JP2001173922A - 廃棄物ガス化溶融炉 - Google Patents

廃棄物ガス化溶融炉

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JP2001173922A
JP2001173922A JP35836999A JP35836999A JP2001173922A JP 2001173922 A JP2001173922 A JP 2001173922A JP 35836999 A JP35836999 A JP 35836999A JP 35836999 A JP35836999 A JP 35836999A JP 2001173922 A JP2001173922 A JP 2001173922A
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furnace
waste
melting furnace
heat transfer
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JP35836999A
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Yuichi Yamakawa
裕一 山川
Sunao Nakamura
直 中村
Masahiro Sudo
雅弘 須藤
Tsuneo Matsudaira
恒夫 松平
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉体を耐圧構造にすることなく、腐食時の交
換が容易な溶融炉のフリーボード部から有効に熱回収で
きる廃棄物ガス化溶融炉を提供すること。 【解決手段】 炉底部に堆積させたコークスの上に廃棄
物の流動化層31が形成されるように構成され、この流
動化層31が形成される部位より上にフリーボード部1
1が設けられた廃棄物ガス化溶融炉であって、フリーボ
ード部11に伝熱管20が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物ガス化溶融炉
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、廃棄物の焼却に伴って発生するダ
イオキシン類の排出防止や資源リサイクルの必要性が叫
ばれるようになり、これらの問題に対処可能な技術の一
つとして、廃棄物をガス化・溶融する技術の開発が進め
られている。この技術には各種の処理方法があるが、そ
の一つとして、竪型炉の底部に高温燃焼帯を形成し、廃
棄物を熱分解して可燃性の熱分解ガスを発生させ、残渣
を溶融する方法がある。この方式に用いる炉は、炉底部
に堆積させたコークスを燃焼させることにより高温燃焼
帯が形成される共に、この高温燃焼帯の上に廃棄物の流
動化層が形成されるように構成され、この流動化層が形
成される部位よりも上の部分が拡径されて大きな空間
(フリーボード部)が設けられている。
【0003】フリーボード部は、炉内ガス(熱分解ガ
ス)の上昇速度を遅くしてダストの飛散防止を図ると共
に、廃棄物の熱分解過程で発生したタール、ダイオキシ
ン類を分解するために設けられている。このため、フリ
ーボード部は、タール、ダイオキシン類を分解するため
に、炉内ガスを部分燃焼させて850〜1000℃程度
の高温に保持することが可能に構成され、又、炉内ガス
が2秒以上滞留可能な容量を有している。そして、フリ
ーボード部から排出された熱分解ガスは二次燃焼炉で燃
焼処理された後、ボイラなどの熱回収装置へ送られ、熱
回収される。
【0004】上記のように、廃棄物のガス化溶融炉は高
温状態に保たれるので、炉体表面から放散される熱損失
が非常に大きい。特に、フリーボード部はその容量が大
きいので、熱損失の度合いも大きい。この問題に対処
し、特開昭59−158909号公報には、炉体から放
散される熱を回収する手段が講じられた溶融炉が提案さ
れている。この溶融炉においては、高温焼却帯の上部及
び炉周壁がジャケットボイラ胴からなっており、蒸気を
発生させる構造になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、ジャケットボイラ胴により炉壁からの放熱
を熱回収し、蒸気を発生するとしているが、ジャケット
ボイラ胴のような構造では大量の水を循環供給するた
め、熱交換効率が低く、有効に熱回収できない問題があ
る。又、フリーボード部の下部の炉周壁がジャケットボ
イラ胴からなっているので、溶融炉本体そのものを耐圧
構造にしなければならず、さらに還元性ガスによる腐食
のための定期交換が非常に大がかりになるなど溶融炉の
製作コストが非常に高くなる。
【0006】本発明は、上記の問題点を解決し、炉体を
耐圧構造にすることなく、腐食時の交換が容易な溶融炉
のフリーボード部から有効に熱回収できる廃棄物ガス化
溶融炉を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題は次の発明に
より解決される。
【0008】第1の発明は、炉底部に堆積させたコーク
スを燃焼させることにより高温燃焼帯が形成されると共
に、この高温燃焼帯の上に廃棄物の流動化層が形成され
るように構成され、この流動化層が形成される部位より
上にフリーボード部が設けられた廃棄物ガス化溶融炉に
おいて、フリーボード部に伝熱管が設けられていること
を特徴としている。
【0009】第2の発明は、第1の発明において、伝熱
管がフリーボード部の炉壁に埋設されていることを特徴
としている。
【0010】第3の発明は、第1の発明において、伝熱
管がフリーボード部の炉壁から炉内に突出して設けられ
ていることを特徴としている。
【0011】本発明においては、熱回収が伝熱管で行わ
れるので、伝熱管とその関連機器だけを耐圧構造にすれ
ばよく、溶融炉本体は従来と同様の強度を有するもので
あればよい。
【0012】上記の発明において、伝熱管をフリーボー
ド部の炉壁に埋設しておくと、フリーボード部からの放
散熱が回収されると共に、伝熱管が内張耐火物を冷却し
て保護する作用もする。
【0013】又、伝熱管をフリーボード部の炉壁から炉
内に突出させて設けると、炉壁の冷却と同時に炉内ガス
も冷却される。このガスが送られる二次燃焼炉において
は、燃焼ガスの温度が所定範囲を超える高温にならない
ように、燃焼温度の制御が行われているが、フリーボー
ド部において適度のガス冷却が行われることにより、二
次燃焼炉における燃焼温度の制御が容易になる。
【0014】二次燃焼炉においては、送風口各段の付近
に設置された熱電対により燃焼温度が1000℃を越え
ないように制御するが、廃棄物ガス化溶融炉からの生成
ガス量が多い場合、二次燃焼炉出口のCO濃度が基準値
(例えば10ppm )を超えそうな時には(一時的に負荷
変動が大きくなった時には)、多くなった生成ガスを燃
やしきるために、一段目の送風を多くしなければならな
い。その結果、一段目付近の熱負荷が増大する。本発明
により、このような現象を防止することができる。本発
明においては、二次燃焼炉における燃焼温度を低下でき
るので、炉壁の劣化を低減させ、耐用寿命を延長でき
る。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る実施の形態の
一例を示す概略の縦断面図である。10は竪型で円筒形
状に形成されたガス化溶融炉である。ガス化溶融炉10
は上部から都市ごみや産業廃棄物などの廃棄物及び石灰
石などのスラグ成分調整材やコークスが投入され、投入
された廃棄物がその下部でガス化・溶融される構造にな
っており、上部の拡径された部分はフリーボード部11
になっている。12は炉頂部の中心に設けられた廃棄物
の装入口、13は燃焼ガスの排出口、14は溶融スラグ
の排出口である。30は堆積されたコークスを燃焼させ
ることにより高温状態に維持され、廃棄物の熱分解残渣
を溶融する高温燃焼帯である。又、31は高温燃焼帯3
0の上に形成された廃棄物の流動化層である。投入され
た廃棄物はこの流動化層で滞留している間に熱分解さ
れ、その残渣は高温燃焼帯30上に落下し、溶融され
る。
【0016】溶融炉下部の高温燃焼帯30が形成される
位置にはコークスを燃焼させる空気又は酸素富化された
空気を吹込むための主羽口15が設けられており、流動
化層31が形成される位置には投入された廃棄物を流動
化させる空気を吹込むための副羽口16が設けられてい
る。又、流動化層31上方のフリーボード部11には高
温燃焼帯30及び流動化層31で生成した可燃性ガスを
部分燃焼させる空気を吹き込むための三段羽口17が設
けられている。主羽口15、副羽口16、三段羽口17
はそれぞれ複数本が設けられている。
【0017】そして、フリーボード部11の炉壁内には
伝熱管20が設けられている。伝熱管20は炉壁内に多
段に埋め込まれており、入口21から供給された水が出
口22から排出されるようになっている。23は伝熱管
20内で発生した蒸気を取り出す気水ドラムである。
【0018】なお、伝熱管20は、都市ごみ焼却炉や石
炭ガス化プラントで一般に用いられている炭素鋼管、ス
テンレス鋼管などを使用することができる。又、伝熱管
20の外面に特殊材料(例えばCr−Ni合金)よりな
るチューブを被覆する処理或いは耐火材料(セラミック
ス、例えば炭化珪素など)をコーティングする処理など
を施せば、耐久性が付与され、好ましいものとなる。
【0019】上記構成の溶融炉による廃棄物処理は次の
ように行なわれる。都市ごみや産業廃棄物或いは廃棄物
焼却残渣などの廃棄物、コークス、石灰石などがそれぞ
れ計量され、ガス化溶融炉10内へ投入される。投入さ
れたもののうち、コークスは炉底部に堆積し、ここに主
羽口15から空気又は酸素富化された空気の熱風が吹き
込まれ、高温燃焼帯30が形成される。
【0020】又、炉頂部から投入された廃棄物は高温燃
焼帯30の上方で流動しながら滞留して流動化層31を
形成する。廃棄物は流動化している間に加熱され、熱分
解して可燃性ガスを発生する。熱分解残渣は高温燃焼帯
30上に落下し、順次溶融して流下し、炉底部の排出口
14から抜き出される。一方、流動化層31で発生した
可燃性ガスは、フリーボード部11において、三段羽口
17から空気が吹込まれて一部が燃焼し850℃〜10
00℃の高温ガスとなって燃焼ガス排出口13から排出
する。燃焼ガスは二次燃焼炉40でさらに燃焼処理され
た後、ボイラーなどの熱回収装置へ送られて熱回収され
る。
【0021】上記の操業中に、フリーボード部に設けら
れている伝熱管20への給水が行われ、気水ドラム23
から蒸気が回収される。
【0022】図2は本発明に係る実施の形態の他の例を
示す概略の縦断面図である。図3は図2におけるA−A
部の概略の横断面を示す図である。図2、図3におい
て、図1と構成を同じくする部分については、同一の符
号を付し説明を省略する。この実施の形態においては、
伝熱管20がフリーボード部11の炉壁から炉内に突出
して設置している。伝熱管20は多段に配置されてお
り、各段においては、ヘアピン状に形成された多数の伝
熱管20が放射状に配置され、炉外で接続されている。
伝熱管が接続された流路の両端には、それぞれ下段との
接続管24、上段との接続管25が設けられており、各
段の伝熱管はこれらの接続管により接続されている。こ
れにより、入口21−出口22−気水ドラム23−入口
21よりなる循環流路が形成されている。
【0023】
【実施例】(実施例1)図1と同様の構成による廃棄物
ガス化溶融炉の試験装置を使用して都市ごみをガス化・
溶融する操業を行い、二次燃焼炉の後に設置されている
既存のボイラとフリーボード部の2箇所で熱回収し、蒸
気を発生させた。
【0024】この操業においては、都市ごみ1000k
g/h、コークス50kg/h、石灰石45kg/hの
割合で投入した。主羽口15からは200℃の酸素富化
空気を吹き込み、副羽口16及び三段羽口17からは空
気を吹き込んだ。この条件において、フリーボード部内
の燃焼ガス温度は平均900℃であった。
【0025】この操業中に、フリーボード部で発生した
蒸気は、平均350℃、40kg/cm2 で、発生量は
3000kg/hであった。この新たな蒸気発生によ
り、廃棄物処理装置全体の蒸気発生量は既存の二次燃焼
炉ボイラだけの場合の発生量に対し約1.1倍になっ
た。
【0026】(実施例2)図2と同様の構成による廃棄
物ガス化溶融炉の試験装置を使用して都市ごみをガス化
・溶融する操業を行った。操業条件は実施例1の場合と
同じにした。この操業におけるフリーボード部内の燃焼
ガス温度は平均900℃であった。処理廃棄物の発熱量
が大きく、通常ならば溶融炉生成ガスの持ち出し熱量が
多くなる条件に対し、フリーボード部ボイラにより熱回
収を積極的に行い、生成ガスの持ち出し熱量を低減させ
た。
【0027】この操業を長期間継続して行った後、二次
燃焼炉壁の耐火物を点検したところ、従来のガス化溶融
炉で廃棄物を処理した場合に比べて損傷の度合いが小さ
く、耐火物の寿命が1.5倍程度延びているものと判断
された。
【0028】
【発明の効果】本発明においては、フリーボード部にお
ける熱回収が伝熱管で行われるので、熱回収効率が高
く、又、伝熱管とその関連機器だけを耐圧構造にすれば
よく、ガス化溶融炉本体が従来と同様の強度を有する構
造のままで熱回収を行うことができる。
【0029】そして、伝熱管をフリーボード部の炉壁に
埋設しておくと、フリーボード部の放散熱を回収するこ
とができる共に、内張耐火物が冷却され、その寿命が長
くなる。
【0030】又、伝熱管をフリーボード部の炉壁から炉
内に突出させて設けると、炉壁の冷却と同時に炉内ガス
も冷却され、二次燃焼炉における燃焼処理の負荷が軽減
される。このため、二次燃焼炉壁の耐火物の寿命が長く
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施の形態の一例を示す概略の縦
断面図である。
【図2】本発明に係る実施の形態おける他の例を示す概
略の縦断面図である。
【図3】図2におけるA−A部の概略の横断面を示す図
である。
【符号の説明】
10 ガス化溶融炉 11 フリーボード部 12 廃棄物の装入口 13 燃焼ガスの排出口 14 溶融スラグの排出口 15 主羽口 16 副羽口 17 三段羽口 20 伝熱管 23 気水ドラム 30 高温燃焼帯 31 流動化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 雅弘 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 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 Fターム(参考) 3K061 AA11 AA16 AB02 AB03 AC01 CA08 DA19 DB02 DB11 DB19 DB20 3K065 AA11 AA16 AB02 AB03 AC01 JA02 JA03 JA18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉底部に堆積させたコークスを燃焼させ
    ることにより高温燃焼帯が形成されると共に、この高温
    燃焼帯の上に廃棄物の流動化層が形成されるように構成
    され、この流動化層が形成される部位より上にフリーボ
    ード部が設けられた廃棄物ガス化溶融炉において、フリ
    ーボード部に伝熱管が設けられていることを特徴とする
    廃棄物ガス化溶融炉。
  2. 【請求項2】 伝熱管がフリーボード部の炉壁に埋設さ
    れていることを特徴とする請求項1に記載の廃棄物ガス
    化溶融炉。
  3. 【請求項3】 伝熱管がフリーボード部の炉壁から炉内
    に突出して設けられていることを特徴とする請求項1に
    記載の廃棄物ガス化溶融炉。
JP35836999A 1999-12-17 1999-12-17 廃棄物ガス化溶融炉 Withdrawn JP2001173922A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007057113A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Plantec Inc 水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007057113A (ja) * 2005-08-22 2007-03-08 Plantec Inc 水管壁を備えた竪型ごみ焼却炉

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