端部吹入。
9.如权利要求1至8中任一所述的流化床气化炉，其特征在于，还包括竖直滑槽，其具有固定长度，基本竖直布置并且与所述不可燃物排放部连通；不可燃物排放装置，其从所述流化床气化炉排放不可燃物，所述不可燃物排放装置设在所述竖直滑槽下面并与所述竖直滑槽连通。
10.如权利要求9所述的流化床气化炉，其特征在于，所述不可燃物排放装置水平排放不可燃物。
11.一种用于气化可燃物的流化床气化炉，包括流化床，其具有大致矩形水平横截面；静空部，其具有大致圆形水平横截面；其中，流化介质的循环流形成在所述流化床中，供应到所述流化床的可燃物被气化以产生气体和焦炭。
12.一种流化床气化和结渣燃烧系统，包括如权利要求1至11中任一所述的流化床气化炉；结渣燃烧炉，其燃烧所述流化床气化炉产生的气体和焦炭并且熔化灰烬。
全文摘要
本发明涉及一种用于气化和结渣燃烧系统中的流化床气化炉，用于气化可燃物，将生成气体和焦炭输送到结渣燃烧炉，在结渣燃烧炉中在高温下燃烧气体和焦炭并且熔化灰烬。流化床气化炉包括具有大致矩形水平横截面的流化床(11)，在其中可燃物在流化介质的循环流中被气化，以及限定在流化床至少一侧的至少一个不可燃物排放部(18)，其用于排放流化介质和与流化介质相伴的不可燃物。
文档编号F23C10/00GK1711445SQ20038010338
公开日2005年12月21日 申请日期2003年11月14日 优先权日2002年11月15日
发明者石川龙一, 乡家千贺男, 小杉茂, 长洋光 申请人:株式会社荏原制作所