JP2012159263A

JP2012159263A - 廃棄物溶融処理方法及びその装置

Info

Publication number: JP2012159263A
Application number: JP2011020738A
Authority: JP
Inventors: Junichi Takada; 純一高田; Ryo Makishi; 諒牧志; Hirohisa Kajiyama; 博久梶山; Masaharu Hirakura; 将治平倉; Yasuyoshi Fujinaga; 泰佳藤永
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2012-08-23

Abstract

【課題】熱分解残渣溶融部での熱分解残渣の偏積を解消して安定運転が可能な廃棄物溶融処理方法及び装置。
【解決手段】廃棄物を乾燥する乾燥用シャフト部１の頂部から廃棄物を乾燥用シャフト部１内に装入して廃棄物充填層を形成し、形成した廃棄物充填層に、熱分解残渣を生成する火格子部２とコークスを熱源として熱分解残渣を溶融する熱分解残渣溶融部３とで発生したガスを通過させて廃棄物を乾燥させるとともに、廃棄物充填層を通過したガスは乾燥用シャフト部１の頂部から排出し、乾燥用シャフト部１で乾燥した廃棄物を火格子部２で熱分解して熱分解残渣１９を生成し、生成した熱分解残渣１９を火格子部２から連続的に落下させて熱分解残渣溶融部３へ供給して溶融する廃棄物溶融処理方法において、火格子部２から熱分解残渣溶融部３へ落下して偏積した熱分解残渣層１９へブラスター２２により圧縮不活性ガスを噴出して偏積を解消する。
【選択図】図１

Description

本発明は、乾燥用シャフト部と熱分解残渣溶融部が火格子部を介して連設された廃棄物溶融装置において、熱分解残渣を溶融する熱分解残渣溶融部内の熱分解残渣の偏積を解消する技術に関する。

廃棄物を溶融処理するシャフト炉式廃棄物溶融炉では、廃棄物中に生ごみ等の高水分ごみや木等の揮発分が多いため、廃棄物の一部が十分に乾燥されることなくまた、揮発分のガス化が行われることなく炉下部に下降した場合、水分や揮発分はいずれも雰囲気温度を低下させることになる。そのため、雰囲気温度を高く維持し非燃焼物を完全溶融するためには、結果としてコークス使用量を増やす必要があった。

そこで、廃棄物溶融処理において、乾燥・熱分解を、燃焼・溶融と分離して行うことによりごみ中の水分や揮発分を除去して廃棄物が乾燥や熱分解されない状態で炉下部に下降することを防止し、それによって炉最下部における雰囲気温度の低下による灰分の溶融に使用されるコークス消費量を抑制して熱分解残渣の持つ熱量と少量のコークスの熱量にて完全溶融を達成することができる廃棄物溶融処理技術が提案されている（特許文献１参照）。

前記特許文献１に示す廃棄物溶融炉は、図４に示すように、装入された廃棄物を乾燥する乾燥用シャフト部１、乾燥用シャフト部１で乾燥された廃棄物を熱分解して熱分解残渣を生成する火格子部２、熱分解残渣を燃焼・溶融する熱分解残渣溶融部３を下部に備えた溶融炉６からなる。乾燥用シャフト部１が火格子部２の入側の上方に配置され、熱分解残渣溶融部３が火格子部２の出側の下方に配置されてクランク形状に連通して一体に連設されている。なお、火格子部２から落下した熱分解残渣等は灰搬送装置により排出される。

熱分解残渣溶融部３は下方の炉床部４、この炉床部４の上に連なる朝顔部５を備える。炉床部４には酸素源として空気と酸素を吹き込む下段羽口７を備える。朝顔部５に空気を吹き込む上段羽口８が配置されていてもよい。熱分解残渣溶融部３には、従来のシャフト炉式廃棄物溶融炉の炉底部と同じくコークスベット１８が形成される。コークス、石灰石などの副資材は溶融炉６の頂部の副資材装入口１５から投入する。

乾燥用シャフト部１の頂部には、排ガス出口９と廃棄物装入口１０が設けられ、廃棄物装入口１０は、装入の際にガスが吹き出すのを防ぐシール用蓋１１が設けられている。乾燥用シャフト部１の下部にはプッシャー等の廃棄物移送装置１２が設けられている。

火格子部２は、乾燥用シャフト部１から装入された廃棄物を熱分解させながら熱分解残渣溶融部３へ移動させる火格子１３を備えている。なお、１６は起動用のバーナ、１７は乾燥用シャフト部に燃焼空気を吹き込むための羽口である。

前記構成の廃棄物溶融装置において、乾燥用シャフト部１の頂部の廃棄物装入口１０から装入されて形成された廃棄物充填層は、火格子部２および熱分解残渣溶融部３から発生したガスが通過し、効率的に熱交換されて乾燥・熱分解が行われる。乾燥用シャフト部１で乾燥された廃棄物を火格子部２で熱分解により生成された熱分解残渣１９は、熱分解残渣溶融部３内へ落下してコークスベット１８の熱源により燃焼・溶融され、炉床部４の出湯口１４から排出される。排ガスは、乾燥用シャフト部１の廃棄物中を通過して排ガス出口９から排気される。

前記廃棄物溶融装置では、熱分解残渣１９が火格子２の端の残渣落ち口から熱分解残渣溶融部３内に連続的に落下して充填されるが、充填高さによっては、下段羽口７の送風空気と熱分解残渣１９とが混合して異常燃焼を起こしたり、熱分解残渣１９の流動化により熱分解残渣１９の飛散量が増加したり、あるいは充填層における圧力損失が上昇して送風継続困難となったり、送風圧力を非常に高く設定しなければならなくなったりすると、安定した溶融を確保することが困難となる。

そこで、前記特許文献１では、熱分解残渣溶融部３内に供給される熱分解残渣１９の充填高さを所定レベルに保って安定した溶融を行うため、溶融炉６の上部に配置されたマイクロ波レベル計２０を用いて連続的に熱分解残渣１９の充填高さを測定し、測定結果から充填高さが所定のレベルに保たれるように火格子部２から熱分解残渣溶融部３への熱分解残渣供給速度、送風空気量および副資材投入量を調節する、というものである。

特開２０１０−２５５８９０号公報

前記特許文献１においては、熱分解残渣溶融部３内の熱分解残渣１９の充填高さがある一定レベルに保たれるように、火格子部２から熱分解残渣溶融部３内への熱分解残渣供給速度、送風空気流量および副資材投入量を調節するものであるが、これらの調節のみでは熱分解残渣１９の上部や火格子部２での棚吊り等により火格子部２の残渣落ち口から落下する熱分解残渣１９は残渣落ち口側がうずたかくなって偏積しやすく、熱分解残渣１９の高さを均等に保つことが困難であった。

熱分解残渣の偏積により局部的に下段羽口から送風中の酸素が上部へ抜けることにより炉底上部で酸化溶融反応を起こしてクリンカ付着を起こしたり、安定運転が継続できなくなったりあるいは、コークスの削減の妨げとなったりしていた。

また、熱分解残渣が偏積することで、熱分解残渣溶融部の上部から装入されるコークス及び石灰石も偏積することになり、コークスが偏積すると炉底にまんべんなく熱が行きわたらなくなって局所的に温度の低いエリアができて付着物を形成してしまう。また、石灰石が偏積すると局所的な塩基度のばらつきが起こり溶融物の流動化が悪化して安定運転ができなくなる。

そこで、本発明は、乾燥用シャフト部と熱分解残渣溶融部が火格子部を介して連設された廃棄物溶融装置において、熱分解残渣溶融部での熱分解残渣の偏積を解消して安定運転が可能な廃棄物溶融処理方法及び装置を提供するものである。

本発明の廃棄物溶融処理方法は、廃棄物を乾燥する乾燥用シャフト部の頂部から廃棄物を乾燥用シャフト部内に装入して廃棄物充填層を形成し、形成した廃棄物充填層に、熱分解残渣を生成する火格子部とコークスを熱源として熱分解残渣を溶融する、溶融炉の熱分解残渣溶融部とで発生したガスを通過させて廃棄物を乾燥させるとともに、廃棄物充填層を通過したガスは乾燥用シャフト部の頂部から排出し、乾燥用シャフト部で乾燥した廃棄物を火格子部で熱分解して熱分解残渣を生成し、生成した熱分解残渣を火格子部から連続的に落下させて溶融炉の熱分解残渣溶融部へ供給して溶融する廃棄物溶融処理方法において、火格子部から熱分解残渣溶融部へ落下して偏積した熱分解残渣層へブラスターにより圧縮不活性ガスを噴出して偏積を解消することを特徴とする。

また、本発明の廃棄物処理装置は、廃棄物装入口及び排ガス排気口が頂部に設けられ、廃棄物装入口から廃棄物が装入されて形成された廃棄物充填層に火格子部及び熱分解残渣溶融部で発生したガスを通過させて廃棄物を乾燥させるとともに、廃棄物充填層を通過したガスが排ガス排気口から排出される乾燥用シャフト部と、乾燥用シャフト部の下部に連設され、乾燥用シャフト部で乾燥した廃棄物を熱分解して熱分解残渣を生成する火格子部と、火格子部の熱分解残渣の出側に接続され、火格子部から落下して供給される熱分解残渣を、コークスを熱源として溶融処理する、溶融炉の熱分解残渣溶融部とが順次配列された廃棄物処理装置において、熱分解残渣溶融部に落下して偏積した熱分解残渣に圧縮不活性ガスを噴出して偏積を解消するブラスターを配置したことを特徴とする。

本発明は、熱分解残渣溶融部において偏積する熱分解残渣にブラスターで圧縮不活性ガスを噴出することにより熱分解残渣層の高さを均すことができる。その結果、偏積による局部的な酸素の上部への抜けによる酸化溶融が抑えられるので、クリンカ付着が防止されるとともに、安定運転が継続可能となる。

また、熱分解残渣高さが均されることにより溶融炉上部から装入されるコークス及び石灰石の偏積がなくなって熱がまんべんなく行きわたる。その結果、局所的に温度の低いエリアが形成されないので、付着物の形成がなくなり、また、石灰石の偏積による局所的な塩基度のばらつきがなくなって溶融物の流動化の悪化を防ぐことができる。

また、熱分解残渣は比重も軽いため、ブラスターの圧縮不活性ガスの噴出によって棚吊等を容易に解消することが可能である。

本発明の廃棄物溶融炉の概略図である。本発明の廃棄物溶融炉のブラスターの配置図である。本発明の廃棄物溶融炉のブラスターの別の配置図である。従来の廃棄物溶融炉の概略図である。

図１に示す本発明の廃棄物溶融装置は、図４に示した従来の廃棄物溶融炉と同一構成には同一符号を付している。

図１において、本発明の廃棄物溶融処理装置は、装入された廃棄物を乾燥・熱分解する乾燥用シャフト部１、乾燥用シャフト部１で乾燥・熱分解された廃棄物をさらに熱分解して熱分解残渣を生成する火格子部２、火格子部２で生成された熱分解残渣を燃焼・溶融する熱分解残渣溶融部３からなる。乾燥用シャフト部１が火格子部２の入側の上方に配置され、熱分解残渣溶融部３が火格子部２の出側の下方に配置されてクランク形状に連通して一体に接続されている。

乾燥用シャフト部１の頂部には、廃棄物装入口１０と排ガス出口９が設けられる。乾燥用シャフト部１内に廃棄物装入口１０から装入された廃棄物により廃棄物充填層が形成される。廃棄物充填層には火格子部２及び熱分解残渣溶融部３で発生したガスが通過して熱交換により廃棄物を乾燥させ、廃棄物充填層を抜けたガスは頂部の排ガス出口９から排出される。

火格子部２は、乾燥用シャフト部１で乾燥された廃棄物を熱分解により熱分解残渣を生成させながら熱分解残渣溶融部３へ移動させる火格子１３を備えている。火格子部２は、スト−カ炉と同様に、可動火格子２ａと固定火格子２ｂとを交互に階段状又は傾斜状に組み合せることにより形成されており、各可動火格子２ａを流体圧シリンダ等の駆動装置で前後方向へ一定のピッチで往復動させることによって、火格子上の廃棄物を撹拌しながら上流側から下流側へ前進させるようになっている。火格子部２へは下方から空気が送風される。火格子構造とすることによって、熱分解残渣溶融部３への熱分解残渣１９の供給が連続的且つ安定的となって熱分解残渣溶融部３において熱分解残渣の安定的な溶融を確保することが可能となる。なお、火格子部２から落下した熱分解残渣等はコンベア２１で排出される。

熱分解残渣溶融部３は、炉床部４には酸素源として空気と酸素を吹き込む下段羽口７を備えるとともに、朝顔部５に空気を吹き込む上段羽口８が配置されている。炉床部４には、従来のシャフト炉式廃棄物溶融炉と同じくコークスベット１８が形成され、溶融物を出湯する出湯口１４が設けられる。コークス、石灰石などの副資材は、溶融炉６の頂部の副資材装入口１５から投入する。

前記構成を有する廃棄物処理装置において、乾燥用シャフト部１の頂部の廃棄物装入口１０から廃棄物が乾燥用シャフト部１内に装入されて形成された廃棄物充填層に火格子部２および熱分解残渣溶融部３で発生した排ガスが通過することによって熱交換され廃棄物が効率的に乾燥される。乾燥用シャフト部１の廃棄物充填層を抜けた熱交換後のガスは、排ガス出口９から排気される。

乾燥用シャフト部１で乾燥された廃棄物は、火格子部２で熱分解させて熱分解残渣１９を生成する。生成された熱分解残渣１９は火格子部２の出側の残渣落とし口から熱分解残渣溶融部３内へ落下して堆積し、コークスベット１８の熱源により燃焼、溶融される。溶融物は炉床部４の出湯口１４から排出される。

熱分解残渣溶融部３内のコークスベットの上には、火格子部２から熱分解残渣が落下するが、熱分解残渣は、落下する火格子部２の残渣落とし口側にうず高く堆積し、対向する側には一様に移動しないので、低く堆積した傾斜した偏積状態となる。

この偏積をなくすために、本発明では、熱分解残渣溶融部３に偏積した熱分解残渣１９を均すためにブラスター２２が配置される。

図２において、熱分解残渣溶融部３の火格子部２側の熱分解残渣溶融部３の上面の熱分解残渣体積部にブラスター２２が設置される。設置するブラスター２２の本数は、熱分解残渣溶融部３のサイズに応じて一本、あるいは複数本設置される。ブラスター２２には開閉弁２３を介して圧縮不活性ガス源、例えば圧縮Ｎ_２ガス源に接続されている。開閉弁２３の開によりブラスター２２から圧縮不活性ガスを熱分解残渣１９に単発で一気に噴出させる。熱分解残渣１９は比重が小さく軽いため、圧縮不活性ガスの噴出により熱分解残渣が吹き上げられたりあるいは周囲に吹き飛ばされたりして平らな状態に均される。

図３においては、熱分解残渣１９の傾斜に対して側面側にブラスター２２を設置した例である。熱分解残渣自体は比重が軽いために、側面から圧縮不活性ガスを噴出させても平らな状態に均すことが可能である。

噴出のタイミングは、熱分解残渣溶融部の上部に設置したカメラ２０により偏積状況を監視し、偏積が観測されるとブラスター２２を運転して均す。あるいは副資材を副資材装入口１５から投入する前にブラスター２２を運転して均しておいて副資材が偏積しないようにする。

また、タイマーにより一定の時間間隔でブラスターを運転することにより、熱分解残渣層の高さに関係なく、熱分解残渣を吹き上げたりあるいは、吹き飛ばしたりして平らに均すことができる。タイマーの時間間隔は、例えば、熱分解残渣の落下量、すなわち火格子速度に応じて変更することできる。

３本の各ブラスターを用いて、１回につき圧力０．３〜０．７ＭＰａのＮ_２圧縮ガスを熱分解残渣中に同時に噴出させて熱分解残渣を均すことができた。タイマーの間隔は、３０秒〜１８０秒程度の範囲で調整する。

１：乾燥用シャフト部２：火格子部
３：熱分解残渣溶融部４：炉床部
５：朝顔部６：溶融炉
７：下段羽口８：上段羽口
９：排ガス出口１０：廃棄物装入口
１１：シール用蓋１２：廃棄物供給装置
１３：火格子１４：出湯口
１５：副資材装入口１６：バーナ
１７：乾燥用シャフト部羽口１８：コークスベット
１９：熱分解残渣２０：レベル計
２１：コンベア２２：ブラスター
２３：開閉弁

Claims

廃棄物を乾燥する乾燥用シャフト部の頂部から廃棄物を乾燥用シャフト部内に装入して廃棄物充填層を形成し、
形成した廃棄物充填層に、熱分解残渣を生成する火格子部とコークスを熱源として熱分解残渣を溶融する熱分解残渣溶融部とで発生したガスを通過させて廃棄物を乾燥させるとともに、廃棄物充填層を通過したガスは乾燥用シャフト部の頂部から排出し、
乾燥用シャフト部で乾燥した廃棄物を火格子部で熱分解して熱分解残渣を生成し、
生成した熱分解残渣を火格子部から連続的に落下させて溶融炉の熱分解残渣溶融部へ供給して溶融する廃棄物溶融処理方法において、
火格子部から熱分解残渣溶融部へ落下して偏積した熱分解残渣層へブラスターにより圧縮不活性ガスを噴出して偏積を解消することを特徴とする廃棄物溶融処理方法。
熱分解残渣溶融部の上部に設置したカメラにより観察された偏積状況に応じてブラスターにより圧縮不活性ガスを噴出することを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融方法。
副資材を熱分解残渣溶融部へ投入する前にブラスターにより圧縮不活性ガスを噴出することを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融方法。
タイマーにより一定の時間間隔でブラスターにより圧縮空気を噴出することを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融方法。
廃棄物装入口及び排ガス排気口が頂部に設けられ、廃棄物装入口から廃棄物が装入されて形成された廃棄物充填層に火格子部及び熱分解残渣溶融部で発生したガスを通過させて廃棄物を乾燥させるとともに、廃棄物充填層を通過したガスが排ガス排気口から排出される乾燥用シャフト部と、
乾燥用シャフト部の下部に連設され、乾燥用シャフト部で乾燥した廃棄物を熱分解して熱分解残渣を生成する火格子部と、
火格子部の熱分解残渣の出側に接続され、火格子部から落下して供給される熱分解残渣を、コークスを熱源として溶融処理する、溶融炉の熱分解残渣溶融部とが順次配列された廃棄物処理装置において、
熱分解残渣溶融部に落下して偏積した熱分解残渣に圧縮不活性ガスを噴出して偏積を解消するブラスターを配置したことを特徴とする廃棄物処理装置。
ブラスターを火格子部側に配設したことを特徴とする請求項５記載の廃棄物処理装置。
ブラスターを堆積する熱分解残渣の傾斜の側面側に配設したことを特徴とする請求項５記載の廃棄物処理装置。