專利名稱：流化床焚燒爐及其運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焚燒下水道污泥，城市垃圾，工業(yè)廢棄物等固態(tài)含碳類廢棄物的流化床焚燒爐的運行方法及其焚燒爐，特別是涉及焚燒類似于下水道污泥那樣高含水率的廢棄物的流化床焚燒爐的運行方法及其焚燒爐。
背景技術(shù)：
流化床焚燒爐可分成以下二類一類是鼓泡流化床型焚燒爐，該爐多見于焚燒城市垃圾和脫水污泥等；另一類是循環(huán)流化床焚燒爐，該爐見于燒煤發(fā)電鍋爐和與部分廢棄物混燒用的焚燒爐。
前者的鼓泡流化床型焚燒爐，當(dāng)氣體速度超過流化介質(zhì)即粒子的開始流化點時，在流化床中產(chǎn)生鼓泡。由產(chǎn)生的鼓泡來攪動流化介質(zhì)，使床內(nèi)呈沸騰狀態(tài)進(jìn)行燃燒。
后者的循環(huán)流化床焚燒爐是使上述氣體速度超過流化介質(zhì)即粒子的飛離速度，使粒子邊與氣體劇烈混合，邊隨氣體向外部飛散并燃燒，飛散的粒子用旋風(fēng)分離器等分離裝置捕集后再流回至爐內(nèi)。
目前使用的流化床焚燒爐主要是以上二種形式，但都是適用于燃燒低品位燃料和廢棄物，用這種流化床焚燒爐可以處理大部分下水道污泥，而城市垃圾和工業(yè)廢棄物的焚燒爐多傾向于與燃煤爐一起使用。
上述鼓泡流化床焚燒爐的構(gòu)成見

圖18，在基本直立的圓筒狀塔的下部充填流化介質(zhì)即砂50a，形成鼓泡流化床區(qū)50(發(fā)泡床區(qū)，濃縮床區(qū))，在其下部布置了散氣管或其他流化氣體分布器52，從流化空氣導(dǎo)入口53通過分布器52均勻地吹入流化用氣體，使該吹入氣體的流速即空塔速度超過上述流化介質(zhì)的流化開始點，在上述流化介質(zhì)之間產(chǎn)生鼓泡50b，因此，流化介質(zhì)受到攪動并流化，其表面呈沸騰狀。
當(dāng)從上述沸騰狀態(tài)的鼓泡流化床區(qū)50的上部，經(jīng)污泥投入口55投入作為焚燒物的污泥，同時，從助燃油投入口54將助燃劑噴入使其燃燒時，污泥中的固態(tài)部分在鼓泡流化床區(qū)50內(nèi)燃燒之后，其揮發(fā)部分在流化床區(qū)50上方的上部空間56內(nèi)燃燒，燃燒后的廢氣從上部排氣口57排出。
用這種鼓泡流化床焚燒爐焚燒如垃圾或下水道污泥等廢棄物時，要經(jīng)過如下所述的燃燒過程。
1).開始燃燒時，通過流化氣體分布器52吹入流化用空氣，同時，從流動砂的上面用燃燒器進(jìn)行烘烤，慢慢地升高溫度，使流化床進(jìn)行鼓泡流化。
2).接著，投入作為焚燒物的垃圾，當(dāng)垃圾發(fā)熱量較低時，投入助燃劑，將流化床維持在適當(dāng)?shù)臏囟取?br> 3).開始燃燒后，使用由廢氣預(yù)熱的空氣作為上述流化氣體。投入的垃圾在鼓泡流化區(qū)內(nèi)與高溫流動砂劇烈混合流化，于短時間內(nèi)干餾而氣化，燃燒垃圾固態(tài)物。
4).未燃?xì)怏w、揮發(fā)部分和輕質(zhì)垃圾被流動到鼓泡流化床區(qū)上方的上部空間56后燃燒。
在用上述鼓泡流化床型焚燒爐焚燒下水道污泥時，爐內(nèi)的燃燒率在上述鼓泡流化床區(qū)約為60％-80％，但通過上部空間內(nèi)的燃燒，其燃燒率上升至近100％。
因此，上部空間56所承受的燃燒負(fù)荷高達(dá)20％-40％，因此上部空間內(nèi)的溫度比流化床區(qū)內(nèi)的溫度高約150℃，特別是在焚燒其燃燒能量易變化的生活垃圾或污泥等時，會導(dǎo)致上部空間過熱的問題。
因此，對于鼓泡流化床型焚燒爐，為了節(jié)能及低公害燃燒，從有效利用上述余熱出發(fā)，使用約650℃的預(yù)熱空氣，而爐子出口溫度考慮到未燃?xì)怏w(CO，dioxine，氰化物等)而保持850℃左右的適宜平均溫度。
為了將流化介質(zhì)所形成的砂層的適當(dāng)溫度維持在例如約700-750℃的均勻溫度，必要的條件是焚燒對象的爐床水份負(fù)荷應(yīng)小于250-280Kg/m3h，又因受裝置的限制，必須使上述空塔速度保持在0.5m/s(穩(wěn)定起泡，必須為0.5m/s～1.5m/s)以上，為此，焚燒如下水道污泥那樣的高含水廢棄物時，會出現(xiàn)的問題是要顯著增大爐床面積，同時，供給的空氣量要比實際燃燒所需的空氣量多得多，導(dǎo)致廢氣量增加，浪費了大量的空氣。
多數(shù)情況下焚燒物的比重與流化層的表觀比重基本相等或比其小，在焚燒物的比重相對小時，即使從上部空間投放焚燒物，也是漂在鼓泡流化區(qū)上的流動砂層面上，流化區(qū)中的溫度不能有效地用于其燃燒。
焚燒物為下水道污泥時，比重約為0.8t/m3，投入爐內(nèi)后，由于水分立即蒸發(fā)，故實際比重僅為0.3～0.6t/m3，而作為流化床所用的流化介質(zhì)的硅砂，其靜止表觀比重為1.5t/m3，若流化床膨脹1.5倍，則其表觀比重為1.0t/m3。
這樣，當(dāng)焚燒物的比重相對輕時，即使從上部空間投放焚燒物，焚燒物也漂在起泡區(qū)的砂層面上部，該焚燒物的燃燒僅限于砂層面上部，而不能波及到內(nèi)部，若與包括鼓泡流化區(qū)下部的起泡區(qū)和其下方的濃縮層的下部整體有效地用于燃燒的情況相比較，其最大負(fù)荷受到制約。
另外，上述砂層上部的燃燒存在這樣的問題因為揮發(fā)部分流過砂層上方的飛濺區(qū)到達(dá)上部空間并燃燒，所以相對于包括熱容量大的砂層即濃縮層在內(nèi)的區(qū)間內(nèi)的燃燒來說，在熱容量小的上部空間內(nèi)的燃燒增加，爐內(nèi)溫度的穩(wěn)定性差。
另外，在上述起泡區(qū)的流動砂層面上還會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，即所投下的廢棄物的破碎狀態(tài)差，產(chǎn)生未燃物，流動性變差。
還有的問題是生活垃圾或下水道污泥等的廢棄物含有大量揮發(fā)部分，因為該揮發(fā)部分上升后在上部空間內(nèi)燃燒，廢氣溫度會過高。
特別是還存在這樣的問題因為鼓泡流化床內(nèi)的砂層溫度在750℃以下，層內(nèi)燃燒效率低，有燃燒不穩(wěn)定之虞，所以必須維持在750℃以上，然而，上述上部空間內(nèi)的揮發(fā)部分的燃燒對維持砂層溫度沒有任何貢獻(xiàn)。結(jié)果，必須白白浪費大量的助燃料。
如上所述，目前的鼓泡流化床型焚燒爐，存在的問題是當(dāng)廢棄物的燃料性狀有變化，例如在揮發(fā)部分非常多的情況下，會導(dǎo)致上部空間內(nèi)的溫度上升過高，而當(dāng)水份非常多時，砂層溫度降得過低，這些難以應(yīng)付的問題。
上述的現(xiàn)有技術(shù)，存在的問題是當(dāng)廢棄物的燃料性狀發(fā)生變化時，無法控制上部空間內(nèi)的溫度變化。
另外，因為高水分污泥等廢棄物在流化層內(nèi)燃燒，會造成砂層溫度下降，為防止這一點，應(yīng)使用助燃劑來維持砂層溫度，但一部分或大部分助燃劑會揮發(fā)，并在上部空間內(nèi)燃燒，而不能用來提高砂層溫度，燃料就白白地?zé)袅?，勢必造成燃料費上漲。
為了解決上述鼓泡流化床型焚燒爐的問題，本發(fā)明人研究了為抑制上部空間的過熱，與負(fù)荷的變化、特別是與焚燒物的性狀變化相適應(yīng)，而使上部空間內(nèi)的懸浮濃度上升，保持大熱容量；和使上述上部空間內(nèi)的燃燒熱返回到流化床區(qū)的問題，并著手開發(fā)了下述技術(shù)。
下面，按順序說明其開發(fā)研究過程。
曾經(jīng)考慮使用循環(huán)流化床來使上述上部空間內(nèi)的燃燒熱回流到氣泡流化床區(qū)內(nèi)，但因為在循環(huán)流化床下部沒有明確的濃縮層(densebed)，所以往往存在著對負(fù)荷變化的適應(yīng)能力小，廢氣性狀不穩(wěn)定的問題。
另外，特公昭60-21769號公報揭示了一種流化床焚燒爐技術(shù)，該焚燒爐具有明確的濃縮層，且使用使流化介質(zhì)相伴回流的方法，用細(xì)粒子和粗粒子即使用不同的粒子成份作為流化介質(zhì)，由細(xì)粒子形成相伴流化層，而由粗粒子形成重流化層，通過二個流化層的組合對導(dǎo)入的煤粉進(jìn)行燃燒處理。
特公昭63-2651號公報披露了這樣的技術(shù)，即重復(fù)組合粗粒子高密度流化層和細(xì)粒子相伴流化層，上述高密度流化層是由上下二個分明的溫度帶構(gòu)成，并利用了高硫煤的燃燒和氣化兩個方面。
然而，無論是上述哪種技術(shù)，都存在以下問題因形成以細(xì)粒子為流化介質(zhì)的相伴流化床和以粗粒子為流化介質(zhì)的重流化床，并形成將兩者組合重疊的流化床，因此重流化床的流化介質(zhì)即粗粒子磨耗度大，必須經(jīng)常充填，管理麻煩。另外，因為使用磨耗率極大的粗粒子，所以隱藏了因粒徑比的變化造成穩(wěn)定性差的問題。
根據(jù)上述特開平4-54494號公報所揭示的技術(shù)，其構(gòu)成如下下部為高速區(qū)、上部為低速區(qū)的粗粒子流化床和再循環(huán)的細(xì)粒子相伴流化床重復(fù)，且在上述低速區(qū)的粗粒子流化床上設(shè)置第二氣體導(dǎo)入口，以便完成低速區(qū)的流化和反應(yīng)，通過增減流化氣體速度和細(xì)粒子的再循環(huán)比來提高反應(yīng)速度和反應(yīng)效率。
然而，上述能力的增大還在很大程度上受到下述制約即粗粒子及細(xì)粒子的粒度大小、以及很大程度上依賴于上述流化速度的粗粒子的流化行為的制約，伴隨有不穩(wěn)定的反應(yīng)條件。
特開平4-54494號中的裝置，由于將由細(xì)粒子構(gòu)成的相伴流化床和由粗粒子構(gòu)成的高密度流化床重疊，故與上述二個發(fā)明同樣，重流化床的流化介質(zhì)即粗粒子的磨耗大，必須經(jīng)常充填，管理麻煩，同時因為使用磨耗極大的粗粒子，所以隱藏了因粒徑比變化而導(dǎo)致穩(wěn)定性差的問題。另外，可以認(rèn)為第二氣體的導(dǎo)入對由細(xì)粒子構(gòu)成的相伴流化床的懸浮濃度的影響不能期待過高。
另外，關(guān)于上述的流化床焚燒爐或其運行方法提供了如下的技術(shù)。
實開昭61-84301號申請中，流化床焚燒爐采用了在流化層內(nèi)配置傳熱管來回收層內(nèi)熱量的裝置，在流化層的飛濺區(qū)立設(shè)層內(nèi)傳熱管，這些傳熱管的管體軸心與垂直方向構(gòu)成約15°以內(nèi)的夾角，若上述層內(nèi)傳熱管的管體軸心構(gòu)成的角度基本為0°，則管體基本位于垂直方向。
特開平5-223230號發(fā)明中，在流化床焚燒爐中，將流化床焚燒爐的一部分爐底作為傾斜10°以上的傾斜型多孔空氣分布板，其余部分的流化層下部作為設(shè)有散氣管的散氣管型流化層部，在它們上方充填流化介質(zhì)，形成散氣管型流化層部和傾斜型多孔空氣分布流化層或固定層部，將不燃物與流化介質(zhì)一起從爐底排料管17排出，從層內(nèi)介質(zhì)投入孔將規(guī)定粒度的流化介質(zhì)循環(huán)供給傾斜型多孔空氣分布板部，將城市垃圾也投放到傾斜型多孔空氣分布板部上，向多孔空氣分布板提供最低流化氣體量的0.7～1.5倍的空氣，城市垃圾就能夠穩(wěn)定地加熱、分解、并燃燒，其余的燃料在散氣管流化層部供給最低流化空氣量的2-9倍的空氣進(jìn)行燃燒，即使在燃料的質(zhì)和供給量瞬間出現(xiàn)較大變化的情況下，也不會發(fā)生因氧氣不足引起不完全燃燒和產(chǎn)生大量CO的現(xiàn)象。
特開昭64-54104號發(fā)明中，流化床焚燒爐具有燃燒塔，該燃燒塔是在底壁部上形成并保持由砂、灰等構(gòu)成的固體粒子層；流化氣體噴出機構(gòu)，該噴出機構(gòu)配置在固體粒子層中間部，使固體粒子層的上部側(cè)部分形成流化層；固體粒子冷卻機構(gòu)，該冷卻機構(gòu)配置在流化層下的固體粒子層部分，即靜止層內(nèi)，使該靜止層內(nèi)的固體粒子利用與水或空氣進(jìn)行熱交換而實現(xiàn)冷卻；從燃燒塔底壁部的排出口使這些冷卻粒子循環(huán)至流化層的冷卻粒子循環(huán)機構(gòu)；以及控制該循環(huán)量的循環(huán)量控制機構(gòu)。
然而，上述實開昭61-84301號，特開平5-223230號及特開昭64-54104號所揭示的現(xiàn)有技術(shù)并沒有公開以精確控制一次空氣和二次空氣的比例，或者使粒子有效地回流到砂層側(cè)等方式，來消除負(fù)荷變化或廢棄物的性狀變化帶來的上部空間區(qū)內(nèi)的溫度異常或使砂層部溫度維持適當(dāng)?shù)氖侄巍?br> 此外，雖然特公昭59-13644號，特公昭57-28046號提供了可適用于上述流化床焚燒爐及其運行方法的技術(shù)，但這些技術(shù)也沒有揭示解決上述問題的手段。
技術(shù)解決方案為了解決上述問題，本發(fā)明的第一目的是提供一種流化床焚燒爐及其運行方法，這種焚燒爐和運行方法能夠適應(yīng)于含水率高的下水道污泥或城市垃圾等廢棄物負(fù)荷變化，提高上部空間的熱容量，能消除因該負(fù)荷變化或廢棄物性狀的變化而引起的局部溫度異常及時間性溫度異常，同時通過使在上部空間內(nèi)產(chǎn)生的燃燒熱回流用于維持砂層部溫度，來降低助燃料用量。
第二目的是提供一種當(dāng)廢棄物燃燒時，可在包括流動砂層面下的起泡區(qū)和濃縮層的流化層深部進(jìn)行燃燒，并以在熱容量大的砂層內(nèi)的燃燒為主的流化床焚燒爐及其運行方法。
本發(fā)明的其它目的根據(jù)以下的描述將會清楚。
即，本發(fā)明第一方面的流化床焚燒爐具有飛濺區(qū)和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)，該飛濺區(qū)是這樣形成的，即隨著從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時使流化介質(zhì)鼓泡流化的鼓泡流化區(qū)的、流動砂層面上的鼓泡的破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成，其特征在于，具有將上述粒子和導(dǎo)入上述飛濺區(qū)內(nèi)的二次空氣相伴輸送到上述上部空間區(qū)內(nèi)的相伴流化區(qū)；從流經(jīng)上述上部空間區(qū)內(nèi)的含有氣體和上述流化介質(zhì)的流化體中分離出上述粒子，并使其回到鼓泡流化區(qū)的回流部；根據(jù)上述上部空間區(qū)和鼓泡流化區(qū)的溫度差，調(diào)整上述一次空氣與二次空氣供給比例的比例控制部。
上述比例控制部最好這樣構(gòu)成，即具備開關(guān)上述一次空氣流向上述流化層內(nèi)的供給通路的第一風(fēng)門，和開關(guān)上述二次空氣流向上述飛濺區(qū)內(nèi)的供給通路的第二風(fēng)門，以調(diào)整兩個風(fēng)門的開度比例。
本發(fā)明的第十四方面涉及使上述流化床焚燒爐有效運行的方法，從流化層下方將流化用的一次空氣吹入，并實現(xiàn)流化介質(zhì)的鼓泡流化，同時隨著該鼓泡流化區(qū)的流動砂層面的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成飛濺區(qū)，將二次空氣導(dǎo)入該飛濺區(qū)內(nèi)，通過二次空氣把飛出飛濺區(qū)的流化介質(zhì)經(jīng)位于其上方的上部空間而輸送到爐外，而且通過外部回流部使上述粒子返回到上述鼓泡流化區(qū)，通過調(diào)整上述一次空氣與二次空氣的比例來調(diào)整上述上部空間的熱容量和將砂層溫度保持一定。
最好通過調(diào)整上述一次空氣與二次空氣的比例來調(diào)整上部空間的懸浮濃度和粒子循環(huán)量。具體地說，最好將上述上部空間的懸浮濃度的粒子密度(以下稱為懸浮密度)設(shè)定為1.5kg/m3～10kg/m3之間。
根據(jù)上述發(fā)明，在爐子上方的上部空間區(qū)和下方的鼓泡流化區(qū)之間形成一個密度不連續(xù)空間，即飛濺區(qū)，該飛濺區(qū)是由一次空氣使粒子飛出而形成的，在本發(fā)明中，將二次空氣吹入該飛濺區(qū)，隨一次空氣浮游在飛濺區(qū)的飛出粒子連同一次空氣輸送到上部空間區(qū)內(nèi)，由此，在輸送的部位以輸送粒子量容納，所以上部空間區(qū)的熱容量增大，能夠適應(yīng)負(fù)荷的變化。
因為，在本發(fā)明中，上述夾帶輸送的粒子(飛出的粒子)經(jīng)設(shè)置在后段上的旋風(fēng)分離器等分離裝置而被分離出來，經(jīng)設(shè)置在下游段的回流部返回鼓泡流化區(qū)，所以可將上部空間區(qū)內(nèi)的燃燒熱傳給低溫的鼓泡流化區(qū)內(nèi)的流化介質(zhì)，能夠維持砂層的溫度，可以不使用助燃劑來維持砂層的溫度。
即，為將流化層區(qū)的砂層溫度保持一定，通過使吸收了高溫的上部空間內(nèi)的燃燒熱的流化介質(zhì)返回到低溫的鼓泡流化區(qū)的濃縮層，并將熱量供給砂層，就能夠使廢氣溫度適中和不浪費燃料。
因為存在于上部空間區(qū)內(nèi)的上述流動砂的熱容量比氣體大1000倍以上，流化介質(zhì)緩和了焚燒物即污泥的性狀變化引起的上部空間區(qū)內(nèi)的溫度變化，所以消除了因負(fù)荷變化而帶來的波動現(xiàn)象，可使燃燒保持穩(wěn)定。
在比例控制部，通過調(diào)整二個風(fēng)門的開度比例，來調(diào)整上述一定量的一次空氣與二次空氣的供給比例，控制二次空氣投入位置以上部位的流化介質(zhì)即流動砂的容納量，把上部空間區(qū)的懸浮濃度(懸浮密度)調(diào)整在如1.5kg/m3～10kg/m3之間，從而能夠隨時增減上部空間區(qū)內(nèi)的熱容量，適應(yīng)負(fù)荷的變化。
這樣，因流化氣體的一次空氣的增減，而改變了流化層區(qū)的層膨脹造成的流化層面的高度以及包含飛出高度的飛濺區(qū)的高度，增減了處于飛濺區(qū)的二次空氣吹入位置上方的隨同二次空氣一起流動的流化介質(zhì)的容納量，從而能夠?qū)⑤斔土骰橘|(zhì)的上部空間區(qū)內(nèi)的懸浮濃度具體調(diào)整到1.5kg/m3～10kg/m3之間。
通過適當(dāng)?shù)鼐S持上述鼓泡流化區(qū)的砂層溫度，能夠有效地減小處理燃燒物即污泥的高水分所需要的爐床面積，同時還能夠減少流化空氣用量，可削減超過實際燃燒用空氣的無效空氣量，減少廢氣量，同時隨著上述助燃劑的削減，可防止燃料費用的上漲。
當(dāng)上部空間內(nèi)的懸浮濃度超過所需值時，具體地說，高于上述范圍時，利用上述比例控制部通過降低一次空氣的比例并相應(yīng)地增加二次空氣量，就可減少從鼓泡流化區(qū)內(nèi)飛出的流化介質(zhì)，因此能夠減少該流化介質(zhì)的循環(huán)量。由此，能夠防止裝置的磨損，或者削減鼓風(fēng)機的動力費用。
本發(fā)明第三方面的流化床焚燒爐具有飛濺區(qū)和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)，飛濺區(qū)是這樣形成的，即隨著從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時進(jìn)行流化介質(zhì)鼓泡流化的鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成的，其特征在于，具有由導(dǎo)入上述飛濺區(qū)內(nèi)的二次空氣將上述粒子輸送到上部空間區(qū)內(nèi)的相伴流化區(qū)；沿爐子高度方向設(shè)置多級向上述飛濺區(qū)供二次空氣的二次空氣供給部；以及控制該多級二次空氣供給部的開關(guān)的二次空氣控制裝置。
本發(fā)明最好是按如下(1)，(2)方式構(gòu)成。
(1)焚燒爐具備回流部和比例控制部，該回流部使從流經(jīng)上部空間區(qū)內(nèi)的、包含氣體和上述流化介質(zhì)的流化體中分離出上述粒子，并使之回流到上述鼓泡流化區(qū)，比例控制部根據(jù)上述上部空間區(qū)與鼓泡流化區(qū)的溫度差調(diào)整上述一次空氣與二次空氣的供給比例。
(2)上述二次空氣控制裝置這樣構(gòu)成，即根據(jù)上述上部空間區(qū)鼓泡流化區(qū)的溫度差控制上述多段二次空氣供給部的開度。
本發(fā)明第十七方面涉及使本發(fā)明的流化床焚燒爐有效運行的方法，從流化層下方將流化用的一次空氣吹入，并使流化介質(zhì)鼓泡流化，同時伴隨該鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成飛濺區(qū)，利用按高度差設(shè)置在該飛濺區(qū)上的多級二次空氣導(dǎo)入裝置選擇性地將二次空氣導(dǎo)入飛濺區(qū)的高低位置處，利用該二次空氣將飛出到飛濺區(qū)的流化介質(zhì)經(jīng)其上方的上部空間帶到爐外，而且上述二次空氣按投入位置的高低差的選擇將該投入位置上部的上部空間的懸浮濃度(懸浮密度)具體地調(diào)整為1.5kg/m3～10kg/m3之間。當(dāng)然，也可以用具有高低差的多級二次空氣導(dǎo)入裝置來控制投入比例，并列導(dǎo)入二次空氣。
最好是本發(fā)明再適當(dāng)?shù)靥砑酉率?1)或(2)的運行操作手段。
(1)使伴隨輸送到上述爐外的流化介質(zhì)經(jīng)過外部回流部返回到上述鼓泡流化區(qū)。
(2)通過調(diào)整上述一次空氣與二次空氣的比例，將上部空間的懸浮濃度(懸浮密度)具體地調(diào)整到1.5kg/m3～10kg/m3，及調(diào)整粒子循環(huán)量。
根據(jù)本發(fā)明，因隨著鼓泡流化區(qū)的流動砂層的鼓泡破裂，流化介質(zhì)即流動砂飛出形成了飛濺區(qū)，該飛濺區(qū)相對于上述鼓泡流化區(qū)由不連續(xù)密度層構(gòu)成，利用二次空氣控制裝置選擇導(dǎo)入高度，從飛濺區(qū)的具有高低差的多個二次空氣供給部導(dǎo)入二次空氣，在位于其上部的上部空間區(qū)形成相伴流動部，向爐外相伴輸送流化介質(zhì)粒子，上述飛濺區(qū)內(nèi)浮游著從鼓泡中分離出的流動砂的粒子群。
因此，因為輸送流化介質(zhì)的粒子群的上部空間區(qū)內(nèi)按輸送粒子量容納，所以該上部空間區(qū)的懸浮濃度增加，熱容量也增大。結(jié)果，能夠適應(yīng)負(fù)荷的變化。
通過對多個二次空氣供給部的投入位置的高度差的選擇，上述二次空氣就能夠?qū)⑼度胛恢蒙戏降纳喜靠臻g區(qū)的懸浮濃度(懸浮密度)具體地調(diào)整為1.5kg/m3～10kg/m3。特別是，由于二次空氣供給部開口的飛濺區(qū)是由于來自鼓泡流化區(qū)的鼓泡破裂和粒子飛出而形成的，故其密度分布越接近鼓泡流化區(qū)的表面越密，所以二次空氣投入位置越接近上述鼓泡流化區(qū)的表面，則由二次空氣相伴輸送的流化介質(zhì)的密度越大，投入位置越低，則上部空間區(qū)的懸浮濃度越高。
因此，通過選擇具有高低差的多個二次空氣供給口的吹入位置，就能夠調(diào)整受二次空氣影響的上部空間區(qū)的懸浮濃度，更具體地說，將二次空氣的吹入位置的選擇和投入手段的選擇進(jìn)行適當(dāng)組合，就能將所需要的上部空間區(qū)的懸浮濃度(懸浮密度)調(diào)整在1.5kg/m3～10kg/m3之間，能處置由于廢棄物的性狀變化而造成異常的溫度的急變。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述，因為是用設(shè)置在上述相伴流動部的下游的旋風(fēng)分離器等分離裝置將相伴輸送的流化介質(zhì)的粒子(飛出粒子)分離，通過包括上述分離裝置的外部回流部使分離出的粒子回到上述鼓泡流化區(qū)，所以上部空間區(qū)內(nèi)的燃燒熱傳給了低溫鼓泡流化區(qū)的流化介質(zhì)，能夠?qū)⑸皩訙囟染S持在規(guī)定的溫度，因此，不必使用助燃劑來維持砂層溫度。
即，為了保持上述鼓泡流化區(qū)的砂層溫度一定，使吸收了高溫的上部空間區(qū)的燃燒熱的流化介質(zhì)回流到低溫鼓泡流化區(qū)的濃縮層，從而實現(xiàn)了向砂層供熱，因此，可使廢氣溫度適當(dāng)，且不會白白浪費燃料。
根據(jù)一次空氣與二次空氣的比例，就能夠決定上述飛出粒子量的粒子循環(huán)量，還能使流化層區(qū)的溫度保持一定，使在高溫的上部空間區(qū)內(nèi)吸收了熱量的流化介質(zhì)回流到低溫流化層，向其提供熱量。
本發(fā)明第六方面的流化床焚燒爐具有飛濺區(qū)和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)，該飛濺區(qū)是這樣形成的，即隨著從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時進(jìn)行流化介質(zhì)鼓泡流化的鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成的；將上述粒子與導(dǎo)入上述飛濺區(qū)內(nèi)的二次空氣相伴而輸送到上部空間區(qū)內(nèi)的相伴流化區(qū)；從流經(jīng)上述上部空間的含有氣體和上述流化介質(zhì)的流化體中用分離裝置分離出上述粒子，并使其回到鼓泡流化區(qū)的回流部，其特征在于，該流化床焚燒爐還具有密封罐，該密封罐設(shè)置在上述回流部的上述分離裝置的下方，用于臨時存貯由該分離裝置捕集到的粒子，并通過管道使其回流到上述鼓泡流化區(qū)；該密封罐具有貯留罐區(qū)和回流罐區(qū)，該貯留罐區(qū)利用從下方吹入的存貯控制用空氣貯存由上述分離裝置捕集的粒子；回流罐區(qū)利用經(jīng)該貯留罐區(qū)從下方吹入的回流控制用空氣，使上述粒子回流到管道側(cè)；通過控制從上述回流罐區(qū)下部吹入的回流控制用空氣的吹入量，對回流到上述鼓泡流化區(qū)的流化介質(zhì)進(jìn)行回流控制。
在此情況下，最好是還具有比例控制部，該比例控制部根據(jù)上述上部空間區(qū)與鼓泡流化區(qū)的溫度差調(diào)整上述一次空氣與二次空氣的供給比例。
本發(fā)明涉及焚燒高含水率污泥或城市垃圾等的鼓泡流化層型焚燒爐，這種焚燒爐可根據(jù)負(fù)荷的變化相應(yīng)提高上部空間區(qū)的熱容量，能夠消除因負(fù)荷變化造成的局部溫度異常及時間性的溫度異常，而且使該上部空間內(nèi)產(chǎn)生的燃燒熱回流，可將砂層維持在適當(dāng)溫度下，提高上部空間區(qū)的懸浮濃度。
因而，根據(jù)本發(fā)明，將二次空氣導(dǎo)入飛濺區(qū)，利用該二次空氣使從發(fā)生的鼓泡中分離出的粒子群經(jīng)上部空間區(qū)輸送到爐外，上述飛濺區(qū)相對于上述鼓泡流化區(qū)由不連續(xù)密度層構(gòu)成，該不連續(xù)密度層是由在經(jīng)一次空氣流化的鼓泡流化區(qū)的層上表面、隨著鼓泡破裂而飛出的粒子形成的。通過比例控制部調(diào)整一次空氣與二次空氣的供給比例，來調(diào)整上部空間內(nèi)的懸浮濃度，這種調(diào)整是按上述一次空氣與二次空氣的比例輸入二次空氣，利用由二次空氣相伴輸送的粒子量的變化實現(xiàn)的，作為懸浮濃度的調(diào)整手段，使上述二次空氣伴隨輸送的、臨時貯存在外部回流部內(nèi)的粒子適當(dāng)回流，可調(diào)整鼓泡流化區(qū)的砂層部的容納量，還可調(diào)整上部空間的懸浮濃度。
即，根據(jù)本發(fā)明，通過對吹入上述密封罐的回流罐區(qū)下部的回流控制用空氣量的控制，使貯存在該回流罐區(qū)內(nèi)的粒子層膨脹，只從密封罐溢出相當(dāng)于膨脹量那么多的粒子，并回流到鼓泡流化區(qū)的砂層部。因此，能夠增加鼓泡流化區(qū)的容納量，同時增加上部空間區(qū)的容納量，提高懸浮濃度。
此外，利用比例控制部對一次空氣與二次空氣進(jìn)行比例控制，就能夠根據(jù)焚燒物的燃燒性的變化來控制互為相反關(guān)系的鼓泡流化區(qū)和上部空間區(qū)的容納量、懸浮濃度及粒子循環(huán)量。
例如，若增加一次空氣的比例，則從流化層區(qū)飛出的粒子量也增加，使二次空氣投入位置上部的空間的容納量增加，同時還可增加了上部空間區(qū)的懸浮濃度及粒子循環(huán)量。
本發(fā)明第八方面的流化床焚燒爐由具有飛濺區(qū)和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)的流化床爐構(gòu)成，飛濺區(qū)是這樣形成的，即從流化層下方吹入流化用的一次空氣，使流化介質(zhì)鼓泡流化，隨著鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成的，向上述飛濺區(qū)導(dǎo)入二次空氣，由該二次空氣經(jīng)上部空間把上述吹起的粒子相伴輸送到爐外，相伴輸送的粒子經(jīng)外循環(huán)部回流到上述鼓泡流化區(qū)，其特征在于設(shè)置了緩沖罐，用于貯存從上述流化層下部的未燃物排出口輸出的流化介質(zhì)；根據(jù)上述流化層爐內(nèi)負(fù)荷的狀況，將貯存于上述緩沖罐內(nèi)的流化介質(zhì)供給爐內(nèi)，同時根據(jù)上部空間內(nèi)的檢測溫度控制該供給量。
本發(fā)明第九方面的流化床焚燒爐由具有飛濺區(qū)和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)的流化床爐構(gòu)成，該飛濺區(qū)是這樣形成的，即從流化層下方吹入流化用的一次空氣，使流化介質(zhì)鼓泡流化，隨著鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成的，向上述飛濺區(qū)導(dǎo)入二次空氣，由該二次空氣經(jīng)上部空間把上述吹起的粒子相伴輸送到爐外，該相伴輸送的粒子經(jīng)外循環(huán)部回流到上述鼓泡流化區(qū)；其特征在于設(shè)置了貯存從上述流化層下部的未燃物排出口相伴輸出的流化介質(zhì)的緩沖罐和控制上述一次空氣和二次空氣比例的控制裝置；
根據(jù)上述流化層爐內(nèi)負(fù)荷的狀況，分別控制上述一次空氣和二次空氣的比例、以及將貯存于上述緩沖罐內(nèi)的流化介質(zhì)供給到爐內(nèi)的供給量。
本發(fā)明第九方面的控制裝置最好按如下(1)，(2)方式進(jìn)行控制。
(1)根據(jù)爐內(nèi)規(guī)定區(qū)內(nèi)的檢測溫度，控制從緩沖罐供給爐內(nèi)的流化介質(zhì)的供給量，并根據(jù)上部空間內(nèi)的溫度和鼓泡流化區(qū)內(nèi)的溫度差控制一次空氣和二次空氣的比例。
(2)控制上述比例，使一次空氣和二次空氣的和保持一定。
根據(jù)本發(fā)明第八～第十一方面所述的發(fā)明，將二次空氣導(dǎo)入飛濺區(qū)，利用該二次空氣使從鼓泡中分離出的粒子群經(jīng)上部空間輸送到爐外，該飛濺區(qū)相對于上述鼓泡流化區(qū)由不連續(xù)密度層構(gòu)成，該密度層是在經(jīng)一次空氣流化的鼓泡流化區(qū)的層上表面上隨鼓泡破裂而飛出的粒子形成的。將上部空間內(nèi)的懸浮濃度、具體地(懸浮密度)調(diào)整到1.5kg/m3～10kg/m3，這種調(diào)整是按上述一次空氣和二次空氣的比例輸入二次空氣，利用由二次空氣相伴輸送的粒子量的變化實現(xiàn)的，為了更大幅度地調(diào)整懸浮濃度，把從流化層下部的不燃物排出口隨同排出的流化介質(zhì)貯存在緩沖罐內(nèi)，根據(jù)負(fù)荷狀況將這些粒子供給到爐內(nèi)，形成粒子的內(nèi)循環(huán)部，由此，能夠大幅度地調(diào)整上部空間區(qū)的懸浮濃度及循環(huán)流量。
即，將經(jīng)設(shè)置在流化層下部的不燃物排出口上的振動篩等砂分級裝置得到的流化介質(zhì)貯存在緩沖罐內(nèi)，根據(jù)上部空間區(qū)內(nèi)的燃燒狀態(tài)，將適量的流化介質(zhì)供給到爐內(nèi)燃燒部，即上部空間區(qū)內(nèi)并對供給量進(jìn)行控制，由此，可調(diào)整上部空間區(qū)內(nèi)的容納量，提高懸浮濃度及循環(huán)量，可寬范圍地對應(yīng)負(fù)荷的變化。
根據(jù)本發(fā)明，因為在上部空間內(nèi)保持有循環(huán)介質(zhì)，熱容量大的循環(huán)介質(zhì)能消除上部空間區(qū)的溫度變化，所以能夠?qū)?yīng)負(fù)荷的變化將爐內(nèi)溫度保持一定，能夠保持穩(wěn)定運行。另外，因為使高溫流化介質(zhì)回流到濃縮層，所以可將砂層溫度維持在規(guī)定值，可提高爐床水分負(fù)荷的上限，降低廢氣量，減少燃料費，保持廢氣溫度適中。
因為對一次空氣和二次空氣的比例進(jìn)行了控制，所以能夠把相對于被焚燒物的燃燒性的變化互為相反關(guān)系的鼓泡流化區(qū)和上部空間區(qū)的容納量及具體地(懸浮密度)控制在1.5kg/m3～10kg/m3之間。
本發(fā)明第十二方面的流化床焚燒爐具有以下幾部分飛濺區(qū)，它是這樣形成的，即，隨著從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時使流化介質(zhì)鼓泡流化的鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被向上吹起而形成的，該鼓泡流化區(qū)由濃縮層區(qū)和位于該層上部、并具有一沸騰狀砂層面的起泡區(qū)構(gòu)成；位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)；由導(dǎo)入上述飛濺區(qū)內(nèi)的二次空氣相伴上述粒子，并將這些粒子輸送到上述上部空間區(qū)內(nèi)的相伴流化區(qū)；從經(jīng)過上述上部空間區(qū)內(nèi)的包含氣體和上述流化介質(zhì)的流化體分離出上述粒子，并使其回流到上述濃縮層區(qū)的回流部，其特征在于在上述濃縮層區(qū)設(shè)置用于投入燃燒對象即廢棄物的廢棄物投入口，便可在包含有上述濃縮層及起泡區(qū)的流化層內(nèi)進(jìn)行燃燒。
這種情況下，最好是在與上述廢棄物投入口等高的位置或比它低的位置上設(shè)置回流流化介質(zhì)的投入口和助燃燃燒器安裝部，該回流流化介質(zhì)來自上述回流部。
根據(jù)本發(fā)明，將廢棄物投入由流化空氣流化的鼓泡流化區(qū)的濃縮層部位，在包含該濃縮層以及其上部的起泡區(qū)在內(nèi)的鼓泡流化區(qū)的深部進(jìn)行燃燒，實現(xiàn)了在熱容量大的砂層部位的燃燒，因此，燃燒更為穩(wěn)定。
即，投入到流化劇烈、其表面呈沸騰狀的起泡區(qū)下部的高溫流化層，即濃縮層中的廢棄物受到因水分瞬間蒸發(fā)所產(chǎn)生的爆破力而破碎后，無遺漏地分散在上部的整個起泡區(qū)。因此，能夠在鼓泡流化區(qū)下部的濃縮層區(qū)內(nèi)有效地進(jìn)行燃燒，實現(xiàn)容許負(fù)荷的最大化。
又，因本發(fā)明可將廢棄物送到鼓泡流化區(qū)的比較深的部位，所以揮發(fā)部分竄入上部空間區(qū)的比例減小，因為其大部分是在熱容量大的流化層內(nèi)被燃燒，故可消除負(fù)荷變化所產(chǎn)生的不良影響，從而使?fàn)t內(nèi)溫度保持穩(wěn)定。
如上所述，在高溫高壓下投入流動中的流化層中的廢棄物，因水份瞬間蒸發(fā)而受到較大的破碎力，因此，能夠阻止灰份融熔而粘結(jié)成塊，從而防止流動性降低。
此外，由于在與上述廢棄物投入口等高的位置或在比它低的位置上設(shè)置回流流化介質(zhì)的投入口和助燃燃燒器安裝部，因此，能夠防止因把廢棄物投入到上述濃縮層內(nèi)而引起的流化層溫度下降，上述回流流化介質(zhì)來自外部的回流部。
附圖的簡單說明
圖1為本發(fā)明第一實施例的流化床焚燒爐的構(gòu)成圖；圖2為上述第一實施例中的時間圖；圖3為本發(fā)明第二實施例的流化床焚燒爐的構(gòu)成圖；圖4是上述第二實施例的流化床焚燒爐的作用說明圖；圖5是上述第二實施例的控制時間圖(其一)；圖6是上述第二實施例的流化床焚燒爐的作用說明圖(其二)圖7是上述第二實施例的時間圖(其二)；圖8是上述第二實施例的時間圖(其三)；圖9是本發(fā)明第三實施例的流化床焚燒爐的構(gòu)成圖；圖10是示出上述第三實施例及后述第四實施例的流動砂的性狀的曲線圖；圖11是上述第三實施例的時間圖(其一)；圖12是上述第三實施例，后述第四實施例及第五實施例的時間圖(其二)；圖13是本發(fā)明第四實施例的流化床焚燒爐的構(gòu)成圖；圖14是上述第四實施例的作用說明圖；圖15是上述第四實施例的時間圖(其一)；圖16是本發(fā)明第五實施例的流化床焚燒爐的構(gòu)成圖；圖17是上述第五實施例的流化床焚燒爐的主要部位放大圖；圖18是現(xiàn)有技術(shù)的流化床焚燒爐的構(gòu)成圖。
上述各圖中的符號如下011是流化床焚燒爐，100是回流部，101是比例控制部，10是鼓泡流化區(qū)，10d是砂，12是相伴流化區(qū)，12b是飛濺區(qū)，12d是濃縮層，13是上部空間區(qū)，14是分離器，15是密封罐，15a是貯存罐區(qū)，15b是回流罐區(qū)，15c是回引管，16是廢棄物投入口，17是氣體供給系統(tǒng)，17a、17b是鼓風(fēng)機，18是一次空氣，18c是流化氣分布器，19是二次空氣，18b、19b是風(fēng)門，20、21是流化空氣管路，22、23、24是導(dǎo)入通路，22a、22b、22c是二次空氣入口，22b、23b、24b是風(fēng)門，28是緩沖罐，30是控制部。
實施本發(fā)明的優(yōu)選實施例下面，根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。但是，對本實施例中記載的構(gòu)成部件的尺寸，材質(zhì)，形狀及其相對配置位置等不作特別限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍并非限定于此，只是說明例而已。
(第一實施例)在圖1中，符號011是流化床焚燒爐，第一實施例的構(gòu)成如下符號10是設(shè)在最下部的鼓泡流化區(qū)，是這樣構(gòu)成的在底部上安裝了流化氣體分布器18c，通過該流化氣體分布器將一次空氣18吹入濃縮層12d，使該濃縮層鼓泡流化，該濃縮層內(nèi)裝有流化介質(zhì)即硅砂等流動砂10d。
符號12是設(shè)在該鼓泡流化區(qū)10上方的相伴流化區(qū)，其構(gòu)成是通過二次空氣導(dǎo)入部19a向飛濺區(qū)12b導(dǎo)入二次空氣19，將顆粒相伴輸送到其上方的上部空間13內(nèi)，上述飛濺區(qū)是這樣形成的，即隨著該鼓泡流化區(qū)10的流動砂層表面12a的鼓泡破裂，顆粒被向上吹起形成的符號100是與上述相伴流化區(qū)12的出口側(cè)聯(lián)通的回流部，其構(gòu)成是將因上述二次空氣19而飛出飛濺區(qū)12b的流化介質(zhì)經(jīng)其上方的上部空間13相伴輸送到爐外，同時通過對廢氣和工作流體即流動砂等進(jìn)行分離的旋風(fēng)分離器等分離器14和密封罐15及回引管15c，使流動砂回流至上述鼓泡流化區(qū)10內(nèi)。
符號101是比例控制部，該控制部101由氣體供給系統(tǒng)17和風(fēng)門18b、19b構(gòu)成，用于調(diào)整上述一次空氣和二次空氣的比例。
流化空氣管路20、21與上述密封罐15的下部相連接，在各流化空氣管路20、21上設(shè)有開關(guān)用的風(fēng)門20b、21b。
構(gòu)成上述比例控制部101的上述氣體供給系統(tǒng)17，由鼓風(fēng)機17a引入的一定量空氣(一次空氣18+二次空氣19)經(jīng)風(fēng)門18b、19b控制一次空氣與二次空氣的比例，并分別導(dǎo)入進(jìn)氣口18a、19a。
由上述風(fēng)門18b按比例控制的一次空氣18從進(jìn)氣孔18a經(jīng)流化空氣分布器18c吹入塔內(nèi)下方，使裝在上述鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的流動砂10d以開始流化速度開始流化，形成飛濺區(qū)12b，同時形成流動砂層表面12a。
本焚燒爐011通過控制上述氣體供給系統(tǒng)17的風(fēng)門18b的開度，使上述一次空氣18的空塔速度上升至鼓泡開始速度以上，則在鼓泡流化區(qū)10內(nèi)產(chǎn)生鼓泡，由這些鼓泡對層內(nèi)進(jìn)行攪動，形成不均勻流動狀態(tài)的鼓泡流化層，同時，流動砂10d從鼓泡流化區(qū)10的流動砂層表面12a飛出，形成上述飛濺區(qū)12b。
上述飛濺區(qū)12b具有上述二次空氣進(jìn)氣口19a，形成相對于下部流動砂層表面12a為不連續(xù)的密度空間。在上述流動砂層表面12a上方的適當(dāng)位置設(shè)置焚燒物(碳質(zhì))投入口16。
此外，在由上述旋風(fēng)分離器構(gòu)成的分離器14的上部設(shè)置了廢氣出口14a，使分離了相伴輸送的流動砂10d后的廢氣35從該廢氣出口14a排放到外部。
在本焚燒爐中，在上述飛濺區(qū)12b內(nèi)脫離鼓泡而處于懸浮狀態(tài)的流動砂10d，隨同從二次空氣進(jìn)氣口19a導(dǎo)入的二次空氣19被輸送到上部空間13內(nèi)，流到配置在該上部空間13下游的旋風(fēng)分離器等的分離器14處，在分離器14內(nèi)分離出的廢氣35從頂部廢氣出口14a排放出去。另一方面，由上述分離器14分離出的流動砂10d貯存在下部的密封罐部15的貯存區(qū)15a內(nèi)。
在上述密封罐部15中，由從其下部的流化空氣管路21、20供給的流化空氣使流動砂10d貯存在貯存區(qū)15a內(nèi)，使由氣壓(pneumatic)區(qū)15b貯存的流動砂10d向鼓泡流化區(qū)10的濃縮層12d回流。
如上構(gòu)成的流化層焚燒爐運行時，根據(jù)從投入口16投入的下水道污泥等焚燒物的燃燒性狀及其投入量的變化，通過調(diào)整供給系統(tǒng)17的風(fēng)門18b、19b的開度，來控制一次空氣18和二次空氣19的總量，同時根據(jù)廢棄物的性狀及投入量決定流動砂10d的循環(huán)量。
接著，通過控制一次空氣18和二次空氣19的比例，來設(shè)定鼓泡流化區(qū)10、飛濺區(qū)12b和上部空間13內(nèi)的流動砂10d的容納量和懸浮濃度，對上部空間13及鼓泡流化區(qū)10的加熱溫度進(jìn)行控制。例如，為了使懸浮濃度的上限及下限(懸浮密度)具體為1.5kg/m3～10kg/m3之間，將一次空氣18與二次空氣19的比例例如設(shè)定為1比2至2比1。
圖2示出的時間圖中，表示了一次空氣18與二次空氣19的比例控制狀況，該一次空氣與二次空氣的比例是這樣進(jìn)行控制的，即為了檢查是否將上部空間13的懸浮濃度和循環(huán)量維持在適當(dāng)程度，而使由設(shè)置在該上部空間13和鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度計檢測出的上部空間13內(nèi)的溫度T1與鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2之差成為規(guī)定的設(shè)定值。
在焚燒爐運行時，這樣進(jìn)行控制使一次空氣18和二次空氣19的和為一定，使流動砂10d的循環(huán)量保持一定，使輸送到密封罐部15的上述流化空氣的送氣量也一定，使流動砂10d回流到鼓泡流化區(qū)10的回流量也為一定。
雖然在圖1中是單獨設(shè)置向密封罐部15送氣的鼓風(fēng)機17b的，但也可以從鼓風(fēng)機17a處引出分支管通向該密封罐部15。
如圖2所示，當(dāng)上述T1與T2的差ΔT(T1-T2)高于設(shè)定值時，則增加一次空氣18的風(fēng)門18b的開度，并減小二次空氣19的風(fēng)門19b的開度，增加一次空氣18的比例，同時，減少二次空氣19的比例，提高了鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2，降低了上部空間13內(nèi)的溫度T1。
相反當(dāng)T1與T2的差ΔT(T1-T2)低于設(shè)定值時，則減小一次空氣的風(fēng)門18b的開度，且加大二次空氣的風(fēng)門19b的開度，減少一次空氣18的比例，同時，增加二次空氣19的比例，降低了鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2，提高了上部空間13內(nèi)的溫度T1。
(實施例2)在圖3至圖4中，符號011是流化床焚燒爐，該第二實施例的構(gòu)成如下，即該流化床焚燒爐011由以下部分構(gòu)成經(jīng)配置在底部的流化氣體分布器18c向內(nèi)裝了流化介質(zhì)即硅砂等流動砂10d的流化床內(nèi)吹入一次空氣18，使流動砂鼓泡流化的鼓泡流化區(qū)10；向飛濺區(qū)12b導(dǎo)入二次空氣25，由二次空氣25將上述流動砂10d相伴輸送到飛濺區(qū)上方的上部空間13內(nèi)的相伴流化區(qū)12，二次空氣25是由控制部30從以高度差分3級配置在飛濺區(qū)12b上的二次空氣進(jìn)氣口22a、23a、24a中選擇的一個或多個二次空氣進(jìn)氣口，并經(jīng)二次空氣25的導(dǎo)入通路22、23、24中的任一條通路導(dǎo)入的，上述飛濺區(qū)12b是隨著鼓泡在該鼓泡流化區(qū)10的流動砂層表面12a上破裂，流動砂10d飛出而形成的；回流部100，該回流部100利用所選的二次空氣25的導(dǎo)入通路22、23、24中的一條道路將飛出飛濺區(qū)12b的上述流動砂10d經(jīng)該飛濺區(qū)上方的上部空間13輸送到爐外，同時，經(jīng)過分離廢氣和流動砂等的旋風(fēng)分離器之類的分離器14和密封罐15及回引管15c回流到上述鼓泡流化區(qū)10內(nèi)；比例控制部101，該比例控制部101由氣體供給系統(tǒng)17的風(fēng)門18b、19b構(gòu)成，用于調(diào)整上述一次空氣18與二次空氣25的比例；導(dǎo)入位置選擇裝置，該裝置由風(fēng)門22b、23b、24b構(gòu)成，控制部30選擇二次空氣進(jìn)氣口22a、23a、24a中的任一個進(jìn)氣口，將由上述風(fēng)門25b供給的二次空氣25導(dǎo)入。
分別由溫度檢測器30a、30b檢測上部空間13及上述鼓泡流化區(qū)10的爐內(nèi)溫度T1、T2，控制部30選擇風(fēng)門22b、23b、24b中的任一個打開或控制其開度，以使兩者的溫度差ΔT(T1-T2)在限定的范圍內(nèi)。
上述氣體供給系統(tǒng)17通過風(fēng)門18b、25b的開度控制，對一次空氣18及二次空氣25進(jìn)行比例控制，且向一次空氣側(cè)的進(jìn)氣口18a導(dǎo)入一次空氣，同時有選擇地向二次空氣側(cè)的進(jìn)氣口22a、23a、24a導(dǎo)入二次空氣。
上述一次空氣和二次空氣的總量完全根據(jù)廢棄物性狀及投入量來確定，并通過風(fēng)門18b、25b的開度大小進(jìn)行控制。由上述風(fēng)門18b按比例控制的一次空氣18，從進(jìn)氣口18a經(jīng)流化空氣分布器18c向塔內(nèi)下方吹入，使內(nèi)裝在鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的流動砂10d以流化開始速度開始流化，形成飛濺區(qū)12b，同時形成流動砂層面12a。
即，通過風(fēng)門18b的開度控制，使上述一次空氣18的空塔速度升高，升至鼓泡開始速度以上時，在鼓泡流化區(qū)10內(nèi)產(chǎn)生鼓泡，產(chǎn)生的鼓泡對層內(nèi)進(jìn)行攪動，形成不均勻流動狀態(tài)的鼓泡流化層。
此外，若增加空塔速度，則流動砂10d從鼓泡流化區(qū)10的流動砂層面12a上飛出，在上部形成飛濺區(qū)12b。
在此情況下，上述一次空氣18通過氣體供給系統(tǒng)17的風(fēng)門18b的開度控制，增減上述一次空氣18所占的比例，對鼓泡流化區(qū)10的溫度進(jìn)行控制、以及把上部空間13的懸浮濃度具體地(懸浮密度)控制在1.5kg/m3～10kg/m3之間。
如前所述，上述飛濺區(qū)12b具有以高度差上下配置的二次空氣進(jìn)氣口22a、23a、24a，形成相對于下部的流動砂層面12a不連續(xù)的密度空間。在上述流動砂層面12a上方的適當(dāng)部位設(shè)置焚燒物(廢棄物)投入口16。
此外，在由上述旋風(fēng)分離器構(gòu)成的分離器14的上部設(shè)置廢氣出口14a，使分離出伴隨輸送的流動砂10d后的廢氣35通過該出口14a排放到外部。
在飛濺區(qū)12b上設(shè)置按高度差配置開口部的二次空氣進(jìn)氣口22a、23a、24a和風(fēng)門22b、23b、24b，利用風(fēng)門25b進(jìn)行比例控制的二次空氣25通過風(fēng)門22b、23b、24b的開度控制，適當(dāng)選擇地送入空氣，或者控制送風(fēng)比例地送入空氣，如后所述，該選擇送入是這樣進(jìn)行的，即分別檢測上部空間13和鼓泡流化區(qū)10的爐內(nèi)溫度T1、T2，根據(jù)檢測結(jié)果，通過控制部30維持適當(dāng)?shù)臏囟炔?，使上部空間13的懸浮濃度和循環(huán)量適當(dāng)。由具有上述二次空氣25的各進(jìn)氣口22a、23a、24a的飛濺區(qū)12b和上部空間13形成相伴流化部12。
在該裝置中，流化介質(zhì)即流動砂10d在飛濺區(qū)12b中因鼓泡破裂而脫離鼓泡，處于浮游狀態(tài)，將控制為規(guī)定比例的二次空氣25導(dǎo)入從下述導(dǎo)入通路中選擇的一個或多個通路內(nèi)，這些通路是以高度差形成在飛濺區(qū)12b上的上級二次空氣導(dǎo)入通路22、中級二次空氣導(dǎo)入通路經(jīng)23及下級二次空氣導(dǎo)入通路24，上述流動砂10d與一次空氣18一起被輸送到上部空間13內(nèi)，并流至后段上的旋風(fēng)分離器等分離器14內(nèi)，廢氣35如上所述從分離器頂部的廢氣排出口14a排出，同時由分離器14分離出的流動砂10d貯存在下部密封罐部15的貯存區(qū)15a內(nèi)。
上述密封罐部15利用從鼓風(fēng)機17b鼓出的、經(jīng)流化用空氣管路20、21供給的流化用空氣將流動砂貯存在貯留區(qū)15a內(nèi)，貯存于氣壓區(qū)15b內(nèi)的流動砂10d經(jīng)回引管10c回流到鼓泡流化區(qū)10內(nèi)。符號20b、21b是開關(guān)該空氣通路的風(fēng)門。
上述流化床焚燒爐運行時，根據(jù)從焚燒物投入口16投入的下水道污泥等焚燒物的燃燒性狀及其投入量的變化，調(diào)整氣體供給系統(tǒng)17的風(fēng)門18b、25b的開度，對一次空氣18和二次空氣25的總量進(jìn)行控制，同時，確定流動砂10d的循環(huán)量，進(jìn)而還要進(jìn)行比例控制。
接著，根據(jù)由風(fēng)門18b、25b的開度控制的一次空氣18與二次空氣25的比例，設(shè)定鼓泡流化區(qū)10、飛濺區(qū)12b及上部空間13內(nèi)的流動砂10d的容納量和懸浮濃度，對上部空間13和鼓泡流化區(qū)10的加熱溫度進(jìn)行控制。例如，將一次空氣18與二次空氣25的比例設(shè)定為如1比2至2比1，使懸浮濃度的上限及下限(懸浮密度)具體為1.5kg/m3～10kg/m3。
然后，根據(jù)應(yīng)投入的下水道污泥等焚燒物的燃燒性狀等條件，決定應(yīng)選擇按高度差形成的上級、中級、下級導(dǎo)入通路22、23、24中的哪一段通路導(dǎo)入控制為規(guī)定此例的二次空氣25?；旧线x擇中央的一級導(dǎo)入通路23。當(dāng)然，也可控制空氣比例，從具有高度差的多級二次空氣導(dǎo)入通路將二次空氣并列送入爐內(nèi)。
在上述第2實施例中，以圖8所示的時間圖說明通過控制一次空氣18與二次空氣25的比例來控制溫度的狀況。
在圖8所示的時間圖中，示出了為了使上部空間13內(nèi)的溫度T1與鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2之差成為規(guī)定值、而對一次空氣18與二次空氣25的比例進(jìn)行控制的狀況。
上述控制是這樣進(jìn)行的，即根據(jù)控制部30發(fā)出的控制信號，控制風(fēng)門18b、25b的開度，使一次空氣18和二次空氣25的和保持一定，使流動砂10d的循環(huán)量為一定，又，使輸送到密封罐15內(nèi)的流化空氣量為一定，使流動砂10d的回流循環(huán)量一定。
參見圖8，ΔT(T1-T2)高于設(shè)定值時，根據(jù)控制部30的控制信號，增大一次空氣18的風(fēng)門18b的開度，且減小二次空氣25的風(fēng)門25b的開度，這樣，在增加一次空氣18的比例的同時，減少二次空氣25的比例，使鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2升高，使上部空間13內(nèi)的溫度T1降低。
相反，ΔT(T1-T2)低于設(shè)定值時，減小一次空氣18的風(fēng)門18b的開度，且增大二次空氣25的風(fēng)門25b的開度，這樣，在減少一次空氣18的比例的同時，增加二次空氣25的比例，使鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2降低，同時，使上部空間13內(nèi)的溫度T1升高。
然而，因為通過一次空氣18和二次空氣25的比例控制，來控制彼此為相反關(guān)系的鼓泡流化區(qū)10和上部空間13內(nèi)的容納量及懸浮濃度的上述控制裝置，是使其通過密封罐部15和回引管15c返回到上述鼓泡流化區(qū)10內(nèi)，對該流化區(qū)10的溫度進(jìn)行控制，因此，在處理含水污泥這樣的燃燒性狀變化大的焚燒物時，不可能迅速且高精度地進(jìn)行控制。
在本實施例中，在圖5所示的時間圖中，除了圖8的一次空氣18與二次空氣25的比例控制之外，若固定一次空氣18與二次空氣25的比例，通過選擇以高度差形成的上級、中級、下級導(dǎo)入通路22、23、24中的任何一條通路，就可迅速且精確地對按規(guī)定比例控制的二次空氣25進(jìn)行控制。
即，根據(jù)圖5所示的時間圖，打開中級風(fēng)門23b，關(guān)閉上下級風(fēng)門22b、24b，從中級導(dǎo)入通路23導(dǎo)入并控制二次空氣，在該狀態(tài)下，若上述溫度差ΔT(T1-T2)超過上限值時，關(guān)閉中級風(fēng)門23b，打開下級風(fēng)門24b，從下級進(jìn)氣口24a經(jīng)風(fēng)門24b導(dǎo)入二次空氣25，從大量流動砂10d即上述飛出的粒子浮游的流動砂層面12a的附近區(qū)城卷起流動砂10d，并相伴輸送到上部空間13內(nèi)，增加容納量，提高上部空間13的懸浮濃度，防止溫度上升過高，使ΔT(T1-T2)降低到上限值以下。溫度差降低后，打開中級風(fēng)門23b，關(guān)閉下級風(fēng)門24b，回到原來的控制狀態(tài)。
當(dāng)上述溫度差ΔT(T1-T2)低于下限值時，關(guān)閉中級風(fēng)門23b，打開上級風(fēng)門22b，從上級進(jìn)氣口22a經(jīng)風(fēng)門22b送入二次空氣25，降低上述流動砂10d即飛出的粒子相伴輸送到上部空間13內(nèi)的量，使容納量和上部空間13的懸浮濃度下降，使ΔT(T1-T2)上升到下限值以上。在溫度差上升后，打開中級風(fēng)門23b，關(guān)閉上級風(fēng)門22b，恢復(fù)到原來的控制狀態(tài)。
在圖5中，與圖8的一樣，一次空氣18和二次空氣25的和一定，且將密封罐部15的流化空氣控制為一定。
為了防止因負(fù)荷急變，風(fēng)門頻繁開閉，在規(guī)定時間內(nèi)連續(xù)超過上限值時，也可以與圖8的控制組合，對二次空氣25的進(jìn)氣口和風(fēng)門25b的開度一起進(jìn)行控制，來改變二次空氣量，或者在上述風(fēng)門的打開、關(guān)閉控制中，也可以根據(jù)需要在多級進(jìn)氣口中適當(dāng)選擇同時使用的進(jìn)氣口。
圖6示出了由以高度差分上下2級的導(dǎo)入通路22、24構(gòu)成上述二次空氣25的導(dǎo)入通路，并根據(jù)狀況適當(dāng)選擇進(jìn)氣口的狀況。在圖6中，把具有高度差的進(jìn)氣口22a、24a設(shè)置在飛濺區(qū)12b上，由溫度檢測器30a、30b分別檢測上部空間13及鼓泡流化區(qū)10的爐內(nèi)溫度T1、T2，為了由控制部30將兩者的溫度差ΔT維持在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，對風(fēng)門22b、24b的開度進(jìn)行全閉、50％閉、全開控制。
用圖6的裝置實行的圖7所示的時間圖，將上下風(fēng)門22b、24b打開50％，從二條導(dǎo)入通路22、24導(dǎo)入并控制二次空氣25，在該狀態(tài)下，當(dāng)上述溫度差ΔT(T1-T2)超過上限值時，上級風(fēng)門22b全閉，下級風(fēng)門24b全開，只從下級進(jìn)氣口24a經(jīng)風(fēng)門24b導(dǎo)入二次空氣25，使ΔT(T1-T2)降至上限值以下。下降之后，風(fēng)門22b、24b的開度保持50％，回到原來的控制狀態(tài)。
若上述溫度差ΔT(T1-T2)低于下限值時，全閉下級風(fēng)門24b，全開上級風(fēng)門22b，只從上級進(jìn)氣口22a經(jīng)風(fēng)門22b導(dǎo)入二次空氣25，降低上述飛出粒子輸送到上部空間的相伴輸送量，使容納量和上部空間的懸浮濃度下降，使ΔT(T1-T2)上升到下限值以上。上升后，返回原來的控制狀態(tài)。
(實施例3)圖9中，符號011是流化床焚燒爐，在該第三實施例中其構(gòu)成如下即，該流化床焚燒爐011由鼓泡流化區(qū)10和相伴流化區(qū)12構(gòu)成，在鼓泡流化區(qū)10內(nèi)，通過配置在底部上的流化氣體分布器18c將一次空氣18吹入充填了作為流化介質(zhì)的硅砂等流動砂10d、并形成有靜止面12c的濃縮層11內(nèi)，在該濃縮層11內(nèi)產(chǎn)生鼓泡并流化，形成流動砂層表面12a，同時，隨著鼓泡的破裂粒子飛出，在其上方形成飛濺區(qū)12b；在相伴流化區(qū)12內(nèi)，將相伴輸送用的二次空氣19導(dǎo)入上述飛濺區(qū)12b，使飛出到該飛濺區(qū)12b的流化介質(zhì)的粒子相伴輸送到上方的上部空間13內(nèi)。
該流化床焚燒爐011還包括外循環(huán)部105，其中外循環(huán)部105由旋風(fēng)分離器等分離器14和密封罐15構(gòu)成，旋風(fēng)分離器14的作用是從夾帶了流化介質(zhì)至爐外的廢氣35中分離、捕集這些流化介質(zhì)，密封罐15的作用是通過回引管15c使捕集到的流化介質(zhì)返回到上述鼓泡流化區(qū)10的上述濃縮層11內(nèi)；氣體供給系統(tǒng)17，它由限定上述一次空氣18和二次空氣19總量的鼓風(fēng)機17a、控制一次空氣18與二次空氣19的比例的控制系統(tǒng)25a、將流化空氣輸送至上述密封罐15內(nèi)的鼓風(fēng)機17b和控制系統(tǒng)25b構(gòu)成。
在上述上部空間13和鼓泡流化區(qū)10上設(shè)置了測定各爐內(nèi)溫度的溫度計T1、T2，根據(jù)它們檢測出的溫度來控制氣體供給系統(tǒng)17的控制系統(tǒng)25a、25b。
如前所述，上述氣體供給系統(tǒng)17分別由各鼓風(fēng)機17a、17b和對這些鼓風(fēng)機供給的空氣進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)25a、25b構(gòu)成。
在控制系統(tǒng)25a中，通過調(diào)整風(fēng)門18b、19b的開度，就能夠調(diào)整由鼓風(fēng)機17a輸送的空氣中兩者的比例。
在控制系統(tǒng)25b中，通過調(diào)整風(fēng)門20b、21b的開度，對由鼓風(fēng)機17b輸送的空氣進(jìn)行后述的控制。
上述流化空氣即一次空氣18和相伴輸送空氣的二次空氣19的和、即一次空氣18和二次空氣19的總量受鼓風(fēng)機17a的送氣量限制，由風(fēng)門18按比例控制的一次空氣18，從進(jìn)氣口18a經(jīng)流化空氣分布器18c均勻地吹向塔內(nèi)下方，使充填在鼓泡流化區(qū)10的濃縮層11內(nèi)的流化介質(zhì)即流動砂10d以流化開始速度開始流化，形成一個具有流動砂層表面12a的均勻流化層。此外，使空塔速度增速到鼓泡流化速度以上，由產(chǎn)生的鼓泡在層內(nèi)攪拌，變成不均勻的流化狀態(tài)，形成鼓泡流化區(qū)10，隨著上述砂層表面12a的鼓泡破裂，粒子就可飛出，因粒子的飛出而形成飛濺區(qū)12b。
這種情況下，通過控制上述氣體供給系統(tǒng)17的控制系統(tǒng)25a的風(fēng)門18b的開度，來增減一次空氣18與二次空氣19的比例，控制鼓泡流化區(qū)10的溫度以及增減流過上部空間13內(nèi)的循環(huán)粒子束，從而可控制上部空間13的懸浮濃度。
利用上述比例控制，對應(yīng)于一次空氣18的增減，由風(fēng)門19b的開度大小而減少或增加的二次空氣19，夾帶輸送飛出到飛濺區(qū)12b的流化介質(zhì)的粒子，將上述上部空間13所要求的懸浮濃度調(diào)整到與負(fù)荷的變化相適應(yīng)之后，把上述粒子貯存于由分離器14和密封罐15等構(gòu)成的外循環(huán)部105內(nèi)。貯存的粒子通過回引管15c適當(dāng)?shù)鼗亓鞯缴鲜龉呐萘骰瘏^(qū)10的濃縮層11內(nèi)，上述上部空間13內(nèi)的燃燒熱量也回流一部分到鼓泡流化區(qū)10內(nèi)，從而可防止該區(qū)10內(nèi)的燃燒溫度下降，保持燃燒的穩(wěn)定性。
因使上述粒子回流到濃縮層11，從而增加了濃縮層11的流動砂10d的充填量，因充填量的增加，如圖10所示，按比例增加了上部空間13內(nèi)的燃燒部的容納量，就可將該上部空間13內(nèi)的懸浮濃度(懸浮密度)具體地調(diào)整到1.5kg/m3～10kg/m3之間，因增加了通過一次空氣18與二次空氣19的比例調(diào)整來調(diào)整懸浮濃度，從而能夠確實地防止因負(fù)荷變化而引起局部溫度異常及時間性的溫度異常(溫度異常升高)。
為了能夠利用上述密封罐15內(nèi)的壓力控制來調(diào)整上部空間13的懸浮濃度及粒子循環(huán)量，用隔板將密封罐15分隔成左右二個罐區(qū)，在分離器14的落下位置分隔為貯留罐區(qū)15a，該區(qū)15a利用來自貯留控制用空氣管路21的流化空氣的吹入，將由該分離器14捕集到的粒子存貯起來，而在回引管15c側(cè)分隔出回流罐區(qū)15b，該區(qū)15b利用來自回流控制用空氣管路20的流化空氣使存貯的粒子經(jīng)回引管15c回流到濃縮層11內(nèi)。在各罐區(qū)15a、15b的下部分別設(shè)置風(fēng)門20b、21b，經(jīng)存貯控制用空氣管路21及回流控制用空氣管路20分別獨立地對存貯控制用空氣量及回流控制用空氣進(jìn)行導(dǎo)入控制。
在回流罐區(qū)15b中，通過調(diào)整風(fēng)門20b的開度進(jìn)行控制的上述回流控制用空氣(20)從下方吹入，使回流罐區(qū)15b的流化層產(chǎn)生膨脹，從罐區(qū)15b的砂層面22a上升到22b，可利用溢流方式使粒子回流到濃縮層11內(nèi)。
如上所述地，由于上述回流而增加了濃縮層11的流動砂10d的充填量，結(jié)果增加了燃燒部的容納量，提高了上部空間13的懸浮濃度，能夠與負(fù)荷的急變適應(yīng)。
具有上述結(jié)構(gòu)的焚燒爐011運行之際，預(yù)先根據(jù)上部空間13內(nèi)的砂(流化介質(zhì))的容納量來設(shè)定懸浮濃度(懸浮密度)，具體設(shè)定為1.5kg/m3～10kg/m3的范圍，且根據(jù)因?qū)肷翱墒箯U氣溫度(假設(shè)廢氣溫度為800～1000℃)降低，設(shè)定粒子(流動砂)(砂的比熱為0.2Kcal/Kg℃)的平均質(zhì)量流束Gs，同時決定二次空氣19的吹入高度。另外，要決定廢棄物完全燃燒所需的一次空氣18和二次空氣19的總量，粒子循環(huán)量隨懸浮濃度而變化。
根據(jù)懸浮濃度的上限及下限，設(shè)定一次空氣18與二次空氣19的比例，例如設(shè)定為1∶2至2∶1。
再者，經(jīng)過控制系統(tǒng)25a的風(fēng)門18b、19b，將經(jīng)過上述氣體供給系統(tǒng)17由鼓風(fēng)機17a提供的空氣流分支成一次空氣18和二次空氣19，對控制系統(tǒng)25b的風(fēng)門21b、20b的開度進(jìn)行調(diào)整，來控制由鼓風(fēng)機17b吹出的空氣中作為流化控制用空氣(20)的吹入量和作為貯存控制用空氣(21)的吹入量。
下面，根據(jù)圖11示出的時間圖，上述上部空間13和鼓泡流化區(qū)10的爐內(nèi)溫度T1、T2的溫度差ΔT超過設(shè)定值時，打開風(fēng)門20b導(dǎo)入回流動控制用空氣(20)，使砂(粒子)從回流罐區(qū)15b回流到濃縮層11內(nèi)，降低容納量，同時增加濃縮層11內(nèi)的砂容納量。
之所以將ΔT作為控制對象，是因為能夠把ΔT作為能否適當(dāng)?shù)乇３謶腋舛燃把h(huán)量的一個簡單的目標(biāo)使用，也可以直接測定懸浮濃度及循環(huán)量。
這樣，使上部空間13的燃燒熱返回到鼓泡流化區(qū)10內(nèi)，同時，還可將上部空間13的懸浮濃度(懸浮密度)，具體地調(diào)整到1.5kg/m3～10kg/m3的范圍內(nèi)。
下面，根據(jù)圖12示出的時間圖說明通過一次空氣18與二次空氣19的比例控制來進(jìn)行溫度控制的狀況。
圖12所示的時間圖中示出了為了使上部空間13內(nèi)的溫度T1和鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2之差ΔT(T1-T2)成為規(guī)定值，而進(jìn)行一次空氣18與二次空氣19的比例控制的狀況。
在該圖中，由鼓風(fēng)機17a輸出的一次空氣18和二次空氣19的和為一定，流化介質(zhì)(流動砂)的循環(huán)量為一定。
如圖12所示，當(dāng)爐內(nèi)溫度T1與T2的差ΔT(T1-T2)高于設(shè)定值時，控制系統(tǒng)25a動作，增加一次空氣18的風(fēng)門18b的開度，且減小二次空氣19的風(fēng)門19b的開度，這樣在增加一次空氣18的比例的同時，減少了二次空氣19的比例，使鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2升高，同時，使上部空間13內(nèi)的溫度T1降低。
相反，當(dāng)上述溫度T1與T2的差ΔT(T1-T2)低于設(shè)定值時，減小一次空氣18的風(fēng)門18b的開度，且加大二次空氣19的風(fēng)門19b的開度，這樣，在減少一次空氣18的比例的同時，增加了二次空氣19的比例，使鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2降低，同時，使上部空間13內(nèi)的溫度T1升高。
然而，一次空氣18與二次空氣19的比例控制，實際上是對彼此為相反關(guān)系的鼓泡流化區(qū)10和上部空間13的容納量及懸浮濃度的控制，通過調(diào)整上述密封罐15的回流控制用空氣(20)和貯存控制用空氣(21)，就能夠大范圍地控制上部空間13的容納量以及懸浮濃度。
(實施例4)圖13中，符號011是流化床焚燒爐，在該第四實施例中焚燒爐構(gòu)成如下即，該流化床焚燒爐011由鼓泡流化區(qū)10和相伴流化區(qū)12構(gòu)成，在鼓泡流化區(qū)10內(nèi)，一次空氣18通過配置在底部上的流化氣體分布器18c，吹入充填了作為流化介質(zhì)的硅砂等流動砂10d、且具有靜止面12c的濃縮層11內(nèi)，使該濃縮層11內(nèi)產(chǎn)生鼓泡并流化，形成流動砂層表面12a，同時，隨著鼓泡的破裂，粒子飛出，在其上方形成飛濺區(qū)12b；在相伴流化區(qū)12內(nèi)，將相伴輸送用的二次空氣19導(dǎo)入上述飛濺區(qū)12b，使飛出該飛濺區(qū)12b的流化介質(zhì)的粒子相伴輸送到上方的上部空間13內(nèi)。
該流化床焚燒爐011還包括以下部分外循環(huán)部105，該外循環(huán)部105由旋風(fēng)分離器等分離器14和密封罐15構(gòu)成，旋風(fēng)分離器14的作用是從夾帶了流化介質(zhì)至爐外的廢氣35中分離、捕集這些流化介質(zhì)，密封罐15的作用是通過回引管15c使捕集到的流化介質(zhì)返回到上述鼓泡流化區(qū)10的上述濃縮層11內(nèi)；氣體供給系統(tǒng)17，它由限定上述一次空氣18和二次空氣19總量的鼓風(fēng)機17a、控制一次空氣18與二次空氣19的比例的控制系統(tǒng)25a、將流化空氣輸送至上述密封罐15內(nèi)的鼓風(fēng)機17b和控制來自該鼓風(fēng)機17b的空氣量的控制系統(tǒng)25b構(gòu)成；內(nèi)循環(huán)部，該內(nèi)循環(huán)部由設(shè)置在上述鼓泡流化區(qū)10下部的不燃物及流化介質(zhì)排出口62上的、包括緩沖罐在內(nèi)的流化介質(zhì)排出裝置63構(gòu)成。
在上述上部空間13和鼓泡流化區(qū)10上設(shè)置了測定各爐內(nèi)溫度的溫度計T1、T2，并借助于氣體供給系統(tǒng)17的控制系統(tǒng)17a、17b和如圖14所示的上述內(nèi)循環(huán)部的流化介質(zhì)投入控制部30，就能夠?qū)?yīng)爐內(nèi)溫度的變化。
上述氣體供給系統(tǒng)17由各鼓風(fēng)機17a、17b和對這些鼓風(fēng)機供給的空氣進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)25a、25b構(gòu)成。
在控制系統(tǒng)25a中，通過調(diào)整風(fēng)門18b、19b的開度，就能夠調(diào)整由鼓風(fēng)機17a輸送的空氣中兩者的比例。
在控制系統(tǒng)25b中，通過調(diào)整風(fēng)門20b、21b的開度來調(diào)整鼓風(fēng)機17b輸送的空氣，便可控制粒子從外循環(huán)部105回流到鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的回流量。
通過控制風(fēng)門18b、19b的開度，便可根據(jù)廢棄物的性狀和投入量，確定上述一次空氣18和二次空氣19的和，即一次空氣和二次空氣的總量。由風(fēng)門18b進(jìn)行了比例控制的一次空氣18從進(jìn)氣口18a經(jīng)流化空氣分布器18c均勻地吹入塔內(nèi)下方，使充填在鼓泡流化區(qū)10的濃縮層11內(nèi)的流化介質(zhì)即流動砂10d以流化開始速度開始流化，形成一個具有流動砂層表面12a的均勻流化層。此外，使空塔速度增速到鼓泡流化速度以上，由產(chǎn)生的鼓泡對層內(nèi)進(jìn)行攪動，使之變成不均勻的流動狀態(tài)，形成鼓泡流化區(qū)10，隨著來自上述砂層表面12a的鼓泡的破裂，粒子就可飛出，因粒子的飛出而形成飛濺區(qū)12b。
通過控制上述氣體供給系統(tǒng)17的控制系統(tǒng)25a的風(fēng)門18b的開度，來增減一次空氣18與二次空氣19的比例，通過控制鼓泡流化區(qū)10的溫度以及增減流過上部空間13內(nèi)的循環(huán)粒子束，可控制上部空間13的懸浮濃度(懸浮密度)，具體控制到1.5kg/m3～10kg/m3之間。
利用上述比例控制，對應(yīng)于一次空氣18的增減，由風(fēng)門19b的開度大小來減少或增加的二次空氣19，夾帶輸送飛出到飛濺區(qū)12b的流化介質(zhì)的粒子，該粒子將上述上部空間13所要求的懸浮濃度(懸浮密度)具體調(diào)整到1.5kg/m3～10kg/m3之間，使之與負(fù)荷的變化相對應(yīng)，之后，把粒子貯存于具有分離器14和密封罐15的外循環(huán)部105內(nèi)。貯存的粒子，通過回流量控制部適當(dāng)?shù)鼗亓鞯缴鲜龉呐萘骰瘏^(qū)10的濃縮層11內(nèi)。通過將上述上部空間13內(nèi)的燃燒熱量回送到鼓泡流化區(qū)10內(nèi)，可防止該區(qū)內(nèi)的燃燒溫度下降，保持燃燒的穩(wěn)定性。
如圖14所示，上述流化介質(zhì)排出裝置23設(shè)置在鼓泡流化區(qū)10的下部排出口22上，由螺旋輸送器26、篩振動器等的砂分級器27、緩沖罐(貯存槽)28、輸送機29、投入口31和投入控制部30構(gòu)成，在流化層內(nèi)形成粒子的內(nèi)循環(huán)部。
在上述流化介質(zhì)排出裝置23中，當(dāng)螺旋輸送器26將流化介質(zhì)與焚燒灰燼等不燃物一起排出后，將經(jīng)過振動篩等構(gòu)成的砂分級器27除去了不燃物等的流化介質(zhì)暫時保存在緩沖罐28內(nèi)。
接著，在上部空間13內(nèi)的溫度計檢測出的溫度T1超過基準(zhǔn)設(shè)定值時，如圖15所示，通過投入控制部30增減輸送機29的傳送速度，將存貯于緩沖罐28內(nèi)的流化介質(zhì)即砂10d以與控制部30設(shè)定的溫度超過值成正比的砂供給量從投入口31供給到上部空間13內(nèi)。
結(jié)果，在增加或減少上述上部空間13內(nèi)的粒子容納量的同時，也增減了懸浮濃度，可應(yīng)付上部空間13的上述激劇的溫度波動，能夠適應(yīng)因焚燒物的燃燒性狀引起的負(fù)荷的大幅度波動。因為由經(jīng)常運轉(zhuǎn)的螺旋輸送器26來排出灰等不燃物，所以流化介質(zhì)的排出量保持一定。
如上所述，將預(yù)先貯存于緩沖罐28內(nèi)的砂10d供給到爐內(nèi)，由于這樣的供給，該爐的初期充填量只增加該供給量，如第三實施例的圖10所示，砂的循環(huán)量增加了，上部空間13的熱容量增大了，當(dāng)然提高了對負(fù)荷的應(yīng)變能力。
上述裝置運行之際，預(yù)先根據(jù)上部空間內(nèi)的砂(流化介質(zhì))的容納量來設(shè)定懸浮濃度(懸浮密度)具體地設(shè)定在1.5kg/m3～10kg/m3的范圍內(nèi)，且因?qū)肷皶箯U氣(廢氣溫度為800～1000℃)的溫度降低，設(shè)定粒子(砂)(砂的比熱為0.2Kcal/Kg℃)的平均質(zhì)量流Gs，同時決定二次空氣19的吹入高度以及一次空氣18和二次空氣19的總量，設(shè)定循環(huán)量。
懸浮濃度的上限及下限，具體為(懸浮密度)1.5kg/m3～10kg/m3的范圍，故將一次空氣18與二次空氣19的比例例如設(shè)定為1比2至2比1。
再者，經(jīng)過控制系統(tǒng)25a的風(fēng)門18b、19b，把由氣體供給系統(tǒng)17的鼓風(fēng)機17a提供的空氣流分支成一次空氣18和二次空氣19，并通過控制系統(tǒng)25b將鼓風(fēng)機17b吹出的空氣輸送到外循環(huán)部105內(nèi)，使流化介質(zhì)回流至鼓泡流化區(qū)10內(nèi)。
下面，利用上述實施例的第12圖示出的時間圖，說明通過上述一次空氣18與二次空氣19的比例控制來控制溫度的狀況。
在該圖中，由鼓風(fēng)機17a輸出的一次空氣18和二次空氣19的和一定，流化介質(zhì)(流動砂)的循環(huán)量一定，當(dāng)爐內(nèi)溫度T1與T2的差ΔT(T1-T2)高于設(shè)定值時，控制系統(tǒng)25a動作，增加一次空氣18的風(fēng)門18b的開度，且減小二次空氣19的風(fēng)門19b的開度，這樣，在增加一次空氣18的比例的同時，減少了二次空氣19的比例，使鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2升高，并使上部空間13內(nèi)的溫度T1降低。
相反，當(dāng)上述溫度T1與T2的差ΔT(T1-T2)低于設(shè)定值時，減小一次空氣18的風(fēng)門18b的開度，且增加二次空氣19的風(fēng)門19b的開度，這樣，在減少一次空氣18的比例的同時，增加了二次空氣19的比例，使鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2降低，并使上部空間13內(nèi)的溫度T1升高。
然而，由于一次空氣18與二次空氣19的比例控制，實際上是對彼此為相反關(guān)系的鼓泡流化區(qū)10和上部空間13的容納量及懸浮濃度的控制，因此該控制范圍有限，但是因為從緩沖罐28向上部空間13提供適量的上述排出的流化介質(zhì)，是根據(jù)上部空間13的過度的溫度上升，而相應(yīng)地供給必要的粒子量來提高懸浮濃度的，所以可大范圍地適應(yīng)因負(fù)荷的性狀變化造成的溫度急劇上升。
(第5實施例)圖16～圖17中，符號011是流化床焚燒爐，在第5實施例中如下述那樣構(gòu)成。
即，該流化床焚燒爐011包括下述部分鼓泡流化區(qū)10，該鼓泡流化區(qū)10由飛濺區(qū)12b、上述濃縮層11和起泡區(qū)12e構(gòu)成，該濃縮層11內(nèi)充填了作為流化介質(zhì)的硅砂等流動砂10d、具有靜止面12c，一次空氣18通過配置在底部上的流化氣體分布器18c吹入濃縮層11內(nèi)，使該濃縮層11內(nèi)的流化介質(zhì)起泡流化，在濃縮層11的上方形成起泡區(qū)12e，該起泡區(qū)具有流動砂層表面12a，隨著鼓泡10a在流動砂層表面12a上破裂，粒子飛出而形成飛濺區(qū)12b；相伴流化區(qū)12，向該流化區(qū)內(nèi)的上述飛濺區(qū)12b導(dǎo)入伴隨輸送用的二次空氣19，使飛出到該飛濺區(qū)12b的流化介質(zhì)的粒子相伴輸送到上方的上部空間13內(nèi)。
該流化床焚燒爐011還包括外循環(huán)部105，該外循環(huán)部105具有從夾帶了流化介質(zhì)至爐外的廢氣35中分離捕集這些流化介質(zhì)的旋風(fēng)分離器等分離器14、和通過回引管15c使捕集到的流化介質(zhì)返回到上述鼓泡流化區(qū)10的上述濃縮層11內(nèi)的密封罐15；氣體供給系統(tǒng)17，該氣體供給系統(tǒng)17具有鼓風(fēng)機17a；控制系統(tǒng)25a，該控制系統(tǒng)25a包括限定上述一次空氣18和二次空氣19的總量并控制一次空氣18與二次空氣19的比例的風(fēng)門18b、19b；將流化空氣輸送至上述密封罐15內(nèi)的鼓風(fēng)機17b和控制系統(tǒng)25b。
如圖17所示，在形成上述鼓泡流化區(qū)10的基部的濃縮層11上設(shè)置廢棄物投入口16a。
在上部空間13和鼓泡流化區(qū)10上設(shè)置了測定各爐內(nèi)溫度的溫度計T1、T2，借助于氣體供給系統(tǒng)17的控制系統(tǒng)25a，根據(jù)爐內(nèi)溫度的變化，對一次空氣18和二次空氣19進(jìn)行比例控制。
在控制系統(tǒng)25a中，通過調(diào)整風(fēng)門18b、19b的開度，就能夠限制由鼓風(fēng)機17a輸送的空氣總量及調(diào)整一次空氣與二次空氣的比例。
在控制系統(tǒng)25b中，通過風(fēng)門20b，21b輸送由鼓風(fēng)機17b鼓出的流化用空氣，實現(xiàn)從外循環(huán)部105至鼓泡流化區(qū)10的回流。
由上述風(fēng)門18b按比例控制了的一次空氣18從進(jìn)氣口18a經(jīng)流化空氣分布器18c均勻地分散吹入爐內(nèi)下部，使充填在鼓泡流化區(qū)10的濃縮層11內(nèi)的流化介質(zhì)即流動砂10d以流化開始速度開始流化，形成具有流動砂層表面12a的均勻流化層。此外，將空塔速度提高至鼓泡流化速度以上，利用產(chǎn)生的鼓泡10a對層內(nèi)進(jìn)行攪動。而且，上述均勻流化層形成起泡區(qū)12e并進(jìn)入不均勻流動狀態(tài)，形成鼓泡流化區(qū)10，隨著來自上述砂層面12a的鼓泡10a破裂，粒子就可飛出，由飛出的粒子形成飛濺區(qū)12b。
通過控制上述氣體供給系統(tǒng)17的控制系統(tǒng)25a的風(fēng)門18b的開度，來增減一次空氣18與二次空氣19的比例，并借助于對鼓泡流化區(qū)10的溫度控制以及增減流過上部空間13內(nèi)的循環(huán)粒子束，對上部空間13的懸浮濃度進(jìn)行控制，具體地(懸浮密度)控制在1.5kg/m3～10kg/m3。
利用上述比例控制，相應(yīng)于一次空氣18的增減，利用風(fēng)門19b的開度而減少或增加的二次空氣19，夾帶輸送飛出飛濺區(qū)12b的流化介質(zhì)的粒子。將上述上部空間13所要求的懸浮濃度(懸浮密度)具體地調(diào)整為1.5kg/m3～10kg/m3之間，使之與負(fù)荷的變化相適應(yīng)，之后，再通過由分離器14和密封罐15構(gòu)成的外循環(huán)部105把上述粒子貯存于密封罐15的貯存部內(nèi)。貯存的粒子通過流化空氣回流到上述鼓泡流化區(qū)10的濃縮層11內(nèi)。上述上部空間13內(nèi)的燃燒熱量也回流到鼓泡流化區(qū)10內(nèi)，從而可防止該鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的燃燒溫度下降，保持燃燒的穩(wěn)定性。
如圖17的詳細(xì)圖所示，上述廢棄物投入口16a設(shè)置在形成鼓泡流化區(qū)10的下部的濃縮層11的上部，因?qū)胍淮慰諝?8，充填在濃縮層11內(nèi)的流化介質(zhì)砂10d開始流化。接著，當(dāng)一次空氣18進(jìn)一步增速至鼓泡流化開始速度以上時，則在開始流化的流動砂10d中產(chǎn)生許多鼓泡10a，形成起泡區(qū)12e，呈沸騰狀態(tài)。
本發(fā)明中，由于將廢棄物投入口16a設(shè)置在上述濃縮層11的上部和起泡區(qū)12e的邊界附近，因此可在包含濃縮層11的鼓泡流化區(qū)10的深部進(jìn)行燃燒，可實現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒。
即，向劇烈流化的高溫砂層中投入的廢棄物，因水份瞬間蒸發(fā)受到爆破力而破碎后，向上部的起泡區(qū)12e無遺漏地分散。因此，鼓泡流化區(qū)10下部的濃縮層11的區(qū)間內(nèi)也進(jìn)行有效燃燒，所以可使容許負(fù)荷最大。
因為將廢棄物供給到鼓泡流化區(qū)10的比較深部(濃縮層區(qū)11)，故揮發(fā)部分進(jìn)入上部空間13內(nèi)的比例較小，大部分揮發(fā)部分在熱容量大的砂層內(nèi)燃燒，所以可消除負(fù)荷波動造成的影響，還可使?fàn)t內(nèi)溫度穩(wěn)定，保持穩(wěn)定運行。
如前所述，在高溫高壓狀態(tài)下投入流化的流動砂10d中的廢棄物，因水分瞬間蒸發(fā)而承受較大的破碎力，從而能夠阻止灰分熔融生成塊狀物，可防止流動性降低。
使上述功能充分發(fā)揮的廢棄物投入口16a的投入位置H2，最好設(shè)定在距流動狀態(tài)的流動砂層面12a為其全高H1三分之一以上的深度處，另外，助燃燃燒器64的位置和流化介質(zhì)從外循環(huán)部經(jīng)回引管15c返回的投入位置設(shè)在上述廢棄物投入口16a位置的下方，以防止因投入廢棄物而導(dǎo)致砂層溫度下降。
上述裝置運行之際，預(yù)先由上部空間內(nèi)的砂(流化介質(zhì))的容納量來設(shè)定懸浮濃度(懸浮密度)，具體設(shè)定為1.5kg/m3～10kg/m3的范圍，且根據(jù)因?qū)肷岸鴷箯U氣(廢氣溫度為800～1000℃)的溫度降低，設(shè)定粒子(砂)(砂的比熱為0.2Kcal/Kg℃)的平均質(zhì)量流Gs，同時決定二次空氣19的投入高度以及一次空氣18和二次空氣19的總量，設(shè)定循環(huán)量。
設(shè)定一次空氣18與二次空氣19的比例，例如設(shè)定為1比2至2比1，以使懸浮濃度的上限及下限具體(懸浮密度)為1.5kg/～10kg/m3的范圍。
經(jīng)過控制系統(tǒng)25a的風(fēng)門18b、19b將鼓風(fēng)機17a提供的空氣流分支成一次空氣18和二次空氣19，同時將鼓風(fēng)機17b吹出的空氣經(jīng)回流流化空氣的控制系統(tǒng)25b輸送到外循環(huán)部105，使來自密封罐15的流化介質(zhì)回流至鼓泡流化區(qū)10(濃縮層11)內(nèi)。
下面，利用上述第三實施例的圖12示出的時間圖，說明通過上述一次空氣18與二次空氣19的比例控制來控制溫度的狀況。
在本實施例中，一次空氣18和二次空氣19的和一定，且流化介質(zhì)(流動砂)的循環(huán)量也一定。
如圖12所示，當(dāng)爐內(nèi)溫度T1與T2的差ΔT(T1-T2)高于設(shè)定值時，控制系統(tǒng)25a動作，加大一次空氣18的風(fēng)門18b的開度，且減小二次空氣19的風(fēng)門19b的開度，這樣，在增加一次空氣18的比例的同時，減少了二次空氣19的比例，使鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2升高，并使上部空間13內(nèi)的溫度T1降低。
相反地，當(dāng)上述溫度T1與T2的差ΔT(T1-T2)低于設(shè)定值時，減小一次空氣18的風(fēng)門18b的開度，且加大二次空氣19的風(fēng)門19b的開度，這樣，在減少一次空氣18的比例的同時，增加了二次空氣19的比例，使鼓泡流化區(qū)10內(nèi)的溫度T2降低，并使上部空間13內(nèi)的溫度T1升高。
然而，由于一次空氣18與二次空氣19的比例控制實際上是對彼此處于相反關(guān)系的鼓泡流化區(qū)10和上部空間13的容納量及懸浮濃度的控制，因此該控制范圍有限，但是從設(shè)置在鼓泡流化區(qū)10的深部(濃縮層區(qū))的廢棄物投入口16a投入的廢棄物，可在包括熱容量大的砂層在內(nèi)的流化層整個區(qū)域內(nèi)燃燒，所以可大范圍地解決因負(fù)荷的性狀變化造成的溫度急劇上升的問題。
發(fā)明的效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，從流化層下方吹入流化用的一次空氣，將流化介質(zhì)吹到飛濺區(qū)，吹起的流化介質(zhì)由導(dǎo)入飛濺區(qū)的二次空氣相伴輸送到上部空間區(qū)內(nèi)，所以保持循環(huán)的流化介質(zhì)容納在上部空間區(qū)內(nèi)，熱容量大的流化介質(zhì)可消除上部空間的溫度變化，使運行保持穩(wěn)定。
因為上述二次空氣使上部空間內(nèi)的吸收了燃燒熱的高溫流化介質(zhì)經(jīng)外部回流部回流到鼓泡流化區(qū)的濃縮層即稠密床內(nèi)，所以能夠提供這樣一種焚燒爐，這種焚燒爐可以將該稠密床的砂層維持在適當(dāng)溫度，還可提高爐床水分負(fù)荷的上限，這有利于有效利用空氣，減少維持砂層溫度用的燃料等，減少廢氣量及保持廢氣溫度適當(dāng)，以及降低燃料費用。
通過調(diào)整上述一定量的一次空氣與二次空氣的供給比例，來控制二次空氣吹入位置上部的流化介質(zhì)的容納量，調(diào)整上部空間的懸浮濃度，隨時控制上部空間的熱容量，以便與負(fù)荷的變動相適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，通過增減流化氣體的一次空氣，就能夠改變鼓泡流化區(qū)的層膨脹引起的流化層的高度、以及包含飛出高度在內(nèi)的飛濺區(qū)的高度[圖1中的12g(TDH)]，通過增減位于飛濺區(qū)內(nèi)的二次空氣投入位置上方的隨二次空氣流動的流化介質(zhì)的容納量，就能夠?qū)⑸喜靠臻g的懸浮濃度(懸浮密度)具體調(diào)整到1.5kg/m3～10kg/m3之間。
根據(jù)本發(fā)明，因為將二次空氣投入鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上部的不連續(xù)空間即飛濺區(qū)內(nèi)，所以因一次空氣和二次空氣總量的限制，能夠根據(jù)廢棄物的性狀及投入量，使規(guī)定量的流化介質(zhì)經(jīng)上部空間區(qū)回流至低溫的鼓泡流化區(qū)內(nèi)，可消除燃料浪費，使廢氣溫度保持正常。
此外，因由比例控制部控制一次空氣與二次空氣的供給比例，所以可根據(jù)負(fù)荷的變化控制上部空間區(qū)及鼓泡流化區(qū)的熱容量。
根據(jù)本發(fā)明第三、四、五、十七、十八、十九、二十方面，可調(diào)整上述一定量的一次空氣與二次空氣的供給比例，控制二次空氣的吹入位置上部的流化介質(zhì)容納量，調(diào)整上部空間區(qū)的懸浮濃度，隨時控制該上部空間區(qū)的熱容量，就能夠適應(yīng)負(fù)荷的變化，同時，對于一次空氣夾帶的粒子密度，還可根據(jù)有高度差的二次空氣吹入位置改變上部空間區(qū)的懸浮濃度，二次空氣的吹入位置越接近流化層的砂層面，便越能更大幅度地改變上部空間的懸浮濃度。
根據(jù)本發(fā)明第六、七方面，將經(jīng)過上部空間區(qū)相伴輸送的流化介質(zhì)貯存在密封罐內(nèi)，通過對吹入回流動罐區(qū)的回流控制用的空氣進(jìn)行控制，使流化介質(zhì)回流到鼓泡流化區(qū)的濃縮層內(nèi)，因此，上述上部空間區(qū)內(nèi)的燃燒熱回流到濃縮層，同時增加了流化介質(zhì)的充填量，能夠?qū)ι喜靠臻g區(qū)的懸浮濃度進(jìn)行調(diào)整，更確實地消除隨負(fù)荷變化而產(chǎn)生的上部空間區(qū)的局部溫度異常及隨著時間變化的溫度異常。
根據(jù)本發(fā)明第八、九、十、十一方面，由于把從流化層下部的排出口夾帶排出的流化介質(zhì)貯存在緩沖罐內(nèi)，可根據(jù)負(fù)荷大小，由形成的循環(huán)部向爐內(nèi)供給流化介質(zhì)，來調(diào)整上部空間區(qū)的懸浮濃度，因此，可根據(jù)該上部空間區(qū)內(nèi)的燃燒狀況，向爐內(nèi)的燃燒部(上部空間區(qū))投入適量的流化介質(zhì)，增減上部空間區(qū)內(nèi)的容納量，調(diào)整懸浮濃度，這樣就能夠大幅度地適應(yīng)負(fù)荷的變化。
此外，根據(jù)本發(fā)明第十二、十三方面，使投入廢棄物的水分瞬間蒸發(fā)引起破碎性提高，防止了灰熔融而結(jié)成的塊狀物的發(fā)生，能夠?qū)⑵扑榈膹U棄物無遺漏地分散在包含濃縮層在內(nèi)的整個起泡區(qū)內(nèi)，可以在鼓泡流化區(qū)的深部完全燃燒。
權(quán)利要求
1.一種流化床焚燒爐，該焚燒爐具有飛濺區(qū)和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)，其中飛濺區(qū)是這樣形成的，即隨著從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時使流化介質(zhì)鼓泡流化的、鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子便被吹起而形成飛濺區(qū)，其特征在于，它具有以下部分將上述粒子與導(dǎo)入上述飛濺區(qū)內(nèi)的二次空氣相伴輸送到上述上部空間區(qū)內(nèi)的相伴流化區(qū)；從流經(jīng)上述上部空間內(nèi)的含有氣體和上述流化介質(zhì)的流化體中分離出上述粒子，并使其回流到所述鼓泡流化區(qū)的回流部；根據(jù)上述上部空間區(qū)和鼓泡流化區(qū)的溫度差調(diào)整上述一次空氣與二次空氣供給比例的比例控制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流化床焚燒爐，其特征在于，上述比例控制部具備開閉上述一次空氣流向上述流化層內(nèi)的供給通路的第一風(fēng)門、和開閉上述二次空氣流向上述飛濺區(qū)的供給通路的第二風(fēng)門，并能調(diào)整這兩個風(fēng)門的開度比例。
3.一種流化床焚燒爐，該流化床焚燒爐具有飛濺區(qū)和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)，其中飛濺區(qū)是這樣形成的，即隨著從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時使流化介質(zhì)鼓泡流化的、鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成飛濺區(qū)，其特征在于，具有將上述粒子與導(dǎo)入上述飛濺區(qū)內(nèi)的二次空氣相伴輸送到上述上部空間區(qū)內(nèi)的相伴流化區(qū)；沿爐子高度方向設(shè)置多級向上述飛濺區(qū)供給二次空氣的二次空氣供給部，具有對該多級二次空氣供給部的開關(guān)進(jìn)行控制的二次空氣控制裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流化床焚燒爐，其特征在于，還具有從流經(jīng)上述上部空間區(qū)內(nèi)的含有氣體和上述流化介質(zhì)的流化體中分離出上述粒子，并使上述粒子回流到上述鼓泡流化區(qū)的回流部；根據(jù)上述上部空間區(qū)與鼓泡流化區(qū)的溫度差調(diào)整上述一次空氣與二次空氣的供給比例的比例控制部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流化床焚燒爐，其特征在于，上述二次空氣控制裝置根據(jù)上述上部空間區(qū)與鼓泡流化區(qū)的溫度差控制上述多級二次空氣供給部的開度。
6.一種流化床焚燒爐，該焚燒爐具有下述幾部分隨著從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時使流化介質(zhì)鼓泡流化的、鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂、流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成的飛濺區(qū)；和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)；將上述粒子與導(dǎo)入上述飛濺區(qū)內(nèi)的二次空氣相伴輸送到上述上部空間區(qū)內(nèi)的相伴流化區(qū)；從流經(jīng)上述上部空間內(nèi)的含有氣體和上述流化介質(zhì)的流化體中用分離裝置分離出上述粒子、并使其回流到上述鼓泡流化區(qū)的回流部，其特征在于，在上述回流部的上述分離裝置的下方設(shè)有密封罐，該密封罐用于臨時存貯由該分離裝置捕集到的粒子，并通過回引管使其回流到上述鼓泡流化區(qū)；該密封罐具有貯留罐區(qū)和回流罐區(qū)，該貯留罐區(qū)利用從下方吹入的存貯控制用空氣，將上述分離裝置捕集的粒子貯存起來，回流罐區(qū)利用經(jīng)該貯留罐區(qū)從下方吹入的回流控制用空氣，使上述粒子回流到回引管側(cè)；通過控制來自上述回流罐區(qū)下部的回流控制用空氣的吹入量，對流向上述鼓泡流化區(qū)的流化介質(zhì)進(jìn)行回流控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流化床焚燒爐，其特征在于，還具備根據(jù)上述上部空間區(qū)與鼓泡流化區(qū)的溫度差調(diào)整上述一次空氣與二次空氣的供給比例的比例控制部。
8.一種流化床焚燒爐，該焚燒爐由下述流化床爐構(gòu)成，這種流化床爐具有飛濺區(qū)和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)，其中飛濺區(qū)是這樣形成的，即隨著從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時使流化介質(zhì)鼓泡流化的、鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成飛濺區(qū)，向上述飛濺區(qū)導(dǎo)入二次空氣，由該二次空氣經(jīng)上部空間把上述吹起的粒子相伴輸送到爐外，相伴輸送的粒子經(jīng)外循環(huán)部回流到上述鼓泡流化區(qū)，其特征在于設(shè)置了用于貯存從上述流化層下部的不燃物排出口相伴排出的流化介質(zhì)的緩沖罐，根據(jù)上述流化層爐內(nèi)負(fù)荷的狀態(tài)，將貯存于上述緩沖罐內(nèi)的流化介質(zhì)供給到爐內(nèi)，同時根據(jù)上部空間內(nèi)的檢測溫度控制該供給量。
9.一種流化床焚燒爐，該焚燒爐由下述流化床爐構(gòu)成，這種流化床爐具有飛濺區(qū)和設(shè)在該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)，其中飛濺區(qū)是這樣構(gòu)成的，即隨著從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時使流化介質(zhì)鼓泡流化的、鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成飛濺區(qū)，向上述飛濺區(qū)導(dǎo)入二次空氣，由該二次空氣經(jīng)上部空間把上述吹起的粒子相伴輸送到爐外，相伴輸送的粒子經(jīng)外循環(huán)部回流到上述鼓泡流化區(qū)，其特征在于設(shè)置了用于貯存從上述流化層下部的不燃物排出口相伴排出的流化介質(zhì)的緩沖罐和控制上述一次空氣與二次空氣比例的控制裝置；根據(jù)上述流化床爐內(nèi)負(fù)荷的狀況，分別對上述一次空氣與二次空氣的比例、以及將貯存于上述緩沖罐內(nèi)的流化介質(zhì)供給到爐內(nèi)的供給量進(jìn)行控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流化床焚燒爐，其特征在于，根據(jù)爐內(nèi)規(guī)定區(qū)內(nèi)的檢測溫度，控制從緩沖罐供給爐內(nèi)的流化介質(zhì)的供給量，并根據(jù)上部空間內(nèi)的溫度與鼓泡流化區(qū)內(nèi)的溫度之差，用上述控制裝置控制一次空氣與二次空氣的比例。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的流化床焚燒爐，其特征在于，由上述控制裝置控制上述比例，使一次空氣和二次空氣的和保持一定。
12.一種流化床焚燒爐，該流化床焚燒爐具有下述部分飛濺區(qū)和位于該飛濺區(qū)上方的上部空間區(qū)，其中飛濺區(qū)是這樣形成的，即從流化層下方吹入流化用的一次空氣同時使流化介質(zhì)鼓泡流化的鼓泡流化區(qū)由濃縮層區(qū)和位于該層區(qū)上部、并具有沸騰狀砂層面的起泡區(qū)構(gòu)成，隨著該鼓泡流化區(qū)的流動砂層面上的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成飛濺區(qū)；將上述粒子與導(dǎo)入上述飛濺區(qū)內(nèi)的二次空氣相伴輸送到上述上部空間區(qū)內(nèi)的相伴流化區(qū)；和從經(jīng)上述上部空間區(qū)內(nèi)的包含氣體和上述流化介質(zhì)的流化體分離出上述粒子，并使其回流到上述濃縮層區(qū)的回流部，其特征在于在上述濃縮層區(qū)設(shè)置用于投入燃燒對象即廢棄物的廢棄物投入口，使在包括上述濃縮層及起泡區(qū)在內(nèi)的流化層內(nèi)進(jìn)行的燃燒成為可能。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的流化床焚燒爐，其特征在于，在上述廢棄物投入口的等高位置上或其下方位置上，設(shè)置有來自上述回流部的回流流化介質(zhì)的投入口和助燃燃燒器安裝部。
14.一種流化床焚燒爐的運行方法，其特征在于，從流化層下方將流化用的一次空氣吹入，使流化介質(zhì)鼓泡流化，同時隨著該鼓泡流化區(qū)的流動砂層面的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成飛濺區(qū)，將二次空氣導(dǎo)入該飛濺區(qū)內(nèi)，由該二次空氣將飛出飛濺區(qū)的流化介質(zhì)經(jīng)位于其上方的上部空間相伴輸送到爐外，而且通過外部回流部使上述粒子返回到上述鼓泡流化區(qū)，進(jìn)而，通過調(diào)整上述一次空氣與二次空氣的比例來調(diào)整上述上部空間的熱容量和保持砂層溫度一定。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的流化床焚燒爐的運行方法，其特征在于，利用上述一次空氣與二次空氣的比例調(diào)整，來調(diào)整上部空間的懸浮濃度及粒子循環(huán)量。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的流化床焚燒爐的運行方法，其特征在于，利用上述一次空氣與二次空氣的比例調(diào)整，把上部空間的懸浮濃度(懸浮密度)調(diào)整在1.5kg/m3～10kg/m3之間。
17.一種流化床焚燒爐的運行方法，其特征在于，從流化層下方吹入流化用的一次空氣，使流化介質(zhì)鼓泡流化，同時隨著該鼓泡流化區(qū)的流動砂層面的鼓泡破裂，流化介質(zhì)的粒子被吹起而形成飛濺區(qū)，在該飛濺區(qū)上設(shè)置具有高度差的多級二次空氣導(dǎo)入裝置，從多級二次空氣導(dǎo)入裝置中有選擇地導(dǎo)入二次空氣或控制比例同時導(dǎo)入二次空氣，利用該二次空氣使飛出飛濺區(qū)的流化介質(zhì)經(jīng)其上方的上部空間帶到爐外，上述二次空氣通過投入位置的高度差的選擇來調(diào)整該投入位置上部的上部空間的懸浮濃度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的流化床焚燒爐的運行方法，其特征在于，使伴隨輸送到爐外的流化介質(zhì)經(jīng)過外回流部返回到上述鼓泡流化區(qū)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的流化床焚燒爐的運行方法，其特征在于，利用上述一次空氣與二次空氣的比例調(diào)整，來調(diào)整上部空間的懸浮濃度以及粒子循環(huán)量。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的流化床焚燒爐的運行方法，其特征在于，利用上述一次空氣與二次空氣的比例調(diào)整，將上述上部空間區(qū)的懸浮濃度(懸浮密度)調(diào)整在1.5kg/m3～10kg/m3范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種流化床焚燒爐,這種焚燒爐在燃燒高含水率的下水道污泥或城市垃圾等廢棄物時,可提高流化床爐的上部空間的熱容量,可消除因其負(fù)荷的變化或廢棄物的性狀變化而引起的局部溫度異常及時間性的溫度異常,從流化層下方吹入一次空氣,使流化介質(zhì)鼓泡流化,隨著該鼓泡流化區(qū)的流動砂層面的鼓泡破裂,粒子被吹起而形成飛濺區(qū),向該飛濺區(qū)導(dǎo)入二次空氣,由該二次空氣將飛出飛濺區(qū)的流化介質(zhì)通過其上方的上部空間輸送到爐外,同時通過外回流部使上述粒子回流到上述鼓泡流化區(qū),此外,通過調(diào)整上述一次空氣與二次空氣的比例來調(diào)整上述上部空間的熱容量和保持砂層溫度一定。
文檔編號F23C10/28GK1273629SQ99801063
公開日2000年11月15日 申請日期1999年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月16日
發(fā)明者清水義仁, 本多裕姬, 田熊昌夫, 鄉(xiāng)田聰央, 笹谷史郎 申請人:三菱重工業(yè)株式會社