【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物処理に用いるガス化溶融炉の操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、焼却灰の処分対策、ダイオキシンの削減対策、サーマルリサイクル等の観点から、廃棄物の処理プラントとして廃棄物をガス化して熱エネルギーとして回収可能なガス化溶融炉が多用されている。
【０００３】
廃棄物を処理するガス化溶融炉の一方式として、コークスを用いるガス化溶融炉が知られている（例えば、特許文献１参照。）。コークスベッド方式直接溶融システムや、高温ガス化直接溶融システムとして用いられるガス化溶融炉は、熱分解炉と溶融炉とを一体にした構造になっており、その原理は高炉の原理と同じであり、灼熱するコークス層から上昇する熱で廃棄物をガス化し、炉床部で残さを溶融する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２０８３１８号公報（第３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような、廃棄物の堆積層の上部が流動層で下部が移動層のコークスベッド式のガス化溶融炉において、使用するコークスは、炉内におけるベッド層の形成、燃料として、重要な役割を持つ一方、高価であるため、コスト高となる欠点がある。
【０００６】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コークスを用いる方式のガス化溶融炉において、操業のコストを低減可能なガス化溶融炉の操業方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）炉内部に塊状炭材ベッドを形成して廃棄物のガス化溶融を行うガス化溶融炉において、前記塊状炭材ベッドを形成する塊状炭材の少なくとも一部が成型炭であることを特徴とするガス化溶融炉の操業方法。
（２）成型炭がバイオマスの炭化物を少なくとも原料の一部として含んでいることを特徴とする（１）に記載のガス化溶融炉の操業方法。
（３）成型炭の圧潰強度が１９６Ｎ／Ｐ以上であることを特徴とする（１）または（２）に記載のガス化溶融炉の操業方法。
（４）成型炭のドラム強度が７０％以上であることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のガス化溶融炉の操業方法。
（５）成型炭の最大径が２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載の廃棄物ガス化溶融炉の操業方法。
（６）成型炭とコークスとを混合することなくガス化溶融炉に装入することを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載の廃棄物ガス化溶融炉の操業方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者らはコークスを用いる方式のガス化溶融炉において、コークスの代替として各種の材料を試験した結果、成型炭のみ、またはコークスと成型炭と、を用いてコークスベッドを形成することが非常に効果的であることを見出して、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち本発明では、炉内部に塊状炭材ベッドを形成して廃棄物のガス化溶融を行うガス化溶融炉において、前記塊状炭材ベッドを形成する塊状炭材の少なくとも一部が成型炭であることを特徴とする。
【００１０】
塊状炭材ベッドとは、コークスや成型炭等の塊状炭材により炉下部に形成される充填層である。コークスや成型炭等の塊状炭材は、燃料としての役割とともに、処理される廃棄物を溶融分離する火格子状の充填物層を形成し、溶融分離により、生成するスラグ、メタルの均質化、安定的な排出を行う。コークス等の塊状炭材の炉内への装入量が少ない場合、塊状炭材が塊状炭材ベッドとして使用される割合は少なく、主として燃料として使用されるが、このような場合もコークス等を成型炭で置換することでコストを削減することができる。
【００１１】
コークスを用いる方式のガス化溶融炉としては、例えば、竪型シャフト炉等の竪型炉で羽口を有するものであり、高さ方向に区分すると、上部から予熱・乾燥帯、熱分解帯、燃焼・溶融帯、またはフリーボード部、流動層部、移動層、コークス充填層等と区分される。炉内に廃棄物と共にコークスが投入されて、コークスの燃焼により廃棄物を燃焼・ガス化し、不燃物を含む乾留物は炉下部へと移動して燃焼・溶融するものである。
【００１２】
成型炭は、例えばコークス製造のために、石炭粉を一定形状に加圧成型したものであり、コークスに比較して、例えば２割程度安価である。成型炭を製造する際にタールピッチ等の粘結材を配合する場合もある。
【００１３】
ガス化溶融炉へ装入して塊状炭材ベッドを形成する成型炭の装入量のコークス換算量が、ガス化溶融炉に装入する全塊状炭材のコークス換算量の７０質量％以下であることが好ましい。コークスのみで塊状炭材ベッドを形成する場合のガス化溶融炉の操業条件を大きく変更することなく、操業コストを低減させることができる。
【００１４】
成型炭がバイオマスの炭化物を少なくとも原料の一部として含んでいることが好ましい。バイオマスとは、すべての生物、すなわちエネルギ資源として再生可能な全有機体をいい、例えば木材、パルプ廃液、紙、油が挙げられる。成型炭原料としてバイオマスの炭化物を利用するとＣＯ２の削減効果がある。また、バイオマスとして下水汚泥、廃木材、食品廃棄物等を利用すれば、廃棄物のリサイクル利用として有効である。
【００１５】
また、成型炭は、圧潰強度が１９６Ｎ／Ｐ以上であることが好ましい。また、成型炭は、ドラム強度が７０％以上であることが好ましい。さらに、成型炭の最大径が２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１６】
圧潰強度は、例えば、圧潰強度試験機にて成型炭（ブリケット）の加圧面に対して上下から圧力をかけて、割れが発生した（上昇圧力が停滞した）時点の力を測定して求めることができる。単位はＮ／Ｐで表示し、Ｐは測定試料が圧力を受ける面が点接触であることを示している。
【００１７】
ドラム強度とはＪＩＳ Ｋ ２１５１で規定されるコークスの回転強度のことで、ここでは、目開き１５．９ｍｍの篩でふるい分けた篩上の成型炭５ｋｇをドラム試験機に装入し２５ｒｐｍで５０回転させたのち、目開き１５．９ｍｍの篩でふるい分けて篩上の質量を求め、元の質量に対する百分率をドラム強度とした。ドラム試験機としては、径５００ｍｍ、厚さ５００ｍｍ、内部に高さ８０ｍｍの羽根３枚を有するトロンメル強度試験機を用いた。
【００１８】
成型炭の最大径は２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、長径が１００ｍｍ以下、短径が２５ｍｍ以上である。また、成型炭の平均粒径が２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが望ましい。
【００１９】
ガス化溶融炉で使用するコークスは、炉内におけるベッド層の形成、燃料としての役割を持つ。コークスの少なくとも一部を成型炭で代替すると、成型炭は炉内に投入されるとフリーボード部および流動層部において温度５００℃〜１０００℃で熱分解し、含有する揮発分約３０％が揮散する。揮発分はガスあるいはタール状で揮散するが、熱履歴を受けてガス化し、最終的に熱として回収、あるいは発電エネルギーとして有効に利用される。一方、熱分解後の成型炭は形状を維持したままコークスとともにベッド層を形成し、ゴミ等の廃棄物の燃焼の熱源、スラグの溶融のための熱源としてコークス代替として利用される。コークス代替として利用されるのは、いわゆる固定炭素（ＦＣ）分であり、成型炭の場合約６０％が固定炭素分である。
【００２０】
このように、成型炭はガス化溶融炉への投入から熱履歴を受けるとともに移動層内で摩耗や圧潰などの機械的な打撃を受けるため、ある程度の強度を有することが望ましい。本発明者らは各種成型炭の物性とガス化溶融炉における挙動、コークスとの代替性能を評価した結果、圧潰強度で１９６Ｎ／Ｐ以上、またはドラム強度で７０％以上の成型炭を使用することが好ましいことを見出した。また、移動層内での移動性や、コークスベッド層を形成するために必要な大きさを考慮すると、成型炭の大きさは、成型炭の最大径が、すなわち直径あるいは一辺の長さが２５ｍｍから１００ｍｍの範囲であるものを使用することが好ましいことを見出した。
【００２１】
以下、図面を用いて本発明のガス化溶融炉の操業方法の一実施形態を説明する。
【００２２】
図１はガス化溶融炉の構造の一例を示す概略図である。ガス化溶融炉には、産業廃棄物、一般廃棄物、建設廃棄物、廃車や廃家電等の処理施設から発生するシュレッダーダスト、廃棄プラスチック、汚泥、汚染土壌などの難処理廃棄物等、多種の廃棄物が投入される。ガス化溶融炉の上部からは、廃棄物Ａとともにコークス及び石灰石等の副資材Ｂが投入される。
【００２３】
ガス化溶融炉の内部構成は、上から生成されたガス改質領域であるフリーボード１、廃棄物の乾燥及び熱分解領域である流動層２（廃棄物の堆積層の上部）、廃棄物の高温燃焼及び溶融領域である移動層３（廃棄物の堆積層の下部）と、溶融分離領域である塊状炭材ベッド（成型炭・コークス充填層）４となっている。
【００２４】
フリーボード１では、三段羽口５より部分燃焼用酸素を送り、フリーボードの出口を所定の温度に制御する。フリーボードにおける高温還元雰囲気により、ダイオキシン類、タールが分解され、また大きなフリーボード１は排出ガスＣを均質及び低流速化してダストの飛散を防止する。
【００２５】
流動層２では、副羽口６から燃焼用酸素を吹き込み、流動層の熱分解温度を所定範囲に制御する。この流動層２において、廃棄物の水分は蒸発し、揮発分はガス化し、固定炭素及び灰分は炉底へ移動する。また流動層２を流動させることで廃棄物の棚吊り（例えば融着・閉塞）を防止している。
【００２６】
移動層３では、主羽口７から燃焼用酸素を吹き込み、コークス及び固定炭素を高温燃焼させ、灰分を溶融させる。塊状炭材ベッド（成型炭・コークス）の高温の還元雰囲気により、鉛及び亜鉛は揮散してガス相へ移行する。消費されたコークスは上部から補充される。
【００２７】
塊状炭材ベッド４では、成型炭・コークスの間を溶けたスラグが流下する。スラグは出碎口８より連続的または間欠的に排出される。
【００２８】
上記のようなガス化溶融炉を用いた場合の本発明の操業方法は、ガス化溶融炉の上部から廃棄物Ａとともに、コークス及び石灰石等の副資材Ｂとともにコークス代替分の成型炭Ｄが投入される。成型炭は炉内に投入されるとフリーボード部１および流動層２において温度５００℃〜１０００℃で熱分解し、含有する揮発分約３０％が揮散する。揮発分はガスあるいはタール状で揮散するが、熱履歴を受けてガス化し、最終的に熱として回収、あるいは発電エネルギーとして有効に利用される。一方、熱分解後の成型炭は形状を維持したままコークスとともに塊状炭材ベッド（充填層）を形成し、ゴミ等の燃焼の熱源、スラグの溶融のための熱源としてコークス代替として利用される。コークス代替として利用されるのは、いわゆる固定炭素（ＦＣ）分であり、成型炭の場合約６０％がコークスとして利用される。
【００２９】
一方で、成型炭とコークスとを混合することなくガス化溶融炉に装入することが望ましい。コークスと成型炭とを混合状態でガス化溶融炉に装入することも可能であるが、コークスは非常に硬く強度が高いため、混合状態でガス化溶融炉に装入すると移動層で成型炭が摩耗、破壊される場合があるためである。
【００３０】
【実施例】
図１と同様のガス化溶融炉を用いて、本発明例１〜３、比較例１の廃棄物の処理を行った。使用したコークス及び成型炭の性状値を表１に、各本発明例、比較例でのガス化溶融炉の操業条件を表２に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
塊状炭材ベッド（コークス充填層）中において、コークスの代替として利用される成型炭の固定炭素分は、その質量の約６０％であった。また、成型炭は約３０％の揮発分を含んでいたが、フリーボード部および流動層において温度５００℃〜１０００℃として熱分解し、含有する揮発分を揮散させた。揮発分はガスあるいはタール状で揮散するが、熱履歴を受けてガス化し、最終的に熱として回収した。また、ガス化溶融炉の排ガス処理において、バグフィルターで回収した飛灰中のカーボン含有率を測定した。測定結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】
各実施例について、以下に詳しく説明する。
【００３６】
（比較例１）質量比で、廃棄物（家庭ごみを固形燃料化したもの：家庭ごみＲＤＦ）を１００に対し、コークス５０、副資材として石灰石５０を使用してガス化溶融炉の操業を行い、廃棄物処理を実施した。このとき、塊状炭材ベッドを形成するコークス由来の固定炭素分は、表１より８９．８ｍａｓｓ％であり、４４．９の質量比分である。また、排ガス処理におけるバグフィルターで回収した飛灰中のカーボン含有率は０．５ｍａｓｓ％であった。
【００３７】
（本発明例１）質量比で、家庭ごみＲＤＦを１００に対し、コークス５０を使用するところを３５とし、不足のコークス１５を成型炭で代替してガス化溶融炉を操業した（代替前コークス全体量に対して３０ｍａｓｓ％を成型炭で置換。）。このとき塊状炭材ベッドを形成する固定炭素分を比較例１と同じ４４．９とするために成型炭を２２．８の質量比で使用した。家庭ごみＲＤＦは比較例１と同様に問題なく処理することができた。排ガス処理におけるバグフィルターで回収した飛灰中のカーボン含有率は０．７ｍａｓｓ％であった。
【００３８】
（本発明例２）質量比で、家庭ごみＲＤＦを１００に対し、コークス５０を使用するところを２５とし、不足のコークス２５を成型炭で代替してガス化溶融炉を操業した（代替前コークス全体量に対して５０ｍａｓｓ％を置換。）。このとき塊状炭材ベッドを形成する固定炭素分を比較例１と同じ４４．９とするために成型炭を３８．１の質量比で使用した。家庭ごみＲＤＦは比較例１と同様に問題なく処理することができた。排ガス処理におけるバグフィルターで回収した飛灰中のカーボン含有率は０．６ｍａｓｓ％であった。
【００３９】
（本発明例３）質量比で、家庭ごみＲＤＦを１００に対し、コークス５０を使用するところを１５とし、不足のコークス３５を成型炭で代替してガス化溶融炉を操業した（代替前コークス全体量に対して７０ｍａｓｓ％を置換。）。このとき塊状炭材ベッドを形成する固定炭素分を比較例１と同じ４４．９とするために成型炭を５３．３の質量比で使用した。家庭ごみＲＤＦは比較例１と同様に問題なく処理することができた。このとき、排ガス処理におけるバグフィルターで回収した飛灰中のカーボン含有率は０．８ｍａｓｓ％であった。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、コークスを用いるガス化溶融炉において、比較的安価な成型炭でコークスを代替できるので、コークス使用量を大幅に削減でき、その結果、操業コストを大幅に削減できる。また、成型炭原料としてバイオマスの炭化物を利用すれば、ＣＯ２を削減等で地球環境に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス化溶融炉の構造の一例を示す概略図。
【符号の説明】
１：フリーボード、
２：流動層、
３：移動層、
４：塊状炭材ベッド、
５：三段羽口、
６：副羽口、
７：主羽口、
８：出碎口、
Ａ：廃棄物、
Ｂ：コークス及び石灰石等の副資材、
Ｃ：排出ガス、
Ｄ：成型炭[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for operating a gasification and melting furnace used for waste treatment.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a gasification and melting furnace capable of gasifying waste and recovering it as thermal energy has been widely used as a waste treatment plant from the viewpoints of measures to dispose of incinerated ash, measures to reduce dioxins, and thermal recycling.
[0003]
As one type of gasification and melting furnace for treating waste, a gasification and melting furnace using coke is known (for example, see Patent Document 1). The gasification and melting furnace used as a coke bed type direct melting system or a high-temperature gasification direct melting system has a structure in which a pyrolysis furnace and a melting furnace are integrated, and the principle is the same as that of a blast furnace. The waste heat is gasified by the heat rising from the burning coke layer and the residue is melted in the hearth.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-208318 A (page 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a coke-bed gasification-melting furnace in which the upper part of the waste sedimentary layer is a fluidized bed and the lower part is a moving bed, the coke used plays an important role as a bed layer in the furnace and as fuel. On the other hand, since it is expensive, there is a disadvantage that the cost is high.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art and to provide a method of operating a gasification and melting furnace which can reduce the operation cost in a gasification and melting furnace using coke.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The features of the present invention for solving such a problem are as follows.
(1) In a gasification and melting furnace in which a lump of carbonaceous material is formed in a furnace to gasify and melt waste, at least a part of the lump of carbonaceous material forming the lump of carbonaceous material is formed coal. A characteristic method of operating a gasification and melting furnace.
(2) The method for operating a gasification and melting furnace according to (1), wherein the molded coal contains at least a part of a raw material of carbonized biomass.
(3) The method for operating a gasification and melting furnace according to (1) or (2), wherein the crushing strength of the formed coal is 196 N / P or more.
(4) The method of operating a gasification and melting furnace according to any one of (1) to (3), wherein the drum strength of the formed coal is 70% or more.
(5) The method for operating a waste gasification and melting furnace according to any one of (1) to (4), wherein the maximum diameter of the molded coal is 25 mm or more and 100 mm or less.
(6) The method for operating a waste gasification / melting furnace according to any one of (1) to (5), wherein the coal is charged into the gasification / melting furnace without being mixed.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventors have tested various materials as a substitute for coke in a gasification and melting furnace using coke, and as a result, it was extremely difficult to form a coke bed using only formed coal or coke and formed coal. Thus, the present invention has been completed.
[0009]
That is, in the present invention, in the gasification and melting furnace in which the massive carbon material bed is formed inside the furnace to gasify and melt the waste, at least a part of the massive carbon material forming the massive carbon material bed is formed coal. It is characterized by the following.
[0010]
The massive carbon material bed is a packed bed formed at the lower part of the furnace by a massive carbon material such as coke or molded charcoal. Lumped carbonaceous materials such as coke and molded coal form a grate-like packing layer that melts and separates the waste to be treated, along with its role as a fuel. Perform stable discharge. When the amount of massive carbonaceous material such as coke charged into the furnace is small, the proportion of massive carbonaceous material used as a massive carbonaceous material bed is small, and is mainly used as fuel. The cost can be reduced by replacing with charcoal.
[0011]
As a gasification and melting furnace using coke, for example, a vertical furnace such as a vertical shaft furnace having tuyeres, and when divided in the height direction, a preheating / drying zone, a pyrolysis zone, It is divided into a combustion / melting zone, or a free board section, a fluidized bed section, a moving bed, a coke packed bed, and the like. The coke is put into the furnace together with the waste, the waste is burned and gasified by the combustion of the coke, and the carbonized matter including incombustibles moves to the lower part of the furnace to burn and melt.
[0012]
For example, coal coal is formed by press-molding coal powder into a certain shape for the production of coke, and is, for example, about 20% cheaper than coke. When producing molded coal, a binder such as tar pitch may be blended in some cases.
[0013]
When the coke equivalent of the amount of molded coal charged into the gasification and melting furnace to form a massive carbonaceous material bed is 70% by mass or less of the coke equivalent of the entire massive carbonaceous material charged into the gasification and melting furnace. Preferably, there is. The operation cost can be reduced without greatly changing the operation conditions of the gasification and melting furnace when forming the massive carbonaceous material bed only with coke.
[0014]
It is preferable that the shaped coal contains at least a part of the raw material containing the carbide of biomass. Biomass refers to all living organisms, that is, all organisms that can be regenerated as energy resources, such as wood, pulp waste liquor, paper, and oil. When carbonized biomass is used as a raw material for forming coal, there is an effect of reducing CO 2 . Further, if sewage sludge, waste wood, food waste, and the like are used as biomass, it is effective as recycling of waste.
[0015]
Moreover, it is preferable that the crushing strength of the molded coal is 196 N / P or more. Further, the molded coal preferably has a drum strength of 70% or more. Further, it is desirable that the maximum diameter of the formed coal is 25 mm or more and 100 mm or less.
[0016]
The crushing strength is obtained, for example, by applying a pressure from above and below to the pressurized surface of briquettes using a crushing strength tester, and measuring the force at the time when cracks occur (the rising pressure stagnates). Can be. The unit is expressed by N / P, and P indicates that the surface of the measurement sample under pressure is a point contact.
[0017]
Drum strength is the rotational strength of coke specified in JIS K 2151. Here, 5 kg of charcoal on a sieve that has been sieved with a sieve having an opening of 15.9 mm is charged into a drum tester and rotated at 50 rpm at 25 rpm. After that, the mass on the sieve was determined by sieving with a sieve having an opening of 15.9 mm, and the percentage of the original mass was taken as the drum strength. As a drum tester, a trommel strength tester having three blades with a diameter of 500 mm, a thickness of 500 mm, and a height of 80 mm was used.
[0018]
The maximum diameter of the coal is preferably 25 mm or more and 100 mm or less, more preferably 100 mm or less in major axis and 25 mm or more in minor axis. Further, it is desirable that the average particle size of the formed coal is 25 mm or more and 100 mm or less.
[0019]
Coke used in the gasification and melting furnace has a role of forming a bed layer in the furnace and as a fuel. When at least a part of the coke is replaced with coal, the coal is thermally decomposed at a temperature of 500 ° C. to 1000 ° C. in the freeboard section and the fluidized bed section when introduced into the furnace, and about 30% of the volatile components contained therein are volatilized. I do. Volatile components are volatilized in gas or tar form, but are gasified by receiving a heat history, and finally recovered as heat or effectively used as power generation energy. On the other hand, the formed coal after pyrolysis forms a bed layer together with coke while maintaining its shape, and is used as a heat source for burning waste such as dust and a heat source for melting slag as a substitute for coke. What is used as a substitute for coke is what is called fixed carbon (FC), and about 60% of fixed coal is fixed carbon.
[0020]
As described above, the molded coal receives a heat history from the introduction into the gasification and melting furnace and is mechanically hit by abrasion or crushing in the moving bed. The present inventors have evaluated the physical properties of various types of coal, the behavior in a gasification melting furnace, and the performance of alternative to coke. As a result, it was found that using coal with a crushing strength of 196 N / P or more, or a drum strength of 70% or more. Was found to be preferable. In addition, considering the mobility in the moving bed and the size required to form the coke bed layer, the size of the coal is the maximum diameter of the coal, ie, the diameter or the length of one side is 25 mm. It has been found that it is preferable to use one having a range of from 100 mm to 100 mm.
[0021]
Hereinafter, an embodiment of a method for operating a gasification and melting furnace of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the structure of a gasification melting furnace. Gasification and melting furnaces include various types of difficult-to-treat waste such as industrial waste, general waste, construction waste, shredder dust generated from treatment facilities for scrap cars and household appliances, waste plastic, sludge, and contaminated soil. Waste is input. From the upper part of the gasification and melting furnace, auxiliary materials B such as coke and limestone are introduced together with the waste A.
[0023]
The internal configuration of the gasification and melting furnace includes a free board 1 which is a gas reforming region generated from above, a fluidized bed 2 which is a drying and pyrolysis region of waste (an upper part of a waste sedimentary layer), and a waste A moving bed 3 (lower part of the waste sedimentary layer), which is a high-temperature combustion and melting area, and a massive carbonaceous material bed (formed coal / coke packed bed) 4, which is a melting and separating area.
[0024]
In the freeboard 1, oxygen for partial combustion is sent from the three-stage tuyere 5, and the outlet of the freeboard is controlled to a predetermined temperature. The dioxins and tar are decomposed by the high-temperature reducing atmosphere in the free board, and the large free board 1 makes the exhaust gas C uniform and low in flow rate to prevent scattering of dust.
[0025]
In the fluidized bed 2, combustion oxygen is blown from the sub tuyere 6 to control the thermal decomposition temperature of the fluidized bed within a predetermined range. In the fluidized bed 2, the waste water evaporates, volatiles are gasified, and fixed carbon and ash move to the furnace bottom. In addition, the flow of the fluidized bed 2 prevents the waste from hanging on the shelf (for example, fusing / blocking).
[0026]
In the moving bed 3, combustion oxygen is blown from the main tuyere 7 to burn coke and fixed carbon at a high temperature to melt ash. Due to the high-temperature reducing atmosphere of the lump of carbonaceous material bed (molded charcoal and coke), lead and zinc volatilize and move to the gas phase. Spent coke is replenished from the top.
[0027]
In the lump of carbonaceous material bed 4, the slag melted between the formed coal and the coke flows down. The slag is discharged continuously or intermittently from the crushing opening 8.
[0028]
In the operation method of the present invention using the gasification and melting furnace as described above, the coking substitute D and the coke and the auxiliary material B such as limestone are charged together with the waste A from the upper part of the gasification and melting furnace. Is done. When the coal is put into a furnace, it is thermally decomposed at a temperature of 500 ° C. to 1000 ° C. in the freeboard unit 1 and the fluidized bed 2, and about 30% of the volatile matter contained therein is volatilized. Volatile components are volatilized in gas or tar form, but are gasified by receiving a heat history, and finally recovered as heat or effectively used as power generation energy. On the other hand, the formed coal after pyrolysis forms a lump of carbonaceous material bed (filled bed) together with coke while maintaining its shape, and is used as a heat source for burning garbage and the like and a heat source for melting slag as a substitute for coke. What is used as a substitute for coke is what is called fixed carbon (FC), and about 60% of coke is used as coke.
[0029]
On the other hand, it is desirable that charged coal and coke be charged into a gasification and melting furnace without being mixed. Although it is possible to charge coke and molded coal into the gasification and melting furnace in a mixed state, coke is extremely hard and has high strength. May be worn or destroyed.
[0030]
【Example】
The wastes of Examples 1 to 3 of the present invention and Comparative Example 1 were treated using the same gasification and melting furnace as in FIG. Table 1 shows the property values of the coke and the formed coal used, and Table 2 shows the operating conditions of the gasification and melting furnace in each of the present invention examples and comparative examples.
[0031]
[Table 1]
[0032]
[Table 2]
[0033]
In the bulk carbonaceous material bed (coke packed bed), the fixed carbon content of the formed coal used as a substitute for coke was about 60% of its mass. In addition, the formed coal contained about 30% volatile matter, but was thermally decomposed at a temperature of 500 ° C. to 1000 ° C. in the freeboard part and the fluidized bed to volatilize the contained volatile matter. The volatiles volatilize in the form of gas or tar, but are gasified by the heat history and finally recovered as heat. Further, in the exhaust gas treatment of the gasification melting furnace, the carbon content in the fly ash collected by the bag filter was measured. Table 3 shows the measurement results.
[0034]
[Table 3]
[0035]
Each embodiment will be described in detail below.
[0036]
(Comparative Example 1) The gasification and melting furnace was operated by using 100 parts of coke 50 and limestone 50 as an auxiliary material for 100 parts of waste (one made from solid waste of household waste: household waste RDF) by mass ratio. , Waste disposal. At this time, the fixed carbon content derived from coke forming the massive carbon material bed is 89.8 mass% from Table 1, which is 44.9 mass ratio. The carbon content in the fly ash collected by the bag filter in the exhaust gas treatment was 0.5 mass%.
[0037]
(Example 1 of the present invention) In terms of mass ratio, the place where coke 50 was used was 35 with respect to 100 household waste RDF, and the lack of coke 15 was replaced with molded coal to operate the gasification and melting furnace (coke before replacement). 30 mass% of the total amount was replaced with molding charcoal.). At this time, in order to set the fixed carbon content forming the massive carbonaceous material bed to 44.9, which is the same as in Comparative Example 1, molded coal was used at a mass ratio of 22.8. The household waste RDF could be processed without any problem similarly to Comparative Example 1. The carbon content in the fly ash collected by the bag filter in the exhaust gas treatment was 0.7 mass%.
[0038]
(Example 2 of the present invention) In terms of mass ratio, 100 parts of household waste RDF were used, and the place where coke 50 was used was set to 25, and the insufficient coke 25 was replaced with molded coal to operate the gasification and melting furnace (coke before replacement). Replace 50 mass% with respect to the total amount.) At this time, in order to set the fixed carbon content forming the massive carbonaceous material bed to 44.9, which is the same as in Comparative Example 1, molded coal was used at a mass ratio of 38.1. The household waste RDF could be processed without any problem similarly to Comparative Example 1. The carbon content in the fly ash collected by the bag filter in the exhaust gas treatment was 0.6 mass%.
[0039]
(Example 3 of the present invention) In terms of mass ratio, 100 parts of household waste RDF were used, and the place where coke 50 was used was set to 15, and the insufficient coke 35 was replaced with molded coal to operate the gasification and melting furnace (coke before replacement). 70 mass% is replaced with respect to the total amount.) At this time, in order to set the fixed carbon content forming the massive carbonaceous material bed to 44.9, which is the same as in Comparative Example 1, molded coal was used at a mass ratio of 53.3. The household waste RDF could be processed without any problem similarly to Comparative Example 1. At this time, the carbon content in the fly ash collected by the bag filter in the exhaust gas treatment was 0.8 mass%.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a gasification and melting furnace using coke, relatively inexpensive molded coal can replace coke, so that the amount of coke used can be significantly reduced, and as a result, operating costs can be significantly reduced. Can be reduced. In addition, if carbonized biomass is used as a raw material for forming coal, it can contribute to the global environment by reducing CO 2 and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the structure of a gasification and melting furnace.
[Explanation of symbols]
1: Free board,
2: fluidized bed,
3: Moving layer,
4: Lumped carbon bed
5: Three-stage tuyere,
6: Vice tuyere,
7: Main tuyere,
8: Smash mouth,
A: Waste,
B: Secondary materials such as coke and limestone,
C: exhaust gas,
D: Molded charcoal
