JP2004232988A - Method of controlling flue gas flow from electric melting furnace - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ごみや都市ごみの焼却残滓等を溶融処理するアーク溶融炉やプラズマアーク溶融炉、抵抗式溶融炉等の電気溶融炉から排出されて排ガス処理装置へ流入する排ガス流量の制御方法に関するものであり、電気溶融炉の炉本体内で発生する排ガス量が変動しても、排ガス処理装置へは常に所定量の排ガスを流通させることにより、排ガス処理装置や電気溶融炉の運転をより安定したものに出来るようにした電気溶融炉からの排ガスの流量制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
都市ごみや都市ごみの焼却残滓等の溶融処理には、従前からアーク溶融炉やプラズマアーク溶融炉、抵抗式溶融炉等の電気溶融炉が多く利用されている。
図3は、従前の焼却灰等の溶融処理に広く利用されているプラズマアーク溶融炉の一例を示すものであり、炉本体1の天井壁に主電極2と補助電極3とが、また、炉本体1の底面に炉底電極4が夫々設けられており、直流電源装置5から主電極3と炉底電極4間へ直流電圧を印加して主電極2と溶融スラグD間にプラズマアーク6を発生させることにより、その発生熱によって炉本体1内へ供給されて来る焼却残滓等の被溶融物Cを順次溶融させて行く。尚、図3に於いてDは焼却灰等の溶融スラグ(溶融物)、Bは金属等の溶融された溶融メタル、7は炉電電極4を構成する集電板、8は被溶融物Cの投入口、9は溶融スラグDの隘流口、10は溶融メタルBの抜出孔、12は主電極2を上・下位置調整可能に保持する主電極支持装置、13は補助電極3を上・下動位置調整可能に保持する補助電極支持装置、14は電力用配電盤である。
【0003】
而して、都市ごみやその焼却残滓等の被溶融物が溶融した溶融スラグDは、隘流口9を通して順次冷却用水槽(図示省略)内へ流下し、水冷スラグとして回収されて行く。
また、被溶融物Cの溶融に伴なって炉本体1内に発生した燃焼排ガスG0 は、隘流口9(又は図示されていないが、炉本体1の天井壁等に形成された排ガス排出口)等から炉本体1外へ誘引され、図4に示すように2次燃焼室16で含有する可燃性成分を完全に燃焼させたあと、排ガス冷却装置17、排ガス処理装置(集塵装置)18、誘引通風機19を経て煙突20から大気中へ放出されて行く。
【0004】
尚、図4に於いて40はO2 濃度計、41はCO濃度計、42は制御装置、43は燃焼空気吹込み用ファン、44は燃焼空気量制御ダンパ、45は排ガス循環ファンであり、2次燃焼室16への燃焼用空気の供給量制御や炉本体1内に残留する未燃カーボン量の排出制御が行なわれている。
尚、上記の如き電気溶融炉Aの構成や被溶融物Cの定常的な溶融運転及び排ガス処理装置の運転操作等は公知の技術であるため、ここではその詳細な説明を省略する。
【特許文献1】
特開2001−50528号公報
【特許文献2】
特開平8−121739号公報
【特許文献3】
特開平8−94059号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従前のプラズマアーク溶融炉やアーク溶融炉、抵抗式溶融炉等の電気溶融炉Aは、焼却残滓等の被溶融物Cを安定に溶融処理することができ、優れた実用的効用を有するものである。
しかし、従前の溶融炉にも解決すべき問題が多く残されており、その中でも前記炉本体1内で発生する排ガス量が変動することにより、炉本体1の圧力や温度等が変動したり、排ガス処理装置へ流入する排ガス量の変動によってその安定した運転が困難になると云う点が、解決を急ぐ問題として残されている。
【0006】
例えば、プラズマアーク溶融炉でごみ焼却残滓(焼却灰)を溶融処理する場合、焼却灰中に可燃物が存在していると、焼却灰が溶湯内へ溶け込むときに可燃物が燃焼することにより、燃焼排ガスG0 が発生する。このとき、焼却灰内の可燃物含有量が略一定で、しかも焼却灰の供給が一定量で連続的に行なわれる場合には、溶融炉本体内で発生する排ガス量は殆んど変動せず、その結果溶融炉本体内の圧力や温度等も比較的安定したものとなる。
【0007】
しかし、実際の電気溶融炉の運転に於いては、供給されて来る焼却灰の性状や物性は常に変動し、可燃物の含有量も不同である。また、溶融炉本体1内への焼却灰の供給を連続的に行なっても、実際灰の溶融は間欠的になってしまうケースの方が多い。
その結果、必然的に溶融炉本体1内で発生する燃焼排ガスG0 の量が変動することになり、これが原因となって溶融炉本体1内の圧力や温度が変動したり、或いは2次燃焼室16や排ガス処理装置18への排ガスGの流入量が変動して、2次燃焼や排ガス処理が不安定になる。
【0008】
例えば、容量9400KVA、被処理物の処理量70t/日、被溶融物Cが複数のごみ焼却炉からのごみ焼却残滓(焼却灰)であるプラズマアーク溶融炉に於いては、電気溶融炉の定常運転時に於ける溶融炉本体1内からの燃焼排ガスG0 の排出量は、通常1500Nm3 /Hr〜4000Nm3 /Hrの範囲に亘って変動し、これによって溶融炉本体1内の圧力や温度が−5mmHg〜+5mmHg及び800℃〜1400℃に亘って変動することが経験的に判っている。
【0009】
本発明は、従前の都市ごみやごみ焼却残滓を溶融処理するための電気溶融炉に於ける上述の如き問題、即ち▲1▼溶融炉本体1内で発生する燃焼排ガスG0 の量が変動することにより、溶融炉本体1内の圧力や温度が変動し、これによって下流側の排ガス処理装置18の運転が不安定になるのを防止することを発明の主たる目的とするものであり、溶融炉本体1内で発生する燃焼排ガスG0 の量が変動したとしても、排ガス処理装置18に於いて常に安定した排ガス処理を行ない得るようにした電気溶融炉の排ガス流量制御方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、都市ごみやごみ焼却残滓等を溶融処理する電気溶融炉と、電気溶融炉からの排ガスを燃焼させる2次燃焼室と、2次燃焼室からの排ガスを冷却する排ガス冷却装置と、排ガス冷却装置からの排ガスを清浄化する排ガス処理装置と、排ガス処理装置の下流側に設けた誘引通風機とを備えた電気溶融炉を用いた溶融処理設備に於いて、前記2次燃焼室と排ガス冷却装置との間に空気供給口を設けると共に、誘引通風機の近傍に大気中へ排出する排ガスの流量検出器を設け、当該流量検出器の検出信号により流量制御器を介して前記空気供給口へ供給する冷却用空気量を調整し、前記排ガス処理装置内を流通する排ガス量を任意の設定値に保持する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1の発明に於いて、空気供給口へ供給する冷却用空気を、溶融炉本体冷却した後の空気又は新鮮空気若しくは前記両者を混合した空気とするようにしたものである。
【0012】
請求項3の発明は、請求項1の発明に於いて、排ガスの流量検出器を誘引通風機の下流側に設けるようにしたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施に使用するプラズマアーク溶融炉の概要を示すものであり、プラズマアーク溶融炉自体の構成は、従前のプラズマアーク溶融炉の場合と略同一である。また、本実施形態では発明の実施に使用する電気溶融炉としてプラズマアーク電気溶融炉を挙げているが、溶融炉としては如何なる型式の電気溶融炉であってもよいことは勿論である。
更に、図2は、本発明に係る電気溶融炉からの排ガス流量制御方法を実施した電気溶融炉設備の全体構成図であり、電気溶融炉としては、図1のプラズマアーク溶融炉が用いられている。
【0014】
前記図1に於いて、Aは電気溶融炉、Dは溶融スラグ、Bは溶融メタル、Cは被溶融物、G0 は燃焼排ガス、1は炉本体、2は主電極、3は補助電極、4は炉底電極、5は直流電源装置、6はプラズマアーク、7は集電板、8は被溶融物投入口、9は溶融スラグDの隘流口、10は溶融メタルの抜出孔、11は排ガス排出口、12は主電極支持装置、13は補助電極支持装置、14は電力用配電盤であり、主電極2は直流電源装置5の−極に、補助電極3及び炉底電極4を形成する集電板7は+極に夫々接続されている。
【0015】
また、前記図2に於いて、15は被溶融物(焼却灰)供給装置、16は2次燃焼室、17は排ガス冷却装置(減温塔)、18は排ガス処理装置(濾過式集塵器)、19は誘引通風機、19aは誘引通風機モータの速度制御装置、20は煙突、21は排ガス冷却用空気送風機、21aは送風機モータの速度制御装置、22、23、24、25はダンパ装置、26は圧力検出器、27、28、29は温度検出器、30は排ガスの流量検出器、31は排ガス流量制御器、32、33、34は温度制御器、35は通路開度制御器、36は圧力制御器である。
【0016】
図1及び図2を参照して、被溶融物供給装置15により被溶融物投入口8を通して炉本体1内へ供給された焼却灰等の被溶融物Cは、溶融炉本体1内の溶融スラグD上へ落下し、溶融スラグDの熱やプラズマアーク6の発生熱により順次溶融されると共に、隘流口9を通して溶融スラグDが冷却水槽(図示省略)内へ流下して、水砕スラグが形成される。
【0017】
一方、被溶融物C内に含有されている固定炭素等の可燃物は、前述の通り温度が約1700℃の溶融スラグD等による加熱により燃焼し、溶融炉本体1内の上部空間内には燃焼排ガスG0 が発生する。尚、溶融炉本体1内の内圧は圧力検出器26及び圧力制御器36を介して溶融炉用誘引通風機19の回転速度や誘引通風機入口側のダンパ装置22の開度調整を行なうことにより、所定の設定圧(
mmHg)に保持されている。
【0018】
前記溶融炉本体1内に発生した燃焼排ガスG0 は、溶融炉用の誘引通風機19の誘引作用により排ガス排出口11を通して2次燃焼室16内へ導入され、ここで2次燃焼用空気a1 が混入されることにより、燃焼排ガスG0 内に残留する可燃物等が2次燃焼される。尚、2次燃焼室16内の燃焼温度は、温度検出器27及び温度制御器34を介してダンパ装置25の開度調整をし、2次燃焼用空気a1 の供給量を調整したり、補助燃料(図示省略)の供給量を調整することにより、所定の設定温度(約1000℃)に制御されている。
【0019】
2次燃焼室16から排出された排ガスGは、排ガス通路37を通して排ガス冷却装置(減温塔)17へ導入され、噴霧水(図示省略)等の噴霧により約200℃の温度にまで減温される。
【0020】
また、排ガス冷却装置17内で所定の温度にまで減温された排ガスGは、冷却用送風機21から外気温度の冷却用空気a2 が混入されることにより所定の温度(約180℃〜200℃)に調整され、排ガス処理装置18で濾過集塵されることにより浄化される。
更に、前記排ガス処理装置18により清浄化された排ガスGは、誘引通風機19を介して煙突20へ排出され、大気中へ放散されて行く。
【0021】
前記2次燃焼室16と排ガス冷却装置17との間(ここでは例として排ガス通路37)には、溶融炉本体1の冷却用空気送風機38からの冷却用空気a3 を混入する空気供給口39が設けられており、ダンパ装置24により適宜の流量に調整された冷却用空気a3 が、前記空気供給口39から排ガスG内へ混入される。
【0022】
即ち、本発明に於いては、前記誘引通風機19から煙突20へ排出される排ガスGの流量が流量検出器30により常時検出されており、排ガスGの流量が設定値から外れた場合には、排ガス流量制御器31からの制御信号により前記空気供給口39の入口側に設けたダンパ装置24の開度が調整される。その結果、排ガスG内へ供給される溶融炉本体冷却用空気送風機38からの冷却用空気a3 の混入量が調整され、煙突20へ排出する排ガス流量がほぼ設定値に保持される構成となっている。
【0023】
前記空気供給口39へ供給される冷却用空気a3 は、溶融炉本体1の空冷ジヤケット1a内を通過して約100℃に加温された空気a3 又は新鮮な低温の外気若しくは加温された空気に適宜量の新鮮外気を混入して約50℃〜80℃とした空気a3 の何れでもよい。
【0024】
また、前記図2に於いては排ガスの流量検出器30を誘引通風機19の排ガス出口側に設けているが、当該検出器30を誘引通風機19の入口側のダンパ装置22の下流側に設けても良いことは勿論である。
【0025】
前記の従来例との対比のために、容量9400KVA、被処理量70t/日、被処理物Cがごみ焼却残滓(焼却灰)のプラズマアーク溶融炉を用いた電気溶融処理設備に於いて、本願発明を実施した場合と実施をしない場合のケースについて、溶融炉本体1内の圧力変動幅、排ガス処理装置18の下流側の排ガス温度変動幅を夫々調査した。夫々の変動幅は電気溶融炉を24時間ほぼ同一の条件下で連続運転をした場合の、運転時間中の最大変動値を示すものである。尚、温度制御器32、33、34、圧力制御器36及び開度制御器35による各制御が(A)、(B)両者の運転時に、同一の条件下で作動されていることは勿論である。
【0026】
【表1】
【0027】
上記(A)及び(B)欄に記載の各変動幅の対比からも明らかなように、本願発明を実施した場合には、本願発明を実施しない場合に比較して、炉本体1内の圧力変動や以後の排ガス温度変動が大幅に安定することが判る。
【0028】
【発明の効果】
本発明に於いては、電気溶融炉からの排ガスの2次燃焼室とその下流側の排ガス冷却装置との間に空気供給口を設けると共に、排ガス流通経路の最下流に設けた誘引通風機の近傍に排ガスの流量検出器を設け、当該流量検出器の検出値に基づいて、前記空気供給口から排ガス内へ混入する冷却用空気量を調整することにより、煙突より外部へ排出する排ガスの流量を常に設定値に保持する構成としている。
その結果、電気溶融炉本体内へ供給される被溶融物(焼却灰等)の性状や物性値、或いは供給量等が変動して、溶融炉本体内で発生する排ガス量が大きく変動しても、排ガス冷却装置の下流側には常に一定流量の排ガスが流通することになり、排ガス処理装置の作動が安定化するだけでなしにその運転制御も容易となり、ひいては電気溶融炉そのものの運転が安定化することになる。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に使用する電気溶融炉(プラズマアーク溶融炉)の全体構成を示す断面概要図である。
【図2】本発明の電気溶融炉から排ガス流量制御方法を実施した電気溶融炉設備の全体構成図である。
【図3】従前のプラズマアーク溶融炉の断面概要図である。
【図4】従前の電気溶融炉を用いた焼却灰溶融処理設備の構成図である。
【符号の説明】
Aは電気溶融炉、Dは溶融スラグ、Bは溶融メタル、Cは被溶融物、G0 は排ガス、G0 は燃焼排ガス、a1 は2次燃焼用空気、a2 ・a3 は冷却用空気、1は炉本体、1aは空冷ジヤケット、2は主電極、3は補助電極、4は炉底電極、5は直流電源装置、6はプラズマアーク、7は集電板、8は被溶融物投入口、9は溶融スラグDの隘流口、10は溶融メタルの抜出孔、11は排ガス排出口、12は主電極支持装置、13は補助電極支持装置、14は電力用配電盤、15は被溶融物供給装置、16は2次燃焼室、17は排ガス冷却装置(減温塔)、18は集塵装置(濾過式集塵器)、19は誘引通風機、19aは誘引通風機モータの速度制御装置、20は煙突、21は冷却用空気送風機、21aは送風機モータの速度制御装置、22・23・24・25はダンパ装置、26は圧力検出器、27・28・29は温度検出器、30は排ガスの流量検出器、31は排ガス流量制御器、32・33・34は温度制御器、35は通路開度制御器、36は圧力制御器、37は排ガス通路、38は溶融炉本体冷却用空気送風機、39は空気供給口である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for controlling the flow rate of exhaust gas discharged from an electric melting furnace such as an arc melting furnace, a plasma arc melting furnace, or a resistance melting furnace for melting and processing municipal solid waste and incineration residues of municipal solid waste, and flowing into an exhaust gas treatment device. Even if the amount of exhaust gas generated in the furnace body of the electric melting furnace fluctuates, the operation of the exhaust gas treatment device and the electric melting furnace is more stable by always flowing a predetermined amount of exhaust gas to the exhaust gas treatment device. The present invention relates to a method for controlling the flow rate of exhaust gas from an electric melting furnace, which is made possible.
[0002]
[Prior art]
Electric melting furnaces such as arc melting furnaces, plasma arc melting furnaces, and resistance melting furnaces have been widely used for melting treatment of municipal waste and incineration residues of municipal waste.
FIG. 3 shows an example of a plasma arc melting furnace widely used in the conventional melting treatment of incinerated ash and the like. A
[0003]
Thus, the molten slag D in which the material to be melted such as municipal solid waste and its incineration residue is melted flows down into a cooling water tank (not shown) sequentially through the bottleneck opening 9 and is collected as water-cooled slag.
Further, the combustion exhaust gas G 0 that occur is accompanied
[0004]
In FIG. 4,
The configuration of the electric melting furnace A, the steady melting operation of the material to be melted C, the operation of the exhaust gas treatment device, and the like are well-known techniques, and thus detailed description thereof is omitted here.
[Patent Document 1]
JP 2001-50528 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-12139 [Patent Document 3]
JP-A-8-94059
[Problems to be solved by the invention]
The electric melting furnace A such as the above-mentioned conventional plasma arc melting furnace, arc melting furnace, resistance melting furnace, etc., can stably melt a material C to be melted, such as incineration residues, and has excellent practical utility. It is.
However, there are still many problems to be solved in the conventional melting furnace. Among them, the amount of exhaust gas generated in the
[0006]
For example, when melting incineration residue (incineration ash) in a plasma arc melting furnace, if there is combustible material in the incineration ash, the combustible material burns when the incineration ash melts into the molten metal, the combustion exhaust gas G 0 is generated. At this time, when the combustible material content in the incineration ash is substantially constant and the incineration ash is supplied continuously at a constant amount, the amount of exhaust gas generated in the melting furnace main body hardly fluctuates. As a result, the pressure, temperature and the like in the melting furnace main body become relatively stable.
[0007]
However, in the actual operation of the electric melting furnace, the properties and properties of the supplied incineration ash are constantly fluctuating, and the contents of combustibles are also different. Further, in many cases, even if the incineration ash is continuously supplied into the melting furnace
As a result, the amount of combustion exhaust gas G 0 that occur inevitably melting furnace
[0008]
For example, in a plasma arc melting furnace having a capacity of 9400 KVA, a processing amount of a processing target of 70 t / day, and a melting target C as refuse incineration residue (incineration ash) from a plurality of refuse incinerators, a stationary state of the electric melting furnace emissions of the combustion exhaust gas G 0 from in the melting furnace
[0009]
The present invention, conventional urban Gomiyagomi incineration residue to in above-mentioned problems in an electric melting furnace for melting processes, i.e. ▲ 1 ▼ the amount of combustion exhaust gas G 0 generated in the melting furnace
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the cooling air supplied to the air supply port is air after cooling the melting furnace main body, fresh air, or a mixture of the two. Things.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the exhaust gas flow rate detector is provided on the downstream side of the induction ventilator.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an outline of a plasma arc melting furnace used for carrying out the present invention, and the configuration of the plasma arc melting furnace itself is substantially the same as that of the conventional plasma arc melting furnace. Further, in this embodiment, a plasma arc electric melting furnace is used as an electric melting furnace used for carrying out the present invention, but it goes without saying that any type of electric melting furnace may be used as the melting furnace.
Further, FIG. 2 is an overall configuration diagram of an electric melting furnace facility in which the method for controlling the flow rate of exhaust gas from the electric melting furnace according to the present invention is used. As the electric melting furnace, the plasma arc melting furnace of FIG. 1 is used. I have.
[0014]
In FIG 1, A is an electric melting furnace, D is the molten slag, B is molten metal, C is the melt, G 0 is flue gas, 1 furnace body, 2 is a main electrode, 3 an auxiliary electrode, 4 is a furnace bottom electrode, 5 is a DC power supply, 6 is a plasma arc, 7 is a current collector, 8 is an inlet for a material to be melted, 9 is a bottleneck for molten slag D, 10 is a hole for extracting molten metal,
[0015]
In FIG. 2,
[0016]
With reference to FIGS. 1 and 2, a melt C such as incineration ash supplied into the furnace
[0017]
On the other hand, combustibles such as fixed carbon contained in the material to be melted C are burned by heating with the molten slag D having a temperature of about 1700 ° C. as described above, and the upper space in the
mmHg).
[0018]
The melting furnace main body combustion exhaust gas G 0 generated in the 1 is introduced through the exhaust
[0019]
The exhaust gas G discharged from the
[0020]
Further, the exhaust gas G which has been cooled to a predetermined temperature in the exhaust
Further, the exhaust gas G purified by the exhaust
[0021]
Wherein the between the
[0022]
That is, in the present invention, the flow rate of the exhaust gas G discharged from the
[0023]
The cooling air a 3 supplied to the
[0024]
In FIG. 2, the exhaust gas
[0025]
For comparison with the above-mentioned conventional example, the present invention is applied to an electric melting treatment facility using a plasma arc melting furnace in which a capacity of 9400 KVA, a treatment amount of 70 t / day, and a treatment object C is a refuse incineration residue (incineration ash). The pressure fluctuation width in the melting furnace
[0026]
[Table 1]
[0027]
As is clear from the comparison of the respective fluctuation ranges described in the above (A) and (B) columns, the pressure in the furnace
[0028]
【The invention's effect】
In the present invention, an air supply port is provided between a secondary combustion chamber for exhaust gas from an electric melting furnace and an exhaust gas cooling device on the downstream side of the secondary combustion chamber. An exhaust gas flow rate detector is provided in the vicinity, and the amount of cooling air mixed into the exhaust gas from the air supply port is adjusted based on the detection value of the flow rate detector to thereby reduce the flow rate of the exhaust gas discharged from the chimney to the outside. Is always kept at the set value.
As a result, even if the properties and physical properties of the material to be melted (such as incinerated ash) supplied to the electric melting furnace main body or the supply amount fluctuate, the amount of exhaust gas generated in the melting furnace main body fluctuates greatly. A constant flow rate of exhaust gas always flows downstream of the exhaust gas cooling device, which not only stabilizes the operation of the exhaust gas treatment device, but also facilitates the operation control of the exhaust gas treatment device. It will be.
The present invention has excellent practical utility as described above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall configuration of an electric melting furnace (plasma arc melting furnace) used for carrying out the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram of an electric melting furnace facility in which the method for controlling the flow rate of exhaust gas from the electric melting furnace of the present invention is performed.
FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional plasma arc melting furnace.
FIG. 4 is a configuration diagram of incineration ash melting treatment equipment using a conventional electric melting furnace.
[Explanation of symbols]
A electric melting furnace, D is the molten slag, B is molten metal, C is the melt, G 0 is the exhaust gas, G 0 is the flue gas, a 1
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