JPH0894041A - 廃棄物ガス化溶融炉 - Google Patents

廃棄物ガス化溶融炉

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JPH0894041A
JPH0894041A JP6227059A JP22705994A JPH0894041A JP H0894041 A JPH0894041 A JP H0894041A JP 6227059 A JP6227059 A JP 6227059A JP 22705994 A JP22705994 A JP 22705994A JP H0894041 A JPH0894041 A JP H0894041A
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Tomohiro Yoshida
朋広 吉田
Masaaki Ando
政明 安藤
Takeshi Furukawa
武 古川
Tsuneo Matsudaira
恒夫 松平
Sunao Nakamura
直 中村
Minoru Asanuma
稔 浅沼
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Abstract

(57)【要約】 【目的】溶融、流動の安定化と、フリーボード部の温度
制御とを独立して制御すること。 【構成】炉本体上部に廃棄物及び炭素系補助燃料の装入
口5を有すると共に、炉本体下部に酸素ガスを含む流動
化ガスを吹込む羽口2を有して、炉内に部分的に流動す
る廃棄物および炭素系可燃物質よりなる堆積層7を形成
すると共に、可燃性ガスを生成する廃棄物ガス化溶融炉
において,上記堆積層7の上面より上方に燃焼空気、酸
素等を吹込む送風口3を設けたことを特徴とする廃棄物
ガス化溶融炉。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、炉内に部分的に流動す
る廃棄物および炭素系可燃物質よりなる堆積層を形成す
ると共に、可燃性ガスを生成する廃棄物ガス化溶融炉に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】廃棄物の不燃分および灰分を溶融すると
同時に可燃性ガスを生成する炉のうち、炉本体上部の空
間(フリーボード部)のガス温度を950°C以上とす
ることによりダイオキシンの生成を抑制すると共に、可
燃性ガスを利用する技術として、特開平5−34622
1号公報に示されるものがある。
【0003】この技術では、炉下部に設置した羽口より
酸素含有ガスの吹込み量を調整し、上部より投入された
廃棄物および補助燃料等からなる堆積層を部分的に流動
させることによりフリーボード部の温度を950°C以
上に制御すると同時に、廃棄物中の可燃分が燃焼する際
に発生する燃焼熱により廃棄物中の灰分および不燃分を
溶融し、炉底の排出口からその溶融物を排出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記技術は、フリーボ
ード部の温度の制御と炉底部での溶融の制御との両者を
羽口からの酸素含有ガスの吹込み量の変更により行うた
め、以下のような問題点がある。
【0005】(1)フリーボード部の温度の制御を羽口
から吹込み量で制御しようとすると、羽口からの送風量
で、溶融に最適な範囲と、フリーボード部の温度を維持
するための最適な範囲を共に満足する領域が狭いため、
処理対象とする廃棄物の性状変化や処理量の僅かな変更
により、炉底部での適切な溶融状態を維持することがで
きなくなることがしばしばあった。 (2)フリーボード部の温度を950°C以上に制御し
ても、タール分の分解を十分に行うことができないとい
う問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物ガス化溶
融炉は、炉本体上部に廃棄物及び炭素系補助燃料の装入
口を有すると共に、炉本体下部に酸素ガスを含む流動化
ガスを吹込む羽口を有して、炉内に部分的に流動する廃
棄物および炭素系可燃物質よりなる堆積層を形成すると
共に、可燃性ガスを生成する廃棄物ガス化溶融炉におい
て,上記堆積層の上面より上方に燃焼空気、酸素等を吹
込む送風口を設けたことを特徴とするものである。
【0007】また、廃棄物のガス化溶融方法は、炉内に
部分的に流動する廃棄物および炭素系可燃物質よりなる
堆積層を形成すると共に、可燃性ガスを生成する廃棄物
のガス化溶融方法で、上記堆積層の上面より上方に吹込
まれる燃焼空気、酸素等の吹込み量を制御することによ
り上記可燃性ガスの温度を1000°C以上とすると共
に上記可燃性ガスの発熱量を1000kcal/Nm3 以上
とすることを特徴とするものである。
【0008】
【作用】炉本体下部に酸素ガスを含む流動化ガスを吹込
む羽口の他に、堆積層の上面より上方、即ちフリーボー
ド部に燃焼空気、酸素等を吹込む送風口を設け、羽口か
らの酸素ガスを含む流動化ガスに廃棄物の灰分や不燃分
を溶融する役割を分担させ、一方、フリーボード部に吹
込まれる燃焼空気、酸素等にフリーボード部の温度を制
御する役割を分担させる。
【0009】こうして、溶融、流動の安定化と、フリー
ボード部の温度制御とを独立して制御することができ
る。そして、フリーボード部に吹込まれる燃焼空気、酸
素等の吹込み量を制御することにより、可燃性ガスの温
度を1000°C以上とし、また可燃性ガスの発熱量を
1000kcal/Nm3 以上とする。
【0010】こうして、、可燃性ガスの温度を1000
°C以上とすることにより、ダイオキシンの生成を抑制
すると共に、タールの分解を十分にする。また、可燃性
ガスの炉内での燃焼を抑制することにより、生成される
可燃性ガスの発熱量を制御し、ガスタービンなどへの利
用を容易にする。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す全体構成図で
ある。溶融炉1の頂部に、廃棄物、補助燃料及びスラグ
調整材等が装入される装入口5が設けられている。溶融
炉は高さ方向にフリーボード部1a、朝顔部1b及び炉
底部1cとから構成されている。
【0012】溶融炉1の下部周辺に羽口2が設けられ、
酸素を含有した流動化ガスが供給されるようになってい
る。また、フリーボード部1a周辺に燃焼空気、酸素等
を吹込む送風口3が設けられている。
【0013】吹込む燃焼空気及び酸素の量は、それぞれ
空気量調整弁15,酸素量調整弁16により調整され
る。吹込み空気は、必要により、熱交換器17におい
て、蒸気により加熱される。そして、加熱温度を、温度
計13からの信号により、蒸気量を蒸気量調整弁14に
より調整して、所定の温度に保つようになっている。
【0014】炉内に装入された廃棄物及び補助燃料等は
炉内に堆積し、炉下部の羽口2から吹込まれた酸素含有
ガスにより部分的に流動する部分流動層7が形成され
る。これにより、廃棄物及び補助燃料は流動により堆積
層7内部に取込まれる。
【0015】羽口2近傍まで取込まれた廃棄物あるいは
補助燃料は、羽口2から吹込まれる酸素含有ガスにより
燃焼される。燃焼ガスは廃棄物の堆積層7を流動させな
がら顕熱により廃棄物を乾留、溶融する。廃棄物の乾
留、還元により発生した可燃性ガスや微細ダストは、フ
リーボード部8に数秒滞留した後、ガス排出口6から排
出される。
【0016】排出される可燃性ガスの濃度を分析計11
により,温度を熱電対12により計測し、可燃性ガス温
度を1000°C以上、発熱量を1000kcal/Nm3
以上になるように、送風口3からの送風量を制御する。
【0017】ここで、発熱量は分析計11によるガス中
のCO濃度により推定する。排ガス中にはH2 や、CH
4 が数%程度含まれるため、図2に示すように、ガスの
発熱量は排ガス中のCOのみで計算された発熱量より、
実際の発熱量の方が高くなる。この割合は処理する廃棄
物の性状により変化するため、廃棄物の性状により変化
する係数αを用いて以下のように発熱量を予測する。
【0018】ガスの発熱量kcal/Nm3 =α×(COガ
ス濃度)×3.02 ここで、係数αの値は、シュレッダーダストの場合は
1.3〜1.8である。なお、制御目標温度の範囲で
は,図3に示すように、1.4〜1.6程度になってい
る。αの値が変化するのは、温度により水素やメタンの
COに対する割合が変化するためである。
【0019】また、都市ごみの場合も、ほぼ同様の手法
が適用でき、その値もシュレッダーダストと同程度にに
なっている。具体的な制御について、以下に説明する。
【0020】制御は温度の制御を優先し、次いで可能な
限り酸素の消費量を減らすことを優先しながら発熱量の
制御を行う。フリーボード部の温度が1000°C以下
の場合は、送風口の空気量を増やし、1200°C以上
の場合は空気量を減らす。
【0021】発熱量が1200kcal/Nm3 以上ある場
合は、酸素量を減らし、可能な場合は空気量も減らす。
発熱量が1000kcal/Nm3 以下の場合は酸素量を増
やし、必要に応じて空気量を減らす。以上の制御内容を
表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】ここでフリーボード部の温度を1000°
C以上すると共に1200°C以下に制御しているの
は、温度が1200°C以上になると灰が融着する問題
が生ずるからである。
【0024】また、ガスの発熱量が1000kcal/Nm
3 以上に制御しているのは、発生ガスをガスタービンに
使用する場合、安定した運転のできるカロリーのガスを
供給できるようにするためである。
【0025】なお、上限を1200kcal/Nm3 として
いるのは、高価な吹込み酸素の消費量を節約するためで
ある。こうして、排ガスの温度即ちフリーボード部の温
度を1000°C以上に制御することにより、図4に示
すように、ダイオキシン類の濃度即ち毒性等価濃度及び
タール濃度を低下させることができる。
【0026】なお、投入された廃棄物や補助燃料等の灰
分と不燃物は、羽口2から吹込まれた酸素含有ガスによ
り発生する高温の燃焼ガスにより1300°Cから15
00°Cに加熱され、溶融状態となってスラグ排出口4
から炉外へ排出される。
【0027】一方、溶融炉1から排出されたガスは洗浄
塔9で洗浄処理された後、ガスホルダー10に貯蔵さ
れ、ガスタービンによる発電装置等で利用される。以下
に、廃棄物としてシュレッダーダストを処理した場合の
具体例について、従来法と対比して、表2により説明す
る。
【0028】
【表2】
【0029】ここで、No. 1およびNo. 2は送風口から
の送風が行われていない従来の場合であり、No. 3は本
発明による場合である。No. 1では、安定な溶融が可能
であったが、フリーボード部の温度が600°Cと低く
なっている。そのため、No. 2では、羽口からの送風量
を増加させ、フリーボード部温度を1050°Cまで上
昇させた。これは、流動や吹き抜けにより、燃焼ガスの
還元による温度低下が少なくなったためである。しかし
ながら、送風量が増加すると流動状態が激しくなりすぎ
溶融の安定性が悪化した。
【0030】一方、No. 3のように、羽口からの送風量
を変化させず、送風口より酸素含有ガスを送風して、可
燃性ガスを燃焼させることによりフリーボード部の温度
を制御すると、フリーボード部の温度を1000°C以
上に維持しながら、安定的な溶融が可能となった。
【0031】
【発明の効果】本発明により、以下の効果を実現するこ
とができる。 1)送風口からの送風量を変化させてフリーボード部の
温度及び生成ガスの発熱量を制御することにより、羽口
からの送風量を変化させる必要がなくなるため、廃棄物
の性状変化に対応でき、かつ処理量の変更が容易にな
り、安定な制御が可能となる。
【0032】2)フリーボード部の温度を1000°C
以上にすることにより、ダイオキシン類の濃度及びター
ル濃度を低下させることができる。 3)生成ガスの発熱量を1000kcal/Nm3 以上に制
御することことにより、生成ガスをガスタービンなどに
利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体構成を示す説明図。
【図2】排ガスのCO濃度と発熱量との関係を示す説明
図。
【図3】フリーボード部の温度と係数αとの関係を示す
説明図。
【図4】フリーボード部の温度と毒性等価濃度及びター
ル濃度との関係を示す説明図。
【符号の説明】
2…羽口,3…送風口,7…堆積層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松平 恒夫 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 中村 直 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 浅沼 稔 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉本体上部に廃棄物及び炭素系補助燃料
    の装入口を有すると共に、炉本体下部に酸素ガスを含む
    流動化ガスを吹込む羽口を有して、炉内に部分的に流動
    する廃棄物および炭素系可燃物質よりなる堆積層を形成
    すると共に、可燃性ガスを生成する廃棄物ガス化溶融炉
    において,上記堆積層の上面より上方に燃焼空気、酸素
    等を吹込む送風口を設けたことを特徴とする廃棄物ガス
    化溶融炉。
  2. 【請求項2】 炉内に部分的に流動する廃棄物および炭
    素系可燃物質よりなる堆積層を形成すると共に、可燃性
    ガスを生成する廃棄物のガス化溶融方法で、上記堆積層
    の上面より上方に吹込まれる燃焼空気、酸素等の吹込み
    量を制御することによりフリーボード部の温度を100
    0°C以上とすると共に上記可燃性ガスの発熱量を10
    00kcal/Nm3 以上とすることを特徴とする廃棄物の
    ガス化溶融方法。
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