JPH11248121A

JPH11248121A - 都市ごみ焼却装置およびその運転方法

Info

Publication number: JPH11248121A
Application number: JP10049373A
Authority: JP
Inventors: Junya Nishino; 順也西野; Katsuaki Matsuzawa; 克明松澤; Shunichiro Ueno; 俊一郎上野; Hideki Iwata; 英樹岩田; Toshiyuki Suzuki; 俊行鈴木
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ごみ焼却炉１の操業の安定性と、灰溶融炉の
排ガス処理の簡易化を図る。【解決手段】ごみ焼却炉１と、ごみ焼却炉１から排出
される焼却灰や飛灰を溶融処理する灰溶融炉１９とを有
する都市ごみ焼却装置であって、ごみ焼却炉の排ガスの
一部と灰溶融炉の排ガスとを合流してごみ焼却炉１の１
次空気として使用するとともに、酸素濃縮機により酸素
濃度を高めた空気をごみ焼却炉１の２次空気として使用
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、灰溶融炉を有する
都市ごみ焼炉装置に係り、特に高カロリーの都市ごみを
処理する都市ごみ焼却装置およびその運転方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、下水汚泥等の各種廃棄物は焼
却施設で焼却処理され、生じた焼却灰やばいじんは、従
来埋め立て処分されていた。しかし、埋め立て処分地枯
渇の問題や有害重金属類の溶出による地下水汚染の問題
があるため溶融による減量・減容化と無害化の必要性が
高まってきている。

【０００３】このような背景で灰中の残留炭素、コーク
ス、灯油、電力を熱源とした溶融処理方式が提案され、
一部で実処理が行われている。このうち、電力を熱源と
した溶融炉としてプラズマアーク加熱方式や抵抗加熱方
式などがある。

【０００４】抵抗加熱方式の灰溶融炉は溶融スラグ内に
対抗電極を配置し、直流または交流通電による電気抵抗
熱（ジュール熱）により灰を加熱溶融するものであり、
１）熱効率が高い、２）発生ガスが少ない、３）アーク
を生成しないためフリッカが発生しない、４）溶融スラ
グと溶融メタルとを分離した分割出滓ができる、という
特徴がある。

【０００５】灰溶融炉を有する都市ごみ焼却装置のフロ
ーシートを図２に示す。図２において、１は焼却炉、２
１は発電機、１９は直流電気抵抗式の灰溶融炉であっ
て、各々その補機とともに、焼却処理施設、発電施設、
灰溶融施設を構成している。なお、焼却炉１は、ストー
カ式焼却炉として図示してある。

【０００６】焼却処理施設のうち、２２はごみピットで
あり受け入れたゴミを貯留するととに、順次焼却炉１に
投入し焼却処理している。発生した排ガスは、ボイラ
２、ガス冷却器３、バグフィルタ４、誘引送風機５を介
して煙突６から排出される。排ガス中のばいじん（飛
灰）は当該バグフィルタ４で除去され、集められたばい
じんは、ばいじん移送コンベア７によりばいじん貯留槽
８に貯留している。また、焼却処理で発生した焼却灰、
ボイラ灰等は乾式灰出し装置９に収集され、灰移送コン
ベア１０により磁力選別機１１、振動篩１２に導かれ鉄
分１３、粗大物１４を除去したのち灰移送コンベア１５
により焼却灰貯留槽１６に貯留している。

【０００７】発電施設２０では、焼却処理の発生熱をボ
イラ２で回収し、ボイラ２、タービン、復水器、復水タ
ンクで構成されるサイクルで動力に変換し、さらに発電
機２１で電力に変換している。発電機２１は外部の電力
系統と並列運転され、その電力は焼却炉１や溶融炉１９
に給電されている。

【０００８】灰溶融施設では、ばいじん貯留槽８と焼却
灰貯留槽１６とから灰を切り出し灰供給コンベア１７に
より灰ホッパ１８を介して灰溶融炉１９に供給してい
る。灰は灰溶融炉１９で溶融され、溶融スラッジ２３に
なり、それが冷却されてスラッジ貯槽２４に貯留され
る。２５はメタル貯槽である。灰溶融炉１９から排出さ
れる排ガスはＣＯガスを含んでいるので、ＣＯガス燃焼
器２６で処理された後、バグフィルタ等の集塵器４ａ、
誘引送風機５ａを通って煙突６から排出される。なお、
灰溶融炉１９の排ガスをＣＯガス燃焼器２２を通さず
に、ごみ焼却炉１の２次燃焼ガスとして用いる場合もあ
る。

【０００９】上記ストーカ式焼却炉１に代えて、図３に
示す流動床式焼却炉を用いてもよい。流動床式焼却炉は
流動用空気によって流動層が形成されている。高温流動
媒体の中で、ごみの乾燥燃焼が行われるもので、散気装
置、不燃物抜き出し装置、不燃物選別機、流動媒体循環
装置等で構成される。

【００１０】流動可能な状態に破砕等によって前処理さ
れたごみは、ごみの燃焼熱によって赤熱している流動層
上部空間に供給され、流動層内および一部はフリーボー
ド中で燃焼する。流動層を安定して維持するためには、
適正な空気量の送込みとともに、流動層の温度を適正な
範囲に保つ必要があるが、低質ごみのときには流動層温
度は低下する傾向があり、高質ごみの場合は流動層温度
が過昇して部分溶融が起こる懸念もある。したがって、
空気量、空気温度、層厚、炉内水噴霧量等の調節、ある
いは助燃を行う等によって温度管理が行われている。流
動層内の温度は５００〜７００℃にする。フリーボード
内では９００℃以上の温度で２〜４秒保持することがダ
イオキシンの分解除去の点で望ましい。

【００１１】流動用空気は一次空気として流動層下部か
ら供給し、フリーボード部には２次空気を吹込み可燃ガ
スの燃焼完結を図る。流動用空気量と圧力は、炉形式に
よって異なるが、通常、炉床面積当たり７００〜１５０
０ｍ3 〔normal〕／ｍ2 ｈ、風圧は１５００〜２５００
ｍｍＡｑ程度が選ばれている。流動媒体には適切な粒度
分布と耐熱・耐摩耗性が求められ、一般に粒径０．４〜
２ｍｍ程度のけい砂が用いられている。不燃物とともに
炉底から引抜かれた流動媒体は、不燃物を機械選別除去
したのち再び炉内に返送し、循環使用することによって
流動層の厚さがほぼ維持される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】一般に都市ごみは、１
８００〜２０００kcal／kgの発熱量を有している。しか
し、都市ゴミ中にプラスチック分が多いもの、産業廃棄
物、都市ごみから生産されるＲＤＦなどでは４０００〜
５０００kcal／kgの発熱量を有するものがある。このよ
うに高い発熱量のごみをストーカ式や流動床式焼却炉で
燃すと、１次燃焼が活発に行われるため、ストーカ上や
流動層内の温度が上昇し過ぎることになる。その分２次
燃焼が不活発になり、２次燃焼室の温度が低下し、ダイ
オキシンの分解除去が十分に行われない。特に流動床式
焼却炉では、先に述べたように流動床内の温度が上昇し
過ぎると、部分溶融が起る懸念があり、炉内水噴霧等を
行う必要がある。

【００１３】本発明は、以上述べた問題点に鑑み案出さ
れたもので、高い発熱量のごみを焼却するごみ焼却炉に
おいて、酸素濃度の低い排ガスをゴミ焼却炉の１次空気
として使用し、２次空気として酸素濃度を高めた空気を
使用することにより、ゴミ焼却炉の１次燃焼の温度を低
下させるとともに、２次燃焼の温度を上昇させて、プロ
セス制御が容易でダイオキシンの分解除去効率のよい都
市ごみ焼却装置とその運転方法を提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願請求項１記載発明の都市ごみ焼却装置は、ごみ
焼却炉と、ごみ焼却炉から排出される焼却灰や飛灰を溶
融処理する灰溶融炉とを有する都市ごみ焼却装置であっ
て、ごみ焼却炉の排ガスの一部と灰溶融炉の排ガスとを
合流してごみ焼却炉の１次空気として使用するととも
に、酸素濃縮機により酸素濃度を高めた空気をごみ焼却
炉の２次空気として使用するものである。

【００１５】また、本願請求項２記載発明の都市ごみ焼
却装置の運転方法は、ごみ焼却炉と、ごみ焼却炉から排
出される焼却灰や飛灰を溶融処理する灰溶融炉とを有す
る都市ごみ焼却装置の運転方法であって、ごみ焼却炉の
排ガスの２０〜３０％を抽出し、それに灰溶融炉の排ガ
スを加えてごみ焼却炉の１次空気として使用するととも
に、酸素濃縮機により酸素濃度を３０〜４０％に高めた
空気をごみ焼却炉の２次空気として使用するものであ
る。

【００１６】次に本発明の作用を説明する。ごみを焼却
する場合に、ストーカ上や流動層内などの１次燃焼で
は、温度を５００〜７５０℃の低温に保って、ごみの滞
留時間を長くし、２次燃焼では、ダイオキシンの分解除
去のため排ガスは、９００℃以上の高温で２〜４秒滞留
することが望ましい。本発明では、ごみ焼却炉の排ガス
中の酸素濃度は１１〜１２％と低いことに着目し、これ
を１次空気としてごみ焼却炉に使用することにより、高
い発熱量のごみを燃す場合の１次燃焼温度を低下させる
とともに、２次空気として酸素濃度を３０〜４０％に高
めた空気を使用することにより、２次燃焼温度を高める
ことができる。また、灰溶融炉から排出される排ガスの
量は、ごみ焼却炉から排出される排ガスに比べて、極端
に少く、排ガス中に含まれる微細なダストの量は極端に
多いので、この排ガスを独自に処理するのは、費用の点
でむだが多い。そこで、ごみ焼却炉の排ガスの２０〜３
０％を抽出し、それに灰溶融炉の排ガスを加えてごみ焼
却炉の１次空気として使用することにより、ごみ焼却炉
の排ガス用の集塵器の有効活用を図ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明の１実施形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の都市
ごみ焼却装置のフローシートである。図において、１は
焼却炉である。焼却炉１の形式はストーカ式あるいは回
転炉式でもよいが、図３に示す流動床式が本発明に最も
適している。２はボイラであり、焼却炉１からの高温の
排ガス２９から熱エネルギーを回収する。３はガス冷却
器で下流に設けられたバグフィルタなどの集塵器４に適
した温度まで、排ガス２９の温度を低下させる。３１は
加熱器で、下流に設けられたＮＯx 除去用触媒塔３２に
適した温度まで排ガス２９の昇温を行う。６は煙突であ
る。１９は直流電気抵抗式灰溶融炉である。３３は湿式
排ガス処理装置である。湿式排ガス処理装置３３の形式
は、たとえば、特願平８−１４２６３１号公報に開示さ
れるように、吸収塔の上部から吸収液を噴霧状に降ら
し、排ガスを塔下部から流入させて塔上部から排出さ
せ、排ガス中のダストを吸収液に吸収させるような形式
でもよいし、第７回廃棄物学会研究発表会講演論文集１
９９６に開示され、図４に示すようにバブリングタンク
とジェットスクラバとを組合せた形式のものでもよい。
３０は酸素濃縮機で、空気（酸素濃度２１％）を処理し
て、酸素濃度を３０〜４０％に高める。酸素濃縮機の形
式は、半透膜を用いたものが広く用いられる。

【００１８】次に、本実施形態の作用を説明する。発熱
量の高い都市ごみ、ＲＤＦ、産業廃棄物など３９が焼却
炉１に投入され焼却される。焼却残渣である焼却灰３７
が下方から排出され、高温の排ガス２９が上部から排出
される。排ガス２９はボイラ２、ガス冷却器３を経て、
熱エネルギが回収され、集塵器４に送られて、排ガス２
９中のダストが除去される。集塵器４を出た排ガス２９
は加熱器３１、触媒塔３２を経て煙突６から外部に排出
される。

【００１９】集塵器４から加熱器３１に送られる排ガス
２９の２０〜３０％が、循環用に抽出される。焼却炉１
からの焼却灰３７およびボイラ２、ガス冷却器３、集塵
器４からの飛灰３８は、直流電気抵抗式灰溶融炉１９に
送られ溶融される。灰溶融炉１９からの排ガス３５は、
流量が焼却炉１からの排ガス２９に比べて極端に少いも
のの、高濃度（１５０〜２００ｇ／ｍ3 ）のダストを含
んでいる。排ガス３５は、湿式排ガス処理装置３３によ
り大部分のダストが除去された後、抽出された排ガス３
４と合流し、焼却炉１の１次空気３６として送られる。
なお、１次空気３６中の酸素濃度は１１〜１２％であ
る。焼却炉１には、２次空気として、酸素濃縮機３０で
酸素濃度を３０〜４０％に高めた空気４０が送られる。

【００２０】このように、焼却炉１において、酸素濃度
の低い１次空気を使用するので、特に、焼却炉１として
流動床式焼却炉を使用し、高発熱量の都市ごみを焼却す
る場合に、流動層の流動性を維持するのに必要な大流量
の１次空気を使用しても、流動層内の温度が過昇してし
まうおそれがなく、流動層内のごみの滞留時間を十分に
保つことができる。

【００２１】焼却炉１の２次空気として、酸素濃度を高
めた空気を使用しているので、必要な空気量が少くてす
み、ダイオキシンの分解のため、フリーボード内で９０
０℃以上の高温を維持するとともに、排ガスの滞留時間
を２〜４秒保持することができる。また、灰溶融炉１９
からの排ガスは、直接外部に放出せずに、焼却炉１の１
次空気として使用しているので、図２に示すＣＯガス燃
焼器２６を必要とせず、排ガス３５中のダストも完全に
除去しなくてよい。

【００２２】本発明は、以上述べた実施形態に限定され
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変更が可能である。たとえば、湿式排ガス処理装置３３
を省略してもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の都市ごみ
焼却装置およびその運転方法は、ごみ焼却炉の排ガスの
１部と灰溶融炉の排ガスを合流して、ごみ焼却炉の１次
空気として使用するとともに、酸素濃度を高めた空気を
ごみ焼却炉の２次空気として使用したので次のような優
れた効果を有する。（１）ごみの一次燃焼温度を低く保つことにより、滞留
時間を十分保持して良好な燃焼状態を確保することがで
きる。（２）２次燃焼の温度を十分高くでき、かつ、滞留時間
も十分とれるので、ダイオキシンの分解除去が十分行わ
れる。（３）ダスト濃度の高い灰溶融炉の排ガスの処理を省略
または簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の都市ごみ焼却装置のフローシートであ
る。

【図２】従来の都市ごみ焼却装置のフローシートであ
る。

【図３】流動床式焼却炉の断面図である。

【図４】湿式排ガス処理装置のフローシートである。

【符号の説明】

１ごみ焼却炉２ボイラ４集塵器１９灰溶融炉３０酸素濃縮機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩田英樹東京都江東区豊洲二丁目１番１号石川島播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者鈴木俊行東京都江東区豊洲二丁目１番１号石川島播磨重工業株式会社東京第一工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ごみ焼却炉と、ごみ焼却炉から排出され
る焼却灰や飛灰を溶融処理する灰溶融炉とを有する都市
ごみ焼却装置であって、ごみ焼却炉の排ガスの一部と灰
溶融炉の排ガスとを合流してごみ焼却炉の１次空気とし
て使用するとともに、酸素濃縮機により酸素濃度を高め
た空気をごみ焼却炉の２次空気として使用することを特
徴とする都市ごみ焼却装置。
【請求項２】ごみ焼却炉と、ごみ焼却炉から排出され
る焼却灰や飛灰を溶融処理する灰溶融炉とを有する都市
ごみ焼却装置の運転方法であって、ごみ焼却炉の排ガス
の２０〜３０％を抽出し、それに灰溶融炉の排ガスを加
えてごみ焼却炉の１次空気として使用するとともに、酸
素濃縮機により酸素濃度を３０〜４０％に高めた空気を
ごみ焼却炉の２次空気として使用することを特徴とする
ごみ焼却炉の運転方法。