专利名称：流化床炉以及废弃物处理方法
技术领域：
本发明涉及一种通过在使流化粒子(fluizable particle)流化的流化床中加热废弃物，从该废弃物取出可燃性气体的流化床炉以及废弃物处理方法。
背景技术：
以往，作为流化床炉已知有专利文献I中公开的流化床炉。如图11所示，该流化床炉具备在炉底部具有流化砂(流化粒子)102的炉主体104 ;以及对炉底部的流化砂102中供应空气以使流化砂102流化而形成流化床的空气供应部106。炉主体104具有侧壁。在该侧壁上设有用于向所述流化床上投入废弃物的投入部108。在该流化床炉100中，空气供应部106向高温的流化砂102中供应空气。由此，流 化砂102成为浮游悬浊状态而流化，从而形成流化床。此时，所述空气供应部106以使流化砂102的流化状态在流化床的整个区域中变得大致一定的方式供应空气，以使从投入部108投入到流化床上的废弃物被导入流化床内部并高效地燃烧。每当从投入部108向高温的流化砂中投入废弃物时,该废弃物与所述流化床的高温的流化砂102混合而热分解(气化)。由此，产生可燃性气体。该可燃性气体例如在后道工序的熔融炉中高温燃烧。投入到流化床炉100中的废弃物被导入活跃的流化床中而燃烧或气化。此时，每当间歇性地投入废弃物时，废弃物中的可燃物会急剧地燃烧，由此，所产生的可燃性气体的产生量以及浓度等反复急剧变动。该气化反应的变化大为依赖于废弃物供应时的其定量性。因此，当废弃物供应存在变动或垃圾物质存在变化时，将无法稳定地产生可燃性气体。尤其当废弃物中含有较多的纸或片状的塑料等易燃的垃圾时，所产生的可燃性气体的变动变得更大，因而要求其稳定化。例如，当在气体发动机中使用所产生的可燃性气体来进行发电时，若可燃性气体的变动大，则无法获得稳定的能量。因此，进一步要求在流化床炉中获得的可燃性气体的稳定化。专利文献I :日本专利公开公报特开2006-242454号
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使是含有易燃垃圾的废弃物也能稳定地获得可燃性气体的流化床炉及废弃物处理方法。本发明的一方面所涉及的流化床炉，通过加热废弃物，从该废弃物取出可燃性气体，包括流化粒子，构成用于加热所述废弃物的流化床；炉主体，具有从下方支撑所述流化粒子的底壁以及从该底壁立起的侧壁，在所述底壁中从该底壁的中心位置偏向特定方向的位置处设有用于将所述废弃物中的不燃物与所述流化粒子一起排出的不燃物排出口，所述底壁的上表面以朝向所述不燃物排出口变低的方式倾斜，以使所述不燃物朝向所述不燃物排出口而在所述底壁的上表面上下落；气体供应部，从所述炉主体的底壁朝向所述流化粒子吹入流化气体，以使该流化粒子流化；废弃物供应部，从所述侧壁中隔着所述底壁的中心位置而位于所述不燃物排出口的相反侧的供应侧侧壁朝向所述流化床上的邻接于该供应侧侧壁的区域供应所述废弃物，从而使所述流化床上的废弃物移动到所述不燃物排出口侧；以及砂循环装置，使从所述不燃物排出口排出的流化粒子从所述废弃物供应部侧返回到所述流化床而使该流化粒子循环，从而形成从位于所述不燃物排出口的相反侧的供应侧侧壁一侧朝向所述不燃物排出口的流化粒子的流动。并且，所述气体供应部通过从所述不燃物排出口的周围吹入所述流化气体来形成第一流化区域，并且通过朝向该第一流化区域与所述废弃物供应部之间以低于所述第一流化区域中的流化气体的吹入流速的流速吹入流化气体来形成第二流化区域，其中所述第一流化区域中，所述流化粒子进行对流而与所述废弃物进行混合，从而使该废弃物气化；所述第二流化区域的所述流化粒子的流化程度低于所述第一流化区域，所述废弃物供应部从所述供应侧侧壁向所述流化床供应废弃物，以使所述废弃物滞留在所述第二流化区域上，且该滞留的废弃物依次进入所述第一流化区域内。
图I是本实施方式的流化床炉的概略结构图。图2是用于说明在所述流化床炉中的废弃物的投入位置和流化粒子的投入位置的炉主体的横截面图。图3是用于说明所述炉主体的底壁中的喷嘴的配置的图。图4是用于说明直接将流化粒子推入所述炉主体的流化床的结构的图。图5是用于说明其他实施方式的流化床炉中的在前壁具有反射部的炉主体的图。图6是用于说明其他实施方式的流化床炉中的在后壁具有引导部的炉主体的图。图7是用于说明其他实施方式的流化床炉中的在前壁和后壁分别具有炉顶部的炉主体的图。图8是用于说明其他实施方式的流化床炉中的具有弯曲的底壁的炉主体的图。图9是用于说明其他实施方式的流化床炉中的具有温度计和空气供应部的炉主体的图。图10是用于说明其他实施方式的流化床炉中的废弃物供应部的图。图11是以往的流化床炉的概略结构图。
具体实施例方式
以下，参照
本发明的一实施方式。本实施方式所涉及的流化床炉通过利用高温的流化粒子来加热废弃物，从而由废弃物取出可燃性气体。如图I所示，该流化床炉具备流化粒子12、炉主体20、气体供应部30、废弃物供应部40以及砂循环装置50。流化粒子12用于在炉主体20的内部构成流化床14并加热废弃物18。S卩，通过一部分废弃物18的燃烧受到加热而达到高温的流化粒子12与废弃物18混合，从而废弃物18气化而产生可燃性气体。本实施方式的流化粒子12例如为硅砂等。炉主体20在内部具有流化粒子12，通过高温的流化粒子12从废弃物18取出可燃性气体。炉主体20具有从下方支撑流化粒子12的底壁21、从该底壁21立起的侧壁22以及设在侧壁22上端的可燃性气体排出部23。侧壁22呈上下延伸的方筒形状。具体而言，也如图2中所示，侧壁22具有在前后(图2中的左右)隔开间隔而相向的前壁(供应侧侧壁)24和后壁25以及分别连接这些前壁24与后壁25的端部之间的横壁26、26。横壁26、26相互平行。即，炉主体20具有横壁26、26之间的间隔即宽度方向的尺寸在前后方向上均匀的平面形状。在该侧壁22中隔着底壁21的中心位置而位于不燃物排出口 29的相反侧的侧壁(前壁)24具有砂投入部27和废弃物投入口 28。该砂投入部27将流化粒子12投入到炉主体20内，废弃物投入口 28将废弃物18投入到炉主体20内。具体来讲，砂投入部27被设置在前壁24下部的宽度方向两端部，以使将流化粒子投入到炉主体20内的宽度方向两端部(参照图2)。该砂投入部27被设置在能够从被底壁21所支撑的流化粒子12 (流化床14)的上方朝向流化床14投入流化粒子12的高度位置。 此外，投入流化粒子12的部位并不限定于宽度方向的两端部。例如，投入流化粒子12的部位可以为宽度方向上的一侧端部。另外，投入流化粒子12的部位也可以为废弃物18的上部(图2的前壁24侧的中央部)。通过将流化粒子12投入到废弃物18之上，该流化粒子12成为点火源，能够先让易燃的垃圾稳定地燃烧(气化)。废弃物投入口 28在前壁24的下部设在宽度方向的大致整个区域。该废弃物投入口 28设在能够将废弃物18横向推入至由底壁21所支撑的流化粒子12构成的流化床14的上表面上的高度位置。即，废弃物投入口 28设在该废弃物投入口 28的下端比流化床14的上表面稍高的位置。可燃性气体排出部23排出在炉主体20内产生的可燃性气体。该可燃性气体排出部23的外径比侧壁22小，以便能够连接将在炉主体20中获得的可燃性气体供应给后段的例如发电流程的气体发动机等的管道等。底壁21在从其中心位置偏向特定方向的位置具有用于将废弃物18中的不燃物与流化粒子一起排出的不燃物排出口 29。该不燃物排出口 29在底壁21的整个宽度方向开口。底壁21的上表面21a以朝向不燃物排出口 29变低的方式倾斜，以使不燃物沿该上表面21a下落。本实施方式的底壁21在偏向后方侧的位置具有不燃物排出口 29，底壁21的上表面21a是朝后方(在图I中从左向右)均匀下降的斜面。具体而言，底壁21的上表面21a为相对于水平面为15° 25°的倾斜面。气体供应部30通过从底壁21朝向流化粒子12吹入流化气体，从而使该流化粒子12流化。该气体供应部30具有用于吹出流化气体的多个喷嘴31、向各喷嘴31供应流化气体的风箱32及对风箱32输送流化气体的送风部33。多个喷嘴31在底壁21配设成在宽度方向及前后方向上隔开间隔的格子状。各喷嘴31以贯穿底壁21的方式安装在底壁21上。在本实施方式中，也如图3所示，底壁21被分成前侧区域21b与后侧区域21c。并且，各喷嘴31以设在前侧区域21b的喷嘴31的数量比设在后侧区域21c的喷嘴31的数量多的方式配设在各区域21b、21c。另外，区域21b、21c间的喷嘴31的数量大小不受限定。例如，前侧区域21b的喷嘴31的数量与后侧区域21c的喷嘴31的数量也可相同。而且，后侧区域21c的喷嘴31的数量也可大于前侧区域21b的喷嘴31的数量。
风箱32呈沿宽度方向延伸的箱形状。该风箱32作为对在底壁21沿宽度方向排列的各喷嘴31分配流化气体的汇管而发挥作用。而且，风箱32具备使从沿宽度方向排列的各喷嘴31吹出的流化气体的流量均匀的功能。在本实施方式中，多个风箱32在底壁21的下表面侧沿前后方向排列。因而，对于与各风箱32对应的每个喷嘴31，能够改变从该喷嘴31吹出的流化气体的流量。在本实 施方式中，五个风箱32a、32b、32c、32d、32e沿前后方向排列。详细而言，比不燃物排出口 29更处于前壁24侧的位置配置有四个风箱32a、32b、32c、32d，比不燃物排出口 29更处于后壁25侧的位置配置有一个风箱32e。送风部33向各风箱32输送(供应)流化气体。该送风部33能够以不同的流量向每个风箱32输送流化气体。本实施方式的送风部33以送往后侧风箱32的流化气体的流量比送往前侧风箱32的流化气体的流量大的方式，对前后方向相邻的风箱32、32输送流化气体。送风部33对各风箱32输送空气作为流化气体，但除了该空气以外，也可输送氮气等惰性气体。详细而言，在流化床炉10的通常操作时，即，在将废弃物18投入到炉主体20内并从该废弃物18产生可燃性气体时，送风部33从不燃物排出口 29的周围吹入流化气体。此时，送风部33形成第一流化区域15,在该第一流化区域15中流化粒子12对流并与废弃物18混合，由此使该废弃物18气化。并且，送风部33向所述第一流化区域15与前壁24之间，以比在第一流化区域15的流化气体的吹入流速低的流速吹入流化气体，形成流化粒子12的流化程度比第一流化区域15低的第二流化区域16。即，如上所述，送风部33对于前后方向相邻的风箱32，使送往后侧风箱(例如32c)的流化气体的流量大于送往前侧风箱(例如32b)的流化气体的流量。由此，送风部33在流化床14中的不燃物排出口 29的周围形成流化状态活跃的第一流化区域15，并且在该第一流化区域15与前壁24之间形成流化被抑制的第二流化区域16。而且，送风部33也可使向后壁25侧的风箱32c、32d、32e供应的流化气体的流量多于向前壁24侧的风箱32a、32b供应的流化气体的流量。由此，送风部33在流化床14中的与前壁侧的风箱32a、32b对应的区域形成流化被抑制的第二流化区域16，并且在与后壁侧的风箱32c、32d、32e对应的区域形成流化活跃的第一流化区域15。具体而言，送风部33在第二流化区域16以UyUmf为I以上且小于2的流速吹入流化气体，而在第一流化区域15以uyumf为2以上且小于5的流速吹入流化气体。此处，Umf是用于使流化粒子12流化的流化气体的最小吹入流速即最小流化速度。而且，U。是流化气体的平均截面流速。另一方面，在流化床炉10停止时，S卩，停止向炉主体20内投入废弃物18时，送风部33输送在空气中混合了惰性气体的气体作为向各风箱32供应的流化气体。并且，对于流化气体中的空气与惰性气体的比率，送风部33使惰性气体逐渐变多。由此，送风部33抑制残留在炉主体20内的废弃物18急剧燃烧，并抑制炉主体20内的温度上升。详细而言，在炉主体20内，在通常操作时，在氧浓度比适合于废弃物18燃烧的值低的状态下进行废弃物18的燃烧及气化等。当在此状态下停止向炉主体20内投入废弃物18时，炉主体20内的可燃物的量减少。此时，为了维持流化床14而以指定流量向炉主体20内供应流化气体(空气)，因此炉主体20内的氧浓度变高。当炉主体20内的氧浓度成为适合于残留在炉主体20内的废弃物18的燃烧的值时，该废弃物18将急剧燃烧而炉主体20内的温度较通常操作时上升。当炉主体20内成为此种高温状态时，在该热的作用下，形成流化床14的流化粒子12凝结。一旦流化粒子12如此般凝结，即使接下来欲形成流化床14而向流化粒子12吹入流化气体，该流化粒子12也不会流化。因此，送风部33在停止向炉主体20内投入废弃物18时，向吹入炉主体20内的空气中混合惰性气体，并使该惰性气体的比率逐渐增加。由此，确保炉主体20内的氧浓度低于适合于废弃物18燃烧的值。其结果，抑制残留在炉主体20内的废弃物18急剧燃烧。此外，送风部33能够调整送往风箱32的流化气体的温度。送风部33在开始流化床炉10的运转时，将高温的流化气体从不燃物排出口 29的周围朝向流化粒子12吹入。如此地，送风部32进行流化粒子12的加热直至达到废弃物18能够燃烧或气化的温度。此时，当流化粒子12达到高温而废弃物18开始燃烧时，通过该燃烧，流化粒子12的温度得以维持。因此，送风部33在所述燃烧开始时，也可降低送往风箱32的流化气体的温度。废弃物供应部40从前壁24朝向流化床14上的与前壁24相邻的区域供应废弃物18。本实施方式的废弃物供应部40从前壁24 (详细而言为前壁24的废弃物投入口 28)朝向流化床14上横向推入废弃物18，由此使该废弃物18移动到不燃物排出口 29侧。S卩，废 弃物供应部40以废弃物18滞留在第二流化区域16上且该滞留的废弃物18依次进入第一流化区域15内的方式进行废弃物18的推入。该废弃物供应部40具有推料机41及用于驱动该推料机41的驱动部(省略图示)。推料机41具有沿宽度方向延伸的推入面42。在本实施方式中，推入面42的宽度方向的长度与前壁24的废弃物投入口 28的宽度相同。而且，推入面42的上下方向的长度为废弃物投入口 28的开口高度的大致一半。该推料机41能够沿前后方向移动地设置在与废弃物投入口 28相同的高度位置上。驱动部包含马达、气缸等动力源，利用其动力，使推料机41沿前后方向往返移动。另外，废弃物供应部40的具体结构不受限定。例如，在本实施方式的废弃物供应部40中，推料机41将废弃物18推入炉内。但是，废弃物供应部也可采用通过螺旋推入机等将废弃物18推入炉内的结构。通过使用推料机41或螺旋推入机，将纸或塑料片之类的体积比小而易飞散的垃圾直接以块状态供应到炉主体20内。由此，与以往的从炉的上部投入垃圾的情况相比，炉主体20内的垃圾的飞散得到抑制。砂循环装置50使从不燃物排出口 29排出的流化粒子12从废弃物供应部40侧返回到流化床14来使该流化粒子12循环。如此地，砂循环装置50通过使从不燃物排出口 29排出的流化粒子12返回到前壁24侧，在流化床14内形成从前壁24朝向不燃物排出口 29的流化粒子12的流动。而且，第二流化区域16被保持在一定范围的高温。该砂循环装置50具有不燃物排出部51、分离部52、搬送部53。不燃物排出部51设在底壁21的不燃物排出口 29的下方，使从该不燃物排出口 29落下的不燃物与流化粒子12的混合物移动到分离部52。本实施方式的不燃物排出部51利用螺旋推入机使从不燃物排出口 29落下的混合物移动到分离部52。分离部52从由不燃物排出部51送来的混合物中分离出流化粒子12。本实施方式的分离部52使用筛子从混合物中分离出流化粒子12。搬送部53将在分离部52中分离出的流化粒子12搬送到炉主体20的砂投入部27，并从该砂投入部27投入到炉主体20内。另外，本实施方式的砂循环装置50通过从流化床14的上方向该流化床14的上表面投入流化粒子12，由此使从不燃物排出口 29排出的流化粒子12返回到流化床14，但并不限定于此。例如，如图4所示，也可以使从不燃物排出口 29排出的流化粒子12直接返回到流化床14。在图4所示的例子中，砂投入部(砂投入开口)27A被设置在前壁24上的流化床14的中间高度位置。在砂循环装置50的搬送部53的炉主体20侧端部设置有螺旋推入机55。该搬送部53的端部被插入到砂投入部27。如此地，从不燃物排出口 29排出的流化粒子12也可以直接被推入到流化床14中的方式返回到流化床14。此时，砂投入部27不限定于流化床14的中间高度位置，也可以位于高度方向的上侧，也还可以位于下侧。通过将流化粒子12推入到流化床14内，流化粒子12的横向移动更为强制地进行，不燃物停滞在炉床的情况得到抑制。在以上述方式构成的流化床炉10中，如下所述般从废弃物18回收可燃性气体。通过送风部33对各风箱32供应流化气体，从底壁21朝向流化粒子12而向炉主体20内吹入流化气体，在炉主体20内形成流化床14。此时，送风部33调整送往各风箱32的流化气体的流量。由此，在流化床14中，在不燃物排出口 29侧形成流化活跃的第一流化区域15，并且在第一流化区域15与前壁24之间形成流化被抑制的第二流化区域16。而且，送风部33向对应于第一流化区域15的风箱32 (在本实施方式中，例如为风箱32c、32d、·32e)供应高温的流化气体，积极地加热第一流化区域15的流化粒子12。另一方面，砂循环装置50使流化粒子12循环，在流化床14中形成流化粒子12的流动。具体而言，不燃物排出部51将从炉主体20的不燃物排出口 29落下的流化粒子12送到分离部52。然后，搬送部53将通过分离部52的流化粒子12搬送到炉主体20的砂投入部27。被搬送的流化粒子12从砂投入部27返回到流化床14的前壁24侧。如此，通过使从后壁25侧的不燃物排出口 29排出的流化粒子12返回到流化床14的前壁24侧，在流化床14中形成从前壁24朝向不燃物排出口 29的流化粒子12的流动。此时，从不燃物排出口 29排出高温的第一流化区域15的流化粒子12，砂循环装置50使该流化粒子12返回到流化床14的前壁24侧。据此，第二流化区域16的温度被维持在指定的温度。但是，在通过砂循环装置50从不燃物排出口 29到达流化床14的期间，流化粒子12的温度下降。因此，第二流化区域16的温度会低于第一流化区域15的温度。优选第一流化区域15的温度为600°C 800°C，相对于此，第二流化区域16的温度保持在400°C 600°C左右。当炉主体20内的流化床14中的各区域15、16的温度分别达到指定的温度时，废弃物供应部40开始将废弃物18从废弃物投入口 28推入到炉主体20内。具体而言，由驱动部驱动的推料机(pusher)41朝向后壁25侧以横向推入废弃物18。据此，废弃物18被推入到第二流化区域16上的前壁24附近(参照图2)。第二流化区域16中的流化粒子12的流化被抑制。因此，被推入的废弃物18不会与流化粒子12积极地混合，其大部分滞留在第二流化区域16上，而重的不燃物沉降。因此，在第二流化区域16中，废弃物18的急剧燃烧得到抑制，废弃物中的易气化的物质因炉主体20内的热辐射而气化。即，塑料或纸等易气化的废弃物18 —边在第二流化区域16的表层移动一边气化。另一方面，木片等难以气化的物质尽管一部分被气化，但大部分不会气化而到达第一流化区域15。这样,易气化的废弃物18在到达剧烈的流化床(第一流化区域15)之前，在第二流化区域16中在温和的条件下气化。由此，所产生的可燃性气体的变动得到抑制。此外，滞留的废弃物18如上所述地利用炉主体20内的辐射热而燃烧。但是，尽管该辐射热的温度为800°C 900°C而高于形成流化床14的流化粒子12，但废弃物18与空气的接触并不良好。因此，主要是废弃物18中所含的纸或片状塑料等易燃垃圾气化。此时，由于温度低且供应到第二流化区域16的空气(流化气体)少，因此即使是所述易燃垃圾，也只会逐渐气化。此外，流化粒子12通过不燃物排出口 29逐渐地被排出，因此，通过该流化粒子12的排出以及基于流化气体的流化粒子12的流化，滞留的一部分废弃物18从图I的左侧向右侧一点一点地移动或扩散。因此，即使在废弃物18以块状被投入且在其内部存在易燃的纸类的情况下，在扩散时这些纸类也会到达所述块的表面侧，因此也能够促进其气化。这样，在第二流化区域16中，废弃物18的急剧燃烧得到抑制，防止废弃物18投入时的可燃性气体的剧增。接下来，通过推料机41将新的废弃物18从废弃物投入口 28推入于炉主体20内。由此，滞留在第二流化区域16上的废弃物18被推入的新的废弃物18推压而依次进入第一流化区域15侧。在第一流化区域15中，流化活跃且因废弃物18的燃烧而达到高温，因此从第二流化区域16上进入的废弃物18将与流化粒子混合而充分进行气化。由此产生可燃性气体。详细而言，在流化床14中，从前壁24朝向不燃物排出口 29，流化状态逐渐变得活跃。因此，废弃物18随着从第二流化区域16上的前壁24附近进入第一流化区域15而逐 渐与流化粒子12混合。而且，从前壁24朝向不燃物排出口 29，被吹入的空气(流化气体)变多。因此，废弃物18随着从第二流化区域16进入第一流化区域15而燃烧，从而流化粒子12的温度变高。并且，在该高温的流化床14中的不燃物排出口 29的上方区域及其周围，废弃物18与流化粒子12充分混合。由此，在第二流化区域16中燃烧剩下的废弃物18在第一流化区域15中充分进行气化。另一方面，如上所述，由推料机41新推入到第二流化区域16上的废弃物18几乎不会与流化粒子12混合而滞留在第二流化区域16上。并且，废弃物18在急剧燃烧被抑制的状态下逐渐燃烧。如此，在流化床14中形成有第一流化区域15及第二流化区域16的状态下，通过推料机41依次推入废弃物18，从而抑制可燃性气体的间歇且急剧的产生，能够使该气体稳定地产生。并且，当流化床炉10停止时，首先停止推料机41向炉主体20推入废弃物18。当废弃物18的推入被停止时，送风部33输送在空气中混有惰性气体的气体作为对各风箱32供应的流化气体。此时，送风部33随着时间的经过，将流化气体中的空气与惰性气体的比率设为使惰性气体逐渐变多。如此地，送风部33抑制炉主体20内的氧浓度，抑制残留在流化床14内的废弃物18急剧燃烧。另外，在本实施方式中，在流化床炉10停止时，以使流化气体中的惰性气体的比率逐渐变大的方式抑制残留在流化床14中的废弃物18急剧燃烧。但是，在流化床炉10停止时，也可通过将水散布在流化床14中，来防止残留的废弃物18燃烧。根据以上的流化床炉10，即使废弃物中含有较多易燃垃圾，可燃性气体的间歇且急剧的产生也得到抑制，该气体的产生稳定。具体而言，在流化床14中形成不燃物排出口29周围的第一区域15和流化程度比该第一区域15低的第二流化区域16。在此状态下，新的废弃物18被推入到第二流化区域16上。该新的废弃物18使滞留在第二流化区域16上的废弃物18依次进入第一流化区域15侧。反复进行以上的动作。由此，在流化床炉10中，在抑制所获得的可燃性气体的急剧变动的情况下，充分进行废弃物18的气化。其结果，能够从废弃物18稳定地产生可燃性气体。而且，废弃物18被投入到炉主体20之后不会立即进入活跃的流化床14 (第一流化区域15)中，因此能够抑制轻量的垃圾大量飞扬在炉主体20内而在自由空间部中急剧燃烧的情况。此外，在炉主体20中，底壁21的上表面21a以朝向不燃物排出口 29变低的方式倾斜。因此，在流化床14中沉降到底壁21的废弃物18中的不燃物朝向不燃物排出口 29而在底壁21的上表面21a下落。据此，通过从不燃物排出口 29与流化粒子12 —起排出不燃物，能够容易地从炉主体20排出不燃物。从该不燃物排出口 29与流化粒子12 —起被排出的不燃物在砂循环装置50的分离部52与流化粒子12分离。炉主体20具有其宽度方向的尺寸在废弃物18的推入方向上均匀的平面形状。因此，当第二流化区域16上的废弃物18被从废弃物供应部40新推入的废弃物18推压而进入第一流化区域15侧时，废弃物18的移动稳定。而且，由砂循环装置50所形成的从第二流化区域16朝向第一流化区域15的流化粒子12的流动也与废弃物18的移动方向相同，因此，所述流化粒子12的流动也稳定。在废弃物供应部40中，推料机41沿与推入方向(前后方向)平行的方向往返工作，以使推入面42在该推入面42的整个宽度方向同时将废弃物18推入流化床14上。由此，推入面42沿宽度方向均匀地将废弃物18推入流化床14上。因此，废弃物18从第二流化区域16朝向第一流化区域15侧的移动在宽度方向上变得大致均匀，能够防止废弃物18集中在炉内的一部分上。另外，本发明的流化床炉及废弃物处理方法并不限定于上述实施方式，当然可在不脱离本发明主旨的范围内添加各种变更。上述实施方式的侧壁22从底壁21笔直地立起至可燃性气体排出部23，但并不限定于此。例如，如图5所示，前壁24A也可具备以在指定的高度位置覆盖第二流化区域16上方的方式向后壁25侧延伸的反射部224。根据该前壁24A，滞留在第二流化区域16上的废弃物18通过来自反射部224的辐射热而受到加热。其结果，能够从滞留在第二流化区域16上的废弃物18产生可燃性气体。即，促进滞留在第二流化区域16上的废弃物18的气化。而且，如图6所示，后壁25A也可具备以在指定的高度位置覆盖第一流化区域15上方的方式向前壁24侧延伸的引导部225。该引导部225引导该可燃性气体，以使在第一流化区域15中从废弃物产生的高温的可燃性气体与滞留在第二流化区域16上的废弃物18接触。由此，引导部225使可燃性气体有助于所述第二流化区域16上的废弃物18的加热。其结果，无需对炉主体20附加特别的加热机构，便能促进滞留在第二流化区域16上的废弃物18的气化。而且，如图7所示，前壁24B与后壁25B也可在相同的高度位置分别具备朝向相互接近的方向延伸的炉顶部324、325。根据该前壁24B及后壁25B，滞留在第二流化区域16上的废弃物18通过来自前壁24B的炉顶部824的辐射热而受到加热，从而促进气化。而且，通过在炉主体20B上端的比可燃性气体排出部23低的位置减小炉主体20B的前后方向的尺寸，也能实现炉主体20B的小型化。在上述实施方式中，底壁21的上表面21a的倾斜角从前壁24到不燃物排出口 29大致均匀，但并不限定于此。例如，如图8所示，也可以为第二流化区域16侧的上表面21d相对于水平面的倾斜角α，大于第一流化区域15侧的上表面21e相对于水平面的倾斜角β。如上所述，如果从下方支撑流化粒子12的流化得到抑制的第二流化区域16的上表面21d的倾斜角大，则下沉到底壁21A的不燃物更可靠地下落到不燃物排出口 29。具体而言，第一流化区域15侧的上表面21e相对于水平面的倾斜角β为15° 25。，第二流化区域16侧的上表面21d相对于水平面的倾斜角α为20° 75°，优选20° 30°此外，底壁21的上表面21a也可以从前壁24朝向不燃物排出口 29弯曲而不是笔直倾斜。如图9所示，也可以在第二流化区域16的上方设置多个温度计T，并且在第二流化区域16的上方设置能够供应空气的空气供应部60。根据所述结构，能够推测在第二流化区域16上滞留的废弃物18的滞留量，并能够控制该滞留量。具体而言，利用被埋入废弃物18的温度计T的指示值变低的情况，来推测第二流化区域16上的废弃物18的滞留量。当滞留量多时，即、当被埋入废弃物18中的温度计T的部分多时，空气供应部60供应空气来提高炉主体20内的温度。由此，滞留在第二流化区域16上的废弃物18的气化得以促进，废 弃物18的滞留量减少。此外，作为其他的方法，也可以采用如下方法如果指定的温度计T的温度为阈值以上，则判断为该温度计T的位置上没有垃圾，如果低于阈值，则判断为该温度计T的位置有垃圾(被埋入于垃圾中)，进行空气量的控制。此外，也可以控制垃圾的供应量来代替空气量控制。在上述实施方式中，送风部33输送空气或惰性气体作为流化气体，但并不限定于此。例如，送风部33也可根据炉主体20内的燃烧状态来输送水蒸气或氧气作为流化气体。而且，流化床炉10也可在侧壁22上独立于气体供应部30而设置供气部，根据流化床14或废弃物18的燃烧状况，能够从所述供气部向炉主体20内供应空气、氧气或水蒸气等。另外，被供应到第二流化区域16的流化气体也可以为高温的流化气体。通过供应高温的流化气体，即使在仅以流化粒子12的循环不能充分保持第二流化区域16的温度时，也能在不用增加流化气体的供应量的情况下较高地维持第二流化区域16的温度。在上述实施方式中，采用了废弃物投入口 28被设置在与滞留在流化床14上的废弃物18在上下方向上一部分重叠的高度位置，从废弃物投入口 28供应的废弃物18积极地使滞留在流化床14上表面的废弃物沿横向(朝第一流化区域15侧)移动的结构，但并不限定于此。即，流化床炉10只要是将废弃物18供应到邻接于流化床14上的前壁(供应侧侧壁)24的区域的结构即可。例如，如10(A)、图10(B)所示，废弃物投入口 28也可以设置在流化床14的上表面附近的高度位置、且向与滞留在流化床14上表面的前壁24相邻的区域(第二流化区域16上)的废弃物18供应新的废弃物18时该新供应的废弃物18在供应时刻不接触的高度位置。此时，例如图10(A)所示，废弃物投入口 28也可以被设置成能够从滞留在流化床14上的废弃物的上方的高度位置横向供应新的废弃物。此外，如图10(B)所示，废弃物投入口 28也可以被设置成能够从滞留在流化床14上的废弃物的上方的高度位置向下供应新的废弃物。如上所述，即使向炉主体20内供应废弃物18，通过向滞留的废弃物18上供应新的废弃物18，废弃物18的堆倒塌而扩开，废弃物18进入第一流化区域15侦U。另外，通过在流化床14内形成的从前壁24朝向不燃物排出口 29的流化粒子12的流动，滞留在第二流化区域16上的废弃物18也进入第一流化区域15侧。因此，抑制从流化床炉10回收的可燃性气体的急剧变动的情况下，充分进行废弃物18的气化。其结果，从废弃物18稳定地生成可燃性气体。
此外，在上述实施方式中，如上所述，供应到流化床14的流化气体在第二流化区域16以uyumf为I以上且小于2的流速被供应，而在第一流化区域15以uyumf为2以上且小于5的流速被供应，但并不限定于此。例如，当不燃物滞留在炉床(底壁21的上表面21a)而没有被排出到外部时，为了将其排出到外部而仅在一定期间内在第二流化区域16也以uyumf为2以上且小于5的流速供应流化气体。此时，优选从炉主体20的前壁24侧(图I中的左侧)朝向后壁25侧(图I中的右侧)，依次使各风箱32的流化气体的供应量增多，而不是在第二流化区域16中均匀地吹入流化气体。具体而言，在某一时间t0的时刻，使供应到风箱32a的流化气体的流量大于供应到其他风箱的流化气体的流量。然后，在数秒后的tl的时刻，使供应到风箱32a的流化气体的流量恢复到通常运行时的流量，并且，使供应到相邻的风箱32b的流化气体的流量大于供应到其他的风箱的流化气体的流量。进一步，在经过数秒后的t2的时刻，使供应到风箱32b的流化气体的流量恢复到原来的流量，并且使供应到位于该风箱32b的旁边的风箱32c的流化气体的流量大于供应到其他风箱的流化气体的流量。通过这种运转，即使在通常运行时在炉床滞留有不燃物，也能够将该不燃物可靠地排出到炉主体20之外。此外，由于进行上述的运转只需极短的时间，因此，因此对后 段设备的影响被抑制为最小限度。[实施方式的概要]总结以上的实施方式，则如以下所示。S卩，在上述实施方式所涉及的流化床炉中，通过加热废弃物，从该废弃物取出可燃性气体，包括流化粒子，构成用于加热所述废弃物的流化床；炉主体，具有从下方支撑所述流化粒子的底壁以及从该底壁立起的侧壁，在所述底壁中从该底壁的中心位置偏向特定方向的位置处设有用于将所述废弃物中的不燃物与所述流化粒子一起排出的不燃物排出口，所述底壁的上表面以朝向所述不燃物排出口变低的方式倾斜，以使所述不燃物朝向所述不燃物排出口而在所述底壁的上表面上下落；气体供应部，从所述炉主体的底壁朝向所述流化粒子吹入流化气体，以使该流化粒子流化；废弃物供应部，从所述侧壁中隔着所述底壁的中心位置而位于所述不燃物排出口的相反侧的供应侧侧壁朝向所述流化床上的邻接于该供应侧侧壁的区域供应所述废弃物，从而使所述流化床上的废弃物移动到所述不燃物排出口侧；以及砂循环装置，使从所述不燃物排出口排出的流化粒子从所述废弃物供应部侧返回到所述流化床而使该流化粒子循环，从而形成从位于所述不燃物排出口的相反侧的供应侧侧壁一侧朝向所述不燃物排出口的流化粒子的流动，其中，所述气体供应部通过从所述不燃物排出口的周围吹入所述流化气体来形成第一流化区域，并且通过朝向该第一流化区域与所述废弃物供应部之间以低于所述第一流化区域中的流化气体的吹入流速的流速吹入流化气体来形成第二流化区域，其中所述第一流化区域中，所述流化粒子进行对流而与所述废弃物进行混合，从而使该废弃物气化；所述第二流化区域的所述流化粒子的流化程度低于所述第一流化区域，所述废弃物供应部从所述供应侧侧壁向所述流化床供应废弃物，以使所述废弃物滞留在所述第二流化区域上，且该滞留的废弃物依次进入所述第一流化区域内。根据该流化床炉，在流化床形成不燃物排出口周围的第一区域和与该第一区域相比流化程度低的第二流化区域。并且，废弃物供应部向流化床上的邻接于供应侧侧壁的区域供应废弃物，以使废弃物滞留在所述第二流化区域上，且滞留在该第二流化区域上的废弃物依次被送到第一流化区域侧。其结果，在抑制从流化床炉回收的可燃性气体的急剧变动的情况下，充分进行废弃物的气化，据此，稳定地从废弃物产生可燃性气体。具体而言，在第二流化区域中流化被抑制，因此，废弃物不与流化粒子混合而滞留在第二流化区域上，且易燃的废弃物缓缓气化。因此，在第二流化区域中，废弃物的急剧燃烧得到抑制，而且因废弃物的急剧气化而导致的可燃性气体的产生也少。滞留在该第二流化区域上的废弃物通过由废弃物供应部向炉主体内供应新的废弃物而依次进入第一区域。这样，在该第一流化区域中，流化活跃且因废弃物的燃烧而成为高温，因此，从第二流化区域上进入的废弃物充分与流化粒子混合，据此，废弃物充分被气化而产生可燃性气体。其结果，可燃性气体的间歇且急剧的产生得到抑制，该气体的产生得以稳定。此外，第二流化区域的温度通过砂循环装置将从不燃物排出口排出的高温的流化粒子送回到流化床的第二流化区域而被维持。但是，在通过砂循环装置从不燃物排出口返回到流化床的期间流化粒子的温度下降，因此，第二流化区域的温度低于第一流化区域的温度。此外，由于炉主体的底壁的上表面以朝向不燃物排出口变低的方式倾斜，因此，在流化床中下沉到底壁的废弃物中的不然物朝向不燃物排出口而在底壁的上表面上下落。据 此，不燃物与流化粒子一起从不燃物排出口排出，由此，能够容易地将所述不燃物从炉主体排出。较为理想的是，所述废弃物供应部从所述供应侧侧壁朝向滞留在所述第二流化区域上的废弃物以横向推入新的废弃物，从而使滞留在所述第二流化区域上的废弃物依次进入所述第一流化区域内。根据所述结构，新的废弃物朝向滞留在第二流化区域上的废弃物以横向被推入。因此，被该废弃物推压，滞留在第二流化区域上的废弃物可靠地进入第一流化区域内。此外，在本发明所涉及的流化床炉中，优选当设用于使所述流化粒子流化的所述流化气体的最小吹入流速即最小流化速度为Umf、该流化气体的平均截面流速为U0时，所述空气供应部在所述第二流化区域以UcZUmf为I以上且小于2的流速吹入所述流化气体，在所述第一流化区域以UcZUmf为2以上且小于5的流速吹入所述流化气体。通过以该流速吹入流化气体，形成理想的第一流化区域和第二流化区域。其结果，在抑制废弃物的急剧燃烧的情况下，适当地进行该废弃物的气化，从废弃物稳定地获得可燃性气体。较为理想的是，所述炉主体具有与所述废弃物供应部推入所述废弃物的方向垂直的方向、即宽度方向的尺寸在该推入方向上均匀的平面形状。根据所述结构，当第二流化区域上的废弃物被从废弃物供应部新推入的废弃物推压而进入第一流化区域侧时，由于垂直于炉主体中的废弃物的移动方向的方向(宽度方向)上的尺寸均匀，因此，所述废弃物的移动稳定。而且，砂循环装置所形成的从第二流化区域朝向第一流化区域的流化粒子的流动与所述废弃物的移动方向相同，因此，所述流化粒子的流动也稳定。较为理想的是，所述废弃物供应部具有推料机，具有沿所述宽度方向延伸的推入面；以及驱动部，让该推料机沿与所述推入方向平行的方向往返工作，以使该推料机的推入面在该推入面的整个宽度方向同时将废弃物推入所述流化床上。根据所述结构，由于废弃物沿所述宽度方向均匀地被推入流化床上，因此，从第二流化区域向第一流化区域的废弃物的移动在宽度方向上大致均匀，能够防止废弃物集中在炉内的一部分上。另外，上述的实施方式所涉及的废弃物处理方法，通过加热废弃物，从该废弃物取出可燃性气体，包括以下工序准备流化床炉的工序，所述流化床炉包括流化粒子以及炉主体，所述流化粒子构成用于加热所述废弃物的流化床，所述炉主体具有从下方支撑所述流化粒子的底壁以及从该底壁立起的侧壁，在所述底壁中从该底壁的中心位置偏向特定方向的位置设有用于将所述废弃物中的不燃物与所述流化粒子一起排出的不燃物排出口，所述底壁的上表面以朝向所述不燃物排出口变低的方式倾斜，以使所述不燃物朝向该不燃物排出口而在所述底壁的上表面上下落；流化区域形成工序，通过从所述底壁中的所述不燃物排出口的周围区域朝向所述流化粒子吹入所述流化气体，来形成该流化粒子进行对流的第一流化区域，并且，通过向该第一流化区域与所述侧壁中隔着所述底壁的中心位置而位于所述不然物排出口的相反侧的供应侧侧壁之间以低于所述第一流化区域中的流化气体的吹入流速的流速吹入流化气体，来形成所述流化粒子的流化程度低于所述第一流化区域的第二流化区域；流化粒子流动形成工序，使从所述不燃物排出口排出的流化粒子从所述供应侧侧壁一侧返回到所述流化床而使该流化粒子循环，从而形成从供应侧侧壁朝向所述不 燃物排出口的流化粒子的流动；以及气化工序，从所述供应侧侧壁朝向所述流化床上的邻接于所述供应侧侧壁的区域供应所述废弃物，从而使所述废弃物滞留在所述第二流化区域上，且使该滞留的废弃物依次进入所述第一流化区域而气化。根据该废弃物处理方法，在流化床形成不燃物排出口周围的第一区域和与该第一区域相比流化程度低的第二流化区域。并且，废弃物滞留在所述第二流化区域上，且滞留在该第二流化区域的废弃物依次进入第一流化区域侧。其结果，在抑制从流化床炉回收的可燃性气体的急剧变动的情况下，充分进行废弃物的气化，据此，稳定地从废弃物产生可燃性气体。此外，由于炉主体的底壁的上表面以朝向不燃物排出口变低的方式倾斜，因此，废弃物中的不然物朝向不燃物排出口而在底壁的上表面上下落。据此，不燃物与流化粒子一起从不燃物排出口排出，由此，能够容易地将所述不燃物从炉主体排出。较为理想的是，在所述气化工序中，通过从所述供应侧侧壁朝向滞留在所述第二流化区域上的废弃物以横向推入新的废弃物，使滞留在所述第二流化区域上的废弃物依次进入所述第一流化区域内而气化。根据所述构成，新的废弃物朝向滞留在第二流化区域上的废弃物以横向被推入。因此，被该废弃物推压，滞留在第二流化区域上的废弃物可靠地进入第一流化区域内而气化。此外，在该废弃物处理方法中，优选当设用于使所述流化粒子流化的所述流化气体的最小吹入流速即最小流化速度为Umf、该流化气体的平均截面流速为U0时，在所述第二流化区域以UcZUmf为I以上且小于2的流速吹入所述流化气体，在所述第一流化区域以U0/Ufflf为2以上且小于5的流速吹入所述流化气体。通过以此种流速吹入流化气体，在流化床中形成理想的第一流化区域和第二流化区域。其结果，在抑制废弃物的急剧燃烧的情况下，适合地进行该废弃物的气化，从废弃物稳定地获得可燃性气体。
产业上的可利用性如上所述，本发明所涉及的流化床炉及废弃物处理方法有用于通过在使流化粒子 流化的流化床中加热废弃物来从该废弃物取出可燃性气体的情况，适合于即使是含有易燃垃圾的废弃物也能稳定地获得可燃性气体。
权利要求
1.一种流化床炉，通过加热废弃物，从该废弃物取出可燃性气体，其特征在于包括 流化粒子，构成用于加热所述废弃物的流化床； 炉主体，具有从下方支撑所述流化粒子的底壁以及从该底壁立起的侧壁，在所述底壁中从该底壁的中心位置偏向特定方向的位置处设有用于将所述废弃物中的不燃物与所述流化粒子一起排出的不燃物排出口，所述底壁的上表面以朝向所述不燃物排出口变低的方式倾斜，以使所述不燃物朝向所述不燃物排出口而在所述底壁的上表面上下落； 气体供应部，从所述炉主体的底壁朝向所述流化粒子吹入流化气体，以使该流化粒子流化； 废弃物供应部，从所述侧壁中隔着所述底壁的中心位置而位于所述不燃物排出口的相反侧的供应侧侧壁朝向所述流化床上的邻接于该供应侧侧壁的区域供应所述废弃物，从而使所述流化床上的废弃物移动到所述不燃物排出口侧；以及 砂循环装置，使从所述不燃物排出口排出的流化粒子从所述废弃物供应部侧返回到所述流化床而使该流化粒子循环，从而形成从位于所述不燃物排出口的相反侧的供应侧侧壁一侧朝向所述不燃物排出口的流化粒子的流动，其中， 所述气体供应部通过从所述不燃物排出口的周围吹入所述流化气体来形成第一流化区域，并且通过朝向该第一流化区域与所述废弃物供应部之间以低于所述第一流化区域中的流化气体的吹入流速的流速吹入流化气体来形成第二流化区域，其中所述第一流化区域中，所述流化粒子进行对流而与所述废弃物进行混合，从而使该废弃物气化；所述第二流化区域的所述流化粒子的流化程度低于所述第一流化区域， 所述废弃物供应部从所述供应侧侧壁向所述流化床供应废弃物，以使所述废弃物滞留在所述第二流化区域上，且该滞留的废弃物依次进入所述第一流化区域内。
2.根据权利要求I所述的流化床炉，其特征在于 所述废弃物供应部从所述供应侧侧壁朝向滞留在所述第二流化区域上的废弃物以横向推入新的废弃物，从而使滞留在所述第二流化区域上的废弃物依次进入所述第一流化区域内。
3.根据权利要求I或2所述的流化床炉，其特征在于 当设用于使所述流化粒子流化的所述流化气体的最小吹入流速即最小流化速度为Umf、该流化气体的平均截面流速为U0时，所述空气供应部在所述第二流化区域以U0ZUnif为I以上且小于2的流速吹入所述流化气体，在所述第一流化区域以U0ZUnif为2以上且小于5的流速吹入所述流化气体。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的流化床炉，其特征在于 所述炉主体具有与所述废弃物供应部推入所述废弃物的方向垂直的方向、即宽度方向的尺寸在该推入方向上均匀的平面形状。
5.根据权利要求4所述的流化床炉，其特征在于 所述废弃物供应部具有推料机，具有沿所述宽度方向延伸的推入面；以及驱动部，让该推料机沿与所述推入方向平行的方向往返工作，以使该推料机的推入面在该推入面的整个宽度方向同时将废弃物推入所述流化床上。
6.一种废弃物处理方法，通过加热废弃物，从该废弃物取出可燃性气体，其特征在于包括以下工序准备流化床炉的工序，所述流化床炉包括流化粒子以及炉主体，所述流化粒子构成用于加热所述废弃物的流化床，所述炉主体具有从下方支撑所述流化粒子的底壁以及从该底壁立起的侧壁，在所述底壁中从该底壁的中心位置偏向特定方向的位置处设有用于将所述废弃物中的不燃物与所述流化粒子一起排出的不燃物排出口，所述底壁的上表面以朝向所述不燃物排出口变低的方式倾斜，以使所述不燃物朝向该不燃物排出口而在所述底壁的上表面上下落； 流化区域形成工序，通过从所述底壁中的所述不燃物排出口的周围区域朝向所述流化粒子吹入所述流化气体，来形成该流化粒子进行对流的第一流化区域，并且，通过向该第一流化区域与所述侧壁中隔着所述底壁的中心位置而位于所述不然物排出口的相反侧的供应侧侧壁之间以低于所述第一流化区域中的流化气体的吹入流速的流速吹入流化气体，来形成所述流化粒子的流化程度低于所述第一流化区域的第二流化区域； 流化粒子流动形成工序，使从所述不燃物排出口排出的流化粒子从所述供应侧侧壁一侧返回到所述流化床而使该流化粒子循环，从而形成从供应侧侧壁朝向所述不燃物排出口的流化粒子的流动；以及 气化工序，从所述供应侧侧壁朝向所述流化床上的邻接于所述供应侧侧壁的区域供应所述废弃物，从而使所述废弃物滞留在所述第二流化区域上，且使该滞留的废弃物依次进入所述第一流化区域而气化。
7.根据权利要求6所述的废弃物处理方法，其特征在于 在所述气化工序中，从所述供应侧侧壁朝向滞留在所述第二流化区域上的废弃物以横向推入新的废弃物，从而使滞留在所述第二流化区域上的废弃物依次进入所述第一流化区域内而气化。
8.根据权利要求6或7所述的废弃物处理方法，其特征在于 当设用于使所述流化粒子流化的所述流化气体的最小吹入流速即最小流化速度为Umf、该流化气体的平均截面流速为U0时，在所述第二流化区域以UcZUmf为I以上且小于2的流速吹入所述流化气体，在所述第一流化区域以UcZUmf为2以上且小于5的流速吹入所述流化气体。
全文摘要
本发明提供一种流化床炉以及废弃物处理方法。从不燃物排出口(29)的周围朝向流化粒子吹入流化气体而形成第一流化区域(15)，并且，朝向该第一流化区域(15)与前壁(24)之间以比第一流化区域(15)中的流速低的流速吹入流化气体，从而形成流化粒子(12)的流化程度低的第二流化区域(16)；而且，使从不燃物排出口(29)排出的流化粒子(12)从前壁(24)侧返回到流化床(14)而在流化床(14)形成从前壁(24)侧朝向不燃物排出口(29)的流化粒子(12)的流动；而且，将废弃物(18)从前壁(24)供应至流化床(14)上，从而使废弃物(18)滞留在第二流化区域(16)上，且使该滞留的废弃物(18)依次进入第一流化区域(15)并气化。
文档编号F23G5/30GK102947646SQ20118003112
公开日2013年2月27日 申请日期2011年6月21日 优先权日2010年6月22日
发明者河合卓也, 细田博之, 伊藤正 申请人:株式会社神钢环境舒立净