JP2014211243A - Combustion control system for refuse incinerator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ごみ焼却炉の燃焼制御装置に関する。 The present invention relates to a combustion control device for a waste incinerator.
従来、燃焼による窒素酸化物の抑制方法として低酸素法が知られている。これは、炉内を低酸素雰囲気にすることによりNOxを抑制する方法である。この方式では不完全燃焼によるCOやダイオキシン類の発生の可能性があるため、低酸素雰囲気領域の後に2次空気を供給し、未燃ガスの完全燃焼を図ることが一般的であり、燃焼排ガスの一部を炉内に戻すことにより、低酸素雰囲気を形成させて燃焼を抑制する排ガス再循環法が知られている(非特許文献1等)。
Conventionally, a low oxygen method is known as a method for suppressing nitrogen oxides by combustion. This is a method of suppressing NOx by making the inside of the furnace a low oxygen atmosphere. In this method, CO or dioxins may be generated due to incomplete combustion. Therefore, it is common to supply secondary air after the low oxygen atmosphere region to achieve complete combustion of unburned gas. There is known an exhaust gas recirculation method in which a part of the gas is returned into the furnace to form a low oxygen atmosphere to suppress combustion (Non-patent
従来、排ガス再循環法を利用し、ごみ焼却炉の燃焼においてNOxとCOを同時に抑制するために、再循環ガスと空気とにより2段燃焼(ストーカ燃焼を合わせると3段燃焼)させる燃焼制御装置が知られている(例えば、特許文献1,2)。
Conventionally, a combustion control device that uses an exhaust gas recirculation method to perform two-stage combustion (three-stage combustion when stoker combustion is combined) with recirculation gas and air in order to simultaneously suppress NOx and CO in combustion in a waste incinerator Are known (for example,
図4及び図5は、従来のごみ焼却炉の燃焼制御装置であって、特許文献1に記載されている例を示している。図4は焼却炉を含む燃焼制御装置の系統図を示しており、図5は図4のストーカ式ごみ焼却炉の内部構造を示している。図5に示すように、ストーカ式ごみ焼却炉1Aは、一般に、ごみ投入ホッパー2A、ストーカ(乾燥ストーカ3A、燃焼ストーカ4A、後燃焼ストーカ5A)、灰排出シュート19A等を備え、ストーカ3A,4A,5Aの其々の下部に風箱6A、7A、8Aが設けられ、それらの風箱6A、7A、8Aの其々に一次空気送風機9Aから燃焼用一次空気が供給される。各ストーカ3A、4A、5Aの上部空間は、一次燃焼室10Aとされ、一次燃焼室10Aは、上方へいくほど狭く絞られて、二次燃焼室11Aにつながっている。一次燃焼室10Aの上部の二次燃焼室11Aに再循環ガス供給口50Aが設けられ、二次燃焼室11Aの再循環ガス供給口50Aの上部に二次燃焼空気供給口25Aが設けられている。
4 and 5 show a combustion control apparatus for a conventional waste incinerator, and shows an example described in
ごみ投入ホッパー2Aからストーカ式ごみ焼却炉1Aにごみが投入されると、ごみの供給量に応じて、一次空気送風機9Aにより、ストーカ3A,4A,5Aの下方へ燃焼用一次空気Aが供給される。ごみ投入ホッパー2Aから投入されたごみは、乾燥ストーカ3A、燃焼ストーカ4A、後燃焼ストーカ5A上を順に搬送されながら、乾燥、ガス化燃焼、火炎燃焼、おき燃焼を経て、灰となり、灰排出シュート19Aから排出される。ストーカ上の燃焼ガスは、上昇に伴い狭くなる一次燃焼室10Aを通って、二次燃焼室11Aに集められ、二次燃焼室11Aで完全燃焼させられる。
When waste is introduced into the stoker-
乾燥ストーカ3Aからは水分の多い排ガス、燃焼ストーカ4Aからは未燃のCOやHCN等のNOx中間生成物を多量に含んだ排ガス、後燃焼ストーカ5Aからは余剰のO2を多量に含んだ排ガスが其々排出されるため、これらの性状の異なる排ガスを撹拌、混合するために、燃焼炉排ガスをボイラ14Aで熱回収し、集塵器15Aで除塵し、酸性ガス処理した後の排ガスから一部を引き抜き、引き抜いた排ガス(再循環ガス)を再循環ガス供給口50Aから再循環ガスとして吹込んで炉内を均一にした後、二次燃焼空気供給口25Aから二次空気を吹込んで完全燃焼させている。図4,5に示されている装置では、二次空気の混合、撹拌を維持しつつ、排ガスの最終的な酸素濃度が一定となるように、大気(空気)と再循環ガスとを混合して二次燃焼空気供給口25Aに供給している。なお、図4において、記号Fは誘引送風機、記号FCはダンパ制御用流量制御装置、記号O2Cは酸素濃度検出制御装置を其々示している。
Exhaust gas containing a lot of moisture from the
また、特許文献2に記載されている燃焼制御装置では、図6に示すように、ストーカ式ごみ焼却炉1Bへのごみの供給に応じて1次空気送風機9Bから燃焼用空気が供給されるが、上記特許文献1と同様、乾燥ストーカ3B、燃焼ストーカ4B、後燃焼ストーカ5Bから排出される排ガスの性状が異なるため、ストーカ上部に障壁60を設け、さらに未燃ガスの多い乾燥ストーカ3B上部には比較的酸素濃度の高い(10〜18%程度)高温空気を吹込み、酸素濃度の高い後燃焼ストーカ上部には、酸素濃度5〜8%程度の再循環ガスを再循環ガス供給管18Bを通じて吹き込みながら障壁60の前後から排出される排ガスを効率よく撹拌し、NOxを抑制しながら完全燃焼させている。この方法によれば、障壁60からの輻射熱もごみの燃焼に有効である。なお、図6において、記号Fは送風機、符号14Bはボイラ、符号15Bは集塵機、符号61は熱交式空気加熱器、符号62はエゼクタ、符号12Bは煙突を其々示している。
Moreover, in the combustion control apparatus described in
しかしながら、上記特許文献1に記載されているごみ焼却炉の燃焼制御装置では、大きな炉内のガスを均一に混合するために、再循環ガスを高速で吹き込む必要があり、送風機の動力が大きくなっていた。
However, in the combustion control device for a waste incinerator described in
例えば、大型のストーカ式ごみ焼却炉では、再循環ガスの吹き込み速度を100m/秒以上必要とする場合がある。 For example, a large stoker-type waste incinerator may require a recirculation gas blowing speed of 100 m / second or more.
また、上記特許文献2に記載されている従来技術では、障壁にダストが付着し、クリンカが成長するため、障壁を水冷構造とすること等によりクリンカの成長を抑制する対策がとられているが、障壁へのダストの堆積は避けられず、連続運転の阻害となることもある。
In the prior art described in
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するため、再循環ガスを高速で吹き込むことなく、炉内の撹拌、混合を促進し、COとNOxを抑制しつつ、クリンカの発生も防ぎながら完全燃焼を達成し得るストーカ式ごみ焼却炉の燃焼制御装置を提供することを主たる目的とする。 The present invention eliminates the above-mentioned problems of the prior art, promotes stirring and mixing in the furnace without blowing recirculated gas at high speed, suppresses CO and NOx, and prevents generation of clinker. The main object is to provide a combustion control device for a stoker type incinerator capable of achieving combustion.
上記目的を達成するため、本発明に係るストーカ式ごみ焼却炉の燃焼制御装置は、管外径が150〜300mmであって再循環ガスを吹き出すためのポーラス状管が、175〜350mmピッチで所定間隙を介して、ごみ焼却炉の一次燃焼室内を横切るように該一次燃焼室内に並列状に配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the combustion control device for a stoker-type waste incinerator according to the present invention has a pipe-shaped outer diameter of 150 to 300 mm, and a porous tube for blowing out recirculation gas at a predetermined pitch of 175 to 350 mm. It is characterized by being arranged in parallel in the primary combustion chamber so as to cross the primary combustion chamber of the waste incinerator through the gap.
前記並列状に配置されて隣り合うポーラス状管の前記所定間隙が25〜50mmとされ、前記ポーラス状管の管表面から前記再循環ガスを0.2〜0.5m/秒の速度で吹き出すように構成されていることが好ましい。 The predetermined gap between the adjacent porous tubes arranged in parallel is 25 to 50 mm, and the recirculation gas is blown out from the tube surface of the porous tube at a speed of 0.2 to 0.5 m / sec. It is preferable that it is comprised.
前記ポーラス状管は、前記一次燃焼室の乾燥ストーカ側及び後燃焼ストーカ側に、隣り合うポーラス状管の前記所定間隙より広幅であって排ガスの流通し得る所定幅の開放域を残して配置されていることが好ましい。 The porous tube is disposed on the drying storker side and the post-combustion stalker side of the primary combustion chamber, leaving an open region with a predetermined width that is wider than the predetermined gap between adjacent porous tubes and through which exhaust gas can flow. It is preferable.
前記並列状に配置されているポーラス状管が上下に所定間隔を隔てて2段設けられ、前記上段のポーラス状管は隣り合うポーラス状管の前記所定間隙より広幅であって排ガスの流通し得る所定幅の開放域を前記一次燃焼室の乾燥ストーカ側のみに残して配置され、前記下段のポーラス状管は隣り合うポーラス状管の前記所定間隙より広幅であって排ガスの流通し得る所定幅の開放域を前記一次燃焼室の乾燥ストーカ側及び後燃焼ストーカ側に残して配置されていることが好ましい。 The porous tubes arranged in parallel are provided in two stages vertically with a predetermined interval, and the upper porous tube is wider than the predetermined gap between adjacent porous tubes and can flow exhaust gas. An open region having a predetermined width is disposed only on the dry stoker side of the primary combustion chamber, and the lower porous tube is wider than the predetermined gap between adjacent porous tubes and has a predetermined width that allows the exhaust gas to flow therethrough. It is preferable that the open areas are disposed so as to remain on the drying and rear combustion stoker sides of the primary combustion chamber.
一次燃焼室にポーラス状管から吹き込まれた再循環ガスは、燃焼ストーカからの排ガスと混合しながら隣り合うポーラス状管の間隙を抜けて、乾燥ストーカ側及び後燃焼ストーカ側からの排ガスとポーラス状管の上部でゆっくりと混合されるため、NOへの転換が抑制される。ポーラス状管からの吹き出す再循環ガスは、高速で吹き込む必要はなく、そのため、再循環ガス送風機の動力は抑えられ、エネルギー回収量(送電量)が増える。また、炉内に挿入されたポーラス状管へのダストの付着もない。さらに、従来の炉にもポーラス状管を取り付けることができ、既設炉にも適用することができる。 The recirculated gas blown into the primary combustion chamber from the porous tube passes through the gap between the adjacent porous tubes while mixing with the exhaust gas from the combustion stalker, and the exhaust gas and the porous gas from the dry stalker side and the post-combustion stalker side are mixed. Since it is slowly mixed at the top of the tube, conversion to NO is suppressed. The recirculation gas blown out from the porous tube does not need to be blown at a high speed, so that the power of the recirculation gas blower is suppressed and the energy recovery amount (power transmission amount) increases. Moreover, there is no adhesion of dust to the porous tube inserted in the furnace. Furthermore, a porous tube can be attached to a conventional furnace, and can be applied to an existing furnace.
本発明に係るごみ焼却炉の燃焼制御装置の実施形態について、以下に図1〜図3を参照しつつ説明する。図1は、本発明に係るごみ焼却炉の燃焼制御装置の第1実施形態の概略系統図を示し、図2は図1のI−I視に沿う横断面図を示している。 Embodiments of a combustion control apparatus for a waste incinerator according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic system diagram of a first embodiment of a combustion control apparatus for a refuse incinerator according to the present invention, and FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along line II of FIG.
図1に示すごみ焼却炉1は、ストーカ式ごみ焼却炉であり、ごみ投入ホッパー2、乾燥ストーカ3、燃焼ストーカ4、後燃焼ストーカ5、各々のストーカ3、4、5の下部に設けられた風箱6、7、8、各々の風箱6、7、8に一次燃焼用の空気を送る一次空気送風機9等を備えている。ストーカ3、4、5の上部に一次燃焼ゾーンを形成するための一次燃焼室10が設けられ、一次燃焼室10の上部に、一次燃焼室10と連通する二次燃焼室11が、一次燃焼室10の天井壁10aの中央部に連通連結して設けられている。一次燃焼室10と二次燃焼室11とによってごみ焼却炉1の燃焼室が形成され、燃焼室下部の一次燃焼室10において揮発分の火炎燃焼及びストーカ上で固定炭素のおき燃焼を行い、一次燃焼室10上部の二次燃焼室11において未燃ガスや浮遊炭素粒子の燃焼を行う。
A
ごみ焼却炉1から煙突12に至る排ガス系統13には、ボイラ14、バグフィルター等の集塵器15などを結ぶ煙道(ガスダクト)16と、誘引通風機17等を備える。なお、図1では図示省略されているが、ごみ焼却炉1から煙突12に至る排ガス系統13には、有害な酸性ガス(塩化水素、硫黄酸化物)を処理する酸性ガス処理装置、ガス再加熱器、脱硝装置、尿素水噴霧装置等、この種の排ガス系統に公知の設備機器を適宜備えることができる。
An
集塵器15と誘引通風機17との間を接続している煙道16に再循環ガス供給管18の一端が接続され、再循環ガス供給管18の他端は、ごみ焼却炉1下部の一次燃焼室10内の好ましくは上部に配置されたポーラス状管20に接続されている。再循環ガス供給管18には再循環送風機21が介在されている。ごみ焼却炉1から排出され、除塵、酸性ガス処理された排ガスの一部が、再循環送風機21により煙道16から再循環ガス供給管18に吸引され、ポーラス状管20から吹き出される。
One end of the recirculation
二次燃焼室11に空気と排ガスとの混合ガスを供給する混合ガス供給管25が接続されている。混合ガス供給管25は、混合ガス送風機26の上流側が二股に分岐し、一方が大気中から空気を吸引するための二次空気導入管25aとされ、他方が集塵器15下流の煙道16に接続されて排ガスの一部を吸引するための排ガス導入管25bとされている。排ガス導入管25bには、ダンパ25cが介在されている。酸素濃度検出制御装置27は、排ガス系統13の煙道16内の排ガス中の酸素濃度を測定して排ガス導入管25bのダンパ25cの開度を制御し、排ガス導入管25bを流れる排ガスの流量を制御する。また、混合ガス供給管25には、混合ガス供給管25内を流れる混合ガス(又は空気)の流量を検出し、混合ガス供給管25の混合ガス送風機26下流側に介在されたダンパ25dを制御する流量制御装置25eも備えられている。斯かる構成によって排ガス中の酸素濃度を一定に維持することにより、不完全燃焼によるCOやダイオキシン類の発生を抑制する。酸素濃度検出制御装置27は、図示例ではボイラ14の上流側に設けられているが、集塵器15の下流側に配設しても良い。
A mixed
ポーラス状管20は、一端が開口し、他端を閉止された外径150〜300mmで、管内面から管外面に連通する微細孔を有するポーラス状の管であり、開口端に再循環ガス供給管18が接続される。
The
ポーラス状管20は、熱衝撃に強いコージェネライトのセラミックスによって形成されていることが望ましい。セラミックス製のポーラス管状20は、燃焼熱を受けて加熱されることで、セラミックス製ポーラス状管20からの輻射熱によってストーカ上での燃焼、ガス層での燃焼を促進することもできる。
It is desirable that the
ポーラス状管20は、並列状に配列され、隣り合うポーラス状管20の間に所定の間隙X(25〜50mm)を形成するように、ピッチ(中心線の間隔)P(図2)を175〜350mmとして配列されている。
The
また、図1及び図2に示す例では、ポーラス状管20は、一次燃焼室10の乾燥ストーカ3の側及び後燃焼ストーカ5の側に、燃焼ガスが流れるだけの開放域30、31を其々残して、配置されている。開放域30,31の前後幅W1、W2は、隣り合うポーラス状管20の間に所定の間隙Xより広幅とすることができ、好ましくは300〜600mmとされる。
Further, in the example shown in FIGS. 1 and 2, the
再循環送風機21は、図外の制御装置により回転数を制御されることにより、排ガスの流量を制御することができる。再循環送風機21の制御により、ポーラス状管20の管表面から、0.2〜0.5m/秒程度の速度で再循環ガスが吹き出される。ポーラス状管20から吹き出される再循環ガスの流速は、0.2m/秒未満の場合は、燃焼排ガスがポーラス状管20に接触し、ポーラス状管20にダストが付着して目詰まりを起こす可能性がある一方、0.5m/秒を超える場合は、再循環ガス量が増えすぎて再循環送風機21の動力が増え、過度の動力を消費することになるからである。なお図示しないが、再循環送風機21の回転数制御に代えて、再循環ガス供給管18にダンパを設けていわゆるダンパ制御とすることもできる。
The
上記構成を有するごみ焼却炉の燃焼制御装置の作用効果について以下に説明する。 The operation and effect of the combustion control apparatus for a waste incinerator having the above configuration will be described below.
燃焼ストーカ4からの排ガスは、NOxの中間生成物であるHCN等が大量に含まれており、後燃焼ストーカ3からの酸素濃度の高い排ガスと急激に接触するとNOが発生するが、乾燥ストーカ3の側からの水分の多い排ガスと後燃焼ストーカ5の側からのは余剰のO2を多量に含んだ排ガスは、NOxの中間生成物であるHCN等は殆ど含まれておらず、そのまま開放域30,31を通過させて二次燃焼室11に流入させることができる。
The exhaust gas from the
燃焼ストーカ4からのNOxの中間生成物を多量に含む排ガスは、隣り合うポーラス状管20の間隙Xを通過する際に、ポーラス状管20から噴出される燃焼しにくい濃度の酸素を含有した再循環ガスと混合される。それにより、酸素濃度の高い後燃焼ストーカ3からの排ガスとの急激な接触を避けるとともに、NOx中間生成物をNOxが生成しないように酸化して減少させたうえで、乾燥ストーカ3及び後燃焼ストーカ5から開放域30、31を通過した排ガスとポーラス状管20の上部でゆっくりと混合されることでNOxへの転換が抑制され、その混合域の上部で混合ガス供給管25から空気と排ガスの混合ガスを吹込むことにより、未燃のCO等を完全燃焼させる。
The exhaust gas containing a large amount of intermediate products of NOx from the
また、ポーラス状管20から吹き出した再循環ガスは、ポーラス状管20にダストが付着することを抑制してクリンカの成長を抑止する。
Further, the recirculated gas blown out from the
なお、多孔質セラミック管を2次燃焼室内に配置し、2次空気をこのセラミック管から噴出させることが特開2001−248830号公報に開示されているが、本発明のポーラス状管20は2次空気を吹込む前にNOxを抑制するために燃焼ガスに再循環ガスをゆっくり混合させるものであり、本願発明では2次空気の吹込みは従来通りごみ焼却炉の2次燃焼室に設けた側壁ノズル(図示せず。)から噴出しても良いし、特開2001−248830号公報記載のものと同様に多孔質セラミック管から噴出しても良い。 JP-A-2001-248830 discloses that a porous ceramic tube is disposed in a secondary combustion chamber and secondary air is ejected from the ceramic tube. In order to suppress NOx before blowing the secondary air, the recirculation gas is slowly mixed with the combustion gas. In the present invention, the blowing of the secondary air is provided in the secondary combustion chamber of the waste incinerator as usual. You may eject from a side wall nozzle (not shown), and you may eject from a porous ceramic pipe | tube similarly to the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-248830.
次に、本発明に係るごみ焼却炉の燃焼制御装置の第2実施形態について図3を参照して説明する。 Next, 2nd Embodiment of the combustion control apparatus of the waste incinerator concerning this invention is described with reference to FIG.
図3に示すように、第2実施形態では、上下に所定間隔32を隔てて2段にポーラス状管20a、20bが配設されている。下段のポーラス状管20bは、隣り合うポーラス状管20bの所定間隙より広幅であって排ガスの流通し得る所定幅の開放域30,31を一次燃焼室10の乾燥ストーカ3側及び後燃焼ストーカ5側に残して配置されているが、上段のポーラス状管20aは、後燃焼ストーカ5からの酸素濃度の高い排ガスをそのまま二次燃焼室11に流入させるのではなく、下段のポーラス状管20bの隙間から流出する排ガスと徐々に混合しながら上段のポーラス状管20aの間隙及び乾燥ストーカ3側の開放域30に分配して二次燃焼室11に誘導することで、より混合が促進され、NOxへの転換抑制効果が高まる。ポーラス状管20a、20bの上下段間の間隙32は、ポーラス状管20a、20bの間隙X(図2参照)より広くとることができ、上記第1実施形態の開放域31の幅寸法と同様の(高さ)寸法に設定することができる。
As shown in FIG. 3, in the second embodiment,
本発明は、上記実施形態に限定解釈されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲のおいて種々の変更が可能である。例えば、上記第1実施形態においてポーラス状管20の上部の二次燃焼室11に吹込むガスを空気と排ガスとの混合ガスとしているが、空気だけを2次空気として吹込むようにしてもよい。また、例えば、図示しないが、開放域30,31を設けない構成とすることもでき、この場合、ポーラス状管20が一次燃焼室10の上部開口(二次燃焼窒11との連通口)の全域に配列される。
The present invention is not construed as being limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, the gas blown into the
1 ごみ焼却炉
3 乾燥ストーカ
4 燃焼ストーカ
5 後燃焼ストーカ
10 一次燃焼室
11 二次燃焼室
18 再循環ガス供給管
20 ポーラス状管
30 開放域
31 開放域
1
Claims (4)
The porous tubes arranged in parallel are provided in two stages vertically with a predetermined interval, and the upper porous tube is wider than the predetermined gap between adjacent porous tubes and can flow exhaust gas. An open region having a predetermined width is disposed only on the dry stoker side of the primary combustion chamber, and the lower porous tube is wider than the predetermined gap between adjacent porous tubes and has a predetermined width that allows the exhaust gas to flow therethrough. The combustion control device for a refuse incinerator according to claim 1 or 2, wherein the open area is disposed so as to remain on the drying and rear combustion stoker sides of the primary combustion chamber.
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KR101560713B1 (en) * | 2015-04-29 | 2015-10-16 | 지이큐솔루션 주식회사 | The combustion chamber equipped with a drop-in FGR duct boiler furnace stoker |
WO2020071142A1 (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-09 | 三菱重工業株式会社 | Stoker-type incineration equipment, and method for incinerating to-be-incinerated matter |
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