JP2008014570A

JP2008014570A - 廃棄物の熱分解処理設備及び廃棄物の熱分解処理設備の運転方法

Info

Publication number: JP2008014570A
Application number: JP2006186430A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tatsumura; 浩一立村; Tomohiro Wada; 知弘和田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】本発明は廃棄物の組成の不均一性に伴って廃棄物を燃焼した熱分解ガスの性状がばらついても、熱分解ガスを燃焼した燃焼ガスに含まれるＮＯｘ量を所望値に低減する脱硝装置の効率的な運転を可能にした廃棄物の熱分解処理設備を提供する。
【解決手段】本発明の廃棄物の熱分解処理設備は、都市ごみの廃棄物を乾燥させる乾燥装置と、乾燥装置で乾燥した廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成するロータリーキルン式の熱分解ガス化装置と、熱分解ガス化装置で生成した熱分解ガスを燃焼して燃焼ガスを発生させる熱分解ガス燃焼炉と、熱分解ガス燃焼炉から排出した燃焼ガスに含まれるＮＯｘを低減させる脱硝剤を燃焼ガス中に注入する脱硝装置とを備え、熱分解ガス燃焼炉の内部に酸化域と還元域とを形成して熱分解ガス化装置から供給した熱分解ガスが還元域から酸化域に流下するように構成し、この酸化域に尿素水を注入する尿素水噴霧ノズルを配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は廃棄物をロータリーキルン式の熱分解ガス化装置で熱分解して熱分解ガスと熱分解残渣に分離して熱分解ガスを熱分解ガス燃焼装置で燃焼させる廃棄物の熱分解処理設備、及び廃棄物の熱分解処理設備の運転方法に関する。

都市ごみである廃棄物を熱分解ガス化装置で熱分解してガス化し、この熱分解ガスを二次的な燃料として熱分解ガス化装置を備えた廃棄物熱分解処理設備の燃料として利用するようにして省エネ化及びランニングコストの低減を図った廃棄物熱分解処理設備が開発され実現化されてきている。

特開２００３−１６６７１０号公報には廃棄物の熱分解処理設備として、都市ごみの廃棄物を乾燥する乾燥装置と、乾燥装置で乾燥した廃棄物を熱分解してガス化するロータリーキルン式熱分解ガス化装置と、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置でガス化した熱分解ガスを燃焼させて燃焼ガスを発生させると共に、この燃焼ガスに含まれたＮＯｘを低減するアンモニアを噴霧する脱硝室を有するガス燃焼処理炉を備えた構成の熱分解処理設備が開示されている。

特開２００３−１６６７１０号公報

特許文献１に記載された廃棄物の熱分解処理設備では、都市ごみである廃棄物の組成が不均一なことに起因して熱分解ガス化装置にて廃棄物を熱分解して発生する熱分解ガスの性状に発熱量や発生量などのばらつきが生じる。

このため、不均一な組成の廃棄物を熱分解する熱分解ガス化装置にて廃棄物を燃焼する燃焼状態を安定化させたとしても、熱分解ガス化装置で発生する熱分解ガスに発熱量や発生量などの性状のばらつきが生じるので、熱分解ガスを燃焼するガス燃焼処理炉で生じた燃焼ガスに含まれるＮＯｘ量が変動して大幅に増加する。

したがって性状にばらつきのある熱分解ガスをガス燃焼処理炉で燃焼させて生じた燃焼ガスに含まれる大幅に増加したＮＯｘ量を所望の値に低減させるためには、ガス燃焼処理炉から排出された燃焼ガスの排出経路に別設した燃焼ガス中のＮＯｘを処理する触媒脱硝装置に還元剤として注入するアンモニアの注入量を大量に増加せざるを得ない。

アンモニア注入量を大量に増加させた場合、廃棄物の熱分解処理設備のランニングコストが増加するだけでなく、触媒脱硝装置で使用する触媒の寿命の低下や、煙突から排出されるリークアンモニアによる環境への影響も改善する必要が生じることになる。

本発明の目的は、廃棄物の組成の不均一性に伴って廃棄物を燃焼して発生する熱分解ガスの性状にばらつきが生じたとしても、熱分解ガスを燃焼させた燃焼ガスに含まれるＮＯｘ量を所望の値に低減する脱硝装置の効率的な運転を可能にした廃棄物の熱分解処理設備及び廃棄物の熱分解処理設備の運転方法を提供することにある。

本発明の廃棄物の熱分解処理設備は、都市ごみの廃棄物を乾燥させる乾燥装置と、乾燥装置で乾燥した廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成するロータリーキルン式の熱分解ガス化装置と、熱分解ガス化装置で生成した熱分解ガスを燃焼して燃焼ガスを発生させる熱分解ガス燃焼炉と、熱分解ガス燃焼炉で発生した燃焼ガスの排出経路に設置されて燃焼ガスに含まれるＮＯｘを低減させる脱硝剤を燃焼ガス中に注入する脱硝装置とを備え、熱分解ガス燃焼炉の内部に酸化域と還元域とを形成して熱分解ガス化装置から供給した熱分解ガスが還元域から酸化域に流下するように構成し、この酸化域に尿素水を注入する尿素水噴霧ノズルを配設するように構成したことを特徴とする。

また、本発明の廃棄物の熱分解処理設備は、都市ごみの廃棄物を乾燥させる乾燥装置と、乾燥装置で乾燥した廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成するロータリーキルン式の熱分解ガス化装置と、熱分解ガス化装置で生成した熱分解ガスを燃焼して燃焼ガスを発生させる熱分解ガス燃焼炉と、熱分解ガス燃焼炉で発生した燃焼ガスの排出経路に設置されて燃焼ガスに含まれるＮＯｘを低減させる脱硝剤を燃焼ガス中に注入する脱硝装置とを備え、熱分解ガス燃焼炉の内部に酸化域と還元域とを形成して熱分解ガス化装置から供給した熱分解ガスが還元域から酸化域に流下するように構成し、この酸化域に尿素水を注入する尿素水噴霧ノズルを配設し、更に熱分解ガス化装置で生成して熱分解ガスと分離した熱分解残留物を燃焼させる熱分解残留物燃焼炉と、熱分解残留物燃焼炉で発生した燃焼排ガスを熱源として蒸気を発生させる廃熱蒸気発生装置と、熱分解ガス燃焼炉から発生した燃焼ガスを排出する排出経路に設置されて燃焼ガスを熱源として廃熱蒸気発生装置で発生した蒸気を加熱する蒸気過熱器と、蒸気過熱器で加熱した加熱蒸気によって駆動されるタービン発電設備とを設置するように構成したことを特徴とする。

また、本発明の廃棄物の熱分解処理設備の運転方法は、都市ごみの廃棄物を乾燥装置に供給して乾燥させ、乾燥装置で乾燥した廃棄物をロータリーキルン式の熱分解ガス化装置に供給してこの熱分解ガス化装置にて廃棄物を加熱により熱分解させて熱分解ガスを生成し、熱分解ガス化装置で生成した熱分解ガスを熱分解ガス燃焼炉に供給してこの熱分解ガス燃焼炉にて燃焼させて燃焼ガスを発生させ、熱分解ガス燃焼炉で発生した燃焼ガスの排出経路にある脱硝装置にて燃焼ガスに脱硝剤を注入させて燃焼ガスに含まれるＮＯｘを低減させる廃棄物の熱分解処理設備の運転方法において、熱分解ガス燃焼炉の内部に酸化域と還元域とを形成して熱分解ガス化装置から供給した熱分解ガスを還元域から酸化域に流下しながら燃焼するように形成し、更に酸化域を流下する燃焼ガスに対して尿素水を注入するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、廃棄物の組成の不均一性に伴って廃棄物を燃焼して発生する熱分解ガスの性状にばらつきが生じたとしても、熱分解ガスを燃焼させた燃焼ガスに含まれるＮＯｘ量を所望の値に低減する脱硝装置の効率的な運転を可能にした廃棄物の熱分解処理設備及び廃棄物の熱分解処理設備の運転方法が実現できる。

本発明の実施例である廃棄物熱分解処理施設及び廃棄物の熱分解処理設備の運転方法について図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例である廃棄物の熱分解処理施設の構成を示す概略系統図である。

図１において、本実施例の廃棄物の熱分解処理施設では都市ごみの廃棄物を投入装置１１によって乾燥装置１に供給する。

また、図示していない前処理建屋から吸引した空気を空気供給配管１６を通じて空気加熱器５に供給し、空気加熱器５の内部で約３００℃程度に加熱させた空気を乾燥空気供給配管１７を通じて乾燥装置１に供給し、乾燥装置１の内部で投入装置１１から供給された廃棄物と直接接触させることによって廃棄物の水分を乾燥させる。

次に、乾燥装置１で乾燥した廃棄物を、乾燥廃棄物投入装置１２によってロータリーキルン式熱分解ガス化装置２に供給し、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２の内部にて４００〜６００℃の温度で低温熱分解して、熱分解生成物として熱分解ガスと熱分解残留物とに分離する。

ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２で生成した熱分解ガスは、分解ガス配管３０を通じて熱分解ガス燃焼炉１０に供給される。

熱分解ガス燃焼炉１０には、乾燥装置１で加熱した空気を乾燥装置１から燃焼用空気として乾燥ファン３５を備えた乾燥ファン出口配管１９及び乾燥ファン出口配管１９が連通する乾燥排ガス出口配管２０を通じて供給し、熱分解ガス燃焼炉１０の内部でこの加熱された空気と熱分解ガスとを混合させて熱分解ガスを燃焼するようになっている。

熱分解ガス燃焼炉１０の内部で熱分解ガスを燃焼させた燃焼ガスは、熱分解ガス燃焼炉１０から燃焼炉出口配管２１を通じてロータリ−キルン式熱分解ガス化装置２の外周側に設置したジャケットに供給され、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２を間接的に加熱する。

更に、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２のジャケットを流下した燃焼ガスは、ジャケット出口配管２２を通じて流下し、ジャケット出口配管２２の経路に配設された空気加熱器５及び排ガス冷却器９に順次供給され、空気加熱器５及び排ガス冷却器９にて燃焼ガスの熱を回収する。

冷却ファン４１から送給される空気は空気配管１１１を通じて排ガス冷却器９に供給され、排ガス冷却器９にてジャケット出口配管２２を流下する燃焼ガスとの熱交換によって加熱される。

排ガス冷却器９での熱交換によって加熱された空気は空気配管１１１を通じて白煙防止バーナ３６に流入して更に加熱される。

排ガス冷却器９にて冷却ファン４１から送給された空気によって熱回収され冷却した燃焼ガスは、排ガス冷却器出口配管２３を通じて減温塔３７及びバグフィルター３８を順次流下し、誘引ファン４２を備えた誘引ファン出口配管２５を通じて更に排ガス冷却器出口配管２３の下流側に流下する。

一方、白煙防止バーナ３６で更に加熱された空気は空気配管１１１を通じて流下し、誘引ファン４２の下流側の誘引ファン出口配管２５に合流して、誘引ファン出口配管２５を流下する燃焼ガスの温度を２００〜２２０℃に昇温する。

２００〜２２０℃に昇温された燃焼ガスは誘引ファン出口配管２５を更に流下して触媒脱硝装置３９に流入して燃焼ガスに含まれるＮＯｘの濃度を所望の値に低減する。

触媒脱硝装置３９の上流側には還元剤であるアンモニア注入ノズル４５が配設されており、アンモニア注入ノズル４５から燃焼ガスにアンモニアを注入することによって触媒脱硝装置３９の出口ＮＯｘ濃度を所望の約５０ｐｐｍのＮＯｘ濃度に低減させている。

触媒脱硝装置３９でＮＯｘの濃度が低減された燃焼ガスは排ガス出口配管２９を通じて煙突７に導かれ、煙突７から大気に排出される。

一方、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２の内部にて４００〜６００℃の温度で低温熱分解して生成され、熱分解ガスと分離した熱分解残留物は、熱分解残留物出口配管１３を通じて前処理装置１４に供給され、前処理装置１４で冷却、粉砕された後に熱分解残留物供給配管１５を通じて熱分解残留物貯留槽４３に供給することにより熱分解残留物貯留槽４３にこの熱分解残留物を貯蔵し、別プラントの燃料として有効活用される。

図３は図１に記載した廃棄物熱分解処理施設を構成する熱分解ガス燃焼炉１０の概略構造を示す断面図であり、図３の（ａ）は熱分解ガス燃焼炉１０の長手方向断面図を、図３の（ｂ）は図３の（ａ）のＢ−Ｂ方向の断面図を夫々示している。

図１及び図３に示すように、熱分解ガス燃焼炉１０は、その内部に還元域１０ａと酸化域１０ｂとを区画して形成している。熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂには酸化域温度計１０５が設置されており、酸化域温度計１０５で検出された酸化域１０ｂの温度信号は制御装置３００に入力される。

熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂには、乾燥装置１で加熱した乾燥空気を乾燥ファン出口配管１９及び乾燥ファン出口配管１９が連通した乾燥排ガス出口配管２０を通じて流下させて供給され、空気供給配管１６から導いた空気もこの乾燥排ガス出口配管２０を通じて供給されるが、この乾燥排ガス出口配管２０に設置された流量調節弁１０６の弁開度を制御装置３００からの指令信号によって調節することで熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂに流入する燃焼用の空気の流量が調整される。

具体的には、酸化域温度計１０５で検出された酸化域１０ｂの内部の温度信号に基づいて制御装置３００で酸化域１０ｂに供給する最適な乾燥空気の流量を演算し、この演算した乾燥空気の流量に対応する弁開度の指令信号を制御装置３００から空気流量調節弁１０６に出力して弁開度を調節することによって、熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂに乾燥排ガス出口配管２０を通じて流入する乾燥空気の流量が調整される。

熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂには、後述するように無触媒脱硝装置４０から導いた尿素水を散布する尿素水噴霧ノズル４４が配設されている。

また、熱分解ガス燃焼炉１０の還元域１０ａには、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２で分離された熱分解ガスが分解ガス配管３０を通じて供給され、乾燥装置１から乾燥ファン出口配管１９及び乾燥排ガス出口配管２０を通じて乾燥空気が供給される。

乾燥空気を熱分解ガス燃焼炉１０に供給する乾燥排ガス出口配管２０には乾燥排ガス出口配管２０から分岐した分岐配管２０ａが配設されており、この分岐配管２０ａを通じて乾燥空気を熱分解ガス燃焼炉１０の還元域１０ａに供給している。

この分岐配管２０ａには流量調節弁１０３が配設されており、制御装置３００からの指令信号に基づいて流量調節弁１０３の開度を調節することによって熱分解ガス燃焼炉１０の還元域１０ａに流入する乾燥空気の流量が調整される。

また、熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂで燃焼して発生した熱分解ガスの燃焼ガスをロータリ−キルン式熱分解ガス化装置２に供給する燃焼炉出口配管２１には燃焼ガスの酸素濃度計１０７が設けられており、燃焼ガスの酸素濃度計１０７で検出した酸素濃度の検出信号は制御装置３００に入力される。

制御装置３００では酸素濃度計１０７で検出した酸素濃度の信号に基づいて酸素濃度を所望の濃度に調節する流量調節弁１０３の弁開度を演算し指令信号として流量調節弁１０３を操作して、乾燥排ガス出口配管２０から分岐した分岐配管２０ａを通じて還元域１０ａに供給する乾燥空気の流量を調節するように構成されている。

また、熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂで燃焼して発生した熱分解ガスの燃焼ガスをロータリ−キルン式熱分解ガス化装置２に供給する燃焼炉出口配管２１には燃焼排ガス温度計１０２が配設されており、この燃焼排ガス温度計１０２で検出した燃焼ガスの検出信号は制御装置３００に入力される。

冷却ファン４１から供給する空気を熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂに冷却空気として供給する空気配管１００には流量調節弁１０１が配設されており、制御装置３００からの指令信号に基づいて熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂに流入する空気の流量を調節する。

制御装置３００では燃焼排ガス温度計１０２で検出した燃焼ガスの信号に基づいて燃焼ガスの温度を所望の温度範囲に調節する流量調節弁１０１の弁開度を演算して指令信号として出力し、流量調節弁１０１を操作して空気配管１００を通じて酸化域１０ｂに供給する冷却空気の流量を調節するように構成されている。

熱分解ガス燃焼炉１０の内部は、図３に示すように無触媒脱硝装置４０から供給された尿素水を酸化域１０ｂの内部に尿素水噴霧ノズル４４によって噴霧しているが、酸化域１０ｂの内部で尿素水噴霧ノズル４４により尿素水を噴霧する位置は、燃焼ガスの流れ方向に対して図３の（ａ）に示すように酸化域温度計１０５が設置されている近傍の下流側の酸化域１０ｂである。

また、尿素水噴霧ノズル４４は酸化域温度計１０５と干渉しない位置の酸化域１０ｂの内部に配設する。

尿素水噴霧ノズル４４から噴霧する尿素水は、燃焼ガスに対して直交する垂直方向にカーテン状に広がるように噴霧させる。

この尿素水噴霧ノズル４４の配置は、熱分解ガス燃焼炉１０の大きさ、流下する燃焼ガスの流量など応じて、最適な本数とすれば良い。尿素水噴霧ノズル４４を酸化域１０ｂの内部に３本配置した例を図３の（ｂ）に示す。

次に、本実施例の廃棄物熱分解処理施設の具体的な運転について説明する。

図１の廃棄物熱分解処理施設において、廃棄物乾燥装置１では投入装置１１から供給された廃棄物を乾燥空気供給配管１７から供給された乾燥空気と直接接触させて廃棄物の水分を２０％以下に乾燥させる。

次に、乾燥装置１で乾燥した廃棄物を乾燥廃棄物投入装置１２によってロータリーキルン式熱分解ガス化装置２に供給し、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２の内部にて４００〜６００℃の温度で廃棄物を低温熱分解させて、熱分解生成物として熱分解ガスと熱分解残留物とに分離する。

次に、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２で生成し分離した熱分解ガスを熱分解ガス配管３０を通じて熱分解ガス燃焼炉１０に供給する。

熱分解ガス燃焼炉１０の還元域１０ａでは乾燥廃棄物投入装置１２から熱分解ガス配管３０を通じて供給された熱分解ガスを、乾燥装置排気配管１９及び乾燥排ガス出口配管２０の分岐配管２０ａを通じて供給された空気と適度に混合させて約１２００〜１４００℃で燃焼させる。

即ち、熱分解ガス燃焼炉１０の還元域１０ａでは乾燥廃棄物投入装置１２から供給された熱分解ガスを約１２００〜１４００℃の温度で燃焼して燃焼ガスを生成する。

熱分解ガス燃焼炉１０の還元域１０ａで燃焼した燃焼ガス及び乾燥廃棄物投入装置１２から供給された未燃の熱分解ガスは還元域１０ａから酸化域１０ｂに流下され、酸化域１０ｂにて約９５０〜１０５０℃の温度で燃焼して燃焼ガスを生成する。

酸化域１０ｂでは熱分解ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成するが、熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂの温度は、この酸化域１０ｂに設けられた酸化域温度計１０５で検出される。

そして、この酸化域温度計１０５で検出した燃焼ガスの温度信号に基づいて制御装置３００によって乾燥排ガス出口配管２０に設置された流量調節弁１０６の弁開度を調節し、乾燥排ガス出口配管２０を通じて酸化域１０ｂに燃焼用空気として流入する乾燥空気の流量を調節する。

制御装置３００からの指令によって酸化域１０ｂに流入する乾燥空気の流量は流量調節弁１０６により調節されて、酸化域１０ｂで燃焼する燃焼ガスの温度が約９５０〜１０５０℃の温度範囲となるように制御される。

このように温度制御されて熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂで９５０〜１０５０℃で燃焼した燃焼ガスは、熱分解ガス燃焼炉１０から燃焼炉出口配管２１を通じてロータリ−キルン式熱分解ガス化装置２のジャケットに流入してロータリ−キルン式熱分解ガス化装置２を加熱した後にジャケット出口配管２２の経路に配設された空気加熱器５及び排ガス冷却器９に順次供給され、空気加熱器５及び排ガス冷却器９で熱回収される。

そして、空気加熱器５及び排ガス冷却器９を流下した燃焼ガスは排ガス冷却器出口配管２３を通じて排ガス冷却器出口配管２３の経路に設置した減温塔３７及びバグフィルター３８を順次流下し、誘引ファン出口配管２５を通じて触媒脱硝装置３９に流入して燃焼ガスに含まれるＮＯｘが所望の濃度に低減される。

そして、触媒脱硝装置３９にてＮＯｘの濃度が低減された燃焼ガスは排ガス出口配管２９を通じて煙突７に導かれ大気に排出される。

一方、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２の内部にて４００〜６００℃の温度で低温熱分解して生成され、熱分解ガスと分離した熱分解残留物は、熱分解残留物出口配管１３を通じて前処理装置１４に供給され、前処理装置１４で冷却、粉砕された後に熱分解残留物供給配管１５を通じて熱分解残留物貯留槽４３に供給することにより熱分解残留物貯留槽４３に貯蔵し、別プラントの燃料として有効活用される。

ところで、熱分解ガス燃焼炉１０における燃焼ガスの温度制御は、制御装置３００によって酸化域温度計１０５で検出する温度信号をメインの検出信号として乾燥排ガス出口配管２０に設置された流量調節弁１０６の弁開度を調節することにより酸化域１０ｂの温度を９５０〜１０５０℃となるように温度制御する。

前記した温度制御の補助的な制御として、酸化域１０ｂから燃焼ガスを排出する燃焼炉出口配管２１に設けた燃焼ガスの酸素濃度計１０７で検出した酸素濃度の検出信号に基づいて制御装置３００によって燃焼ガスに含まれる酸素濃度を所望の濃度に調節するように、分岐配管２０ａに設けた流量調節弁１０３の弁開度を調節し、分岐配管２０ａを通じて還元域１０ａに供給する乾燥空気の流量を調節して酸素濃度を所望の濃度に制御している。

同様に、前記した温度制御の補助的な制御として、酸化域１０ｂから燃焼ガスを排出する燃焼炉出口配管２１に設けた燃焼排ガス温度計１０２で検出した燃焼ガスの信号に基づいて制御装置３００によって燃焼ガスの温度を所望の温度範囲に調節する流量調節弁１０１の弁開度を調節し、流量調節弁１０１を操作して空気配管１００を通じて酸化域１０ｂに供給する冷却空気の流量を調節して燃焼ガスの温度を所望の温度に制御している。

ところで、熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂでは無触媒脱硝装置４０から導いた尿素水を尿素水噴霧ノズル４４から散布するが、この尿素水を酸化域１０ｂに散布することによって酸化域１０ｂで燃焼する燃焼ガスに含まれるＮＯｘが減少し、燃焼ガスを流下させる下流側に設置した触媒脱硝装置３９にてＮＯｘを低減させるために注入すべきアンモニア注入量を大幅に減少させることが出来る。

次に、熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂに尿素水噴霧ノズル４４から尿素水を噴霧した場合の効果を図４に示す。

図４の（ａ）に示すように熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂに尿素水噴霧ノズル４４から尿素水を噴霧しない場合は、廃棄物の組成が不均一なことに起因して熱分解ガス化装置で発生する熱分解ガスに発熱量、発生量、性状などのばらつきが生じた際に、熱分解ガス燃焼炉１０から排出される燃焼ガスに含まれるＮＯｘの濃度を低減するために誘引ファン出口配管２５の経路に設置された触媒脱硝装置３９の入口ＮＯｘ濃度は２００〜２４０ｐｐｍの範囲で変動する。

このため触媒脱硝装置３９の出口ＮＯｘ濃度を所望の約５０ｐｐｍのＮＯｘ濃度に低減させるために、触媒脱硝装置３９にアンモニア注入ノズル４５から還元剤のアンモニアを注入すべきアンモニア注入量は、０．８〜０．９ｋｇ／ｈと多量のアンモニア量が必要となる。

これに対して、本実施例のごとく、熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂに尿素水噴霧ノズル４４から尿素水を噴霧（１．５ｋｇ／ｈ程度）した場合は、廃棄物の組成が不均一なことに起因して熱分解ガス化装置で発生する熱分解ガスに発熱量、発生量、性状などのばらつきが生じていても、図４の（ｂ）に示すように触媒脱硝装置３９の入口ＮＯｘが１００〜１５０ｐｐｍ程度の範囲内に減少する。

したがって、触媒脱硝装置３９の出口ＮＯｘ濃度を所望の約５０ｐｐｍのＮＯｘ濃度に低減させるために触媒脱硝装置３９にアンモニア注入ノズル４５から注入すべきアンモニア注入量は０．３〜０．５ｋｇ／ｈ程度に大幅に低減できる。

触媒脱硝装置３９にアンモニア注入ノズル４５から注入するアンモニアと熱分解ガス燃焼炉１０に噴霧する尿素水の単価を比較した場合、購入条件にもよるが本実施例の場合、尿素水はアンモニアの１／１０程度の単価のため、ランニングコストを約３０から６０％程度削減可能となる。

また、アンモニア注入量を低減することによりアンモニアの過剰注入量が減り、煙突から大気に排出されるリークアンモニア量も減少する。また、未反応アンモニアと燃焼ガス中のＳＯｘとの反応物も減少するので触媒脱硝装置３９で使用する触媒の劣化を防止する効果も得られる。

本実施例によれば、廃棄物の組成の不均一性に伴って廃棄物を燃焼して発生する熱分解ガスの性状にばらつきが生じたとしても、熱分解ガスを燃焼させた燃焼ガスに含まれるＮＯｘ量を所望の値に低減する脱硝装置の効率的な運転を可能にした廃棄物の熱分解処理設備及び廃棄物の熱分解処理設備の運転方法が実現できる。

図２は本発明の他の実施例である廃棄物の熱分解処理施設の構成を示す概略系統図である。

本実施例では、前述した図１及び図３に示す実施例である廃棄物の熱分解処理施設と基本構成は共通しているので、共通した構成の説明は省略して相違する部分についてのみ以下に説明する。

図３に示した廃棄物の熱分解処理施設において、熱分解ガス燃焼炉１０の内部で熱分解ガスが燃焼した燃焼ガスは燃焼炉出口配管２１を通じてロータリ−キルン式熱分解ガス化装置２の外周側に設置したジャケットに供給されてロータリーキルン式熱分解ガス化装置２を間接的に加熱する。

ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２を加熱した熱分解ガスの燃焼ガスは、ジャケット出口配管２２を通じて流下し、ジャケット出口配管２２の経路に配設された蒸気過熱器８及び乾燥排ガス過熱器４７に順次供給され、蒸気過熱器８及び乾燥排ガス過熱器４７との熱交換で燃焼ガスの熱を回収する。

乾燥排ガス過熱器４７を流下して温度が低下した燃焼ガスは、誘引ファン２４を備えた排ガス冷却器出口配管２３を通じて更に流下し燃焼炉出口配管２６を介して廃熱蒸気発生装置４に流入する。

一方、ロータリーキルン式熱分解ガス化装置２の内部にて４００〜６００℃の温度で低温熱分解して生成され、熱分解ガスと分離した熱分解残留物は、分解残留物出口配管１３を通じて処理装置１４に供給され、この処理装置１４から分解残留物供給配管１５を通じて熱分解残留物燃焼炉３に供給されて熱分解残留物燃焼炉３で燃料として燃焼される。

そして熱分解残留物燃焼炉３にて分解残留物を燃焼して発生した燃焼排ガスは熱分解残留物燃焼炉３から燃焼装置出口配管２６を通じて廃熱蒸気発生装置４に熱源として供給される。

廃熱蒸気発生装置４には給水配管３１が配設されており、乾燥排ガス加熱器出口配管２３及び燃焼炉出口配管２６を通じて廃熱蒸気発生装置４に流下する燃焼ガス、並びに熱分解残留物燃焼炉３から燃焼装置出口配管２６を通じて廃熱蒸気発生装置４に流下する燃焼排ガスと夫々熱交換して蒸気を発生する。

廃熱蒸気発生装置４で発生した蒸気は蒸気出口配管３２を通じて蒸気加熱器８に供給され、ジャケット出口配管２２を流下する高温の燃焼ガスと熱交換して更に加熱される。

そして、蒸気加熱器８で加熱された高温の蒸気は加熱蒸気配管３３を通じてタービン発電設備３４の蒸気タービンに供給され、蒸気タービンを回転させて発電機を駆動し発電を行う。タービン発電設備３４で発生した電力は廃棄物熱分解処理設備の所内動力として利用される。

また、廃熱蒸気発生装置４を流下した燃焼ガスは廃熱蒸気発生装置出口配管２７を通じて流下して空気加熱器５に流入し、空気加熱器５にて空気供給配管１６を通じて供給される空気と熱交換されて冷却された燃焼ガスを空気加熱器出口配管２８を通じて減温塔３７に流入する。

減温塔３７に流入した後の燃焼ガスの流れ、並びに下流側に設置された機器は、誘引ファン出口配管２５の経路にガス加熱器４８が新たに設置してあることを除いて図１の実施例と同じなので説明を省略する。

ところで、乾燥装置１の内部では投入装置１１から供給された廃棄物と乾燥空気供給配管１７を通じて供給された空気とを直接接触させ、廃棄物を乾燥させた空気を乾燥装置１から乾燥ファン３５を備えた乾燥ファン出口配管１９及び乾燥排ガス過熱器４７の上流側でこの乾燥ファン出口配管１９から分岐して乾燥排ガス過熱器４７に配設された乾燥排ガス出口配管２０を通じて乾燥排ガス過熱器４７に供給している。

乾燥排ガス過熱器４７に配設された乾燥排ガス出口配管２０に供給された空気は、ジャケット出口配管２２を通じて流下する熱分解ガス燃焼炉１０から排出された燃焼ガスと熱交換して更に加熱され、乾燥排ガス過熱器４７から乾燥排ガス出口配管４６を通じて流下して熱分解ガス燃焼炉１０の還元域１０ａに乾燥空気として供給される。

この乾燥排ガス出口配管４６には経路の途中で分岐した乾燥排ガス再循環配管２００が配設され、この乾燥排ガス再循環配管２００は乾燥空気供給配管１７に連通して、乾燥排ガス過熱器４７で加熱した乾燥空気の一部を乾燥装置１に供給している。

乾燥排ガス再循環配管２００には流量調節弁２０１が設置されており、乾燥装置１から乾燥空気排出する乾燥ファン出口配管１９に設置した乾燥空気温度計２０１の検出温度に基づいて流量調節弁２０１の弁解度を調節して、乾燥排ガス再循環配管２００を流下する乾燥空気の流量を調節するように構成されている。

また、乾燥ファン出口配管１９において、乾燥排ガス過熱器４７の上流側で乾燥排ガス出口配管４６と分岐した乾燥排ガス出口配管２０は、乾燥装置１から乾燥させた空気を乾燥排ガス出口配管２０を通じて熱分解ガス燃焼炉１０の還元域１０ａに供給するように構成されている。

また、乾燥排ガス出口配管４６には乾燥排ガス出口配管４６を流下して熱分解ガス燃焼炉１０の還元域１０ａに供給される乾燥空気の流量を調節する流量調節弁１０３が設置され、乾燥排ガス出口配管２０には乾燥排ガス出口配管２０を流下して熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂに燃焼用空気として供給される乾燥空気の流量を調節する流量調節弁１０６が設置されている。

熱分解ガス燃焼炉１０で発生した燃焼ガスは熱分解ガス燃焼炉１０からロータリ−キルン式熱分解ガス化装置２のジャケットに流入して熱分解ガス化装置２を加熱する熱源に利用される。

そして、熱分解ガス化装置２を経由したこの燃焼ガスはジャケット出口配管２２の経路に配設され蒸気過熱器８及び乾燥排ガス加熱器４７に順次供給されて熱回収されて温度が低下し、乾燥排ガス加熱器出口配管２３を通じて更に下流側に流下する。

この乾燥排ガス加熱器出口配管２３は途中で分岐して排ガス再循環配管１００aに連通しており、流下する過程で各熱交換器によって熱回収されて温度が低下した燃焼ガスをこの排ガス再循環配管１００aを通じて冷却流体として熱分解ガス燃焼炉１０の酸化域１０ｂに供給するように構成されている。

排ガス再循環配管１００aには酸化域１０ｂに冷却流体として流入させる燃焼ガスの流量を調節する流量調節弁１０１が設置されている。

前記した各流量調節弁１０３、１０６、１０１を制御装置３００によって夫々制御する具体的な制御方法は図１の実施例と同様なのでここでは説明を省略する。

本実施例によれば、廃棄物の組成の不均一性に伴って廃棄物を燃焼して発生する熱分解ガスの性状にばらつきが生じたとしても、熱分解ガスを燃焼させた燃焼ガスに含まれるＮＯｘ量を所望の値に低減する脱硝装置の効率的な運転を可能にすると共に、熱分解処理設備で発生する燃焼ガスの廃熱を回収して有効に利用する廃棄物の熱分解処理設備及び廃棄物の熱分解処理設備の運転方法が実現できる。

本発明は、廃棄物をロータリーキルン式の熱分解ガス化装置で熱分解して熱分解ガスと熱分解残渣に分離して熱分解ガスを熱分解ガス燃焼装置で燃焼させる廃棄物の熱分解処理設備、並びに廃棄物の熱分解処理設備の運転方法に適用可能である。

本発明の一実施例である廃棄物の熱分解処理施設の構成を示す概略系統図。本発明の他の実施例である廃棄物の熱分解処理施設の構成を示す概略系統図。図１に記載した廃棄物の熱分解処理施設を構成する熱分解ガス燃焼炉の概略構造を示す断面図。本発明の一実施例である廃棄物の熱分解処理施設における尿素水噴霧有無状況と脱硝装置でのアンモニア注入量と燃焼ガスのＮＯｘ濃度との関係を示す特性図。

符号の説明

１：乾燥装置、２：ロータリーキルン式熱分解ガス化装置、３：熱分解残留物燃焼炉、４：廃熱蒸気発生装置、５：空気加熱器、６：ガス処理装置、７：煙突、８：蒸気過熱器、９：排ガス冷却器、１０：熱分解ガス燃焼炉、１１：投入装置、１２：廃棄物投入装置、１３：分解残留物出口配管、１４：処理装置、１５：分解残留物供給配管、１６：空気供給配管、１７：乾燥空気供給配管、１９：乾燥ファン出口配管、２０：乾燥排ガス出口配管、２０ａ：分岐配管、２１：燃焼炉出口配管、２２：ジャケット出口配管、２３：乾燥排ガス加熱器出口配管、２４：誘引ファン、２５：誘引ファン出口配管、２６：燃焼装置出口配管、２７：熱蒸気発生装置出口配管、２８：空気加熱器出口配管、２９：ガス処理設備出口配管、３０：分解ガス配管、３１：給水配管、３２：空気出口配管、３３：加熱蒸気配管、３４：タービン発電設備、３５：乾燥ファン、３６：白煙防止バーナ、３７：減温塔、３８：フィルタ、３９：触媒脱硝装置、４０：無触媒脱硝装置、４１：冷却ファン、４２：誘引ファン、４４、４４ａ、４４ｂ、４４ｃ：尿素水噴霧ノズル、４５：アンモニア注入ノズル、４６：乾燥排ガス加熱器出口配管、４７：乾燥排ガス加熱器、４８：ガス加熱器、１００：空気配管、１００a：排ガス再循環配管、１０１：流量調節弁、１０２：燃焼排ガス温度計、１０３：流量調節弁、１０５：酸化域温度計、１０６：流量調節弁、１０７：酸素濃度計、２００：乾燥排ガス再循環配管、２０１：流量調節弁、２０２：乾燥排ガス温度計、３００：制御装置。

Claims

都市ごみの廃棄物を乾燥させる乾燥装置と、乾燥装置で乾燥した廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成するロータリーキルン式の熱分解ガス化装置と、熱分解ガス化装置で生成した熱分解ガスを燃焼して燃焼ガスを発生させる熱分解ガス燃焼炉と、熱分解ガス燃焼炉で発生した燃焼ガスの排出経路に設置されて燃焼ガスに含まれるＮＯｘを低減させる脱硝剤を燃焼ガス中に注入する脱硝装置とを備え、熱分解ガス燃焼炉の内部に酸化域と還元域とを形成して熱分解ガス化装置から供給した熱分解ガスが還元域から酸化域に流下するように構成し、この酸化域に尿素水を注入する尿素水噴霧ノズルを配設したことを特徴とする廃棄物の熱分解処理設備。
都市ごみの廃棄物を乾燥させる乾燥装置と、乾燥装置で乾燥した廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成するロータリーキルン式の熱分解ガス化装置と、熱分解ガス化装置で生成した熱分解ガスを燃焼して燃焼ガスを発生させる熱分解ガス燃焼炉と、熱分解ガス燃焼炉で発生した燃焼ガスの排出経路に設置されて燃焼ガスに含まれるＮＯｘを低減させる脱硝剤を燃焼ガス中に注入する脱硝装置とを備え、熱分解ガス燃焼炉の内部に酸化域と還元域とを形成して熱分解ガス化装置から供給した熱分解ガスが還元域から酸化域に流下するように構成し、この酸化域に尿素水を注入する尿素水噴霧ノズルを配設し、更に熱分解ガス化装置で生成して熱分解ガスと分離した熱分解残留物を燃焼させる熱分解残留物燃焼炉と、熱分解残留物燃焼炉で発生した燃焼排ガスを熱源として蒸気を発生させる廃熱蒸気発生装置と、熱分解ガス燃焼炉から発生した燃焼ガスを排出する排出経路に設置されて燃焼ガスを熱源として廃熱蒸気発生装置で発生した蒸気を加熱する蒸気過熱器と、蒸気過熱器で加熱した加熱蒸気によって駆動されるタービン発電設備とを設置したことを特徴とする廃棄物の熱分解処理設備。
請求項１又は請求項２に記載の廃棄物の熱分解処理設備において、熱分解ガス燃焼炉の内部に形成した酸化域の温度を検出する温度計を設置し、熱分解ガス燃焼炉の酸化域に燃焼用の空気を供給する配管系統を配設すると共にこの配管系統に流下する燃焼用空気の流量を調整する流量調節弁を設置し、前記温度計で検出した酸化域の温度に基づいて流量調節弁の開度を調節する制御装置を設置したことを特徴とする廃棄物の熱分解処理設備。
都市ごみの廃棄物を乾燥装置に供給して乾燥させ、乾燥装置で乾燥した廃棄物をロータリーキルン式の熱分解ガス化装置に供給してこの熱分解ガス化装置にて廃棄物を加熱により熱分解させて熱分解ガスを生成し、熱分解ガス化装置で生成した熱分解ガスを熱分解ガス燃焼炉に供給してこの熱分解ガス燃焼炉にて燃焼させて燃焼ガスを発生させ、熱分解ガス燃焼炉で発生した燃焼ガスの排出経路にある脱硝装置にて燃焼ガスに脱硝剤を注入させて燃焼ガスに含まれるＮＯｘを低減させる廃棄物の熱分解処理設備の運転方法において、熱分解ガス燃焼炉の内部に酸化域と還元域とを形成して熱分解ガス化装置から供給した熱分解ガスを還元域から酸化域に流下しながら燃焼するように形成し、更に酸化域を流下する燃焼ガスに対して尿素水を注入するようにしたことを特徴とする廃棄物の熱分解処理設備の運転方法。
請求項４に記載の廃棄物の熱分解処理設備の運転方法において、熱分解ガス燃焼炉の酸化域の温度を検出し、この酸化域で熱分解ガスを燃焼させるために外部から酸化域に供給する燃焼用の空気の流量を前記酸化域の検出温度に基づいて調節するようにしたことを特徴とする廃棄物の熱分解処理設備の運転方法。