焚化炉的飞灰、底灰的处理系统及其处理程序

摘要

本发明提供一种可对飞灰、底灰进行连续式熔融处理的焚化炉的飞灰、底灰的处理系统，本系统在无氧或有条件供气控制炉温的情形下，利用高温裂解的方式将焚化炉产生的飞灰、底灰熔融为高温熔融液，再由自动控制程序与有害物鉴别技术，对高温裂解产生的气体进行固、液、气三态分离、收集或回收再利用，对于裂解产生的有害气体则可重新送回高温的熔融炉进行有害物的破坏去除，以达到连续处理与完全无毒无害之目的。

说明书

技术领域

本发明涉及一种或多种废弃混合物的处理系统，尤指一种可以连续处理含有有害物质的废弃物，并且能在无毒无害完全处理的条件下，进行连续熔融的焚化炉的飞灰、底灰的处理系统及其处理程序。

背景技术

大型废弃物焚化炉设备可以对大量可燃性废弃物进行焚化处理，可有效减少废弃物的体积。与传统掩埋处理方式相比，更可以减少对掩埋土地的需求量。焚化法虽然具有以上的优点，但是燃烧后残余的物质，如飞灰、底灰，由于仍具有高度的污染性及有害成分，仍然需要进行适当的二次处理。

传统的处理技术是对飞灰、底灰进行高温裂解方式处理，这种设备仅限在单一的熔融炉中，以电浆加热的方式对熔融内缸中所盛装的飞灰、底灰进行高温裂解处理，因此这种技术的处理容量较小，难以适应焚化炉产生的大量飞灰、底灰的处理；另外，这种设备无法完全除去其中的有害物质或有害成分，故不是理想的处理方式。

习知的加热方式是在大气中进行电浆熔融，其产生的气体必须收集处理，不易达到低污染的要求。而且利用电浆产生高温火焰气体，使在熔融缸中的飞灰、底灰熔解的缺点是不易产生约1500℃左右的高温，且降温也不容易。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种无毒、无害焚化炉的飞灰、底灰的处理系统及处理程序。

本发明的另一目的，在于提供一种连续式的焚化炉的飞灰、底灰的处理系统及处理程序。

本发明所揭示的系统可以将飞灰、底灰在无氧的条件下，进行熔融热裂解，热裂解产生的气体除了通过固、液、气三态分离并进行资源回收之外，更能对分离处理后的气体进行有害物的鉴别，经鉴别有害的气体将再度被导引回高温熔融炉的内缸中，对其中所含的有害物质与有害成分进行完全的破坏去除，完成有害物的破坏去除处理的气体最后经燃烧炉燃烧生成无害、无毒的气体排放，进而达到完全无毒、无害的处理结果。

本发明的系统包含有数个熔融炉及其熔融内缸，这些熔融炉可以逐次对飞灰、底灰进行熔融与高温裂解处理。为了防止有害的裂解气体在处理的初期，因为没有达到足够高温的熔融炉对其进行有害物的破坏而被排放，依据本发明较佳的处理程序可以先熔融一炉无害的高温融液后，再开始处理其他装填有飞灰、底灰的熔融炉，并对其进行加温熔融的处理程序，以确保本发明的处理系统，真正达到无害无污染的目的。

本发明的处理程序主要包括以下几项：

1.填入飞灰/底灰的程序；可以选择先将飞灰/底灰装入熔融缸再置入熔融炉，或先将熔融缸置入熔融炉之后再填入或自动控制填入飞灰/底灰。

2.启动电浆加热装置对熔融炉内的熔融内缸进行加热的程序，熔融炉为一种可耐高温的气密炉，可选择在加热前先将其内部进行真空化处理，除了提供无氧的处理环境外，也可由真空气密绝热，减少能源的浪费。

3.裂解产生的气体的鉴别与排出的控制程序；热裂解产生的气体经蒸馏冷凝之后，通过鉴别技术对产生的气体进行安全性鉴别，若是判定仍为有害气体，将再导引送回高温的熔融炉内对有害物进行再次破坏去除。

本发明的有益效果：

当熔融炉的温度达到高温后，不但可以使熔融液中的有害成份去除排出，而且可通过并联或串联方式对其他炉温未达破坏温度的熔融炉所裂解产生的气体进行有害物质的破坏去除处理，达到完全无害、无污染、无风险处理的要求。

若熔融炉温可以存在更高温度的空间，本发明可以应用监测技术，控制产生气体的有害成份与温度的关系值，达到最低污染与无害的要求。

当熔融炉内的飞灰、底灰完全熔融成高温熔融液，经监测炉温与资源回收阀出口的气体，已不须再作资源回收时，即可关闭资源回收阀，并打开废弃产物排放阀；再由PLC自动控制添加物供应阀加入氧气，则熔融液内的有害物可在高温下进行合成氧化，有助于去除不稳定的物质，使其变成稳定且无害的氧化物，除了可由燃烧炉排放外，也可由PLC控制单独排放，可依据生成物的无毒、无害及处理经费而定，达到最省钱、最有效的处理的目的。

利用多个热熔融裂解单元的连续运行操作，可以实现连续处理的目的，以实现商业化的运行能力。

附图说明

图1，为本发明系统配置的方框图。

图2，为本发明添加物供应单元系统的架构图。

图3，为本发明热熔融裂解单元实现真空绝热系统的架构图。

具体实施方式

为对本发明的技术内容、技术特征及其效果能有更进一步的了解和认识，兹举较佳实施例，并配合附图详细说明如下：

参见图1、2，一种焚化炉的飞灰、底灰的处理系统，包括有：

数个热熔融裂解单元10(i)(i＝1-N)，其包含有：

熔融内缸11(i)(i＝1-N)，用于盛装待处理的焚化炉飞灰与底灰；

熔融炉12(i)(i＝1-N)，用于承载熔融内缸11(i)，提供熔融裂解飞灰、底灰所需的高温/高热，例如配备一电浆加热器13(i)(i＝1-N)，提供所需的加热温度；

燃烧处理单元20，设有一燃烧炉21及空污处理设施22，用于对热裂解产生的无害气体进行燃烧处理，再利用空污处理设施22对燃烧后的产物进行固、液、气三态分离、收集与处理；

数个资源回收单元30(i)(i＝1-N)，用以对热裂解后的产物进行资源回收处理，其中设有一冷凝器31(i)(i＝1-N)及固、液态分离器32(i)(i＝1-N)，首先以冷凝器31(i)对热裂解后的产物(高温的气体)进行冷凝处理，以分离出其中所含的固、液态物质；其中冷凝处理生成的固/液态废弃物先以固、液态分离器32(i)予以分离收集，其中含油的废水再经油/水分离器33(i)(i＝1-N)处理，废/污水可以通过习知的废/污水处理技术处理后排放，油质部分则可再回收作为燃烧炉21的燃料，至于气体部分将会通过鉴别技术(如后述的鉴别设备)鉴别以决定是否排放，如果鉴别仍为有害气体则经管路引导与自动化的控制程序重新送回熔融内缸11(i)中进行有害物的破坏处理；

添加物供应单元40，包含数个储存槽41(i)(i＝1-N)(如图2所示)，分别储存不同的添加物，这些添加物包括有氧及惰性气体，每一个储存槽41(i)都具有一控制阀42(i)(i＝1-N)控制其中所含的添加物的排放，进而依据热熔融裂解单元10(i)的熔融裂解处理情形提供所需的添加物，例如提供气化反应所需的氧，或提供无氧操作的气氛；

真空产生单元50，设有抽真空泵浦51、52，其中抽真空泵浦51是用以对热熔融裂解单元10(i)的熔融炉12(i)进行真空绝热的操作，(其系统架构如图3所示)，熔融内缸11(i)的外壁与熔融炉12(i)的内壁之间具有一气密的空间；抽真空泵浦52则是用以对熔融内缸11(i)进行抽真空及无氧化的操作；

鉴别设备60，对热裂解产生的气体进行有害物的鉴别，例如对热熔融裂解单元10(i)所产生的裂解气体进行鉴别，再通过自动控制程序决定要将裂解产生的气体送至资源回收单元30(i)，或是燃烧处理单元20分别进行下一步的处理；鉴别设备60另外也对资源回收单元30(i)分离出的气体进行有害物的鉴别，再通过自动控制程序决定是否要将有害气体重新送回热熔融裂解单元10(i)进行有害物的破坏去除；以及

自动控制单元，主要是通过电脑控制器结合自动控制阀实现自动控制程序，较佳实例是使用可程式逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)与自动控制阀加以实现。PLC可依据鉴别技术针对处理过程中的处理物或裂解产物的鉴别结果，分别控制：热熔融裂解单元10(i)的加热温度、添加物的添加程序、处理后产物的排放及再处理等操作项目。

本发明较佳实施例的自动控制单元的组成要素，包括配备在每一个热熔融裂解单元10(i)的PLC控制阀，这些PLC控制阀依据自动控制程序与鉴别设备60所提供的鉴别资讯，分别控制热熔融裂解单元10(i)与其他处理单元/设备的连通管线；这些PLC控制阀包括：

资源回收阀71(i)(i＝1-N)，控制热熔融裂解单元10(i)经高温裂解后的产物进入资源回收单元30(i)；

废弃产物排放阀72(i)(i＝1-N)，控制热熔融裂解单元10(i)经高温裂解后的产物进入燃烧处理单元20；

添加物供应阀73(i)(i＝1-N)，控制添加物供应单元40的数个储存槽41(i)(i＝1-N)中的不同添加物进入热熔融裂解单元10(i)；

排气阀74(i)(i＝1-N)，与真空产生单元50连通进行抽真空处理；以及

补气阀75(i)(i＝1-N)，对热熔融裂解单元10(i)进行补气或是控制真空度的操作，为了减少能量损失，可以将废弃产物排放阀72(i)所排出的高温气体引经一热交换单元80，利用其热量对送入热熔融裂解单元10(i)的气体(通常为空气)进行预热，避免较低温度的空气直接进入热熔融裂解单元10(i)而影响其温度。

处理程序说明：

本发明的处理及运作流程大致上包含下列数个程序：

①填充飞灰、底灰的操作程序；

②热熔融裂解单元10(i)的加热与温度控制、无氧化操作和添加物的操作程序；

③有害气体的再处理操作；

④热裂解产物的资源回收；以及

⑤热裂解后的熔融液体的回收操作。

以下将继续对本发明的处理程序作一详细的说明：

一、将飞灰、底灰分别置入数个熔融内缸11(i)之中，再将该等熔融内缸11(i)分别置入数个熔融炉12(i)之中。

二、熔融内缸11(i)可以自动或人工进料，经PLC控制适时地进入熔融炉12(i)。较佳实施例更可依据飞灰、底灰的工程操作技术，采取先将熔融内缸11(i)置入熔融炉12(i)再自动将飞灰、底灰送入熔融缸内缸11(i)，也可先至装灰处将熔融内缸11(i)之中装满飞灰、底灰，然后再送入熔融炉12(i)之中。

三、当熔融内缸11(i)填入飞灰、底灰后，在PLC控制电浆加热器13(i)加热前，先利用一抽真空泵浦52将熔融炉12(i)的内部抽真空，经裂解产生的气体可选择由废弃产物排放阀72(i)，经管线3(i)(i＝1-N)送入燃烧炉21进行燃烧处理，或由资源回收阀71(i)经由管线2(i)(i＝1-N)送至资源回收单元30(i)进行资源回收。若初期裂解的产物经资源回收单元30(i)的冷凝器31(i)与固、液态分离器32(i)的蒸馏冷凝并经分离处理后，其气体判定仍有害，则经PLC控制将此有害气体重新送回高温的熔融炉12(i)之中，进行有害物的破坏去除。

四、初期若是没有任何熔融炉12(i)达到高温时，为了防止有害气体的排放，本发明可以先启动一台熔融炉12(i)产生无害的高温熔融液，再开始处理其他装飞灰、底灰的熔融炉12(i)以进行加温熔融处理程序，以确保本发明处理系统真正达到无害无污染无风险的处理。

五、关于对热熔融裂解单元10(i)进行无氧化处理的程序，当熔融炉12(i)内装满飞灰、底灰等的熔融内缸11(i)抽完真空后，可由PLC控制通过添加物供应阀73(i)加入惰性气体(如氮气)，经数次的反复操作与循环抽真空操作后，熔融内缸11(i)内含空气的氧气(O2)的含量便已降到设计的需求值而几近达到无氧的状态。

六、关闭补气阀75(i)，经排气阀74(i)抽真空，通过增加熔融炉12(i)内部的真空度可以提供绝热的效果，在此抽出的气体为无害空气，故可直接排放至大气中，另外可依据熔融内缸11(i)的强度与检测所得的缸体温度，由PLC控制补气阀75(i)所补充的空气量与电浆加热器13(i)的加热温度，达到保护熔融内缸11(i)的功效。

七、电浆加热器13(i)的电极棒经电源供电后，可由接触性或非接触性的温度检测技术控制电源，使熔融内缸11(i)的内部温度T(i)达到设计值，此T(i)的温度依据熔融炉12(i)的设计技术，可由数点位置的温度值，配合监控技术以控制熔融内缸11(i)的熔融功能达到设计要求。

八、本发明可由PLC控制，当熔融内缸11(i)的内部温度达到熔融的高温值时，为了增加破坏去除率，可依需要由添加物供应阀73(i)的控制喷入氧气，以利于可燃性气体的氧化，又可提高熔融固体的温度。

九、由熔融内缸11(i)的内部温度值T(i)及资源回收阀71(i)出口侧气体的检测数据，配合鉴别技术，若是得知熔融内缸11(i)内的飞灰或底灰已完成熔融处埋，就可关闭熔融炉12(i)的电源供给，接着即可进行取出熔融内缸11(i)到玻璃化处理室的操作程序。

十、经PLC控制与鉴别技术，得知熔融内缸11(i)熔融飞灰、底灰已达完全处理后，关闭资源回收阀71(i)、废弃产物排放阀72(i)、添加物供应阀73(i)，取出熔融内缸11(i)，送到飞灰、底灰熔融后的玻璃化处理室，再将装载有飞灰、底灰的熔融内缸11(i)装入熔融炉12(i)之中，再重复上述的处理程序继续进行处理，即可达到连续熔融处理的目的。

简而言之，对于飞灰、底灰经热裂解后的熔融液体的回收操作，就是使其凝固玻璃化的处理程序，其实现方式有二：

其一、取出完成熔融处理后的熔融内缸11(i)，送到玻璃化处理室，主要是使高温熔融液经冷却过程成为固体，达到玻璃化的资源回收处理结果。

其二、也可在热熔融裂解单元10(i)之中进行，首先由PLC控制补气阀75(i)，通入空气冷却熔融内缸11(i)，吸热后的空气，经排气阀74(i)的出口管路排出，使熔融内缸11(i)之中的熔融液冷却，经玻璃化后即可进行资源回收。

本发明可依处理量的需求设计多个热熔融裂解单元10(i)，每个热熔融裂解单元10(i)也可设计多个熔融内缸11(i)。依处理飞灰、底灰的时间及在热熔融裂解单元10(i)降温进行玻璃化资源回收处理的时间，而设定热熔融裂解单元10(i)的数目与组合操作程序，以达到商业运转的目标。

经资源回收阀71(i)排出的高温裂解气体，将经管线2(i)(i＝1-N)送到多个冷凝器31(i)之中。这多个冷凝器31(i)配合PLC控制各熔融内缸11(i)裂解产生的气体，可通过系统的自动控制程序控制各个阀门的开关时间，再依资源回收阀71(i)出口处的气体成份与温度，由自动控制使多个冷凝器31(i)采用并联或串联运行。(图1所示的系统即为串联运行的实例)，可达到无毒、无害、无风险的最佳处理裂解气体的要求。

每个冷凝器31(i)都有固、液、气三态的输出，经过多个冷凝器31(i)冷凝后的气体经鉴别设备60鉴别为无害后，将被送至燃烧室21内燃烧，若有害，则可由添加物供应阀73(i)的控制重新进入已达高温的熔融内缸11(i)内，使其达到破坏去除有害物质的要求。

本发明经连续监测冷凝器31(i)出口的气体，达无害时，再注入燃烧炉21燃烧，以确保达到无害、无污染的要求。故全系统气体的排放，均可控制到无害、无污染的要求。

上述所披露的技术内容、技术特征及其效果仅为一较佳实施例而已，并非用以限制本发明的实施范围，举凡依据本发明的技术特征所作的任何转换或修饰，均应涵盖于本发明权利要求书所界定的保护范畴之内。