JP2001090928A - 廃棄物溶融炉の操業方法 - Google Patents

廃棄物溶融炉の操業方法

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JP2001090928A
JP2001090928A JP27093999A JP27093999A JP2001090928A JP 2001090928 A JP2001090928 A JP 2001090928A JP 27093999 A JP27093999 A JP 27093999A JP 27093999 A JP27093999 A JP 27093999A JP 2001090928 A JP2001090928 A JP 2001090928A
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JP
Japan
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waste
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melting furnace
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exhaust gas
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Takeshi Takamiya
健 高宮
Hideji Shibaike
秀治 芝池
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物溶融炉へ補助燃料を供給して廃棄物
溶融炉の排ガスの熱量(潜顕熱)を安定化させ、安定し
た操業を達成できる廃棄物溶融炉の操業方法の提供。 【解決手段】廃棄物を熱分解溶融する廃棄物溶融処理方
法において、廃棄物溶融炉の排ガスの熱量を検出し、溶
融炉の炉底の燃焼部に設けた補助燃料供給口15ないし
は送風羽口を介して供給する補助燃料の供給量を、検出
した前記熱量に基づき調整する廃棄物溶融炉の操業方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般廃棄物、産業
廃棄物等の廃棄物を熱分解溶融処理する際に、廃棄物溶
融炉へ供給する補助燃料の供給量を調整する廃棄物溶融
炉の操業方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般廃棄物、産業廃棄物、又はそれらを
乾燥、焼却、破砕処理等によって得られた中間処理物
(焼却灰やそれを一度埋め立て処理後、再度掘り起こし
た土砂分を含む埋立ごみ)、汚泥等の廃棄物の処理方法
として、廃棄物を廃棄物溶融炉で、乾燥、予熱、熱分
解、燃焼、溶融し、スラグやメタルとして取り出す廃棄
物溶融処理方法が知られている。
【0003】図3は、従来の廃棄物溶融処理設備の全体
図であり、廃棄物がごみピット1からごみクレーン2に
よりシャフト炉式熱分解溶融炉の上部より装入され、ま
た、副原料として副原料貯留槽3から石灰石やコークス
が装入される。炉底部の羽口4から酸素含有ガス又は酸
素富化ガス、あるいはその上方の羽口5から空気が吹き
込まれる。コークスや熱分解によって生じた炭素質を高
温炉床において高温度で燃焼させ、炉内の乾燥帯、熱分
解帯及び燃焼溶融帯を順次通過させて溶融スラグ化する
とともに、高温の燃焼排ガスは、2次燃焼室6で燃焼さ
れ、廃熱回収ボイラ7で熱回収が行われ、ガス冷却器8
で冷却され、消石灰等の中和剤で中和され、集じん機9
で固気分離され、誘引通風機10により、煙突11から
排出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、廃棄物溶融
処理では、廃棄物溶融炉から発生するガスは、可燃性の
CO、H2、CH4、不活性なN2、C〇2、H2Oの気体
成分のほか、可燃性のタール、ダスト等を含んでいる。
廃棄物溶融炉の炉頂から排出されるガスは、処理物であ
る廃棄物の質が一定していないので、発生量も一定して
いない。そのため、廃棄物溶融炉からのガスの発生量、
組成が常に刻々と変動することとなり、廃棄物溶融炉の
後段に設置される2次燃焼室で燃焼を安定的に行うため
の弊害となり、また、その後段に設置される廃熱回収ボ
イラの発生蒸気量が変動し、蒸気の利用の際にも支障が
ある。
【0005】そのため、廃棄物溶融炉から排出される排
ガスの総熱量(潜顕熱)を安定化させるため、特開平8
−159436号公報に開示されるように、廃棄物溶融
炉へ吹き込む空気及び酸素の燃焼支持ガス量を制御する
方法がある。この方法では、前記と同様に、処理対象物
の水分や灰分が多く、炉底での固体温度が十分に高くな
い時に、炉内に充填された廃棄物の熱分解量が減少し、
そして吸熱反応量(CO2+C→2CO−Q)は低下
し、廃棄物溶融炉の排ガスの熱量は低下するので、廃棄
物溶融炉へ吹き込む空気及び酸素の燃焼支持ガス量を増
加させ排ガスの熱量を増加させる方法をとるが、それだ
けでは、廃棄物溶融炉内での部分燃焼率が増加し、排ガ
スの単位容積当たりの発熱量が低下するため、後流に設
置される2次燃焼室で自燃できなかったり、排ガス温度
が高くなりすぎ、その温度が700℃を超えると、排ガ
スダクトへの塩分の半溶融物の付着の問題が発生すると
いう弊害があった。
【0006】また、廃棄物溶融炉へ補助燃料を供給し、
廃棄物溶融炉の出口ガス温度を300〜400℃に保つ
ように制御する方法が、特開昭53−32978号公報
に開示されている。それによれば、処理対象物の発熱量
の変動に対応するため、補助燃料の供給量を出口ガス温
度を300〜400℃に保つように制御する。すなわ
ち、出口ガス温度が高すぎる時、補助燃料の供給量を減
少し、出口ガス温度が低すぎる時、補助燃料の供給量を
増加させる。しかしながら、出口ガス温度と処理対象物
の発熱量は必ずしも正の相関があるわけではないため、
出口温度を制御する方法では、溶融炉の排ガスの総熱量
(潜顕熱)は変動し、前記課題を解決できない。
【0007】すなわち、廃棄物溶融炉での部分燃焼の際
には、CO2+C→2CO−Q(吸熱)に代表される吸
熱反応量も変化しており、特に燃焼部でのガスと固体の
温度の大小がその吸熱反応量を支配する。そのため、処
理対象物の水分や灰分が多く、炉底での固体温度が十分
に高くない時に、その吸熱反応量は低下する結果、溶融
炉の排ガス温度が上昇することがある。この時、補助燃
料の供給量を低下させても、出口ガス温度を低下できな
いだけでなく、廃棄物溶融炉の排ガスの総熱量は低下す
るので、排ガスの熱量(潜顕熱)を安定化することがで
きない。
【0008】そこで、本発明は、廃棄物溶融炉へ補助燃
料を供給して廃棄物溶融炉の排ガスの熱量(潜顕熱)を
安定化させ、安定した操業を達成できる廃棄物溶融炉の
操業方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の廃棄物溶融炉の
操業方法は、廃棄物を熱分解溶融する廃棄物溶融処理方
法において、廃棄物溶融炉の排ガスの熱量を検出し、溶
融炉の炉底の燃焼部に設けた補助燃料供給口、ないし
は、送風羽口を介して供給する補助燃料の供給量を、検
出した前記熱量に基づき調整することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明において、廃棄物溶融炉に
供給する補助燃料としては、ガス燃料、液体燃料、粉状
可燃物を単独で廃棄物溶融炉内に吹き込んだり、空気等
をキャリアガスとして気流搬送可能な性状のものであれ
ば、いずれでも可能であり、燃焼支持ガスとしては、空
気又は酸素との混合ガスのいずれでも可能である。
【0011】処理対象物の水分や灰分が多く、炉底での
固体温度が十分に高くない時に、処理物の可燃分の熱分
解量が低下し、また、部分燃焼の際の、CO2+C→2
CO−Q(吸熱)に代表される吸熱反応量も低下する結
果、溶融炉排ガスの熱量は低下する。この時、補助燃料
を炉底の燃焼部に吹き込む量を増加させることで、固体
温度及びガス温度を高くし、処理物の可燃分の熱分解量
を増加し、また、部分燃焼の際の、CO2+C→2CO
−Q(吸熱)に代表される吸熱反応量も増加する結果、
廃棄物溶融炉の排ガス熱量が著しく増加する。逆に、廃
棄物溶融炉の排ガス熱量が大きい時は、補助燃料の供給
量を減じると、排ガス熱量は低下し、その場合は、炉底
部での固体温度は十分大きいため、溶融温度も十分高い
ので、操業上何ら支障はない。また、補助燃料を直接、
炉底の燃焼部へ吹き込むため、上記吸熱反応の時間的な
遅れは十分小さく、補助燃料の使用量は最小限に抑える
ことが可能となる。
【0012】さらに、廃棄物溶融炉の炉底の燃焼部への
補助燃料供給により、溶融炉排ガス熱量の増減は、処理
物の可燃分の熱分解量、CO2+C→2CO−Q(吸
熱)に代表される吸熱反応量も増減するため、その相乗
効果により、単なる補助燃料カロリー分のみの寄与でな
く、補助燃料のもつ熱量の数倍の排ガス熱量の変化とし
て現れるため、補助燃料の使用量は少なくて済む。
【0013】排ガスの熱量の検出は、ガス量、温度等の
測定から、熱精算で求めることができ、次に述べるいず
れの方法でも制御に用いることができる。
【0014】(1)直接溶融炉の排ガスのCO,H2
CH4等の可燃性ガス成分、排ガス量、温度の測定値を
用いて熱量を算出する方法。
【0015】(2)2次燃焼室出口のガス温度及びガス
量(溶融炉への送風空気量、酸素量、2次燃焼室への燃
焼空気量から演算するか、直接測定してもよい)を測定
及び演算により求め、熱精算で求める方法。
【0016】(3)ボイラ蒸発量、ボイラ出口のガス温
度及びガス量(溶融炉への送風空気量、酸素量、2次燃
焼室への燃焼空気量から演算するか、直接測定してもよ
い)を測定及び演算より求め、熱精算により求める方
法。
【0017】(4)ボイラ蒸発量そのものを制御対象と
する方法(溶融炉の排ガス総熱量と正の相関があるため
代表できる)。
【0018】(5)煙突排ガス量そのものを制御対象と
する方法(溶融炉の排ガス総熱量と正の相関があるため
代表できる)。
【0019】
【実施例】図1は本発明を適用した廃棄物溶融処理設備
の1例を示す図で、図3に示す同一の構成には同一符号
を付し、その説明は省略する。純酸素又は酸素富化空気
が吹き込まれる羽口4に溶融炉送風ブロワ12で供給さ
れる空気の送風空気量、及び酸素発生装置で発生させ、
空気に富化する酸素量は、それぞれ流量調整弁13で調
整され、送風空気量及び酸素量は燃焼室排ガス量演算器
14に入力される。廃棄物溶融炉の炉底には、補助燃料
供給口15を設け、補助燃料の供給量を流量調整弁16
で調整する。補助燃料の流量は、溶融炉発生熱量演算器
17の演算結果により調整される。なお、補助燃料の供
給は、送風羽口4を介して行ってもよい。
【0020】高温の燃焼排ガスは、2次燃焼室6で燃焼
される。2次燃焼室6に燃焼空気ブロワ18で供給する
空気の流量は、流量調整弁19で調整され、流量は燃焼
室排ガス量演算器14に入力される。
【0021】2次燃焼室6の燃焼ガスにより廃熱回収ボ
イラ7で熱回収が行われる。廃熱回収ボイラ7の蒸発
量、及びボイラ出口排ガス温度は溶融炉発生熱量演算器
17に入力される。
【0022】廃熱回収ボイラ7から排出した排ガスは、
ガス冷却器8で冷却され、集じん器9で固気分離され、
誘引通風機10により、煙突11から排出される。
【0023】燃焼室排ガス量演算器14では、2次燃焼
室6の燃焼空気量a、溶融炉送風空気量b、送風空気に
富化する酸素量cが入力されて、燃焼室排ガス量が演算
され、演算結果は、廃熱回収ボイラ7の蒸発量と共に溶
融炉発生熱量演算器17に入力され、溶融炉発生熱量演
算の結果により補助燃料の流量が調整される。
【0024】表1及び図2は、補助燃料を吹き込まない
場合と、補助燃料の吹き込み制御を行った場合の排ガス
熱量(Mcal/h)を比較した表及びグラフである。
【0025】
【表1】 実施条件の概略は、次のとおりである。
【0026】・ごみ処理量:約20t/d(840kg
/h) ・溶融炉送風空気量:約600Nm3/h ・溶融炉送酸素量(純度100%の液体酸素):約60
Nm3/h ・燃焼炉燃焼空気量:約3500Nm3/h ・燃焼排ガス流量:約5500Nm3/h ・燃焼排ガス温度:900℃ ・燃焼排ガス熱量:約1500Mcal/h ・燃焼排ガス組成:CO2約10%、O2約11% ・補助燃料の種類:廃プラスチック(粒径:1mm、発
熱量:約10000kcal/h) ・補助燃料の吹き込み量:10〜40kg/h ・燃焼排ガス温度→熱電対による測定値 ・燃焼排ガス流量→演算値(燃焼排ガス(dry)量+
ごみから発生した水蒸気量) ・dryガス演算方法 (1)2次燃焼排ガス量=溶融炉送風量+溶融炉送酸素
量+2次燃焼室燃焼空気量、又は、 (2)2次燃焼排ガス量=(溶融炉送風中N2量+2次
燃焼室燃焼空気中N2量)/(2次燃焼排ガス中N2%)
×100 ・ごみから発生した水蒸気量:処理したごみの50%が
付着水で、水蒸気となると仮定し、840kg/h×5
0/100/18×22.4=523Nm3/hで求め
る。
【0027】この例では、吹き込み量の増減は、2次燃
焼室出口のガス温度及びガス量から熱精算で求めた2次
燃焼排ガス熱量が一定となるように制御した。
【0028】吹き込みを開始すると、図2にみるよう
に、2次燃焼排ガスカロリーは1500Mcal/hか
ら1800Mcal/hへ増加し、偏差は250Mca
l/hから50Mcal/hへ減少し、高位で安定して
いる。また、表1に示すように、吹き込み量のカロリー
は、130Mcal/hであることから、吹き込むこと
による相乗効果、すなわち、吹き込み物によるカロリー
増以上の総カロリー増が得られていることが分かる。
【0029】本発明は、廃棄物熱分解溶融処理に使用す
る一体型シャフト炉式の熱分解溶融炉だけでなく、熱分
解炉と溶融炉が分離した場合における部分燃焼タイプの
熱分解炉についても適用可能である。
【0030】
【発明の効果】(1)本発明によれば、廃棄物溶融炉の
排ガスの熱量を検出し、前記熱量に基づき補助燃料の供
給量を調整するため、廃棄物溶融炉の排ガス熱量の安定
化が可能、となるので、ボイラ等で廃熱回収する場合に
おいて、最適条件で設計が可能となり、熱回収効率の向
上、設備費の低減が可能となる。
【0031】(2)廃棄物溶融炉の炉底への補助燃料供
給により、溶融炉排ガス熱量の増減は、処理物の可燃分
の熱分解量、CO2+C→2CO−Q(吸熱)に代表さ
れる吸熱反応量も増減するため、その相乗効果により、
補助燃料のもつ熱量の数倍の排ガス熱量の変化として現
れるため、補助燃料の使用量は少なくて済む。
【0032】(3)炉底部の熱レベルを常に安定化する
ことが可能なため、廃棄物溶融炉の操業状態が、処理対
象物の組成、発熱量によらず安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した廃棄物溶融処理設備の1例を
示す図である。
【図2】補助燃料を吹き込まない場合と、補助燃料の吹
き込み制御を行った場合の排ガス熱量(Mcal/h)
の変化を表すグラフである。
【図3】従来の廃棄物溶融処理設備の全体図である。
【符号の説明】
1:ごみピット 2:ごみクレーン 3:副原料貯
留槽 4:炉底羽口 5:羽口 6:2次燃焼室 7:ボイラ 8:ガ
ス冷却器 9:集じん機 10:誘引通風機 11:煙突 12:溶融炉送風ブロワ 13:流量調整弁 1
4:燃焼室排ガス量演算器 15:補助燃料供給口 16:流量調整弁 17:
溶融炉発生熱量演算器 18:燃焼空気ブロワ 19:流量調整弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K061 AA16 AB02 AB03 AC01 BA03 BA10 CA07 CA08 DA18 DA19 DB02 DB16 DB20 3K062 AA16 AB02 AB03 AC01 BA02 DA01 DA07 DA21 DA23 DA27 DA36 DA40 DB12 4D004 AA46 BA03 CA24 CA29 CB03

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物を熱分解溶融する廃棄物溶融処理
    方法において、廃棄物溶融炉の排ガスの熱量を検出し、
    溶融炉の炉底の燃焼部に設けた補助燃料供給口ないしは
    送風羽口を介して供給する補助燃料の供給量を、検出し
    た前記熱量に基づき調整することを特徴とする廃棄物溶
    融炉の操業方法。
JP27093999A 1999-09-24 1999-09-24 廃棄物溶融炉の操業方法 Withdrawn JP2001090928A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014196897A (ja) * 2013-03-06 2014-10-16 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 廃棄物装入制御装置および廃棄物装入制御方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014196897A (ja) * 2013-03-06 2014-10-16 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 廃棄物装入制御装置および廃棄物装入制御方法

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