JP2004211993A

JP2004211993A - コークスベッド式ガス化溶融炉

Info

Publication number: JP2004211993A
Application number: JP2003000471A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Kume; 正一久米
Original assignee: Kangen Yoyu Gijutsu Kenkyusho KK
Current assignee: Kangen Yoyu Gijutsu Kenkyusho KK
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】炉内温度を高温で一定に保つことができ、処理コストを削減することができるコークスベッド式ガス化溶融炉を提供する。
【解決手段】廃棄物を処理するために使用されるコークスベッド式ガス化溶融炉１において、羽口４−１（〜４−５）を２段以上の複数にするとともに、複数の羽口４−１〜４−５から低酸素濃度の空気を炉内全体に吹き込むことで、炉内を還元雰囲気の状態にするとともに、炉内温度を一定にする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物を処理するために使用される、羽口の位置以上にコークスや炭化物が充填されているコークスベッド式ガス化溶融炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般廃棄物や産業廃棄物の処理はストーカー炉や流動床炉で行われていた。また、ガス化溶融炉も近年になって用いられるようになってきたが、これらはいずれも酸化雰囲気（例えば空気中）でバーナー式で一般廃棄物や産業廃棄物を処理していた。近年になって、ガス化溶融炉のうち、羽口の位置以上にコークスや炭化物が充填されているコークスベッド式ガス化溶融炉も、このような一般廃棄物や産業廃棄物の処理に用いられるようになってきた。
【０００３】
図３は従来のコークスベッド式ガス化溶融炉の一例の構成を説明するための図である。図３において、コークスベッド式ガス化溶融炉５１は、一般廃棄物や産業廃棄物などの投入物を投入する投入口５２をその上部に有する高炉本体５３と、高炉本体５３の底部に設けた１段の羽口５４（羽口は２箇所あるが１段である）とから構成されている。そして、高炉本体５３内の底部から羽口５４を超える位置までコークス５５が充填されている。操業にあたっては、コークス５５を羽口５４から供給される高酸素濃度の空気、ＬＰＧなどを利用して高温で燃焼させ、その状態の高温で燃焼するコークス５５内に投入物を投入口５２から供給することで、投入物を燃焼、溶融させる。そして、溶融物を炉床の図示しない排出口から外部へ取り出すことで、廃棄物を処理している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したコークスベッド式ガス化溶融炉５１は、他の形式の処理と比べて効率的に廃棄物の処理ができるため、近年特に用いられるようになってきている。しかしながら、従来のコークスベッド式ガス化溶融炉５１では、羽口５４を炉底に１段しか設けていなかったので、炉内の底部の温度は高かったが、炉内の上段、中段の温度が低くなる傾向があった。そのため、炉内全体の温度を上げるために、炉内に余分なＬＰＧや酸素を供給したり、コークスなどの原料を多大に使用したりする必要があり、その結果、処理コストが高価となる問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上述した従来の課題を解消して、炉内温度を高温で一定に保つことができ、処理コストを削減することができるコークスベッド式ガス化溶融炉を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉は、廃棄物を処理するために使用されるコークスベッド式ガス化溶融炉において、羽口を２段以上の複数にするとともに、複数の羽口から低酸素濃度の空気を炉内全体に吹き込むことで、炉内を還元雰囲気の状態にするとともに、炉内温度を一定にすることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉では、羽口を２段以上の複数にするとともに、複数の羽口から低酸素濃度の空気を炉内全体に吹き込むことで、炉内を還元雰囲気の状態にすることができる。炉内を還元雰囲気の状態にすることで、一般廃棄物や産業廃棄物などを処理する際に出るガスを還元ガスとして回収することができ、回収した還元ガスを他の装置の燃料などとして再利用することができる。
【０００８】
また、羽口を２段以上の複数にするとともに、複数の羽口から低酸素濃度の空気を炉内全体に吹き込むことで、炉内温度を一定にすることができる。炉内温度を一定にすることで、炉内が高温であると投入したゴミや廃棄物が燃焼し、その熱で溶けるため、炉内を高温に保つために使用されるコークスやＬＰＧの使用量を削減することができ、その結果、ごみ処理のコストを低減することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様として、羽口から吹き込む低酸素濃度の空気の酸素濃度が０．０１〜８．０％であることがある。空気に窒素などを加えて酸素濃度０．０１〜８．０％の低酸素濃度の空気として使用することで、炉内を還元雰囲気に容易にすることができる。従来は、羽口から吹き込む空気としてはむしろ酸素を加えて高酸素濃度の空気を使用し、炉内での燃焼に使用していたが、羽口を複数とし炉内全体に均一な空気を供給できる本発明では、低酸素濃度の空気でも十分に必要とする燃焼を行わせることができる。そのため、一層炉内の還元雰囲気を得やすくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉の一例の構成を説明するための図である。図１において、本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉１は、一般廃棄物や産業廃棄物などの投入口２をその上部に有する高炉本体３と、高炉本体３の側面の底部から中段部に設けた５段の羽口４−１〜４−５とから構成されている。高炉本体３内の底部から４段目の羽口４−４を超える位置までコークス５が充填されている。また、高炉本体３の側面であってコークス５が充填されている部分に、排ガスを取り出すための上昇管６を設けるとともに、高炉本体３の側面に温度計や圧力計を取り付けるための機器装着部７を設けている。なお、本例の羽口４−５のように、炉内にコークス５が充填されていない箇所の羽口からは、低酸素濃度の空気を吹き込まないよう構成する。
【００１１】
なお、図１に示す例では、図面を判りやすくするために、５段の羽口４−１〜４−５の各段に羽口が２本ある構成のものを示したが、羽口の構成はこの構成に限定されるものではない。通常は、各段に２本以上の複数本の羽口を同一円周上に設けることが多い。また、複数段の羽口の高さ方向の構成についても、複数段の羽口の高さ方向の全ての段に常に羽口を設ける必要はなく、高さ方向の複数段の羽口をランダムな間隔をあけて設けることが多い。以上のように構成することで、より均一に羽口から炉内へ低酸素濃度の空気を吹き込むことができる。
【００１２】
図２は図１に示す本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉１における羽口４−１および機器装着部７の構成を説明するための図である。図２に示すように、羽口４−１（羽口４−２〜４−５も同様の構成である）および機器装着部７とも、高炉本体３を構成する外側の鉄皮１１および内側の耐火物１２からなる炉体に開口部１３、１４を設けて構成している。羽口４−１は炉体を貫通して開口部１３を設け、この開口部１３を介して、低酸素濃度の送風空気、ＬＰＧ、場合によっては固形物を炉内に供給できるよう構成されている。機器装着部７は、鉄皮７を貫通し耐火物１２の中頃まで開口部１４を設け、この開口部１４内に熱電対などの温度計や圧力計を挿入して装着できるよう構成されている。
【００１３】
図１に示す例では羽口を５段としたが、羽口の段数は２段以上の複数段であれば本発明を達成することができる。ただ、実際の大きさを考えると、２段以上１０段以下の段数が好ましい。また、羽口４−１〜４−５を介して炉内に供給する送風空気については、空気（酸素濃度約１９％）に窒素などのガスを混合して低酸素濃度の空気、好ましくは、酸素濃度０．０１〜８．０％の空気とする必要がある。さらに、送風空気の温度については、３００℃程度の中温もしくはそれ以上の高温の送風空気を吹き込むことが熱効率の観点から好ましいが、本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉では、常温の送風空気を吹き込んでも炉内にコークスが充満しているため炉内温度が下がることがなく、常温の送風空気も利用することができる。
【００１４】
上述した本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉１では、複数段の羽口４−１〜４−５を設けること、および、複数段の羽口４−１〜４−５（図１の例では羽口４−５の位置までコークス５がないため羽口４−５からは供給しない）を介して低酸素濃度の空気を炉内へ供給すること、の相乗効果により、炉内を還元雰囲気にするとともに、炉内の上段部および中段部における炉内温度の低下を防止し、炉内温度を高温の一定温度に保つことができる。炉内を還元雰囲気にすることで、上昇管６を介してＣＯやＨ_２などの還元ガスを外部で回収することができ、回収した還元ガスを他の装置で再利用することができる。また、炉内温度を高温の一定温度に保つことで、高温の炉内に投入されたゴミや廃棄物が燃焼しその熱で溶けるため、コークスやＬＰＧなどの補助燃料の燃焼による熱の利用を削減することができる。
【００１５】
図１に示す本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉１の操業は、まず、炉内のコークス５を羽口４−１〜４−５から供給される低酸素濃度の空気、および、それに加えて必要に応じてＬＰＧを０．０１〜５．０％混合した空気を利用して高温で燃焼させる。炉内の温度や圧力は、炉体に設けた温度計や圧力計の測定値に基づき制御する。供給する燃料として、ＬＰＧの代用として、石油化学製品やペットボトル細片を固形物として混合し、羽口４−１〜４−５より送風することもできる。この状態で、高温で燃焼するコークス５内にゴミや廃棄物などを投入口２から供給することで、ゴミや廃棄物を燃焼、溶融させる。そして、溶融物を炉底の図示しない排出口から外部へ取り出すとともに、還元ガスを上昇管６を介して外部へ供給することで、ゴミや廃棄物を処理している。
【００１６】
実際に、羽口が１段の従来例と、羽口が２段、３段の本発明例に対し、ゴミ１ｔ当たりのコークス使用比率を、実証操業を行って従来例の場合を１００％として求めた。結果を以下の表１に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
表１の結果から、本発明例はいずれも従来例と比べてコークスの使用を低減できることがわかる。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、羽口を２段以上の複数にするとともに、複数の羽口から低酸素濃度の空気を炉内全体に吹き込んでいるため、炉内を還元雰囲気の状態にすることができる。炉内を還元雰囲気の状態にすることで、一般廃棄物や産業廃棄物などを処理する際に出るガスを還元ガスとして回収することができ、回収した還元ガスを他の装置の燃料などとして再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉の一例の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示す本発明のコークスベッド式ガス化溶融炉における羽口および機器装着部の構成を説明するための図である。
【図３】従来のコークスベッド式ガス化溶融炉の一例の構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１コークスベッド式ガス化溶融炉
２投入口
３高炉本体
４−１〜４−５羽口
５コークス
６上昇管
７機器装着部
１１鉄皮
１２耐火物
１３、１４開口部

Claims

廃棄物を処理するために使用されるコークスベッド式ガス化溶融炉において、羽口を２段以上の複数にするとともに、複数の羽口から低酸素濃度の空気を炉内全体に吹き込むことで、炉内を還元雰囲気の状態にするとともに、炉内温度を一定にすることを特徴とするコークスベッド式ガス化溶融炉。
前記低酸素濃度の空気の酸素濃度が０．０１〜８．０％である請求項１記載のコークスベッド式ガス化溶融炉。