JP2007322099A - Dry distillation gasification combustion furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水分を多く含む食品汚泥や動物の糞尿等の廃棄物の焼却に好適な乾留ガス化燃焼炉に関する。 The present invention relates to a dry distillation gasification combustion furnace suitable for incineration of wastes such as food sludge containing a lot of moisture and animal manure.
従来、水分を多く含む廃棄物を焼却処理できる燃焼炉が特許文献1,2に開示されている。特許文献1の技術は、燃焼炉の上部に被焼却物を噴霧する噴霧装置を設け、燃焼炉の下部にバーナーを設けた構造を特徴としており、炉内を噴霧降下中の被焼却物の水分がバーナーの高温ガスで蒸発され、固形分がバーナーの火炎で燃焼されるようにしたものである。
Conventionally,
また、特許文献2の技術は、燃焼炉の上部に被焼却物の投入口を設け、投入口の直下に傘状の回転羽根を設け、燃焼炉内に空気を供給する3箇所の空気供給部を設け、燃焼炉の側部にバーナーを設けた構造を特徴としており、投入された被焼却物が回転羽根で炉内の空間に万遍なく送り込まれてバーナーの火炎で均等に燃焼されるようにしたものである。
Moreover, the technique of
ところで、これらの技術は燃焼を持続させるために燃料を供給し続ける必要があり、燃料費が嵩むという問題があった。そこで、空気を放射状に噴出させる複数段の噴出孔を備えた送風管を燃焼炉内の火格子の上方空間に配管し、下段で発生する被焼却物の未燃ガスを上段の燃焼空気により再燃焼させ、その際の燃料供給を不要にできるようにしたガス化焼却炉が特許文献3に開示されている。 By the way, in these techniques, it is necessary to continue to supply fuel in order to sustain combustion, and there is a problem that fuel cost increases. Therefore, a blast pipe with a plurality of jet holes that radiate air radially is piped in the space above the grate in the combustion furnace, and the unburned gas generated in the lower stage is regenerated by the upper stage combustion air. Patent Document 3 discloses a gasification incinerator which can be burned and can eliminate the need for fuel supply at that time.
しかしながら、この技術は被焼却物を火格子上でガス化燃焼させる為の空気と発生したガスを火格子の上方空間で燃焼させる為の空気を同一の管で供給するから、空気量を独立して調整できず、大量の空気では火格子上の被焼却物を吹き飛ばしてしまい、小量の空気では燃焼され難い。したがって、自燃容易な被焼却物では小量の空気でも燃焼可能であるが、含水率の高い食品汚泥や動物の糞尿では燃焼に大量の空気を必要とするから不向きであるという問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、燃料の使用量を少量に節減でき、しかも自燃不可能な含水率の高い廃棄物も黒煙や白煙の発生なく高温燃焼できるようにした乾留ガス化燃焼炉を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to solve these conventional problems, to reduce the amount of fuel used, and to prevent wastes with high moisture content that cannot be self-combusted, without generating black smoke or white smoke. An object of the present invention is to provide a dry distillation gasification combustion furnace capable of high temperature combustion.
かかる課題を解決した本発明の構成は、
1) 燃焼炉の火格子の上方空間に空気供給管を鉛直方向に設け、空気供給管に空気を放射状に噴出する複数の噴出孔を所定間隔おいて複数段設け、火格子の下方から空気供給管より少量の空気を被焼却物へ供給する送風管を設け、火格子の側方位置に着火バーナーを設けたことを特徴とする、乾留ガス化燃焼炉
2) 空気供給管の一段の複数の噴出孔が、円周方向に沿って千鳥状に配列されるように形成したものである、前記1)記載の乾留ガス化燃焼炉
3) 燃焼炉の空気供給管の上方空間に熱交換器を設けた、前記1)又は2)記載の乾留ガス化燃焼炉
4) 燃焼炉の上部に集塵機を設けた、前記1)〜3)いずれか記載の乾留ガス化燃焼炉
にある。
The configuration of the present invention that solves this problem is as follows.
1) An air supply pipe is provided vertically in the space above the grate of the combustion furnace, and a plurality of ejection holes for ejecting air radially are provided in the air supply pipe at predetermined intervals, and air is supplied from below the grate. Dry distillation gasification combustion furnace 2) provided with a blower pipe for supplying a small amount of air from the pipe to the incineration object, and provided with an ignition burner at a side position of the grate. The dry distillation gasification combustion furnace according to 1), wherein the ejection holes are formed so as to be arranged in a staggered manner along the circumferential direction. 3) A heat exchanger is installed in the space above the air supply pipe of the combustion furnace. The dry distillation gasification combustion furnace described in 1) or 2) is provided in the dry distillation gasification combustion furnace described in any one of 1) to 3), in which a dust collector is provided at the upper part of the combustion furnace.
本発明によれば、被焼却物を燃焼炉内に投入後、着火バーナーを稼動するとともに空気供給管と送風管で空気を供給し、空気供給管の空気は複数段のエアカーテンが形成されるように放射状に噴出する。送風管の空気量は空気供給管より小量に調整される。火格子に載った被焼却物は着火バーナーで火種をもらい、送風管の空気で燻り状態を持続させてガスを発生する。ガスは空気供給管の空気と混合して燃焼炉内を遮断するような高温の燃焼膜が形成され、被焼却物は燃焼膜の輻射や耐火材の蓄熱による輻射によってガス化が継続される。 According to the present invention, after the incinerated material is put into the combustion furnace, the ignition burner is operated and air is supplied by the air supply pipe and the blower pipe, and the air in the air supply pipe forms a plurality of stages of air curtains. Erupt radially. The amount of air in the blower pipe is adjusted to be smaller than that of the air supply pipe. The incinerated material placed on the grate is ignited by an ignition burner, and is burned by the air in the blast pipe to generate gas. The gas is mixed with the air in the air supply pipe to form a high-temperature combustion film that shuts off the inside of the combustion furnace, and the incinerated material is continuously gasified by the radiation of the combustion film and the heat storage of the refractory material.
したがって、その後着火バーナーを途中で停止してもその他の熱源が不要なまま定常的に燃焼するから、燃料の使用は稼動初期のみで連続稼動中の供給は不要となり、燃料を大幅に節減できる。すなわち、着火バーナーの燃焼熱を蓄熱した耐火材の輻射熱で着火バーナーの停止後も水分蒸発・ガス発生・エアカーテン状の空気と混合・燃焼・輻射熱の蓄熱というサイクルを形成できる。特に送風管で空気供給管より少量の空気を火格子に供給するから、火格子上の被焼却物は吹き飛ばすことなく小量の空気で安定的にガス化燃焼されるとともに、発生したガスは上方空間で大量の空気により確実に燃焼され、従来技術と比較して含水率の高い廃棄物でも高温燃焼の持続を可能とする。 Therefore, even if the ignition burner is stopped halfway thereafter, the fuel is constantly burned without the need for other heat sources. Therefore, the fuel is used only at the initial stage of operation, and the supply during continuous operation is unnecessary, so that the fuel can be saved greatly. That is, the cycle of moisture evaporation, gas generation, mixing with air in the form of air curtain, combustion, and heat storage of radiant heat can be formed even after the ignition burner is stopped by the radiant heat of the refractory material storing the combustion heat of the ignition burner. In particular, since a small amount of air is supplied to the grate from the air supply pipe by the blower pipe, the incineration object on the grate is stably gasified and combusted with a small quantity of air without blowing away, and the generated gas is It is reliably burned by a large amount of air in the space, and enables high-temperature combustion to be sustained even with waste having a high water content compared to the prior art.
本発明の空気供給管の一段の複数の噴出孔は、円周方向に沿って千鳥状に配列されるように形成するのが望ましい。一列に形成すると空気の噴出量が不足し、噴出孔を大きく形成すると空気供給管の耐久性が低下する。燃焼炉の上部には集塵機を設け、煤塵を分離して排ガスを排出できるようにする。空気供給管の上方空間には熱交換器で排ガスから熱風を造り出す装置を設けたり、温水器で排ガスから温水を造り出す装置を設けて廃熱を有効利用できるようにしてもよい。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。 It is desirable that the plurality of jet holes in one stage of the air supply pipe of the present invention be formed so as to be arranged in a staggered manner along the circumferential direction. If formed in a single row, the amount of air ejection is insufficient, and if the ejection holes are formed large, the durability of the air supply pipe is reduced. A dust collector is installed in the upper part of the combustion furnace so that dust can be separated and exhaust gas discharged. In the space above the air supply pipe, a device that creates hot air from the exhaust gas using a heat exchanger or a device that creates hot water from the exhaust gas using a water heater may be provided so that the waste heat can be used effectively. Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
図1は実施例の乾留ガス化燃焼炉の説明図、図2は実施例の空気供給管の側面図及びそのA−A断面図、図3は実施例の空気供給管の空気の噴出を示す乾留ガス化燃焼炉の断面図である。図中、1は乾留ガス化燃焼炉、1aは鉄皮、1bは耐火材、2は燃焼室、2aは点検孔、3は灰留室、3aは灰出し扉、4は火格子、4aは揺動レバー、5は送風管、6は送風機、7は着火バーナー、8は遮断ゲート、9は空気供給管、9aは噴出孔、10は中継管、11は送風機、12は投入装置、12aはピストン、12bは扉、12cは移送コンベアー、13は燃焼室蓋、14は集塵機、15は熱交換器、16は送風機、Aは空気、Hは灰、Sは被焼却物である。 FIG. 1 is an explanatory view of a dry distillation gasification combustion furnace of the embodiment, FIG. 2 is a side view of the air supply pipe of the embodiment and its AA sectional view, and FIG. 3 shows the ejection of air from the air supply pipe of the embodiment. It is sectional drawing of a dry distillation gasification combustion furnace. In the figure, 1 is a dry distillation gasification combustion furnace, 1a is an iron shell, 1b is a refractory material, 2 is a combustion chamber, 2a is an inspection hole, 3 is an ash chamber, 3a is an ash removal door, 4 is a grate, 4a is Swing lever, 5 is a blower pipe, 6 is a blower, 7 is an ignition burner, 8 is a shut-off gate, 9 is an air supply pipe, 9a is an ejection hole, 10 is a relay pipe, 11 is a blower, 12 is a charging device, 12a is A piston, 12b is a door, 12c is a transfer conveyor, 13 is a combustion chamber lid, 14 is a dust collector, 15 is a heat exchanger, 16 is a blower, A is air, H is ash, and S is an incinerator.
本実施例の乾留ガス化燃焼炉1は、図1に示すように上部が開放された円筒状の燃焼室2と灰Hを収容する灰留室3を有し、鉄皮1aの内側に高アルミナ質キャスタブルからなる耐火材1bを被覆している。燃焼室2の下方には被焼却物Sを載せる火格子4を設け、火格子4を揺動させて灰Hを落とす揺動レバー4aを設けている。火格子4の中央部には空気Aを放射状に噴出する複数の送風孔を備えた送風管5を配管し、送風管5に空気Aを供給する送風機6を乾留ガス化燃焼炉1の外部に設けている。火格子4の側方のやや上方位置には着火バーナー7を設け、燃焼室2の側方を開口して点検孔2aを設けている。火格子4の下方には落下した灰Hを灰留室3へ収容して遮蔽する二重構造の遮断ゲート8を開閉自在に設け、灰留室3の灰Hを乾留ガス化燃焼炉1の外部に取り出す灰出し扉3aを設けている。
The dry distillation
火格子4の上方には空気Aを放射状に噴出する複数の噴出孔9aを備えた空気供給管9を配管し、空気供給管9に空気Aを供給する送風機11を乾留ガス化燃焼炉1の外部に設けて中継管10と接続している。噴出孔9aは孔径が5〜6mmで、図2に示すように円周方向に沿って千鳥状に配列されるように一段当たり16箇所、且つこれを鉛直方向に沿って一定間隔をおいて複数段に形成され、終端は閉塞している。燃焼室2の空気供給管9の側方位置は開口して被焼却物Sをピストン12aで押し出して投入する扉12bを備えた投入装置12を設けている。投入装置12は扉12bを人手によって開閉し、被焼却物Sを逐次投入するような構成にしているが、移送コンベアー12cの様な移動供給手段を設け、扉12bを自動開閉することも可能であり、本発明は特に食品汚泥や動物の糞尿の処理を目指している為、スクリュー投入装置による連続投入装置の設置も選択肢に入れている。燃焼室2の上部には燃焼室蓋13を設けてその側部に集塵機14を取り付け、空気供給管9の上方空間には熱交換器15を設け、熱交換器15に送気する送風機16を設けている。
Above the grate 4, an
被焼却物Sをピストン12aで押し出して燃焼室2へ投入し、着火バーナー7を稼動させて送風機6,11で空気Aを燃焼室2に供給する。空気供給管9の空気Aは、図3に示すように中央部から耐火材1bへ向けて放射状に噴出されるとともに、千鳥状の配列により部分的にオーバーラップ(斜線部分)して複数段のエアカーテンが形成される。送風管5の空気Aの供給量は空気供給管9のおよそ1/10程度の少量に調整する。なお、着火バーナー7の燃料は灯油を使用している。
The incinerated material S is pushed out by the
火格子4に載った被焼却物Sは着火バーナー7で火種をもらい、送風管5の空気Aで燻り状態を持続させてガスを発生する。ガスは空気供給管9の空気Aと混合して燃焼室2を遮断するような高温の燃焼膜が複数段形成され、被焼却物Sは燃焼膜の輻射のみでガス化が継続される。耐火材1bは燃焼熱を蓄積して輻射熱となり、被焼却物Sを完全に燃焼して灰化させる。排ガスは熱交換器15で冷却されるとともに送風機16による空気は熱せられて熱風が造られ、乾燥機(図示せず)等に利用される。燃焼は投入装置12への被焼却物Sの定量供給により安定するとともに無人化が可能となる。火格子4は揺動により通風が良好なものとなって最適燃焼が行われる位置が安定する。灰留室3は遮断ゲート8で燃焼室2から遮蔽し、燃焼中でも灰Hを外部に排出させることができて作業が効率的に行えるとともに炉全体がコンパクトになる。
The incinerator S placed on the grate 4 receives a fire type by the
その後、着火バーナー7を途中で停止してもその他の熱源が不要なまま定常的に燃焼し、燃料の使用は稼動初期のみで連続稼動中の供給は不要となる。着火バーナー7を停止するまでの燃料の使用量はおよそ10L/hであった。空気Aの噴出により形成される火炎は視認で黒煙は観察されなかった。空気供給管9の鉛直方向の中間位置で燃焼室2の温度を熱伝対で計測したところ800〜1100℃という高温を達成していることが確認された。着火バーナー7による助燃が無い状態でこのような高温の燃焼が達成されていることから、空気供給管9への火炎からの熱伝達によって燃焼室2に供給される空気Aがある程度高温になっていることが予想される。
After that, even if the
表1に排ガス中に含まれる各種の有害排出物を測定した結果を示している。処理能力50kg/h未満の焼却炉についてはダイオキシン類測定・煤塵測定の義務はないが、処理能力50〜200kg/hの焼却炉についての規制値を参考として示している。 Table 1 shows the results of measuring various harmful emissions contained in the exhaust gas. For incinerators with a processing capacity of less than 50 kg / h, there is no obligation to measure dioxins and dust, but reference values for incinerators with a processing capacity of 50 to 200 kg / h are shown for reference.
このように各種の有害排出物の発生が十分抑制されている。ガス化の段階とともにその後の燃焼の段階でも有害物質の生成は微量で、完全燃焼に近い燃焼が達成されていることが確認できる。このような燃焼の達成には、円周方向の噴出孔9aを鉛直方向に沿って複数段に配置したことにより、燃焼室2の上方空間が二次燃焼室のような役割を果たしていると考えられる。
In this way, the generation of various harmful emissions is sufficiently suppressed. In the gasification stage and the subsequent combustion stage, the generation of harmful substances is very small, and it can be confirmed that combustion close to complete combustion is achieved. In order to achieve such combustion, it is considered that the space above the
以上説明したように、本実施例によればガス化室と燃焼室との区別が無い簡略な構造ながらも被焼却物Sを間接加熱ガス化し、ダイオキシン類の発生を極力抑制する。また、被焼却物S以外に外部から供給する燃料は稼動初期のみ必要で定常的には必要としない自立型の稼動が達成できる。さらに、燃焼室2は800℃以上の高温に保たれ、排ガスの分析の結果は有害排出物の発生は十分抑制されていることが確認された。
As described above, according to the present embodiment, the incinerated material S is indirectly heated and gasified while suppressing the generation of dioxins as much as possible even though the gasification chamber and the combustion chamber are not distinguished from each other. In addition, the fuel supplied from the outside other than the incinerator S is required only in the initial stage of operation, and a self-supporting operation that is not required in a steady state can be achieved. Furthermore, the
よって、自燃可能な紙屑・木屑・廃プラスチック・ゴム等の燃焼にあっては、それが酸化燃焼であれ乾留ガス化燃焼であれ、燃焼中1000℃を超えることは多々あるが、含水率40〜50%の食品汚泥や動物の糞尿を燃焼し、蒸発する水分を分解して水素を燃焼することで1000℃以上の高温を持続させる例は他に比類を見ない。 Therefore, in the combustion of self-combustible paper waste, wood waste, waste plastic, rubber, etc., whether it is oxidation combustion or dry distillation gasification combustion, it often exceeds 1000 ° C. during combustion, but the water content is 40 to There is no other example in which 50% food sludge or animal manure is burned, the water that evaporates is decomposed and hydrogen is burned to maintain a high temperature of 1000 ° C. or higher.
本発明の乾留ガス化燃焼炉は、自燃可能な廃棄物はもとより、食品汚泥や動物の糞尿等水分を多く含んだ廃棄物で特に飽和状態にある物を燃焼し、高温燃焼から得られる廃熱を必要とするような施設に利用できる。 The dry distillation gasification combustion furnace of the present invention burns not only waste that can be combusted but also waste that contains a lot of water, such as food sludge and animal manure, and waste heat obtained from high-temperature combustion. Can be used for facilities that require
1 乾留ガス化燃焼炉
1a 鉄皮
1b 耐火材
2 燃焼室
2a 点検孔
3 灰留室
3a 灰出し扉
4 火格子
4a 揺動レバー
5 送風管
6 送風機
7 着火バーナー
8 遮断ゲート
9 空気供給管
9a 噴出孔
10 中継管
11 送風機
12 投入装置
12a ピストン
12b 扉
12c 移送コンベアー
13 燃焼室蓋
14 集塵機
15 熱交換器
16 送風機
A 空気
H 灰
S 被焼却物
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