循環型多層燃燒爐的制作方法

循環型多層燃燒爐的制作方法
【專利摘要】一種循環型多層燃燒爐，其具有循環部(2)和后燃燒部(3)，該循環部(2)供給使流動介質循環的空氣且同時使污泥燃燒，該后燃燒部(3)向來自循環部(2)的熱分解氣體供給空氣而使其完全燃燒，該循環型多層燃燒爐進行第一控制，在該第一控制中，將與投入污泥量對應的完全燃燒所需的流量的空氣分為規定的比率而對循環部(2)和后燃燒部(3)供給，其中，在第一控制中，在向循環部(2)供給的空氣流量小于使流動介質循環所需的流量的情況下，取代第一控制而進行第二控制，在該第二控制中，將完全燃燒所需的流量的空氣之中的、在循環部(2)使流動介質循環所需要的最低限度的流量的空氣向循環部(2)供給，并將其余部分的空氣向后燃燒部(3)供給。
【專利說明】循環型多層燃燒爐

【技術領域】
[0001]本發明涉及具有循環部和后燃燒部的循環型多層燃燒爐，該循環部供給使流動介質循環的空氣并同時使污泥燃燒，該后燃燒部向來自循環部的熱分解氣體供給2次空氣及3次空氣而使其完全燃燒。

【背景技術】
[0002]如專利文獻I中公開的那樣，循環式流動焚燒爐具有循環部，該循環部通過流動空氣使填充到立管中的由硅砂等構成的流動介質流動，并通過旋風分離器對與燃燒廢氣相伴而從立管排出的流動介質進行回收，使該流動介質經由下降管向立管下部循環并對廢棄物進行焚燒。并且，在該循環式流動焚燒爐的后段具有對燃燒廢氣中的完全燃燒進行確保的預備燃燒部。該循環式流動焚燒爐能夠將含水率、發熱量等不同的大范圍的廢棄物穩定焚燒，因此被用于污水污泥等廢棄物的焚燒處理。
[0003]并且，如專利文獻2中公開的那樣，還存在具有循環部和后燃燒部的循環型多層燃燒爐，該循環部使流動介質循環并供給燃料及I次空氣而使污泥燃燒，該后燃燒部設置于所述循環部的后段，向來自所述循環部的燃燒廢氣供給2次空氣及3次空氣而使其完全燃燒。在該循環型多層燃燒爐的循環部中，以比上述的循環式流動焚燒爐低的低溫抑制燃燒，從而抑制作為溫室效應氣體的N2O的產生量，且在后段的后燃燒部中形成高溫場區域，從而將N2O分解并使未燃燒成分完全燃燒。
[0004]另外，在現有的循環型多層燃燒爐中，以最適合于在循環部進行抑制燃燒且在后燃燒部進行完全燃燒的比率，將與投入污泥量對應的完全燃燒所需的全部空氣量向循環部和后燃燒部分開供給。在該循環型多層燃燒爐中，在每單位時間的焚燒處理量減少的情況下，應向循環部供給的I次空氣量變得小于最低I次空氣量，在低負載運轉后，存在使爐強制停止的情況。在該情況下，采用如下方法，即，在使循環型多層燃燒爐停止之后，使污泥的貯存增加到能夠進行應向循環部供給的I次空氣量成為最低I次空氣量以上的通常運轉為止，然后使循環型多層燃燒爐的運轉重新開始。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2001-263634號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2009-139043號公報


【發明內容】

[0009]發明要解決的課題
[0010]然而，在上述的方法中，在循環型多層燃燒爐中，調機作業極其煩雜且需要相當長的時間，因此在時間上效率低。并且，需要使冷卻了的爐再次升溫，該升溫需要龐大的輔助燃料，因此在輔助燃料的使用量上效率也極低。
[0011]另外，作為避免循環型多層燃燒爐的停止的方法，還存在采用通過輔助燃料來補足投入污泥量的不足量、由此避免應向循環部供給的I次空氣量成為小于最低I次空氣量的方法的情況，在該情況下，輔助燃料的使用量增加，效率仍低。
[0012]本發明鑒于上述情況而提出，其目的在于提供一種循環型多層燃燒爐，即便在循環型多層燃燒爐的運轉從通常運轉向低負載運轉轉變的情況下，也能夠避免循環型多層燃燒爐的停止，且能夠在不增加使用的輔助燃料的每單位污泥處理量的使用量的情況下繼續運轉。
[0013]用于解決課題的方案
[0014]為了解決上述的課題而實現目的，本發明的循環型多層燃燒爐具有循環部和后燃燒部，該循環部供給使流動介質循環的空氣且同時使污泥燃燒，該后燃燒部向來自循環部的熱分解氣體供給空氣而使其完全燃燒，所述循環型多層燃燒爐進行第一控制，在該第一控制中，將與投入污泥量對應的完全燃燒所需的空氣流量的空氣分為規定的比率而對循環部和后燃燒部供給，所述循環型多層燃燒爐的特征在于，在第一控制中，在應向循環部供給的空氣的空氣流量小于使流動介質循環所需的空氣流量的情況下，取代第一控制而進行第二控制，在該第二控制中，將完全燃燒所需要的空氣流量的空氣之中的、在循環部使流動介質循環所需的最低限度的空氣流量以上的空氣向循環部供給，并將其余部分的空氣向后燃燒部供給。
[0015]本發明的循環型多層燃燒爐在上述的發明的基礎上，其特征在于，第二控制是如下的控制:將完全燃燒所需的空氣流量的空氣之中的、在循環部使流動介質循環所需的最低限度的空氣流量的空氣向循環部供給，并將其余部分的空氣向后燃燒部供給。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明的循環型多層燃燒爐，即使在運轉從通常運轉向低負載運轉進行轉變的情況下，也能夠避免循環型多層燃燒爐的停止，且能夠在不增加使用的輔助燃料的每單位污泥處理量的使用量的情況下繼續運轉。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發明的實施方式的循環型多層燃燒爐的結構的示意圖。
[0019]圖2A是表示圖1所示的控制裝置的控制引起的、每單位焚燒處理量的燃料使用量相對于每單位時間的焚燒處理量的變化的一例的說明圖。
[0020]圖2B是表示圖1所示的控制裝置的控制引起的、空氣比相對于每單位時間的焚燒處理量的變化的一例的說明圖。
[0021]圖2C是表示圖1所示的控制裝置的控制引起的、I次空氣流量相對于每單位時間的焚燒處理量的變化的一例的說明圖。
[0022]圖2D是表示圖1所示的控制裝置的控制引起的、循環部出口溫度相對于每單位時間的焚燒處理量的變化的一例的說明圖。

【具體實施方式】
[0023]以下，參照附圖，對用于實施本發明的方式進行說明。
[0024]圖1是表示作為本發明的實施方式的循環型多層燃燒爐的結構的圖。如圖1所示，該循環型多層燃燒爐I具有循環部2和在循環部2的后段設置的后燃燒部3。循環部2具有立管10、旋風分離器20及下降管21。立管10呈大致圓筒形狀，在爐內，在上部形成有稀薄層11，在下部形成有被稱為濃厚層12的、填充的硅砂等流動介質的粒子留存的部分。
[0025]向立管10的下部填充的流動介質通過流動空氣(I次空氣)而在爐內流動，將投入的污泥激烈地攪拌并同時以600?900°C左右使其燃燒。燃燒廢氣(熱分解氣體)與流動介質一起被向旋風分離器20輸送而進行固氣分離，流動介質經由下降管21向立管10的下部循環并將污泥焚燒。由旋風分離器20進行固氣分離后的熱分解氣體向在后段設置的后燃燒部3輸送。
[0026]后燃燒部3形成局部高溫場區域和完全燃燒區域，該局部高溫場區域通過2次空氣而形成在上游，該完全燃燒區域通過3次空氣而形成在下游，在局部高溫場區域中，將從旋風分離器20輸送的熱分解氣體中的N2O分解而進行溫室效應氣體的削減，在完全燃燒區域中，使未燃成分完全燃燒。
[0027]經由污泥供給泵60向立管10的下部供給污泥，污泥供給量作為燃燒處理量而被向控制裝置100輸送。另外，經由閥51、燃料使用量檢測部71向立管10的下部供給燃料70。通過燃料使用量調節器(FIC)41，以使由燃料使用量檢測器71檢測出的燃料使用量成為由控制裝置100指示的控制量的方式對閥51進行開度控制。
[0028]從一次空氣鼓風機80經由閥52向立管10的下部供給I次空氣Al，該I次空氣Al作為污泥的完全燃燒所需的空氣流量的空氣中的一部分空氣。另外，從二次空氣鼓風機90經由閥53向后燃燒部3的上部或中部供給2次空氣A2，來形成局部高溫場區域。而且，從二次空氣鼓風機90經由閥54向后燃燒部3的中部或下部供給3次空氣A3，來形成完全燃燒區域。上述的2次空氣A2及3次空氣A3是污泥的完全燃燒所需的空氣流量的空氣中的其余部分的空氣。
[0029]I次空氣流量調節器42基于未圖示的I次空氣流量檢測器的檢測結果來對閥52的開度進行控制，以將由控制裝置100指示的控制量的I次空氣Al向立管10的下部的濃厚層12供給。2次空氣流量調節器43基于未圖示的2次空氣流量檢測器的檢測結果來對閥53的開度進行控制，以將由控制裝置100指示的控制量的2次空氣A2向后燃燒部3的上部或中部供給。3次空氣流量調節器44基于未圖示的3次空氣流量檢測器的檢測結果來對閥54的開度進行控制，以將由控制裝置100指示的控制量的3次空氣A3向后燃燒部3的中部或下部供給。
[0030]在立管10及后燃燒部3中分別分散配置有多個熱電偶13、33，來計測各自的爐內溫度。
[0031]在該循環型多層燃燒爐I中，在立管10處，供給到下部的污泥借助同樣從下部供給的燃料70及I次空氣Al而進行燃燒，在后燃燒部3處，對于經由立管10及旋風分離器20而排出的熱分解氣體而言，通過向上部或中部供給的2次空氣A2使其在局部高溫場區域燃燒而將燃燒廢氣中的N2O分解，同樣在下部，通過3次空氣A3而在完全燃燒區域使未燃成分完全燃燒。
[0032]從燃料使用量檢測器71、污泥供給流量檢測器61、1次空氣流量檢測器、2次空氣流量檢測器、3次空氣流量檢測器分別將燃料使用量、污泥處理量、I次空氣流量、2次空氣流量、3次空氣流量向控制裝置100輸入，并且從熱電偶13、33分別將立管10的爐內溫度及后燃燒部3的爐內溫度向控制裝置100輸入。另外，還從后燃燒部3將由氣體傳感器35檢測出的O2或N2O等的廢氣成分值向控制裝置100輸入。并且，控制裝置100向燃料使用量調節器41、I次空氣流量調節器42、2次空氣流量調節器43及3次空氣流量調節器44分別輸出作為控制量的、燃料使用量、I次空氣流量、2次空氣流量及3次空氣流量。
[0033]在此，在循環部2中，如上所述，為了根據立管10的爐內容量而在爐內使流動介質分散來確保適度的流動介質密度，需要使固定值以上的I次空氣流量向循環部2內流入。因此，向循環部2流入的I次空氣流量不會變得小于固定值的I次空氣流量(最低I次空氣流量)。
[0034]控制裝置100在向循環部2供給的I次空氣流量超過用于使流動介質分散的最低I次空氣流量的、所謂通常運轉狀態的情況下，進行基于第一控制的第一多層燃燒處理，該第一控制是:在循環部2中，進行使污泥的每單位焚燒處理量的燃料使用量為固定值且使I次空氣比小于I的抑制燃燒，在后燃燒部3中，供給2次空氣A2及3次空氣A3而使來自循環部2的熱分解氣體進一步燃燒，從而使其完全燃燒。
[0035]另外，控制裝置100在向循環部2供給的I次空氣流量成為最低I次空氣流量的、所謂低負載運轉狀態的情況下，進行基于第二控制的第二多層燃燒處理，該第二控制是:在循環部2中，使污泥的每單位焚燒處理量的燃料使用量為與第一多層燃燒處理相同的值，且伴隨向循環部2供給的每單位時間的污泥的焚燒處理量的減少，使I次空氣比逐漸增加到循環型多層燃燒爐I整體的全部空氣比的值，在后燃燒部3中，伴隨向循環部2供給的每單位時間的污泥的焚燒處理量的減少，使2次空氣比及3次空氣比逐漸減少到O值。并且，在向循環部2供給的I次空氣流量為最低I次空氣流量且向循環部2供給的I次空氣比成為全部空氣比的情況下，進行僅在循環部2中使污泥完全燃燒的循環部完全燃燒處理。
[0036]在此，參照圖2A、圖2B、圖2C及圖2D，具體地說明由控制裝置100進行的燃燒控制處理。圖2A表示作為循環型多層燃燒爐I的負載的、與每單位時間的焚燒處理量Br相對的每單位焚燒處理量(lt-cake)的燃料使用量Fr(Nm3/t_cake)。圖2B表示空氣比(I次空氣比ml、2次空氣比m2、3次空氣比m3、全部空氣比m)相對于每單位時間的焚燒處理量Br的變化。另外，圖2C表示I次空氣流量AlV相對于每單位時間的焚燒處理量Br的變化，圖2D表示循環部出口溫度T相對于每單位時間的焚燒處理量Br的變化。需要說明的是，100%負載的焚燒處理量Br具體而言例如為10t/日。因此，75%負載及50%負載的焚燒處理量Br具體而言例如分別為75t/日及50t/日。
[0037]如圖2C所示，該循環部2的最低I次空氣流量AlVmin是焚燒處理量Br為75%負載時的空氣流量。在超過該最低I次空氣流量AlVmin而直至最大I次空氣流量AlVmax的區間、即在75%負載至100%負載的期間，進行上述的第一多層燃燒處理BI。另外，在作為最低I次空氣流量AlVmin的區間、即在75%負載至50%負載的期間，進行上述的第二多層燃燒處理B2，尤其在50 %負載時，進行循環部完全燃燒處理B3。
[0038](第一多層燃燒處理)
[0039]如圖2B所示，在第一多層燃燒處理BI的區間，進行使循環部2中的I次空氣比ml小于1、例如為0.9的抑制燃燒處理。另外，使后燃燒部3中的2次空氣比m2例如為0.1以及使3次空氣比m3例如為0.3而使來自循環部2的熱分解氣體完全燃燒。并且，循環型多層燃燒爐I整體的全部空氣比例如設定為1.3。在該狀態下，污泥的處理量多，循環部2為抑制燃燒狀態，且在后燃燒部3中形成局部高溫場區域，使N2O氣體減少。并且，由于循環部2為抑制燃燒，因此如圖2D所示，在第一多層燃燒處理BI的區間中，循環部出口溫度T例如成為750°C。此外，后燃燒部出口溫度例如成為850°C。
[0040]另外，如圖2A所示，在第一多層燃燒處理BI的區間中，為了維持I次空氣比ml，使每單位焚燒處理量的燃料使用量成為固定值Frl (例如，20 (NmVt-cake))。需要說明的是，固定值Frl由于與單位焚燒處理量對應，因此若焚燒處理量Br增加，則燃料使用量的絕對量增大。
[0041 ](第二多層燃燒處理及循環部完全燃燒處理)
[0042]如圖2B所示，在第二多層燃燒處理B2的區間中，循環部2中的I次空氣比ml雖然小于1，但伴隨負載的減少而單調增大，在50%負載下成為全部空氣比m的值。另一方面，后燃燒部3的2次空氣比m2及3次空氣比m3伴隨負載的減少而單調減少，在50%負載下成為O。即，在50%負載下，僅循環部2完全燃燒，后燃燒部3成為確保完全燃燒的預備燃燒部的作用。在此，在第二多層燃燒處理B2的區間的75%負載下，若使I次空氣比ml直接為1.3且使2次空氣比m2及3次空氣比m3直接為O而不連續地進行控制，則能快速地向循環部2供給較多的空氣。在該情況下，由于向循環部2供給過剩的空氣，因此在循環部2中，需要使該過剩的空氣升溫，從而燃料的使用量增加。因此，在第二多層燃燒處理B2的區間中，隨著負載的減少，使I次空氣比ml、2次空氣比m2及3次空氣比m3分別單調且連續地變化。
[0043]另外，在第二多層燃燒處理B2的區間中，在循環部2中的I次空氣比ml小于1.0的情況下，與第一多層燃燒處理BI的區間同樣，使循環部2為抑制燃燒狀態，且在后燃燒部3中形成局部高溫場區域，來減少隊0。并且，若伴隨著污泥的處理量減少且負載減少而循環部2中的I次空氣比ml連續地增加成為1.0以上，則在循環部2中，成為雖然溫度上升但未達到完全燃燒的程度的燃燒狀態。在該情況下，在后燃燒部3中，雖然與第一多層燃燒處理BI的情況相比溫度下降，但N2O在循環部2中成為比完全燃燒低的狀態。
[0044]在上述的第一多層燃燒處理BI中，即使負載增減，循環部2、后燃燒部3及燃燒處理比率也不發生變化，但在該第二多層燃燒處理B2中，伴隨負載的減少，循環部2中的燃燒處理比率不直接變更而逐漸升高。并且，在50%負載下，進行使循環部2中的燃燒處理比率為100%的循環部完全燃燒處理B3。其結果是，如圖2D所示，在第二多層燃燒處理B2的區間中，循環部出口溫度T隨著從75%負載接近50%負載而例如從750°C高溫化成850°C。需要說明的是，后燃燒部出口溫度例如成為700°C。
[0045]在此，在現有的循環型多層燃燒爐中，如圖2B的虛線所示，即使在75%負載至50%負載的期間，也與100%負載至75%負載之間的第一多層燃燒處理同樣，進行與負載無關地使I次空氣比ml、2次空氣比m2、3次空氣比m3固定的控制。其結果是，如圖2D的虛線所示，即使在75%負載至50%負載的期間，循環部2也進行使循環部出口溫度T成為750°C的抑制燃燒，后燃燒部出口溫度成為850°C。但是，如圖2C所示，在75%負載至50%負載的期間，伴隨負載的減少，作為絕對量的I次空氣流量AlV不減少，因此I次空氣流量AlV變得過剩，如圖2A的虛線所示，對應于該過剩量的空氣而強制地將I次空氣比ml維持為0.9來進行污泥的抑制燃燒用的每單位焚燒處理量的燃料使用量伴隨負載的減少(I次空氣流量AlV的過剩量的增大)而增大。
[0046]與此相對，在該實施方式中，在圖2B的75%負載至50%負載的期間，伴隨負載的減少而使I次空氣比ml增大，從循環部2的抑制燃燒(多層燃燒狀態)向循環部2的污泥的完全燃燒狀態(高溫狀態)轉變，因此不產生I次空氣流量AlV的過剩量的增大這樣的狀態，能夠抑制多余的燃料增加。
[0047]需要說明的是，上述的75%負載或50%負載為一例，根據循環部2的爐容量來決定。
[0048]以上，使用實施方式對本發明進行了說明，但本發明的技術范圍沒有限定為上述實施方式所記載的范圍是不言而喻的。本領域技術人員清楚在上述實施方式中可以施加各種變更或改良。另外，根據本發明的權利要求書的記載可知，施加了這樣的變更或改良后的方式也能夠包含在本發明的技術范圍內。
[0049]符號說明:
[0050]I循環型多層燃燒爐
[0051]2循環部
[0052]3后燃燒部
[0053]10 立管
[0054]11稀薄層
[0055]12濃厚層
[0056]13,33 熱電偶
[0057]20旋風分離器
[0058]21下降管
[0059]35氣體傳感器
[0060]41燃料使用量調節器
[0061]42、43、44空氣流量調節器
[0062]51、52、53、54 閥
[0063]60污泥供給泵
[0064]61污泥供給流量檢測器
[0065]70 燃料
[0066]71燃料使用量檢測器
[0067]80 一次空氣鼓風機
[0068]90 二次空氣鼓風機
[0069]100控制裝置
[0070]Al I次空氣
[0071]A2 2次空氣
[0072]A3 3次空氣
【權利要求】
1.一種循環型多層燃燒爐，其具有循環部和后燃燒部，該循環部供給使流動介質循環的空氣且同時使污泥燃燒，該后燃燒部向來自所述循環部的熱分解氣體供給空氣而使所述熱分解氣體完全燃燒，所述循環型多層燃燒爐進行第一控制，在該第一控制中，將與投入污泥量對應的完全燃燒所需的空氣流量的空氣分為規定的比率而對所述循環部和所述后燃燒部供給，所述循環型多層燃燒爐的特征在于， 在所述第一控制中，在應向所述循環部供給的空氣的空氣流量小于使所述流動介質循環所需的空氣流量的情況下，取代所述第一控制而進行第二控制，在該第二控制中，將所述完全燃燒所需的空氣流量的空氣之中的、在所述循環部使所述流動介質循環所需的最低限度的空氣流量以上的空氣向所述循環部供給，并將其余部分的空氣向所述后燃燒部供給。
2.根據權利要求1所述的循環型多層燃燒爐，其特征在于， 所述第二控制是如下的控制:將所述完全燃燒所需的空氣流量的空氣之中的、在所述循環部使所述流動介質循環所需的最低限度的空氣流量的空氣向所述循環部供給，并將其余部分的空氣向所述后燃燒部供給。
【文檔編號】F23G5/50GK104350330SQ201380030129
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年6月14日 優先權日:2012年6月18日
【發明者】竹下知志, 服部修策, 水野陽一朗, 井上正將 申請人:美得華水務株式會社