TWI436003B

TWI436003B - 二段旋轉流動層式焚化爐的廢棄物的焚化處理方法

Info

Publication number: TWI436003B
Application number: TW97128468A
Authority: TW
Inventors: Yoshio Gomi
Original assignee: Jts Internat Corp
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2014-05-01
Also published as: TW201005230A

Description

二段旋轉流動層式焚化爐的廢棄物的焚化處理方法

本發明是關於一種二段旋轉流動層式焚化爐。特別是關於一種具有以下作用的二段旋轉流動層式焚化爐，可藉由多種多樣化的廢棄物的單獨或混合燃燒的高溫熱分解，而將產生的燃燒氣體中的有害物質轉換為穩定物質使其無害化；而且，可將浮游粒子物質分離除去；而且，利用燃燒排氣所具有的熱能，將加壓空氣轉換為熱風加壓空氣。

通常，廢棄物包括植物性或動物性的食品屑等這些所謂的廚房垃圾、紙．纖維．木．竹．塑膠類．橡膠．皮革．落葉等雜物垃圾、其他的砂土．玻璃．陶瓷器．金屬類等。廚房垃圾和雜物垃圾為含有60%~80%的水分的可燃物，但砂土．玻璃．陶瓷器．金屬類為不燃物。這些可燃物和不燃物的比率幾乎沒有地區差別。混和垃圾為可燃物約占80%，不燃物約占20%的比率。另外，在紙漿(pulp)廢液或石油精製的硫酸渣等其他的各種可燃物中，雖然多少有差異但還是都含有不燃物。而且，隨著化學製品的普及，在從焚化處理設施所產生的焚化灰及燃燒飛灰中，含有大量的屬於劇毒芳香族系有機氯化物的二噁英類或多氯化氧芴類。如這些有害物質流出到自然界，則會出現對自然環境或健康直接帶來影響的弊端，形成大的社會問題。

現在，廢棄物的焚化處理是利用固定爐床式、自動加煤機(烘烤爐)式、流動床式及氣化熔融式等而進行。但是，這些焚化處理方式無法抑制二噁英類或多氯化氧芴類的再合成。在產生的焚化灰及集塵裝置所捕集的燃燒飛灰中，必然含有二噁英類．多氯化氧芴類或重金屬。目前的實際情況是，焚化灰及燃燒飛灰只是利用熔融爐等不停地反復進行再處理，而沒有採取利用特別的焚化方式以抑制二噁英類．多氯化氧芴類等的再合成之措施。

習知的焚化裝置，在關於被焚化物中所混入的石．玻璃．陶瓷器．金屬類等不燃物的處理方面，大部份沒有任何的考慮。即使在焚化裝置的前處理工程中設置不燃物除去裝置或破碎裝置，也無法得到效率良好的焚化處理。除了塵土垃圾以外的可燃物，例如紙漿廢液．硫酸渣也存在同樣的課題。另外，因被焚化物的燃燒所產生的氯化氫(HCl)、氧(O₂ )、一氧化碳(CO)，會因燃燒飛灰中的重金履或燃燒殘留的碳，而再次合成劇毒的二噁英類，並產生多氯化氧芴類，引起重大的社會問題。但是，習知的焚化處理方式無法解決該問題。

在例如日本專利早期公開之特開昭46-892號公報中，揭示有一種從上方將被焚化物投入到傾斜的火床上，並從其下方沿著上方的傾斜的阻碍板吹噴空氣而製作空氣的迴圈流之燃燒裝置。該裝置因為空氣的迴圈不充分，而且被焚化物是直接投入到裝置內，所以存在幾乎不能指望完全燃燒之缺點。

而且，還有一種一段燃燒方式(例如日本專利早期公開之特開昭49-108856號公報)，是從爐的頂部的開口部投入被焚化物，並利用從被焚化物的下部所設置的排氣管吹入的空氣，而使所投入的被焚化物流動化並燃燒之後，再利用排氣管的下部所設置的螺旋輸送機，將不燃物向裝置外排出。但是，當利用這種方式時，在被焚化物所形成的流動層不可能實現完全燃燒，水分多的被焚化物的燃燒形成不完全燃燒。

另外，在日本專利早期公開之特開昭52-90174號公報中記述有一種一段式的燃燒裝置，是在焚化爐的底部設置葉片送料器，並從葉片送料器的下方通過排氣管而吹入空氣。在該燃燒裝置中，是將被焚化物從葉片送料器的一端搬運到該爐內，並利用從該葉片送料器槽的下方所吹入的空氣，而形成被焚化物的流動化。但是，該方法因為是用於一段式燃燒裝置，所以也未必能得到完全的燃燒。

在日本專利早期公開之特開昭55-95016號公報中記述有一種二段燃燒方式的燃燒方法，與前述日本專利早期公開之特開昭52-90174號公報的裝置不同，是將被焚化物從焚化爐主體的流動層室的斜上方投下，並落下到熱媒體(矽砂等)所形成的流動層中而使被焚化物的一部分燃燒，而通過流動層落下到葉片送料器中的被焚化物，是由葉片送料器被粉碎並利用從送料槽所吹噴的空氣和流動層室的中間部所設置的排氣管，形成穩定的流動層，且從該排氣管的上方的一壁向斜上方，還從其對向壁向斜下方，將在該爐外進行了熱交換的空氣從風箱吹入，形成旋轉流動層。在這種情況下，被焚化物可由旋轉流承載而進行完全的燃燒。但是，在投入到爐內的被焚化物中，也經常會混入葉片間隔以上的大石塊或金屬塊等不燃物，所以會產生葉片送料器的旋轉停止，無法順利地進行可燃物的粉碎和不燃物的搬運，因此經常無法進行充分的二級燃燒。而且，存在不得不使焚燒裝置本身臨時停止等基本的缺點。而且，由於被焚化物的燃燒所產生的酸性氣體例如氯化氫等，使得除了特殊例子以外，大部分的該裝置是爐主體內壁的耐火材料顯著劣化，完全損壞該裝置本身的機能，不可能進行焚化處理。因此，為了彌補這些問題而花費的功夫或修繕等所需的經費增大。另外，在焚化裝置內，作為劇毒的芳香族系有機氯化物之二噁英類或多氯化氧芴類等的再合成，幾乎無法抑制。

目前所開發的集塵裝置有(1)旋風除塵器(2)清洗集塵裝置(文丘裏除塵器)(3)電氣集塵裝置(4)袋式除塵器(5)音波集塵裝置。其中，音波集塵裝置在利用音波對處理氣體賦予振動時，浮游粒子彼此衝突而凝集。凝集粒子從外觀上粒徑增大，所以可利用旋風除塵器等而輕鬆地進行捕集。但是，存在因音波而產生的噪音公害問題，現在幾乎不再使用。旋風除塵器因為適用於粒徑5μm~10μm的情況，所以存在無法應對形成問題的1μm左右的含有粒子之缺點。清洗集塵裝置的捕集性能位於旋風除塵器和袋式除塵器之間，因為產生含有大量粉塵的排水，所以需要進行大規模的排水處理。電氣集塵裝置是使帶電粒子沿著正極板方向進行移動並附著在正極板上，而與處理氣體分離。附著粒子的除去，有機械式地利用錘擊等從正極板進行剝離的方法(幹式法)，和利用水流沖去的方法(濕式法)。電氣集塵裝置在各種集塵裝置中，可捕集到最微小的粒子(0.1μm左右)，另外在高溫高壓下也可使用，壓力損失也小(10mm水柱程度)，運轉費用低廉，所以可用于大量的氣體處理用。但是，電氣集塵裝置由於需要高電壓(數千伏特以上)及整流器，所以設備費最高，且在機械式地利用錘擊等剝離附著在正極板上的粒子時(4次以上/時間)，會向大氣中排放大量的粉塵，另一方面，在利用水流沖去的情況下，存在需要排水處理的缺點。袋式除塵器在粉塵堆積在濾布上時，處理氣體壓力的損失增大，所以需要每隔一定時間將粉塵掃落，因此，不可能處理有附著性的粉塵或水分多的處理氣體的集塵。掃落方式有吹入反向氣流或機械振動的方式，但掃落處理過程都是利用中止過濾操作，或者將袋部分為幾個組而依次掃落的方法，是非常不合理的方法，幾乎無法解決前述的問題。

從廢棄物焚化設施的燃燒排氣進行熱能回收的熱交換器，通常最好是盡可能地配置在高溫側。但是，在該燃燒排氣中含有較多的水分和浮游粒子，所以熱交換器和集塵裝置的組合困難。另外，因為在該熱交換器上容易附著浮游粒子，所以必須將該熱交換器設置在低溫側。因此，實際上不能實現有效的熱能回收。

本發明的目的是解決上述的問題，提供一種能夠抑制因被焚化物的燃燒所產生的劇毒二噁英類或多氯化氧芴類等的再合成，有效地對粉塵進行集塵，並有效地回收熱能，防止向大氣中所排出的燃燒氣體的白濁之焚化裝置及焚化方法。

本發明提供一種二段旋轉流動層式焚化爐系統，包括：第一段旋轉流動層室；第二段氣體旋轉室，其與該第一段旋轉流動層室的上部進行流體連通；氣體燃燒室，其與該第二段氣體旋轉室的上部進行流體連通；濕壁式氣體冷卻室，其設置在該氣體燃燒室的上部；濕式超音波集塵裝置，其與該濕壁式氣體冷卻室的上部側面進行流體連通；旋轉用空氣熱交換器及流動用空氣熱交換器，其與該濕式超音波集塵裝置進行流體連通；排氣室，其具有將在該濕式超音波集塵裝置中進行了除塵且在旋轉用空氣熱交換器及流動用空氣熱交換器中進行了熱交換的燃燒排氣排出到系統外之排氣筒；而且，該二段旋轉流動層式焚化爐系統將在該旋轉用空氣熱交換器及流動用空氣熱交換器中進行熱交換所得到的熱能，利用於在該第一段旋轉流動層室、該第二段氣體旋轉室及該排氣筒中產生旋轉流。在該第一段旋轉流動層室中，設置有：圓錐形底板，其設置有多個小孔噴嘴及熱媒體取出口；風箱，其設置在該圓錐形底板的下方；熱風送氣管，其向該風箱中送入加壓空氣；而且，在該圓錐形底板的上方預先填充熱媒體，採用藉由將從該熱風送氣管所送入的加壓空氣通過多個小孔噴嘴，向該圓錐形底板的上方噴出，從而吹起該熱媒體而形成流動層之構成；而且，在該第一段旋轉流動層室上部內壁，設置有切線方向配置多個的小孔噴嘴，在該第一段旋轉流動層室上部外壁，設置有與該呈切線方向配置的多個小孔噴嘴進行流體連通的環狀風箱；而且，在該風箱上安裝有用於送入加壓空氣的熱風送風管，採用將送入到該風箱中的加壓空氣，通過該呈切線方向配置多個的小孔噴嘴送入到該第一段旋轉流動層室中，使形成該流動層的熱媒體進行旋轉之構成。在該第一段旋轉流動層室和該第二段氣體旋轉室之間，設置有被焚化物投入口、中和劑投入口、熱媒體循環口及燃燒嘴，採用將被焚化物、中和劑及熱媒體投入到該流動層中，並使其旋轉且上升到該第二段氣體旋轉室中之構成；而且，在該第二段氣體旋轉室上部內壁上設置有多個小孔噴嘴，並在該第二段氣體旋轉室上部外壁上，設置與該小孔噴嘴進行流體連通的環狀的風箱；而且，在該風箱中安裝有用於送入加壓空氣的熱風送氣管，採用將送入到該風箱中的加壓空氣通過該小孔噴嘴送入到該第二段氣體旋轉室中，使從該第一段旋轉流動層室上升來的燃燒排氣更加旋轉之構成。在該氣體燃燒室上部，設置有與該濕壁式氣體冷卻室進行流體連通之排氣出口管，採用將燃燒氣體及燃燒飛灰導入到該濕壁式氣體冷卻室中之構成。在該濕壁式氣體冷卻室中，設置有爐蓖，以覆蓋該氣體燃燒室的該排氣出口管；而且，在該爐蓖的上面中央部設置有冷卻水入口管，在該爐蓖的下方且在該排氣出口管的外周部，貫通該濕壁式氣體冷卻室外壁而設置有用於傳送高壓空氣的高壓空氣入口管，採用沿著該爐蓖上面連續且平均地送入冷卻水，並在該爐蓖的下端與從該氣體燃燒室上升來的燃燒排氣及飛灰接觸而進行冷卻，且在該排氣出口管的外周部和該濕壁式氣體冷卻室外壁之間的空間中，貯留含有燃燒排氣及飛灰的冷卻水之構成。在該排氣室中設置有：處理氣體入口管，其導入捕集了飛灰後的處理氣體；防白煙用熱風入口管；排氣筒；而且，在該排氣筒的最下段設置環狀的風箱，並在該排氣筒側板上設置切線方向排列的多個小孔噴嘴，在該排氣筒的外側設置送入加壓空氣的熱風送氣管，採用將加壓空氣從該熱風送氣管經由該風箱，再從該小孔噴嘴吹入到該排氣筒中而產生旋轉流之構成。

前述濕式超音波集塵裝置較佳是具有：排氣入口管，其為方形斷面且呈圓錐形；氣體整流板單元；多個壓電元件的振動單元；煙霧分離器；排氣出口管，其為方形斷面且呈圓錐形。

前述旋轉用空氣熱交換器較佳是具有：排氣入口管，其為方形斷面且呈圓錐形；散氣管，其利用高壓空氣除去附著的煤塵；方形斷面的膨脹器；配管，其向前述二段旋轉流動層焚化爐的第一段旋轉流動層室、第二段氣體旋轉室及排氣室送入熱風。

前述流動用空氣熱交換器較佳是具有：管道，其設置在前述旋轉用空氣熱交換器的下部，並與前述旋轉用空氣熱交換器進行流體連通；散氣管，其利用高壓空氣除去附著的煤塵；方形斷面的膨脹器；配管，其向前述二段旋轉流動層焚化爐的底部送入用於產生流動層的熱風；配管，其向前述二段旋轉流動層焚化爐的排氣室內送入排氣；煤塵貯留室；煤塵出口管。

而且，本發明提供一種利用上述二段旋轉流動層式焚化爐系統將被焚化物進行焚化的方法。本方法的特徵在於，藉由從前述被焚化物投入口，對從前述第一段旋轉流動層室旋轉上升來的熱媒體投入被焚化物，並使前述氣體燃燒室內的旋轉流的外側溫度保持在850℃以上，且使旋轉流的中心軸溫度維持在1300℃以上，使被焚化物完全燃燒，並從前述中和劑投入口投入中和劑，使被焚化物的燃燒產物亦即酸性氣體進行中和，並將因被焚化物的燃燒所產生的燃燒氣體及飛灰，由前述氣體燃燒室的前述排氣出口管導入到前述濕壁式氣體冷卻室中，並由前述冷卻水入口管供給冷卻水，且沿著前述爐篦的上面連續且平均地送水，使燃燒排氣及飛灰與冷卻水進行接觸，並使含有燃燒排氣及飛灰的冷卻排水，貯留在前述排氣出口管的外周部和前述濕壁式氣體冷卻室外壁之間的空間中，並從高壓空氣入口管送入高壓空氣，將該燃燒排氣和該飛灰進行混合後排水，且排出殘留的燃燒氣體，並將從前述濕壁式氣體冷卻室所排出的燃燒氣體進行除塵、熱交換之後，返回到前述排氣室中，並上升到前述排氣筒中而產生旋轉流，使燃燒氣體中的水分氣化，並將因燃燒氣體的熱交換所回收的熱能，利用於前述第一段旋轉流動層室、前述第二段氣體旋轉室及前述排氣筒的旋轉流的產生以及前述第一段旋轉流動層室下方的流動層的形成，從而中和燃燒酸性氣體且抑制二噁英類的再合成。

而且，從前述濕壁式氣體冷卻室的上方側面處所設置的前述排氣出口管所排出之含有前述燃燒排氣及燃燒飛灰的氣流，較佳是利用前述濕式超音波集塵裝置的前述氣體整流板單元進行均勻化，並使賦予前述多個壓電元件的振動單元產生的28KHz/S前後音波區域的振動所形成之微細的水滴吸收燃燒飛灰，從燃燒排氣分離，且利用前述煙霧分離器除去燃燒排氣中的剩餘的水滴，接著，將除塵了的燃燒排氣送入到前述旋轉用空氣熱交換器和前述流動用空氣熱交換器中，並在進行了熱交換之後，導入到前述排氣室中。

通常，焚化處理系統中的二噁英類的生成過程被認為是這樣，在二次燃燒室中不能完全燃燒而殘留的未燃燒成分或者前驅物質，在從二次燃燒室通過集塵裝置．熱交換器期間，溫度．環境．觸媒等諸條件恰好齊備，並與燃燒所產生的氯化氫進行反應而生成。在該生成反應中，存在(1)在300~500℃的環境溫度下，煤塵中的重金屬(特別是銅)形成觸媒，而從未燃燒碳等合成二噁英類之反應路徑，和(2)氯苯酚或氯苯等前驅物質分解，接著合成二噁英類之反應路徑。特別是(1)的合成反應，被稱作De NoVo Synthesis(從頭合成)，表示從關聯性低的物質進行的新合成之意思。毒性強的二噁英類由其化學構造也可知，本質上與一氧化碳(CO)或各種碳化氫(HC)等相同，可認為是未燃燒成分的一種。因此，對焚化爐內的二噁英類生成抑制法而言，高燃燒溫度(Temperature)、燃燒氣體的充分滯留時間(Time)及未燃燒氣體和空氣的良好的亂流混合(Turbulence)就最為重要。所以，如以氧氣(O₂ )濃度的控制為前提，而謀求這三項要素的良好平衡，則可抑制大部分的二噁英類的再合成。藉由在謀求了這三項要素的良好平衡的燃燒條件下，將燃燒所產生的氯化氫同時供給到利用生石灰(CaO)所進行的中和處理，而生成穩定無害的氯化鈣(CaCl₂ )和水(H₂ O)。即使在燃燒排氣中存在重金屬的觸媒，氯化鈣(CaCl₂ )和水(H₂ O)也幾乎不進行反應，所以藉由與燃燒排氣相稱之中和劑的自動供給，可提高抑制二噁英類再合成的效果。

燃燒排氣中的飛灰和重金屬類，是由二段旋轉流動層式焚化爐的上部所設置之帶有爐篦的濕壁式氣體冷卻室的冷卻水吸收。吸收了飛灰和重金屬類的冷卻水，是與來自濕式超音波集塵裝置的排水一起，在凝集沉澱式排水處理裝置被分離為處理水和污泥。處理水再次循環到濕壁式氣體冷卻室中，並作為冷卻水進行再次利用。這樣，可使濕式超音波集塵裝置的燃燒排氣中的水分量保持在最小限度，防止飛灰等附著在空氣熱交換器上。因此，可在燃燒排氣的高溫側設置該空氣熱交換器。

而且，在本發明的燃燒裝置中，因為是利用水進行集塵，所以還可解決因音波集塵裝置的音波所導致的噪音公害問題。

另外，在本發明的燃燒裝置中，藉由使放出到大氣中的燃燒排氣的白煙產生旋轉流並與熱風進行混和，可防止白濁。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式詳細說明如下。

以下，根據附圖對本發明的實施形態進行詳細說明。

圖1A所示為關於本發明的主裝置亦即焚化爐的概略剖面圖。二段旋轉流動層式焚化爐1具有第一段旋轉流動層室1-1、與第一段旋轉流動層室1-1的上部進行流體連通之第二段氣體旋轉室1-2、與第二段氣體旋轉室1-2的上部進行流體連通之氣體燃燒室1-3、在氣體燃燒室1-3的上部所設置的濕壁式氣體冷卻室27。

在第1段旋轉流動層室1-1中，設置有：圓錐形底板n，其設置有多個小孔噴嘴3及熱媒體取出口2；風箱4，其設置在圓錐形底板n的下方；熱風送氣管5，其向風箱4送入熱風k。圆锥形底板n呈擂钵状平滑地倾斜。设置有通过圆锥形底板n的中央并穿过最下部的热媒体取出口2。在圓錐形底板n的大致全面範圍內，垂直排列設置有多個小孔噴嘴3。這些小孔噴嘴3與圓錐形底板n的下側處所設置的風箱4連通。在圓錐形底板n的上方填充有熱媒體a。採用藉由使從熱風送風管5所送入的熱風k，通過多個小孔噴嘴3向圓錐形底板n的上方噴出，而吹起熱媒體a形成流動層之構成。熱風k利用圖5所示的帶消音器的送風機76進行送氣，並在利用空氣熱交換器75進行熱交換之後，通過小孔噴嘴3吹入到第一段旋轉流動層室1-1內，將預先填充的熱媒體a吹起而形成流動層爐。

在第一段旋轉流動層室1-1的上部內壁，如圖2所示，設置具有任意角度之切向排列多個的小孔噴嘴6。在第一段旋轉流動層室1-1的上部外壁上，於爐主體1的外板和耐火材料f之間，設置與切向排列多個的小孔噴嘴6進行流體連通之環狀的風箱7。如圖2所詳細表示的，在風箱7中，於爐主體1的外側所設置的環狀集管8的一部分上，安裝有用於送入熱風k的熱風送氣管9。在環狀集管8和風箱7之間，設置有熱風送氣管10、氣閘12及熱風送氣管11。從熱風送氣管9所送入的熱風k，經由環狀集管8、熱風送氣管10、氣閘12及熱風送氣管11被送入風箱7。採用使送入到風箱7的熱風k通過切向排列多個的小孔噴嘴6，吹入到第1段旋轉流動層室1-1，使形成流動層的熱媒體a進行旋轉，而形成穩定的第一段的旋轉流動層。

在第一段旋轉流動層室1-1和第二段氣體旋轉室1-2之間，設置有燃燒嘴17。在与與燃烧燒嘴17的安装位置相同圆圓周上的其它的位置，如圖1A、圖1B、圖1C、圖1D所示，設置有固態被焚化物投入口13、液態被焚化物注入口14、熱媒体循環口15、向斜下方傾斜的中和劑投入口16，採用使固態物被焚化物b、液態被焚化物c、熱媒体a及中和劑g投入到該流動層中並進行旋轉，且上升到第二段氣体旋轉室1-2中之構成。

在第二段氣體旋轉室1-2的上部內壁處，設置有小孔噴嘴18。在第二段氣體旋轉室1-2的上部外壁處，設置有與小孔噴嘴18進行流體連通之環狀的風箱19。如圖3所示，在風箱19中，於環狀集管20的一部分上安裝有送入熱風k的熱風送氣管21。在環狀集管20和風箱19之間，設置有熱風送氣管22、氣閘24及熱風送氣管23。從熱風送氣管21所送入的熱風k，經由環狀集管20、熱風送氣管22、氣閘24及熱風送氣管23，被送入到風箱19。採用從風箱19被送入的熱風k通過小孔噴嘴18，吹入到第二段氣體旋轉室1-2中，使從第一段旋轉流動層室1-1上升來的旋轉流動層更加旋轉，而形成更加強勁的第二段旋轉流動層之構成。

在氣體燃燒室1-3的上部，設置有濕壁式氣體冷卻室27及與其流體連通的排氣出口管25，採用將燃燒氣體h及燃燒飛灰i導入到濕壁式氣體冷卻室27中之構成。

在濕壁式氣體冷卻室27中設置有爐篦42，以覆蓋氣體燃燒室1-3的排氣出口管25。在爐篦42的上面中央部設置有冷卻水入口管40。在爐篦42的下方且在排氣出口管25的外周部，貫通濕壁式氣體冷卻室27的外壁而設置有用於送入高壓空氣的高壓空氣入口管41。採用沿著爐篦42的上面，連續且平均地送入冷卻水l，並在爐篦42的下端，與從氣體燃燒室1-3上升來的燃燒氣體h及燃燒飛灰i接觸而進行冷卻，且使含有燃燒氣體h及燃燒飛灰i的冷卻水l，貯留在排氣出口管25的外周部和濕幣式冷卻室27的外壁間的空間中之構成。

濕壁式氣體冷卻室27的排氣出口管28與濕式超音波集塵裝置72連結。濕式超音波集塵裝置72具有：排氣入口管72a，其為方形斷面且呈圓錐形；氣體整流板單元72b；多個壓電元件的振動單元72c；煙霧分離器72d；排氣出口管72e，其為方形斷面且呈圓錐形。

濕式超音波集塵裝置72通過配管，與旋轉空氣熱交換器73及流動層用空氣熱交換器75相連結。

旋轉用空氣熱交換器73具有：排氣入口管73a，其為方形斷面且呈圓錐形；散氣管78，其利用高壓空氣而除去附著煤塵；方形斷面的膨脹器73b；配管，其向前述二段旋轉流動層焚化爐的第一段旋轉流動層室1-1、第二段氣體旋轉室1-2及排氣室29發送熱風k。

流動用空氣熱交換器75具有：管道75a，其設置在旋轉用空氣熱交換器73的下部，並與旋轉用空氣熱交換器73流體連通；散氣管78，其利用高壓空氣而除去附著煤塵；方形斷面的膨脹器75b；配管，其送入用於使二段旋轉流動層焚化爐的底部產生流動層的熱風k；配管，對二段旋轉流動層焚化爐的排氣室29送入排氣j；煤塵貯留室79；媒塵出口管80。從濕壁式氣體冷卻室27通過排氣出口管28被搬運的燃燒飛灰i，由於來自散氣管78的氣流，而被收集在流動層用空氣熱交換器75下部的煤塵艙79中。

而且，在旋轉空氣熱交換器73上連結有配管，用於向第一段旋轉流動層室1-1的熱風送氣管9、第二段氣體旋轉室1-2的熱風送氣管21及排氣室29下方的排氣入口管30分別送入熱風k(200℃)。另外，在流動層用空氣熱交換器75上連結有配管，用於向第一段旋轉流動層室1-1下方的風箱4送入熱風k(200℃)。

在濕壁式氣體冷卻室27的上方還設置有排氣室29。在排氣室29中，設置有用於使捕集了燃燒飛灰i後的排氣j進行再循環之排氣入口管30、防白煙用熱風入口31和排氣筒32。在排氣筒32的最下段設置有環狀的風箱33。在風箱33中，如圖4所示，於排氣筒32的外側所設置之環狀集管35的一部分上安裝有熱風送氣管39，用於送入熱風k。在環狀集管35和風箱33之間，設置有熱風送氣管35、氣閘38及熱風送氣管36。從熱風送氣管39所送入的熱風k，經由環狀集管33、熱風送氣管36、氣閘38及熱風送氣管37，而被送入到風箱33。採用使送入到風箱33中的熱風k通過切向排列多個的小孔噴嘴34，被吹入到排氣筒32中，與產生旋轉流的排氣j較好地進行混合，使排氣j中的水蒸氣氣化而防止白煙的產生之構成。防白煙用熱風入口管31是設置在與該室29的排氣入口管30相同水準的任意位置上。防白煙用熱風入口管31是與另外設置的熱風產生裝置85相連結。熱風產生裝置85具有油燃燒器85a，是使輔助燃料m和加壓空氣u進行混合並燃燒而產生的燃燒氣體，和從熱風產生裝置85的側面所吸入的空氣t，產生使氣體溫度調整為600℃的熱風e。

下面，對利用本發明的二段旋轉流動層式燃燒爐系統進行被焚化物的燃燒處理之方法加以說明。

固態被焚化物b是在圖5所示的處理物收納箱43中貯留一定容量，並利用電動橫行提升機44和電動座45，移動到壓縮剪斷機46的投入口而裝入。裝入到壓縮剪斷機46中的固態被燃燒物b，切斷為50mm方形以下，並利用圖5所示的第一處理物搬運機47而搬運到處理物貯留槽48，暫時貯留。然後，經由自動切出裝置49，利用第二處理物搬運機50每次搬運定量，並經由供塵裝置51，由前述固態被焚化物投入口13每次投入定量到第一段旋轉流動層室1-1內。

液態被焚化物c臨時貯留在液態被焚化物貯留槽52中。液態被焚化物c的熱量調整中所用的殘渣油p，臨時貯留在殘渣油貯留槽53中。液態被焚化物c及殘渣油p分別利用泵單元54及55發送到混合槽56，並進行熱量調整。然後，將液態被焚化物c及殘渣油p的混合液r，利用泵單元57發送到液態被焚化物注入口14，並利用混合噴霧裝置58在第一段旋轉流動層室1-1內進行噴霧。

這樣被送入到第一段旋轉流動層室1-1內的被焚化物，瞬時乾燥並氣化，且一部分燃燒而完成第一段的燃燒工程。同時，不燃物d在第一段旋轉流動層室1-1內與可燃成分進行分離，並在圓錐形底板n上暫時滯留後，與一部分熱媒體a一起由熱媒體取出口2被搬出到爐外，發送到圖5所示的分級器59，且在分級器59中被分離為熱媒體a和不燃物d。分離的熱媒體a利用圖5所示的熱媒體循環裝置60，搬運到旋轉送料器61。溢出的熱媒体a在熱媒体貯留槽62中臨時貯留后，依次返回到熱媒体循環裝置60，並從第一段旋轉流動層室1-1和第二段氣体旋轉流室1-2之間的內壁上所設置的熱媒體循環口15(參照圖1(C))，每次定量地返回到第一段旋轉流動層室1-1的流動層內而再次進行利用。另一方面，不燃物d利用圖5所示的不燃物搬運機63，發送到不燃物貯留箱64，並進行暫時貯留後，被搬出到系統之外。在本發明中，熱媒體a因為在額定運轉下總是以負壓狀態進行運轉之必要性，所以也提供要求與外部氣體的氣密性之焚化爐與外部氣體間的密封(砂封)。

將中和劑g(CaO等)投入到第一段旋轉流動層室1-1內的旋轉流動層內，並將因固態被焚化物b及液態被焚化物c的燃燒所產生的酸性氣體例如氯化氫等，利用化學反應進行中和處理。中和劑g貯留在中和劑貯留槽65中，並與經由了除濕器66的加壓空氣u進行混合之後，藉由定量切出裝置67每次定量地，利用熱風送氣管68而由中和劑投入口16投入。在本發明中，中和劑g是搭載在旋轉流動層的龍卷流(亂流)上，與燃燒氣體進行直接混合的時間增長，可進行效率良好的中和反應，發揮二噁英類的抑制效果。

燃燒嘴17使重油等高發熱量的輔助燃料m燃燒。輔助燃燒m貯留在輔助燃燒貯留槽69中，並利用油泵單元70進行送油。輔助燃料m與從燃燒用送風機71所發送的高壓空氣o進行混合並燃燒。熱媒體a在旋轉流動狀態下進行點火並燃燒，當爐內溫度上升到規定溫度時，將固態被焚化物b及液態被焚化物c單獨或同時供給到第一段旋轉流動層室1-1內。可利用燃燒嘴17，將龍卷流的外側溫度保持在850℃以上，使固態被焚化物b及液態被焚化物c的燃燒穩定化，且使龍卷流的能量，亦即使龍卷流的中心軸溫度維持在1300℃以上。

對環狀集管20送入熱風k(200℃)，該熱風k是從圖5所示的帶消音器的旋轉用送風機74送氣，並利用旋轉空氣熱交換器73進行熱交換。該熱風k利用氣閘24調整為平均的氧濃度(空氣量)，並送入風箱19，再從各小孔噴嘴18吹出到第二段氣體旋轉流室1-2，形成較第一段旋轉流動層室1-1所產生的旋轉流(龍卷流)更加強勁的第二段的旋轉流。

該第二段的旋轉流(龍卷流)具有將處於旋轉流外側的物質拉向旋轉流的中心之特性。該特性因為使焚化爐1所產生的燃燒氣體(酸性氣體)拉向旋轉流的中心部，所以能夠完全阻止酸性氣體對焚化爐1的內壁面所用的耐火材料f形成的腐蝕，可拉長燃燒氣體在爐內的滯留時間，另外，還可使旋轉流的中心部的溫度保持在1300℃以上。這樣，第二段旋轉流可大致達成酸性氣體的中和處理，和固態被焚化物b及液態被焚化物c的完全燃燒，顯著地抑制二噁英類的產生。

固態被焚化物b及液態被焚化物c，利用第二段氣體旋轉流室1-2所產生的旋轉流進行旋轉，並上升到氣體燃燒室1-3中進行燃燒。燃燒完成後的燃燒氣體h及燃燒飛灰i，由爐主體1的氣體燃燒室1-3的頂部所設置的排氣出口管25排出，並導入到氣體冷卻室(濕壁式)27中。此時，將冷卻水l由爐篦42的中心部所設置的冷卻水入口管40連續且平均地送出，並與上升來的燃燒氣體h及燃燒飛灰i對向接觸。上升的燃燒氣體h及燃燒飛灰i藉由與冷卻水l進行接觸而冷卻到500~400℃，且使含有燃燒飛灰i的排水貯留在氣體燃燒室1-3的排氣出口管25的外周部和濕壁式氣體冷卻室27的外壁之間的空間中。藉由利用壓力空氣入口管41向該排水中送入高壓空氣o，並良好地進行混合，可使燃燒飛灰i的50%以上在排水中均勻地浮游懸濁。含有剩下的燃燒飛灰i的燃燒氣體h利用冷卻水l降溫到500~400℃以後，從氣體冷卻室(濕壁式)27的上部側面處所設置的排氣出口管28排出。另外，採用在氣體燃燒室1-3的頂部設置燃燒氣體緊急排出口26，以防止因未燃燒氣體所導致的爆炸事故之構成較佳。

從排氣出口管28所排出的含有燃燒飛灰i的燃燒排氣j，被發送到圖5所示的濕式超音波集塵裝置72。濕式超音波集塵裝置72捕集含有重金屬類的飛灰，使其從排氣j分離。較佳是利用氣體整流板單元72b進行均勻化後，使在多個壓電元件的振動單元72c產生的28KHz/S前後音波區域，振動所形成之微細的水滴吸收燃燒飛灰，從燃燒排氣分離。燃燒排氣中的剩餘的水滴利用煙霧分離器72d除去。這樣，使飛灰被分離除去後的排氣j，送入到旋轉用空氣熱交換器73及流動用空氣熱交換器75。排氣j在旋轉用空氣熱交換器73中，與從帶消音器的旋轉用送風機74所發送的空氣進行熱交換而將空氣加溫，形成旋轉用的熱風k(200℃)。在流動用空氣熱交換器75中，排氣j與從帶消音器的流動用送風機76所發送的空氣進行熱交換而將空氣加溫，形成流動用的熱風k(200℃)。流動用的熱風k經由配管並通過熱風送氣管5及風箱4，從第一段旋轉流動室1-1的底部導入。旋轉用的熱風k經由配管並通過熱風送氣管9及風箱7被導入到第一段旋轉流動室1-1中，且通過熱風送氣管21及風箱19被導入到第二段氣體旋轉室1-2中，再通過熱風送氣管36及風箱33被導入到排氣筒32中。

另一方面，利用流動用空氣熱交換器75進行了熱交換的排氣j，由引導送風機77進行吸引，並經由配管，而從設置在排氣室29下部的側面的排氣導入管30被導入到排氣室29中。同時，來自熱風產生裝置85的600℃的熱風e從防白煙用熱風入口管31，被導入到排氣室29中。在排氣室29內，排氣j和熱風e(600℃)充分地混合，並上升到排氣筒32中。在排氣筒32中，由旋轉空氣熱交換器73進行了熱交換的熱風k(200℃)作為旋轉流被導入，並與排氣j及熱風e充分地進行混合。這樣，排氣j中的水蒸氣被熱風e及k氣化，所以可防止白煙的產生。處理後的不含有二噁英類等的排氣，從排氣筒32的頂部被排出到系統之外。

另一方面，在導入到旋轉空氣熱交換器73及流動空氣熱交換器75中的排氣j所攜帶的燃燒飛灰i，有時會附著在熱交換器73及75上。這些附著的煤塵(燃燒飛灰)藉由從熱交換器73及75的上部所設置的散氣管78間歇地導入空氣，而貯留在流動空氣熱交換器75的下部所設置的煤塵艙79中。然後，經由雙重氣閘80，利用飛灰搬運機81而搬運到加濕器82上以防止飛散，並在灰艙83中暫時貯留後，搬出到系統之外。

在氣體冷卻室(濕壁式)27及濕式超音波集塵裝置72中所產生的排水q，利用凝集沉澱式排水處理裝置(省略圖示)進行處理。

如以上所說明的，在利用本發明的二段旋轉流動層式焚化爐作為主裝置的焚化處理系統，使焚化爐內產生旋轉流(龍卷流)。可充分地靈活應用二段旋轉流動層式焚化爐的特性，亦即將旋轉流的外側所存在的物質吸引向旋轉流的中心軸之特性，使旋轉流的外側溫度保持在850℃以上，持續地進行穩定的燃燒，且可使旋轉流的能量，亦即，使旋轉流的中心軸溫度維持在1300℃以上。而且，可大幅延長爐內的燃燒氣體的滯留時間，實現99.9999%的大致完全的燃燒。因此，在燃燒排氣中幾乎不含未燃燒碳，因燃燒所產生的酸性氣體(氯化氫)的中和反應效率也良好，能夠阻止二噁英類的再合成。而且，由於在二段旋轉流動層式焚化爐的上部設置有帶爐篦的濕壁式氣體冷卻室，所以可使冷卻水吸收燃燒排氣中的50%以上的浮游懸濁物質(飛灰等)，並利用凝集沉澱式排水處理裝置進行處理，因此，可將燃燒排氣中所含有的水分量保持在最小限度。而且，由於在濕壁式氣體冷卻室內從燃燒排氣中減少固態成分，並利用集塵效率高的濕式超音波集塵裝置，從而可使燃燒排氣中的固態成分(飛灰)激減，能夠在燃燒排氣的高溫側配置空氣熱交換器。這樣，可再次利用從焚化爐所產生的熱能而產生流動層及旋轉流。而且，由於使排氣室和排氣筒產生熱風的旋轉流，所以可使排出到大氣中的燃燒排氣的水蒸氣氣化，防止白濁。結果，能夠顯著地減輕建設．修繕費用及運轉成本。習知的焚化處理系統的主流方法是，使爐的下部所堆積的焚化灰及燃燒飛灰中的二噁英類吸附在活性碳上，並將其進行混合，且利用熔融爐及氣化熔融爐將廢棄物直接進行燃燒熔融。即使是直接燃燒熔融的氣化熔融爐，二噁英類也總是混入到燃燒排氣中，所以，必須不間斷地對燃燒飛灰和吸附在活性碳上的物質進行處理，需要龐大的建設費和運轉成本。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧爐主體

1-1‧‧‧第一段旋轉流動室

1-2‧‧‧第二段氣體旋轉室

1-3‧‧‧氣體燃燒室

2‧‧‧熱媒體取出口

3‧‧‧小孔噴嘴

4‧‧‧風箱

5‧‧‧熱風送氣管

6‧‧‧小孔噴嘴

7‧‧‧風箱

8‧‧‧環狀集管

9、10、11‧‧‧熱風送風管

12‧‧‧氣閘(damper)

13‧‧‧固態被焚化物入口

14‧‧‧液態被焚化物入口

15‧‧‧熱媒體循環口

16‧‧‧中和劑投入口

17‧‧‧燃燒嘴(burner)

18‧‧‧小孔噴嘴

19‧‧‧風箱

20‧‧‧環狀集管

21、22、23‧‧‧熱風送風管

24‧‧‧氣閘

25‧‧‧排氣出口管

26‧‧‧燃燒氣體緊急排出口

27‧‧‧氣體冷卻室(濕壁式)

28‧‧‧排氣出口管

29‧‧‧排氣室

30‧‧‧排氣入口管

31‧‧‧防白煙用熱風入口管

32‧‧‧排氣筒

33‧‧‧風箱

34‧‧‧小孔噴嘴

35‧‧‧環狀集管

36、37‧‧‧熱風送氣管

38‧‧‧氣閘

39‧‧‧熱風送氣管

40‧‧‧冷卻水入口管

41‧‧‧壓力空氣入口管

42‧‧‧爐篦

43‧‧‧處理物收納箱

44‧‧‧電動橫行提升機

45‧‧‧電動座(block)

46‧‧‧壓縮剪斷機

47‧‧‧第一處理物搬運機

48‧‧‧處理物貯留槽

49‧‧‧自動切出裝置

50‧‧‧第二處理物搬運機

51‧‧‧供塵裝置

52‧‧‧液狀被焚化物貯留槽

53‧‧‧殘渣油貯留槽

54、55‧‧‧泵單元

56‧‧‧混合槽

57‧‧‧泵單元

58‧‧‧混合液噴霧裝置

59‧‧‧分級器

60‧‧‧熱媒體循環裝置

61‧‧‧旋轉送料器

62‧‧‧熱媒體貯留槽

63‧‧‧不燃物搬運機

64‧‧‧不燃物貯留箱

65‧‧‧中和劑貯留槽

66‧‧‧除濕器

67‧‧‧定量切出裝置

68‧‧‧熱風送風管

69‧‧‧輔助燃燒貯留槽

70‧‧‧小孔噴嘴

71‧‧‧燃燒用送風機

72‧‧‧濕式超音波集塵裝置

72a‧‧‧排氣入口管

72b‧‧‧氣體整流板單元

72c‧‧‧振動單元

72d‧‧‧煙霧分離器

72e‧‧‧排氣出口管

73‧‧‧旋轉用空氣熱交換器

73a‧‧‧排氣入口管

73b‧‧‧膨脹器

74‧‧‧旋轉用送風機

75‧‧‧流動用空氣熱交換器

75a‧‧‧管道

75b‧‧‧膨脹器

76‧‧‧流動用送風機

77‧‧‧引導送風機

78‧‧‧散氣管

79‧‧‧煤塵艙

80‧‧‧雙重氣閘

81‧‧‧飛灰搬運機

82‧‧‧加濕器

83‧‧‧灰艙

84‧‧‧空氣壓縮機

85‧‧‧熱風產生裝置

85a‧‧‧油燃燒器

a‧‧‧熱媒體

b‧‧‧固態被焚化物

c‧‧‧液態被焚化物

d‧‧‧不燃物

e‧‧‧熱風

f‧‧‧耐火材料

g‧‧‧中和劑

h‧‧‧燃燒氣體

i‧‧‧燃燒飛灰

j‧‧‧排氣

k‧‧‧熱風

l‧‧‧冷卻水(處理水)

m‧‧‧輔助燃料

n‧‧‧圓錐形底板

o‧‧‧高壓空氣

p‧‧‧殘渣油

q‧‧‧排水

r‧‧‧混合液

s‧‧‧新水

t‧‧‧空氣

u‧‧‧加壓空氣

圖1A所示為關于本發明的二段旋轉流動層式焚化炉的概略縱剖面圖，圖1B~圖1D分別表示其一部分的縱剖面圖。

圖2為利用圖1中的A-A線進行切斷的縱剖面圖。

圖3為利用圖1中的B-B線進行切斷的平面圖。

圖4為利用圖1中的C-C線進行切斷的平面圖。

圖5所示為本發明的二段旋轉流式燃燒爐系統的概略系統圖。