[发明专利]固体物料热处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对固体物料，尤其是对垃圾如家庭垃圾和城市垃圾进行热处理的方法。采用这种方法时，使固体物料在第一阶段缺氧的情况下燃烧/气化或者热解，并将第一阶段产生的废气接着在一个次级燃烧室内与含氧的气体状介质混合并充分燃烧尽。

技术现状

目前已知的技术现状是：使块状的固体物料，例如垃圾，在一个输给一级空气的燃烧室内并在一个后续的输给二级空气的次级燃烧室内燃烧。通常固体物料就在燃烧工作炉栅上实现转换。一级空气就在炉栅下输入并流经炉栅层里的孔进入位于炉栅上的固体物料层。

燃烧时在料层里和料层上所产生的废气的成份和温度都随位置和时间有很大的波动。因此对传统的系统来说，随后就借助于二级空气或者说二级空气和再循环的烟气使这些废气混合。二级空气满足以下功能：

-使由燃烧室流出的气体混合；

-输给氧气以保证气体燃尽；

-使流出的气体冷却。

在第一阶段所加入的一级空气大多数足够使燃料充分燃烧，使用二级空气的目的是使排出废气达到横向混合(含CO的气束与含O₂的气束混合)。为了确保充分的混合，输入的二级空气量必须选得相应地多些。但由于空气过量，其缺点是使排出废气量也增加了。

为了消除这种缺点，在EP0607210B1里叙述了一种燃烧固体物料的方法，采用这种方法时除了一级空气之外并不向燃烧炉输入其它的燃烧空气。由于在次级燃烧室内混合得不充分而引起气体燃烧不佳并且导致废气中的环境污染物含量较高，为了改善气体燃烧不佳的这种情况，在EP 0607210B1中就建议，一方面在第一阶段就输给足够的一级空气，以使氧过剩，而另一方面在火焰腔上方和次级燃烧室的下部将水蒸汽喷入燃烧炉内，该水蒸汽由于过压而产生了一个超音速的速度。该方法的缺点是，当第一燃烧阶段空气过多时就在很大程度上使得燃料中所含的氮氧化成NO，而且因此就不能达到较低的氮氧化物(NOx)污染了。

此外还已知有一种对垃圾进行热处理的方法(贝克曼，M和R，索尔茨(Beckmann,M和R.Scholz)：“废物排除的气化方法”中的“垃圾的气化”，斯泼林-德国工程师协会-出版社公司，多塞尔夫，1998,80-109页)，采用这种方法时将炉栅下的一级空气量一直减少，直到使燃料产生气化并形成富含CO的排出废气。该排出废气在一个紧接着的完全分隔开的次级燃烧室里与空气一起燃烧。与传统的炉栅燃烧系统相比第一阶段内添入的空气要显著减小，作为其后果来说，比较有利的是使氮氧化物(NOx)的污染明显减少。但至今这种方法仅处于试验阶段。次级燃烧室与燃烧室完全地隔开并通过一个管子相连接。由于排出气体流过该管子时的紊流而使排出气体实现均匀化。由于设备尺寸较小，而且由于有了连接管使一级燃烧室里排出的废气流有了导向，因此可以不要对一级燃烧室里排出的气流进行混合的装置了，而不会使次级燃烧室之后的排出废气中环境污染物的浓度增高。但是使用一根管子作为次级燃烧室与次级燃烧室的连接在大规模实施时是有不足的(磨损、粘结)。

对本发明的说明

本发明试图避免这些缺点。本发明的任务在于，开发一种对固体物料，尤其是对垃圾进行热处理的方法，采用此方法使固体物料在第一阶段缺氧情况下燃烧/气化或热解，并随后使排出的气体与用来保证完全燃烧所需的含氧介质混合并燃烧，此外排除了第一阶段废气的局部浓度和温度的变化，而且因此使环境污染物，尤其是NOx污染物的浓度减到最小。

按照本发明，达到此目的的方法是使由第一阶段排出的废气在其与含氧介质在一个混合阶段里混合之前主动加入一种气体状的无氧的或缺氧的介质实现均匀化，其目的是为了减少氮氧化物(NOx)，同时使由混合阶段流出的已均匀化了的缺氧废气流在添加入对于完全燃烧所必需的含氧介质之前就流过一个稳定区，其中在稳定区内的停留时间至少应达0.5秒。

本发明的优点在于，由第一阶段流出的气体由于紧接着进行了均匀化，所以当它与燃烧完的空气混合时，其浓度和温度就不再有变化了。若使均匀化的气流在稳定区里缺少空气的情况下(亚化学计量的空气比)附加地停留，那么就可能由于存在的NHx，HCN和CO而使已经形成的NO还原成N₂。因此在按本发明对固体物料进行热处理时所产生的环境污染物最少。