可燃物的处理方法和处理装置
阅读说明：本技术 可燃物的处理方法和处理装置 (Method and apparatus for treating combustible material ) 是由 山本泰史 于 2019-08-06 设计创作，主要内容包括：在维持稳定运转的同时,有效利用废塑料、废轮胎、稻谷壳、木屑、PKS、RDF、污泥等可燃性废弃物,并且提高煤、焦炭等化石燃料的燃烧效率,进一步减少水泥窑排气中的NOx浓度。可燃物的处理装置(1),其包括：将可燃物(C)与从水泥烧成装置(10)的预热器旋风器分取的600℃以上且900℃以下的预热原料(R2)混合并气化的混合装置(3)、和将气化了的可燃物和预热原料(混合原料(M))从水泥烧成装置的窑尾(13a)供给至预烧炉(12)的区域的供给装置(5)。可在将可燃物与预热原料混合时添加水分以进行水性气化反应,将生成的水性气体和预热原料从水泥烧成装置的窑尾导入预烧炉的区域。(Combustible waste materials such as waste plastics, waste tires, rice husks, wood chips, PKS, RDF, sludge, and the like are effectively utilized while maintaining stable operation, and the combustion efficiency of fossil fuels such as coal and coke is improved, thereby further reducing the NOx concentration in the exhaust gas of the cement kiln. Device (1) for treating combustible materials, comprising: the cement burning device comprises a mixing device (3) for mixing and gasifying a combustible material (C) and a preheating raw material (R2) which is obtained from a cyclone of a preheater of the cement burning device (10) and is higher than 600 ℃ and lower than 900 ℃, and a supply device (5) for supplying the gasified combustible material and the preheating raw material (mixing raw material (M)) to a region of a pre-burning furnace (12) from a kiln tail (13a) of the cement burning device. The water-based gasification reaction may be carried out by adding water when the combustible and the preheating raw material are mixed, and the produced aqueous gas and the preheating raw material may be introduced into the area of the pre-firing furnace from the kiln tail of the cement burning apparatus.)
技术领域
本发明涉及在有效利用废塑料、废轮胎、稻谷壳、木屑、PKS、RDF、污泥等可燃性废弃物的同时提高上述可燃性废弃物以及煤、焦炭等化石燃料的燃烧效率，进而高效率地减少水泥窑排气中的NOx浓度的技术。
背景技术
将城市垃圾等一般废弃物和污泥等产业废弃物直接填埋处理，或者在垃圾焚烧场等焚烧。焚烧时产生的焚烧灰带入最终处理场，近年来最终处理场的新批地块困难，因此最终处理场的残余容量不断窘迫。因此，将废塑料、污泥等可燃性废弃物焚烧、气化处理而有效利用(例如专利文献1)。另外，有在窑尾、预烧炉使可燃性废弃物燃烧的技术，但为了增加处理量必须破碎得细，或者将预烧炉内的燃烧时间从1～3秒改造为5秒以上。
另外，近来，废塑料的排出量在增加，同时在中国等开始禁止进口废塑料，因此在国内外废塑料处理的需求在增大。另外，在中国、韩国向大气中排放的排气的NOx管制在强化。
另一方面，在水泥窑的排气中含有起因于烧成带的高温范围的NOx，在NOx的浓度高的情况下，投入尿素、氨等脱硝剂，或者利用预烧炉中的燃烧产生的还原作用来减小NOx浓度。但是，对于利用尿素作为脱硝剂的方法而言，由于尿素价格高，因此运转成本高涨。另外，如果只是添加尿素，则脱硝效率低，未与NOx反应的剩余氨也有可能直接被排出到体系外。
因此，本申请人提出了如下技术：设置向水泥窑的窑尾内吹入燃料和燃烧用空气的脱硝用燃烧器，在将水泥窑排气中的NOx在窑尾内的低氧区域还原的同时，通过使燃料燃烧，从而能够也使水泥原料的脱碳酸效率提高，无论预烧炉的形式如何，在维持良好的烧成状态的同时高效率地减小水泥窑排气中的NOx浓度(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-155484号公报
专利文献2：日本专利第6476165号公报
发明内容
发明要解决的课题
如果使废塑料、废轮胎、稻谷壳、木屑、PKS、RDF、污泥等可燃性废弃物气化，则产生焦油，因此存在着由于附着、堵塞等而妨碍稳定运转的问题。另外，由于燃烧而未能排除发生爆炸等的危险性。
另一方面，对于水泥窑的排气的脱硝，对于专利文献2中记载的煤的二段燃烧而言，也存在着NOx的还原剂不足、脱硝效果不充分、同时涂层附着于煤的导入部等问题。
因此，本发明鉴于上述现有技术中的问题而完成，目的在于在维持稳定运转的同时，有效利用废塑料、废轮胎、稻谷壳、木屑、PKS、RDF、污泥等可燃性废弃物，并且提高煤、焦炭等化石燃料的燃烧效率，进而减小水泥窑排气中的NOx浓度。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明为可燃物的处理方法，其特征在于，将可燃物与从水泥烧成装置的预热器旋风器分取的600℃以上且900℃以下的预热原料混合并气化，将气化了的可燃物和所述预热原料从水泥烧成装置的窑尾供给至预烧炉的区域。
根据本发明，通过将可燃性废弃物、化石燃料等可燃物与预热原料混合，从而能够避免气化时产生的焦油引起的附着问题等。另外，通过在无氧状态下使可燃物气化，从而能够产生还原物质，预热原料中的Fe2O3也能够还原为FeO，能够增加还原剂的量。进而，利用气化能够缩短燃烧时间，因此即使是预烧炉内的排气的滞留时间为1～3秒的现有的煤燃烧用预烧炉也能够有效地使可燃性废弃物燃烧，能够削减煤使用量和产生的CO的量。将包含还原剂的气化了的可燃物与包含还原剂的上述预热原料相伴地从窑尾供给至预烧炉的区域，能够使粉体和气体在气体中分散，能够有效地还原水泥窑燃烧气体中的NOx。进而，将气化了的可燃物和上述预热原料导入预烧炉，因此能够避免涂层的附着问题。另外，利用气化能够缩短燃烧时间，因此也能够减少可燃物的破碎电力。
在上述可燃物的处理方法中，能够在将上述可燃物与上述预热原料混合时添加水分以进行水性气化反应，将生成的水性气体和上述预热原料从水泥烧成装置的窑尾导入预烧炉的区域。由于没有导入氧而用水蒸汽封印，因此无爆炸的危险性，通过水性气化反应而产生H2的还原剂，同时也将原料中的Fe2O3还原为FeO，因此还原剂的量飞跃般地增加。由此能够有效地将水泥窑燃烧气体中的NOx还原。
另外，本发明为可燃物的处理装置，其特征在于，包括：将可燃物与从水泥烧成装置的预热器旋风器分取的600℃以上且900℃以下的预热原料混合并气化的混合装置、和将气化了的可燃物和所述预热原料从水泥烧成装置的窑尾供给至预烧炉的区域的供给装置。
根据本发明，通过将可燃性废弃物、化石燃料等可燃物与预热原料混合，从而能够避免气化时产生的焦油引起的附着问题等。另外，通过在无氧状态下使可燃物气化，从而能够产生还原物质，预热原料中的Fe2O3也能够还原为FeO，能够增加还原剂的量。进而，利用气化能够缩短燃烧时间，因此即使是预烧炉内的排气的滞留时间为1～3秒的现有的煤燃烧用预烧炉也能够有效地使可燃性废弃物燃烧，能够削减煤使用量和产生的CO的量。将包含还原剂的气化了的可燃物与包含还原剂的上述预热原料相伴地从窑尾供给至预烧炉的区域，能够使粉体和气体在气体中分散，能够有效地还原水泥窑燃烧气体中的NOx。进而，将气化了的可燃物和上述预热原料导入预烧炉，因此能够避免涂层的附着问题。另外，利用气化能够缩短燃烧时间，因此也能够减少可燃物的破碎电力。
在上述可燃物的处理装置中，能够包括向上述混合装置中添加水分以进行水性气化反应的水分添加装置。由此，消除爆炸的危险性，通过水性气化反应产生H2的还原剂，也将原料中的Fe2O3还原为FeO，因此还原剂的量飞跃般地增加，能够有效地将水泥窑燃烧气体中的NOx还原。另外，水性气化反应为吸热反应，基本上温度也不会过度上升，因此能够用SUS310S来提供混合装置的材料。即使温度上升，由于水分的蒸发、原料的脱碳酸而吸热，温度最高也只上升到850℃。
发明的效果
如上所述，根据本发明，能够在维持稳定运转的同时，有效利用废塑料、污泥等可燃性废弃物，并且提高上述可燃性废弃物以及煤、焦炭等化石燃料的燃烧效率，进而减小水泥窑排气中的NOx浓度。
附图说明
图1为表示本发明涉及的可燃物的处理装置的一个实施方式的概略图。
具体实施方式
图1表示本发明涉及的可燃物的处理装置的一个实施方式，该处理装置1包括：容纳可燃物C的料斗2；将从料斗2供给了的可燃物C与从水泥烧成装置10的预热器11的从下起第二段的旋风器11B分取的600℃以上且900℃以下的预热原料R2混合并气化的混合装置3；将气化了的可燃物C和预热原料R2(也包含没有气化的可燃物C，以下称为“混合原料M”。)从水泥烧成装置10的水泥窑13的窑尾13a供给至预烧炉12的区域的供给装置5。应予说明，在图1中，描述了2个旋风器11B，这是出于说明的方便，2个是同一的。
上述处理对象的可燃物C为废塑料、废轮胎、稻谷壳、木屑、PKS、RDF、污泥等可燃性废弃物、煤、焦炭等化石燃料等。
混合装置3是在水平轴3a安装多个叶片3b、通过使水平轴3a旋转从而叶片3b也旋转的捏土磨机等，将可燃物C与预热原料R2混合并气化。
在混合装置3的上方设置撒水装置(未图示)，向混合装置3内撒水(供给水分W)，进行水性气化反应。在混合装置3中，为了防止由于急剧的水蒸汽产生而使飞散灰尘增大，设置罩(フード)3c。
在混合装置3的下方设置关闭气闸(シャットダンパー)4，边保持气密性边经由供给装置5将混合原料M从水泥烧成装置10的水泥窑13的窑尾13a导入预烧炉12的区域。另外，设置将气化了的气体G排出的排气管路6，从排气管路6排出的气体G在关闭气闸4的下方与混合原料M合流，经由供给装置5从水泥烧成装置10的水泥窑13的窑尾13a被导入预烧炉12的区域。在供给装置5中利用滑槽(シュート)、管路、运输机。
附设上述处理装置1的水泥烧成装置10由预热水泥原料R1的预热器11、将来自预热器11的从下起第二段的旋风器11B的预热原料R2预烧的预烧炉12、利用从主燃烧器15吹入的燃料F将来自预热器11的最下段旋风器11A的原料R3烧成的水泥窑13、将在水泥窑13烧成的水泥熟料冷却的熟料冷却器14等构成，与现有的水泥烧成装置相同。再有，优选在采用供给装置5的混合原料M的供给位置设置根据本申请人的日本专利第6396433号的粉粒体分散装置，使气化了的可燃物C和粉体的预热原料在气体中有效地分散。
接下来，对采用上述处理装置1的可燃物的处理方法，参照图1进行说明。
在水泥烧成装置10的运转时，在将容纳于料斗2中的可燃物C供给至混合装置3的同时，分取从预热器11的旋风器11B排出的预热原料R2的一部分，将分取的预热原料R2导入混合装置3。再有，未被分取的预热原料R2如通常那样用预烧炉5、最下段旋风器11A脱碳酸后，用水泥窑13烧成而生成水泥熟料。
在混合装置3中，将可燃物C和预热原料R2边混合搅拌边搬运，利用分取的预热原料R2将可燃物C加热并气化，并且从撒水装置撒水，进行水性气化反应。通过将可燃物C与预热原料R2混合，从而能够避免气化时生成的焦油引起的附着问题。另外，能够将由可燃物C产生的酸性气体固定于预热原料R2。进而，通过气化能够缩短燃烧时间，因此即使是现有的煤燃烧用的预烧炉12也能够有效地使其燃烧，能够削减煤使用量和产生的CO的量。
再有，对可燃物C与预热原料R2的混合比例并无特别限定，在可燃物C附着于混合装置3的内部、搬运线路的情况下，使预热原料R2的混合比例增加。另外，在对废塑料等进行处理的情况下，优选在混合装置3的前段预先破碎到200mm以下的程度。另外，优选使混合装置3中的可燃物C的滞留时间为5～15分钟，使混合装置3的水平轴3a的旋转速度可变，以能够调整滞留时间的方式构成。
另外，由于没有将氧导入混合装置3而用水蒸汽密封，因此无爆炸的危险性，通过水性气化反应而产生H2的还原剂，并且将预热原料R2中的Fe2O3也还原为FeO，因此还原剂的量飞跃般地增加。
从混合装置3排出了的混合原料M经过关闭气闸4，通过供给装置5从水泥烧成装置10的水泥窑13的窑尾13a供给至预烧炉12的区域。如上所述，还原剂的量飞跃般地增加，因此能够有效地将水泥窑燃烧气体中的NOx还原。另外，混合原料M中未气化的可燃物C在预烧炉12中作为燃料替代品利用，分取的预热原料R2用预烧炉12、最下段旋风器11A脱碳酸后，用水泥窑13烧成，生成水泥熟料。
应予说明，在上述实施方式中，从预热器11的旋风器11B将预热原料R2分取，如果分取的水泥原料的温度为600℃以上且900℃以下，也能够从其他部位分取。
另外，通过设置撒水装置，向混合装置3内撒水，进行了水性气化反应，即使没有撒水而只是将可燃物C用分取的预热原料R2混合就气化，则也能够避免气化时生成的焦油引起的附着问题，具有利用气化能够缩短燃烧时间等效果，在维持处理装置1和水泥烧成装置10的稳定运转的同时，可有效利用可燃物C，并且能够减小水泥窑排气中的NOx浓度。
进而，混合装置3的构成也不限定于上述混合装置，只要能够将可燃物C用分取的预热原料R2混合并气化，进而，只要能够添加水分以进行水性气化反应，即使是其他种类的装置也可采用。
附图标记的说明
1 可燃物的处理装置
2 料斗
3 混合装置
4 关闭气闸
5 供给装置
6 排气管路
10 水泥烧成装置
11 预热器
12 预烧炉
13 水泥窑
14 熟料冷却器
15 主燃烧器
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