JP2002168427A - 廃棄物のガス化燃焼装置及び燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物のガス化燃焼システムにおいて、溶融
炉での固形物の完全溶融及び二次燃焼室でのガス混入物
の完全燃焼をなすとともに、排ガス中のＮＯｘ量を低減
する。 【解決手段】 廃棄物を熱分解炉にて熱分解して生成さ
れる熱分解ガスを溶融炉に導入し、該溶融炉において固
形物を溶融するとともに、該溶融炉から送出されるガス
を二次燃焼室にて燃焼させるにあたり、前記二次燃焼室
からの排ガス中のＮＯｘ濃度をＮＯｘ濃度検出手段によ
り検出し、前記溶融炉内に炭化水素を供給するととも
に、該溶融炉に供給される炭化水素量を検出されたＮＯ
ｘ濃度が許容ＮＯｘ濃度以下になるように制御すること
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を熱分解炉
にて熱分解して生成される熱分解ガスを溶融炉に導入
し、該溶融炉において灰等の固形物を溶融するととも
に、該溶融炉から送出されるガスを二次燃焼室にて燃焼
させるようにした廃棄物のガス化燃焼装置及び燃焼方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成す
る熱分解炉と、該熱分解ガスにより灰等の固形物を溶融
させる溶融炉と、該溶融炉から送出されるガスを燃焼さ
せる二次燃焼室とを備えた廃棄物のガス化燃焼装置にお
いては、前記溶融炉での固形物の溶融温度が１３００℃
ないし１５００℃と高温を要するため、前記熱分解ガス
に加えて空気（一次空気）や補助燃料を溶融炉に供給し
て、前記高温下における固形物の溶融を可能としてい
る。

【０００３】一方、特開平９−２３６２２０号において
は、熱分解炉のフリーボード部に石油系の液体燃料、天
然ガス等の気体燃料、石炭等の固体燃料からなる補助燃
料を供給し、該補助燃料の供給量を前記溶融炉内の温度
あるいはスラグの温度を検出して制御して前記補助燃料
を前記フリーボード部で燃焼させ、前記溶融炉でのバー
ナ使用による局部的な温度上昇を回避するとともに、溶
融炉からのスラグ温度の低下及び排ガス温度の上昇を防
止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる廃棄物のガス化
燃焼システムにおいては、溶融炉での固形物の溶融温度
が１３００℃ないし１５００℃と高温であり二次燃焼室
出口の排ガス温度も高くなることから、ＮＯｘ（窒素酸
化物）の排出量が多くなる。前記特開平９−２３６２２
０号においては、溶融炉における局部的な温度上昇を防
止し、かつ溶融炉からのスラグ温度の低下を防止するた
め、熱分解炉のフリーボード部に石油系の液体燃料、天
然ガス等の気体燃料、石炭等の固体燃料からなる補助燃
料を供給してこれをフリーボード部で燃焼させ、該補助
燃料の供給量を前記溶融炉内の温度あるいはスラグの温
度を検出して制御している。

【０００５】しかしながら、前記従来技術にあっては、
熱分解炉のフリーボード部に補助燃料を供給して燃焼さ
せることにより、溶融炉内に送られるガスの温度を上昇
させるとともに、溶融炉内の温度あるいはスラグの温度
の検出値により前記補助燃料の供給量を制御しているに
止まり、溶融炉出口側の排ガスの温度状態については補
助燃料の供給量によって間接的に制御しているのみであ
ることから、溶融炉出口側の排ガスとともに排出される
ＮＯｘ量についてはこれの量を直接的に制御可能とはな
っていない。このため、前記溶融炉及びその後流側の二
次燃焼室での燃焼状況によっては、高温燃焼によって多
量のＮＯｘの発生をみることがある。

【０００６】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、廃
棄物のガス化燃焼システムにおいて、溶融炉での固形物
の完全溶融及び二次燃焼室でのガス混入物（ガス混入チ
ャー等）の完全燃焼をなすとともに、排ガス中のＮＯｘ
量を大幅に低減することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、請求項１記載の発明として、廃棄物を熱分
解して熱分解ガスを生成する熱分解炉と、該熱分解ガス
により灰等の固形物を溶融させる溶融炉と、該溶融炉か
ら送出されるガスを燃焼させる二次燃焼室とを備えた廃
棄物のガス化燃焼装置において、前記溶融炉内に固体、
液体、あるいはガス状の炭化水素を供給する炭化水素供
給手段と、前記二次燃焼室から排出される排ガス中のＮ
Ｏｘ（窒素酸化物）濃度を検出するＮＯｘ濃度検出器
と、該ＮＯｘ濃度検出器で検出されたＮＯｘ濃度が許容
ＮＯｘ濃度以下になるように前記炭化水素供給手段から
溶融炉に供給される炭化水素量を制御するコントローラ
とを備えたことを特徴とする廃棄物のガス化燃焼装置を
提案する。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項において、
前記二次燃焼室に空気を供給する二次空気供給手段と、
前記二次燃焼室から排出される排ガス中の酸素濃度を検
出する酸素濃度検出器とを備え、前記コントローラは、
前記酸素濃度検出器で検出された酸素濃度が予め設定さ
れた基準酸素濃度になるように前記二次空気供給手段か
ら二次燃焼室に供給される空気量を制御するように構成
する。

【０００９】好ましくは請求項２に加えて、請求項３の
ように、前記溶融炉に空気を供給する一次空気供給手段
を備え、前記コントローラは、前記酸素濃度検出器で検
出された酸素濃度が予め設定された基準酸素濃度になる
ように前記一次空気供給手段から溶融炉に供給される空
気量を制御するように構成する。

【００１０】請求項４、５記載の発明は、請求項１ない
し３記載の装置を使用する発明であり、請求項４の発明
は、廃棄物を熱分解炉にて熱分解して生成される熱分解
ガスを溶融炉に導入し、該溶融炉において灰等の固形物
を溶融するとともに、該溶融炉から送出されるガスを二
次燃焼室にて燃焼させる廃棄物のガス化燃焼方法におい
て、前記二次燃焼室から排出される排ガス中のＮＯｘ
（窒素酸化物）濃度をＮＯｘ濃度検出手段により検出
し、前記溶融炉内に固体、液体、あるいはガス状の炭化
水素を供給するとともに、該溶融炉に供給される炭化水
素量を前記ＮＯｘ濃度検出手段にて検出されたＮＯｘ濃
度が許容ＮＯｘ濃度以下になるように制御することを特
徴とする。

【００１１】請求項５の発明は、請求項４において、前
記二次燃焼室から排出される排ガス中の酸素濃度を酸素
濃度検出手段により検出し、前記二次燃焼室及び前記溶
融炉に空気を夫々供給するとともに、前記酸素濃度検出
器で検出された酸素濃度が予め設定された基準酸素濃度
になるように前記二次燃焼室及び溶融炉に夫々供給され
る空気量を制御することを特徴とする。

【００１２】かかる発明によれば、窒素、硫黄等を含ま
ない固体、液体、あるいはガス状の炭化水素を溶融炉に
供給することにより酸素不足下での還元燃焼がなされる
とともに、排ガス中のＮＯｘ量を検出して該ＮＯｘ量が
許容値以内となるように炭化水素量をコントロールする
ことにより、溶融炉において固形物の溶融作用を保持
し、かつＮＯｘ排出量が抑制された還元燃焼をなすこと
ができる。また、請求項２、３及び５記載の発明によれ
ば、排ガス中の酸素量を検出して、二次燃焼室及び溶融
炉におけるＣＯの発生を抑制し得る量の必要空気量を該
二次燃焼室及び溶融炉に供給するようにしたので、溶融
炉及び二次燃焼室での２段燃焼により熱分解ガス及び都
市ガス（炭化水素ガス）の未燃分を燃焼させて、ＣＯの
発生の無い完全燃焼を実現できる。

【００１３】従って、かかる発明によれば、排ガス中の
ＮＯｘ量を検出して溶融炉に供給する炭化水素量をコン
トロールするとともに、酸素量を検出して二次燃焼室に
供給する空気量及び溶融炉に供給する空気量をコントロ
ールすることにより、ＮＯｘ排出量を許容値以内に抑制
しつつ、溶融炉における固形物の完全溶融及びＣＯの排
出を抑制することが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置など
は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれ
のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。

【００１５】図１は本発明の実施例に係る廃棄物のガス
化燃焼装置の全体構成図、図２は制御ブロック図であ
る。図１において、２は廃棄物（ごみ３）を後述する熱
分解炉１に供給する廃棄物供給装置である。１は該廃棄
物供給装置２から供給される廃棄物を熱分解して熱分解
ガスを生成する熱分解炉で、下部の流動砂層１ａ及び上
部のフリーボード１ｂよりなる。５は前記熱分解ガスに
より固形灰、飛灰、チャー等の固形物を溶融させる灰溶
融炉である。６は該溶融炉５からのガス及び該ガス中の
混入物の燃焼を行う二次燃焼室で外周に水冷却室７が形
成されている。４は前記熱分解炉１にて生成された熱分
解ガスを前記灰溶融炉５に搬送するための熱分解ガス管
である。また、８は前記二次燃焼室６の排ガス出口に接
続される排ガス管、９は該排ガス管８に設けられて排ガ
スの浄化を行う排ガス処理装置、１０は煙突である。以
上の構成は、従来技術と同様である。本発明において
は、以下の改良を行っている。

【００１６】即ち、図１において１４は前記灰溶融炉５
に燃焼用の一次空気を一次空気供給管１５を介して供給
する一次空気供給装置、１６は前記二次燃焼室６に燃焼
用の二次空気を二次空気供給管１７を介して供給する二
次空気供給装置である。また、１２は前記灰溶融炉５に
燃焼用の都市ガスを都市ガス管１３を介して供給する都
市ガス供給装置である。前記都市ガスに限らず、窒素、
硫黄等を含まない固体、液体、あるいはガス状の炭化水
素であればよい。

【００１７】１８及び１９は前記排ガス管８の途中に夫
々設けられて、前記二次燃焼室６から排出される排ガス
中のＮＯｘ濃度及び酸素濃度を夫々検出するＮＯｘ濃度
検出器及び酸素濃度検出器である。１１は詳細を後述す
るコントローラで、前記ＮＯｘ濃度検出器１８及び酸素
濃度検出器１９により検出された排ガス中のＮＯｘ濃度
及び酸素濃度の検出信号が入力され、該検出信号に基づ
き前記一次空気供給装置１４、二次空気供給装置１６、
及び都市ガス供給装置１２に制御操作信号を伝送する。

【００１８】かかる構成からなる廃棄物のガス化燃焼シ
ステムの稼働時において、前記廃棄物供給装置２によ
り、廃棄物（ごみ）３が前記熱分解炉１の流動砂層１ａ
に供給される。該熱分解炉１においては、前記廃棄物供
給装置２から供給された廃棄物を、流動砂循環手段（図
示省略）から導入される高温の流動砂により高温に維持
しながら熱分解して塩素を除去し、高温の熱分解ガス及
び塩素が除去されたチャーを生成する。

【００１９】前記熱分解炉１のフリーボード１ｂを経た
熱分解ガスは熱分解ガス管４を通して灰溶融炉５に送ら
れる。該灰溶融炉５においては、前記熱分解ガスにより
固形灰、チャー、飛灰等の固形物を１３００℃以上の高
温にて溶融させる。かかる灰溶融炉５での燃焼及び前記
固形物の溶融時において、前記一次空気供給装置１４に
より供給される一次空気の量を前記コントローラ１１に
より適量に制御するとともに、都市ガス供給装置１２に
より供給される都市ガスの量を前記コントローラ１１に
より適量に制御することにより、還元雰囲気にて燃焼が
なされ、ＮＯｘの発生が抑制される。前記灰溶融炉５か
らのガスは二次燃焼室６において該ガス中に混入してい
るチャーとともに二次燃焼がなされ、排ガス管８を通っ
て排ガス処理装置９にて浄化され、煙突１０から大気中
に排出される。

【００２０】次に、図２に基づき、前記コントローラ１
１による都市ガス量、一次空気及び二次空気の量の制御
につき説明すると、前記ＮＯｘ濃度検出器１８にて検出
されたＮＯｘ濃度はコントローラ１１のＮＯｘ濃度比較
器３１に入力される。３０はＮＯｘ濃度設定器で、前記
二次燃焼室６から排出される排ガス中のＮＯｘ濃度の許
容値が設定されている。前記ＮＯｘ濃度比較器３１にお
いては、前記ＮＯｘ濃度の検出値とＮＯｘ濃度の設定値
（許容値）とを比較し、その偏差を算出して、都市ガス
供給量算出器３４に送る。

【００２１】該都市ガス供給量算出器３４においては、
前記ＮＯｘ濃度比較器３１から入力されたＮＯｘ濃度の
偏差に基づき、該偏差に対応する都市ガス量を算出し、
現状の都市ガス量から増減して適正なＮＯｘ濃度を保持
するに要する都市ガス量、つまり、ＮＯｘ濃度を許容値
以内に保持するに要する最少の都市ガス量を算出する。
該都市ガス量の算出値信号は前記都市ガス供給装置１２
に送られ、該都市ガス供給装置１２は前記灰溶融炉５
に、前記のようにして調整されたＮＯｘ濃度を許容値以
内に保持するに要する都市ガス量を供給する。

【００２２】一方、前記酸素濃度検出器１９にて検出さ
れた酸素濃度はコントローラ１１の酸素濃度比較器３２
に入力される。３３は酸素濃度設定器で、前記二次燃焼
室６から排出される排ガス中における酸素濃度の基準
値、即ち前記排ガス中における一酸化炭素（ＣＯ）の発
生を抑制可能とする、前記灰溶融炉５に供給される一次
空気の必要量及び二次燃焼室６に供給される二次空気の
必要量に対応する酸素濃度が設定されている。前記酸素
濃度比較器３２においては、前記酸素濃度の検出値と酸
素濃度の設定値（基準値）とを比較し、その偏差を算出
して、一次空気量算出器３６及び二次空気量算出器３５
に送る。

【００２３】該一次空気量算出器３６及び二次空気量算
出器３５においては、前記酸素濃度の偏差に基づき、該
偏差に対応する灰溶融炉５への一次空気量及び二次燃焼
室６への二次空気量を算出し、現状の一次空気量および
二次空気量から増減してＣＯの発生を抑制可能とする一
次空気の必要量及び二次空気の必要量を算出する。該一
次空気の必要量及び二次空気の必要量の算出値信号は前
記一次空気供給装置１４および二次空気供給装置１６に
送られる。そして、該一次空気供給装置１４は前記のよ
うにして算出された量の一次空気を前記灰溶融炉５に供
給し、二次空気供給装置１６は前記のようにして算出さ
れた量の二次空気を前記二次燃焼室６に送る。

【００２４】かかる実施例によれば、窒素、硫黄等を含
まない固体、液体、あるいはガス状の炭化水素からなる
都市ガスを灰溶融炉５内に供給することにより、燃焼空
気比を減少させ酸素不足下での還元燃焼をなすことがで
きるとともに、排ガス中のＮＯｘ量を検出して該ＮＯｘ
量が許容値以内となるように前記都市ガス量をコントロ
ールすることにより、前記灰溶融炉５において固形物の
溶融作用を保持し、かつＮＯｘ排出量が抑制された還元
燃焼をなすことができる。また、排ガス中の酸素量を検
出して、二次燃焼室６及び灰溶融炉５におけるＣＯの発
生を抑制し得る量の必要空気量を該二次燃焼室６及び灰
溶融炉に供給するようにしたので、灰溶融炉５及び二次
燃焼室６での２段燃焼により熱分解ガス及び都市ガス
（炭化水素ガス）の未燃分を燃焼させて、ＣＯの発生の
無い完全燃焼を実現できる。

【００２５】従って、かかる実施例によれば、排ガス中
のＮＯｘ量を検出して灰溶融炉５に供給する都市ガス量
をコントロールするとともに、酸素量を検出して二次燃
焼室６に供給する二次空気量及び灰溶融炉５に供給する
一次空気量をコントロールすることにより、ＮＯｘ排出
量を許容値以内に抑制しつつ、灰溶融炉における固形物
の完全溶融及びＣＯの排出を抑制することが可能とな
る。尚、前記二次燃焼室６は、外周に形成された水冷却
室７により冷却しているので、該二次燃焼室６への二次
空気の供給により温度上昇を来たすことはない。

【００２６】

【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、都市ガ
スを含む炭化水素を溶融炉に供給することにより還元燃
焼をなし得るとともに、排ガス中のＮＯｘ量を検出して
該ＮＯｘ量が許容値以内となるように炭化水素量をコン
トロールすることにより、溶融炉において固形物の溶融
作用を保持し、かつＮＯｘ排出量が抑制された還元燃焼
をなすことができる。また、請求項２、３及び５のよう
に構成すれば、排ガス中の酸素量を検出して、二次燃焼
室及び溶融炉におけるＣＯの発生を抑制し得る量の必要
空気量を該二次燃焼室及び溶融炉に供給するようにした
ので、溶融炉及び二次燃焼室での２段燃焼により熱分解
ガス及び都市ガス（炭化水素ガス）の未燃分を燃焼させ
て、ＣＯの発生の無い完全燃焼を実現できる。

【００２７】従って、本発明によれば、排ガス中のＮＯ
ｘ量を検出して溶融炉に供給する炭化水素量をコントロ
ールするとともに、酸素量を検出して二次燃焼室に供給
する空気量及び溶融炉に供給する空気量をコントロール
することにより、ＮＯｘ排出量を許容値以内に抑制しつ
つ、溶融炉における固形物の完全溶融及びＣＯの排出を
抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る廃棄物のガス化燃焼装
置の全体構成図である

【図２】 前記廃棄物のガス化燃焼装置の制御ブロック
図である。

【符号の説明】

１ 熱分解炉 ２ 廃棄物供給装置 ４ 熱分解ガス管 ５ 灰溶融炉 ６ 二次燃焼室 ７ 水冷却室 ８ 排ガス管 ９ 排ガス処理装置 １１ コントローラ １２ 都市ガス供給装置 １４ 一次空気供給装置 １６ 二次空気供給装置 １８ ＮＯｘ濃度検出器 １９ 酸素濃度検出器 ３０ ＮＯｘ濃度設定器 ３１ ＮＯｘ濃度比較器 ３２ 酸素濃度比較器 ３３ 酸素濃度設定器 ３４ 都市ガス供給量算出器 ３５ 二次空気量算出器 ３６ 一次空気量算出器

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ２３Ｇ 5/00 ＺＡＢ Ｆ２３Ｇ 5/00 １１５Ｚ １１５ 5/027 ＺＡＢＢ 5/027 ＺＡＢ 5/14 ＺＡＢＦ 5/14 ＺＡＢ 5/16 ＺＡＢＢ 5/16 ＺＡＢ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｋ (72)発明者 堀添 浩俊 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 保田 静生 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 佐藤 淳 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 3K061 AA11 AB02 AB03 AC01 BA04 CA01 DA17 DB16 DB17 EA01 3K062 AA24 AB03 AC03 AC19 BA02 CB08 DA22 DA25 DB06 DB08 DB12 3K078 AA04 BA03 CA02 CA03 CA07 CA12 4D004 AA46 CA27 CA29 CB31 DA01 DA02 DA03 DA10 DA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成す
   る熱分解炉と、該熱分解ガスにより灰等の固形物を溶融
   させる溶融炉と、該溶融炉から送出されるガスを燃焼さ
   せる二次燃焼室とを備えた廃棄物のガス化燃焼装置にお
   いて、前記溶融炉内に固体、液体、あるいはガス状の炭
   化水素を供給する炭化水素供給手段と、前記二次燃焼室
   から排出される排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を
   検出するＮＯｘ濃度検出器と、該ＮＯｘ濃度検出器で検
   出されたＮＯｘ濃度が許容ＮＯｘ濃度以下になるように
   前記炭化水素供給手段から溶融炉に供給される炭化水素
   量を制御するコントローラとを備えたことを特徴とする
   廃棄物のガス化燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記二次燃焼室に空気を供給する二次空
   気供給手段と、前記二次燃焼室から排出される排ガス中
   の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器とを備え、前記コ
   ントローラは、前記酸素濃度検出器で検出された酸素濃
   度が予め設定された基準酸素濃度になるように前記二次
   空気供給手段から二次燃焼室に供給される空気量を制御
   するように構成されてなることを特徴とする請求項１記
   載の廃棄物のガス化燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記溶融炉に空気を供給する一次空気供
   給手段を備え、前記コントローラは、前記酸素濃度検出
   器で検出された酸素濃度が予め設定された基準酸素濃度
   になるように前記一次空気供給手段から溶融炉に供給さ
   れる空気量を制御するように構成されてなることを特徴
   とする請求項２記載の廃棄物のガス化燃焼装置。
4. 【請求項４】 廃棄物を熱分解炉にて熱分解して生成さ
   れる熱分解ガスを溶融炉に導入し、該溶融炉において灰
   等の固形物を溶融するとともに、該溶融炉から送出され
   るガスを二次燃焼室にて燃焼させる廃棄物のガス化燃焼
   方法において、前記二次燃焼室から排出される排ガス中
   のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度をＮＯｘ濃度検出手段によ
   り検出し、前記溶融炉内に固体、液体、あるいはガス状
   の炭化水素を供給するとともに、該溶融炉に供給される
   炭化水素量を前記ＮＯｘ濃度検出手段にて検出されたＮ
   Ｏｘ濃度が許容ＮＯｘ濃度以下になるように制御するこ
   とを特徴とする廃棄物のガス化燃焼方法。
5. 【請求項５】 前記二次燃焼室から排出される排ガス中
   の酸素濃度を酸素濃度検出手段により検出し、前記二次
   燃焼室及び前記溶融炉に空気を夫々供給するとともに、
   前記酸素濃度検出器で検出された酸素濃度が予め設定さ
   れた基準酸素濃度になるように前記二次燃焼室及び溶融
   炉に夫々供給される空気量を制御することを特徴とする
   請求項４記載の廃棄物のガス化燃焼方法。