JP2005233546A - ガス化溶融炉 - Google Patents

Abstract

【課題】主羽口からの燃焼ガスの炉外への吹き出し事故を未然に防止することができる。
【解決手段】ガス化対象物とコークスとをガス化溶融炉内に投入し、炉側壁に設けた羽口から燃焼ガスを炉内に送風して、前記ガス対象物を部分燃焼させ、かくして、可燃ガスを生成し、残渣は、炉床部で溶融させ、溶融スラグとして炉外に排出するガス化溶融炉の操業方法において、炉外に排出された溶融スラグを前記ガス化溶融炉内に投入して、前記炉床部に溜まった溶融スラグ量を所定量に維持する。
【選択図】図１

Description

この発明は、石炭・合成樹脂・草木・紙・ゴム等の可燃物、可燃性の廃棄物、または、バイオマス等のガス化対象物を部分燃焼させて可燃ガスを得るガス化溶融炉において、炉床部に溜まった溶融スラグ量を所定量に維持して、主羽口からの燃焼ガスの炉外への吹き出し事故を未然に防止することができる、ガス化溶融炉の操業方法に関するものである。

近年、焼却灰の処分対策、ダイオキシンの削減対策、リサイクル等の観点から、廃棄物の処理プラントとしてガス化溶融炉が用いられつつある。

ガス化溶融炉の一種であるシャフト型ガス化溶融炉は、熱分解炉と溶融炉とを一体化した構造からなり、ガス化対象物を部分燃焼させることにより生成された、ＣＯ、Ｈ₂、ＣＨ₄等の可燃成分を含む可燃ガスを、例えば、製鉄所等において高カロリーの工業用燃焼ガスとして利用するものである。

シャフト型ガス化溶融炉の一例が特開平９−６０８３０号公報（特許文献１）に開示されている。このシャフト型ガス化溶融炉を、図面を参照しながら説明する。なお、ガス化対象物として可燃性の廃棄物を例に挙げて説明するが、他のガス化対象物においても同様である。

図２は、シャフト型ガス化溶融炉を示す概略垂直断面図である。

図２において、１は、炉頂部に設けられたコークス投入口、２は、炉側壁の下部に設けられた複数個の主羽口、３は、主羽口２より上部の炉側壁に設けられた複数個の副羽口、４は、副羽口３より上部の炉側壁に設けられた複数個の三段羽口である。主羽口２、副羽口３および三段羽口４は、それぞれ炉の中心軸線を中心として放射状に設けられ、各羽口２、３、４からは、酸素および空気の少なくとも１つの燃焼ガスが炉内に送風される。５は、副羽口３と三段羽口４との間の炉側壁に設けられた廃棄物投入口である。廃棄物投入口５は、複数個設けられる場合もある。６は、炉上部に設けられたガス排出口、７は、炉底に設けられたスラグ排出口である。

上記シャフト型ガス化溶融炉の炉内構成は、炉の上部から順次、以下の各部によって構成される。すなわち、生成された可燃ガスの改質領域であるフリーボード８、廃棄物の乾燥および熱分解領域である流動層９、廃棄物の高温燃焼および溶融領域である移動層１０および溶融分離領域であるコークス充填層１１から構成される。

以上のように構成されているシャフト型ガス化溶融炉によれば、廃棄物投入口から炉内に投入された廃棄物は、以下のようにしてガス化溶融される。

廃棄物投入口５から炉内に投入された廃棄物は、副羽口３の付近とその上方に堆積する。この堆積した廃棄物は、副羽口３から送風された燃焼ガスによって流動化し、流動層９が形成される。この流動層９において、廃棄物の水分は蒸発し、揮発分はガス化し、固定炭素および灰分は、炉底へ移動する。このように流動層９を形成することによって、炉内での廃棄物の棚吊り現象が防止できるが、必ずしも流動層を形成する必要はない。

このようにして廃棄物のガス化により生成された可燃ガスは、フリーボード８内において、三段羽口４からの部分燃焼用ガスにより所定の温度に制御される。フリーボード８における高温還元雰囲気により、ダイオキシン類、タールが分解される。フリーボード８は、大容積であるので、ガス排出口６から炉外に排出される可燃ガスを均質化および低流速化して、ダストの飛散が防止される。

副羽口３よりも下方で主羽口２よりも上方の領域に形成された移動層１０では、主羽口２から送風される燃焼ガスによって、コークスおよび固定炭素が高温燃焼し、その灰分が溶融し、溶融スラグとなる。消費されたコークスは、コークス投入口１から補充される。

コークス充填層１１では、溶融スラグがコークス間を流下し、スラグ排出口７から炉外に排出される。

以上のようにして、廃棄物がガス化溶融される。

なお、廃棄物投入口５は、炉頂部に設けられる場合もあり、この場合には、コークスと廃棄物とは、一緒に炉頂部から炉内に投入される。

特開平９−６０８３０号公報

シャフト型ガス化溶融炉においては、上述のように、溶融スラグは、スラグ排出口７から炉外に排出されるが、廃棄物の投入量が同じであっても廃棄物の種類の違い等によって、スラグ成分が変動して溶融スラグ量が変化する。

このために、溶融スラグ量が減少傾向にあるにもかかわらずスラグ排出量を一定に維持すると、炉床部の溶融スラグレベルが次第に下降し、ついにはスラグ排出口７が露出する。このようにスラグ排出口７が露出すると、主羽口２からの燃焼ガスが直接、スラグ排出口７から炉外に吹き出る恐れがあり、極めて危険である。

なお、溶融スラグ量が増加傾向にあるにもかかわらずスラグ排出量を一定に維持すると、炉床部の溶融スラグレベルが次第に上昇し、ついには溶融スラグが主羽口２に至る。このように溶融スラグが主羽口２に至ると、主羽口２が閉塞して廃棄物のガス化に重大な影響を及ぼす。

上述した問題を解決するには、炉床部の溶融スラグレベルを一定に維持する操業が必要があるが、かかる操業は行われていないのが現状である。

従って、この発明の目的は、炉床部に溜まった溶融スラグ量を所定量に維持して、主羽口からの燃焼ガスの炉外への吹き出し事故を未然に防止することができる、ガス化溶融炉の操業方法を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。

請求項１記載の発明は、ガス化対象物とコークスとをガス化炉内に投入し、炉側壁に設けた羽口から燃焼ガスを炉内に送風して、前記ガス対象物を部分燃焼させ、かくして、可燃ガスを生成し、残渣は、炉床部で溶融させ、溶融スラグとして炉外に排出するガス化溶融炉の操業方法において、炉外に排出された溶融スラグの少なくとも一部を前記ガス化炉内に投入して、前記炉床部の溶融スラグ量を所定量に維持することに特徴を有するものである。

この発明によれば、炉床部に溜まった溶融スラグ量を所定量に維持することができるので、溶融スラグ量の減少により生じる主羽口からの燃焼ガスの炉外への吹き出し、および、溶融スラグ量の増加により生じる主羽口の閉塞事故を未然に防止することができる。また、スラグを循環利用することによって、スラグ発生量が減少する。

次に、この発明の、ガス化溶融炉の操業方法の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の方法を実施するためのガス化溶融炉を示す概略断面図である。

図１において、図２と同一番号は同一物を示し、説明は省略する。すなわち、１は、コークス投入口、２は、主羽口、３は、副羽口、４は、三段羽口、５は、廃棄物投入口、６は、ガス排出口、そして、７は、スラグ排出口である。

この発明は、スラグ排出口７から炉外に排出された溶融スラグの一部を、炉床部に溜まった溶融スラグのレベルに応じて炉内に投入し、かくして、炉内の溶融スラグレベルを所定量に維持するものである。すなわち、炉床部内の溶融スラグレベルが減少傾向にある場合には、スラグ排出口７から炉外に排出された溶融スラグの一部をコークス投入口１または廃棄物投入口５から炉内に投入して、溶融スラグレベルを上昇させる。これによって、スラグ排出口７の露出による主羽口２からの燃焼ガスの炉外への吹き出し事故を未然に防止できる。炉外に排出された溶融スラグに加えて、製鉄スラグ等の他のスラグを投入ことも可能である。

炉内への溶融スラグの投入は、高温のスラグを投入しても、温度低下したスラグを投入しても良い。

溶融スラグレベルが上昇しすぎると、主羽口２の閉塞事故が起こる恐れがあるので、このときには、溶融スラグの炉内への投入を中止する。

炉床部内の溶融スラグレベルの把握は、炉内に投入する廃棄物量に対する生成スラグ量が予め推定できるので、これから把握することが可能である。

以上のように、この発明によれば、炉床部に溜まった溶融スラグ量を所定量に維持することができるので、溶融スラグ量の減少により生じる主羽口からの燃焼ガスの炉外への吹き出しを未然に防止することができる。

この発明の方法を実施するためのガス化溶融炉を示す概略断面図である。 ガス化溶融炉を示す概略断面図である。

符号の説明

１：コークス投入口
２：主羽口
３：副羽口
４：三段羽口
５：廃棄物投入口
６：ガス排出口
７：スラグ排出口
８：フリーボード
９：流動層
１０：移動層
１１：コークス充填層

Claims (1)

1. ガス化対象物とコークスとをガス化溶融炉内に投入し、炉側壁に設けた羽口から燃焼ガスを炉内に送風して、前記ガス対象物を部分燃焼させ、かくして、可燃ガスを生成し、残渣は、炉床部で溶融させ、溶融スラグとして炉外に排出するガス化溶融炉の操業方法において、
   炉外に排出された溶融スラグの少なくとも一部を前記ガス化溶融炉内に投入して、前記炉床部の溶融スラグ量を所定量に維持することを特徴とする、ガス化溶融炉の操業方法。

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