JP2001227726A - ガス化溶融炉 - Google Patents
ガス化溶融炉Info
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- JP2001227726A JP2001227726A JP2000040312A JP2000040312A JP2001227726A JP 2001227726 A JP2001227726 A JP 2001227726A JP 2000040312 A JP2000040312 A JP 2000040312A JP 2000040312 A JP2000040312 A JP 2000040312A JP 2001227726 A JP2001227726 A JP 2001227726A
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Abstract
式のガス化溶融炉を提供する。 【解決手段】 廃棄物と燃焼補助材料を含有しかつ廃棄
物を主体とする第1の領域と第1の領域よりも廃棄物を
多く含有する第2の領域と燃焼補助材料を主体とする第
3の領域と燃焼補助材料が装填された炉床部を含み、第
1の領域の上方で廃棄物をガス化させる細長いシャフト
部と、第1の領域に設けられた空気供給手段と、第3の
領域の燃焼補助材料を加熱する高温ガス発生手段とを有
する。
Description
廃棄物をガスと固形物に分解するガス化溶融炉に関す
る。
含む廃棄物を乾燥、熱分解及び燃焼溶融するガス化溶融
炉は、キルン方式、流動床方式及びシャフト炉方式に大
別される。キルン方式と流動床方式は、補助燃料を用い
ずにゴミの持つ熱量を利用してゴミを溶融するため、運
転経費は少なくて済むが、破砕や乾燥等のゴミの前処理
が必要でしかも処理フローが複雑であることから、処理
設備全体でみると、建設費が高くなるという問題点が有
る。また処理フローが複雑なので、運転やメンテナンス
に熟練と多くの人手を要するという問題点も有る。シャ
フト炉方式は、補助燃料を必要とするが、破砕や乾燥等
のゴミの前処理が不要で、更に処理フローが比較的簡単
であるため、処理設備全体の建設費を低くできるという
利点がある。また簡単な設備なので運転やメンテナンス
が容易であるという利点もある。シャフト炉方式では、
一般に補助燃料としてコークスが使用され、その使用量
は、ゴミ1トン当たり100kg程度になる。このよう
に大量のコークスを使用すると、運転経費の増大と二酸
化炭素の増大を招来する。
クスの使用量を低減するために、例えば特開平8−94
035号には、炉床部の内径を小さくして従来よりも縦
長のコークスベッドとし、、不燃物(無機残渣、灰分)
がコークスベッドに到達するまでの間にゴミの乾燥及び
熱分解と可燃分残渣の燃焼を完了させ、不燃物(無機残
渣、灰分)のみをコークスベッドに侵入させることが開
示されている。すなわちこの溶融炉は、コークスベッド
内では不燃物の燃焼のみを行ってコークスによる高温燃
焼を維持し、コークスの使用量の低減を図るものであ
る。しかしシャフト炉方式では、可燃分残渣をそれがコ
ークスベッドに至るまでの間に燃焼させしかも溶融スラ
グの流動性を保つために、コークスを積極的に燃焼させ
てコークスベッドを高温に維持する必要がある。そのた
めに羽口から大量の空気を供給すると、炉内の圧力が高
くなり、連続出滓が困難となる。すなわち出滓口を常時
開放しておくと、炉内圧力の上昇により、スラグと共に
炉内の酸素含有高温ガスが大量に噴出し、炉底部の還元
性雰囲気が維持できなくなり出滓口の閉塞が生じる。ま
た熱量の損失も大きくなりコークス消費量が増大する。
なお間欠出滓ではこのような不具合は生じないが、マッ
ドガン等を使用した煩雑でかつ危険な出滓口の開閉作業
が必要となる。
めに、特開平5−106826号には、出滓口を高温保
持炉で覆うことが開示されている。しかるに高温保持炉
は内部圧力を高めるために炉底部を水中に没しているの
で、スラグ冷却により大量の水蒸気が発生する。水蒸気
がシャフト炉に侵入すると吸熱反応によりコークスベッ
ドの温度が低下する。これを防ぐため高温保持炉では、
大量の排気を続行する必要があり、連続出滓は可能であ
っても、設備の複雑化を解消できない。
続出滓が可能なシャフト炉方式のガス化溶融炉を提供す
ることである。
に、本発明では、廃棄物と燃焼補助材料を含有しかつ廃
棄物を主体とする第1の領域と第1の領域よりも燃焼補
助材料を多く含有する第2の領域と燃焼補助材料を主体
とする第3の領域と燃焼補助材料が装填された炉床部と
を含むシャフト炉であり、第1の領域に設けられた空気
供給手段と、第3の領域に設けられた高温ガス発生手段
とを有する、という技術的手段を採用した。本発明では
上記の燃焼補助材料が装填された炉床部は必ずしも必要
ではない。安定した連続出滓が可能であるときは炉床部
に溜まる溶融スラグが高温ガス発生手段まで達すること
はないので炉床部はその高さを押さえ若しくは省略する
こともできる。
ガス(例えばプラズマガス)を供給することと、燃焼補
助材料(例えばコークス)を含有しかつ廃棄物(ゴミ)
を主体とする第1の領域(以下ゴミリッチ層という)に
空気を供給することにより、ゴミリッチ層でゴミの乾燥
と熱分解が行われる。ゴミは熱分解により可燃ガスを含
む分解ガスと可燃分残渣とに分解される。また羽口から
空気を供給することにより一部のゴミとコークスの燃焼
が行われる。第2の領域(以下ゴミ・コークス混在層と
いう)では、さらにプラズマガスの熱で熱分解が行わ
れ、可燃分残渣は下降しながら上記空気中の酸素により
燃焼し、第2の領域を経て第3の領域(以下コークスリ
ッチ層という)に到達する時点で灰分となる。灰分はコ
ークスリッチ層でプラズマガスで加熱され1300℃程
度で溶融し、さらに1500℃まで加熱される。コーク
スリッチ層ではコークスは燃焼しない。すなわち本発明
はゴミの一部を燃焼させてその熱を利用すると共に、灰
分をプラズマガスで燃焼させるので、コークスの消費量
を少なくできる。またコークスを積極的に燃焼させない
ので、羽口からの空気供給量を少なくでき、連続出滓を
行っても高温ガスの噴出が少なく、高温保持炉が不要で
ある。以上は低含水率(含水率が約50%以下)のゴミ
の場合であるが、高含水率のゴミの場合はゴミリッチ層
への空気供給量を多くしてコークスを若干燃焼させれば
よい。
より説明する。図1は本発明のガス化溶融炉を適用した
廃棄物処理装置の概略構成図、図2は本発明のガス化溶
融炉の断面図である。図1において、廃棄物はコークス
及び石灰石と共にガス化溶融炉1に装入され、そこで生
成したガスは炉の上部から2次燃焼室20に排出され
る。2次燃焼室20では、このガスに含まれる可燃成分
が還元性雰囲気にて燃焼され、窒素化合物がN2に分解
される。ダイオキシンの発生を防ぐために、燃焼温度は
1000〜1200℃の範囲で、生成ガスの滞留時間は
2秒以上になるように2次燃焼が行われる。この燃焼ガ
スは、冷却室21で500〜700℃に冷却され、次い
で空気予熱室22で熱交換された後第2の冷却室23で
ダイオキシンの再合成温度領域をすばやく通過するため
に150〜200℃まで急速に冷却され、有害ガス(塩
素ガス等)を中和するために活性炭と消石灰が混合され
て集塵機24を経て、無害化された排ガスが大気中に排
出される。なお、2次燃焼室20、冷却室21、23及
び空気予熱室22で発生したダストは一箇所に集めら
れ、固化されて再利用できる。
して円筒状に形成されたシャフト部2を含み、シャフト
部2は、出口9を介して2次燃焼室20(図1)に連通
する上部3と、その下方の中間部4、縮径部6及び炉床
部7とを有する。中間部4の途中には、ゴミ(例えば低
含水率の都市ゴミ)RとコークスCの投入口8が設けら
れ、出口9を介して2次燃焼室20に連通する上部3に
はバーナ(図示せず。高含水率のゴミの投入や炉の立ち
上げ時等に一時的に使用することがあるが、通常運転時
は使用しない。)が装着され、中間部4には羽口10が
設けられ、炉床部7にはプラズマトーチ11が装着さ
れ、炉床部7の底部には出滓口12が形成されている。
このガス化溶融炉1では、ゴミを主体とするゴミリッチ
層13(高さh1)と、ゴミとコークスが略等分に存在
するゴミ・コークス混在層14(高さh2)と、コーク
スを主体とするコークスリッチ層15(高さh3)が上
から順に形成される。
にしてゴミの処理を行うことができる。炉床部7にコー
クスCを充填し、プラズマトーチ11を通ってコークス
リッチ層15に送り込まれたプラズマ状態の空気により
コークスが燃焼して炉内を充分に加熱する。ゴミRとコ
ークスC(必要に応じさらに石灰石を混合しても良い)
を投入口8からゴミリッチ層13に装入すると、上昇し
てくる高温のプラズマガスにより乾燥・熱分解される。
ゴミ・コークス混在層14では、羽口10からゴミリッ
チ層13を経て供給された空気により一部のゴミRとコ
ークスCが燃焼され、さらに順次下方に移動しながらプ
ラズマトーチ11による熱でガスと固形物に分解され
る。この燃焼過程で生成した可燃分残渣は下降しながら
羽口10から供給された空気により燃焼し、コークスリ
ッチ層15に達する時点で灰分(1000〜1500
℃)になり、灰分はプラズマトーチによる熱で溶融し
(1300℃)、1500℃まで加熱される。ただしコ
ークスリッチ層15には酸素を供給しないのでコークス
は燃えない。上記の燃焼過程で生成したガスは出口9か
ら2次燃焼室20に排出される。固形物は炉底に近づく
に従いさらに加熱されプラズマトーチ11の近傍に達す
ると溶融し、酸化物を主体とするスラグと金属とに分離
し、出滓口12から排出される。炉床部では、コークス
層により隙間が形成され、またコークスは溶融スラグに
濡れにくいので安定した出滓が可能となる。排出された
スラグは冷却後スラグと金属に分離し、各々再利用する
ことができる。
利用してガス分解を行うと共にプラズマトーチの熱で灰
の溶融を行うので、コークスの使用量を少なくできる。
コークスリッチ層は、火格子及び蓄熱体として機能し、
そこで下降する灰分と上昇する高温ガスとが接触し、充
分な熱交換を行うことが可能となる。このような機能を
発揮するために、コークスの代わりにセラミックスなど
の耐熱性の大きい材料を用いることも可能である。ただ
コークスは溶融スラグに濡れにくく、かつ適度に消耗
し、操業の途中で補充するだけでよく、交換の必要がな
いので、最適である。さらに本発明は、コークスを積極
的に燃焼させないので、羽口からの空気供給量が少なく
てすみ、出滓口に高温保持炉を設けずに出滓口を常時開
放して連続出滓を行っても、高温ガスの噴出は少なく、
熱損失を少なく出来る。含水率の高いゴミを処理する場
合は、羽口10からの空気供給量を増やしてやることで
コークスを少し燃焼させて水の蒸発熱を補ってやれば、
上記と同様の効果が得られる。
り、1トン/hrの都市ゴミ(含水率は約50%)を次
の条件で30日間連続で処理した。投入口8からゴミを
1分ごとに投入しかつコークス及び石灰石を3分ごとに
投入して、ゴミリッチ層(その上部でコークスの含有量
はゴミ投入量に対し2〜5%程度)及びゴミ・コークス
混在層の高さ(h1+h2)を約1m、コークスリッチ
層(その下部でコークスの含有量は略100%)の高さ
(h3)を約0.5mとし、プラズマトーチから最大3
00l/分のプラズマガスを供給し、ガス化ゾーン(ゴ
ミリッチ層の上の空間部であり圧力は大気に対しやや負
圧となる。酸素比は0.3〜0.4程度)の温度を50
0〜900℃で燃焼させた。ガス化ゾーンのガスは2次
燃焼室20で空気を送り込むことで1000〜1200
℃で燃焼し、ガス冷却室22で600℃前後に冷却さ
れ、第2冷却室23で160〜180℃に冷却され、集
塵機24を経て大気中に放出される。この排ガスの性状
を測定した結果、ダストは0.001g/Nm3(法規
制値は0.15で以下も同様)、SOx(K値)は0.
026(17.5)、HClは3ppm(430)、N
Oxは112ppm(250)、COは3ppm(10
0)、ダイオキシンは0.01ng/Nm3(5)と良
好な結果を示した。また炉内の圧力は4.9×103P
aと低圧で、出滓口からのガス噴出は僅かで、炉底部か
らスラグを80〜100Kg/hrの連続出滓が可能と
なった。このスラグの溶出試験を行い、土壌環境基準を
クリアーしていることが確認された。
のゴミを使用し、羽口からの空気供給量を増加した以外
は例1と同様の条件で実験を行った結果、例1と同様に
排ガスは法規制値を下回り、スラグも土壌環境基準をク
リアーしているこが確認された。
スバーナを用いた以外は例1と同様の条件で実験を行っ
た結果、ガスバーナからの吹き込みガス量が多いため炉
底部の圧力が増加し(25.5×103Pa)、出滓口
に高温保持炉を設けずに連続出滓を行うと出滓口から高
温ガスが大量に噴出した。
以外は例1と同様の条件で実験を行った結果、ゴミの乾
燥・熱分解速度が遅く全体の処理量が低下した。プラズ
マトーチの出力を大にすると、電力消費量が多くなり、
また炉壁の損傷が大であった。プラズマトーチから空気
を供給すると、コークス消費量が増加した。
炉によれば、補助燃料の消費量を少なくすることがで
き、もって運転経費を低減でき、また炉底部の圧力を低
くできるので、連続出滓が可能である。また、プラズマ
トーチを使用するので、炉の立ち上げと立ち下げを短時
間で行うことができ、運転期間の調整が容易で、操業し
易い。本発明のガス化溶融炉は、立型のシャフト炉なの
で、その設置スペースが小さくかつ処理システムをコン
パクトにできる。
置の概略構成図である。
床部、8 投入口、9 出口、10 羽口、11 プラ
ズマトーチ、12 出滓口、13 ゴミリッチ層、14
ゴミ・コークス混在層、15 コークスリッチ層
Claims (2)
- 【請求項1】 廃棄物と燃焼補助材料を含有しかつ廃棄
物を主体とする第1の領域と第1の領域よりも燃焼補助
材料を多く含有する第2の領域と燃焼補助材料を主体と
する第3の領域と燃焼補助材料が装填された炉床部とを
含むシャフト炉であり、第1の領域に設けられた空気供
給手段と、第3の領域に設けられた高温ガス発生手段と
を有することを特徴とするガス化溶融炉。 - 【請求項2】 廃棄物と燃焼補助材料を含有しかつ廃棄
物を主体とする第1の領域と第1の領域よりも燃焼補助
材料を多く含有する第2の領域と燃焼補助材料を主体と
する第3の領域とを含むシャフト炉であり、第1の領域
に設けられた空気供給手段と、第3の領域に設けられた
高温ガス発生手段とを有することを特徴とするガス化溶
融炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000040312A JP2001227726A (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | ガス化溶融炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000040312A JP2001227726A (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | ガス化溶融炉 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001227726A true JP2001227726A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=18563710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000040312A Pending JP2001227726A (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | ガス化溶融炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001227726A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003083520A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-19 | Purometoron Technic Kk | 廃棄物処理方法およびその装置 |
CN104449875A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-03-25 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种等离子辅助加热熔融气化反应器 |
CN111396882A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-10 | 国家电投集团远达环保工程有限公司 | 一种熔融炉 |
-
2000
- 2000-02-17 JP JP2000040312A patent/JP2001227726A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003083520A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-19 | Purometoron Technic Kk | 廃棄物処理方法およびその装置 |
CN104449875A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-03-25 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种等离子辅助加热熔融气化反应器 |
CN111396882A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-10 | 国家电投集团远达环保工程有限公司 | 一种熔融炉 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060428 |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060627 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060817 |
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A521 | Written amendment |
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A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061127 |
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|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20070112 |