JP2004077014A - Operation method of waste incinerator - Google Patents

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Teruo Ritsufuku
立福 輝男
Takashi Noto
能登 隆
Minoru Suzuki
鈴木 実
Masaaki Nishino
西野 雅明
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation method of a waste incinerator injecting a high-temperature gas into a combustion chamber, in particular, to provide the operation method of the waste incinerator for efficiently inhibiting the generation of CO and Dioxin in a low air-fuel ratio combustion operation method. <P>SOLUTION: The generation of CO and Dioxin can be reduced in the waste incinerator when a condition that a temperature T is positioned higher than an A-line in a drawing when a temperature in the high-temperature gas is T (°C), and the concentration of oxygen is C (vol.%), even though the temperature T (°C) of the high-temperature gas is less than 200 when the high-temperature gas is injected into the combustion chamber. The A-line is represented by T=exp(7.78-0.18C). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物、下水汚泥等の廃棄物を焼却する廃棄物焼却炉の操業方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
都市廃棄物等の廃棄物を焼却処理する焼却炉として、火格子式又は流動床式廃棄物焼却炉が広く用いられている。その代表的なものの概略図を図7に示す。ホッパ31に投入された廃棄物32は、シュートを通して乾燥ストーカ33に送られ、下からの空気と炉内の輻射熱により乾燥されると共に、昇温されて着火する。着火して燃焼を開始した廃棄物32は、燃焼ストーカ34に送られ、下から送られる燃焼空気によりガス化され、一部は燃焼する。そして、更に後燃焼ストーカ35で、廃棄物中の未燃分が完全に燃焼する。そして、燃焼後に残った灰は、主灰シュート36より外部に取り出される。
【0003】
燃焼は主燃焼室37内で行われ、発生した燃焼ガスは、中間天井38の存在により、主煙道39と副煙道40に別れて排出される。主煙道39を通る排ガスには、未燃分はほとんど含まれず、酸素が10%程度含まれている。副煙道40を通る排ガスには、未燃ガスが8%程度含まれている。これらの排ガスは、2次燃焼室41で混合され、2次的な燃焼が行われて未燃ガスが完全に燃焼する。2次燃焼室41からの排ガスは廃熱ボイラ43に送られ、熱交換された後に減温塔、バグフィルタ等を経由して外部に放出される。
【0004】
このような火格子式又は流動床式廃棄物焼却炉において、廃棄物を焼却処理する場合、廃棄物が性状の異なる数多くの物質からなるため、炉内の燃焼状態を一定に維持することは困難であり、主燃焼室37内の温度や燃焼ガスの濃度の分布が時間的、空間的に不均一となることは避けられない。
【0005】
このような課題を解決する方法として、特開平11−211044号公報(特許文献1)には、蓄熱式バーナで発生させた高温気体を、焼却炉の主燃焼室又は二次燃焼室に吹き込む方法が開示されている。
【0006】
また、特開平11−223323号公報(特許文献2)には、蓄熱式バーナで発生させた高温気体を、800℃以上の温度で炉内に吹き込む方法が開示されている。これらの技術は、いずれも焼却炉において発生する排ガス中の、CO及び芳香族系炭化水素等を多く含む未燃ガスや有害物質等を低減させることを目的としたものである。
【0007】
【特許文献1】
特開平11−211044号公報
【特許文献2】
特開平11−223323号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平11−211044号公報に開示される技術においては、高温気体中の酸素濃度が20%以上であるので、このような高温ガスを焼却炉内に吹き込むと、焼却炉内で急に燃焼が進み、局所高温領域が形成される恐れがある。局所高温領域が形成されると、たとえば有害物質であるNOxの発生量が増加するという問題点がある。
【0009】
また、特開平11−223323号公報に記載される技術においては、上記の問題に加え、酸素含有気体を800℃以上の温度で主燃焼室に吹き込んでいるので、廃棄物の熱分解・部分酸化反応が促進され、場合によってはCOが発生する場合がある。
【0010】
このように、前記いずれの技術においても火格子式焼却炉等の焼却炉によって、廃棄物を焼却する際に、排ガス中のNOx、CO及びダイオキシンを含む有害物質を十分に低減させることが困難であるという問題を残している。
【0011】
従来、廃棄物焼却炉において、廃棄物の燃焼に必要な理論空気量で実際の空気量を除した比(空気比)は1.7〜2.0程度である。これは通常の燃焼に必要な空気比である1.05〜1.2に比べて大きくなっている。この理由は、廃棄物には不燃分が多く、かつ不均質なため、燃焼を行うには多量の空気が必要なためである。しかし、空気比が多くなるに従って排ガス量も多くなり、通常の燃焼炉に比べて大きな排ガス処理設備が必要となっている。
【0012】
空気比を小さくすれば排ガス量は低減し、排ガス処理設備がコンパクトになり、その結果廃棄物焼却施設全体が小型化して設備費を低減することができる。これに加えて、排ガス処理のための薬剤量も低減できるので、運転費を低減できる。さらに、熱回収できずに失われる熱量を低減できるので、廃熱ボイラの熱回収率が向上し、これに伴って廃棄物発電の発電効率を上げることができる。
【0013】
このように、低空気比燃焼に対する利点は大きいが、低空気比燃焼では燃焼が不安定になるという問題がある。すなわち、従来の燃焼技術では、低空気比で燃焼させると、燃焼が不安定となり、COの発生が増加したり、火炎温度が局所的に上昇してNOxが急増したり、煤が大量に発生したり、クリンカが発生したり、局所的な高温により炉の耐火物の寿命が短くなるという問題点があった。
【0014】
さらに、前記2つの文献に記載される技術においては高温空気を吹き込んでいるが、この高温空気の輻射率が低く、輻射伝熱によって燃焼ガスを加熱することが十分にできないという問題点があり、このため排ガス中のCO、NOxの低減に限界があるという問題点を有していた。
【0015】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、燃焼室に気体を吹き込む廃棄物焼却炉の操業方法、特に低空気比燃焼操業方法において、COやダイオキシンの発生を効率的に抑えることができる廃棄物焼却炉の操業方法を提供することを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する第1の手段は、廃棄物焼却炉の燃焼室内に、その温度T[℃]が200未満で、その中に含まれる酸素の濃度[vol.%]Cとの関係が以下の式で表される範囲にある高温ガスを吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法(請求項1)である。
T≧exp(7.78−0.18C) …(1)
【0017】
発明者等は、廃棄物焼却炉において、燃焼室内に高温ガスを吹き込むことによる低CO、低NOx化の効果と、燃焼室内に吹き込まれる高温ガス中の酸素濃度、高温ガスの温度についてその関係の調査を行った。そして、吹き込む高温ガスの温度が200℃未満となると、NOxの低減化効果が小さくなり、かつ、一般的には高温ガスの温度が200℃未満の場合には、廃棄物の熱分解をさほど促進させないので、高温ガス吹き込みの効果が少ないとし、高温ガスの温度を200℃以上に限定した範囲で、吹き込む高温ガスの性状を特定した別出願を行っている。
【0018】
しかしながら、温度が200℃未満の場合でも、(1)式が満足されればCOとダイオキシン発生を抑制する効果がある。また、廃棄物がバイオマスや木くずを含む場合には、温度が200℃未満でも熱分解が開始され、未燃ガスが発生する。これらの場合は、一般的に熱分解が開始される温度は100℃以上である。
【0019】
よって、高温ガスの温度が200℃未満であっても、未燃ガスが発生する場合には、(1)式を満足する高温ガスを吹き込めば、COやダイオキシンを削減する効果が期待できる。この場合、高温ガスの温度が200℃以上の場合に比してNOxの低減効果は小さいが、脱硝設備を設けることにより対処することができる。
【0020】
本手段における高温ガスの温度と酸素濃度の関係を図1に示す。なお、一般に、空気に酸素を富化した高温ガスを使用すると、NOxの発生量が多くなる。よって、酸素濃度は21%以下とすることが好ましい。
【0021】
図1において、A線はT=exp(7.78−0.18C)、B線はC=21、C線はT=200に相当する。A線、B線、C線に囲まれた領域の酸素濃度と温度の高温ガスを燃焼室内に吹き込むことにより、廃棄物の熱分解を促進し、廃棄物層上に安定な火炎を定在化させることができる。さらに未燃ガスの混合燃焼が促進されるので、均一で安定した燃焼が行われ、COとダイオキシン等の有害物質の発生を低減できる。
【0022】
前記課題を解決するための第2の手段は、廃棄物焼却炉の燃焼室内に、二酸化炭素と水蒸気の少なくとも一方を含み、その温度T[℃]が200未満で、その中に含まれる酸素の濃度[vol.%]Cとの関係が以下の式で表される範囲にある高温ガスを吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法(請求項2)である。
T≧exp(8.05−0.23C) …(2)
【0023】
本手段においては、燃焼室内に吹き込まれる高温ガス中に二酸化炭素と水蒸気の少なくとも一方が含まれるようにしている。二酸化炭素と水蒸気の輻射率は窒素や酸素に比べて高いので、これらのガスを含む高温ガスからの熱輻射により廃棄物又は廃棄物より発生する未燃ガスが加熱され、低空気比燃焼でも安定した燃焼が行われる。その結果、COやダイオキシンの発生を効率的に下げることができる。
【0024】
発明者等は、前記第1の手段の説明で述べた調査を、二酸化炭素と水蒸気の少なくとも一方を含む高温ガスを吹き込む場合についても行った。その結果、二酸化炭素と水蒸気の少なくとも一方を含む高温ガスの温度が200℃未満であっても、(2)式を満足する高温ガスを吹き込めば、COやダイオキシンを低減する効果があることを見いだした。
【0025】
高温ガスの温度と酸素濃度について好ましい範囲は、図2においてD線、E線、及びF線で囲まれた領域である。D線はT=exp(8.05−0.23C)、E線はC=21、F線はT=200に相当する。二酸化炭素と水蒸気の少なくとも一方を含む高温ガスで、温度と酸素濃度がこの領域のガスを燃焼室内に吹き込むことにより、排ガス中のCOやダイオキシンを低減する効果が得られる。
【0026】
火格子式、流動床式等の多くの廃棄物焼却炉において、未燃ガスが発生し始める場所は、燃焼開始領域である。よって、燃焼開始領域に高温ガスを吹き込むことが好ましい。
【0027】
また、高温ガスの吹き込み量を一次空気量の10%〜70%とすることが好ましい。一次空気とは、廃棄物を燃焼させる目的で吹き込まれる空気のことであり、高温ガスを吹き込まない方式の従来型の廃棄物焼却炉において吹き込まれた空気のことである。一般に火格子式炉の場合は火格子の下、流動床式炉の場合は流動床の下から吹き込まれる。
【0028】
高温ガスの吹き込み量が一次空気量の10%未満であると、炉内のガス攪拌に必要な運動量を持たないので、高温ガス吹き込みの効果が十分には発揮されない場合がある。また、高温ガスの吹き込み量が一次空気量の70%を超えると、排ガスの低NOx、低CO化の効果が飽和して、高温ガスの吹き込み量を増やす意味が無くなるばかりでなく、いたずらに排ガス量を増加させ、排ガス処理設備の増大を招くので好ましくない。
【0029】
前述の場合、高温ガスの吹き込み量の基準値として一次空気量を用いたが、場合によっては、一次空気量が、廃棄物を完全燃焼させるために必要な理論空気量以下となる場合がある。このような場合は、高温ガスの吹き込み量を、廃棄物を燃焼させる理論空気量の10%〜70%とすることが好ましい。なお、理論空気量は、廃棄物の種類から決定する。
【0030】
廃棄物から発生する未燃ガスは、通常上向きに流れる。よって、高温ガスの吹き込み方向が上向きであると、未燃ガスと高温ガスの流れが同じ方向の速度成分を持つことになり、攪拌の効果が小さくなって、高温ガス吹き込みの効果が低減する。これに対し、高温ガスの吹き込み方向が水平あるいは下向きであると、上昇する未燃ガスと高温ガスが良く攪拌されるようになり、高温ガスの吹き込み効果を高めることができる。一般に高温ガスの吹き込みに効果がある要因は3Tといわれている。これらは、温度(Temperature)、攪拌(Turbulence)、滞留時間(Time)であるが、特に、高温ガスを下向きに吹き込むことにより、攪拌(Turbulence)、滞留時間(Time)を向上させることができる。
【0031】
また、高温ガスを旋回流として吹き込むことにより、攪拌効果を高めることができ、高温ガスの吹き込み効果を高めることができる。「高温ガスを旋回流として吹き込む」とは、吹き出し口から流出する高温ガス自体が旋回流となっている場合の他、複数の吹き出し口から流出する高温ガスの流れが複合して旋回流となる場合を含むものである。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図3は、本発明の実施の形態の1例である廃棄物焼却炉の操業方法を実施する廃棄物焼却炉の例を示す図である。図3中の1は主燃焼室であり、この主燃焼室1の一方の側(図3の左側)には、廃棄物3を主燃焼室1内に投入するためのホッパ2が設けられている。
【0033】
主燃焼室1の底部には、廃棄物3を移動させながら燃焼するメッシュ状の火格子(ストーカ)が、ホッパ2から遠ざかるに従って下がるように傾斜して設けられている。この火格子には2つの段差が形成されており、3つの部分に分かれる。この3つの火格子を、ホッパ2に近い方から、乾燥ストーカ4、燃焼ストーカ5、後燃焼ストーカ6と呼んでいる。乾燥ストーカ4では主として廃棄物3の乾燥と着火が行われる。燃焼ストーカ5では主として廃棄物3の燃焼が行われるが、廃棄物3は燃焼すると共に熱分解し、未燃ガスを燃焼ガスと共に放出する。燃焼ストーカ5において廃棄物3の燃焼は実質的に完了する。後燃焼ストーカ6上では、僅かに残った廃棄物3中の未燃分を完全に燃焼させる。完全に燃焼した後の燃焼残渣は、主灰シュート7より排出される。
各火格子の下部には、燃焼用空気を供給するための供給管を連結した風箱8が設けられている。
【0034】
ホッパ2と反対側の主燃焼室1の下方及び上方には、主煙道9と副煙道10が設けられ、これらには、ガス冷却設備の一部である廃熱ボイラ11の2次燃焼室12が接続して設けられている。そして、主燃焼室1内には、主燃焼室1の出口近傍に、燃焼ガスを分流するための中間天井13が設けられ、燃焼ガスの流れを主煙道9と副煙道10に分流している。
【0035】
図3に示すように、ホッパ2から主燃焼室1内に廃棄物3を投入すると共に、燃焼用空気を各供給管及び風箱8を通して、火格子上を移動する廃棄物3に供給しながら廃棄物3を乾燥させ、さらに燃焼させる。
【0036】
主燃焼室1の側壁にはノズル14が設けられており、このノズル14から、高温ガスが主燃焼室1内に吹き込まれている。なお、この高温ガスは、吹き込まれる時点での温度が200℃未満で、かつ、温度と酸素濃度の関係が前記(1)又は(2)式を満足するように調整されている。
【0037】
図3においては、ノズル14は乾燥ストーカ4上部に設置されている。廃棄物3が焼却される場合、まず水分の蒸発が起こり、次いで熱分解・部分酸化反応が起こる。ここで、廃棄物3がバイオマスや木くずを含む場合、熱分解反応は温度が100℃程度で起こる。図3に示す例では、乾燥ストーカ4の部分に相当するので、これらの位置にノズル14を設けて高温ガスを吹き込んでいる。
【0038】
高温ガスの吹き込み量としては、排ガス処理等を考えるとできるだけ少ない方が良い。しかしながら、吹き込み量が少なくなるとCOが発生し易くなり、完全燃焼をさせることができなくなる。このため、風箱8から吹き込まれる一次空気量の10%〜70%の吹き込み量とすることが望ましい。これにより、COの発生を問題ない程度に抑えることができる。前述のように、吹き込む高温ガスの量は、目的が達成される範囲でできるだけ少ない方が好ましい。よって、排出されるCOやNOxの量を監視しながら、吹き込み量を一次空気量の10%〜70%の範囲で加減することが好ましい。
【0039】
特に、廃棄物3の種類の変動が合った場合、吹き込まれる一次空気の量が、廃棄物3を燃焼させるために必要な理論空気量より少なくなることもあり、この場合には多量の高温ガスを吹き込んで、廃棄物3の完全燃焼を促し、COの発生を防止することが好ましい。
【0040】
吹き込まれる一次空気の量が少ないことが分かっている場合は、吹き込む高温ガスの量を、廃棄物3を燃焼させるために必要な理論空気量の10%〜70%の範囲となるようにしてもよい。
【0041】
図3においては、炉の両側面にノズル14を設け、ここから高温ガスを吹き込んでいる。ノズルは水平、又は下向きに設けることが好ましい。このようにすることにより、上昇する未燃ガスとノズルから噴出する高温ガスで攪拌作用を起こさせ、未燃ガスの燃焼を促すことができる。攪拌作用を促す意味では、ノズルは下向けに設けることが好ましいが、あまり角度を付けすぎると、炉幅方向全体に高温ガスが届かなくなる。よって角度は下向き10〜20°の範囲とすることが特に好ましい。
【0042】
さらに、炉幅方向全体に高温ガスの攪拌作用を及ぼすために、高温ガスの吹き込み速度を、炉幅をW[m]とするとき、20W[m/s]以上としている。このような高速での吹き込みを行うことにより、焼却炉内に未燃ガスのよどみ領域が形成される。その結果、未燃ガスの炉内での滞留時間が長くなり、高温ガスとの反応時間が長くなることになって、反応が十分に行われる。よどみ領域を形成するには、ノズルを下向きに設置することが特に効果がある。
【0043】
図3におけるノズルの配置を示すために、A−A’断面図、B−B’断面図を図4に示す。ただし、図4においては、本発明に関係のない構造物は図示を省略している。図4において15はよどみ領域、17は炉壁、18は炉天井、19は気流、20は旋回流部、21は未燃ガスである。
【0044】
炉壁17の左右に対向して設けられた1対のノズル14からは、高温ガスが噴出され、高温ガス(流)19となって、平断面図であるA−A’断面図(a)で見ると、互いに炉中央で衝突している。よって、炉中央部には、炉内ガスの動きが遅く、滞留しているよどみ領域(燃焼安定領域)15が形成されている。
【0045】
図4(b)は、別の実施の形態を示すもので、平断面図である。ノズル14の向きは、その中心軸が互いに平行でかつ所定間隔離れるようにされており、高温ガス19は炉中央部において、所定距離だけ離れてすれ違うようになっている。よって、炉の中央部には旋回流部(旋回領域)20が形成される。
【0046】
すなわち、この実施の形態においては、炉の中央部に、平面的に見るとよどみ領域15又は旋回流部20が形成されていることになる。よって、前述のように、火炎が安定すると共に、ガス同士の混合が促進される。
【0047】
図4(a)において、2つのノズル14から噴出する高温ガスの流速を同じように変えてやることにより、よどみ領域15の大きさを制御することができる。また、両方のノズル14から噴出する高温ガスの流速に差を設けることにより、よどみ領域15の炉の左右方向位置を変えることができる。さらに、ノズル14の向きを、炉の前後方向に、同じ向きに変化させることにより、よどみ領域15の炉の前後方向位置を変えることができる。
【0048】
また、図4(b)において、2つの高温ガス19の間隔を変化させることにより、旋回流部20の大きさを変えることができる。また、2つの高温ガス19に速度差を設けることにより、旋回流部20が形成される炉の左右方向位置を変化させることができる。さらに、2つの高温ガス19の速度を同じように変えてやることにより、旋回流の速度を変えることができる。
【0049】
図4(c)は、図3のB−B’断面図を示すもので、両側の炉壁17に下向きに設けられたノズル14から吹き出された高温ガス19が、上昇する未燃ガス21と衝突してよどみ領域15を形成している様子を示すものである。よどみ領域15においては、燃焼が安定して行われる結果、安定な拡散火炎が形成される。その結果、従来技術と異なり、低空気比率燃焼条件下でも燃焼開始領域での燃焼の不安定性が増幅されず、煤等の発生が抑制され、均一で安定した燃焼が期待できる。
また、攪拌作用を及ぼすためには、高温ガスを旋回流としてノズル14より炉内に吹き込むことも有効である。
【0050】
以上の実施の形態においては、CO、ダイオキシン等の微量有害物質の低減に効果がある。また、図3においては、中間天井13を有する炉を図示しているが、本発明はこのような障壁を有しない炉においても適用できることは言うまでもない。さらに、高温ガスの吹き込みは炉の片側側面から行うようにしてもよい。さらに、炉の側面からではなく、天井から吹き込むようにしてもよい。
【0051】
これらの実施の形態において、ノズル14から噴出させる高温ガスとしては、循環排ガスと空気の混合ガスを用いることが適当である。循環排ガスとは、廃棄物焼却炉より排出される排ガスの一部を主燃焼室内に戻し、その顕熱を回収したり、未燃分を再燃焼させたり、排ガス中の残留酸素を有効利用したりするものである。
【0052】
排ガスを高温ガスとして、又は高温ガスの一部として使用する場合は、その中にふくまれる二酸化炭素と水蒸気の放射率が高いので、高温ガスの熱を有効に熱輻射により未燃ガスに伝達することができる。
【0053】
循環排ガスが本発明の限定を満たしている場合は、これをそのまま炉内に吹き込めばよいが、通常用いられる循環排ガスの温度は低く、かつ、酸素濃度は10%より低い。このため、高温空気製造装置や熱風炉により高温の空気を作り、これを循環排ガスに混合して、温度が200℃未満で酸素濃度と温度との関係が(1)式又は(2)式を満たすような高温ガスとして、炉内に吹き込むようにする。
【0054】
以上の実施の形態においては、炉内によどみ領域や旋回領域を形成するように高温ガスを吹き込む例を示した。このようにすることが燃焼の安定上好ましいが、本発明においては、燃焼開始領域の上部に安定した燃焼領域を形成することが目的であるので、必ずしも、よどみ領域や旋回領域を形成するように高温ガスを吹き込む必要はない。
【0055】
図5に、本発明の実施の形態の1例である廃棄物焼却炉における排ガス循環系統の概要を示す。図3に詳しく示したように、主燃焼室1からの排ガスは廃熱ボイラ11に導かれ、その一部である2次燃焼室12内で2次燃焼した後、廃熱ボイラ11で熱交換を行い、排ガス処理設備22で清浄化処理されて、煙突23から大気放散される。
【0056】
この実施の形態においては、排ガス処理設備の後方から、ブロア24によって排ガスを吸引し、ガス混合装置25に導いている。ガス混合装置25には、バーナ燃焼ガス等の高温燃焼ガスが、高温燃焼ガス調節弁26を介して導入されていると共に、希釈空気が希釈空気調節弁27を介して導入されている。
【0057】
ガス混合装置25は、排ガス、高温燃焼ガス、希釈空気を混合し、高温ガスを発生させる。この高温ガスは、主燃焼室1内に吹き込まれる。この高温ガス中の酸素濃度は、酸素濃度調節装置29で調節される。酸素濃度調節装置29は、高温ガス中の酸素濃度が所定の濃度になるように、希釈空気調節弁27の開度を調整する。また、高温ガスの温度は、温度調節装置28で調節される。温度調節装置28は、高温ガスの温度が(1)式又は(2)式で示された範囲になるように高温燃焼ガス調節弁26の開度を調整する。
【0058】
このように、この実施の形態においては、主燃焼室内に吹き込まれる高温ガス中の酸素濃度と温度を調節する機能を有しているので、主燃焼室内に吹き込まれる高温ガス中の酸素濃度とガスの温度を適当な範囲に保つことができる。吹き込まれる高温ガスの流量や流速を調整したい場合は、ブロア24の回転数を調整する等の操作をすればよい。
【0059】
図6に、図5に示した排ガス循環系の変形例を示す。この例においては、排ガスを取り出す場所が廃熱ボイラ11の出口である点が図5に示した例と異なっており、全体としての機能は同じであるので、図5と異なる部分のみを説明する。図5における例においては、排ガスは排ガス処理設備22の後方から取り出されているので、その中のダストは除去されており清浄である。しかし、温度は低下してしまっている。
【0060】
図6に示す例では、廃熱ボイラ11の出口から排ガスを取り出しているので、温度の高い排ガスを使用することができる。しかし、この排ガスにはダストが含まれており前述のような弊害があるので、ブロワ24に至る配管中に除塵装置30を設け、ダストを除去して清浄化した排ガスをブロワ24に送出している。
なお、この場合は、排ガスの温度が高いので、高温燃焼ガス製造装置、高温燃焼ガス調節弁26を省略することもできる。
【0061】
図5及び図6に示す例では、循環排ガスにバーナ燃焼ガス等の高温燃焼ガスと希釈空気を混合する例を示しているが、前述のような高温空気製造装置により製造された高温空気を、高温燃焼ガスに代えてガス燃焼装置に導くこともできる。なお、この場合は、希釈空気をガス混合装置に導入して調整する代わりに、高温空気製造装置に導入する空気量を調節して、高温ガスの酸素濃度を調節するようにしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼室に高温ガスを吹き込む廃棄物焼却炉の操業方法、特に低空気比燃焼操業方法において、COやダイオキシンの発生を効率的に抑えることができる廃棄物焼却炉の操業方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】炉内に吹き込む高温ガスの温度と酸素濃度の関係を示す図である。
【図2】炉内に吹き込む高温ガスの温度と酸素濃度の関係を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態を適用する廃棄物焼却炉の1例を示す図である。
【図4】図3の部分的な断面を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態の1例である廃棄物焼却炉における排ガス循環系統の概要を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態の1例である廃棄物焼却炉における排ガス循環系統の概要を示す図である。
【図7】従来の廃棄物焼却炉の例を示す概要図である。
【符号の説明】
1…主燃焼室、2…ホッパ、3…廃棄物、4…乾燥ストーカ、5…燃焼ストーカ、6…後燃焼ストーカ、7…主灰シュート、8…風箱、9…主煙道、10…副煙道、11…廃熱ボイラ、12…2次燃焼室、13…中間天井、14…ノズル、15…よどみ領域、17…炉壁、18…炉天井、19…高温ガス、20…旋回流部(旋回領域)、21…未燃ガス、22…排ガス処理設備、23…煙突、24…ブロア、25…ガス混合装置、26…高温燃焼ガス調節弁、27…希釈空気調節弁、28…温度調節装置、29…酸素濃度調節装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for operating a waste incinerator for incinerating waste such as general waste, industrial waste, and sewage sludge.
[0002]
[Prior art]
Grate or fluidized bed waste incinerators are widely used as incinerators for incinerating waste such as municipal waste. FIG. 7 shows a schematic diagram of a typical example. The waste 32 put into the hopper 31 is sent to the drying stoker 33 through the chute, dried by the air from below and the radiant heat in the furnace, and heated to ignite. The refuse 32 that has ignited and started burning is sent to a combustion stoker 34, gasified by combustion air sent from below, and partly burned. Further, the unburned components in the waste are completely burned by the post-combustion stoker 35. The ash remaining after the combustion is taken out from the main ash chute 36.
[0003]
The combustion is performed in the main combustion chamber 37, and the generated combustion gas is discharged separately to the main flue 39 and the sub-flue 40 due to the presence of the intermediate ceiling 38. The exhaust gas passing through the main flue 39 contains almost no unburned components and contains about 10% of oxygen. The exhaust gas passing through the sub-flue 40 contains about 8% of unburned gas. These exhaust gases are mixed in the secondary combustion chamber 41, secondary combustion is performed, and the unburned gas is completely burned. Exhaust gas from the secondary combustion chamber 41 is sent to a waste heat boiler 43, and after being subjected to heat exchange, is discharged outside through a cooling tower, a bag filter and the like.
[0004]
In such a grate or fluidized bed waste incinerator, when incinerating waste, it is difficult to maintain a constant combustion state in the furnace because the waste consists of many substances with different properties. Therefore, it is inevitable that the distribution of the temperature and the concentration of the combustion gas in the main combustion chamber 37 become non-uniform over time and space.
[0005]
As a method for solving such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-211044 (Patent Document 1) discloses a method in which a high-temperature gas generated by a regenerative burner is blown into a main combustion chamber or a secondary combustion chamber of an incinerator. Is disclosed.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-223323 (Patent Document 2) discloses a method in which a high-temperature gas generated by a regenerative burner is blown into a furnace at a temperature of 800 ° C. or more. These techniques are all aimed at reducing unburned gas, harmful substances, and the like, which contain a large amount of CO and aromatic hydrocarbons, in exhaust gas generated in an incinerator.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-211044 [Patent Document 2]
JP-A-11-223323
[Problems to be solved by the invention]
However, in the technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-211044, since the oxygen concentration in the high-temperature gas is 20% or more, when such a high-temperature gas is blown into the incinerator, it suddenly enters the incinerator. Combustion proceeds, and a local high-temperature region may be formed. When the local high-temperature region is formed, for example, there is a problem that the generation amount of the harmful substance NOx increases.
[0009]
In addition, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-223323, in addition to the above-mentioned problems, since oxygen-containing gas is blown into the main combustion chamber at a temperature of 800 ° C. or more, thermal decomposition and partial oxidation of wastes are performed. The reaction is accelerated, and in some cases, CO may be generated.
[0010]
As described above, it is difficult to sufficiently reduce harmful substances including NOx, CO and dioxin in exhaust gas when incinerating waste by an incinerator such as a grate incinerator in any of the above techniques. There is a problem that there is.
[0011]
Conventionally, in a waste incinerator, a ratio (air ratio) obtained by dividing an actual air amount by a theoretical air amount necessary for combustion of the waste is about 1.7 to 2.0. This is larger than the air ratio of 1.05 to 1.2 required for normal combustion. The reason for this is that waste has a large amount of non-combustible components and is inhomogeneous, so that a large amount of air is required to perform combustion. However, as the air ratio increases, the amount of exhaust gas also increases, and large exhaust gas treatment equipment is required as compared with a normal combustion furnace.
[0012]
If the air ratio is reduced, the amount of exhaust gas is reduced, and the exhaust gas treatment facility is made compact. As a result, the entire waste incineration facility can be reduced in size and the facility cost can be reduced. In addition to this, the amount of chemicals for exhaust gas treatment can be reduced, so that operating costs can be reduced. Further, since the amount of heat lost due to the inability to recover heat can be reduced, the heat recovery rate of the waste heat boiler is improved, and accordingly, the power generation efficiency of waste power generation can be increased.
[0013]
As described above, although the advantage for the low air ratio combustion is great, there is a problem that the combustion becomes unstable in the low air ratio combustion. That is, according to the conventional combustion technology, when the combustion is performed at a low air ratio, the combustion becomes unstable, the generation of CO increases, the flame temperature locally rises, the NOx rapidly increases, and a large amount of soot is generated. There is a problem that the life of the refractory of the furnace is shortened due to the occurrence of clinker, clinker, or local high temperature.
[0014]
Furthermore, in the techniques described in the above two documents, high-temperature air is blown, but there is a problem that the emissivity of the high-temperature air is low, and the combustion gas cannot be sufficiently heated by radiant heat transfer. Therefore, there is a problem that there is a limit in reducing CO and NOx in the exhaust gas.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and in a method of operating a waste incinerator that blows gas into a combustion chamber, particularly in a low air ratio combustion operation method, it is possible to efficiently suppress the generation of CO and dioxin. It is an object of the present invention to provide a method of operating a waste incinerator capable of reducing waste.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A first means for solving the above-mentioned problem is that, in a combustion chamber of a waste incinerator, the temperature T [° C.] is less than 200 and the concentration of oxygen contained therein [vol. %] A method for operating a waste incinerator characterized by blowing a high-temperature gas having a relationship with C in the range represented by the following formula (Claim 1).
T ≧ exp (7.78-0.18C) (1)
[0017]
In a waste incinerator, the inventors have found that the relationship between the effect of lowering CO and NOx by blowing high-temperature gas into the combustion chamber, the oxygen concentration in the high-temperature gas blown into the combustion chamber, and the temperature of the high-temperature gas is as follows. A survey was conducted. When the temperature of the high-temperature gas to be blown is lower than 200 ° C., the effect of reducing NOx is reduced. In general, when the temperature of the high-temperature gas is lower than 200 ° C., the thermal decomposition of waste is considerably accelerated. Since the effect of blowing high-temperature gas is not so high, another application has been filed in which the properties of high-temperature gas to be blown are specified within a range in which the temperature of high-temperature gas is limited to 200 ° C. or higher.
[0018]
However, even when the temperature is lower than 200 ° C., if the expression (1) is satisfied, there is an effect of suppressing the generation of CO and dioxin. When the waste contains biomass and wood chips, thermal decomposition is started even at a temperature lower than 200 ° C., and unburned gas is generated. In these cases, the temperature at which thermal decomposition starts is generally 100 ° C. or higher.
[0019]
Therefore, even if the temperature of the high-temperature gas is lower than 200 ° C., when unburned gas is generated, an effect of reducing CO and dioxin can be expected by blowing the high-temperature gas satisfying the expression (1). In this case, although the effect of reducing NOx is smaller than when the temperature of the high-temperature gas is 200 ° C. or higher, it can be dealt with by providing a denitration facility.
[0020]
FIG. 1 shows the relationship between the temperature of the high-temperature gas and the oxygen concentration in this means. In general, the use of a high-temperature oxygen-enriched gas in the air increases the amount of NOx generated. Therefore, it is preferable that the oxygen concentration be 21% or less.
[0021]
In FIG. 1, line A corresponds to T = exp (7.78-0.18C), line B corresponds to C = 21, and line C corresponds to T = 200. By blowing high-temperature gas with the oxygen concentration and temperature in the area surrounded by the A-line, B-line, and C-line into the combustion chamber, the thermal decomposition of waste is promoted and a stable flame is established on the waste layer. Can be done. Further, since the mixed combustion of the unburned gas is promoted, uniform and stable combustion is performed, and the generation of harmful substances such as CO and dioxin can be reduced.
[0022]
A second means for solving the above-mentioned problem is that at least one of carbon dioxide and water vapor is contained in a combustion chamber of a waste incinerator, and the temperature T [° C.] is less than 200; Concentration [vol. %] A method for operating a waste incinerator characterized by blowing a high-temperature gas having a relationship with C in the range represented by the following formula (Claim 2).
T ≧ exp (8.05-0.23C) (2)
[0023]
In this means, at least one of carbon dioxide and water vapor is contained in the high-temperature gas blown into the combustion chamber. Since the emissivity of carbon dioxide and water vapor is higher than that of nitrogen or oxygen, heat radiation from high-temperature gas containing these gases heats waste or unburned gas generated from waste, and is stable even at low air ratio combustion. Combustion is performed. As a result, the generation of CO and dioxin can be efficiently reduced.
[0024]
The inventors conducted the investigation described in the description of the first means also in the case of blowing a high-temperature gas containing at least one of carbon dioxide and water vapor. As a result, even if the temperature of the high-temperature gas containing at least one of carbon dioxide and water vapor is lower than 200 ° C., it is found that blowing a high-temperature gas satisfying the expression (2) has an effect of reducing CO and dioxins. Was.
[0025]
A preferable range of the temperature and the oxygen concentration of the high-temperature gas is a region surrounded by lines D, E, and F in FIG. The D line corresponds to T = exp (8.05-0.23C), the E line corresponds to C = 21, and the F line corresponds to T = 200. By blowing a high-temperature gas containing at least one of carbon dioxide and water vapor having a temperature and an oxygen concentration in this range into the combustion chamber, an effect of reducing CO and dioxin in exhaust gas can be obtained.
[0026]
In many waste incinerators of the grate type, the fluidized bed type and the like, a place where unburned gas starts to be generated is a combustion start region. Therefore, it is preferable to blow high-temperature gas into the combustion start region.
[0027]
Further, it is preferable that the blowing amount of the high-temperature gas is 10% to 70% of the primary air amount. The primary air is air blown for the purpose of burning waste, and is air blown in a conventional waste incinerator that does not blow hot gas. Generally, it is blown from below the grate in the case of a grate furnace, and below the fluidized bed in the case of a fluidized bed furnace.
[0028]
If the amount of high-temperature gas blown is less than 10% of the amount of primary air, there is no momentum required for gas stirring in the furnace, and the effect of high-temperature gas blown may not be sufficiently exhibited. If the amount of high-temperature gas blown exceeds 70% of the amount of primary air, the effect of lowering NOx and CO in exhaust gas is saturated, and it is not only meaningless to increase the amount of high-temperature gas blown but also unnecessarily. It is not preferable because the amount is increased and the number of exhaust gas treatment facilities is increased.
[0029]
In the above-described case, the primary air amount is used as the reference value of the hot gas blowing amount. In some cases, however, the primary air amount may be equal to or less than the theoretical air amount required to completely burn the waste. In such a case, it is preferable that the blowing amount of the high-temperature gas be 10% to 70% of the theoretical air amount for burning the waste. The theoretical amount of air is determined from the type of waste.
[0030]
The unburned gas generated from the waste usually flows upward. Therefore, when the blowing direction of the high-temperature gas is upward, the flow of the unburned gas and the flow of the high-temperature gas have velocity components in the same direction, and the effect of the stirring becomes small, and the effect of the high-temperature gas blowing is reduced. On the other hand, if the blowing direction of the high-temperature gas is horizontal or downward, the rising unburned gas and the high-temperature gas are well stirred, and the blowing effect of the high-temperature gas can be enhanced. Generally, the factor that is effective in blowing high-temperature gas is said to be 3T. These are temperature (Temperature), stirring (Turbulence), and residence time (Time). In particular, by blowing high-temperature gas downward, the stirring (Turbulence) and residence time (Time) can be improved.
[0031]
Further, by blowing the high-temperature gas as a swirling flow, the stirring effect can be enhanced, and the blowing effect of the high-temperature gas can be enhanced. “Injecting a high-temperature gas as a swirl flow” means that the high-temperature gas flowing out from the outlet is a swirl flow, and the flow of the high-temperature gas flowing from a plurality of outlets is combined into a swirl flow. Including cases.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a waste incinerator that implements a method for operating a waste incinerator according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 in FIG. 3 denotes a main combustion chamber, and on one side of the main combustion chamber 1 (left side in FIG. 3), a hopper 2 for charging waste 3 into the main combustion chamber 1 is provided. I have.
[0033]
At the bottom of the main combustion chamber 1, a mesh-shaped grate (stoker) that burns while moving the waste 3 is provided so as to be inclined downward as it moves away from the hopper 2. This grate has two steps, which are divided into three parts. These three grate are called a dry stoker 4, a burning stoker 5, and a post-burning stoker 6 from the side closer to the hopper 2. In the drying stoker 4, drying and ignition of the waste 3 are mainly performed. In the combustion stoker 5, the waste 3 is mainly burned. The waste 3 is burned and thermally decomposed, and releases unburned gas together with the combustion gas. In the combustion stoker 5, the combustion of the waste 3 is substantially completed. On the post-combustion stoker 6, the unburned portion of the waste 3 remaining slightly is completely burned. The combustion residue after complete combustion is discharged from the main ash chute 7.
At the lower part of each grate, a wind box 8 connected to a supply pipe for supplying combustion air is provided.
[0034]
A main flue 9 and a sub flue 10 are provided below and above the main combustion chamber 1 on the side opposite to the hopper 2, and these are provided with secondary combustion of a waste heat boiler 11 which is a part of a gas cooling system. A chamber 12 is provided connected. In the main combustion chamber 1, an intermediate ceiling 13 for diverting the combustion gas is provided near the outlet of the main combustion chamber 1, and divides the flow of the combustion gas into the main flue 9 and the auxiliary flue 10. ing.
[0035]
As shown in FIG. 3, the waste 3 is put into the main combustion chamber 1 from the hopper 2, and the combustion air is supplied to the waste 3 moving on the grate through each supply pipe and the wind box 8. The waste 3 is dried and burned.
[0036]
A nozzle 14 is provided on a side wall of the main combustion chamber 1, and a high-temperature gas is blown into the main combustion chamber 1 from the nozzle 14. The high-temperature gas is adjusted so that the temperature at the time of injection is less than 200 ° C. and the relationship between the temperature and the oxygen concentration satisfies the above expression (1) or (2).
[0037]
In FIG. 3, the nozzle 14 is provided above the drying stoker 4. When the waste 3 is incinerated, evaporation of water occurs first, followed by thermal decomposition and partial oxidation. Here, when the waste 3 contains biomass or wood chips, the thermal decomposition reaction occurs at a temperature of about 100 ° C. In the example shown in FIG. 3, the nozzle corresponds to the portion of the drying stoker 4, so the nozzles 14 are provided at these positions to blow the high-temperature gas.
[0038]
The amount of high-temperature gas to be blown is preferably as small as possible in consideration of exhaust gas treatment and the like. However, when the blowing amount is small, CO is likely to be generated, and complete combustion cannot be performed. For this reason, it is desirable that the blowing amount is 10% to 70% of the primary air amount blown from the wind box 8. As a result, the generation of CO can be suppressed to a level that causes no problem. As described above, the amount of the high-temperature gas to be blown is preferably as small as possible within a range in which the object is achieved. Therefore, it is preferable to adjust the blowing amount in the range of 10% to 70% of the primary air amount while monitoring the amount of CO and NOx discharged.
[0039]
In particular, when the type of the waste 3 is changed, the amount of the primary air to be blown may be smaller than the theoretical amount of air required for burning the waste 3, and in this case, a large amount of hot gas Is preferably blown to promote complete combustion of the waste 3 to prevent generation of CO.
[0040]
If it is known that the amount of the primary air to be blown is small, the amount of the hot gas to be blown may be in the range of 10% to 70% of the theoretical air amount required for burning the waste 3. Good.
[0041]
In FIG. 3, nozzles 14 are provided on both sides of the furnace, and hot gas is blown from the nozzles 14. The nozzle is preferably provided horizontally or downward. In this manner, the rising unburned gas and the high-temperature gas spouted from the nozzle cause a stirring action to promote the combustion of the unburned gas. In order to promote the stirring action, it is preferable that the nozzle is provided downward. However, if the nozzle is too angled, the high-temperature gas will not reach the entire furnace width direction. Therefore, it is particularly preferable that the angle is in the range of 10 to 20 degrees downward.
[0042]
Furthermore, in order to exert a stirring action of the high-temperature gas on the entire furnace width direction, the blowing speed of the high-temperature gas is set to 20 W [m / s] or more when the furnace width is W [m]. By performing such high-speed blowing, a stagnation region of unburned gas is formed in the incinerator. As a result, the residence time of the unburned gas in the furnace becomes longer, and the reaction time with the high-temperature gas becomes longer, so that the reaction is sufficiently performed. In order to form the stagnation region, it is particularly effective to place the nozzle downward.
[0043]
FIG. 4 shows an AA ′ sectional view and a BB ′ sectional view to show the arrangement of the nozzles in FIG. However, in FIG. 4, structures not related to the present invention are not shown. In FIG. 4, 15 is a stagnation area, 17 is a furnace wall, 18 is a furnace ceiling, 19 is an air flow, 20 is a swirling portion, and 21 is unburned gas.
[0044]
High-temperature gas is ejected from a pair of nozzles 14 provided on the left and right sides of the furnace wall 17 to become a high-temperature gas (flow) 19, which is a plan cross-sectional view taken along the line AA '(a). As you can see, they collide with each other at the center of the furnace. Therefore, the stagnation region (combustion stable region) 15 in which the movement of the gas in the furnace is slow and stagnates is formed in the central portion of the furnace.
[0045]
FIG. 4B is a plan sectional view showing another embodiment. The directions of the nozzles 14 are such that their central axes are parallel to each other and are separated by a predetermined distance, and the hot gas 19 passes by a predetermined distance at the center of the furnace. Therefore, a swirling flow portion (swirl region) 20 is formed at the center of the furnace.
[0046]
That is, in this embodiment, the stagnation region 15 or the swirling flow portion 20 is formed at the center of the furnace when viewed in plan. Therefore, as described above, the flame is stabilized and the mixing of the gases is promoted.
[0047]
In FIG. 4A, the size of the stagnation region 15 can be controlled by changing the flow velocity of the hot gas ejected from the two nozzles 14 in the same manner. Further, by providing a difference in the flow rate of the high-temperature gas ejected from both nozzles 14, the position of the stagnation region 15 in the left-right direction of the furnace can be changed. Furthermore, by changing the direction of the nozzle 14 in the same direction as the front-rear direction of the furnace, the position of the stagnation region 15 in the front-rear direction of the furnace can be changed.
[0048]
In FIG. 4B, the size of the swirling flow portion 20 can be changed by changing the interval between the two high-temperature gases 19. Further, by providing a speed difference between the two high-temperature gases 19, the position in the left-right direction of the furnace in which the swirling flow portion 20 is formed can be changed. Further, by changing the speeds of the two hot gases 19 in the same manner, the speed of the swirling flow can be changed.
[0049]
FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 3, in which the high-temperature gas 19 blown out from the nozzles 14 provided on the furnace walls 17 on both sides in a downward direction is mixed with the rising unburned gas 21. This shows a state in which a stagnation region 15 is formed by collision. In the stagnation region 15, as a result of stable combustion, a stable diffusion flame is formed. As a result, unlike the prior art, even under low air ratio combustion conditions, the combustion instability in the combustion start region is not amplified, soot and the like are suppressed, and uniform and stable combustion can be expected.
In order to exert a stirring action, it is also effective to blow high-temperature gas into the furnace from the nozzle 14 as a swirling flow.
[0050]
The above embodiment is effective in reducing trace harmful substances such as CO and dioxin. Although FIG. 3 shows a furnace having the intermediate ceiling 13, it goes without saying that the present invention can be applied to a furnace having no such barrier. Further, the blowing of the hot gas may be performed from one side surface of the furnace. Further, the air may be blown from the ceiling instead of from the side of the furnace.
[0051]
In these embodiments, it is appropriate to use a mixed gas of circulating exhaust gas and air as the high-temperature gas ejected from the nozzle 14. Recirculated exhaust gas is a part of the exhaust gas discharged from the waste incinerator is returned to the main combustion chamber to recover its sensible heat, reburn unburned components, and make effective use of residual oxygen in the exhaust gas. Or something.
[0052]
When the exhaust gas is used as a high-temperature gas or as a part of the high-temperature gas, since the emissivity of carbon dioxide and water vapor contained therein is high, the heat of the high-temperature gas is effectively transferred to the unburned gas by heat radiation. be able to.
[0053]
If the circulating exhaust gas satisfies the limitations of the present invention, it may be blown into the furnace as it is, but the temperature of the circulating exhaust gas that is usually used is low, and the oxygen concentration is lower than 10%. For this reason, high-temperature air is produced by a high-temperature air production device or a hot blast stove, and the high-temperature air is mixed with the circulating exhaust gas. When the temperature is lower than 200 ° C., the relationship between the oxygen concentration and the temperature becomes The gas is blown into the furnace as a hot gas to be filled.
[0054]
In the above embodiment, an example has been described in which high-temperature gas is blown so as to form a stagnation region and a swirl region in the furnace. This is preferable in terms of combustion stability, but in the present invention, since the purpose is to form a stable combustion region above the combustion start region, it is not always necessary to form a stagnation region and a swirl region. There is no need to inject hot gas.
[0055]
FIG. 5 shows an outline of an exhaust gas circulation system in a waste incinerator which is an example of an embodiment of the present invention. As shown in detail in FIG. 3, the exhaust gas from the main combustion chamber 1 is guided to a waste heat boiler 11, where the exhaust gas is subjected to secondary combustion in a secondary combustion chamber 12 which is a part thereof. Is performed in the exhaust gas treatment equipment 22, and is emitted to the atmosphere from the chimney 23.
[0056]
In this embodiment, the exhaust gas is sucked by a blower 24 from the rear of the exhaust gas treatment equipment and guided to a gas mixing device 25. High-temperature combustion gas such as burner combustion gas is introduced into the gas mixing device 25 via a high-temperature combustion gas control valve 26, and dilution air is introduced via a dilution air control valve 27.
[0057]
The gas mixing device 25 mixes exhaust gas, high-temperature combustion gas, and dilution air to generate high-temperature gas. This high-temperature gas is blown into the main combustion chamber 1. The oxygen concentration in the high-temperature gas is adjusted by the oxygen concentration adjusting device 29. The oxygen concentration adjusting device 29 adjusts the opening degree of the dilution air adjusting valve 27 so that the oxygen concentration in the high-temperature gas becomes a predetermined concentration. The temperature of the high-temperature gas is adjusted by the temperature adjusting device 28. The temperature control device 28 adjusts the opening of the high-temperature combustion gas control valve 26 so that the temperature of the high-temperature gas falls within the range shown by the expression (1) or (2).
[0058]
As described above, in this embodiment, since the function of adjusting the oxygen concentration and the temperature in the high-temperature gas blown into the main combustion chamber is provided, the oxygen concentration and the gas in the high-temperature gas blown into the main combustion chamber are provided. Can be kept in an appropriate range. When it is desired to adjust the flow rate and flow velocity of the high-temperature gas to be blown, an operation such as adjusting the rotation speed of the blower 24 may be performed.
[0059]
FIG. 6 shows a modification of the exhaust gas circulation system shown in FIG. This example is different from the example shown in FIG. 5 in that the place where the exhaust gas is taken out is the outlet of the waste heat boiler 11, and the function as a whole is the same. Therefore, only the parts different from FIG. 5 will be described. . In the example shown in FIG. 5, since the exhaust gas is taken out from the rear of the exhaust gas treatment equipment 22, dust in the exhaust gas is removed and the exhaust gas is clean. However, the temperature has dropped.
[0060]
In the example shown in FIG. 6, since the exhaust gas is taken out from the outlet of the waste heat boiler 11, high temperature exhaust gas can be used. However, since this exhaust gas contains dust and has the above-mentioned adverse effects, a dust removing device 30 is provided in a pipe leading to the blower 24, and the exhaust gas that has been cleaned by removing dust is sent to the blower 24. I have.
In this case, since the temperature of the exhaust gas is high, the high-temperature combustion gas production device and the high-temperature combustion gas control valve 26 can be omitted.
[0061]
In the examples shown in FIGS. 5 and 6, an example is shown in which high-temperature combustion gas such as a burner combustion gas and dilution air are mixed into the circulating exhaust gas. Instead of the high-temperature combustion gas, it can be led to a gas combustion device. In this case, instead of introducing and adjusting the dilution air into the gas mixing device, the amount of air introduced into the high-temperature air producing device may be adjusted to adjust the oxygen concentration of the high-temperature gas.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a method of operating a waste incinerator in which a high-temperature gas is blown into a combustion chamber, particularly in a low air ratio combustion operation method, waste that can efficiently suppress the generation of CO and dioxin is provided. It is possible to provide a method of operating a material incinerator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a temperature of a high-temperature gas blown into a furnace and an oxygen concentration.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a temperature of a high-temperature gas blown into a furnace and an oxygen concentration.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a waste incinerator to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 4 is a view showing a partial cross section of FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing an outline of an exhaust gas circulation system in a waste incinerator which is an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an outline of an exhaust gas circulation system in a waste incinerator which is an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a conventional waste incinerator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main combustion chamber, 2 ... Hopper, 3 ... Waste, 4 ... Dry stoker, 5 ... Burning stoker, 6 ... Post-burning stoker, 7 ... Main ash chute, 8 ... Wind box, 9 ... Main flue, 10 ... Secondary flue, 11: Waste heat boiler, 12: Secondary combustion chamber, 13: Intermediate ceiling, 14: Nozzle, 15: Stagnation area, 17: Furnace wall, 18: Furnace ceiling, 19: Hot gas, 20: Swirling flow Part (swirl area), 21 ... unburned gas, 22 ... exhaust gas treatment equipment, 23 ... chimney, 24 ... blower, 25 ... gas mixing device, 26 ... hot combustion gas control valve, 27 ... dilution air control valve, 28 ... temperature Adjustment device, 29 ... Oxygen concentration adjustment device

Claims (2)

廃棄物焼却炉の燃焼室内に、その温度T[℃]が200未満で、その中に含まれる酸素の濃度[vol.%]Cとの関係が以下の式で表される範囲にある高温ガスを吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法。
T≧exp(7.78−0.18C) …(1)
In the combustion chamber of a waste incinerator, the temperature T [° C.] is less than 200 and the concentration of oxygen contained therein [vol. %] A method for operating a waste incinerator, wherein high-temperature gas having a relationship with C in a range represented by the following formula is blown.
T ≧ exp (7.78-0.18C) (1)
廃棄物焼却炉の燃焼室内に、二酸化炭素と水蒸気の少なくとも一方を含み、その温度T[℃]が200未満で、その中に含まれる酸素の濃度[vol.%]Cとの関係が以下の式で表される範囲にある高温ガスを吹き込むことを特徴とする廃棄物焼却炉の操業方法。
T≧exp(8.05−0.23C) …(2)
The combustion chamber of the waste incinerator contains at least one of carbon dioxide and water vapor, has a temperature T [° C.] of less than 200, and contains the concentration of oxygen contained therein [vol. %] A method for operating a waste incinerator, wherein high-temperature gas having a relationship with C in a range represented by the following formula is blown.
T ≧ exp (8.05-0.23C) (2)
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