JP2009275975A - Operating method of fluidized bed pyrolytic furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流動床を有するガス化炉等の熱分解処理設備の運転方法に関するものである。 The present invention relates to a method for operating a thermal decomposition treatment facility such as a gasification furnace having a fluidized bed.
近年、都市ごみの発熱量は増加の一途をたどり、最終処分地容量の逼迫や地下水汚染等の二次公害の問題、法規制の強化等の関係から、廃棄物の溶融による減容化、固定化が進められている。更に、ダイオキシンなどの微粒汚染物質の抑制など、廃棄物処理に要求される課題は多い。 In recent years, the amount of heat generated from municipal waste has been increasing, and due to the problem of secondary pollution such as tightness of final disposal site capacity and groundwater contamination, and strengthening of laws and regulations, volume reduction and fixation by melting waste Is being promoted. Furthermore, there are many problems required for waste disposal such as suppression of fine pollutants such as dioxins.
このような状況において、廃棄物を熱分解炉としてのガス化炉にて還元雰囲気でガス化(熱分解)し、発生した可燃ガスを高温で燃焼し、可燃ガス中に含まれる灰分やガス化炉から排出される焼却残渣を溶融するガス化溶融プロセスが注目されている。このプロセスには以下のような特徴がある。
1.廃棄物の持つエネルギーを利用して灰の溶融を可能にし、焼却残渣の減容化、再資源化ができる。
2.低温熱分解により有価金属を回収することができる。
3.溶融炉の高温焼却により、ダイオキシン類等の微粒有害物質の抑制が可能である。
Under such circumstances, waste is gasified (pyrolysis) in a reducing atmosphere in a gasification furnace as a pyrolysis furnace, the generated combustible gas is burned at a high temperature, and ash and gasification contained in the combustible gas A gasification melting process that melts the incineration residue discharged from the furnace attracts attention. This process has the following characteristics.
1. Using the energy of waste, ash can be melted, and the volume of incineration residue can be reduced and recycled.
2. Valuable metals can be recovered by low-temperature pyrolysis.
3. High-temperature incineration of the melting furnace can control fine harmful substances such as dioxins.
このガス化溶融処理プロセスにおけるガス化処理には流動床炉タイプがあり、流動媒体として砂が循環使用されている。 There is a fluidized bed furnace type in the gasification melting treatment process, and sand is circulated and used as a fluidized medium.
例えば、特許文献1及び2には、流動媒体である砂が流動床炉から不燃物と共に取出され、流動媒体分級装置にて分級されて流動床炉内へ戻される技術が開示されている。
流動媒体分級装置には、スクリーンやメッシュ等が使用されているが、流動媒体である砂や不燃物等によりスクリーン部分の金属が摩耗しスクリーン等の目開きが大きくなる結果、運転継続に従い流動層中の砂の粒径が大きくなり、砂の流動状態が不安定になる。そのため、スクリーン等の部材は定期的または摩耗が確認された時点で交換されているのが実情であった。
そこで、スクリーンの摩耗を確認するために、ガス化炉の運転中に流動媒体分級装置の運転を停止して直接スクリーンの目開きを計測しているが、目視点検せずにスクリーンの摩耗を予測する方法も考えられている。例えば、スクリーンの摩耗を予測する方法として、分級後の砂を適宜サンプリングして粒径を測定する方法もある。
しかしながら、この方法は砂の粒径測定に手間がかかる上に、サンプリングする箇所によっては上述した粒径の変化がサンプリング結果に現れないという問題がある。
The fluid medium classifier uses screens, meshes, etc., but the fluid in the fluidized bed is a fluidized bed as a result of the metal on the screen being worn by the sand or incombustible material, etc. The particle size of the sand inside becomes large, and the sand flow state becomes unstable. For this reason, members such as screens are replaced regularly or when wear is confirmed.
Therefore, in order to check the wear of the screen, the operation of the fluid medium classifier is stopped during the operation of the gasifier and the screen opening is directly measured, but the screen wear is predicted without visual inspection. A way to do this is also considered. For example, as a method for predicting the abrasion of the screen, there is also a method of measuring the particle diameter by appropriately sampling the classified sand.
However, this method has a problem that it takes time to measure the particle size of the sand, and the change in the particle size described above does not appear in the sampling result depending on the sampling location.
本発明の目的は、流動媒体分級装置の劣化を容易に検知し、安定した流動床炉の運転を実現する流動床式熱分解炉の運転方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a fluidized bed pyrolysis furnace operating method that easily detects deterioration of a fluidized medium classifier and realizes stable fluidized bed furnace operation.
上記課題を解決するため、本発明者等は、鋭意研究を進めた結果、流動媒体分級装置が劣化すると熱分解炉の流動床(砂層)内で温度のばらつきが生じることを知見して、本発明に係る流動床式熱分解炉の運転方法を具現化するに至ったものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted extensive research and found that when the fluid medium classifier deteriorates, temperature variation occurs in the fluidized bed (sand layer) of the pyrolysis furnace. It came to embody the operating method of the fluidized-bed pyrolysis furnace which concerns on invention.
本発明に係る熱分解処理設備の運転方法は、流動媒体を流動させる流動床を有する熱分解炉と、前記流動床の温度を測定する温度測定手段と、前記熱分解炉から抜き出された流動媒体を分級するための流動媒体分級装置と、前記流動媒体分級装置で分級された流動媒体を前記流動床へ循環する流動媒体循環路を備えた熱分解処理設備の運転方法であって、前記温度測定手段にて前記流動床の複数箇所の温度を計測し、計測した温度に基づいて各箇所の温度差を算出し、この温度差を指標として前記流動媒体分級装置の劣化を検知することを特徴とする。 An operation method of a thermal decomposition treatment facility according to the present invention includes a thermal decomposition furnace having a fluidized bed for fluidizing a fluidized medium, temperature measuring means for measuring the temperature of the fluidized bed, and a fluid extracted from the thermal decomposition furnace. An operating method of a thermal decomposition treatment facility comprising a fluid medium classifier for classifying a medium and a fluid medium circulation path for circulating the fluid medium classified by the fluid medium classifier to the fluidized bed, the temperature Measuring the temperature at a plurality of locations of the fluidized bed with a measuring means, calculating a temperature difference at each location based on the measured temperature, and detecting deterioration of the fluidized medium classifier using this temperature difference as an index. And
本発明によると、容易に低コストで流動媒体分級装置の劣化を効果的に検知することができる。よって、低コストでタイムリーな維持管理ができるようになる。また、流動床の複数箇所で温度を計測する構成となっているため、流動媒体の一部をサンプリングして測定する場合に比べて手間が掛からずかつ流動媒体の粒径の変化を精度良く検知しやすい利点がある。 According to the present invention, it is possible to easily detect deterioration of a fluid medium classifier easily and at low cost. Therefore, timely maintenance management can be performed at a low cost. In addition, since the temperature is measured at multiple locations in the fluidized bed, it is less time-consuming and accurately detects changes in the particle size of the fluidized medium compared to sampling a part of the fluidized medium. There is an advantage that is easy to do.
以下図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る廃棄物の熱分解処理設備の一例としてガス化溶融炉を利用した廃棄物処理設備のプロセス・フロー及びそれに係る装置を模式的に図1に示す。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 schematically shows a process flow of a waste treatment facility using a gasification melting furnace and an apparatus related thereto as an example of a waste pyrolysis treatment facility according to an embodiment of the present invention.
図1に示す如く、ピット1に貯蔵された廃棄物Aをクレーンにより掴み上げて、ホッパーに入れ、適当な大きさに破砕したのち、コンベヤーで搬送し、給じん装置2を介して順次、熱分解炉である流動床式のガス化炉3に投入する。この投入された廃棄物はガス化炉3の流動床23(流動層)でガス化され、ガス化された可燃分は灰分とともに後段の溶融炉4に送られ、ここで可燃分は燃焼し、灰分は溶融される。溶融した灰分は溶融スラグとなって溶融炉底部の出滓口から排出される。
As shown in FIG. 1, the waste A stored in the pit 1 is picked up by a crane, put into a hopper, crushed to an appropriate size, conveyed by a conveyor, and sequentially heated via a
一方、ガス化炉3の流動床23の底部には不燃物抜き出し口が設置されており、不燃物と流動媒体としての砂とはスクリューフィーダー5によって炉外へ排出される。スクリューフィーダー5から排出された砂と不燃物は、砂分級器6(流動媒体分級装置)で分別され、篩下の砂は返送ラインを経て砂循環コンベア(図示せず)で流動砂返送口まで運ばれて炉内に戻される。一方、不燃物は、砂分級器6の不燃物排出口より系外へと排出される。
On the other hand, an incombustible material outlet is provided at the bottom of the fluidized
次に、砂分級器6について、説明する。砂分級器6は、一定の目開き(砂通過間隔)をもったスクリーンが備えられた振動篩いである。図2〜図4を参照すると、砂分級器6の入口部には、スクリューフィーダー5前端部の出口の排出ダクトに対向するように受け板13が備えられ、これに続いてスクリーン部8が設けられている。
Next, the sand classifier 6 will be described. The sand classifier 6 is a vibrating sieve provided with a screen having a constant mesh (sand passage interval). Referring to FIGS. 2 to 4, a
本実施の形態においては、砂分級器6のスクリーン部8が、例えば2〜4mm幅の砂通過間隙17をおいて平行状にかつ砂の流れの方向に対して直交状に配置された多数のスクリーン板15を備えている。なお、各スクリーン板15には、後方下向きの傾斜部16が連なって設けられ、各スクリーン板15の傾斜部16が、砂通過間隙17の下側に位置するものとなされている。
In the present embodiment, the
砂分級器6のスクリーン板は、運転が長期間継続すると砂や不燃物等との接触により摩耗し、目開きが徐々に広がっていく。そして、摩耗が進むと新しいスクリーン板と交換されることとなる。 When the operation is continued for a long time, the screen of the sand classifier 6 is worn by contact with sand, incombustibles, etc., and the opening is gradually widened. And when wear progresses, it will be replaced with a new screen plate.
次に、本実施形態に係る流動媒体分散装置の劣化を検知する方法について図5に基づいて説明する。図5は、本実施形態に係るガス化炉内の流動層の温度検出手段及び砂分級器劣化検知手段を備えるガス化炉の概略構成図である。 Next, a method for detecting deterioration of the fluid medium dispersion device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a gasification furnace including a fluidized bed temperature detection means and a sand classifier deterioration detection means in the gasification furnace according to the present embodiment.
図5に示すように、本実施形態に係るガス化炉には、温度計測装置(温度測定手段)21と演算器(砂分級器劣化検知手段)22が備えられている。 As shown in FIG. 5, the gasification furnace according to the present embodiment includes a temperature measurement device (temperature measurement means) 21 and a calculator (sand classifier deterioration detection means) 22.
温度計測装置21は、流動床23の複数箇所に設置され(図示では2つの温度計測装置21A,21B)、一定周期毎に流動床23の所定箇所の砂層温度(流動層温度)を計測する。尚、温度計測装置21で砂層温度を計測する周期は、ガス化炉の場合、その制御系の周期と同じでも良いし、異なっていても良い。ここで、温度計測装置21は、流動化空気を少なくしたときにごみが滞留しやすい場所に1つ設置するとともに、その場所から最も温度が伝わりにくい場所に1つ以上設置するのが好ましい。例えば、廃棄物が投入される位置(廃棄物投入口の下付近の砂層内)に1つ設置し、そこから距離の遠い位置にもう1つ設置する。これらの場所は、炉の形状、流動化空気の吹き込み場所、廃棄物の投入口、流動媒体の量などに応じて変化させると良い。また、別の温度測定装置21の設置箇所としては炉壁近傍であって炉壁に接触しない箇所に複数設置し、更に炉内中央部に設置しても良い。
また、温度計測装置21は、熱電対を利用した温度計測装置を用いる。そして、複数の温度計測装置21から出力された複数の信号は、演算器22に入力され、複数の信号処理をした流動床23の温度の温度計測値として用いられる。
The
The
演算器22は、温度計測装置21から入力された複数の温度計測値から温度差を算出し、算出した各箇所の温度差を指標として、砂分級器6のスクリーン板15の摩耗の状況(磨耗の有無あるいはその程度)を検知し、この温度差が一定の値すなわち閾値以上となったときに、自動的にアラームを出すように設定されている。アラームを出す温度差の閾値は、5〜10℃とするのが好ましい。
The
より具体的に砂分級器6のスクリーン板15の摩耗について示すと、通常、流動層の底部から抜き出された砂及び不燃物は、砂分級器である振動篩により分級され、粒径の小さい砂は振動篩を通過して振動篩下部にて集められ、流動媒体循環経路を通じて流動層へと戻される。一方、不燃物や凝集して粒径の大きくなった砂は篩い上に残留し、最終的に系外へと排出される。スクリーン板が摩耗していない場合、所定の粒径の砂のみ循環されるが、スクリーン板が摩耗するにつれ粒径の大きな砂や不燃物が振動篩を通過し流動層へと循環される。流動層においては所定の粒径以下の砂が大部分を占める場合は流動性が良く流動層内の温度が均一となっている。ここで、スクリーン板が摩耗すると篩の目が大きくなるため循環される砂に粒径の大きなものが混在するようになる。粒径が大きくなると流動空気による層内の流動状態も不均一になるため、流動層内の温度にバラツキが出ることとなる。これにより、砂分級器の劣化を検知することができ、タイムリーなメンテナンスを実施することができ、より安定した熱分解炉の運転を実現することができる。
尚、上記実施の形態では、熱分解炉は、流動床式のガス化炉としたが、流動床式焼却炉であってもよい。
More specifically, when the wear of the
In the above embodiment, the pyrolysis furnace is a fluidized bed type gasification furnace, but may be a fluidized bed type incinerator.
(実施例)
熱分解炉として流動床式ガス化炉を用い、ガス化炉内における流動層の2箇所(ガス化炉の炉壁から200mmかつ炉底から300mm離れた対向する位置)の温度を熱電対により継続して測定するとともに、砂分級器のスクリーン板の摩耗を確認した。砂分級器6のスクリーン部8の当初の砂通過間隙(目開き)を3mmとした。
その結果、温度の差が無い時期(具体的にはそれぞれの温度差が5℃未満)には、スクリーンの摩耗は許容範囲であったが、砂層温度の差が10℃になった時点でスクリーンを目視したところ、図6のように部分的にスクリーンの目開きが大きくなっており、許容範囲(目開き4.5mm)を超えている箇所もあることが確認された。
さらに、それらの時期のスクリーンを通過した砂の粒径を測定したところ、砂層温度の差が無い時期では、砂の粒径が3mm以上の割合が5%未満であったが、上記の砂層温度の差が10℃になった時点では、砂の粒径が3mm以上の割合が10%以上となっており、粒径が大きな粒子の割合が増え、粒径分布も広がっていることも確認できた。
スクリーンの摩耗を確認した後、新品のスクリーンに交換した結果、流動層の2箇所の温度差はなくなり、スクリーンを通過した砂の粒径も上記の砂層温度の差が無い時期と同様になった。
従って、アラームを出す温度差の閾値は、5〜10℃とするのが好ましい。
(Example)
Using a fluidized bed gasification furnace as the pyrolysis furnace, the temperature of two fluidized bed locations in the gasification furnace (opposite positions 200 mm away from the furnace wall of the gasification furnace and 300 mm away from the furnace bottom) is continued with a thermocouple. And the wear of the screen plate of the sand classifier was confirmed. The initial sand passage gap (opening) of the
As a result, when there is no temperature difference (specifically, each temperature difference is less than 5 ° C), the screen wear was acceptable, but when the sand layer temperature difference became 10 ° C, the screen As shown in FIG. 6, it was confirmed that the screen opening was partially enlarged as shown in FIG.
Furthermore, when the particle size of the sand that passed through the screens at those times was measured, the ratio of the sand particle size of 3 mm or more was less than 5% when there was no difference in the sand layer temperature. When the difference in temperature reaches 10 ° C., the ratio of the sand particle size of 3 mm or more is 10% or more, and it can be confirmed that the ratio of the large particle size is increased and the particle size distribution is widened. It was.
After confirming the wear of the screen, as a result of replacing it with a new screen, the temperature difference between the two fluidized beds disappeared, and the particle size of the sand that passed through the screen became the same as the time when there was no difference in the temperature of the sand layer. .
Therefore, it is preferable that the temperature difference threshold value for issuing an alarm is 5 to 10 ° C.
実施例の結果からも明らかなように、発明に係る廃棄物の熱分解設備の運転方法によれば、流動床の複数箇所の温度を測定するだけで、容易に流動媒体分級装置の劣化を検知できる。よって、低コストでタイムリーな維持管理ができるようになる。 As is apparent from the results of the examples, according to the operation method of the waste pyrolysis equipment according to the invention, it is possible to easily detect the deterioration of the fluid medium classifier simply by measuring the temperatures at a plurality of locations in the fluidized bed. it can. Therefore, timely maintenance management can be performed at a low cost.
なお、前記実施形態及び実施例の説明においては、温度計測装置21から入力された複数の温度計測値から各箇所の温度差を演算器22により算出し、この算出値が一定の値(閾値)以上となったときに、分級スクリーンに劣化があるものとして判断したが、流動床(砂層)内での温度が分級スクリーンの劣化とは直接関係しない他の要因により、一時的に各箇所で変化し、この結果として、温度計測のタイミングによっては前記温度差の算出値が一時的に大きくなって閾値以上となる場合もあり得る。
従ってこれらの誤差情報を排除すべく、例えば(1)閾値以上の温度差となる各箇所の温度計測値が複数回継続したとき、(2)各箇所での一定期間における温度計測値の平均値が閾値以上となる温度差となったとき、(3)各箇所での一定期間における温度計測値の差の平均値が閾値以上となる温度差となったとき、などの条件を満たしたときに分級スクリーンの劣化があるとしてアラームを発するように設定することも有用であり、これらの形態についても本願の技術思想の範囲内である。
また、前記実施形態及び実施例の説明においては、流動床式熱分解炉としてガス化炉としたが、ガス化炉に限らず流動床式の焼却炉も本願の技術的思想の範囲内である。
In the description of the embodiments and examples, the temperature difference at each location is calculated by the
Accordingly, in order to eliminate such error information, for example, (1) when the temperature measurement values at each location where the temperature difference is equal to or greater than the threshold value continues multiple times, (2) the average value of the temperature measurement values at each location for a certain period When the temperature difference becomes greater than or equal to the threshold value, (3) When the average value of the difference between the temperature measurement values in a certain period at each location is equal to or greater than the threshold value, or when the condition is satisfied It is also useful to set an alarm so that the classification screen is deteriorated, and these forms are also within the scope of the technical idea of the present application.
Further, in the description of the embodiment and examples, a gasification furnace is used as a fluidized bed type pyrolysis furnace, but not only a gasification furnace but also a fluidized bed type incinerator is within the scope of the technical idea of the present application. .
3:ガス化炉(熱分解炉) 6:砂分級器(流動媒体分級装置)
8:スクリーン部 21:温度計測装置(温度測定手段)
22:演算器(砂分級器劣化検知手段) 23:流動床(流動層)
3: Gasification furnace (pyrolysis furnace) 6: Sand classifier (fluid medium classifier)
8: Screen part 21: Temperature measuring device (temperature measuring means)
22: Calculator (sand classifier deterioration detection means) 23: Fluidized bed (fluidized bed)
Claims (2)
前記温度測定手段にて前記流動床の複数箇所の温度を計測し、計測した温度に基づいて各箇所の温度差を算出し、この温度差を指標として前記流動媒体分級装置の劣化を検知することを特徴とする流動床式熱分解炉の運転方法。 A pyrolysis furnace having a fluidized bed for fluidizing the fluidized medium, temperature measuring means for measuring the temperature of the fluidized bed, a fluidized medium classifying device for classifying the fluidized medium extracted from the pyrolysis furnace, and An operation method of a thermal decomposition treatment facility provided with a fluid medium circulation path for circulating a fluid medium classified by a fluid medium classifier to the fluidized bed,
Measuring the temperature at a plurality of locations in the fluidized bed with the temperature measuring means, calculating a temperature difference at each location based on the measured temperature, and detecting deterioration of the fluidized medium classifier using this temperature difference as an index. A method for operating a fluidized bed pyrolysis furnace characterized by the above.
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