JP2014234968A - Waste melting treatment method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste melting method in which the bulk or whole quantity of coal coke conventionally used in a waste melting furnace can be replaced with a biomass material.SOLUTION: In a waste melting treatment method, waste is charged into a waste melting furnace 1 together with biomass to be thermally decomposed and burnt, and residue after thermal decomposition and burning is melted in a lower part of the furnace. The biomass includes a biomass molding obtained by pressure-molding a biomass material, and a biomass carbide obtained by carbonizing the biomass material. A high-temperature grate is formed from the biomass carbide in the lower part of the melting furnace 1. The biomass carbide and the biomass molding are burnt to be used as a melting heat source.

Description

本発明は、廃棄物をシャフト炉式ガス化溶融炉内で熱分解、燃焼し、灰分を溶融する廃棄物溶融処理方法に関する。   The present invention relates to a waste melting method for thermally decomposing and burning waste in a shaft furnace type gasification melting furnace to melt ash.

都市ごみやシュレッダーダストなどの廃棄物を処理する技術として、廃棄物を熱分解、燃焼して、灰分を溶融しスラグにして排出する廃棄物溶融処理が知られている。   As a technique for treating waste such as municipal waste and shredder dust, a waste melting process is known in which waste is pyrolyzed and burned to melt ash to form slag.

この処理方法は、廃棄物を熱分解してガス化し可燃性ガスを燃焼することによりその燃焼熱を回収することができるとともに、熱分解、燃焼後の灰分を溶融してスラグとして排出することにより、埋立処分などで最終処分されるべき量を減容することができる利点を有している。このような溶融処理方法には幾つかの方式があるが、その一つとして、竪型をなすシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉による方法がある。   This treatment method is capable of recovering the combustion heat by pyrolyzing and gasifying the waste and burning the combustible gas, and by melting and discharging the ash after the pyrolysis and combustion as slag. It has the advantage that the volume to be finally disposed of in landfill disposal can be reduced. There are several methods for such melting treatment, and one of them is a method using a shaft furnace type waste gasification melting furnace having a vertical shape.

このシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉は、例えば、炉下部に堆積させたコークスを燃焼させ、この高温のコークス上へ廃棄物を投入して、熱分解及び部分酸化させてガス化するとともに灰分を溶融してスラグにする処理を行なう炉である(特許文献1参照)。   This shaft furnace type waste gasification melting furnace, for example, burns coke deposited in the lower part of the furnace, throws the waste on this high-temperature coke, pyrolyzes and partially oxidizes it, gasifies and ash Is a furnace that performs a process of melting slag into slag (see Patent Document 1).

特許文献1のシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉においては、竪型筒状をなす炉体の機能が大別して縦(上下)方向で3つの領域に区分される。すなわち、炉下部にコークスを堆積させたコークス床を有する高温燃焼帯が形成され、この高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、炉体の上部にて該廃棄物層の上方に大きな空間のフリーボード部をなしている。   In the shaft furnace type waste gasification and melting furnace of Patent Document 1, the functions of a vertical cylindrical furnace body are roughly divided into three regions in the vertical (up and down) direction. That is, a high-temperature combustion zone having a coke bed with coke deposited at the lower part of the furnace is formed, a waste layer is formed on the high-temperature combustion zone, and a large space above the waste layer at the upper part of the furnace body. The free board part is made.

かかるガス化溶融炉では、上記3つの領域のそれぞれでは酸素含有ガスの炉内への吹込みが行われる。炉下部における高温燃焼帯には主羽口が設けられていて、投入され堆積されたコークス床のコークスを燃焼させて、廃棄物の熱分解後の残渣(灰分)を溶融する溶融熱源を得るために酸素富化空気が吹き込まれる。また、廃棄物層には副羽口が設けられ、投入され堆積された廃棄物を緩やかに流動させると共に、廃棄物を熱分解及び部分酸化させるために空気が吹き込まれる。また、フリーボード部には三段目羽口が設けられ、廃棄物が熱分解されて生成した熱分解ガス(可燃性ガス)の一部を部分燃焼させて炉内部を所定温度に維持するために空気が吹き込まれる。   In such a gasification melting furnace, oxygen-containing gas is blown into the furnace in each of the three regions. A main tuyere is provided in the high-temperature combustion zone in the lower part of the furnace to burn the coke of the coke bed that has been charged and deposited, and to obtain a melting heat source that melts the residue (ash) after pyrolysis of waste Oxygen-enriched air is blown into. Further, the waste layer is provided with a sub tuyere, and air is blown in order to cause the waste that has been input and deposited to flow gently and to thermally decompose and partially oxidize the waste. In addition, the freeboard section is provided with a third stage tuyere, in order to maintain the inside of the furnace at a predetermined temperature by partially burning part of the pyrolysis gas (combustible gas) generated by pyrolyzing the waste Air is blown into.

このようにシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉は、一つの炉で、廃棄物をその炉内での降下に伴い熱分解ガス化処理と溶融処理の両方を行うことのできる設備である。投入された廃棄物は熱分解され、ガスと残渣が生成される。主羽口からの酸素富化空気の送風によりコークス床のコークスが燃焼され高温燃焼帯が形成され、廃棄物の熱分解後の残渣が溶融され溶融スラグと溶融メタルとして排出される。コークス床では、コークス同士間に生ずる空隙により高温火格子が形成されていて、主羽口から送風された酸素富化空気とコークスの燃焼により発生した高温ガスとが上記空隙を上昇通気する通気の確保と、溶融スラグと溶融メタルが上記空隙を降下通流する通液の確保とが行われている。高温燃焼帯のコークス燃焼により発生した高温ガスが高温燃焼帯の上に形成された廃棄物層の廃棄物を加熱し、副羽口からの空気の送風により廃棄物は熱分解され、この熱分解により発生したガスは廃棄物層内を上昇し、フリーボード部を経て、炉内上部に設けられた排出煙道より、炉外の二次燃焼室へ排出される。熱分解ガスは可燃性ガスを多量に含んでいて、フリーボード部で三段目羽口からの空気の送風により一部が燃焼され、さらに、二次燃焼室で燃焼され、ボイラで熱回収され蒸気を発生させその蒸気が発電等に用いられる。ボイラから排出されたガスは、サイクロンで比較的粗いダストが除去され、さらに、減温装置で冷却され、有害物質除去剤との反応により有害ガスが除去され、集塵機で除塵処理されるなど排ガス処理された後、煙突から大気に放散される。   As described above, the shaft furnace type waste gasification and melting furnace is a facility capable of performing both pyrolysis gasification treatment and melting treatment in one furnace as the waste falls in the furnace. The input waste is pyrolyzed to produce gas and residue. Coke on the coke floor is combusted by blowing oxygen-enriched air from the main tuyere to form a high-temperature combustion zone, and the residue after pyrolysis of the waste is melted and discharged as molten slag and molten metal. In the coke floor, a high-temperature grate is formed by the gap generated between the cokes, and the oxygen-enriched air blown from the main tuyere and the high-temperature gas generated by the combustion of the coke are ventilated to raise and vent the above-mentioned gap. Ensuring and ensuring the liquid flow through which the molten slag and the molten metal flow downward through the gap are performed. The high-temperature gas generated by coke combustion in the high-temperature combustion zone heats the waste in the waste layer formed on the high-temperature combustion zone, and the waste is thermally decomposed by blowing air from the sub tuyere. The gas generated by the gas rises in the waste layer, passes through the free board part, and is discharged from the exhaust flue provided in the upper part of the furnace to the secondary combustion chamber outside the furnace. The pyrolysis gas contains a large amount of flammable gas, and part of it is burned by the air blown from the third stage tuyere at the free board part, and further burned in the secondary combustion chamber and recovered by the boiler. Steam is generated and used for power generation and the like. Exhaust gas treatment, such as removing relatively coarse dust with a cyclone, cooling with a temperature reducing device, removing harmful gas by reaction with a hazardous substance remover, and removing dust with a dust collector And then released from the chimney to the atmosphere.

かかる廃棄物ガス化溶融炉では、炉底部にコークスを堆積させたコークス床が高温火格子を形成し、この高温火格子を形成するコークスが燃焼して熱分解後の残渣の溶融熱源となっているが、近年、化石燃料に由来する石炭コークスの使用量を低減して二酸化炭素排出量を削減することが要望されている。石炭コークスの代替燃料として建築廃材のおがくずを加熱圧縮成形し炭化した炭化物や木炭などの塊状バイオマス炭化物を利用してコークス使用量を削減する廃棄物溶融方法が提案されている(特許文献2参照)。   In such a waste gasification melting furnace, a coke bed in which coke is deposited on the bottom of the furnace forms a high-temperature grate, and the coke forming this high-temperature grate burns to become a heat source for melting the residue after pyrolysis. However, in recent years, there has been a demand for reducing carbon dioxide emissions by reducing the amount of coal coke derived from fossil fuels. A waste melting method has been proposed in which the amount of coke used is reduced by using massive biomass carbides such as charcoal and charcoal obtained by heat-compression-molding sawdust from building waste as an alternative fuel for coal coke (see Patent Document 2). .

特開平09−060830JP 09-060830 A 特開2005−249310JP-A-2005-249310

二酸化炭素排出量を削減するため、廃棄物溶融炉におけるコークスの使用量を低減するべく、特許文献2のようにコークスの代替として塊状のバイオマス炭化物を利用するとしても、バイオマス炭化物は石炭コークスに比べて高価であるため、石炭コークス使用量の削減のために要する費用が嵩み、廃棄物溶融炉の運転費が増加となるという問題がある。   In order to reduce the amount of carbon dioxide emitted, in order to reduce the amount of coke used in the waste melting furnace, even if bulk biomass carbide is used as an alternative to coke as in Patent Document 2, biomass carbide is compared with coal coke. Therefore, there is a problem that the cost required for reducing the amount of coal coke used increases and the operating cost of the waste melting furnace increases.

このように、コークスの代替としてバイオマス炭化物を用いても、運転費が増加するという問題があり、コークスの大部分又は全量をバイオマスで置換してコークス使用量を削減することができなかった。   As described above, even when biomass carbide is used as a substitute for coke, there is a problem in that the operating cost increases, and it has been impossible to reduce the amount of coke used by replacing most or all of the coke with biomass.

本発明は、このような事情に鑑み、従来用いていた石炭コークスの大部分又は全量をバイオマスで置換してコークス使用量を削減できる廃棄物溶融方法を提供することを課題とする。   In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a waste melting method capable of reducing the amount of coke used by replacing most or all of the conventionally used coal coke with biomass.

本発明に係る廃棄物溶融方法では、廃棄物溶融炉に廃棄物をバイオマスとともに投入し廃棄物を熱分解、燃焼し、熱分解燃焼後の灰分を炉下部で溶融する。   In the waste melting method according to the present invention, waste is introduced into a waste melting furnace together with biomass, the waste is pyrolyzed and burned, and the ash content after pyrolytic combustion is melted in the lower part of the furnace.

かかる廃棄物溶融処理方法において、本発明では、バイオマスは、バイオマス原料を加圧成形したバイオマス成形物と、バイオマス原料を炭化したバイオマス炭化物とを含み、該溶融炉の下部にバイオマス炭化物で高温火格子を形成し、バイオマス炭化物とバイオマス成形物とを燃焼して灰分の溶融熱源とすることを特徴としている。   In such a waste melting treatment method, in the present invention, the biomass includes a biomass molded product obtained by pressure-molding a biomass raw material and a biomass carbide obtained by carbonizing the biomass raw material. It is characterized by burning biomass charcoal and biomass molding to form a heat source for melting ash.

バイオマスはFAO(国際食料農業機関)によって分類されており、バイオマスとして、木屑、林地残材、間伐材、未利用樹、製材残材、建設廃材等の木質系バイオマス、稲わら、籾殻、草本系バイオマス、さらに、製紙系バイオマス、農業残渣、家畜糞尿、食品廃棄物等の未利用バイオマス資源等を挙げることができる。本発明では、これらのバイオマスを原料とし(バイオマス原料という)加圧成形したものをバイオマス成形物として、そして炭化させたものをバイオマス炭化物として用いる。   Biomass is categorized by FAO (International Food and Agriculture Organization). As biomass, woody biomass such as wood chips, forest residue, thinned wood, unused trees, sawn timber, construction waste, rice straw, rice husk, herbaceous Examples of the biomass include papermaking biomass, agricultural residues, livestock manure, and unused biomass resources such as food waste. In the present invention, a pressure-molded product using these biomasses as raw materials (referred to as biomass raw materials) is used as a biomass molded product, and a carbonized product is used as biomass carbide.

従来用いられてきた石炭コークスは元来有しているその塊状形状により、コークス同士間に生ずる空隙で通気確保と通液確保とが確実に行われる高温火格子を形成する機能と、灰分を溶融するための熱源としての機能とをもつ。一方、本発明では、バイオマス炭化物が高温火格子を形成し、バイオマス成形物は、その高温強度が低くても使用可能で、バイオマス炭化物とともに燃焼して灰分の溶融熱源としての機能をもつ。   Coal coke that has been used in the past has the function of forming a high-temperature grate that ensures air flow and liquid flow through the gaps formed between the coke due to its bulk shape, and melts ash It has a function as a heat source. On the other hand, in the present invention, the biomass carbide forms a high-temperature grate, and the biomass molded product can be used even if its high-temperature strength is low, and burns with the biomass carbide to function as a heat source for melting ash.

このような構成の本発明によると、バイオマス原料から得られるバイオマス炭化物とバイオマス成形物の両方を用いることで、従来用いていた石炭コークスの大部分又は全量をバイオマスに置換してバイオマスにより必要エネルギーを確保しつつ、炉下部ではバイオマス炭化物で高温火格子を形成して安定した廃棄物灰分の溶融操業を行うことができる。   According to the present invention having such a configuration, by using both the biomass charcoal obtained from the biomass raw material and the biomass molded product, most or all of the conventionally used coal coke is replaced with biomass, and the required energy is obtained from the biomass. While ensuring, a stable operation of melting waste ash can be performed by forming a high-temperature grate with biomass carbide in the lower part of the furnace.

本発明において、バイオマス炭化物とバイオマス成形物の供給は、バイオマス炭化物の投入量を廃棄物投入量に対して1〜3wt%とし、バイオマス成形物の投入量を廃棄物投入量に対して3〜10wt%とすることが望ましい。バイオマス炭化物とバイオマス成形物とをこのような投入量にすることで、最適な状態で、炉下部でバイオマス炭化物により良好な高温火格子を形成しつつ、該バイオマス炭化物そしてバイオマス成形物を燃焼して発生する熱量で灰分溶融熱源を確保できる。   In the present invention, the supply of biomass carbide and biomass molding is performed by setting the input amount of biomass carbide to 1 to 3 wt% with respect to the waste input amount, and setting the input amount of biomass molding to 3 to 10 wt% with respect to the waste input amount. % Is desirable. By making the biomass carbide and the biomass molding into such an input amount, in an optimum state, the biomass carbide and the biomass molding are burned while forming a good high temperature grate with the biomass carbide at the lower part of the furnace. An ash melting heat source can be secured by the amount of heat generated.

本発明では、バイオマス炭化物は、ドラム強度DI15 30が50%以上であり、熱間反応後強度指標CSR(10mm)が10%以上であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the biomass carbide has a drum strength DI 15 30 of 50% or more and a post-hot reaction strength index CSR (10 mm) of 10% or more.

また、本発明では、バイオマス成形物の熱間反応後強度指標CSR(10mm)は5%以下であることが好ましい。   Moreover, in this invention, it is preferable that the intensity | strength index CSR (10 mm) after hot reaction of a biomass molded product is 5% or less.

さらには、本発明では、バイオマス成形物が、炭化温度より低い温度に加熱しながら加圧成形した成形物であることが好ましい。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that the biomass molded product is a molded product obtained by pressure molding while heating to a temperature lower than the carbonization temperature.

本発明は、以上のように、バイオマス炭化物とバイオマス成形物の両方を用いることで、炉下部にて、バイオマス炭化物による高温火格子を形成しつつ、バイオマス炭化物そしてバイオマス成形物を燃焼して発生する熱量で灰分溶融熱源を確保でき、高価なバイオマス炭化物に比し安価なバイオマス成形物を併用することで運転費を抑制し、従来使用されていたコークスの大部分又は全量をバイオマスに置換できるので、コークスの使用量を大幅に削減又はゼロにして、二酸化炭素発生量を削減することができる。   As described above, the present invention uses both the biomass carbide and the biomass molded product, and generates the biomass carbide and the biomass molded product by burning the biomass carbide and the biomass molded product while forming a high-temperature grate by the biomass carbide in the lower part of the furnace. As the ash melting heat source can be secured by the amount of heat, the operation cost can be suppressed by using a cheap biomass molding compared with the expensive biomass carbide, and most or all of the coke that has been used can be replaced with biomass. The amount of carbon dioxide generated can be reduced by significantly reducing or eliminating coke usage.

本発明の一実施形態装置の概要構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the one Embodiment apparatus of this invention.

以下、添付図面の図1にもとづき、本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、シャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉に廃棄物とともにバイオマスが投入され、該バイオマスがバイオマス炭化物とバイオマス成形物とを含むことを特徴としているが、これらの特徴についての説明に先立ち、このシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉の概要構成を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 of the accompanying drawings. The present embodiment is characterized in that biomass is introduced into the shaft furnace type waste gasification melting furnace together with waste, and the biomass includes biomass carbide and biomass molded product. Prior to explanation of these features, A schematic configuration of the shaft furnace type waste gasification melting furnace will be described.

図1に示される本発明の一実施形態のシャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉には、ガス化溶融炉1の炉上部に、処理対象物としての廃棄物、燃料としてのバイオマス成形物そしてバイオマス炭化物、スラグの成分調整材としての石灰石を炉内へ投入するための投入口2が設けられ、また、上部側方には炉内のガスを炉外へ排出するためのガス排出口3が設けられている。また、ガス化溶融炉1の炉下部には溶融スラグと溶融金属を排出するための出滓口4が設けられている。   The shaft furnace type waste gasification and melting furnace of one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a waste as a processing object, a biomass molding as a fuel, and a biomass at the top of the gasification melting furnace 1. An inlet 2 for introducing limestone as a component adjusting material for carbide and slag into the furnace is provided, and a gas outlet 3 for exhausting the gas in the furnace to the outside of the furnace is provided on the upper side. It has been. In addition, an outlet 4 for discharging molten slag and molten metal is provided in the lower part of the gasification melting furnace 1.

シャフト炉式廃棄物ガス化溶融炉は、そのガス化溶融炉1の内部空間が縦方向で3つの領域に大別されていて、下方から、炉下部に形成された下部シャフト部I、その上に位置する中部シャフト部II、上部に形成されたフリーボード部IIIを有する領域となっている。これらの各部I,II,IIIは、それぞれ次のような機能を有する領域となっている。すなわち、下部シャフト部Iは、堆積されたバイオマス成形物そしてバイオマス炭化物を燃焼させて高温燃焼帯を形成する領域、中部シャフト部IIは、この高温燃焼帯上に投入された廃棄物の堆積により形成された廃棄物層の廃棄物を熱分解させる領域、フリーボード部IIIは、生成した可燃性ガスの一部を燃焼させる領域である。   In the shaft furnace type waste gasification and melting furnace, the internal space of the gasification and melting furnace 1 is roughly divided into three regions in the vertical direction. This is a region having a middle shaft portion II located at the top and a free board portion III formed at the top. Each of these parts I, II, and III is an area having the following functions. That is, the lower shaft portion I is a region where the deposited biomass molded product and biomass carbide are burned to form a high temperature combustion zone, and the middle shaft portion II is formed by the accumulation of wastes put on the high temperature combustion zone. The region where the waste in the generated waste layer is thermally decomposed, the free board part III, is a region where a part of the generated combustible gas is combusted.

廃棄物ガス化溶融炉1の上方には、都市ごみ等の廃棄物、バイオマス炭化物、バイオマス成形物、生成するスラグの成分調整材として使用する石灰石をそれぞれ供給する供給装置(図示せず)が配設されており、この供給装置から供給された廃棄物、バイオマス炭化物及びバイオマス成形物、石灰石は搬送コンベア(図示せず)により搬送され炉上部の上記投入口2から炉内に投入される。   Disposed above the waste gasification and melting furnace 1 is a supply device (not shown) for supplying waste such as municipal waste, biomass charcoal, biomass molding, and limestone used as a component adjusting material for the generated slag. The waste, biomass charcoal, biomass molding, and limestone supplied from this supply device are conveyed by a conveyer (not shown) and charged into the furnace through the inlet 2 at the top of the furnace.

廃棄物ガス化溶融炉に形成された上記下部シャフト部I、中部シャフト部II、フリーボード部IIIの各部に対して、それぞれ酸素含有ガスを吹き込む羽口が炉壁に設けられている。すなわち、下部シャフト部Iには、堆積されたバイオマス炭化物及びバイオマス成形物を燃焼させて高温燃焼帯を形成し、熱分解残渣(灰分)を溶融するための酸素富化空気を吹き込む主羽口5が設けられ、中部シャフト部IIには、投入されて堆積された廃棄物を緩やかに流動させながら熱分解、燃焼させるための空気を吹き込む副羽口6が設けられ、フリーボード部IIIには、廃棄物が熱分解して生成した可燃性ガスの一部を燃焼させて炉内部を所定温度に維持するための空気を吹き込む三段羽口7が設けられている。   A tuyere for blowing oxygen-containing gas is provided on the furnace wall for each of the lower shaft portion I, the middle shaft portion II, and the freeboard portion III formed in the waste gasification melting furnace. That is, the main tuyere 5 that blows oxygen-enriched air for melting the pyrolysis residue (ash) into the lower shaft portion I to form a high-temperature combustion zone by burning the deposited biomass carbide and biomass molded product. The middle shaft portion II is provided with a sub tuyere 6 for blowing air for pyrolyzing and burning while gently flowing the waste deposited and deposited, and the free board portion III A three-stage tuyere 7 for blowing air for burning a part of the combustible gas generated by thermal decomposition of the waste and maintaining the inside of the furnace at a predetermined temperature is provided.

ガス排出口3に二次燃焼室10が接続して設けられており、廃棄物を熱分解して生成した可燃性ガスをこの二次燃焼室10で燃焼する。該二次燃焼室には、二次燃焼のための空気を吹き込む空気送風口11が設けられている。また、この二次燃焼室10には、該二次燃焼室10で可燃性ガスを燃焼した燃焼ガスから熱回収するボイラ12が隣接して設けられている。   A secondary combustion chamber 10 is connected to the gas discharge port 3, and combustible gas generated by pyrolyzing waste is combusted in the secondary combustion chamber 10. The secondary combustion chamber is provided with an air blowing port 11 for blowing air for secondary combustion. Further, the secondary combustion chamber 10 is provided with a boiler 12 adjacent to which heat is recovered from the combustion gas obtained by burning the combustible gas in the secondary combustion chamber 10.

次に、上述のガス化溶融炉1へ廃棄物とともに、従来用いられていた石炭コークスに代えて、炉内へ投入されるバイオマス炭化物とバイオマス成形物について説明する。   Next, a description will be given of biomass charcoal and biomass molded product that are put into the furnace in place of the previously used coal coke together with waste in the gasification melting furnace 1 described above.

ガス化溶融炉に投入された廃棄物は、上記中部シャフト部IIにおける廃棄物層上部で熱分解・ガス化され、熱分解残渣(灰分)が炉下部に到達する。従来、廃棄物と同時に投入されていた石炭コークスは、廃棄物層でほとんど消費されないまま炉下部に到達し、主羽口から吹き込まれた酸素富化空気により燃焼し、高温を発生させ、廃棄物の灰分を溶融させる。   The waste thrown into the gasification melting furnace is pyrolyzed and gasified in the upper part of the waste layer in the middle shaft part II, and the pyrolysis residue (ash content) reaches the lower part of the furnace. Conventionally, coal coke that was introduced at the same time as waste reaches the lower part of the furnace without being consumed in the waste layer, burns with oxygen-enriched air blown from the main tuyere, generates high temperature, and waste To melt the ash.

廃棄物ガス化溶融炉内で、従来用いられていた石炭コークスは、「炉下部での高温火格子形成」と「灰分溶融熱源」の2つの機能を有する。石炭コークスは炉内への投入当初から塊状をなしており、下部シャフト部Iの高温燃焼帯で、石炭コークス同士間での隙間により、高温火格子を形成する。この高温火格子の層は、その上面が主羽口5よりも上方に位置しており、主羽口5から送風される酸素富化空気が上記隙間を上昇通気し、石炭コークスの燃焼が良好に行われその十分なる高温の燃焼ガスが廃棄物層へ上昇到達する。一方、高温燃焼帯で廃棄物の灰分が、石炭コークスの燃焼による熱量により十分に溶融して、溶融スラグと溶融金属が生ずる。溶融スラグと溶融金属は、上記高温火格子の隙間を良好に降下通流し、出滓口4に達する。   Coal coke conventionally used in a waste gasification and melting furnace has two functions of “high temperature grate formation in the lower part of the furnace” and “ash melting heat source”. Coal coke is in the form of a lump from the beginning of charging into the furnace, and a high-temperature grate is formed in the high-temperature combustion zone of the lower shaft portion I by a gap between the coal cokes. The upper surface of this high-temperature grate layer is located above the main tuyere 5, and the oxygen-enriched air blown from the main tuyere 5 rises and ventilates the gaps, so that coal coke burns well. The sufficiently high temperature combustion gas rises and reaches the waste layer. On the other hand, in the high-temperature combustion zone, the ash content of the waste is sufficiently melted by the amount of heat generated by the combustion of coal coke, resulting in molten slag and molten metal. The molten slag and the molten metal flow down well through the gap between the high-temperature grate and reach the taphole 4.

本発明では、かかる石炭コークスの大部分または全量をバイオマスで置換する目的で、「炉下部での高温火格子形成」のためにバイオマス炭化物を、そして「灰分溶融熱源」のためにバイオマス成形物(非炭化バイオマス)を、石炭コークスに代えて炉内に投入する。このようにして、バイオマスを用いて、従来用いられてきた石炭コークスの2つの機能を確保でき、これにより石炭コークスを使用しない廃棄物の溶融・ガス化処理が可能になる。   In the present invention, for the purpose of replacing most or all of the coal coke with biomass, biomass carbide is used for “high temperature grate formation in the lower part of the furnace” and biomass molded product (for ash melting heat source) ( Non-carbonized biomass) is put into the furnace instead of coal coke. In this way, it is possible to ensure two functions of coal coke that has been conventionally used by using biomass, and thereby it is possible to perform melting and gasification treatment of waste without using coal coke.

本発明では、バイオマスを原料とし(バイオマス原料という)加圧成形したものをバイオマス成形物として用いる。加圧成形方法としては、押出成形、型に充填して加圧成形などの方法を用いる。また、バイオマス成形物として、炭化温度より低い温度に加熱しながら加圧成形したものを用いてもよい。ここで、炭化温度とは、バイオマス原料の揮発分が揮発し始める温度をいい、乾留が始まる温度でもある。バイオマス原料を炭化温度より低い温度に加熱しながら加圧成形したバイオマス成形物は、揮発分を含有しているため、このバイオマス成形物を投入し、溶融炉の下部で燃焼して溶融熱源とすることにより、バイオマス原料が有する揮発分の燃焼熱を有効に利用することができる。   In the present invention, a pressure-molded product using biomass as a raw material (referred to as biomass raw material) is used as a biomass molded product. As the pressure molding method, a method such as extrusion molding, filling a mold, and pressure molding is used. Moreover, you may use what was pressure-molded as a biomass molded product, heating to temperature lower than carbonization temperature. Here, the carbonization temperature refers to the temperature at which the volatile matter of the biomass raw material starts to volatilize, and is also the temperature at which dry distillation begins. Since the biomass molded product that is pressure-molded while heating the biomass raw material to a temperature lower than the carbonization temperature contains volatile components, this biomass molded product is charged and burned at the bottom of the melting furnace to become a melting heat source. Thus, the combustion heat of the volatile matter of the biomass material can be used effectively.

本発明では、バイオマスの投入量は、廃棄物処理量に対してバイオマス炭化物を1〜3wt%、バイオマス成形物を3〜10wt%とするのが好ましい。バイオマス炭化物の投入量が廃棄物処理量の1wt%より少ないと高温火格子を十分に形成できず、3wt%より多くても高温火格子の形成状況への影響が変わらず、むしろ高価なバイオマス炭化物を多く用いるため運転費を抑制することができなくなるため上限を3wt%とする。バイオマス成形物の投入量が廃棄物処理量の3wt%より少ないと溶融熱源として不十分であり、10wt%より多くても灰分溶融への影響が変わらないため過剰に投入する必要がなく上限を10wt%とする。   In this invention, it is preferable that the input amount of biomass shall be 1-3 wt% of biomass charcoal and 3-10 wt% of biomass molding with respect to the amount of waste treated. If the amount of biomass carbide input is less than 1 wt% of the waste treatment amount, a high-temperature grate cannot be sufficiently formed, and if it exceeds 3 wt%, the effect on the formation status of the high-temperature grate will not change, but rather expensive biomass carbide The upper limit is set to 3 wt% because the operation cost cannot be suppressed because a large amount of is used. If the amount of biomass molding input is less than 3 wt% of the waste treatment amount, it will be insufficient as a melting heat source, and if it exceeds 10 wt%, the effect on ash melting will not change, so there is no need to add excessively and the upper limit is 10 wt %.

以下、バイオマス成形物、バイオマス炭化物について、さらに詳説する。なお、バイオマス原料自体は、各種存在するが、本発明ではバイオマス原料についての限定は特になく、どのような種類でもよい。   Hereinafter, the biomass molded product and biomass carbide will be described in more detail. In addition, although various biomass raw materials exist, in the present invention, there is no particular limitation on the biomass raw material, and any type may be used.

<バイオマス成形物>
バイオマス成形物は、見掛密度が1.2g/cm以上、望ましくは1.3g/cm以上であることが好ましい。また、バイオマス成形物の重量は1個当りの重量が100g以上、望ましくは200g以上であることが好ましい。バイオマス成形物がこのように高密度で高重量であると、炉内に投入してから短時間で炉下部に下降到達でき、下降する過程で消費されないため好ましい。また、バイオマス成形物の含有水分は15wt%以下、望ましくは10wt%以下であることが好ましい。形状は球状、円筒状、直方体状などいずれでもよい。このような、バイオマス成形物を投入することにより、石炭コークスを用いない運転における「灰分溶融熱源」として、石炭コークスの代替を行うことができる。
<Biomass molded product>
The biomass molded product has an apparent density of 1.2 g / cm 3 or more, desirably 1.3 g / cm 3 or more. The weight of the biomass molded product is preferably 100 g or more, desirably 200 g or more per piece. It is preferable that the biomass molding has such a high density and high weight because it can reach the lower part of the furnace in a short time after being put into the furnace and is not consumed in the process of descending. Further, the moisture content of the biomass molded product is preferably 15 wt% or less, and desirably 10 wt% or less. The shape may be any of a spherical shape, a cylindrical shape, a rectangular parallelepiped shape, and the like. By introducing such a biomass molded product, coal coke can be substituted as an “ash melting heat source” in operation without using coal coke.

バイオマス成形物として、炭化温度より低い温度に加熱しながら加圧成形したものを用いることが好ましい。このようなバイオマス成形物は固定炭素だけではなく、揮発分をも含む熱量を保有しており、この揮発分熱量を灰分の溶融に寄与させることができる。バイオマス成形物は上記揮発分が多く、また炉内でバイオマス成形物から乾留された炭化物も反応性が高いため、「炉下部での高温火格子形成」材として供給されるバイオマス炭化物よりも先に溶融熱源として消費される。   As the biomass molded product, it is preferable to use a molded product while being heated to a temperature lower than the carbonization temperature. Such a biomass molded product has not only fixed carbon but also a calorific value including a volatile component, and the volatile component calorie can contribute to melting of ash. Biomass molded products have a large amount of the above volatile components, and carbides carbonized from biomass molded products in the furnace are also highly reactive. Consumed as a melting heat source.

石炭コークスが下降して炉下部に到達するまでの間に消費されてしまう分があることに比べて、バイオマス成形物が高密度・高重量(好ましくは、既述のごとく見掛密度1.3g/cm以上、重量200g以上)の場合には、石炭コークスよりも短時間で炉下部に到達するので、高密度・高重量のバイオマス成形物は炉下部に達する過程で消費される分が少ない。その結果、従来溶融熱源分として供給されていた供給量の石炭コークスが供給する熱量と、等量の熱量を供給するために必要なバイオマス成形物の供給量の計算値より少ない供給量で、炉下部にて石炭コークス使用時と同等の灰分溶融状態、すなわち灰分溶融スラグを同等の温度に上昇させることができる。このように、高密度・高重量のバイオマス成形物は、より効率的に炉下部での溶融熱源の供給に寄与できる。 Compared to the fact that coal coke descends and reaches the lower part of the furnace, there is a part that is consumed, and the biomass molding has a high density and high weight (preferably an apparent density of 1.3 g as described above) / Cm 3 or more, weight 200 g or more), it reaches the lower part of the furnace in a shorter time than coal coke, so a high-density, high-weight biomass molded product consumes less in the process of reaching the lower part of the furnace. . As a result, the amount of heat supplied by the coal coke of the supply amount that was conventionally supplied as the melting heat source and the supply amount less than the calculated value of the supply amount of biomass molding required to supply the same amount of heat, In the lower part, the ash melting state equivalent to that when using coal coke, that is, the ash melting slag can be raised to the same temperature. As described above, the high-density and high-weight biomass molded product can contribute to the supply of the melting heat source at the lower part of the furnace more efficiently.

一方、高温火格子形成のために用いるバイオマス炭化物は、石炭コークスよりも早く燃焼するため高温火格子を形成できる時間が石炭コークスより短くなることがあるので、溶融熱源としてのバイオマス成形物は、バイオマス炭化物が炉下部で形成する高温火格子層の上で、より速やかに燃焼することが好ましい。   On the other hand, biomass carbide used for high-temperature grate formation burns faster than coal coke, so the time during which high-temperature grate can be formed may be shorter than that of coal coke. It is preferable to burn more rapidly on the high-temperature grate layer that the carbide forms in the lower part of the furnace.

また、高温火格子上のバイオマス成形物の燃焼残留物や、バイオマス成形物が高温火格子の上でガス化燃焼した後にも燃焼しきれなかった炭化物の破片が、高温火格子層に混入すると、溶融スラグの滴下とガス流れが阻害される。したがって、バイオマス成形物の熱間強度が低く高温火格子上で速やかに細かくなり燃焼して消失することが好ましい。そのためのバイオマス成形物の熱間強度は、熱間反応後強度指標(CSR)(目開き:10mm)が5%以下、望ましくは0%であることが好ましい。   In addition, if combustion residues of biomass moldings on the high-temperature grate and fragments of carbides that could not be burned after the biomass molding was gasified and burned on the high-temperature grate, mixed into the high-temperature grate layer, Molten slag dripping and gas flow are impeded. Therefore, it is preferable that the biomass molded product has a low hot strength and quickly becomes finer and burns and disappears on the high-temperature grate. Therefore, the hot strength of the biomass molded product is preferably 5% or less, preferably 0%, after the hot reaction strength index (CSR) (opening: 10 mm).

以下、この熱間反応強度指標について具体的に説明する。熱間反応後強度指標(CSR)は、一般にコークス品質の指標の一つとして用いられる。   Hereinafter, the hot reaction intensity index will be specifically described. The strength index after hot reaction (CSR) is generally used as one of coke quality indicators.

炉内に装入後のコークスの挙動を考慮し、反応性を含めた強度を評価する方法として、熱間反応後強度(CO反応後強度、CSR)がある。これは、規定の条件下でCOと反応させた後の強度を測定するものであり、コークス品質の重要な指標であるとされている。 As a method for evaluating the strength including reactivity in consideration of the behavior of coke after charging in the furnace, there is strength after hot reaction (strength after CO 2 reaction, CSR). This measures strength after reacting with CO 2 under specified conditions, and is considered to be an important indicator of coke quality.

この熱間反応後強度CSRの測定方法は、所定の粒度範囲に調整されたコークス試料を1100℃の温度でCOガスと一定時間反応させ、反応後のコークス試料を特定の試験装置に装入し、一定回転数(例えば、600回転)回転させた後、目開き10mmの篩により篩い分け、篩上に残るコークス重量の、試験装置に投入した反応後のコークス試料の重量に対する割合を上記熱間反応後強度(CO反応後強度、CSR)としているものである。すなわち、熱間反応後強度CSRは、CO2ガスと反応させた後のコークスが、特定の試験装置での回転によっても破壊されることなく残留している割合を示しており、CO2反応後のコークス強度を示す指標とされている。このCSRが高いほどコークス強度が大きいこと、換言すれば、熱間反応後強度指標(CSR)が低い場合は、CO反応後にコークスが破壊され粉状になる量が多くなることを意味する。 This hot reaction strength CSR is measured by reacting a coke sample adjusted to a predetermined particle size range with CO 2 gas at a temperature of 1100 ° C. for a certain period of time, and charging the coke sample after reaction into a specific test device. Then, after rotating at a constant number of revolutions (for example, 600 revolutions), sieving with a sieve having a mesh opening of 10 mm, the ratio of the coke weight remaining on the sieve to the weight of the coke sample after the reaction charged in the test apparatus is This is the strength after inter-reaction (strength after CO 2 reaction, CSR). That is, hot strength after reaction CSR is coke after reaction with CO 2 gas, it shows the percentage of remaining Without being destroyed by the rotation of a particular test device, CO 2 after the reaction It is used as an index indicating the strength of coke. The higher the CSR, the higher the coke strength. In other words, when the post-hot reaction strength index (CSR) is low, it means that the amount of coke destroyed and powdered after the CO 2 reaction increases.

このような熱間反応後強度指標(CSR)により、バイオマス成形物の熱間強度を下記のように評価する。   With such a post-hot reaction strength index (CSR), the hot strength of the biomass molded product is evaluated as follows.

バイオマス成形物を1100℃の温度でCOガスと2時間反応させ、20mmに整粒した後、I型ドラム試験装置で600回だけ回転させた後、目開き10mmの篩により篩い分け、篩上に残る分の重量の、試験装置に投入した試料の重量に対する割合を熱間反応後強度指標CSR(10mm)とした。バイオマス成形物の熱間強度が低く、高温火格子上で速やかに細かくなり燃焼して消失することが好ましいため、バイオマス成形物の熱間強度は、熱間反応後強度指標(CSR)(目開き10mm)が5%以下、望ましくは0%であることが好ましい。バイオマス成形物の熱間反応後強度指標(CSR)が、5%以下であると、バイオマス成形物が高温火格子の上で燃焼する際に容易に崩壊し、ガス化燃焼した後にも燃焼しきれなかった炭化物の破片が、高温火格子層に混入して溶融スラグの滴下とガス流れが阻害されるような問題が生じることがないので好ましい。また、経済的な運転のために、安価なバイオマス成形物の使用量を、炉下部の高温火格子にバイオマス成形物が炉内で炭化された炭化物破片が入り込まない範囲で最大化させることが望ましい。 The biomass molded product was reacted with CO 2 gas at a temperature of 1100 ° C. for 2 hours, sized to 20 mm, rotated only 600 times with a type I drum tester, sieved with a sieve having an opening of 10 mm, and sieved The ratio of the remaining weight to the weight of the sample put in the test apparatus was defined as a strength index CSR (10 mm) after hot reaction. Since the hot strength of the biomass molding is low and it is preferable that the biomass molding quickly becomes fine and burns and disappears on the high temperature grate, the hot strength of the biomass molding is the strength index after hot reaction (CSR) (opening) 10 mm) is 5% or less, desirably 0%. When the biomass molded product has a strength index after hot reaction (CSR) of 5% or less, the biomass molded product easily collapses when burned on a high-temperature grate, and can be burned even after gasification combustion. The missing carbide fragments are preferred because they do not cause a problem that the molten slag dripping and the gas flow are hindered by mixing in the high-temperature grate layer. In addition, for economical operation, it is desirable to maximize the amount of low-cost biomass molding used within a range that does not allow carbide fragments from the biomass molding carbonized in the furnace to enter the high-temperature grate at the bottom of the furnace. .

<バイオマス炭化物>
従来の石炭コークスのみを用いる運転の場合では、石炭コークス全量に対し20〜40%程度の石炭コークスが炉下部での高温火格子形成に寄与している。この高温火格子形成のための石炭コークスをバイオマス炭化物で置き換えるためには、バイオマス炭化物は以下の性状のものを用いることが好ましい。すなわち、燃料比(固定炭素/揮発分)が10以上、望ましくは15以上、見掛密度0.9g/cm以上、望ましくは1.0g/cm以上、1個当りの重量が20g以上、望ましくは50g以上のバイオマス炭化物を用いることが好ましい。バイオマス炭化物の燃料比が10以上、望ましくは15以上であれば、固定炭素の比率が高く高温火格子を良好に形成できる。また、バイオマス炭化物の見掛密度が0.9g/cm以上、望ましくは1.0g/cm以上であれば、また、1個当りの重量が20g以上、望ましくは50g以上であれば、バイオマス炭化物は投入されてから炉内を速やかに下降し炉下部に到達し高温火格子を良好に形成できる。このようなバイオマス炭化物の形状は球状、円筒状、直方体状などいずれでもよい。炭化前のバイオマス原料は、バイオマスを適切な大きさに切断したものでも、破砕物を成形したものでも良い。なお、上記性状を持つバイオマス炭化物は、バイオマスに高温で長時間の管理された炭化処理を施し製造されたものであり、低温で短時間の条件下で生成する炭化物に比べて高密度で強度が高い。
<Biomass carbide>
In the case of operation using only conventional coal coke, about 20 to 40% of coal coke contributes to the formation of a high-temperature grate at the lower part of the furnace. In order to replace the coal coke for forming the high-temperature grate with biomass carbide, it is preferable to use biomass carbide having the following properties. That is, the fuel ratio (fixed carbon / volatile content) is 10 or more, desirably 15 or more, the apparent density is 0.9 g / cm 3 or more, desirably 1.0 g / cm 3 or more, and the weight per piece is 20 g or more, Desirably, 50 g or more of biomass carbide is used. If the fuel ratio of the biomass carbide is 10 or more, desirably 15 or more, the ratio of fixed carbon is high and a high-temperature grate can be formed satisfactorily. Further, if the apparent density of the biomass carbide is 0.9 g / cm 3 or more, preferably 1.0 g / cm 3 or more, or if the weight per piece is 20 g or more, preferably 50 g or more, the biomass After the carbide is introduced, it quickly descends in the furnace, reaches the lower part of the furnace, and can form a high-temperature grate well. The biomass carbide may have any shape such as a spherical shape, a cylindrical shape, and a rectangular parallelepiped shape. The biomass raw material before carbonization may be one obtained by cutting biomass into an appropriate size or one obtained by molding crushed material. Biomass carbides with the above properties are produced by subjecting biomass to high temperature and controlled carbonization for a long time, and are denser and stronger than carbides produced under low temperature and short time conditions. high.

バイオマス炭化物の要求強度は、冷間強度としてドラム強度DI15 30が50%以上で、熱間反応後強度指標CSR(10mm)が10%以上であればよい。このような強度を有するバイオマス炭化物は、炉内に投入されて崩壊することなく炉下部に到達し、高温火格子を維持することができる。 The required strength of the biomass carbide may be that the cold strength is a drum strength DI 15 30 of 50% or more and a post-hot reaction strength index CSR (10 mm) of 10% or more. Biomass carbide having such strength reaches the lower part of the furnace without being collapsed by being put into the furnace, and can maintain a high-temperature grate.

ここで、ドラム強度については、JISK2151に規定があるコークスのドラム強度(DI)の試験方法で評価される。試料を規定のドラムに入れ、所定回転数で30回転させた後、15mmの篩上に残った重量%をドラム強度として表す。篩上が例えば60%残れば、DI15 30=60と表記する。 Here, the drum strength is evaluated by a coke drum strength (DI) test method defined in JISK2151. The sample is put in a specified drum, and after rotating 30 times at a predetermined number of revolutions, the weight% remaining on the 15 mm sieve is expressed as drum strength. If, for example, 60% remains on the sieve, it is expressed as DI 15 30 = 60.

このように構成される本実施形態装置では、廃棄物のガス化溶融処理は次の要領で行われる。   In the present embodiment configured as described above, the waste gasification and melting treatment is performed as follows.

供給装置からの廃棄物、バイオマス炭化物及びバイオマス成形物、石灰石がガス化溶融炉1の上部に設けられた投入口2を経て、それぞれ所定量ずつ炉内へ投入され、主羽口5、副羽口6、及び三段羽口7から、それぞれ酸素富化空気又は空気が炉内へ吹き込まれる。上記投入口2から投入された廃棄物は、炉内で中部シャフト部IIに堆積して廃棄物層を形成し、下部シャフト部Iの高温燃焼帯から上昇してくる高温ガス及び副羽口から吹き込まれる空気によって乾燥され、次いで熱分解される。熱分解により生成した可燃性ガスは、フリーボード部IIIにて、三段羽口から吹き込まれる空気によりその一部が燃焼されて850℃以上の温度に保たれ、有害ガスとタール分を分解させる処理が施されてから炉外に設けられた二次燃焼室へ送られ、燃焼されその燃焼ガスがボイラで熱回収される。バイオマス炭化物は下部シャフト部Iに下降し高温火格子を形成し、バイオマス成形物は途中で揮発分が熱分解、燃焼されることが抑制されながら、下部シャフト部Iに下降し高温火格子上に到り、バイオマス炭化物及びバイオマス成形物が燃焼する高温燃焼帯が形成される。中部シャフト部IIの廃棄物層で廃棄物が熱分解した残渣は下降し、高温燃焼帯が形成されている下部シャフト部Iに達し、該下部シャフト部Iにて、バイオマス成形物中の揮発分と、バイオマス炭化物及びバイオマス成形物中の固定炭素が燃焼し、その燃焼熱により不燃物と灰分が溶融し溶融スラグと溶融金属になる。溶融スラグと溶融金属は出滓口4から排出され、炉外に設けられた水砕装置に供給され冷却固化され、冷却固化された水砕スラグと水砕金属が回収される。   Waste from the supply device, biomass charcoal and biomass molding, and limestone are introduced into the furnace by a predetermined amount through the inlet 2 provided in the upper part of the gasification melting furnace 1, respectively. Oxygen-enriched air or air is blown into the furnace from the mouth 6 and the three-stage tuyere 7, respectively. The waste introduced from the inlet 2 is deposited on the middle shaft part II in the furnace to form a waste layer, and from the high temperature gas and sub tuyere rising from the high temperature combustion zone of the lower shaft part I. It is dried by blown air and then pyrolyzed. A part of the combustible gas generated by pyrolysis is burned in the freeboard section III by the air blown from the three-stage tuyere and maintained at a temperature of 850 ° C. or higher, and decomposes harmful gas and tar content. After being treated, it is sent to a secondary combustion chamber provided outside the furnace, where it is burned and the combustion gas is heat recovered by a boiler. The biomass carbide descends to the lower shaft portion I to form a high-temperature grate, and the biomass molded product descends to the lower shaft portion I and is suppressed on the high-temperature grate while the volatile components are prevented from being pyrolyzed and burned on the way. Thus, a high temperature combustion zone is formed in which the biomass carbonized material and the biomass molded product burn. Residue resulting from thermal decomposition of the waste in the waste layer of the middle shaft part II descends and reaches the lower shaft part I where the high temperature combustion zone is formed. In the lower shaft part I, the volatile matter in the biomass molded product Then, the carbonized biomass and the fixed carbon in the biomass molded product are combusted, and the incombustible and ash are melted by the heat of combustion to form molten slag and molten metal. The molten slag and molten metal are discharged from the tap 4 and supplied to a water granulating device provided outside the furnace, cooled and solidified, and the cooled and solidified granulated slag and granulated metal are recovered.

廃棄物ガス化溶融炉にバイオマス炭化物とバイオマス成形物を投入し、ガス化溶融炉1の下部にバイオマス炭化物で高温火格子を形成し、バイオマス炭化物とバイオマス成形物を燃焼して、廃棄物の熱分解残渣(灰分)、不燃物を溶融する溶融熱源とする。バイオマス炭化物の炉内への投入量は、高温火格子を形成することに必要な量とし、溶融熱源として必要な熱量をバイオマス成形物により補うこととし、それぞれ所定量を投入する。   Waste carbonization melting furnace is charged with biomass charcoal and biomass molding, high temperature grate is formed with biomass charcoal at the bottom of gasification melting furnace 1, biomass charcoal and biomass molding are burned, and heat of waste A melting heat source that melts decomposition residues (ash) and incombustibles. The amount of biomass carbide to be charged into the furnace is an amount necessary for forming a high-temperature grate, and the amount of heat necessary as a melting heat source is supplemented by the biomass molded product, and a predetermined amount is respectively charged.

このような廃棄物のガス化溶融処理過程において、燃料としてのバイオマス炭化物とバイオマス成形物のうち、バイオマス炭化物は炉内への投入当初から塊状をなしており、下部シャフト部Iの高温燃焼帯で、バイオマス炭化物同士間での隙間により、高温火格子を形成する。この高温火格子の層は、その上面が主羽口5よりも上方に位置しており、主羽口5からの酸素富化空気が上記隙間を上昇通気し、バイオマス炭化物とバイオマス成形物の燃焼が良好に行われその十分なる燃焼ガスが廃棄物層へ上昇し廃棄物を熱分解、部分燃焼する。一方、高温燃焼帯で廃棄物灰分が、バイオマス炭化物とバイオマス成形物の燃焼熱により十分に溶融して、溶融スラグと溶融金属が生ずる。溶融スラグと溶融金属は、上記高温火格子の隙間を良好に降下通流し、出滓口4に達する。   In such a process of gasification and melting of waste, among the biomass charcoal and the biomass molded product as fuel, the biomass charcoal is in the form of a lump from the beginning of charging into the furnace, and in the high temperature combustion zone of the lower shaft portion I. A high-temperature grate is formed by gaps between biomass carbides. The upper surface of this high-temperature grate layer is located above the main tuyere 5, and oxygen-enriched air from the main tuyere 5 rises through the gaps and burns biomass carbide and biomass moldings. Is performed well, and the sufficient combustion gas rises to the waste layer to thermally decompose and partially burn the waste. On the other hand, in the high temperature combustion zone, the waste ash is sufficiently melted by the combustion heat of the biomass carbonized product and the biomass molded product to produce molten slag and molten metal. The molten slag and the molten metal flow down well through the gap between the high-temperature grate and reach the taphole 4.

このような廃棄物のガス化溶融処理方法によると、高温火格子を形成するバイオマス炭化物は元来有しているその塊状形状により、バイオマス炭化物同士間に生ずる空隙で通気確保と通液確保とが確実に行われる高温火格子とする機能と、灰分を溶融するための熱源としての機能とをもつ。一方、バイオマス成形物には、高温強度は必要ではなく、バイオマス炭化物とともに燃焼して発生する熱量が溶融熱源として用いられる。したがって、バイオマス炭化物は高温火格子を形成するに必要な最小限の量で足り、溶融熱源として不足する分は上記バイオマス成形物で補うことができ、両者で十分な溶融熱源を確保しつつ、最少のバイオマス炭化物で高温火格子の形成を可能とする。バイオマス成形物は、溶融熱の供給源、すなわち溶融熱源としての役目だけであれば、高い高温強度は必要とされない。したがって、低価格のバイオマス成形物を使用することができ、高価なバイオマス炭化物の使用量を少なくすることができ、廃棄物溶融炉の運転費を低減することができる。   According to such a gasification and melting treatment method for waste, the biomass carbide forming the high-temperature grate has an agglomerate shape, and the air passage between the biomass carbides and the passage of liquid can be secured. It functions as a high-temperature grate that is reliably performed and as a heat source for melting ash. On the other hand, high-temperature strength is not necessary for the biomass molded product, and the amount of heat generated by combustion with the biomass carbide is used as a melting heat source. Therefore, the amount of biomass carbide required for forming the high-temperature grate is sufficient, and the shortage as a heat source for melting can be compensated for by the above-mentioned biomass molded product. This enables the formation of high-temperature grate with biomass carbide. As long as the biomass molded product only serves as a source of melting heat, that is, as a melting heat source, high-temperature strength is not required. Therefore, a low-cost biomass molded product can be used, the amount of expensive biomass carbide used can be reduced, and the operating cost of the waste melting furnace can be reduced.

このように、高温火格子では、燃焼ガスの上昇通気そして溶融スラグと溶融金属の降下通流を良好に維持しつつ、バイオマス炭化物とバイオマス成形物が燃焼される。かくして、バイオマス炭化物の使用量は最少ですみ、一方、バイオマス成形物に関しては、その高温強度は必要でなく、低価格のバイオマス成形物でも燃料として使用することができるようになる。さらに、バイオマス成形物を高温火格子上で燃焼することにより、バイオマス原料が有する揮発分の燃焼熱を溶融熱源として有効に利用することができる。このようにして、バイオマス炭化物とバイオマス成形物を用いて、石炭コークスを用いない廃棄物ガス化溶融処理を行うことができるため、二酸化炭素排出量を削減すると共に、廃棄物ガス化溶融炉の運転費を低減することができ、安定した操業ができる廃棄物の溶融処理ができる。   As described above, in the high-temperature grate, the biomass carbide and the biomass molded product are combusted while maintaining the upward flow of the combustion gas and the downward flow of the molten slag and the molten metal. Thus, the amount of biomass carbide used is minimal, while the biomass molded product does not require high-temperature strength, and low-cost biomass molded products can be used as fuel. Furthermore, by burning the biomass molded product on the high-temperature grate, the combustion heat of the volatile component of the biomass raw material can be effectively used as a melting heat source. In this way, waste gasification and melting treatment without using coal coke can be performed using biomass charcoal and biomass molding, thus reducing carbon dioxide emissions and operating the waste gasification and melting furnace. Costs can be reduced and waste can be melted for stable operation.

バイオマス成形物として、バイオマス原料の揮発分を有効に残存させる条件であれば、既述した条件でなくその他の条件で加熱加圧成形してもよい。   As long as it is a condition that allows the volatile matter of the biomass raw material to remain effectively as the biomass molded product, it may be heat-press molded under other conditions instead of the conditions described above.

<実施例>
図1の廃棄物ガス化溶融炉を用い操業試験を行った。操業状態の指標として炉下部の溶融スラグ温度を計測し、石炭コークスのみを投入する操業で溶融スラグが円滑に排出され安定した操業状態の目安となる溶融スラグ温度が1400℃である状態を維持するように、バイオマス炭化物とバイオマス成形物の投入量を変えて操業試験を行った。表1に使用したバイオマス炭化物(木屑成形物炭化物)とバイオマス成形物(木屑成形物)の性状を示す。表2に操業試験(実施例1、2)の結果を示し、ここで廃棄物処理量に対するバイオマス炭化物とバイオマス成形物それぞれの投入量の重量比率を投入率(%)として表す。
<Example>
An operation test was conducted using the waste gasification melting furnace of FIG. The molten slag temperature at the bottom of the furnace is measured as an indicator of the operating state, and the molten slag is smoothly discharged in the operation where only coal coke is added to maintain the molten slag temperature at 1400 ° C, which is a standard for stable operating state. As described above, the operation test was performed by changing the input amounts of biomass carbide and biomass molding. Table 1 shows the properties of the biomass carbide (wood chip molding carbide) and the biomass molding (wood chip molding) used. Table 2 shows the results of the operation test (Examples 1 and 2). Here, the weight ratio of the input amounts of the biomass charcoal and the biomass molded product to the waste treatment amount is expressed as the input rate (%).

表2に示すように実施例1、2のバイオマス炭化物とバイオマス成形物の投入率で、良好な連続出滓状況となる操業を行うことができ、石炭コークスを用いない操業を実現できることを確認した。   As shown in Table 2, it was confirmed that the operation of becoming a continuous continuous dumping state can be performed at the input rate of the biomass carbides and biomass molded products of Examples 1 and 2, and that the operation without using coal coke can be realized. .

Figure 2014234968
Figure 2014234968

Figure 2014234968
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1 ガス化溶融炉   1 Gasification melting furnace

Claims (5)

廃棄物溶融炉に廃棄物をバイオマスとともに投入して廃棄物を熱分解、燃焼し、熱分解燃焼後の灰分を炉下部で溶融する廃棄物溶融処理方法において、バイオマスは、バイオマス原料を加圧成形したバイオマス成形物とバイオマス原料を成形し炭化したバイオマス炭化物とを含み、該溶融炉の下部にバイオマス炭化物で高温火格子を形成し、バイオマス炭化物とバイオマス成形物とを燃焼して灰分の溶融熱源とすることを特徴とする廃棄物の溶融処理方法。   In a waste melting treatment method in which waste is introduced into a waste melting furnace together with biomass, the waste is pyrolyzed and burned, and the ash content after pyrolytic combustion is melted in the lower part of the furnace. And a biomass carbide obtained by molding and carbonizing a biomass raw material, forming a high-temperature grate with the biomass carbide in the lower part of the melting furnace, and burning the biomass carbide and the biomass molding to produce a heat source for melting ash And a waste melting method. バイオマス炭化物の投入量を廃棄物投入量に対して1〜3wt%とし、バイオマス成形物の投入量を廃棄物投入量に対して3〜10wt%とすることとする請求項1に記載の廃棄物の溶融処理方法。   The waste according to claim 1, wherein the input amount of biomass carbide is 1 to 3 wt% with respect to the input amount of waste, and the input amount of biomass molding is 3 to 10 wt% with respect to the input amount of waste. Melt processing method. バイオマス炭化物のドラム強度DI15 30が50%以上であり、熱間反応後強度指標CSR(10mm)が10%以上であることとする請求項1又は2に記載の廃棄物の溶融処理方法。 3. The waste melting method according to claim 1 or 2, wherein the biomass carbide has a drum strength DI 15 30 of 50% or more and a post-hot reaction strength index CSR (10 mm) of 10% or more. バイオマス成形物の熱間反応後強度指標CSR(10mm)が5%以下であることとする請求項1乃至3のいずれかに記載の廃棄物の溶融処理方法。   The waste melting method according to any one of claims 1 to 3, wherein a strength index CSR (10 mm) after hot reaction of the biomass molded product is 5% or less. バイオマス成形物が、炭化温度より低い温度に加熱しながら加圧成形した成形物であることとする請求項1乃至4のいずれかに記載の廃棄物の溶融処理方法。   The method for melt treatment of waste according to any one of claims 1 to 4, wherein the biomass molded product is a molded product that is pressure-molded while being heated to a temperature lower than the carbonization temperature.
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