JP2001248820A - 廃棄物溶融処理装置および廃棄物溶融処理方法 - Google Patents

廃棄物溶融処理装置および廃棄物溶融処理方法

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JP2001248820A
JP2001248820A JP2000063841A JP2000063841A JP2001248820A JP 2001248820 A JP2001248820 A JP 2001248820A JP 2000063841 A JP2000063841 A JP 2000063841A JP 2000063841 A JP2000063841 A JP 2000063841A JP 2001248820 A JP2001248820 A JP 2001248820A
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JP
Japan
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slag
exhaust gas
waste
molten exhaust
oxygen concentration
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JP2000063841A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Matsuda
敏昭 松田
Kazuki Kobayashi
和樹 小林
Naoki Fujiwara
直機 藤原
Masaki Sato
政樹 佐藤
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラグ下口付近でスラグが固化したか否かを
知ることができる廃棄物溶融処理装置および廃棄物溶融
処理方法を提供する。 【解決手段】 熱電対21、酸素濃度検出器22および
差圧計23がそれぞれ管路11内の温度、酸素濃度およ
び流量差圧を検出した結果、流量差圧が増加し、管路1
1内の温度が85°C以下で酸素濃度が変わらない場合
は、何らかの原因でサイクロンファーネス61内の温度
が低下してスラグ下口62部にスラグが固化堆積したと
判断できるから、酸素バーナ67の点火装置を作動さ
せ、酸素バーナ67を燃焼させてスラグ下口62を加熱
し、固化堆積したスラグを溶融流下させて除去するよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は都市ごみ等の可燃性
廃棄物を部分燃焼させて得た分解固形物を燃焼させて流
動性のスラグと成して溶融炉の下部から滴下させ、回収
するようにした廃棄物溶融処理装置および廃棄物溶融処
理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年は環境問題が世間の関心を集めるよ
うになり、都市ごみ等のごみ焼却炉においても同問題意
識に基づいて、排ガス、焼却飛灰等の各種排出物に対す
る規制が厳しくなっている。特に、猛毒のダイオキシン
の低減や焼却灰の溶融処理による無害化、減量化が要求
されるようになった。一方、都市ごみはその焼却発熱量
が大きな材料が増えてきており、資源の有効利用の観点
から、ごみ焼却による発熱で発電して、その電力を使用
することが求められている。かかるごみ焼却処理に関す
る技術の流れの中で、ごみを部分燃焼させて熱分解さ
せ、可燃性ガスと可燃物を含む分解固形物を生成し、そ
の分解固形物を高温で焼却、溶融させて溶融スラグを形
成すると共に、焼却熱で発電するごみ処理システムが注
目されている。
【0003】図2は従来例に係るごみ焼却処理システム
の概要を示す模式図である。同図を参照して、ごみ焼却
処理の概要を説明すると、ごみは先ずスクリュー供給機
1に投入され、スクリュー供給機1はごみを流動床式ガ
ス化炉3に供給する。流動床式ガス化炉3は予め起動バ
ーナ2で昇温され、低酸素雰囲気状態に保持されてい
る。そして、その大きさは熱分解によるチャーの生成速
度と可燃性ガスの生成速度が同じになるように設計され
ている。ガス化炉3から排出されたチャーと可燃性ガス
は煙道4を経てサイクロン(遠心分離機)5に導かれて
固気分離される。
【0004】サイクロン5から排出されたチャーは溶融
炉6に搬入される。搬入されたチャーの発熱量は150
0〜2000cal/kg位と多いので、溶融炉6の起動用に
少量の燃料を使用するだけで1300°〜1400°C
の高温で燃焼させることができる。こうして溶融した灰
分はスラグとして排出され、溶融排ガスは廃熱ボイラ7
に導かれて熱交換され、水蒸気を発生させる。なお、ス
ラグ下口の下部から抜き出した溶融排ガスによりスラグ
下口を熱した後、排ガスを管路11を経て空気予熱器9
に送って空気を予熱する。
【0005】一方、サイクロン5から分離・排出された
可燃性ガスは空気予熱器9から送られた高温空気と共に
燃焼炉8に導かれ、そこで燃焼する。燃焼炉8上部には
過熱器12が配設されていて、廃熱ボイラ7で発生した
水蒸気を過熱することにより溶融排ガスを熱交換させ
る。過熱器12から排出された過熱水蒸気は蒸気タービ
ン13に送られ、これを回転させることにより発電機1
4を回して発電させる。廃熱ボイラ7から排出された溶
融排ガスは、さらに空気予熱器9に送られて空気を予熱
することにより熱回収する。空気予熱器9で予熱された
空気は管路10等を経てガス化炉3と溶融炉6にも供給
され、流動化空気やバーナ用燃焼空気として用いられ
る。
【0006】また、燃焼炉8から排出され、処理管路1
5を経て導かれた燃焼排ガスは空気予熱器9で熱回収さ
れた溶融排ガスと共にガス冷却器16に供給されて冷や
された後、バグフィルタ(粉塵ろ過装置)17で飛灰が
除去され、無塵ガスとして誘導送風機18により煙突1
9から強制排気される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】溶融炉6でのチャーの
溶融は上述のように、通常は1300°C以上の高温下
で行われるが、シール空気の入れ過ぎや稀に覗き窓の破
損が起きたりすると、スラグ下口の温度が急速に低下し
てスラグ下口がスラグで閉塞する場合がある。また、ガ
ス抜き出し管の入口に溶融灰が堆積して、そこを閉塞し
ても、その状況を知ることができず、ガス抜き出し管か
ら溶融排ガスが抜き出ているかどうかを判断できないと
いう問題点があった。本発明は従来技術におけるかかる
問題点を解消して、スラグ下口付近でスラグが固化した
か否かを知ることができる廃棄物溶融処理装置および廃
棄物溶融処理方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、廃棄物溶融処理装置にあっては、スラグ下
口から分岐した溶融排ガスの排出用の管路の溶融排ガス
の流入口近傍に溶融排ガスの温度および酸素濃度をそれ
ぞれ検出する温度検出手段および酸素濃度検出手段と、
前記管路内を通過する溶融排ガスの流路差圧を検出する
差圧検出手段とを設けたものであり、例えば、スラグ下
口近傍に、該スラグ下口を加熱し、該スラグ下口部に固
化堆積したスラグを溶融流下させるための加熱手段を設
けたものでも良い。
【0009】また、廃棄物溶融処理方法にあっては、前
記管路の溶融排ガスの流入口近傍の溶融排ガスの温度と
酸素濃度および前記管路内を通過する溶融排ガスの流路
差圧をそれぞれ検出して、溶融炉の下部のスラグが固化
したか否かを判別するようにしたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に
係る溶融炉6の概略と測定系を示す構成図である。同図
において、20はガス抜き出し管の管路11入口の温度
や酸素濃度を測定する場所である測定座、21は測定座
20に設置された熱電対、22は測定座20に設置され
た濃度センサにより管路11内の測定座20近傍の酸素
濃度を検出する酸素濃度検出器、23は管路11内に設
置された図示しない複数の圧力センサからの出力に基づ
いて管路11内の流路差圧を検出する差圧計、24は後
述する酸素バーナの点火制御を行う酸素バーナ点火制御
器、25は熱電対21からの検出信号によって管路11
内の温度を記録する記録装置、26は酸素濃度検出器2
2からの酸素濃度データ、差圧計23からの流路差圧デ
ータ、酸素バーナ点火制御器24からの点火制御データ
および記録装置25からの温度データを処理するデータ
処理装置である。
【0011】また、溶融炉6の構成を示す符号61は投
入口から投入されたチャーと残渣灰を加熱溶融するため
のサイクロンファーネス(1次燃焼室)、62は溶融し
たスラグがサイクロンファーネス61から流出する際の
流出口となるスラグ下口、63はスラグが次に述べる2
次燃焼室に進入するのを防止するスラグ遮蔽網、64は
溶融排ガスを燃焼させるための2次燃焼室、65,66
はそれぞれサイクロンファーネス61およびスラグ下口
62の直下流の温度を点火温度まで昇温させるための補
助バーナ、67はスラグ下口62の直下流に酸素ガスを
噴出させるための酸素バーナである。なお、溶融炉6以
外の構成は図示していないが、全て従来例と同様の構成
を有している。
【0012】次に、本実施形態の動作を説明する。サイ
クロンファーネス61内は予め補助バーナ65の燃焼に
よりチャーと残渣灰の燃焼温度、即ち、1300°〜1
400°Cに昇温されており、サイクロン5から排出さ
れ、投入口からサイクロンファーネス61内に投入され
たチャーと残渣灰はそこで部分燃焼して自己加熱され、
溶融して流動性のスラグになる。スラグはサイクロンフ
ァーネス61のスラグ下口62から流下して水中に落下
し、冷収縮破砕を起こして水砕スラグSとなる。
【0013】一方、サイクロンファーネス61内で溶融
したチャーと残渣灰から発生した溶融排ガスはスラグ下
口62およびスラグ遮蔽網63を通過して2次燃焼室6
4に流入し、そこを通過して排熱ボイラ7へ向けて排出
される。また、スラグ下口62から流出した溶融排ガス
の一部は下方に流れて、管路11を通って空気予熱器9
に送られる。上述のように、管路11内の測定座20に
は熱電対21と濃度センサが設置されていて、管路11
を通過する溶融排ガスの温度と酸素濃度を検出する。こ
の溶融排ガスの温度と酸素濃度は通常は850°〜10
00°C、10%以下で5〜7%である。
【0014】ところが、チャーの供給過剰等、何らかの
原因でサイクロンファーネス61内の温度が低下する
と、スラグ下口62部の温度も低下し、その結果、スラ
グ下口62部にスラグが固化堆積する。そうすると、サ
イクロンファーネス61から排出される溶融排ガスの流
量が低下し、管路11内の測定座20付近の温度が低下
すると共に管路11内の流量差圧も増加する。これらの
状態については、熱電対21および差圧計23でそれぞ
れ管路11内の温度および流量差圧が検出され、酸素濃
度検出器22で管路11内の酸素濃度が検出される。
【0015】この時、差圧計23で検出した流量差圧が
増加し、熱電対21で検出した管路11内の温度が85
°C以下ならば、酸素濃度検出器22で検出した管路1
1内の酸素濃度が通常より高くなっているかどうかを測
定する。そして、酸素濃度が変わりない場合はスラグ下
口62部にスラグが固化堆積したと判断できるから、酸
素バーナ67の図示しない点火装置を作動させ、酸素バ
ーナ67を燃焼させてスラグ下口62を加熱し、スラグ
下口62部に固化堆積したスラグを溶融流下させて除去
する。また、管路11内の温度が低下すると共に酸素濃
度が増加する場合は、管路11内の温度低下は溶融炉6
内への空気の漏れ込みが原因と考えられるので、その漏
れ箇所を修理した上で溶融炉6の運転を再開する。
【0016】このように、管路11内の測定座20、つ
まり、スラグ下口62の直下流部の温度、流路差圧およ
び酸素濃度を熱電対21、差圧計23および酸素濃度検
出器22で検出することにより、サイクロンファーネス
61内のスラグの状態、つまり、スラグ下口62部にス
ラグが固化堆積しているかどうか、溶融炉6内への空気
の漏れ込みがあるかどうかを判定することができ、スラ
グ下口62部にスラグが固化堆積している場合には、酸
素バーナ67を燃焼させると共に酸素バーナ点火制御器
24で酸素バーナ67の点火制御を行うことにより、固
化堆積したスラグを安定的に溶融流下させてスラグ下口
62部から排出させることができる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶
融排ガスの排出用の管路の流入口近傍に溶融排ガスの温
度と酸素濃度および前記管路内を通過する溶融排ガスの
流路差圧をそれぞれ検出ようにしたので、溶融炉の下部
のスラグが固化したか否かを容易に判別することがで
き、例えば、スラグ下口近傍に、該スラグ下口を加熱
し、固化堆積したスラグを溶融流下させるための加熱手
段を設ければ、スラグ下口部に固化堆積したスラグを早
期に取り除くことができるから、スラグの固化堆積によ
るスラグ下口の閉塞を未然に防止して廃棄物溶融処理の
運転休止を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る溶融炉の概略と測定系
を示す構成図
【図2】従来例に係るごみ焼却処理システムの概要を示
す模式図
【符号の説明】
1 スクリュー供給機 3 ガス化炉 5 サイクロン(遠心分離機) 6 溶融炉 7 廃熱ボイラ 8 燃焼炉 9 空気予熱器 10,11 管路 16 ガス冷却器 17 バグフィルタ(粉塵ろ過装置) 21 熱電対 22 酸素濃度検出器 23 差圧計 24 酸素バーナ点火制御器 26 データ処理装置 61 サイクロンファーネス(1次燃焼室) 62 スラグ下口 63 スラグ遮蔽網 64 2次燃焼室 65,66 補助バーナ 67 酸素バーナ S 水砕スラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 5/00 F23G 5/00 115Z F23G 5/00 ZAB 5/027 ZABZ 115 5/14 ZABD 5/027 ZAB F27D 19/00 D 5/14 ZAB B09B 3/00 ZAB F27D 19/00 303K (72)発明者 藤原 直機 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 佐藤 政樹 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉事業所内 Fターム(参考) 3K061 AA11 AA23 AB02 AB03 AC01 AC03 BA05 BA06 CA01 CA07 DA14 DA19 DB11 DB20 FA05 FA10 FA21 FA27 3K062 AA23 AB02 AB03 AC01 AC19 BA02 CA02 CB08 DA01 DA12 DA22 DB12 4D004 AA46 BA03 CA24 CA29 CB34 DA01 DA02 DA03 DA06 DA07 DA10 4G012 JF03 4K056 AA19 BB01 CA20 DA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物が熱分解して生成されたチャーを
    溶融炉内に導き、燃焼させて流動性のスラグと成し、該
    スラグを前記溶融炉の下部のスラグ下口から滴下させて
    回収すると共に、前記スラグ下口から排出された溶融排
    ガスの一部を分岐させて前記スラグ下口から前記スラグ
    が滴下する箇所を通って排出用の管路を経て炉外に排出
    させるように構成された廃棄物溶融処理装置において、
    前記管路の溶融排ガスの流入口近傍に溶融排ガスの温度
    および酸素濃度をそれぞれ検出する温度検出手段および
    酸素濃度検出手段と、前記管路内を通過する溶融排ガス
    の流路差圧を検出する差圧検出手段とを設けたことを特
    徴とする廃棄物溶融処理装置。
  2. 【請求項2】 スラグ下口近傍に、該スラグ下口を加熱
    し、該スラグ下口部に固化堆積したスラグを溶融流下さ
    せるための加熱手段を設けたことを特徴とする請求項1
    記載の廃棄物溶融処理装置。
  3. 【請求項3】 廃棄物が熱分解して生成されたチャーを
    溶融炉内に導き、燃焼させて流動性のスラグと成し、該
    スラグを前記溶融炉の下部のスラグ下口から滴下させて
    回収すると共に、前記スラグ下口から排出された溶融排
    ガスの一部を分岐させて前記スラグ下口から前記スラグ
    が滴下する箇所を通って排出用の管路を経て炉外に排出
    させるようにした廃棄物溶融処理方法において、前記管
    路の溶融排ガスの流入口近傍の溶融排ガスの温度と酸素
    濃度および前記管路内を通過する溶融排ガスの流路差圧
    をそれぞれ検出して、前記溶融炉の下部のスラグが固化
    したか否かを判別することを特徴とする廃棄物溶融処理
    方法。
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