JP2013133983A - 複合施設における焼却炉の燃焼促進方法及び複合施設 - Google Patents
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Abstract
【課題】 発酵槽で生成されたバイオガスの有効利用を図ると共に、焼却炉のストーカが設けられている燃焼室内にバイオガスの燃焼排ガスを投入することで、緩慢燃焼を行なって燃焼を促進し、ＣＯ及びＮＯＸの発生を低減させることができる複合施設における焼却炉の燃焼促進方法を提供すること。
【解決手段】 バイオマスを発酵させるための発酵槽１２と、発酵槽１２で生成されたバイオガスを燃焼させるための燃焼器１５と、この燃焼器１５から排出されるバイオガスの燃焼排ガスが吹き込まれる焼却炉１７とを備える複合施設１１における焼却炉１７の燃焼促進方法であって、バイオガスの燃焼排ガスを、焼却炉１７のストーカが設けられている一次燃焼室１８に吹き込む構成。
【選択図】 図１
【解決手段】 バイオマスを発酵させるための発酵槽１２と、発酵槽１２で生成されたバイオガスを燃焼させるための燃焼器１５と、この燃焼器１５から排出されるバイオガスの燃焼排ガスが吹き込まれる焼却炉１７とを備える複合施設１１における焼却炉１７の燃焼促進方法であって、バイオガスの燃焼排ガスを、焼却炉１７のストーカが設けられている一次燃焼室１８に吹き込む構成。
【選択図】 図１
Description
本発明は、バイオマスを発酵させる発酵槽で発生したバイオガスを燃焼器で燃焼させ、得られた燃焼排ガスを焼却炉に吹き込むようにした複合施設における焼却炉の燃焼促進方法及び複合施設に関する。
従来のごみ焼却プラントでは、ごみ焼却炉からの排ガスを熱源として、蒸気を発生させるボイラを設けて、ごみ焼却炉から排出される廃熱を回収している。そして、ボイラの蒸気ドラムから出てくる蒸気を過熱器で過熱し、蒸気ヘッダを介して蒸気タービンに導き、発電機を作動させて発電するようになっているものがある。
この場合、焼却炉の排ガス中には、ごみ中に含まれる塩素分等の燃焼によって発生する塩化水素等の腐食性成分が含まれているために、ボイラの過熱器管の腐食を防止する目的から、過熱器の表面温度を許容温度未満とするような対策が行なわれている。
このように、過熱器の温度を許容温度未満となるようにして、過熱蒸気を蒸気タービンに供給する場合、エネルギの有効利用が十分に図れず発電効率が低くなる。
そこで、このボイラの過熱器を別置きとした独立過熱器とし、この独立過熱器に腐食性の少ない燃料を供給して、更に高温の過熱蒸気にする方法が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
この蒸気の高温化方法によると、過熱器の腐食の問題を生じさせずに、過熱蒸気の温度を高めて、高い発電効率で蒸気タービンを運転することができる。
また、この独立過熱器から排出される腐食性の少ないバイオガスの燃焼排ガスは、焼却炉のストーカが配置されている一次燃焼室の下流に設けられている二次燃焼室に吹き込まれて熱回収が行なわれている。
一方、ごみ焼却プラントは燃焼の安定化のために、未燃ガスを燃焼させる空気（二次燃焼用空気）のみを使用して、ごみを燃焼させた際に排出される未燃排ガスの再燃焼を行っているものがある。しかし、二次燃焼用空気のみでは、未燃排ガスとの混合が不足することによる一酸化炭素（ＣＯ）濃度の悪化や、また空気中の酸素（Ｏ２）濃度が高いことによる局部燃焼が原因で窒素酸化物（ＮＯＸ）濃度の悪化が発生することがあった。
そこで、Ｏ２濃度が空気よりも低い焼却炉での燃焼後の排ガスを再循環させて焼却炉内に再投入する排ガス再循環システムを採用することにより、混合撹拌の促進による燃焼排ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度の低減や、Ｏ２濃度が低いことによる局部燃焼抑制によって、窒素酸化物（ＮＯＸ）濃度の低減を行ってきている。
しかし、再循環ガスの組成は、焼却炉内の燃焼状況に影響を受け、Ｏ２濃度が低い場合には、上記効果が出にくいことがあった。更に、再循環ガスは排ガス処理工程の途中から抜き出した場合には、完全な排ガス処理が行われていないことから腐食性をもち、ガスリークが発生した際には周囲の機器の汚損や周囲の環境の悪化が発生する恐れがあった。
上記特許文献１のように、従来の蒸気の高温化方法では、独立過熱器から排出される腐食性の少ないバイオガスの燃焼排ガスを焼却炉の二次燃焼室に吹き込むことにより熱回収のみが行なわれているが、一次燃焼室における燃焼状態は考慮されていない。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、バイオガスの燃焼排ガスの投入位置をストーカが設けられている燃焼室とすることで、ごみの燃焼時に生成されるＣＯやＮＯＸを抑制することができる燃焼が可能となるものであり、発酵槽で生成されたバイオガスの有効利用を図ると共に、焼却炉の燃焼室内にバイオガスの燃焼排ガスを投入することで、緩慢燃焼を行なって燃焼を促進し、ＣＯ及びＮＯＸの発生を低減させることができる複合施設における焼却炉の燃焼促進方法及び複合施設を提供することを目的としている。
本発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法は、バイオマスを発酵させてバイオガスを生成するための発酵槽と、前記バイオガスを燃焼させるための燃焼器と、廃棄物を焼却するための焼却炉とを備える複合施設における焼却炉の燃焼促進方法であって、前記発酵槽で生成されたバイオガスを前記燃焼器で燃焼させ、その燃焼排ガスを、前記焼却炉のストーカが設けられている燃焼室に吹き込むことを特徴とするものである。
本発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法によれば、発酵槽で生成されたバイオガスを燃焼器で燃焼させ、この燃焼によって生成されたバイオガスの燃焼排ガスを、ストーカが設けられている燃焼室に吹き込むことができる。これによって、発酵槽で生成されたバイオガスの有効利用を図ることができると共に、燃焼室内で緩慢燃焼を行なわせることによって、燃焼を促進することができる。このように、緩慢燃焼を行うことができるのは、燃焼排ガスが、空気よりも酸素濃度が低いことも要因の１つとなっている。
この発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法において、バイオガスの燃焼排ガスを、前記燃焼室内の未燃ガスを燃焼させる空気の一部として使用するものとすることができる。
このようにすると、バイオガスの燃焼排ガスは、焼却炉から排出される排ガスを焼却炉内に戻す排ガス再循環の排ガスよりも酸素濃度が高く、更に、燃焼排ガスの組成は、焼却炉での燃焼の影響を受けないので、廃棄物及び未燃ガスの燃焼が安定的に促進され、局部燃焼が抑制されることにより、ＮＯＸが低減し、燃焼排ガスが混合撹拌されることで、不完全燃焼ガス（ＣＯ）が完全燃焼又はそれに近い燃焼を行ってＣＯを低減することができる。
この発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法において、前記発酵槽で生成されたバイオガスを前記燃焼室に吹き込むものとすることができる。
このようにすると、発酵槽で余剰なバイオガスが生じた際には、バイオガスを燃焼室に直接に吹き込むことができ、燃焼室内の廃棄物の燃焼域を適切に保つことが可能になることや、バイオガスの燃焼によって発生する燃焼熱により、炉内温度が高められ、ボイラの熱回収率を向上させることができる。
この発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法において、前記燃焼室の側壁若しくは天井、又はその両方には、複数のガス供給口部が設けられ、これら複数のガス供給口部のうち所望の前記ガス供給口部からバイオガスの燃焼排ガス若しくはバイオガス、又は両方のガスを、前記燃焼室内に吹き込むことができるようにすることができる。
このようにすると、例えば燃焼室内の燃焼状態に応じて、燃焼室内の所望の空間位置に、バイオガスの燃焼排ガス若しくはバイオガス、又は両方のガスを吹き込むことが可能となり、適切な燃焼域を得ることができる。
この発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法において、前記燃焼室の側壁若しくは天井、又はその両方には、一酸化炭素濃度を検出する複数の一酸化炭素濃度検出器が設けられ、これら複数の一酸化炭素濃度検出器で検出された測定一酸化炭素濃度に基づいて、一酸化炭素濃度の高い空間位置にバイオガスの燃焼排ガス、又はバイオガスの燃焼排ガス及びバイオガスの両方を吹き込むものとすることができる。
このようにすると、燃焼室に吹き込まれたバイオガスの燃焼排ガス、又はバイオガスの燃焼排ガス及びバイオガスの両方のガスによって、一酸化炭素濃度の高い空間位置におけるガスを撹拌することができ、これによって、緩慢燃焼、及び完全燃焼又はそれに近い燃焼を行わせることができる。その結果、ＣＯ及びＮＯＸの低減を図ることができる。そして、燃焼室内の燃焼温度の均一化を図ることができるので、ボイラでの熱回収率の向上を図ることができる。
この発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法において、前記複合施設は、前記焼却炉から排出される排ガスを利用するボイラを更に備え、前記ボイラが発生する蒸気を、前記燃焼器から排出されるバイオガスの燃焼排ガスによって過熱して過熱蒸気を高温化し、この過熱蒸気によってタービンを作動させるものとすることができる。
このようにすると、燃焼室内での燃焼が促進され、ＣＯ低減が図られている焼却炉から排出される排ガスの熱をボイラで利用することができるので、ボイラの熱回収率の向上が図られる。そして、ボイラが発生する蒸気を、燃焼器から排出されるバイオガスの燃焼排ガスによって過熱して過熱蒸気の高温化を図ることができ、ボイラの過熱器での蒸気の温度をタービンに供給される過熱蒸気の温度よりも低く抑えることができる。これによって、ボイラの過熱器での蒸気温度を過剰に高くする必要がなく、ボイラの過熱器の寿命を長引かせることができる。
この発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法において、前記焼却炉が並行流型焼却炉であるものとすることができる。
このようにすると、燃焼排ガス及び未燃ガスを、燃焼室の最下流で完全燃焼又はそれに近い燃焼が可能なように流すことができ、燃焼排ガスを燃焼室内に適切な時間だけ滞留させることができる。また、並行流型焼却炉は、ストーカ上部まで仕切り壁が入り込んでいる構造を特徴としている。よって、この仕切り壁から燃焼用空気等を燃焼室内へと吹き込むため、側壁や天井からは遠い位置となる燃焼室の中心部へもバイオガスの燃焼排ガスを吹き込むことができる。
本発明に係る複合施設は、バイオマスを発酵させるための発酵槽と、発酵槽で生成されたバイオガスを燃焼させるための燃焼器と、この燃焼器から排出されるバイオガスの燃焼排ガスが吹き込まれる並行流型焼却炉とを備える複合施設であって、バイオガスの燃焼排ガスを、前記焼却炉のストーカが設けられている燃焼室に吹き込むことを特徴とするものである。
本発明に係る複合施設によると、発酵槽で生成されたバイオガスを燃焼器で燃焼させ、この燃焼によって生成されたバイオガスの燃焼排ガスを、ストーカが設けられている燃焼室に吹き込むことができる。これによって、発酵槽で生成されたバイオガスの有効利用を図ることができる。そして、焼却炉が並行流型であるので、燃焼排ガス及び未燃ガスを、緩慢燃焼させながら燃焼室の最下流で完全燃焼又はそれに近い燃焼が可能なように流すことができ、燃焼排ガスを燃焼室内に適切な時間だけ滞留させることができる。
また、並行流型焼却炉は、ストーカ上部まで仕切り壁が入り込んでいる構造を特徴としており、この仕切り壁から燃焼室内へバイオガスの燃焼排ガスを吹き込むことができる。
これによって、燃焼室内での局部燃焼を抑制することができ、緩慢燃焼による適切な燃焼状態を確立することが可能となる。このように、緩慢燃焼を行うことができるのは、バイオガスの燃焼排ガスが、空気よりも酸素濃度が低いことも要因の１つとなっている。
一方、バイオガスの燃焼排ガスは、焼却炉から排出される排ガスを焼却炉内に戻す排ガス再循環の排ガスよりも酸素濃度が高いので、適切な吹込み位置とすることで、廃棄物及び未燃ガスの燃焼が促進され、不完全燃焼ガス（一酸化炭素）が完全燃焼又はそれに近い燃焼が行われ、ＣＯ及びＮＯＸの発生を低減することができる。
また、バイオガスの燃焼排ガスは、空気や排ガス再循環の排ガスよりも高温であるので、焼却炉内の温度の低下を防ぎ、燃焼効率の向上を図ることができる。
この発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法、及び複合施設によると、燃焼室内での局部燃焼を抑制することができ、緩慢燃焼が促進されることから、廃棄物及び未燃ガスの燃焼を促進して完全燃焼又はそれに近い燃焼を行わせることができる。これによって、ＣＯ及びＮＯＸの低減を図ることができる。
以下、本発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法、及びその方法を使用する複合施設の一実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。図１に示す複合施設１１は、バイオマス等（例えば、木質バイオマス、下水汚泥、厨介ごみ等）が供給機構（図示せず）によって供給される発酵槽１２を備えている。この発酵槽１２は、供給されたバイオマスを適切な温度、圧力下にて反応させて発酵させることができるものである。
発酵槽１２で発生したバイオガスは、生成ガス管１３に導かれる。この生成ガス管１３は、その下流側において分岐している。この一方の第１分岐ガス管１４は、燃焼器１５のガス入口部に接続されており、発酵槽１２で発生したバイオガスが、生成ガス管１３及び第１分岐ガス管１４を通って燃焼器１５のガス入口部に導入可能となっている。
そして、他方の第２分岐ガス管１６は、焼却炉１７の一次燃焼室１８に接続されており、発酵槽１２で発生したバイオガスが、生成ガス管１３及び第２分岐ガス管１６を通って一次燃焼室１８の第２ガス供給口部２０に導入可能となっている。
また、燃焼器１５のガス出口部は、燃焼排ガス管２２を介して焼却炉１７の一次燃焼室１８に接続されており、燃焼器１５で発生したバイオガスの燃焼排ガスが、燃焼排ガス管２２を通って一次燃焼室１８の第１ガス供給口部１９に導入可能となっている。
つまり、バイオガスの燃焼排ガスを、焼却炉１７内のガス化した未燃ガスを燃焼させる空気の一部として使用することができるようになっている。
このようにすると、バイオガスの燃焼排ガスは、焼却炉１７から排出される排ガスを焼却炉１７内に戻す排ガス再循環の排ガスよりも酸素濃度（Ｏ２濃度）が高く、更に、燃焼排ガスの組成は、焼却炉１７での燃焼の影響を受けないので、廃棄物及び未燃ガスの燃焼が安定的に促進され、局部燃焼が抑制されることにより、ＮＯＸが低減し、燃焼排ガスが混合撹拌されることで、不完全燃焼ガス（一酸化炭素：ＣＯ）が完全燃焼又はそれに近い燃焼を行ってＣＯを低減することができる。
次に、図１に示す焼却炉１７、廃熱ボイラ２３、タービン２４、及び発電機２５を説明する。焼却炉１７は、所謂ストーカ式の並行流型焼却炉であり、焼却炉１７の廃熱を利用して発電するための廃熱ボイラ２３、タービン２４、及び発電機２５が設けられている。
焼却炉１７は、バイオマスを含むごみ等の廃棄物（被焼却物）２６が供給されるホッパ２７を備えている。ホッパ２７は、シュート２８を介して一次燃焼室１８に繋がっており、ホッパ２７に供給された廃棄物２６は、シュート２８を通って一次燃焼室１８に送られる。一次燃焼室１８には、乾燥ストーカ２９、燃焼ストーカ３０及び後燃焼ストーカ３１が設けられている。各ストーカ２９、３０、３１の下方から一次空気が送られており、また、一次燃焼室１８の天井３２又は側壁４１（図２参照）から未燃ガスを燃焼させる空気（二次空気）（図示せず）が送られている。
一次燃焼室１８内の廃棄物２６は、まず乾燥ストーカ２９に送られ、一次空気及び一次燃焼室１８の輻射熱により乾燥され着火される。着火した廃棄物２６は、燃焼ストーカ３０に送られる。また着火した廃棄物２６からは、熱分解により可燃性ガスが発生する。この可燃性のガスは、一次空気により一次燃焼室１８の上部のガス層に送られ、このガス層にて二次空気と共に燃焼する。この燃焼に伴う熱輻射により、廃棄物２６は、更に昇温される。着火した廃棄物２６の一部は、燃焼ストーカ３０にて燃焼し、残りの未燃焼分は、後燃焼ストーカ３１へと送られる。未燃焼分の廃棄物２６は、後燃焼ストーカ３１でおき燃焼して、燃焼後に残った焼却灰は、シュート３３（図２参照）から外部へと排出される。
また、一次燃焼室１８は、図１に示すように、焼却炉１７に設けられている廃熱ボイラ２３の二次燃焼室３６に接続しており、廃棄物２６の燃焼により生じた燃焼排ガスが、一次燃焼室１８から二次燃焼室３６に送られてくる。この燃焼排ガスは、二次燃焼室３６で再度燃焼してから第１放射室３４で熱回収が行なわれ、更に、廃熱ボイラ２３の第２放射室３５を通ってエコノマイザー３７へと導かれる。その後、排ガス処理設備３８で無害化の処理が成されてから、誘引送風機３９及び煙突４０を通って大気に放出される。
このように、この焼却炉１７の一次燃焼室１８は、図２に示すように、廃棄物２６を保持する床部が、乾燥ストーカ２９、燃焼ストーカ３０及び後燃焼ストーカ３１で形成され、そして、側面部が側壁４１で形成され、上壁部が天井３２及び仕切り壁４２によって形成されている。
この一次燃焼室１８内の未燃ガスは、廃棄物２６が３つのストーカ２９〜３１上を移動する方向と並行して流れるようになっている。この焼却炉１７が並行流型焼却炉と言われる理由である。
更に、廃熱ボイラ２３の第１放射室３４及び第２放射室３５を形成するそれぞれの壁には、複数の水管（図示せず）が設けられ、これらの水管は、ボイラドラム４３に接続されている。水管内には、ボイラドラム４３から送られてくる水が流れており、水管内の水は、第１又は第２放射室３４又は３５の廃熱を回収して、その一部が蒸発して汽水となりボイラドラム４３に戻される。ボイラドラム４３に戻った汽水は、一部が気化して蒸気となっている。蒸気は、ボイラドラム４３から過熱器４４へと送られて、過熱される。また、エコノマイザー３７は、ボイラドラム４３へ供給する水を予熱するためのものである。
このように過熱されて高温高圧となった蒸気は、図１に示すように、蒸気管４６を通って独立過熱器４７に流入し、この独立過熱器４７によって、更に過熱されて高温となる。そして、この高温となった過熱蒸気は、タービン２４へと送られ、このタービン２４によって発電機２５を回転させて発電することができる。
この独立過熱器４７は、燃焼排ガス管２２のうち燃焼器１５のガス出口部に接近する位置に設けられている。この独立過熱器４７は、バイオガスが燃焼器１５で燃焼したときに発生する高温の燃焼排ガスによって、蒸気管４６を通って独立過熱器４７に流入してくる蒸気を高温に過熱することができるものである。
また、図１に示すように、排ガス処理設備３８から一部抜き出された排ガスは、排ガス再循環ガス管４８を通って、一次燃焼室１８の第３ガス供給口部２１に導入可能となっている。
因みに、図１に示す燃焼器１５におけるバイオガスの燃焼排ガスの温度Ｔ１は、約９００℃、この燃焼排ガスの独立過熱器４７の出口温度Ｔ２は、４５０〜６００℃、蒸気管４６内の独立過熱器４７に流入する過熱蒸気の温度Ｔ３は、約３５０℃以上、蒸気管４６内の独立過熱器４７から流出する過熱蒸気の温度Ｔ４は、４００℃以上である。
そして、排ガス再循環ガス管４８を通って、一次燃焼室１８の第３ガス供給口部２１に導入される排ガスは、温度Ｔ５が１５０〜２００℃であり、Ｏ２濃度Ｎ５が５〜１０％である。また、バイオガスの燃焼排ガスは、温度Ｔ２は４５０〜６００℃であり、Ｏ２濃度Ｎ２が１０〜１８％である。
また、図１に示す第１〜第３ガス供給口部１９、２０、２１は、一次燃焼室１８の天井３２、仕切り壁４２、及び側壁４１のそれぞれに対して複数ずつ設けられている。
更に、複数の第１ガス供給口部１９に接続する複数の燃焼排ガス管２２（バイオガスの燃焼排ガスが通るガス管）のそれぞれには、第１ガス弁４９が設けられている。同様に、複数の第２ガス供給口部２０に接続する複数の第２分岐ガス管１６（バイオガスが通るガス管）のそれぞれには、第２ガス弁５０が設けられ、複数の第３ガス供給口部２１に接続する複数の排ガス再循環ガス管４８のそれぞれには、第３ガス弁５１が設けられている。ただし、各図には、各ガス管２２、１６、４８、並びに、第１〜第３ガス弁４９〜５１をそれぞれ１つずつ表している。
これによって、それぞれ複数ずつ設けられている第１〜第３ガス弁４９〜５１のうち所望の第１〜第３ガス弁４９〜５１を開くことによって、一次燃焼室１８の天井３２、仕切り壁４２、及び側壁４１に設けられている所望の第１〜第３ガス供給口部１９、２０、２１から所望の１又は２以上の種類のガスを一次燃焼室１８内に吹き出すことができるようになっている。これら複数ずつ設けられている第１〜第３ガス弁４９〜５１は、図３に示す制御部５２（中央演算処理装置）によって、記憶部（図示せず）に記憶されたプログラムに従って開閉制御されるように構成されている。
更に具体的に説明すると、図１に示す一次燃焼室１８の天井３２、仕切り壁４２、及び側壁４１のそれぞれには、ＣＯ濃度を検出するための複数のＣＯ濃度検出器５３が設けられている。
そして、これら複数のＣＯ濃度検出器５３で検出された測定ＣＯ濃度に基づいて、ＣＯ濃度の高い空間位置にバイオガスの燃焼排ガス、バイオガス、及び排ガス再循環ガスのうちから所望の１又は２以上の種類のガスを、所望の流量で吹き込むことができるように、第１〜第３ガス弁４９〜５１が、図３に示す制御部５２によって開閉制御されるように構成されている。
このようにすると、一次燃焼室１８に吹き込まれた所望のバイオガスの燃焼排ガス、バイオガス、排ガス再循環ガスによって、ＣＯ濃度の高い空間位置におけるガスを撹拌することができ、適切な燃焼域を得ることができる。これによって、燃焼促進、及び完全燃焼又はそれに近い燃焼を行なうことが可能となる。その結果、ＣＯ及びＮＯＸの低減を図ることができる。そして、一次燃焼室１８内の燃焼温度の均一化を図ることができるので、ボイラ２３での熱回収率の向上を図ることができる。
ただし、図には示さないが、焼却炉１７からボイラ２３入口までの全体に複数のＣＯ濃度検出器５３を設けてあり、焼却炉１７及びボイラ２３内の全体のＣＯ濃度分布を検出できるようにして、焼却炉１７及びボイラ２３内の全体のＣＯ濃度分布が分かるようにしてある。
上記のように構成された複合施設１１における焼却炉の燃焼促進方法によれば、図１に示すように、発酵槽１２で生成されたバイオガスを燃焼器１５で燃焼させ、この燃焼によって生成されたバイオガスの燃焼排ガス、又はこのバイオガス燃焼排ガス及びバイオガスを、乾燥ストーカ２９、燃焼ストーカ３０及び後燃焼ストーカ３１が設けられている一次燃焼室１８に吹き込むことができる。これによって、発酵槽１２で生成されたバイオガスの有効利用を図ることができる。
そして、バイオガスの燃焼排ガスは、焼却炉１７内の燃焼状況の影響を受けず、腐食性も無い上にＯ２濃度も低く安定しているので、このようなバイオガスの燃焼排ガスを一次燃焼室１８に投入することによって、一次燃焼室１８における燃焼の安定化を図ることができる。
そして、この焼却炉１７が並行流型であるので、バイオガス及び廃棄物２６のそれぞれの燃焼排ガスを一次燃焼室１８の３つのストーカ２９〜３１の最下流の後燃焼ストーカ３１の位置まで流すことができ、未燃ガスを一次燃焼室１８内に適切な時間だけ滞留させることができる。更に、並行流型焼却炉１７は、ストーカ３１の上部まで仕切り壁４２が入り込んでいる構造を特徴としており、一次燃焼室１８の中心部へバイオガスの燃焼排ガスを吹き込むことができる。
これによって、一次燃焼室１８内で緩慢燃焼を行なわせることによって、燃焼を促進することができる。このように、緩慢燃焼を行うことができるのは、バイオガス燃焼排ガスのＯ２濃度Ｎ２（１０〜１８％）が、空気のＯ２濃度（２１％）よりも低いことも要因の１つとなっている。
そして、バイオガスの燃焼排ガスのＯ２濃度Ｎ２（１０〜１８％）は、焼却炉１７から排出される排ガスのＯ２濃度Ｎ５（５〜１０％）よりも高いので、廃棄物２６及び未燃ガスの燃焼が促進され、不完全燃焼ガス（ＣＯ）が完全燃焼又はそれに近い燃焼を行ってＣＯ及びＮＯＸを低減することができる。
また、バイオガスの燃焼排ガスの温度Ｔ２（４５０〜６００℃）は、高温であるので、焼却炉１７内の温度の低下を防ぎ、燃焼効率の向上を図ることができる。
更に、図１に示すように、焼却炉１７から排出される高温の排ガスの熱をボイラ２３で利用することができる。ここで、一次燃焼室１８には、バイオガスの高温の燃焼排ガスが吹き込まれて一次燃焼室１８内のガスが撹拌されているので、一次燃焼室１８内の温度の低下を防ぎ、ボイラ２３での熱回収率の向上を図ることができる。
そして、図１に示すように、発酵槽１２で生成されたバイオガスを、生成ガス管１３及び第２分岐ガス管１６を介して、一次燃焼室１８に吹き込むことができる構成としたので、発酵槽１２で余剰なバイオガスが生じた際には、バイオガスを一次燃焼室１８に吹き込むことができ、一次燃焼室１８内の廃棄物の燃焼域を適切に保つことが可能になることや、バイオガスの燃焼によって発生する燃焼熱により、炉内温度が高められ、ボイラ２３の熱回収率を向上させることができる。
また、図１に示すように、ボイラ２３が発生する蒸気を、独立過熱器４７に通して、燃焼器１５から排出されるバイオマスの燃焼排ガスによって過熱して過熱蒸気の高温化を図ることができるので、ボイラ２３の過熱器４４での蒸気の温度Ｔ３（約３５０℃以上）をタービン２４に供給される過熱蒸気の温度Ｔ４（約４００℃以上）よりも低く抑えることができる。これによって、ボイラ２３の過熱器４４の高温腐食を回避でき、ボイラ２３の過熱器管の寿命を長引かせることができる。
また、上記のように、一次燃焼室１８内での燃焼が促進され、ＣＯ低減が図られている焼却炉１７から排出される排ガスの熱をボイラ２３で利用することができるので、ボイラ２３の熱回収率の向上が図られる。
ただし、上記実施形態では、図１に示すように、バイオガスを生成ガス管１３及び第２分岐ガス管１６に通して一次燃焼室１８に吹き込むようにしたが、バイオガスを一次燃焼室１８に吹き込まないようにしてもよい。
そして、上記実施形態では、図１に示すように、排ガス再循環ガスを排ガス再循環ガス管４８に通して一次燃焼室１８に吹き込むようにしたが、排ガス再循環ガスを一次燃焼室１８に吹き込まないようにしてもよい。
更に、上記実施形態の複合施設１１において、バイオガスの燃焼排ガスと空気とを一次燃焼室１８の外で混合して約２００〜３００℃になるようにして、その混合ガスを一次燃焼室１８の後燃焼ストーカ３１から吹き込むようにしてもよい。また、これに代えて、空気を一次燃焼室１８の外でバイオガスの燃焼排ガスで加熱して、約２００〜３００℃になるようにして、その加熱された空気を一次燃焼室１８の後燃焼ストーカ３１から吹き込むようにしてもよい。
これによって、焼却炉１７（一次燃焼室１８）における完全燃焼又はそれに近い燃焼を更に促進することができ、焼却炉１７から排出される焼却灰の熱しゃくの低減を図ることができる。しかも、上記実施形態で説明したように、一次燃焼室１８にバイオガスの燃焼排ガスを吹き込むことによって、ＣＯ及びＮＯＸを低減することができる。
以上のように、本発明に係る複合施設における焼却炉の燃焼促進方法及び複合施設は、発酵槽で生成されたバイオガスの有効利用を図ると共に、焼却炉のストーカが設けられている燃焼室内で緩慢燃焼を行なって燃焼を促進し、ＣＯ及びＮＯＸの発生を低減させることができる優れた効果を有し、このような複合施設における焼却炉の燃焼促進方法及び複合施設に適用するのに適している。
１１ 複合施設
１２ 発酵槽
１３ 生成ガス管
１４ 第１分岐ガス管
１５ 燃焼器
１６ 第２分岐ガス管
１７ 焼却炉
１８ 一次燃焼室
１９ 第１ガス供給口
２０ 第２ガス供給口
２１ 第３ガス供給口
２２ 燃焼排ガス管
２３ ボイラ
２４ タービン
２５ 発電機
２６ 廃棄物
２７ ホッパ
２８、３３ シュート
２９ 乾燥ストーカ
３０ 燃焼ストーカ
３１ 後燃焼ストーカ
３２ 天井
３４ 第１放射室
３５ 第２放射室
３６ 二次燃焼室
３７ エコノマイザー
３８ 排ガス処理設備
３９ 誘引送風機
４０ 煙突
４１ 側壁
４２ 仕切り壁
４３ ボイラドラム
４４ ボイラの過熱器
４６ 蒸気管
４７ 独立過熱器
４８ 排ガス再循環ガス管
４９ 第１ガス弁
５０ 第２ガス弁
５１ 第３ガス弁
５２ 制御部
５３ 一酸化炭素濃度検出器
１２ 発酵槽
１３ 生成ガス管
１４ 第１分岐ガス管
１５ 燃焼器
１６ 第２分岐ガス管
１７ 焼却炉
１８ 一次燃焼室
１９ 第１ガス供給口
２０ 第２ガス供給口
２１ 第３ガス供給口
２２ 燃焼排ガス管
２３ ボイラ
２４ タービン
２５ 発電機
２６ 廃棄物
２７ ホッパ
２８、３３ シュート
２９ 乾燥ストーカ
３０ 燃焼ストーカ
３１ 後燃焼ストーカ
３２ 天井
３４ 第１放射室
３５ 第２放射室
３６ 二次燃焼室
３７ エコノマイザー
３８ 排ガス処理設備
３９ 誘引送風機
４０ 煙突
４１ 側壁
４２ 仕切り壁
４３ ボイラドラム
４４ ボイラの過熱器
４６ 蒸気管
４７ 独立過熱器
４８ 排ガス再循環ガス管
４９ 第１ガス弁
５０ 第２ガス弁
５１ 第３ガス弁
５２ 制御部
５３ 一酸化炭素濃度検出器
Claims (8)
- バイオマスを発酵させてバイオガスを生成するための発酵槽と、
前記バイオガスを燃焼させるための燃焼器と、
廃棄物を焼却するための焼却炉とを備える複合施設における焼却炉の燃焼促進方法であって、
前記発酵槽で生成されたバイオガスを前記燃焼器で燃焼させ、
その燃焼排ガスを、前記焼却炉のストーカが設けられている燃焼室に吹き込むことを特徴とする複合施設における焼却炉の燃焼促進方法。 - バイオガスの燃焼排ガスを、前記燃焼室内の未燃ガスを燃焼させる空気の一部として使用することを特徴とする請求項１記載の複合施設における焼却炉の燃焼促進方法。
- 前記発酵槽で生成されたバイオガスを前記燃焼室に吹き込むことを特徴とする請求項２記載の複合施設における焼却炉の燃焼促進方法。
- 前記燃焼室の側壁若しくは天井、又はその両方には、複数のガス供給口部が設けられ、これら複数のガス供給口部のうち所望の前記ガス供給口部からバイオガスの燃焼排ガス若しくはバイオガス、又は両方のガスを、前記燃焼室内に吹き込むことができるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の複合施設における焼却炉の燃焼促進方法。
- 前記燃焼室の側壁若しくは天井、又はその両方には、一酸化炭素濃度を検出する複数の一酸化炭素濃度検出器が設けられ、これら複数の一酸化炭素濃度検出器で検出された測定一酸化炭素濃度に基づいて、一酸化炭素濃度の高い空間位置にバイオガスの燃焼排ガス、又はバイオガスの燃焼排ガス及びバイオガスの両方を吹き込むことを特徴とする請求項４記載の複合施設における焼却炉の燃焼促進方法。
- 前記複合施設は、前記焼却炉から排出される排ガスを利用するボイラを更に備え、
前記ボイラが発生する蒸気を、前記燃焼器から排出されるバイオガスの燃焼排ガスによって過熱して過熱蒸気を高温化し、この過熱蒸気によってタービンを作動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の複合施設における焼却炉の燃焼促進方法。 - 前記焼却炉が並行流型焼却炉であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の複合施設における焼却炉の燃焼促進方法。
- バイオマスを発酵させるための発酵槽と、
発酵槽で生成されたバイオガスを燃焼させるための燃焼器と、
この燃焼器から排出されるバイオガスの燃焼排ガスが吹き込まれる並行流型焼却炉とを備える複合施設であって、
バイオガスの燃焼排ガスを、前記焼却炉のストーカが設けられている燃焼室に吹き込むことを特徴とする複合施設。
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