JP2002372212A

JP2002372212A - ガス化溶融炉

Info

Publication number: JP2002372212A
Application number: JP2001179144A
Authority: JP
Inventors: Naoki Fujiwara; 直機藤原; Takahiro Marumoto; 隆弘丸本; Toru Senju; 透千手
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2002-12-26
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: JP3973071B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融炉用起動バーナの冷却空気による炉内の流
れおよびスラグ化率の外乱要因をなくし、溶融炉の稼働
率の向上、信頼性の向上および運転コストの低減を図る
ことができるガス化溶融炉を提供する。【解決手段】ごみを燃焼させるガス化燃焼炉と、該ガス
化燃焼炉で発生した灰およびチャー粒子を含む熱分解ガ
スを完全燃焼させる溶融炉と、前記熱分解ガスを該溶融
炉に供給する熱分解ガス煙道とを備えたガス化溶融炉で
あって、前記溶融炉に煙道を介して連通する燃焼室を設
けるとともに、該燃焼室に油噴射ノズルおよび起動バー
ナを設け、かつ該煙道を前記熱分解ガス煙道に合流さ
せ、前記燃焼室の燃焼により発生する熱風を前記熱分解
ガス煙道を介して前記溶融炉に吹き込むようにしたこと
を特徴とするガス化溶融炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス化溶融炉に関
し、さらに詳しくはごみを燃焼させるガス化溶融炉の稼
働率の向上、信頼性の向上および運転コストの低減を図
ることができるガス化溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ごみ灰の減容化と無害化を同時に
実現できる灰溶融システムが注目されている。例えば、
ごみ焼却炉で発生した焼却灰を集塵器で捕集し、灯油、
重油などを熱源として灰を溶融する、ごみ焼却炉と灰溶
融炉を備えたシステム、またはごみ自身の燃焼熱を利用
してごみの灰分を溶融、無害化するごみガス化溶融炉シ
ステムが実用化されている。

【０００３】図６は、従来技術によるごみガス化溶融炉
のシステム系統図、図７は、該システムに用いられるガ
ス化燃焼炉（以下、ガス化炉と略称することがある）お
よび溶融炉の断面説明図、図８は、該溶融炉本体のVIII
−VIII線矢視図、図９は、該溶融炉本体のIX−IX線矢視
図である。図６〜図９において、ごみガス化溶融炉は、
給じんホッパ１、定量供給機２および供給シュート５を
介して供給されるごみを燃焼させる流動層８およびガス
化炉用起動バーナ１０を備えたガス化炉６と、該ガス化
炉６で発生した灰およびチャー粒子を含む熱分解ガスを
完全燃焼させる溶融炉９と、該溶融炉９と前記ガス化炉
６を連設する熱分解ガス煙道１２と、前記溶融炉９で発
生する燃焼熱を回収するボイラ３とを備える。

【０００４】ガス化炉６では、流動層８を流動させる空
気が空気配管２１および散気管３７を介して供給され、
ガス化炉用起動バーナ１０が点火されてごみの燃焼が開
始される。この燃焼により発生した灰およびチャー粒子
を含む熱分解ガスは熱分解ガス煙道を介して溶融炉９に
送られる。溶融炉９では、油噴射ノルズ７から噴射され
る油燃料が溶融炉起動バーナ２６Ａにより点火され、空
気配管２０から供給される燃焼用空気により熱分解ガス
の燃焼が行われる。この燃焼により発生するスラグは、
スラグチャンバー４１下部のスラグタップ３８、スラグ
落下筒３９および水粉水４０を経てスラグ排出装置１１
から系外に排出される。一方、燃焼ガスは、二次燃焼室
２４で空気ノズル４２から供給される空気により未燃分
の燃焼が行われ、その後、ボイラ３に供給されて排ガス
からの熱回収が行われる。熱回収された排ガスは、ガス
冷却塔１３、エアヒータ１４および集じん器１５で処理
された後、ダンパー１８および誘引送風機１６を介して
煙突１７から系外に排出される。またエアヒータ１４に
は送風機１９および配管４を介して空気が供給され、熱
の供給を受けた空気は、空気配管３２、２０、２１、２
２、２３および空気調整弁２５２７、２８、２９を経て
ガス化炉６、焼却炉９および二次燃焼室２９にそれぞれ
供給される。なお、３３、３４、３５は排ガス煙道、４
４は旋回羽根、４５はウインドボックス、４６はエアレ
ジスタである。

【０００５】このようなごみガス化溶融炉においては以
下のような操作が行われる。まず、灯油などを燃料とす
る溶融炉用起動バーナ２６Ａを点火し、溶融炉９を昇温
する。並行して流動層８を灯油などを燃料とするガス化
炉用起動バーナ１０に点火して昇温する。溶融炉９の温
度が約１３００℃、流動層８の温度が約５００℃に達し
たら、ごみを給じんホッパ１から定量供給機２および供
給シュート５を介してガス化炉６に供給する。空気配管
２１および散気管３７を介して流動層８内に吹込まれた
空気は、ごみと反応して熱分解ガスを発生させる。この
熱分解反応熱（部分燃焼熱）により流動層８の温度を約
６００℃に安定に維持できる状態になったら、起動バー
ナ１０の油燃料を止め、消火する。流動層式ガス化炉６
の炉内温度は、灰の溶融粘着を避けるために９００℃以
下で運転される。従って、ガス化炉６に関しては溶融灰
により起動バーナ１０の出口が塞がれることがなく、ま
た炉内からの輻射熱も起動バーナ１０が焼損するほど大
きくないため、油噴射ノズルを引き抜いておけば、空気
を完全に遮断しても問題は生じない。ガス化炉６で発生
した熱分解ガスは、煙道１２を通じて溶融炉９に入り、
空気配管２０を経て溶融炉９に送り込まれた空気と反応
し、完全燃焼する。

【０００６】また溶融炉９でも溶融炉用起動バーナ２６
Ａの点火による燃焼で炉温度を約１３００℃以上に維持
できる状態になったら、起動バーナ２６Ａへの燃料油の
供給を停止し、消火する。これ以降、溶融炉９の炉内温
度は、ガス化炉６で発生した灰、チャーを含む熱分解ガ
スの燃焼熱で維持され、定常運転状態に移行する。一
方、溶融炉用起動バーナ２６Ａは、図７に示すように、
該起動バーナ２６Ａに付設された旋回羽根４４、ウイン
ドボックス４５、エアレジスタ４６などが１３００℃〜
１５００℃に達する溶融炉９内の輻射熱にさらされるた
め、これらの焼損を防止するため、定格空気量の約１０
％程度の空気を空気配管２２を通じて流して冷却されて
いる。

【０００７】単に起動バーナ２６Ａ等の焼損防止のため
であれば、起動バーナ２６Ａの本体をヒンジ構造で溶融
炉本体に取付けておき、起動バーナ２６Ａを消火した後
は取り外し、開口部に熱遮蔽ブロックを挿入する方法、
または焼損し易い油噴射ノズル７のみを抜出させる構造
にする方法などの手段を採用することができるが、溶融
炉９の内壁は溶融したスラグで覆われており、この溶融
スラグが開口部を覆い、上記熱遮蔽ブロックの隙間に入
り込んだスラグが固化し、起動バーナ２６Ａの再装着、
再起動ができなくなる、または開口部が塞がれて油噴射
ノズルの再挿入ができなくなるなどの問題があり、採用
されていない。このように、溶融炉９の本体に設けた開
孔は、炉運転中は必ず空気またはガスなどを絶えず流通
させておかないと、炉内側から溶融スラグで覆われて閉
塞してしまう。炉内側の閉塞物は高温のため半溶融状態
であるが、炉外壁側は冷やされるため、岩石状の強固な
かたまりができており、炉の運転中に炉の外側から再度
開孔することは事実上ほとんど不可能である。

【０００８】ごみ中の灰分のほとんどは熱分解ガスに随
伴して溶融炉９内に接線方向に吹込まれ、遠心力により
溶融炉９内壁に押し付けられる。炉内の温度は灰の溶融
温度以上であるため溶融した灰で覆われており、灰の粒
子が一旦壁に付着するとそのまま壁に捕集され、溶融ス
ラグとなる。溶融炉９は、水平面に対して傾斜して設置
しており、溶融スラグはスラグタップ３８に向かって流
下し、最終的にはスラグ排出装置１１内の水砕水４０に
滴下し、冷却された後、排出される。一方、溶融炉９か
らの燃焼排ガスは２次燃焼室２４に入り、空気ノズル４
２から吹込まれた空気と混合、微量な未燃分を完全燃焼
した後、ボイラ３で熱回収され、ガス急冷塔１３、エア
ヒータ１４、集塵器１５を経由して煙突１７から排出さ
れる。このようにしてガス化溶融システムを用いること
により、ごみを無害なスラグに変えることができる。

【０００９】しかし、上記の従来技術においては、溶融
炉９の軸方向に流入する起動バーナ２６Ａのバーナ保護
用空気を完全にゼロにすることができないという問題点
があった。一方において、溶融炉全体としての空気比
（空気量と比例）は、約１．０〜１．１の範囲で一定に
しなければならなず、従って、起動バーナ２６Ａの保護
用空気分だけ空気配管２０から溶融炉９の接線方向に吹
込む空気量を減らさなければならず、その分、空気の旋
回力が弱まり、またバーナ保護用空気が溶融炉９の軸方
向に吹込まれるために空気配管２０による空気の旋回力
が弱められる。その結果、灰の捕集効率低下によるスラ
グ化率の低下、炉内での燃焼率低下による炉内温度の低
下、灰の固化閉塞といった問題が生じていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来技
術では、プラントが定常運転に達した後も溶融炉の起動
バーナ焼損防止用空気を吹込まなければならず、その焼
損防止用の空気が炉内の旋回流れを乱し、以下の障害が
生じている。 (1) 溶融炉内での熱分解ガスと空気の混合状態が悪くな
るため、燃焼率が低下し、それに伴って炉内温度の低
下、スラグの固化、閉塞が生じる。 (2) 本来全量を溶融炉の接線方向に吹込むべき燃焼用空
気の一部を焼損防止用空気として用い、さらに溶融炉の
軸方向に吹込むため、炉内での旋回力が弱められ、遠心
力を利用した灰粒子の壁への付着効率が低下し、灰のス
ラグ化率が低下する。本発明の課題は、上記従来技術の
問題点を解決し、溶融炉用起動バーナの冷却空気による
溶融炉内での旋回流の乱れおよびスラグ化率の低下をな
くし、溶融炉の稼働率の向上、信頼性の向上および運転
コストの低減を図ることができるガス化溶融炉を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み鋭意検討した結果、溶融炉起動バーナを溶融炉本
体と切り離した燃焼室に設け、該燃焼室で発生する熱風
を熱分解ガス煙道または燃焼用空気配管に合流させ、こ
れらの煙道または配管から熱風を溶融炉に吹き込むよう
にするか、または該熱風を予め旋回させて溶融炉に吹き
込むようにすることにより、上記課題を達成できること
を見いだし、本発明に到達したものである。すなわち、
上記課題を達成するために本願で特許請求される発明は
以下の通りである。

【００１２】（１）ごみを燃焼させるガス化燃焼炉と、
該ガス化燃焼炉で発生した灰およびチャー粒子を含む熱
分解ガスを完全燃焼させる溶融炉と、前記熱分解ガスを
該溶融炉に供給する熱分解ガス煙道とを備えたガス化溶
融炉であって、前記溶融炉に煙道を介して連通する燃焼
室を設けるとともに、該燃焼室に油噴射ノズルおよび起
動バーナを設け、かつ該煙道を前記熱分解ガス煙道に合
流させ、前記燃焼室の燃焼により発生する熱風を前記熱
分解ガス煙道を介して前記溶融炉に吹き込むようにした
ことを特徴とするガス化溶融炉。（２）前記熱風および熱分解ガスが、溶融炉の接線方向
に吹き込まれるように前記熱分解ガス煙道を配置したこ
とを特徴とする（１）記載のガス化溶融炉。（３）ごみを燃焼させるガス化燃焼炉と、該ガス化燃焼
炉で発生した灰およびチャー粒子を含む熱分解ガスを完
全燃焼させる溶融炉と、前記熱分解ガスを該溶融炉に供
給する熱分解ガス煙道と、該溶融炉に燃焼用空気を供給
する空気配管とを備えたガス化溶融炉であって、前記溶
融炉に煙道を介して連通する燃焼室を設けるとともに、
該燃焼室に油噴射ノズルおよび起動バーナを設け、かつ
該煙道に前記空気配管に合流させ、前記燃焼室の燃焼に
より発生する熱風を前記空気配管を介して前記溶融炉に
吹き込むようにしたことを特徴とするガス化溶融炉。（４）前記熱風および燃焼用空気が、溶融炉の接線方向
に吹込まれるように前記空気配管を配置したことを特徴
とする（３）記載のガス化溶融炉。（５）前記燃焼室で発生する熱風を用いて溶融炉の昇温
と起動を行うことを特徴とする（１）〜（４）のいずれ
かに記載のガス化溶融炉。

【００１３】（６）ごみを燃焼させるガス化燃焼炉と、
該ガス化燃焼炉で発生した灰およびチャー粒子を含む熱
分解ガスを完全燃焼させる溶融炉と、前記熱分解ガスを
該溶融炉に供給する熱分解ガス煙道と、該溶融炉に燃焼
用空気を供給する空気配管とを備えたガス化溶融炉であ
って、前記溶融炉に煙道を介して連通する燃焼室を設け
るとともに、該燃焼室に油噴射ノズルおよび起動バーナ
を設け、かつ該煙道と前記溶融炉の間に旋回室を設け、
前記燃焼室で発生する熱風を該旋回室で旋回させて前記
溶融炉に吹き込むようにしたことを特徴とするガス化溶
融炉。（７）前記燃焼室で発生する熱風を用いて前記溶融炉の
昇温と起動を行うことを特徴とする請求項６記載のガス
化溶融炉。

【００１４】

【作用】本発明のガス化溶融炉によれば、溶融炉と切り
離した燃焼室を設け、この燃焼室に起動バーナを設けて
燃焼させるため、該起動バーナが溶融炉本体からの輻射
熱によって焼損されるのを防止できるため、従来のよう
に定常状態に入って起動バーナを停止させた場合でも、
損傷防止のための空気を供給する必要がなく、また溶融
炉内での旋回力が低下することがない。またごみ質低下
などの原因によりガス化炉で発生する熱分解ガスのカロ
リーが低下し、溶融炉内の温度が灰の溶融温度以下にな
った場合には起動バーナを点火し、油燃料による助燃に
より溶融炉温度を維持しなければならないが、この場合
でも、燃焼室での燃焼を容易に再開でき、熱風を容易に
溶融炉に接線方向に吹込むことができ、炉内の旋回流れ
の乱れや温度低下を防止することができる。従って、溶
融炉のスラグ化率の向上、ひいては溶融炉の稼働率の向
上を図ることができ、システムの信頼性の向上および運
転コストの低減を図ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面により詳しく
説明する。図１は、本発明の一実施例を示すガス化溶融
炉の一部断面説明図であり、図２および図３は、それぞ
れ図１の溶融炉のII−II線矢視図およびIII −III 線矢
視図である。図１において、図７の従来装置と異なる点
は、溶融炉９と切り離して燃焼室４８を設け、溶融炉９
に油噴射ノズル７および溶融炉用起動バーナ２６Ａを設
ける代わりに、該燃焼室４８に油噴射ノズル７と燃焼室
用起動バーナ２６を設置し、さらに燃焼室４８に熱分解
ガス煙道１２を介して連通する煙道４７を設け、燃焼室
４８の燃焼により発生する熱風を該煙道４７および熱分
解ガス煙道１２を介して溶融炉９に接線方向に吹き込む
ようにしたことである。

【００１６】このような装置によれば、燃焼室用起動バ
ーナ２６に付設された旋回羽根４４、ウインドボックス
４５、エアレジスタ４６などが１３００℃以上の高温と
なる溶融炉９から物理的に離れされており、輻射熱にさ
らされることはない。従って、起動バーナの焼損防止の
ための空気をバーナ消火後も流す必要がなく、起動バー
ナ２６消火後に空気を完全に遮断しても起動バーナ２６
が焼損することはない。その結果、溶融炉９に供給する
空気の全量を配管２０を通じて接線方向に吹込むことが
できるため、溶融炉内に強力な旋回流れを形成でき、燃
焼ガスの混合ならびに燃焼効率を改善でき、高いスラグ
化率を得ることができる。このような装置では、溶融炉
９の昇温と起動は、燃焼室で発生する熱風を用いて行う
のが好ましい。なお、熱風は、熱分解ガス煙道１２に合
流させるのではなく、燃焼用空気配管２０に合流させて
もよく、また別途設けた専用の配管から接線方向に吹き
込むようにしてもよい。

【００１７】図４は、本発明の他の実施例を示すごみガ
ス化溶融炉の一部断面説明図、図５は、図４の溶融炉本
体のIV−IV線矢視図である。図４において、図１と異な
る点は、燃焼室４８において起動バーナ２６の点火によ
る燃焼で発生した熱風を、熱分解ガス煙道１２に合流さ
せずに煙道４７および溶融炉９の入口に隣接して設けた
旋回室４９を介して溶融炉９に吹き込むようにした点で
ある。このように溶融炉９に吹き込む前に予め熱風を旋
回させることにより、溶融炉９内での旋回力を弱めるこ
となく、熱風を吹き込むことができる。この場合も起動
バーナ２６の高温による損傷を防止することができる。
ただし、この場合には起動バーナ２６を消火した後、空
気の供給を完全に停止すると、旋回室の溶融炉９への吹
込孔がスラグで覆われ閉塞されてしまうため旋回された
空気流を継続して流すことが必要となる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１〜７に係るガス化溶融炉によれ
ば、スラグの固化閉塞トラブルによるプラント稼働率の
低下を防止でき、灰のスラグ化率を向上させることがで
き、溶融炉の稼働率の向上、信頼性の向上および運転コ
ストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すガス化溶融炉の一部断
面説明図。

【図２】図１の溶融炉本体のII−II線矢視図。

【図３】図１の溶融炉のIII −III 線矢視図。

【図４】本発明の他の実施例を示すガス化溶融炉の一部
断面説明図。

【図５】図１の溶融炉本体のＶ−Ｖ線矢視図。

【図６】従来技術によるガス化溶融炉のシステム系統
図。

【図７】従来技術のガス化炉および溶融炉の断面説明
図。

【図８】図７の溶融炉本体のVIII−VIII線矢視図。

【図９】図７の溶融炉のIX−IX線矢視図。

【符号の説明】

１…給じんホッパ、２…定量供給器、３…ボイラ、４…
空気配管、５…供給シュート、６…ガス火炉、７…油噴
射ノズル、８…流動層、９…溶融炉、１０…ガス化炉用
起動バーナ、１２…熱分解ガス煙道、１３…ガス冷却
塔、１４…エアヒータ、１５…集塵器、１６…誘引送風
機、１７…煙突、１８…ダンパ、１９…送風機、２０、
２１、２２、２３、３２…空気配管、２４…二次燃焼
室、２６…燃焼室用起動バーナ、２５、２７、２８、２
９…空気調整弁、３３、３４、３５…排ガス煙道、３７
…散気管、３８…スラグタップ、３９…スラグ落下筒、
４０…水砕水、４１…スラグチャンバー、４２…空気ノ
ズル、４４…旋回羽根、４５…ウインドボックス、４６
…エアレジスタ、４７…煙道、４８…燃焼室、４９…旋
回室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者千手透広島県呉市宝町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 AB03 AC01 BA06 CA02 FA21 FA27 FA28 3K078 AA06 BA03 CA02 CA09 CA17 4D004 AA46 AC05 BA03 CA27 CA29 CB04 CB05 CB34 CB36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ごみを燃焼させるガス化燃焼炉と、該ガ
ス化燃焼炉で発生した灰およびチャー粒子を含む熱分解
ガスを完全燃焼させる溶融炉と、前記熱分解ガスを該溶
融炉に供給する熱分解ガス煙道とを備えたガス化溶融炉
であって、前記溶融炉に煙道を介して連通する燃焼室を
設けるとともに、該燃焼室に油噴射ノズルおよび起動バ
ーナを設け、かつ該煙道を前記熱分解ガス煙道に合流さ
せ、前記燃焼室の燃焼により発生する熱風を前記熱分解
ガス煙道を介して前記溶融炉に吹き込むようにしたこと
を特徴とするガス化溶融炉。
【請求項２】前記熱風および熱分解ガスが、溶融炉の
接線方向に吹き込まれるように前記熱分解ガス煙道を配
置したことを特徴とする請求項１記載のガス化溶融炉。
【請求項３】ごみを燃焼させるガス化燃焼炉と、該ガ
ス化燃焼炉で発生した灰およびチャー粒子を含む熱分解
ガスを完全燃焼させる溶融炉と、前記熱分解ガスを該溶
融炉に供給する熱分解ガス煙道と、該溶融炉に燃焼用空
気を供給する空気配管とを備えたガス化溶融炉であっ
て、前記溶融炉に煙道を介して連通する燃焼室を設ける
とともに、該燃焼室に油噴射ノズルおよび起動バーナを
設け、かつ該煙道を前記空気配管に合流させ、前記燃焼
室の燃焼により発生する熱風を前記空気配管を介して前
記溶融炉に吹き込むようにしたことを特徴とするガス化
溶融炉。
【請求項４】前記熱風および燃焼用空気が、溶融炉の
接線方向に吹込まれるように前記空気配管を配置したこ
とを特徴とする請求項３記載のガス化溶融炉。
【請求項５】前記燃焼室で発生する熱風を用いて溶融
炉の昇温と起動を行うようにしたことを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載のガス化溶融炉。
【請求項６】ごみを燃焼させるガス化燃焼炉と、該ガ
ス化燃焼炉で発生した灰およびチャー粒子を含む熱分解
ガスを完全燃焼させる溶融炉と、前記熱分解ガスを該溶
融炉に供給する熱分解ガス煙道と、該溶融炉に燃焼用空
気を供給する空気配管とを備えたガス化溶融炉であっ
て、前記溶融炉に煙道を介して連通する燃焼室を設ける
とともに、該燃焼室に油噴射ノズルおよび起動バーナを
設け、かつ該煙道と前記溶融炉の間に旋回室を設け、前
記燃焼室で発生する熱風を該旋回室で旋回させて前記溶
融炉に吹き込むようにしたことを特徴とするガス化溶融
炉。
【請求項７】前記燃焼室で発生する熱風を用いて前記
溶融炉の昇温と起動を行うようにしたことを特徴とする
請求項６記載のガス化溶融炉。