申请日2008.11.06
公开(公告)日2010.09.29
IPC分类号F23G5/30; F23G7/04; F23C10/20
摘要
在高度方向上将可投入污泥的炉体1的内部进行分割，将下方部分设为通过供给燃料和过量空气系数为1.1以下的流化用空气而进行燃烧，使污泥一边流化一边热分解的热分解区3;将下方部分的正上方部分设为通过仅供给过量空气系数为0.1～0.3的燃烧用空气，形成局部高温场所从而将N2O分解的层上燃烧区4;将炉体的最上部设为将未燃部分完全燃烧的完全燃烧区5。可一边将补助燃料的使用量维持于与以往的焚烧方法同等的水平，一边大幅地削减污泥焚烧时所产生的N2O的量。此外，如果在热分解区3和层上燃烧区4之间形成通过仅供给补助燃料从而将N2O分解的补助燃料反应区10，那么可进一步削减N2O的产生量。
翻译権利要求書
1.一种污泥的流化焚烧炉，其特征在于，将直接投入污泥的炉体内部在高度方向上进行分割，
将炉体的下方部分设为通过供给燃料和过量空气系数为1.1以下的流化用空气从而使得污泥一边流化一边热分解的热分解区;
将热分解区的正上方部分设为通过仅供给过量空气系数为0.1～0.3的2次燃烧用空气，形成局部高温场所从而将N2O分解的层上燃烧区;
将炉体的最上部设为将未燃部分完全燃烧的完全燃烧区。
2.权利要求1记载的污泥泥的流化焚烧炉，其特征在于，在热分解区和层上燃烧区之间，形成通过仅供给补助燃料从而将N2O分解的补助燃料反应区。
3.权利要求1或2记载的流化焚烧炉，其特征在于，将热分解区的过量空气系数设为0.7～1.1，温度设为550～750℃，将层上燃烧区的温度设为850～1000℃。
4.权利要求1～3中的任一项记载的流化焚烧炉，其特征在于，将作为流化空气而供给的1次空气和供给于层状燃烧区的2次空气的合计的过量空气系数设为1.0～1.3。
5.权利要求1或2记载的流化焚烧炉，其特征在于，将供给于完全燃烧区的空气的过量空气系数设为0.1～0.3，将全体中的过量空气系数设为1.5以下。
6.一种污泥的流化焚烧方法，其特征在于，将污泥投入流化炉，使污泥在供给有燃料和过量空气系数为1.1以下的流化用空气的热分解区中一边流化一边在550～750℃的温度热分解;在热分解区的正上方位置上通过将过量空气系数为0.1～0.3的燃烧用空气吹入热分解气体中而形成850～1000℃的局部高温场所，从而将热分解气体中的N2O分解;进一步在最上部通过吹入空气将未燃部分完全燃烧。
7.一种污泥的流化焚烧方法，其特征在于，将污泥投入流化炉，使污泥在供给有燃料和过量空气系数为1.1以下的流化用空气的热分解区中一边流化一边在550～750℃的温度热分解;在热分解区的正上方位置上通过将过量空气系数为0.1～0.3的燃烧用空气吹入热分解气体中而形成850～1000℃的局部高温场所，从而将热分解气体中的N2O分解;接着在其上方的补助燃料反应区通过仅供给补助燃料将残余的N2O分解;进一步在最上部通过吹入空气将未燃部分完全燃烧。
说明书
流化焚烧炉和使用该流化焚烧炉的污泥的流化焚烧方法
技术领域
本发明涉及一种流化焚烧炉和使用其的污泥的流化焚烧方法，所述流化焚烧炉可一边抑制作为温室化气体的N2O的产生，一边焚烧包含氮成分的污泥。
背景技术
由于以下水道污泥为代表的污泥中含有源于蛋白质的大量的氮成分，通过焚烧生成各种的氮氧化物，排出于大气中。在这些氮氧化物中，特别是N2O(氧化亚氮)，由于是相比于CO2而言具有310倍的温室化效果的气体，因此特别强烈地要求削减它。
历来在污泥的焚烧方面，广泛使用了难以产生二噁英的流化焚烧炉，一般在约800℃进行焚烧。但是，已知当将焚烧温度提高至850℃时，N2O的产生量就减少至数分之一，将其称为“高温焚烧法”，评价为N2O的有效抑制方法。
然而，为了将焚烧温度提高至850℃，需要将补助燃料的使用量增加至以往的1.4～1.6倍，从节能观点考虑不优选。另外从燃料成本上升的最近情况来看，会产生招致运行成本的大幅增加的问题。像这样，虽然“高温焚烧法”在N2O的抑制方面是有效的，但是余留下实用上的问题。
在以城市废弃物为燃料的流化床燃烧锅炉中也产生了这样的N2O的抑制的课题。于是在专利文献1中提出了流化床燃烧锅炉的多层燃烧方法：将流化层的过量空气系数设为0.9～1.0来抑制N2O和NOX的产生量，在其上层通过供给附加燃料及其燃烧用空气进行高温燃烧从而通过高温将N2O分解，进一步在最上层通过吹入充分量的空气从而完全燃烧。
但是就该专利文献1的多阶段燃烧方法而言，向流化层的上层供给附加燃料及其燃烧用空气，形成可将N2O分解的高温场所，为此需要大量的补助燃料。当然由于专利文献1的多阶段燃烧方法涉及锅炉，因此可回收补助燃料的热量，补助燃料的使用量并不是那么大的问题。但是将其直接应用于污泥焚烧炉的情况下，补助燃料的使用量便成为了问题，从节能观点考虑具有不能满足之处。
专利文献1：日本专利第3059995号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明解决了上述以往的问题点，其目的在于提供一种流化焚烧炉和使用其的污泥的流化焚烧方法，所述流化焚烧炉可将焚烧包含氮成分的污泥时所产生的N2O的量抑制至与“高温焚烧法”同等的水平，而且相比于“高温焚烧法”而言可大幅地降低补助燃料的使用量。
解决问题的技术方案
就为了解决上述课题而开发的本发明的污泥的流化焚烧炉而言，其特征在于，在高度方向上将可投入污泥的炉体内部进行分割，将炉体的下方部分设为通过供给燃料和过量空气系数为1.1以下的流化用空气而进行燃烧、使污泥一边流化一边热分解的热分解区;将热分解区的正上方(直上)部分设为通过仅供给过量空气系数为0.1～0.3的燃烧用空气，形成局部高温场所从而将N2O分解的层上燃烧区;将炉体的最上部设为将未燃部分完全燃烧的完全燃烧区。
此外，如权利要求2那样，在热分解区和层上燃烧区之间，可形成通过仅供给补助燃料从而将N2O分解的补助燃料反应区。另外如权利要求3那样，可将热分解区的过量空气系数设为0.7～1.1，温度设为550～750℃，将层上燃烧区的温度设为850～1000℃。另外如权利要求4那样，将作为流化空气而供给的1次空气和供给于层状燃烧区的2次空气的合计的过量空气系数设为0.1～0.3，如权利要求5那样，可将全体中的过量空气系数设为1.5以下，优选为1.3以下。
另外就权利要求6记载的本发明的污泥的流化焚烧方法而言，其特征在于，将污泥投入流化炉，使污泥在供给有燃料和过量空气系数为1.1以下的流化用空气的热分解区中一边流化一边在550～750℃的温度进行热分解;在热分解区的正上方位置上通过将过量空气系数为0.1～0.3的燃烧用空气吹入热分解气体中而形成850～1000℃的局部高温场所，从而将热分解气体中的N2O分解;进一步在最上部通过吹入空气将未燃部分完全燃烧。
进一步就权利要求7记载的本发明的污泥的流化焚烧方法而言，其特征在于，将脱水污泥直接投入流化炉，使污泥在供给有燃料和过量空气系数为1.1以下的流化用空气的热分解区中一边流化一边在550～750℃的温度进行热分解;在热分解区的正上方位置上通过将过量空气系数为0.1～0.3的燃烧用空气吹入热分解气体中而形成850～1000℃的局部高温场所，从而将热分解气体中的N2O分解;接着在其上方的补助燃料反应区通过仅供给补助燃料将残余的N2O分解;进一步在最上部通过吹入空气将未燃部分完全燃烧。
发明效果
根据本发明，将污泥投入流化炉，使污泥在供给有燃料和过量空气系数为1.1以下的流化用空气的热分解区中一边流化一边热分解。就该热分解区而言，由于过量空气系数为1.1以下，氧气少，因此氮成分的氧化难以进行下去，可抑制N2O的生成。尽管如此，污泥在550～750℃的温度场所中由流化介质被激烈搅拌，污泥中的可燃部分被充分热分解。
另外在本发明中，在热分解区的正上方位置上通过将过量空气系数为0.1～0.3的燃烧用空气吹入热分解气体中而形成850～1000℃的局部高温场所，将热分解气体中的N2O分解，但是由于通过向氧气浓度低的部分仅吹入空气而使热分解气体进行局部燃烧，因此在层上燃烧区中完全不需要补助燃料。需要说明的是，虽然N2O的生成主要在砂层正上方部进行，但是在本发明中为了在该N2O的生成区域中形成高温场所，因而向砂层正上方部(从砂层至炉高的1/3)供给2次燃烧用空气。进而通过向砂层正上方部投入2次燃烧用空气从而妨碍了放热，便更易于形成局部高温场所。在本发明中，由于从热分解区排出的热分解气体量要比通常燃烧中的燃烧废气的量少，从而加温用的必要热量少，高温场所为局部性，进而流化层部的温度低，因此，相比于“高温焚烧法”而言，可大幅地降低补助燃料的使用量。而且进一步在最上部通过吹入空气将未燃部分完全燃烧，因此废气中不含有害成分。
需要说明的是，热分解区虽然以过量空气系数为1.1以下来运行，但是当过量空气系数降低时，随之而产生砂层的温度维持变难的问题，就直投污泥的通常的流化式热分解炉而言，难以将过量空气系数降低至比0.8低。但是如本发明那样，当在砂层的正上方位置形成局部高温场所时，在其辐射热作用下易于实现砂层的温度维持，便可将热分解区的过量空气系数降低至0.7左右。另外，还可随其降低流化炉的全体的过量空气系数。但是，当热分解区的过量空气系数过度降低时，会造成流化不良，有可能生成氰、一氧化碳等有毒气体，因此0.7左右为下限。
另外如权利要求7那样，在层上燃烧区的上方的补助燃料反应区仅供给了补助燃料的情况下，由于燃料中的氢自由基化，进攻残余的N2O而将其分解，因此可更确实地抑制N2O的生成。而且补助燃料的供给量为微量即可，所以在此情况下补助燃料的使用量相比于“高温焚烧法”而言也可大幅地被降低。