專利名稱：低質垃圾焚燒爐以及具有發電設備的低質垃圾焚燒系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對含水率高的低質垃圾進行焚燒處理的焚燒爐，還涉及一種具有利用該焚燒爐的廢熱進行發電的發電設備的低質垃圾焚燒系統。
背景技術：
在發展中城市以及農村積存的垃圾中，有含水率高的低質垃圾或稻草等難以進行焚燒處理的垃圾。
一般在焚燒爐中的自燃界限低位發熱量為3300～4200J/kg(800～1000kcal/kg)。因此，含水率高，低位發熱量不到自燃界限的低質垃圾，難于進行單獨的燃燒，不能穩定地進行焚燒處理。此外，從抑制二氧芑類等有害物質的角度出發，要求維持較高的燃燒溫度，需要使用輔助燃料。輔助燃料使用柴油等石油化工燃料，成為溫室效應和熱島效應的主要原因。
另外，存在難于提高發電效率的問題。
含有較多的生垃圾等含水率高的垃圾的低質垃圾，如圖5(a)所示，在積存于垃圾坑中的期間，產生大量的垃圾污水。每1t低質垃圾產生0.12m3左右垃圾污水，日處理200t的低質垃圾，則每天產生24m3垃圾污水。產生的垃圾污水，通常吹入爐內而被進行焚燒處理。
在圖6中表示現有的點火式焚燒爐。此點火式焚燒爐的結構，被公開在特許第2575256號公報等中。
在點火式焚燒爐60中，使從投入斗61供給到爐內的垃圾通過進料器62送到爐排63上，在該爐排63上進行焚燒，并使垃圾層70向灰燼排出口64側移動，該垃圾層70在其中借助于助燃噴頭66完全燃燒，變成灰燼層71，從灰燼排出口64排出。由焚燒產生的排氣，經過排氣通路65，未燃燒成分被完全燃燒，向外部排出。在同時對垃圾污水進行處理的情況下，將該垃圾污水吹入排氣通路65，使之燃燒、蒸發。
然而，如果向固有熱量較低的低質垃圾中，再吹入大量的垃圾污水而進行焚燒，則由于燃燒溫度降低，出現產生二氧芑類等有害物質的問題，因此為了防止這些有害物質產生，必須增加輔助燃料使用量。
而且，近年來，為了有效利用在焚燒爐中產生的廢熱，開始普及并設發電設備的焚燒系統。如在特開平5-59905號公報、特開平8-61604號公報等中所記述的那樣，是一種通過在焚燒爐所具備的廢熱鍋爐中產生的蒸氣驅動蒸氣渦輪而進行發電的系統。
然而，使用這種并設發電設備的焚燒爐對低質垃圾進行焚燒時，存在發電效率降低的問題。
另一方面，在如圖5(b)所示那樣，在對農村伴隨田間耕作產生的稻草等處理中，在如戶外堆積或者燒荒等沒有進行適當的處理的情況下，由于戶外堆積放置產生甲烷，而促進溫室效應，由于燒荒導致煙害等，都成為造成破壞環境的原因。稻草、稻谷殼、采伐木材等草木生物，雖然也有甲烷發酵而處理的方法，但這種方法存在處理時間長、反應裝置大型化的問題，特別是對稻草進行甲烷發酵時，由于稻草是纖維素類，因此存在分解處理后也要排出未反應物的問題。
此外，還可考慮使用圖6所示的點火式焚燒爐中對稻草進行焚燒處理的方法，但由于稻草容易漂浮，不停留在爐排上而飛散，因而存在飛灰中混入大量粉末炭化物，處理變得繁雜的問題。

發明內容
因此，本發明鑒于上述現有技術的問題點，目的在于提供一種低質垃圾焚燒爐以及具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其對含水率高的低質垃圾也能進行穩定的焚燒處理，而且可以對以往曾被放置、廢棄的稻草等草木生物進行有效利用，還可在利用焚燒爐的廢熱進行發電時，實現提高發電率。
高效垃圾發電的目的，不僅在于作為都市垃圾焚燒發電熔融工廠的內部動力用而利用發電電力的情況，還在于通過賣電等獲得高收入。可以通過在與都市垃圾焚燒發電熔融工廠并設的、地區居民可以利用的余熱利用設施(游泳池、競技設施等)的有效利用，或通過向地區電力公司等賣電而獲得高收入。可以盡早收回都市垃圾焚燒發電熔融工廠等的建設費、相關設施的運轉、經營、保養的費用，或相關設施增設·重建的費用。具體的高效垃圾發電電能的目標大約在0.8MWH/垃圾處理噸以上。高效垃圾發電，還適用于垃圾處理的有償化、PFI事業化[PFI(Private Finance Initiative)有效利用民間資金、經營能力以及技術能力，進行公共設施等的建設、維護管理、運營等的方法]、和JI/CMD事業化[CMD(Clean Development Mechanism)清潔開發機構，JI(Joint Implementation)合作實施]。
因此，本發明為解決所涉及的課題，作為焚燒處理含水率高的低質垃圾的焚燒爐，具有向爐內供給上述低質垃圾的投入斗、和由干燥區域與主燃燒區域以及后燃燒區域構成的燃燒室，其特征在于，設置將稻草等草木生物炭化而生成的炭化物向爐內供給的機構，該炭化物的供給機構構成以便于將炭化物投入上述干燥區域，對上述低質垃圾與上述炭化物一同進行焚燒處理。
另外，在本發明中，在炭化物溫度較低而低于垃圾的燃點，沒有在投入斗內部發生火災的危險的情況下，也可以從投入斗上部開口部投入炭化物，將炭化物與低質垃圾混合后，向焚燒爐內供給。
根據本發明，由于將性狀穩定的稻草等草木生物的炭化物與低質垃圾一同焚燒，因此可以容易吸收低質垃圾的性狀的變動，可以實現穩定的焚燒處理。另外，由于將上述草木生物作為炭化物向爐內供給，因此即使是如稻草那樣容易飛散的草木生物，也可以不飛散地焚燒，可以防止在飛灰中混入粉末炭化物的情況。而且，由于同時焚燒炭化物，可以容易使爐內保持高溫，可以不需要使用輔助燃料，或者抑制為最小限度的使用量。而且，可以有效利用稻草等草木生物，可以防止以往由于草木生物的放置、燒荒而導致產生甲烷、煙害等環境破壞。
此外，上述炭化物與柴油等的液體燃料相比，燃盡需花費時間，因此可通過投入到上述干燥區域，防止未燃燒就直接排出的情況。
另外，在上述發明中，在對含有醫療類廢棄物等特別管理廢棄物的低質垃圾進行焚燒處理的焚燒爐中，優選構成為使上述投入斗為雙重節氣閘結構，以便從該投入斗將封入上述特別管理廢棄物的容器供給到爐內。由此，可以在爐內對以往難以焚燒處理的特別管理廢棄物進行消毒、滅菌。而且，由于可使這些特別管理廢棄物在封入容器的狀態下進行處理，因此可以提高操作性和安全性。進而，由于將投入斗設置為雙重節氣閘結構，即使在直接將容器投入爐內時，由于內部壓力的增大而噴破，內容物蒸發、揮發的情況下，也沒有有害物質向爐外泄漏的危險。
此外，在這里所說的特別管理廢棄物，是指在一般廢棄物或者產業廢棄物中，具有爆炸性、毒性、感染性之外的可能對健康或者生活環境產生損害的性狀的物質。
此外，由于投入上述干燥區域的炭化物在爐排上做成層，故可以防止上述特別管理廢棄物的容器熔融而粘著在爐排上的情況。
另外，低質垃圾焚燒系統，具備具有廢熱鍋爐的焚燒爐；對該廢熱鍋爐產生的蒸氣進行過熱的過熱器；和利用過熱蒸氣進行發電的發電設備，其特征在于，設置使稻草等草木生物炭化的炭化裝置，上述焚燒爐，構成為具有向爐內供給上述低質垃圾的投入斗、和將在上述炭化裝置生成的炭化物向爐內供給的機構，并將在上述炭化裝置產生的熱分解氣體導入上述焚燒爐或者上述過熱器中。
根據本發明，由于對性狀穩定的草木生物的炭化物和低質垃圾一同進行焚燒處理，因此可以穩定地發電。另外，通過有效利用上述炭化裝置產生的熱分解氣體，可以實現提高發電效率。另外，由于使用稻草等草木生物作為炭化物的原料，因此可以在短時間生成炭化物，實現縮短處理時間。且在本發明中的草木生物的前處理中，采取炭化處理而不是干燥處理，是因為在炭化處理中，臭氣產生和腐敗等的穩定性、以及操作性都高的緣故，由此可以使草木生物穩定。
另外，低質垃圾焚燒系統，具備具有廢熱鍋爐的焚燒爐；對該廢熱鍋爐產生的蒸氣進行過熱的過熱器；和利用過熱蒸氣進行發電的發電設備的，其特征在于，設置對從上述低質垃圾中分離出的污水成分進行生物處理的生物處理裝置、和使在該生物處理中產生的污泥脫水得到的脫水污泥炭化的炭化裝置；上述焚燒爐，構成為具有向爐內供給上述低質垃圾中的固態成分的投入斗、和將在上述炭化裝置生成的炭化物向爐內供給的機構，并將在上述炭化裝置產生的熱分解氣體導入上述焚燒爐或者上述過熱器。
根據本發明，由于不需要向焚燒爐內吹入垃圾污水，因此可以穩定地高溫燃燒上述低質垃圾。此外，通過有效利用在上述炭化裝置中產生的熱分解氣體，可以實現提高發電效率。
這時，優選在上述炭化裝置的前段，設置攪拌上述脫水污泥和稻草等草木生物的攪拌機。
另外，可以在上述炭化裝置中，設置上述脫水污泥的供給機構和稻草等草木生物的供給機構，將這些導入直接炭化裝置中，在炭化裝置入口或者炭化裝置內部混合，進行炭化處理。
由此，可以使炭化裝置內的稻草等草木生物不飛散而穩定地進行炭化處理。
另外，在上述低質垃圾含有醫療類廢棄物等特別管理廢棄物的情況下，其特征在于，上述投入斗具有雙重節氣閘結構，將封入上述特別管理廢棄物的容器從上述投入斗供給到爐內，與上述炭化物一同進行焚燒處理，由此，可以在爐內簡單地對特別管理廢棄物進行消毒、滅菌。
另外，低質垃圾焚燒系統，具備具有廢熱鍋爐的焚燒爐；和利用該廢熱鍋爐產生的過熱蒸氣進行發電的發電設備，其特征在于，設置生物處理裝置，對從上述低質垃圾中分離出的污水成分進行水稀釋，進行生物處理；和炭化裝置，使在該生物處理中產生的污泥脫水得到的脫水污泥炭化，并設置將上述生物處理裝置以及上述炭化裝置產生的水分放出的線路，上述焚燒爐，構成為具有從在上述低質垃圾中分離出污水成分后的固態成分供給至爐內的投入斗和將在上述炭化裝置中生成的炭化物供給至爐內的機構。
就這樣，通過設置成在焚燒爐中將上述低質垃圾與上述炭化物一同焚燒的構成，即使是含水率高的低質垃圾，也能維持穩定的燃燒狀態。
另外，低質垃圾焚燒系統，具備具有廢熱鍋爐的焚燒爐；和利用該廢熱鍋爐產生的過熱蒸氣進行發電的發電設備，其特征在于，設置使不適合焚燒處理的固態物或者液狀物炭化的炭化裝置，將在上述炭化裝置中產生的炭化物和上述低質垃圾一同供給至上述焚燒爐。
不適合上述焚燒處理的固態物，是指例如稻草等草木生物、生物處理后的脫水污泥、其他的污泥等。
由此，可以對以往在焚燒爐中不能處理的廢棄物進行焚燒處理。
另外，低質垃圾焚燒系統，具備具有廢熱鍋爐的焚燒爐；和利用該廢熱鍋爐產生的過熱蒸氣進行發電的發電設備，其特征在于，設置生物處理裝置，對從上述低質垃圾中分離出的污水成分進行水稀釋，進行生物處理；和炭化裝置，使在該生物處理中產生的污泥脫水得到的脫水污泥炭化，并設置向上述焚燒爐供給醫療類廢棄物等特別管理廢棄物的線路、和將在上述炭化裝置中產生的炭化物供給至上述焚燒爐的線路，從而混合焚燒上述炭化物和上述特別管理廢棄物。
由此，可以簡單且安全地對特別管理廢棄物進行焚燒處理，實現降低處理成本。
而且，在這些的發明中，優選設置向上述焚燒爐供給上述低質垃圾的線路，在上述焚燒爐，將上述低質垃圾與上述炭化物以及上述特別管理廢棄物一同混合焚燒。
由此，可以同時對上述炭化物、上述特別管理廢棄物和上述低質垃圾進行處理，可以大幅降低處理成本。
此外，優選將上述炭化裝置中產生的熱分解氣體導入上述焚燒爐進行混合燃燒，而且，也適合將在上述炭化裝置產生的熱分解氣體導入上述廢熱鍋爐中，進行混合燃燒。
此外，可以將上述炭化裝置中產生的熱分解氣體導入上述廢熱鍋爐的過熱部位，進行混合燃燒。
根據這些發明，通過對在上述炭化裝置中產生的熱分解氣體進行有效利用，可以實現提高發電效率。
而且，其特征還在于，設置對在上述廢熱鍋爐中產生的過熱蒸氣進行再過熱的過熱器，將在上述炭化裝置產生的熱分解氣體導入上述過熱器，通過使該熱分解氣體燃燒得到的高溫燃燒氣體，對上述過熱蒸氣進行再加熱。由此，可以進而得到高溫高壓的加熱蒸氣，可以期待進一步提高發電效率。
另外，其特征還在于，在上述焚燒爐中，設置有機物濃度傳感器、溫度計、壓強計、紅外線照相機、亮度計中的至少一個。通過設置這些測量儀器，可以對焚燒爐進行適當的控制。
另外，其特征還在于，將由上述焚燒爐產生的熱分解氣體導入燃氣發動機、燃氣渦輪或者燃料電池，進行發電。由此，可進行高效率發電，并且可以降低工廠的運營成本。
而且，其特征還在于，向產生上述過熱蒸氣的過熱器中，導入使用天然氣燃料、液化天然氣氣燃料或者煤礦氣體燃料的燃氣渦輪或者燃氣發動機的燃燒排氣。就這樣，對于過熱蒸氣的再加熱，也可以構成利用燃氣渦輪、燃氣發動機的燃燒排氣的聯合系統，其中，燃氣渦輪、燃氣發動機將天然氣燃料、液化天然氣氣燃料或者由煤礦產生的煤礦氣體(為可燃性氣體，主成分為甲烷)作為燃料。
如本發明，在進行熱分解氣體與焚燒爐等的組合時，在熱分解氣體的爆炸界限范圍內，在工廠的運轉中、休爐中、啟動·停止操作中等，存在發生氣體爆炸或者粉塵爆炸等事故·災害的危險性。爆炸的原因考慮有熱分解氣體的滯留·逆流、空氣·氧氣的混入、粉塵的增加、熱分解氣體溫度·裝置內表面溫度的變動、熱分解氣體的濃度·組成變動等。裝置內部根據運轉條件不同，具有在大氣壓以下的情況和在大氣壓以上的情況。為了避免種種的爆炸事故，進行基于可以信賴的傳感器等的對裝置內部條件的監視、遠距離數據監視和數據的儲存·保管，以在平時連續避免上述的爆炸條件。需要通過對時間性變動的瞬時值進行實時解析，進行可以在平時連續避免爆炸條件的診斷，在接近爆炸條件的情況下，或者在預測為接近爆炸條件的情況下，需要采取回避的措施。而且，在萬一發生爆炸的情況下，為了減少爆炸氣浪或火災等導致裝置損壞等的損失，需要設置爆炸門·緩和裝置等。但是，需要設置環境保護·凈化設備，遵守環境規范，以便在萬一發生爆炸時，即使是微量的有害物質，也不會向裝置外流出。本發明的工廠設備，可以降低來自裝置的排熱量，并可以消除有害物質對人體的影響、對生態環境的影響。需要把工廠的新式樣作為目標，此工廠的新式樣通過在工廠的周圍設置的綠化·水域·環境設施等，以及工廠周圍的良好的通風結構，可以創造出對熱島效應等無影響的、節省能源的理想的環境。


圖1是本發明的一個實施方式的垃圾焚燒處理的說明圖。
圖2是本發明的實施例1的點火式焚燒爐的縱向剖視圖。
圖3是本發明的實施例2的點火式焚燒爐的縱向剖視圖。
圖4是本發明的實施例3的具有發電設備的垃圾焚燒系統的構成圖。
圖5是對現有的垃圾焚燒處理的說明。
圖6是對現有的點火式焚燒爐的縱向剖視圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖，對本發明優選實施例以例示方式進行詳細的說明。然而在此實施例中所述的構成部件的尺寸、材質、形狀、其相對配置等只要沒有特定記述，其主旨就不是將本發明的范圍限定于此，其只不過是說明例而已。
圖1是本發明的一個實施方式的垃圾焚燒處理的說明圖，圖2是本發明的實施例1的點火式焚燒爐的縱向剖視圖，圖3是本發明的實施例的點火式焚燒爐的縱向剖視圖，圖4是本發明的實施例3的具有發電設備的垃圾焚燒系統的構成圖。
參照圖1對本實施方式的概略進行說明。在本實施方式中，對生垃圾等含水率高的低質垃圾在垃圾坑中存積時產生的垃圾污水、和去水后的低質垃圾分別進行處理。當1t低質垃圾排出0.12m3的垃圾污水時，從一天200t的低質垃圾中會產生24m3/日的垃圾污水。此垃圾污水稀釋至可以進行生物處理的程度，進行生物處理(10)。將在生物處理中產生的處理水放出，另一方面，使污泥脫水(11)直至含水率達到約為80％左右，導入炭化裝置12。此時，脫水污泥為1.5t/日。
另一方面，將在農村回收的稻草，也只以規定量與上述脫水污泥一同導入炭化裝置12中。在該炭化裝置12中生成的炭化物和低質垃圾一同導入焚燒爐30中，進行焚燒處理。此時，將在上述炭化裝置12中產生的熱分解氣體被導入焚燒爐30，作為燃料源。將在該焚燒爐30中產生的廢熱送往并設的發電設備，用于發電。且作為在上述炭化裝置12進行炭化處理的原料，除了以稻草為代表的草木生物，還可以使用生物處理后的脫水污泥、其他污泥等不適合在焚燒爐中進行焚燒處理的固態物或者液狀物。
根據本實施方式，由于將性狀穩定的稻草等草木生物的炭化物與低質垃圾一同焚燒，因此可以容易吸收低質垃圾的性狀的變動，可以實現穩定地焚燒處理。另外，由于將上述草木生物作為炭化物向爐內供給，因此即使是如稻草那樣容易飛散的草木生物，也可以不飛散地焚燒，從而可以防止向飛灰中混入粉末炭化物的情況。而且，由于同時焚燒炭化物，可以容易使爐內保持高溫，可以不需要使用輔助燃料，或者抑制為最小限度的使用量。而且，可以有效利用稻草等草木生物，可以防止以往因草木生物的放置、燒荒而產生甲烷、煙害等的環境破壞。
(實施例1)在圖2中表示本發明的實施例1的點火式焚燒爐30。這種點火式焚燒爐30，其構成具有向爐內供給垃圾24的投入斗31；將垃圾送入爐內的燃燒室的進料器32；爐排33，由可動段和固定段構成，使可動段往復運動而輸送垃圾層41；排出焚燒后的灰燼層42的灰燼排出口34；排氣通路35，位于該爐排33的上方，使排氣中的未燃燒成分燃燒；和二次空氣導入口36，設置在該排氣通路35的周圍，導入二次空氣。
上述爐排33上的空間成為燃燒室，從上述投入斗31側起，由干燥區域、主燃燒區域和后燃燒區域形成。一邊從爐底吹入一次性空氣43，一邊在該燃燒室對通過上述投入斗31以及上述進料器32被導入該燃燒室內的垃圾24進行焚燒。
另外，在焚燒生成的排氣通過上述排氣通路35時，利用從上述二次空氣導入口36導入的二次空氣44，使排氣中的未燃燒成分完全燃燒。
而且，本實施例的主要特征構成，是在上述二次空氣導入口36的上方，設置炭化物供給口37。從該炭化物供給口37提供的炭化物25，被投入上述干燥區域。并且這種炭化物供給口37，不限定在上述二次空氣導入口36的上方，例如在上述進料器32的上方等，只要為向上述干燥區域供給炭化物的位置，可以是任何地方。
在炭化物溫度較低而低于垃圾的燃點，沒有在投入斗31內部發生火災的危險的情況下，也可以將炭化物從投入斗31上部開口部投入，將炭化物與低質垃圾24混合后，向焚燒爐內供給。
從上述炭化物供給口37供給的炭化物25，是使稻草等草木生物炭化而生成的炭化物、或者對從上述低質垃圾中分離處理出的垃圾污水進行生物處理，使生成的污泥炭化而生成的炭化物。
將這些炭化物25時常或者間歇地供給至上述干燥區域，與從上述投入斗31供給的低質垃圾24一同進行焚燒。
由此，可以在高溫下穩定地進行低質垃圾的焚燒處理。
(實施例2)在圖3中表示本發明的實施例2的點火式焚燒爐30。本實施例為低質垃圾中含有醫療類廢棄物等的特別管理廢棄物的情況，這些特別管理廢棄物被封入塑料容器45，在焚燒爐30中連同該容器一并進行焚燒處理。
由于這種焚燒爐30的基本構成與圖2所示的實施例1大致相同，所以對相同的構成省略說明。
本實施例2的主要特征構成，是使向爐內供給垃圾的投入斗31為雙重節氣閘結構這一點。該雙重節氣閘結構由上部節氣閥46和下部節氣閥47構成，通過交互地開閉這些節氣閥，防止將封入上述特別管理廢棄物的容器45向爐內供給時，爐內氣體向外部泄漏的情況。
從上述投入斗31投入爐內的容器45，與使稻草等草木生物炭化生成的炭化物25、或者對從上述低質垃圾中分離出的垃圾污水進行生物處理，使生成的污泥炭化而生成的炭化物25一同在爐排41上焚燒，從灰燼排出口34排出。
炭化物25，平時向爐排41上方的干燥區域供給炭化物25，將上述容器45投在該炭化物25上。由此，可以防止上述容器45熔融而粘著在爐排41上的情況。此外，即使是存放低質垃圾的容器45，也因與炭化物25一同焚燒，可以穩定地進行高溫燃燒。
從投入斗31投入容器45時，也可以從投入斗31供給無需封入容器45的一般低質垃圾和容器45兩者。在此條件下，由于焚燒爐內負壓通過一般低質垃圾料封，所以可以不使用雙重節氣閘結構。容器45可以投入到投入斗31的開口部的前側、后側以及爐的中心部、兩端側的任何位置，也可以分散投入或者集中投入。在滑槽內，容器45加熱軟化·變形·壓實，與一般低質垃圾混合，因此可以在滑槽部實現料封。
接著，對本實施例2的一個具體的實施例進行說明。
作為處理對象的低質垃圾24，含有醫療系廢棄物等特別管理廢棄物，也有與非特別管理廢棄物醫療類廢棄物一同進行處理的情況。在這里，特別管理廢棄物是指一般廢棄物或者工業廢棄物中，具有爆炸性、毒性、感染性以外的可能對健康或者生活環境產生損害的性狀的物質。并且上述醫療類廢棄物中，舉出例如具有感染的危險性的細菌、真菌、病毒等生物危害，致癌性、催畸形性、變異原性、精子毒性、其他毒性物質等化學危害，以及注射針頭、手術刀等銳利的利器等機械危害等。為了防止上述容器45在下部滑槽內部封閉，將容器45制成三邊的長度短于投入斗31的下部滑槽的短邊的長度，優選使之為下部滑槽的短邊的長度的1/2以下的尺寸的塑料，使軟化點和融點在200℃～300℃以下。該容器45的混入量，優選為其他低質垃圾的20質量％以下。
在適用雙重節氣閘結構的情況下，也可以只將容器45向投入斗供給。
容器45的材質，除塑料以外，也可以是紙板制、聚乙烯袋制。
在對上述特別管理廢棄物進行處理時，向投入斗31的內側下部噴灑消毒劑48，對沿投入斗的下部滑槽內壁流下的垃圾污水進行消毒。并且向進料器32噴灑、涂布消毒劑48，對附著在進料器32上的垃圾污水進行消毒。另外，流出到投入斗31、進料器32的外部的經過消毒的垃圾污水，被洗凈水49或者消毒劑沖洗，向爐內噴灑。通過消毒劑防止了焚燒設備儀器的腐蝕。
作為防止腐蝕的方法，可以向消毒劑中混入防腐蝕劑。為了防止進料器32上以及進料臺上的經過消毒的垃圾污水在焚燒爐內流淌，向爐外流出，進料器32的下部進料臺向爐內設置從平面向下的斜坡。向下斜坡的角度，相對水平面為0～5°。為了防止經過消毒的垃圾污水向爐外流出，在進料臺的滑動部安裝刮刀。
將上述焚燒爐30的爐內壓強設為負壓，并將上述排氣通路35的溫度設為800℃以上，使排氣滯留時間為2秒以上。
此外，在上述排氣通路35的上方，設置有機物濃度傳感器50，根據由該有機物濃度傳感器50測得的爐內的有機物濃度，在氧氣發生裝置51中控制一次空氣43的富氧量，調整爐內氧氣濃度。例如，在上述有機物濃度高的情況下，增大富氧量，使爐內氧氣濃度增加，促進排氣中的未燃燒成分的燃燒。
而且，在使爐內的空氣比在1.0以下，使從垃圾中揮發的熱分解氣體在爐內不燃燒，而在設置于爐的下游測的燃氣渦輪或者燃氣發動機中完全燃燒的情況下，為了增加有機物濃度，降低向爐內供給的供給氧氣量和/或供給氧氣濃度，使爐內的氧氣濃度降低。根據由有機物濃度傳感器50測得的爐內的有機物濃度，控制向爐內供給的供給氧氣量和/或供給氧氣濃度、和爐內氧氣濃度。也可以根據測得的爐內氧氣濃度，控制對爐內的供給氧氣量和/或供給氧氣濃度，也可以根據在燃氣渦輪或者燃氣發動機中發電的發電量進行控制，也可以根據在爐內的各部分測得的溫度、壓力進行控制。此外，還可以使用紅外線照相機等，根據在爐內的各部分測得的火焰或者高溫物質表面等的亮度而進行控制，也可以根據節氣閥的開放度，控制供給空氣量、排氣量、熱分解氣體量。還可以在爐的下游側適用燃料電池，進行發電。
這種焚燒爐30中的焚燒處理，首先從投入斗31供給封入上述特別管理廢棄物的容器45，交互開閉上部節氣閥46和下部節氣閥47，將該容器45投到進料器32上，通過該進料器32輸送到上述爐排33上。在該爐排33上，從炭化物供給口37供給的炭化物25形成層，將容器45投入到該炭化物的層上。然后，對該炭化物25、上述容器45、以及其他的低質垃圾一同進行焚燒處理。上述容器45在燃燒室的干燥區域軟化，熔融，內容物因爐排的攪拌效果而與其他的低質垃圾混合。這些混合垃圾被高溫的燃燒火焰焚燒，滅菌。
就這樣，在本實施方式中，可以容易并安全地對以往在焚燒爐中難于處理的由感染性醫療類廢棄物或特別管理廢棄物構成的特別管理廢棄物進行處理。
從投入斗31投入容器45時，也可以從投入斗31供給無需封入容器45的一般低質垃圾和容器45兩者。在此條件下，由于焚燒爐內的負壓通過一般低質垃圾料封，所以可以不使用雙重節氣閘結構。容器45可以投入到投入斗31的開口部的前側、后側以及爐的中心部兩端側的任何位置，可以分散投入或者集中投入。在滑槽內，容器45加熱軟化·變形·壓實，與一般低質垃圾混合，因此可以在滑槽部實現料封。
(實施例3)圖4是本發明實施例3的具有發電設備的垃圾焚燒系統的構成圖。該系統具有上述實施例1或者實施例2所示的焚燒爐30。
本實施例3的垃圾焚燒系統，具有厭氧生物處理或者好氧生物處理等的生物處理裝置10；進行機械或者化學脫水的脫水機11；攪拌機20；對被處理物間接加熱，使之炭化的炭化裝置12；如上述實施例1或2所示的焚燒爐30；對蒸氣進行過熱，生成過熱蒸氣的過熱器13；通過過熱蒸氣驅動的蒸氣渦輪14；由該蒸氣渦輪14驅動而產生電力的發電機15；回水器16；捕集排氣中的煤塵的袋式集塵器18；和煙囪19。
在袋式集塵器18中，通過吸附·物質過濾·分解·化學反應等，從排氣中含有的有害物質中，高效綜合去除煤煙(含納米粒子)、HCl、SOx、NOx、二氧芑類、六氯苯等有害物質，使其低于排出標準值。防止排氣中含有的有害物質從煙囪排出·擴散而污染大氣，保護環境，使之為對人體以及生態系統沒有影響的環境標準值以下。進而防止向大氣中擴散的有害物質落到地面而污染土壤·海洋·河流·湖泊·地下水等，保護環境，使之為對人體以及生態系統沒有影響的環境標準值以下。通過袋式集塵器18捕集的煤塵(飛灰)，與從焚燒爐30排出的焚燒灰混合，在等離子體灰燼熔融爐等中完全熔融而成為爐渣。由于在爐渣中含有的有害物質不會熔析出來(使之低于熔析標準值)，因此可作為骨料·路基材料等土木建設材料再利用，對人體以及生態系統沒有影響。等離子體灰燼熔融爐的直流電源，可以有效利用在發電機15產生的垃圾焚燒發電電力。
在垃圾坑產生的垃圾污水21，被稀釋到適合生物處理的濃度，在生物處理裝置10中進行生物處理直至處理水可以放出的程度，該處理水被放出，污泥在脫水機11進行脫水。脫水污泥22被導入攪拌機20中，與稻草等草木生物23一同攪拌。在攪拌機20生成的攪拌物被導入炭化裝置12中，形成炭化物25，該炭化物25被送往上述焚燒爐30。
在焚燒爐30中，從投入斗向爐內供給固態垃圾24，將其與上述炭化物25一同焚燒，此固態垃圾24是從上述低質垃圾中分離出上述垃圾污水21后得到的。
另一方面，在上述炭化裝置12中產生的熱分解氣體26被導入過熱器13，成為過熱器13的熱源。并且，通過上述過熱器13對在上述焚燒爐30所具有的鍋爐17中生成的蒸氣進行過熱，通過在這里生成的過熱蒸氣27驅動上述蒸氣渦輪14，通過該蒸氣渦輪14的驅動能量在發電機15產生電力。上述蒸氣渦輪出口蒸氣，在回水器16被冷卻，被送往上述鍋爐17。
并且，也可以將上述熱分解氣體26導入上述焚燒爐30，作為輔助燃料進行利用。
另一方面，在上述焚燒爐30中產生的排氣28，通過袋式集塵器18除去飛灰后，從煙囪19向外部排出。此時，也可以將上述排氣28導入燃氣渦輪、燃氣發動機、燃料電池等(未圖示)，用于發電。
就這樣，根據這種系統，可以在上述焚燒爐30中穩定且高溫地進行焚燒處理，并通過將在上述炭化裝置12中產生的熱分解氣體26導入焚燒爐30或者過熱器13中，實現高效率的發電。
在熱分解氣體26中含有的高溫腐蝕氣體成分濃度低于排氣28中含有的高溫腐蝕氣體成分濃度的條件下，可以進而實現過熱器出口蒸氣條件的高溫高壓化。
過熱器13也可以設置在鍋爐17的內部。
在本實施方式中，在預測到上述炭化裝置12處理后的炭化物25含有與鍋爐17的出口蒸氣的高溫、高壓化不相稱的腐蝕成分的情況下，可以停止向焚燒爐30供給炭化物25，而單獨進行焚燒、熔融。就這樣，優選設置成可以使炭化裝置、生物處理裝置、焚燒爐等分別進行運轉的構成，適當切換而運轉。
根據如上所述的本發明，即使是對含水率高的低質垃圾，也能在高溫下穩定地進行焚燒處理。且可以不像以往那樣放置、戶外焚燒稻草等草木生物，而進行有效利用，可以實現防止甲烷產生，抑制煙害。
而且，通過有效利用在上述炭化裝置產生的熱分解氣體，可以提高發電效率。
權利要求
1.一種低質垃圾焚燒爐，對含水率高的低質垃圾進行焚燒處理，并具有向爐內供給所述低質垃圾的投入斗；和燃燒室，由干燥區域、主燃燒區域、以及后燃燒區域構成，其特征在于，設置向爐內供給將稻草等草木生物炭化生成的炭化物的機構，該炭化物的供給機構構成為便于將炭化物投入所述干燥區域，對所述低質垃圾與所述炭化物一同進行焚燒處理。
2.如權利要求1所述的低質垃圾焚燒爐，在對含有醫療類廢棄物等特別管理廢棄物的低質垃圾進行焚燒處理時，其特征在于，將所述投入斗設為雙重節氣閘結構，以使從該投入斗向爐內供給封入所述特別管理廢棄物的容器。
3.一種具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，具備具有廢熱鍋爐的焚燒爐；對該廢熱鍋爐產生的蒸氣進行過熱的過熱器；和利用過熱蒸氣進行發電的發電設備，其特征在于，設置使稻草等草木生物炭化的炭化裝置，所述焚燒爐，具有向爐內供給所述低質垃圾的投入斗、和將在所述炭化裝置生成的炭化物向爐內供給的機構，并將在所述炭化裝置產生的熱分解氣體導入所述焚燒爐或者所述過熱器。
4.一種具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，具備具有廢熱鍋爐的焚燒爐；對由該廢熱鍋爐產生的蒸氣進行過熱的過熱器；和利用過熱蒸氣進行發電的發電設備，其特征在于，設置對從所述低質垃圾中分離出的污水成分實施生物處理的生物處理裝置；和使將該生物處理中產生的污泥脫水而得到的脫水污泥炭化的炭化裝置，所述焚燒爐，具有將所述低質垃圾中的固態成分供給至爐內的投入斗、和將在所述炭化裝置中產生的炭化物供給至爐內的機構，并將在所述炭化裝置中產生的熱分解氣體導入所述焚燒爐或者所述過熱器。
5.如權利要求4所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，在所述炭化裝置的前段，設置對所述脫水污泥、稻草等草木生物進行攪拌的攪拌機。
6.如權利要求4所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，在所述炭化裝置中，設置所述脫水污泥的供給機構和稻草等草木生物的供給機構，通過該炭化裝置，對所述脫水污泥和所述草木生物進行炭化處理。
7.如權利要求4至6中的任一項所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，在所述低質垃圾含有醫療類廢棄物等特別管理費廢棄物的情況下，所述投入斗具有雙重節氣閘結構，從所述投入斗將封入所述特別管理廢棄物的容器供給至爐內，與所述炭化物一同進行焚燒處理。
8.一種具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，具有廢熱鍋爐的焚燒爐；和利用該廢熱鍋爐產生的過熱蒸氣進行發電的發電設備，其特征在于，設置對從所述低質垃圾中分離出的污水成分進行水稀釋而進行生物處理的生物處理裝置、和使將在該生物處理中產生的污泥脫水而得到的脫水污泥炭化的炭化裝置，并設置使所述生物處理裝置以及所述炭化裝置產生的水分放出的線路，所述焚燒爐，具有將從所述低質垃圾中分離出污水成分而得到的固態成分供給至爐內的投入斗、和將在所述炭化裝置中產生的炭化物供給至爐內的機構。
9.一種具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，具有廢熱鍋爐的焚燒爐；和利用該廢熱鍋爐產生的過熱蒸氣進行發電的發電設備，其特征在于，設置使不適合焚燒處理的固態物或液狀物炭化的炭化裝置，將在所述炭化裝置中生成的炭化物和所述低質垃圾一同供給至所述焚燒爐。
10.一種具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，具有廢熱鍋爐的焚燒爐；和利用該廢熱鍋爐產生的過熱蒸氣進行發電的發電設備，其特征在于，設置對從所述低質垃圾中分離出的污水成分進行水稀釋而進行生物處理的生物處理裝置，和使將在該生物處理中產生的污泥脫水而得到的脫水污泥炭化的炭化裝置，并設置將醫療類廢棄物等特別管理廢棄物向所述焚燒爐供給的線路，和將在所述炭化裝置生成的炭化物向所述焚燒爐供給的線路，對所述炭化物和所述特別管理廢棄物進行混合焚燒。
11.如權利要求10所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，設置向所述焚燒爐供給所述低質垃圾的線路，在所述焚燒爐中，對所述低質垃圾與所述炭化物以及所述特別管理廢棄物一同進行焚燒處理。
12.如權利要求8至10中的任一項所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，將在所述炭化裝置中產生的熱分解氣體導入所述焚燒爐中，使之混合燃燒。
13.如權利要求8至10中的任一項所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，將在所述炭化裝置中產生的熱分解氣體導入所述廢熱鍋爐中，使之混合燃燒。
14.如權利要求8至10中的任一項所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，將在所述炭化裝置中產生的熱分解氣體導入所述廢熱鍋爐的過熱部位，使之混合燃燒。
15.如權利要求8至10中的任一項所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，設置對所述廢熱鍋爐生成的過熱蒸氣進行再過熱的過熱器，將在所述炭化裝置中產生的熱分解氣體導入所述過熱器中，通過燃燒該熱分解氣體得到的高溫燃燒氣體，對所述過熱蒸氣進行再加熱。
16.如權利要求3、4、8、9或者10中的任一項所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，在所述焚燒爐中，設置有機物濃度傳感器、溫度計、壓強計、紅外線照相機、亮度計中的至少一種。
17.如權利要求3、4、8、9或者10中的任一項所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，將從所述焚燒爐產生的熱分解氣體導入燃氣發動機或燃氣渦輪或者燃料電池中，進行發電。
18.如權利要求3、4、8、9或者10中的任一項所述的具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，其特征在于，向生成所述過熱蒸氣的過熱器中，導入使用天然氣燃料或液化天然氣燃料或者煤礦氣體燃料的燃氣渦輪或燃氣發動機的燃燒排氣。
全文摘要
本發明提供一種低質垃圾焚燒爐以及具有發電設備的低質垃圾焚燒系統，可以對含水率高的低質垃圾進行穩定的焚燒處理，可以對以往被放置、廢棄的稻草等草木生物進行有效利用，而且在利用焚燒爐廢熱進行發電時，可以實現高效率發電；焚燒爐(30)，具有向爐內供給低質垃圾的投入斗(31)和由干燥區域與主燃燒區域以及后燃燒區域構成的燃燒室，對含水率高的低質垃圾進行焚燒處理，在與所述投入斗(31)不同的部位，設置將稻草等草木生物炭化生成的炭化物(25)向爐內供給的機構(37)，該炭化物的供給機構(37)將炭化物投入所述干燥區域，對所述低質垃圾與所述炭化物一同進行焚燒處理。
文檔編號F23G5/00GK1664444SQ20041009419
公開日2005年9月7日 申請日期2004年12月31日 優先權日2004年3月3日
發明者小林勝彥, 遠藤雄樹, 甘利猛, 植田良平 申請人:三菱重工業株式會社