JP2010096444A

JP2010096444A - 乾留ガス化炉

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Publication number: JP2010096444A
Application number: JP2008268575A
Authority: JP
Inventors: Masamoto Kaneko; 正元金子
Original assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Current assignee: Kinsei Sangyo Co Ltd
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2010-04-30
Anticipated expiration: 2028-10-17
Also published as: JP5256558B2

Abstract

【課題】廃棄物の一部を燃焼させつつ燃焼熱により廃棄物の残部を乾留して可燃性ガスを生じさせる乾留ガス化炉であって、乾留ガス化炉の下部に形成した着火口５において廃棄物に着火する着火手段と６と、乾留ガス化炉内に炉底部から酸素を供給する第１の酸素供給手段７とを備えるものにおいて、炉内での余剰酸素による異常燃焼を生ずることなく火床の生成を促進できるようにする。
【解決手段】乾留ガス化炉１内に着火口５と着火口５に隣接する部分との少なくとも一方から酸素を供給する第２の酸素供給手段８を備える。着火手段６の作動中及び廃棄物に着火して着火手段６の作動を停止した後も所定時期まで第１の酸素供給手段７からの酸素供給量を所定の少量に制限した状態で第２の酸素供給手段８から酸素を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄物を収納すると共に、廃棄物の一部を燃焼させつつ燃焼熱により廃棄物の残部を乾留して可燃性ガスを生じさせる乾留ガス化炉に関する。

従来、この種の乾留ガス化炉として、乾留ガス化炉の下部に形成した着火口において廃棄物に着火する着火バーナから成る着火手段と、乾留ガス化炉内に炉底部から酸素を供給する酸素供給手段とを備えるものは知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このものでは、乾留ガス化炉で発生した可燃性ガスを燃焼させる燃焼炉を設けている。燃焼炉は、炉内に燃焼炎を吹き込む助燃バーナを備えている。

ところで、廃棄物の焼却処理によるダイオキシン類の排出を防止するためには、廃棄物を８００℃以上の温度に２秒以上滞留させて、生成したダイオキシン類を完全に熱分解させることが有効とされている。そこで、廃棄物の着火で発生した可燃性ガスを助燃バーナを燃焼させつつ燃焼炉で燃焼させ、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉内の温度が８００℃以上に維持できるようになったときに、助燃バーナの燃焼を停止するようにしている。

ここで、助燃バーナの燃焼時間を短縮して燃料消費量を低減するには、廃棄物への着火後に火床の生成を促進し、可燃性ガスの発生量を早期に増加させる必要がある。また、廃棄物は最終的に灰化されるが、着火から灰化完了までのトータル運転時間を短縮する上でも火床の生成を促進する必要がある。

然し、廃棄物がゴム屑のスカム乾燥物や自動車シュレッダーダスト等の比重の大きなものである場合、乾留ガス化炉の下部では廃棄物が自重で押し潰され、火移りしにくくなって、火床の生成に時間がかかることがある。この場合、酸素供給手段により乾留ガス化炉の炉底部から供給する酸素量を、廃棄物に着火して着火手段の作動を停止した後も暫くの間は増量して、火床の生成を促進することが考えられる。

然し、これでは以下の不具合を生ずる。即ち、着火手段により着火するのは、着火口の近傍に存在する廃棄物であって、着火口から離れた炉底部の部分から供給される酸素は、この部分に存する廃棄物に火移りするまでは、燃焼に寄与しない余剰酸素となる。そして、余剰酸素が可燃性ガスと混合して、乾留ガス化炉内での異常燃焼を起し易くなる。
特許第２９２７６８９号公報

本発明は、以上の点に鑑み、炉内での異常燃焼を生ずることなく火床の生成を促進できるように乾留ガス化炉を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、廃棄物を収納すると共に、廃棄物の一部を燃焼させつつ燃焼熱により廃棄物の残部を乾留して可燃性ガスを生じさせる乾留ガス化炉であって、乾留ガス化炉の下部に形成した着火口において廃棄物に着火する着火手段と、乾留ガス化炉内に炉底部から酸素を供給する第１の酸素供給手段とを備えるものにおいて、乾留ガス化炉内に着火口と着火口に隣接する部分との少なくとも一方から酸素を供給する第２の酸素供給手段を備え、着火手段の作動中及び廃棄物に着火して着火手段の作動を停止した後も所定時期まで第１の酸素供給手段からの酸素供給量を所定の少量に制限した状態で第２の酸素供給手段から酸素を供給することを特徴とする。

本発明によれば、着火口の近傍に存在する着火した廃棄物に第２の酸素供給手段から集中的に酸素が供給される。従って、第１の酸素供給手段からの酸素供給量を少量に制限しても、第２の酸素供給手段から供給される酸素により着火口近傍の廃棄物からそれより内方に存する廃棄物に早期に火移りして、火床の生成が促進される。また、第２の酸素供給手段から供給される酸素は廃棄物の燃焼で消費されるから、第１の酸素供給手段からの酸素供給量を少量に制限することと相俟って、余剰酸素と可燃性ガスとの混合による乾留ガス化炉内での異常燃焼を防止できる。

但し、第２の酸素供給手段を作動させ続けると、乾留ガス化炉の中、上層部の廃棄物にまで火移りし、中、上層部の廃棄物の乾留が阻害される。そこで、着火手段の作動停止後の所定時期に第２の酸素供給手段の作動を停止している。尚、この所定時期は、着火手段の作動停止から所定時間経過したときとすることも可能であるが、着火口より上方部分の炉内温度を検出する温度センサを設け、温度センサの検出温度が所定温度に上昇したときを所定時期とすることが望ましい。これによれば、中、上層部の廃棄物への火移りを生じない範囲で第２の酸素供給手段を最大限作動させ、火床の生成を促進できる。

また、乾留ガス化炉で発生するガス中の酸素濃度は、火床の成長に伴い、廃棄物の燃焼による酸素消費量の増加と乾留による可燃性ガスの増加とで次第に減少する。従って、乾留ガス化炉で発生するガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを設け、酸素濃度センサの検出濃度が所定濃度に低下したときに第２の酸素供給手段からの酸素供給を停止するようにしても良い。

図１を参照して、１は本発明の実施形態の乾留ガス化炉を示している。乾留ガス化炉１は、ゴム屑のスカム乾燥物や自動車シュレッダーダスト等の廃棄物を収納し、廃棄物の一部を燃焼させつつ燃焼熱により廃棄物の残部を乾留して可燃性ガスを生じさせるものである。そして、乾留ガス化炉１と、乾留ガス化炉１で発生した可燃性ガスを燃焼する燃焼炉２とで乾留ガス化焼却装置を構成している。

乾留ガス化炉１の上面部分には、開閉自在な扉３ａを有する投入口３が形成され、該投入口３から廃棄物が乾留ガス化炉１内に投入される。乾留ガス化炉１の周壁部には、冷却構造としてのウォータージャケット４が形成されている。また、乾留ガス化炉１は、その周壁部の下部に形成した着火口５に臨む着火手段たる着火バーナ６と、乾留ガス化炉１内に炉底部から酸素を供給する第１の酸素供給手段７と、着火口５及びこれに隣接する部分から乾留ガス化炉１内に酸素を供給する第２の酸素供給手段８とを備える。着火口５の外端には、アクチュエータ５ａにより開閉されるシャッター５ｂが設けられている。そして、シャッター５ｂを開いた状態で着火バーナ６に点火し、該バーナ６の燃焼炎を着火口５を介して乾留ガス化炉１内の下部に吹き込み、廃棄物に着火させるようにしている。

乾留ガス化炉１は、第１の酸素供給手段７の構成要素として、乾留ガス化炉１の炉底部の下側に設けた空室９と、炉底部の全域に亘って多数形成した給気孔１０とを備えている。また、乾留ガス化炉１は、第２の酸素供給手段８の構成要素として、着火口５内に挿入された給気ノズル１１_１と、図２に示す如く着火口５に隣接する周壁部の部分に挿通した給気ノズル１１_２とを備えている。そして、送風機１２からの酸素（空気）を調整弁１３を介して空室９に送り、空室９から給気孔１０を介して乾留ガス化炉１内に酸素を供給し、また、送風機１２からの酸素を開閉弁１４を介して給気ノズル１１_１，１１_２に送り、給気ノズル１１_１，１１_２により着火口５及び着火口５に隣接する部分から乾留ガス化炉１内に酸素を供給するようにしている。

乾留ガス化炉１の周壁部の上部にはガス取出し口１５が形成されている。そして、乾留ガス化炉１内での廃棄物の乾留により発生した可燃性ガスをガス取出し口１５に接続したガス管１６を介して燃焼炉２に導入している。燃焼炉２には、送風機１２から調整弁１７を介して酸素が供給される。そして、乾留ガス化炉１からの可燃性ガスと酸素とを燃焼炉２内で混合させて燃焼させるようにしている。

また、燃焼炉２は、燃焼炉２内に燃焼炎を吹出す助燃バーナ１８を備えている。そして、助燃バーナ１８の燃焼により燃焼炉２内の温度をダイオキシン類の熱分解が可能な８００℃以上に上昇させる暖機運転を行い、暖機運転後に着火バーナ６の燃焼により乾留ガス化炉１内の廃棄物に着火し、廃棄物の着火後に発生する可燃性ガスを助燃バーナ１８を燃焼させつつ燃焼炉２で燃焼させ、可燃性ガスのみの燃焼で燃焼炉２内の温度が８００℃以上に維持できるようになったときに、助燃バーナ１８の燃焼を停止するようにしている。

ここで、助燃バーナ１８の燃焼時間を短縮して燃料消費量を低減するには、乾留ガス化炉１での廃棄物への着火後に火床の生成を促進し、可燃性ガスの発生量を早期に増加させる必要がある。廃棄物への着火から灰化完了までのトータル運転時間を短縮する上でも、火床の生成を促進する必要がある。然し、廃棄物がゴム屑のスカム乾燥物や自動車シュレッダーダスト等の比重の大きなものである場合、乾留ガス化炉１の下部では廃棄物が自重で押し潰され、火移りしにくくなって、火床の生成に時間がかかることがある。

この場合、第１の酸素供給手段７からの酸素供給量を増量して、火床の生成を促進することが考えられる。然し、着火口５から離れた炉底部の部分から供給される酸素は、この部分に存する廃棄物に火移りするまでは、燃焼に寄与しない余剰酸素となる。そのため、第１の酸素供給手段７からの酸素供給量を増量したのでは、余剰酸素量が増し、この余剰酸素が可燃性ガスと混合して、乾留ガス化炉１内での異常燃焼を起し易くなる。

そこで、本実施形態では、着火バーナ６の燃焼中及び廃棄物に着火して着火バーナ６の燃焼を停止した後も暫くの間は、第１の酸素供給手段７からの酸素供給量を所定の少量に制限した状態で第２の酸素供給手段８から酸素を供給している。これによれば、着火口５の近傍に存在する着火した廃棄物に第２の酸素供給手段８から集中的に酸素が供給され、この廃棄物より内方に存する廃棄物に早期に火移りして、火床の生成が促進される。また、第２の酸素供給手段８から供給される酸素は廃棄物の燃焼で消費されるから、第１の酸素供給手段７からの酸素供給量を少量に制限することと相俟って、余剰酸素と可燃性ガスとの混合による乾留ガス化炉１内での異常燃焼を防止できる。

但し、第２の酸素供給手段８を作動させ続けると、乾留ガス化炉１の中、上層部の廃棄物にまで火移りし、中、上層部の廃棄物の乾留が阻害される。そこで、本実施形態では、着火口５より所定距離（例えば、３００ｍｍ）だけ上方に位置する炉内部分の温度を検出する温度センサ１９を設け、この温度センサ１９の検出温度が所定温度に上昇したときに第２の酸素供給手段８からの酸素供給を停止するようにしている。以下、その詳細について図３を参照して説明する。

着火バーナ６の燃焼開始時に、調整弁１３を小開度（例えば、全開開度の２０％の開度）に開いて、第１の酸素供給手段７から少量の酸素を供給すると共に、開閉弁１４を開いて第２の酸素供給手段８（給気ノズル１１_１，１１_２）からも酸素を供給する。尚、第１の酸素供給手段７からの酸素供給量は、火移りしていない部分に供給される余剰酸素によって可燃性ガスの異常燃焼を生じないように、必要最小限の量に設定される。そして、温度センサ１９の検出温度が所定の着火判別温度Ｔａ（例えば、７０℃）に上昇したとき、廃棄物に着火したと判断して着火バーナ６の燃焼を停止する。一方、着火バーナ６の燃焼停止後も第１の酸素供給手段７からの酸素供給量を少量に制限したまま、第２の酸素供給手段８からの酸素供給を継続して、火床の生成を促進する。尚、温度センサ１９はウォータージャケット４に貫通しているため、温度センサ１９の検出温度は実際の温度より低くなる。

次に、温度センサ１９の検出温度が中、上層部の廃棄物への火移りを生じない範囲で可及的に高く設定した所定の限界温度Ｔｂ（例えば、１３０℃）に上昇したとき、開閉弁１４を閉弁して、第２の酸素供給手段８からの酸素供給を停止する。これにより、中、上層部の廃棄物にまで火移りすることが防止される。尚、第２の酸素供給手段８からの酸素供給を停止すると、吹き込み口５の近傍の火の勢いが衰えて、温度センサ１９の検出温度が低下する。

その後は乾留ガス化炉１内に第１の酸素供給手段７からのみ酸素が供給される。尚、図示しないが、調整弁１３の開度は、酸素供給量を下層部の廃棄物の継続的な部分燃焼に必要な程度に制限しつつ、段階的に徐々に増大される。火床の生成が完了すると、燃焼熱により中、上層部の廃棄物の乾留が活発化して、乾留により発生する可燃性ガスの量が増える。その結果、可燃性ガスが燃焼炉２で８００℃以上の温度で安定して燃焼するようになり、助燃バーナ１８の燃焼が停止される。

本実施形態では、上記の如く第２の酸素供給手段８からの酸素供給により火床の生成が促進されるため、早期に可燃性ガスの発生量が増える。従って、助燃バーナ１８の燃焼時間が短縮され、燃料消費量が低減される。

ところで、乾留ガス化炉１で発生するガス中の酸素濃度は、火床の成長に伴い、廃棄物の燃焼による酸素消費量の増加と乾留による可燃性ガスの増加とで次第に減少する。従って、乾留ガス化炉１の上部やガス管１６に乾留ガス化炉１で発生するガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを設け、この酸素濃度センサで検出される酸素濃度が所定濃度（例えば、１７％）に低下したときに第２の酸素供給手段８からの酸素供給を停止するようにしても良い。

また、着火バーナ６の燃焼停止時点から所定時間経過したところで第２の酸素供給手段８からの酸素供給を停止することも可能である。但し、温度センサ２０の検出温度や酸素濃度センサの検出濃度に基づいて第２の酸素供給手段８からの酸素供給の停止時期を決定した方が、中、上層部の廃棄物への火移りを生じない範囲で第２の酸素供給手段８を最大限作動させることができ、有利である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、第２の酸素供給手段８を着火口５及び着火口５に隣接する部分から乾留ガス化炉１内に酸素を供給するものに構成しているが、第２の酸素供給手段８は、着火口５のみ或いは着火口５に隣接する部分のみから酸素を供給するものであっても良い。

また、上記実施形態の開閉弁１４に代えて調整弁を設け、温度センサ２０の検出温度がある程度上昇したら調整弁の開度を全開から徐々に減少させ、所定温度に上昇したところで調整弁を全閉するようにしても良い。

また、上記実施形態では、着火手段として着火バーナ６を用いているが、電気ヒータガンや電気プラズマガンを用いてもよく、更には、ライター等の手動式の着火手段を用いることも可能である。

本発明の実施形態の乾留ガス化炉を具備する乾留ガス化焼却装置の構成を示す説明図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した要部に拡大切断平面図。実施形態の乾留ガス化炉に備える温度センサの検出温度と、第１の酸素供給手段用の調整弁の開度と、第２の酸素供給手段用の開閉弁の開閉と、着火バーナのオンオフとの関係を示すグラフ。

符号の説明

１…乾留ガス化炉、５…着火口、６…着火バーナ（着火手段）、７…第１の酸素供給手段、８…第２の酸素供給手段、１９…温度センサ。

Claims

廃棄物を収納すると共に、廃棄物の一部を燃焼させつつ燃焼熱により廃棄物の残部を乾留して可燃性ガスを生じさせる乾留ガス化炉であって、乾留ガス化炉の下部に形成した着火口において廃棄物に着火する着火手段と、乾留ガス化炉内に炉底部から酸素を供給する第１の酸素供給手段とを備えるものにおいて、
乾留ガス化炉内に着火口と着火口に隣接する部分との少なくとも一方から酸素を供給する第２の酸素供給手段を備え、着火手段の作動中及び廃棄物に着火して着火手段の作動を停止した後も所定時期まで第１の酸素供給手段からの酸素供給量を所定の少量に制限した状態で第２の酸素供給手段から酸素を供給することを特徴とする乾留ガス化炉。
前記着火口より上方部分の炉内温度を検出する温度センサを備え、前記所定時期は、温度センサの検出温度が所定温度に上昇したときであることを特徴とする請求項１記載の乾留ガス化炉。
前記乾留ガス化炉で発生するガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを備え、前記所定時期は、酸素濃度センサの検出濃度が所定濃度に低下したときであることを特徴とする請求項１記載の乾留ガス化炉。