JP2019007718A - Waste melting furnace and operation method thereof - Google Patents
Waste melting furnace and operation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019007718A JP2019007718A JP2017126443A JP2017126443A JP2019007718A JP 2019007718 A JP2019007718 A JP 2019007718A JP 2017126443 A JP2017126443 A JP 2017126443A JP 2017126443 A JP2017126443 A JP 2017126443A JP 2019007718 A JP2019007718 A JP 2019007718A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waste
- melting furnace
- furnace
- melting
- solid fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 134
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 134
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 71
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 64
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 50
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 20
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 19
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 18
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 6
- 238000010309 melting process Methods 0.000 claims description 3
- 238000011017 operating method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 abstract description 16
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 7
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 abstract 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 45
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 24
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 21
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 240000001549 Ipomoea eriocarpa Species 0.000 description 1
- 235000005146 Ipomoea eriocarpa Nutrition 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- RYAGRZNBULDMBW-UHFFFAOYSA-L calcium;3-(2-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-[2-methoxy-4-(3-sulfonatopropyl)phenoxy]propane-1-sulfonate Chemical compound [Ca+2].COC1=CC=CC(CC(CS([O-])(=O)=O)OC=2C(=CC(CCCS([O-])(=O)=O)=CC=2)OC)=C1O RYAGRZNBULDMBW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000010849 combustible waste Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- YDEXUEFDPVHGHE-GGMCWBHBSA-L disodium;(2r)-3-(2-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-[2-methoxy-4-(3-sulfonatopropyl)phenoxy]propane-1-sulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].COC1=CC=CC(C[C@H](CS([O-])(=O)=O)OC=2C(=CC(CCCS([O-])(=O)=O)=CC=2)OC)=C1O YDEXUEFDPVHGHE-GGMCWBHBSA-L 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- -1 or the like Substances 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 125000000020 sulfo group Chemical group O=S(=O)([*])O[H] 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Abstract
Description
本開示は、廃棄物溶融炉及びその運転方法に関する。 The present disclosure relates to a waste melting furnace and an operation method thereof.
一般廃棄物及び産業廃棄物などを処理する方法として、固形燃料を熱源に使用し、工業炉で廃棄物を溶融する方法が知られている。廃棄物の溶融処理は、廃棄物の減容化だけでなく、これまで埋め立てによって最終処分されていた焼却灰及び不燃性ゴミをスラグ及びメタル等の資源として回収できる利点がある。 As a method for treating general waste and industrial waste, a method of using solid fuel as a heat source and melting the waste in an industrial furnace is known. The melting treatment of waste has an advantage that not only the volume of waste can be reduced, but also incinerated ash and incombustible waste that have been finally disposed of by landfill can be recovered as resources such as slag and metal.
廃棄物溶融炉の固形燃料の例として、高炉用コークス、及び炭材とバインダとを含む成型炭が知られている。特許文献1,2では、所定の炭材とともに、数平均分子量が1100以上のリグニンスルホン酸塩を含むバインダを用いて、高温環境下においても高い圧壊強度を有する廃棄物溶融炉用の成型炭を製造する技術が提案されている。
As examples of solid fuel for a waste melting furnace, coke for blast furnace, and formed charcoal containing a carbonaceous material and a binder are known. In
特許文献1,2で提案されているような成型炭は、廃棄物溶融炉の固形燃料として高炉用コークスを用いる場合に比べて、ランニングコストの面で有利である。しかしながら、成型炭の使用条件によっては、廃棄物の溶融に必要となる成型炭の使用量が増加してランニングコストが大きくなることが分かった。
Coal charcoal as proposed in
本発明は、一つの側面において、成型炭を含む固形燃料を用いてランニングコストを低減することが可能な廃棄物溶融炉の運転方法を提供することを目的とする。本発明は、別の側面において、成型炭を含む固形燃料を用いてランニングコストを低減することが可能な廃棄物溶融炉を提供することを目的とする。 In one aspect, an object of the present invention is to provide a method for operating a waste melting furnace capable of reducing running cost using a solid fuel containing coal. Another object of the present invention is to provide a waste melting furnace capable of reducing running cost using a solid fuel containing coal.
本発明は、一つの側面において、炉底部に酸素を含むガスと成型炭を含む固形燃料を供給しながら固形燃料を燃焼し、廃棄物又はその熱分解残渣を溶融する溶融工程を有する廃棄物溶融炉の運転方法であって、溶融工程では、ガスの酸素濃度を27〜35体積%、及び、炉底部における断面流速を0.07〜0.18m/秒の範囲内に維持する、廃棄物溶融炉の運転方法を提供する。 In one aspect, the present invention provides a waste melting process including a melting step of burning solid fuel while supplying a solid fuel containing oxygen and gas containing oxygen to the bottom of the furnace, and melting the waste or its thermal decomposition residue. A method of operating a furnace, in the melting step, waste melting in which the oxygen concentration of the gas is maintained within a range of 27 to 35% by volume and the cross-sectional flow rate at the furnace bottom is within a range of 0.07 to 0.18 m / sec. A method for operating a furnace is provided.
この廃棄物溶融炉の運転方法は、溶融工程において、炉底部に供給されるガスの酸素濃度と炉底部における断面流速を、所定の範囲に維持している。このため、炉底部から固形燃料の小片が飛散することを抑制し、固形燃料を燃料として有効利用することができる。したがって、成型炭を含む固形燃料を用いてランニングコストを低減することができる。 In this waste melting furnace operating method, in the melting step, the oxygen concentration of the gas supplied to the furnace bottom and the cross-sectional flow rate at the furnace bottom are maintained within a predetermined range. For this reason, it can suppress that the small piece of solid fuel scatters from a furnace bottom part, and can use solid fuel effectively as a fuel. Therefore, the running cost can be reduced by using solid fuel containing coal.
成型炭は、炭材とリグニンスルホン酸塩を含有するバインダを含むことが好ましい。これによって、成型炭の圧壊強度が十分に高くなり、良好な火格子機能を発現することができる。したがって、廃棄物又はその熱分解残渣の溶融を一層効率良く行うことができる。 The formed charcoal preferably includes a binder containing a charcoal material and lignin sulfonate. Thereby, the crushing strength of the coal becomes sufficiently high and a good grate function can be exhibited. Therefore, the waste or the thermal decomposition residue thereof can be melted more efficiently.
炉底部に供給される固形燃料に含まれる炭素量に対し、炉底部から飛散する炭素量の割合が20質量%以下であることが好ましい。これによって、炉底部から飛散する固形燃料の割合を低減して、ランニングコストを一層低減することができる。 The ratio of the amount of carbon scattered from the bottom of the furnace to the amount of carbon contained in the solid fuel supplied to the bottom of the furnace is preferably 20% by mass or less. As a result, the proportion of solid fuel scattered from the bottom of the furnace can be reduced, and the running cost can be further reduced.
上述の廃棄物溶融炉は、廃棄物装入口を有するシャフト部、シャフト部と炉芯をずらして配置され、上記ガスを供給する羽口を有する溶融炉部、及び、シャフト部の下部と溶融炉部の上部とを接続する連通部を備える、廃棄物ガス化溶融炉であってもよい。この場合、上記運転方法は、シャフト部及び連通部において廃棄物を乾燥及び熱分解させる熱分解工程を有し、溶融炉部において上記溶融工程を行ってもよい。 The above-mentioned waste melting furnace includes a shaft part having a waste charging inlet, a melting furnace part having a tuyere that is arranged by shifting the shaft part and the furnace core, and supplying the gas, and a lower part of the shaft part and a melting furnace The waste gasification melting furnace provided with the communication part which connects the upper part of a part may be sufficient. In this case, the operation method may include a pyrolysis step of drying and pyrolyzing waste in the shaft portion and the communication portion, and the melting step may be performed in the melting furnace portion.
本発明は、別の側面において、羽口から酸素を含むガスを供給して成型炭を含む固形燃料を燃焼し、廃棄物又はその熱分解残渣を溶融する溶融炉部を備える廃棄物溶融炉であって、上記ガスの酸素濃度を27〜35体積%、及び、溶融炉部の炉底部における断面流速を0.07〜0.18m/秒の範囲内に維持するように構成される、廃棄物溶融炉を提供する。 In another aspect, the present invention provides a waste melting furnace provided with a melting furnace section for supplying a gas containing oxygen from a tuyere to burn solid fuel containing coal and melting waste or a thermal decomposition residue thereof. A waste configured to maintain an oxygen concentration of the gas in a range of 27 to 35% by volume and a cross-sectional flow rate in a furnace bottom of a melting furnace in a range of 0.07 to 0.18 m / sec. A melting furnace is provided.
上記廃棄物溶融炉は、溶融炉部に羽口から所定の酸素濃度を有するガスを供給するとともに、溶融炉部の炉底部における断面流速を所定の範囲にしている。このため、炉底部から固形燃料の小片が飛散することを抑制し、固形燃料を燃料として有効利用することができる。したがって、成型炭を含む固形燃料を用いてランニングコストを低減することができる。 The waste melting furnace supplies a gas having a predetermined oxygen concentration from the tuyere to the melting furnace section, and keeps the cross-sectional flow velocity at the furnace bottom of the melting furnace section within a predetermined range. For this reason, it can suppress that the small piece of solid fuel scatters from a furnace bottom part, and can use solid fuel effectively as a fuel. Therefore, the running cost can be reduced by using solid fuel containing coal.
上記廃棄物溶融炉は、廃棄物の流通方向を基準にして、上流側から、廃棄物装入口から装入された廃棄物を乾燥して熱分解させるシャフト部と、シャフト部の下部と溶融炉部の上部とを接続する連通部と、シャフト部と炉芯をずらして配置される溶融炉部と、をこの順に備えていてもよい。 The waste melting furnace has a shaft part for drying and thermally decomposing waste charged from the waste inlet from the upstream side with respect to the distribution direction of the waste, a lower part of the shaft part, and a melting furnace. You may provide the communication part which connects the upper part of a part, and the melting furnace part arrange | positioned by shifting a shaft part and a furnace core in this order.
本発明は、一つの側面において、成型炭を含む固形燃料を用いてランニングコストを低減することが可能な廃棄物溶融炉の運転方法を提供することができる。本発明は、別の側面において、成型炭を含む固形燃料を用いてランニングコストを低減することが可能な廃棄物溶融炉を提供することができる。 In one aspect, the present invention can provide a method for operating a waste melting furnace capable of reducing running costs using a solid fuel containing coal. In another aspect, the present invention can provide a waste melting furnace capable of reducing running costs using a solid fuel containing coal.
本発明の廃棄物溶融炉の運転方法は、幾つかの実施形態において、炉底部に酸素を含むガスと成型炭を含む固形燃料を供給しながら固形燃料を燃焼し、廃棄物又はその熱分解残渣を溶融する溶融工程を有する。この溶融工程では、羽口から供給されるガスの酸素濃度を27〜35体積%、及び、炉底部における断面流速を0.07〜0.18m/秒の範囲内に維持する。廃棄物溶融炉は、炉底部に、酸素を含むガスを供給するための羽口を備える。 In some embodiments, the method for operating a waste melting furnace according to the present invention burns solid fuel while supplying solid fuel containing oxygen-containing gas and coal to the bottom of the furnace, and waste or a pyrolysis residue thereof. A melting step of melting In this melting step, the oxygen concentration of the gas supplied from the tuyere is maintained within the range of 27 to 35% by volume, and the cross-sectional flow rate at the furnace bottom is within the range of 0.07 to 0.18 m / sec. The waste melting furnace includes tuyere for supplying a gas containing oxygen at the bottom of the furnace.
ガスの酸素濃度は、標準状態(0℃、101.325kPa)における体積比率であり、炉底部における断面流速は、上記標準状態におけるガスの流量を炉底部の断面積で割って求められる。炉底部の断面積は、炉底部を最下段の羽口が設けられる高さの水平面で切断したときの内部空間の断面積である。 The oxygen concentration of the gas is a volume ratio in a standard state (0 ° C., 101.325 kPa), and the cross-sectional flow velocity at the furnace bottom is obtained by dividing the gas flow rate in the standard state by the cross-sectional area of the furnace bottom. The cross-sectional area of the furnace bottom is the cross-sectional area of the internal space when the furnace bottom is cut by a horizontal plane having a height at which the bottom tuyere is provided.
固形燃料は成型炭を含有する。成型炭は炭材とバインダとを含むものが好ましい。炭材は、石炭、粉コークス、チャー、石油コークス及び飛灰から選ばれる少なくとも一種を含有してもよい。炭材に対するバインダの質量比は0.06〜0.2であってもよい。このような質量比で混合すれば、成型炭の圧壊強度を高くすることができる。したがって、固形燃料の飛散を一層抑制することができる。 Solid fuel contains coal. The formed charcoal preferably contains a charcoal material and a binder. The carbonaceous material may contain at least one selected from coal, powdered coke, char, petroleum coke, and fly ash. The mass ratio of the binder to the carbon material may be 0.06 to 0.2. If mixed at such a mass ratio, the crushing strength of the coal can be increased. Therefore, scattering of solid fuel can be further suppressed.
バインダとしては、例えば、分子構造中に、ベンゼン環と、スルホ基、ヒドロキシル基及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基とを有する親水性ポリマーが挙げられる。好ましい親水性ポリマーとしては、リグニンスルホン酸塩が挙げられる。 Examples of the binder include a hydrophilic polymer having a benzene ring and at least one functional group selected from the group consisting of a sulfo group, a hydroxyl group, and a carboxyl group in the molecular structure. Preferred hydrophilic polymers include lignin sulfonate.
リグニンスルホン酸塩は、市販品を用いることができる。リグニンスルホン酸塩の数平均分子量は、成型炭の圧壊強度向上の観点から、例えば1000以上であってもよく、1400以上であってもよい。リグニンスルホン酸塩の数平均分子量は、入手の容易性の観点から、例えば10000以下であってもよく、8000以下であってもよい。本開示における数平均分子量は、ゲルパーミィテーションクロマトグラフィーを用いて、ポリスチレン標品検量線より求められる。リグニンスルホン酸塩としては、例えば、リグニンスルホン酸マグネシウム、リグニンスルホン酸カルシウム、及びリグニンスルホン酸ナトリウムが挙げられる。 A commercial item can be used for lignin sulfonate. The number average molecular weight of the lignin sulfonate may be, for example, 1000 or more, or 1400 or more, from the viewpoint of improving the crushing strength of the coal. From the viewpoint of availability, the number average molecular weight of the lignin sulfonate may be, for example, 10,000 or less, or 8000 or less. The number average molecular weight in the present disclosure is determined from a polystyrene standard calibration curve using gel permeation chromatography. Examples of the lignin sulfonate include magnesium lignin sulfonate, calcium lignin sulfonate, and sodium lignin sulfonate.
成型炭の形状は特に限定されず、例えば円柱状であってもよいし、マセック形状であってもよい。成型炭の密度は、例えば1.0〜2.0g/mlであってもよい。成型炭の粒径A1[mm]は、例えば30mm以上である。成型炭の粒径A1[mm]は、成型炭の体積V1[ml]を同一体積の真球に換算して下記式(1)によって算出される。
A1=2×((V1×3/4/π)1/3)×10 (1)
The shape of the charcoal is not particularly limited, and may be, for example, a columnar shape or a Macek shape. The density of the charcoal may be, for example, 1.0 to 2.0 g / ml. The particle size A 1 [mm] of the coal is, for example, 30 mm or more. The particle diameter A 1 [mm] of the coal is calculated by the following formula (1) by converting the volume V 1 [ml] of the coal into a true sphere having the same volume.
A 1 = 2 × ((V 1 × 3/4 / π) 1/3 ) × 10 (1)
本発明の廃棄物溶融炉は、上述の運転方法に好適に用いることができる。廃棄物溶融炉は、幾つかの実施形態において、炉底部に酸素を含むガスを供給する羽口を有し、当該羽口から酸素を含むガスを供給して成型炭を含む固形燃料を燃焼して廃棄物又はその熱分解残渣を溶融する溶融炉部を備える。この廃棄物溶融炉では、ガスの酸素濃度を27〜35体積%、及び、溶融炉部の炉底部における断面流速を0.07〜0.18m/秒の範囲内に維持するように構成される。羽口から供給されるガスの酸素濃度及び断面流速の求め方は上述のとおりである。 The waste melting furnace of this invention can be used suitably for the above-mentioned operation method. In some embodiments, the waste melting furnace has a tuyere that supplies a gas containing oxygen to the bottom of the furnace, and a gas containing oxygen is supplied from the tuyere to burn solid fuel containing coal. And a melting furnace section for melting the waste or its thermal decomposition residue. This waste melting furnace is configured to maintain the oxygen concentration of the gas within a range of 27 to 35% by volume and the cross-sectional flow velocity at the bottom of the melting furnace within a range of 0.07 to 0.18 m / sec. . The method for obtaining the oxygen concentration and cross-sectional flow velocity of the gas supplied from the tuyere is as described above.
上記廃棄物溶融炉は、廃棄物の流通方向を基準にして、上流側から、廃棄物装入口から装入された廃棄物を乾燥して熱分解させるシャフト部と、シャフト部の下部と溶融炉部の上部とを接続する連通部と、シャフト部と炉芯をずらして配置される溶融炉部と、をこの順に備える廃棄物ガス化溶融炉であってもよい。このような廃棄物ガス化溶融炉であれば、シャフト部及び連通部において廃棄物を乾燥及び熱分解させる熱分解工程を行い、溶融炉部において溶融工程を行うことができる。 The waste melting furnace has a shaft part for drying and thermally decomposing waste charged from the waste inlet from the upstream side with respect to the distribution direction of the waste, a lower part of the shaft part, and a melting furnace. A waste gasification melting furnace may be provided that includes a communication part that connects the upper part of the part, and a melting furnace part that is arranged by shifting the shaft part and the furnace core in this order. If it is such a waste gasification melting furnace, the thermal decomposition process which dries and thermally decomposes waste in a shaft part and a communicating part can be performed, and a melting process can be performed in a melting furnace part.
以下、図面を参照しながら、廃棄物溶融炉及びその運転方法の一実施形態を説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, an embodiment of a waste melting furnace and an operation method thereof will be described with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and a duplicate description is omitted.
図1は、廃棄物溶融炉の一実施形態である廃棄物ガス化溶融炉を模式的に示す縦断面図である。一実施形態に係る廃棄物溶融炉の運転方法は、この廃棄物ガス化溶融炉を用いて実施することができる。図1に示す廃棄物ガス化溶融炉10は、主な構成として、シャフト部2と、炭化火格子部3を備える連通部5と、溶融炉部4とを備える。シャフト部2は還元雰囲気下で廃棄物を乾燥させるとともに熱分解する。連通部5では、炭化火格子部3によってシャフト部2からの廃棄物を更に熱分解して、廃棄物を炭化させる。溶融炉部4は熱分解された廃棄物を燃焼させるとともに融解する。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a waste gasification melting furnace which is an embodiment of a waste melting furnace. The operation method of the waste melting furnace which concerns on one Embodiment can be implemented using this waste gasification melting furnace. A waste
シャフト部2と溶融炉部4は、相対的に横方向に炉芯をずらすように配置されており、シャフト部2の底部側の開口部23と溶融炉部4の上部側の開口部46とが連通部5によって連結されている。炭化火格子部3は、連通部5の底面をなしており階段状に配置されている。
The
シャフト部2の形状は、例えば円筒形であってもよく矩形であってもよい。シャフト部2の上部には、廃棄物を炉内に装入するための廃棄物装入口21が形成されている。廃棄物の種類は、特に限定されることはなく、一般廃棄物及び産業廃棄物のいずれであってもよい。シュレッダーダスト(ASR)、掘り起こしごみ、焼却灰等の単体又は混合物、或いはこれらと可燃性ごみの混合物なども処理することが可能である。廃棄物によってシャフト部2内に廃棄物充填層100が形成される。廃棄物装入口21からは、乾留された廃棄物及びチャーを、廃棄物と共に投入してもよい。
The shape of the
シャフト部2の上部側には、廃棄物が熱分解して発生するガスや炉内に吹き込んだガスを排出する炉内ガス排出口22が形成されている。シャフト部2の下端には開口部23が形成されており、自重でシャフト部2内を降下した廃棄物が開口部23から連通部5へと導入される。シャフト部2内においては、炭化火格子部3及び溶融炉部4から吹き込まれた酸素を含有するガス及び炉内で発生したガスが廃棄物充填層100を通過するときの熱交換によって、廃棄物の乾燥及び熱分解が進行する。
On the upper side of the
連通部5は、縦断面形状が矩形であり、その底面に沿って炭化火格子部3が配置されている。炭化火格子部3は、シャフト部2で乾燥及び熱分解された廃棄物を更に熱分解する。炭化火格子部3は、廃棄物を熱分解(乾留)する装置としての機能と、炭化した廃棄物を溶融炉部4に供給する供給装置としての機能を兼ね備える。炭化火格子部3は、可動炭化火格子と固定炭化火格子とを交互に階段状又は傾斜状に組み合せることによって形成されている。
The communicating portion 5 has a rectangular longitudinal cross-sectional shape, and the carbonized
各可動炭化火格子は、流体圧シリンダ等の駆動装置31(31a,31b)によって横方向に一定のピッチで往復動するように構成されている(図1の両矢印参照)。このような可動炭化火格子と固定炭化火格子との組み合わせによって炭化火格子部3の上の廃棄物を撹拌しながら上流側から下流側へ向けて押し出すことができる。
Each movable carbonization grate is configured to reciprocate at a constant pitch in the lateral direction by a drive device 31 (31a, 31b) such as a fluid pressure cylinder (see double arrows in FIG. 1). By combining such a movable carbonization grate and a fixed carbonization grate, waste on the
炭化火格子部3は、上段側の供給炭化火格子3Aと、下段側の乾留炭化火格子3Bによる2段構造になっている。供給炭化火格子3Aは、シャフト部2内に充填された廃棄物の荷重を直接的に受けるように、シャフト部2の真下に位置する。供給炭化火格子3Aは、シャフト部2で乾燥及び熱分解された廃棄物の炭化が進むように当該廃棄物を更に熱分解するとともに乾留炭化火格子3Bへと押し出して供給する。
The
乾留炭化火格子3Bは、供給炭化火格子3Aに隣接して設けられており、供給炭化火格子3Aからの廃棄物を更に熱分解して炭化物を生成する。このようにして、シャフト部2及び連通部5の炭化火格子部3において廃棄物の熱分解工程が行われる。乾留炭化火格子3Bは、熱分解(炭化)された廃棄物を溶融炉部4の開口部46に押し出す。
The dry
供給炭化火格子3Aの可動炭化火格子は第1駆動装置31aによって駆動され、乾留炭化火格子3Bの可動炭化火格子は第2駆動装置31bによって駆動される。このように第1及び第2駆動装置31a、31bを互いに独立して設けることで、炭化火格子3A,3Bの駆動、停止及び駆動速度を独立して制御でき、その結果、炭化火格子3A,3Bによる廃棄物の搬送速度も独立して制御できる。
The movable carbonization grate of the
炭化火格子部3は、炭化火格子間の隙間及び/又は炭化火格子に形成した送風孔(不図示)を通じて、空気を炭化火格子部3上にある廃棄物に向けて供給することができる構成となっている。すなわち、炭化火格子部3は、廃棄物の乾燥及び熱分解用の空気を炉内に吹き込む送風装置も兼ねている。供給炭化火格子3A及び乾留炭化火格子3Bの裏面側には、炭化した廃棄物のうちの微細なものが炭化火格子間の隙間から落下した場合にそれを回収するための第1回収室32aと第2回収室32bとがそれぞれ配置されている。
The
第1回収室32aには、送風管33aが連結されている。送風管33aには空気の流量を調節する流量調節弁33bが設けられており、流量調節弁33bの上流側には空気を供給するための送風装置36が接続されている。送風装置36からの空気は、流量調節弁33bによって流量が調節された後、送風管33aを通って第1回収室32aに供給される。第1回収室32aに供給された空気は、供給炭化火格子3Aの隙間及び/又は炭化火格子に形成された送風孔から炉内に導入される。
A
第2回収室32bには、送風管34aが連結されている。送風管34aには空気の流量を調節する流量調節弁34bが設けられており、流量調節弁34bの上流側には空気を供給するための送風装置36が接続されている。送風装置36からの空気は、流量調節弁34bによって流量が調節された後、送風管34aを通って第2回収室32bに供給される。第2回収室32bに供給された空気は、乾留炭化火格子3Bの隙間及び/又は炭化火格子に形成された送風孔から炉内に導入される。
A
溶融炉部4の上方の連通部5には、成型炭を含む固形燃料を溶融炉部4内に供給するための副資材装入口41が設けられている。固形燃料は、成型炭以外に、コークス、又は、バイオマスの炭化物等を含んでいてもよい。固形燃料の他に、塩基度調整剤としての石灰石等を副資材装入口41から供給してもよい。
The communication part 5 above the
溶融炉部4は、連通部5側、すなわち上部に絞り部をなす逆円錐台部(いわゆる朝顔部)45を有する。逆円錐台部45の水平方向に対する傾斜角は例えば75°より大きくてもよい。
The
溶融炉部4には、副資材装入口41からの固形燃料等に加えて、開口部46から、シャフト部2及び連通部5を通過して乾燥及び乾留された廃棄物の熱分解残渣が供給される。供給された廃棄物の熱分解残渣は溶融炉部4においてさらに熱分解する。なお、溶融炉部4に供給される廃棄物の少なくとも一部は、熱分解されていなくてもよい。
In addition to the solid fuel from the
溶融炉部4内の堆積層102の上には、炭化された廃棄物によって充填層101が形成される。副資材装入口41から装入された成型炭を含む固形燃料は、充填層101を通過して溶融炉部4の下部にある炉底部4Aに堆積し、堆積層102を形成する。炉底部4Aは、円柱状の内部空間で構成されており、複数の羽口42が周方向に並んで配置されている。羽口42から、当該内部空間に形成される固形燃料の堆積層102に、燃焼用の酸素を含むガスが供給される。
On the deposited
炉底部4Aでは、羽口42から酸素を含むガスを供給することによって固形燃料及び廃棄物の熱分解残渣の固定炭素を燃焼させる。燃焼熱で廃棄物又はその熱分解残渣に含まれる灰分及び不燃成分が溶融する。このようにして、溶融炉部4において廃棄物又はその分解残渣を溶融する溶融工程が行われる。なお、熱分解工程及び溶融工程で発生する高温ガスは、炉内ガス排出口22から排出され、ボイラー等の装置で廃熱を回収した後、無害化処理をして放出してもよい。
In the
溶融炉部4の炉底部4Aには、溶融物(すなわち、スラグ及びメタル)を排出する出湯口44が設けられている。出湯口44は、溶融物を還元雰囲気下で貯留及び排出できるように開閉機構(不図示)を有し、間欠的に溶融物を排出する。炉外に排出された溶融物は、冷却凝固し、スラグとメタルを得ることができる。
The
図2は、図1の廃棄物ガス化溶融炉10の溶融炉部4を拡大して示す縦断面図である。溶融炉部4の炉底部4Aにおける固形燃料の堆積層102には、主に固形燃料に含まれる炭素が燃焼する燃焼反応領域102Aと、燃焼反応領域102Aの周囲に、主に炭素がガス化するガス化反応領域102Bがある。燃焼反応領域102Aにおける主な反応は式(2)で表され、ガス化反応領域102Bにおける主な反応は式(3)で表される。なお、本実施形態では、理解を容易にするために、燃焼反応領域102Aのガス化反応領域102Bの境界線を明示しているが、これらの領域は明確に区画されていなくてもよい。すなわち、羽口42近傍において主に式(2)の反応が進行し、羽口42から離れるにつれて式(2)に対する式(3)の反応の割合が徐々に増加してもよい。
C+O2 → CO2 (2)
C+CO2 → 2CO (3)
FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing the
C + O 2 → CO 2 (2)
C + CO 2 → 2CO (3)
燃焼反応領域102Aは、酸素が相対的に豊富な羽口42近傍に形成され、ガス化反応領域102Bは、燃焼反応領域102Aよりも羽口42から離れた部分に形成される。羽口42から供給される酸素を含有するガスの断面流速が小さくなり過ぎると、燃焼反応領域102Aが縮小し、炉底部4Aの中心部で式(2)の燃焼反応が十分に進行し難くなる。その結果、炉底部4Aの温度が低下して、廃棄物又はその熱分解残渣の溶融が進行し難くなる傾向にある。このような観点から、酸素を含有するガスの断面流速は0.07m/秒以上である。固形燃料の燃焼を促進し、廃棄物の処理量を向上する観点から、羽口42から供給される酸素を含有するガスの断面流速は、好ましくは0.09m/秒以上であり、より好ましくは0.1m/秒以上である。
The
一方、酸素を含有するガスの断面流速が大きくなり過ぎると、燃焼反応領域102A及びガス化反応領域102Bが形成されている堆積層102から固形燃料の小片52aの飛散量が増加する。小片52aは、例えば、副資材装入口41から供給される固形燃料の一部が剥離したもの、及び、固形燃料が崩れて生じた破片等を含む。小片52aの飛散量を低減する観点から、羽口42から供給される酸素を含有するガスの断面流速は0.18m/秒以下である。小片52aの飛散量を十分に低減して固形燃料の有効利用を図る観点から、炉底部4Aにおける酸素を含有するガスの断面流速は、好ましくは0.16m/秒以下であり、より好ましくは0.14m/秒以下である。
On the other hand, if the cross-sectional flow velocity of the gas containing oxygen becomes too large, the amount of scattered solid fuel
溶融炉部4の炉底部4Aには羽口42が設けられている。羽口42からは、酸素を含むガスとして、空気と酸素発生器43からの酸素との混合ガスを供給することが可能な構成となっている。羽口42からのガスの供給量及び酸素濃度は、空気の流量を調節する流量調節弁47aと、酸素の供給量を調節する流量調節弁47bとによって調節される。空気と酸素の供給比率を調節することによって、羽口42から供給されるガスの酸素濃度を調整することができる。なお、ガスの供給量及び酸素濃度は、このような例に限定されず、別の手段で行ってもよい。例えば、空気と酸素の供給比率を調節する三方弁と、三方弁の下流側にガスの流量を調節する流量調節弁とを設けてもよい。
A
羽口42から供給されるガスの供給量を調節することによって、炉底部4Aにおける断面流速を調節することができる。炉底部4Aが円柱状の内部空間である場合、ガスの断面流速は、以下の式(4)で求めることができる。なお、式(4)中、Aは、標準状態に換算したときのガス流量[m3/秒]を示し、Lは下段の羽口42が設けられている高さにおける内径[m]を示す。当該ガス流量は、羽口42が複数ある場合、それぞれの羽口42から供給されるガス流量の合計値となる。
断面流速[m/秒]=A/(π×L2/4) (4)
By adjusting the amount of gas supplied from the
Cross flow rate [m / s] = A / (π × L 2/4) (4)
炉底部4Aは円柱状でなくてもよい。例えば、炉底部4Aの内部空間が四角柱状である場合、ガスの断面流速は、以下の式(5)で求めることができる。なお、式(5)中、Aは、標準状態に換算したときのガス流量[m3/秒]を示し、L1及びL2は、下段の羽口42が設けられている高さにおいて内部空間を水平面で切断したときの断面の長辺及び短辺の長さ[m]を示す。なお、当該断面が正方形である場合、L1=L2となる。
断面流速[m/秒]=A/(L1×L2) (5)
The
Sectional flow velocity [m / sec] = A / (L1 × L2) (5)
炉底部4Aにおける酸素を含むガスの断面流速は0.07〜0.18m/秒であり、好ましくは0.09〜0.16m/秒であり、より好ましくは、0.1〜0.14m/秒である。炉底部4Aの径が高さ方向に変化している場合、断面流速は、炉底部4Aにおいて最下段の羽口42が設けられる高さの水平面で切断したときの内部空間の断面積に基づいて算出される。
The cross-sectional flow rate of the gas containing oxygen in the
図3は、固形燃料に含まれる成型炭50の燃焼による変化を模式的に示す図である。図3(A)は、燃焼前、すなわち副資材装入口41から供給される固形燃料に含まれる成型炭50を模式的に示している。成型炭50は、複数の炭材52と、複数の炭材52同士を結着するバインダ54を含有する。バインダ54はリグニンスルホン酸塩を主成分として含有する。
FIG. 3 is a diagram schematically showing changes due to combustion of the
図1に示される堆積層102を形成する固形燃料に含まれる成型炭50は、ガス中に含まれる酸素によって燃焼する。ここで、成型炭50に含まれる炭材52は、バインダ54よりも、ガスの酸素濃度の影響を受け難い傾向にある。すなわち、バインダ54は、ガスの酸素濃度が高くなると、炭材52よりも燃焼速度が大きくなる傾向にある。このため、ガスの酸素濃度が高くなり過ぎると、バインダ54が炭材52よりも先に燃焼して消失する。そして、図3(B)に示すように、小片52aが残存する。バインダ54で結着されていない小片52aは、バインダ54で結着されているものに比べて、堆積層102から飛散しやすい傾向にある。
The formed
小片52aの飛散量を低減する観点から、酸素を含有するガスにおける酸素濃度は、35体積%以下であり、好ましくは33体積%以下である。一方、酸素濃度が低くなり過ぎると、固形燃料の燃焼に必要なガスの量が増えるため、炉底部4Aにおける温度が低下する傾向にある。特に、酸素濃度が26.5体積%以下になると固形燃料の消費量が急増する。このため、ランニングコストが増加する傾向にある。このような観点から、酸素を含有するガスにおける酸素濃度は、27体積%以上であり、好ましくは29体積%以上である。
From the viewpoint of reducing the amount of scattering of the
羽口42から供給される、酸素を含有するガスにおける酸素濃度は、27〜35体積%であり、好ましくは29〜33体積%である。これによって、溶融炉部4における固形燃料の飛散の抑制しつつ、溶融炉部4における温度を確保するために必要となる固形燃料を低減することができる。したがって、固形燃料の使用量が低減され、ランニングコストを十分に低減することができる。
The oxygen concentration in the gas containing oxygen supplied from the
図1に戻り、溶融炉部4の羽口42よりも上方には、一酸化炭素及び二酸化炭素の濃度を検知可能なガス検知部48が設置されている。ガス検知部48によって、溶融炉部4における一酸化炭素及び二酸化炭素の濃度を測定できる。これらの測定値と、羽口42からのガスの吹込み量に基づいて、上記式(2)及び式(3)によって消費されるそれぞれの炭素の量を算出することができる。副資材装入口41から供給される固形燃料に含まれる炭素の量から、式(2)及び式(3)によって消費される炭素の合計量を差し引くことによって、炉底部4Aから飛散する炭素の量を算出することができる。
Returning to FIG. 1, a
炉底部4Aから飛散する固形燃料の割合を低減して、ランニングコストを一層低減する観点から、固形燃料に含まれる炭素量に対する、炉底部4Aから飛散する炭素量の割合は、好ましくは20質量%以下であり、より好ましくは15質量%以下である。固形燃料の消費量を一層低減する観点から、固形燃料に含まれる炭素量に対する、式(2)の反応によって消費される炭素量の割合は、好ましくは40質量%以上であり、より好ましくは50質量%以上である。
From the viewpoint of further reducing the running cost by reducing the ratio of the solid fuel scattered from the
ガス検知部48としては、水素ガス及びメタンガスを検知可能な市販のガスセンサを用いることができる。ガス検知部48は、水素ガス及びメタンガスの濃度を検知できるようなセンサ部を溶融炉部4の内部に設置してもよいし、溶融炉部4に管等のサンプリング設備を設置し、サンプリングしたガスを市販のガスセンサで測定するようなものであってもよい。
As the
廃棄物ガス化溶融炉10は、溶融炉部4における炉底部4Aから固形燃料の小片52aが飛散することを抑制し、固形燃料を燃料として有効利用することができる。したがって、成型炭を含む固形燃料を用いてランニングコストを低減することができる。
The waste
以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述の廃棄物溶融炉は、炭化火格子部を有する連通部を備えているが、このような連通部を備えていない縦型の廃棄物溶融炉であってもよい。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment at all. For example, the above-described waste melting furnace includes a communication portion having a carbonization grate portion, but may be a vertical waste melting furnace that does not include such a communication portion.
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
<高炉用コークスと成型炭の比較>
(比較例1)
固形燃料として通常の高炉用コークス(粒径:20〜80mm)を用い、図1に示すようなシャフト部と、炭化火格子部を備える連通部と、溶融炉部を備える廃棄物ガス化溶融炉の運転を行った。高炉用コークスの高位発熱量は表1に示すとおりであった。シャフト部の廃棄物装入口から一般廃棄物を装入するとともに副資材装入口から固形燃料として高炉用コークスを装入した。シャフト部における廃棄物の高さと、炉底部の出湯口から排出される溶融物の温度(約1360℃)がほぼ一定となるように運転を行った。炉底部の羽口から供給されるガスの酸素濃度、及び、炉底部における断面流速は、表1に示すとおりとした。定常状態において、単位質量の廃棄物を完全に溶融するのに必要な固形燃料(高炉用コークス)の使用量及び発熱量を求めた。結果は表1に示すとおりであった。
<Comparison between coke for blast furnace and coking coal>
(Comparative Example 1)
A waste gasification melting furnace using ordinary blast furnace coke (particle size: 20 to 80 mm) as a solid fuel, a shaft portion as shown in FIG. 1, a communicating portion having a carbonized grate portion, and a melting furnace portion Drove. Table 1 shows the higher heating value of the blast furnace coke. General waste was charged from the waste inlet of the shaft and blast furnace coke was charged as a solid fuel from the auxiliary material inlet. The operation was performed so that the height of the waste in the shaft portion and the temperature of the melt discharged from the tap at the bottom of the furnace (about 1360 ° C.) were substantially constant. Table 1 shows the oxygen concentration of the gas supplied from the tuyeres at the bottom of the furnace and the cross-sectional flow rate at the bottom of the furnace. In a steady state, the amount of used solid fuel (blast furnace coke) and calorific value required to completely melt unit mass of waste were determined. The results were as shown in Table 1.
(比較例2)
固形燃料として、高炉用コークスに変えて、以下のとおりにして調製した成型炭を用いたこと以外は、比較例1と同様にして廃棄物ガス化溶融炉の運転を行った。
(Comparative Example 2)
The waste gasification and melting furnace was operated in the same manner as in Comparative Example 1 except that the coking coal prepared as follows was used as the solid fuel instead of blast furnace coke.
液体バインダとして、市販のリグニンスルホン酸マグネシウム水溶液(日本製紙株式会社製、商品名:サンエキスM100、数平均分子量:3000)と市販の粉コークス(水分:20質量%、粒径:3mm以下)を準備した。粉コークスを、乾燥器において乾燥させた後、これにリグニンスルホン酸マグネシウム水溶液を配合して混合し、混合物を調製した。このときの混合割合は、粉コークス100質量部に対してリグニンスルホン酸マグネシウム水溶液を22.5質量部とした。 As a liquid binder, commercially available magnesium lignin sulfonate (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., trade name: Sun Extract M100, number average molecular weight: 3000) and commercially available powder coke (moisture: 20% by mass, particle size: 3 mm or less). Got ready. After the powder coke was dried in a drier, an aqueous solution of magnesium lignin sulfonate was blended and mixed to prepare a mixture. The mixing ratio at this time was 22.5 parts by mass of the magnesium lignin sulfonate aqueous solution with respect to 100 parts by mass of the powder coke.
調製した混合物に水を加えて、約10質量%の水を含有する成型原料を調製した。ダブルロール成型機に、この成型原料を供給して成型炭を製造した。目開きが30mmの篩を用いて製造した成型炭の篩分けを行い、120cm3程度の体積を有する成型炭を得た。成型炭の高位発熱量は表1に示すとおりであった。比較例1と同様にして、定常状態における、単位質量の廃棄物の溶融に要する固形燃料(成型炭)の使用量及び発熱量を求めた。結果は表1に示すとおりであった。 Water was added to the prepared mixture to prepare a molding raw material containing about 10% by mass of water. This molding raw material was supplied to a double roll molding machine to produce a charcoal. The charcoal produced was screened using a sieve having a mesh opening of 30 mm to obtain a charcoal having a volume of about 120 cm 3 . Table 1 shows the higher heating value of the coal. In the same manner as in Comparative Example 1, the amount of solid fuel (coal charcoal) required for melting the unit mass of waste and the calorific value in the steady state were determined. The results were as shown in Table 1.
表1に示すとおり、発熱量換算でみると、比較例2の成型炭は、比較例1の高炉用コークスに比べて1.2倍以上の固形燃料を消費していた。このため、固形燃料を、単に高炉用コークスから成型炭に置換しただけでは、廃棄物溶融炉のランニングコストを低減できないことが確認された。 As shown in Table 1, in terms of calorific value, the coal coal of Comparative Example 2 consumed 1.2 times or more solid fuel compared to the blast furnace coke of Comparative Example 1. For this reason, it was confirmed that the running cost of the waste melting furnace cannot be reduced simply by replacing the solid fuel with the blast furnace coke by the coal.
<炉底部の断面流速、及び、羽口から供給されるガスの酸素濃度の影響>
(実施例1〜3、比較例3〜6)
比較例2で用いた成型炭と同じ成型炭を用いて、図1と同じ構成を有する小型の廃棄物ガス化溶融炉の運転を行った。具体的には、図1の副資材装入口41から成型炭を装入し、炉底部4Aにおいて成型炭を燃焼するモデル実験を行った。
<Effects of cross-sectional flow velocity at furnace bottom and oxygen concentration of gas supplied from tuyere>
(Examples 1-3, Comparative Examples 3-6)
Using the same coal as the coal used in Comparative Example 2, a small waste gasification and melting furnace having the same configuration as in FIG. 1 was operated. Specifically, a model experiment was performed in which the coal was charged from the
炉底部の羽口から供給されるガスの酸素濃度、及び、炉底部におけるガスの断面流速は、表2及び表3に示すとおりとした。酸素濃度及び断面流速は、それぞれ、ガスを標準状態に換算したときの値である。定常状態において、単位質量の廃棄物の溶融に必要な固形燃料の発熱量を求めた。また、羽口の上方に設置されたガス検知部によって、一酸化炭素及び二酸化炭素の濃度を測定した。これらの測定値と、羽口からのガスの吹込み量に基づいて、上記式(2)及び式(3)によって消費されるそれぞれの炭素の量を算出した。廃棄物ガス化溶融炉に供給される固形燃料に含まれる炭素量から、式(2)及び式(3)によって消費される炭素の合計量を差し引くことによって、炉底部から飛散する炭素量を算出した。また、それぞれの炭素の消費割合及び飛散割合を算出した。結果は表2及び表3に示すとおりであった。 The oxygen concentration of the gas supplied from the tuyeres at the bottom of the furnace and the cross-sectional flow velocity of the gas at the bottom of the furnace were as shown in Tables 2 and 3. The oxygen concentration and the cross-sectional flow rate are values when the gas is converted into a standard state, respectively. In the steady state, the calorific value of the solid fuel required for melting the unit mass of waste was determined. Moreover, the concentration of carbon monoxide and carbon dioxide was measured by a gas detection unit installed above the tuyere. Based on these measured values and the amount of gas blown from the tuyere, the amount of each carbon consumed by the above formulas (2) and (3) was calculated. Calculate the amount of carbon scattered from the bottom of the furnace by subtracting the total amount of carbon consumed by Equation (2) and Equation (3) from the amount of carbon contained in the solid fuel supplied to the waste gasification and melting furnace. did. Moreover, the consumption rate and the scattering rate of each carbon were calculated. The results were as shown in Table 2 and Table 3.
(比較例7)
固形燃料として比較例1と同じ高炉用コークスを用いたこと以外は、比較例6と同様にして廃棄物溶融炉の運転を行った。結果は表3に示すとおりであった。比較例7は、高炉用コークスを用いているため、ランニングコストを低減することができない。
(Comparative Example 7)
The waste melting furnace was operated in the same manner as in Comparative Example 6 except that the same blast furnace coke as in Comparative Example 1 was used as the solid fuel. The results are shown in Table 3. Since Comparative Example 7 uses blast furnace coke, the running cost cannot be reduced.
実施例1〜3は、消費される炭素量と飛散する炭素量の合計値(kg/h)が、比較例3よりも小さくなっていた。このことから、実施例1〜3は固形燃料の消費量を低減できることが確認された。 In Examples 1 to 3, the total value (kg / h) of the consumed carbon amount and the scattered carbon amount was smaller than that of Comparative Example 3. From this, it was confirmed that Examples 1-3 can reduce the consumption of solid fuel.
図4は、羽口から供給されるガスの酸素濃度が30体積%である実施例1,2及び比較例4,5の炉底部の断面流速と飛散した炭素の割合の関係を示すグラフである。図4の結果からすると、断面流速が所定値(約0.12m/秒)以上になると、飛散する炭素の割合が直線的に増加すると予測される。そこで、実施例1のデータを除く、実施例2、比較例4,5の3つのデータから最小二乗法によって、断面流速と飛散した炭素の割合の相関関係を求めたところ、図4に示す直線関係が得られた。この結果から、炉底部における断面流速が0.18m/秒以下であれば、剥離飛散の割合を20質量%以下に維持できることが分かった。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the cross-sectional flow velocity at the furnace bottom portion and the ratio of scattered carbon in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 4 and 5 in which the oxygen concentration of the gas supplied from the tuyere is 30% by volume. . From the result of FIG. 4, when the cross-sectional flow velocity becomes a predetermined value (about 0.12 m / sec) or more, it is predicted that the ratio of carbon to be scattered increases linearly. Therefore, when the correlation between the cross-sectional flow velocity and the ratio of scattered carbon was obtained from the three data of Example 2 and Comparative Examples 4 and 5 excluding the data of Example 1 by the least square method, the straight line shown in FIG. A relationship was obtained. From this result, it was found that if the cross-sectional flow velocity at the furnace bottom is 0.18 m / sec or less, the rate of separation and scattering can be maintained at 20 mass% or less.
図4、表2及び表3に示す結果等から、羽口から供給されるガスの酸素濃度を27〜35体積%、及び、炉底部における断面流速を0.07〜0.18m/秒にすることによって、成型炭を含む固形燃料の飛散が抑制され、廃棄物溶融炉のランニングコストを低減できることが確認された。 From the results shown in FIG. 4, Table 2 and Table 3, etc., the oxygen concentration of the gas supplied from the tuyere is 27 to 35% by volume, and the cross-sectional flow velocity at the furnace bottom is 0.07 to 0.18 m / sec. As a result, it was confirmed that the scattering of the solid fuel containing the coal was suppressed and the running cost of the waste melting furnace could be reduced.
<燃焼速度の評価>
(参考例1)
上述の実施例1で用いた成型炭に含まれる粉コークス及びリグニンスルホン酸塩の熱重量分析を行って燃焼速度を評価した。熱重量分析は、廃棄物溶融炉の炉底部の温度を想定して1000℃にて行った。熱重量分析の雰囲気が酸素濃度21体積%、30体積%及び37体積%の場合について、それぞれ分析を行った。結果は、図5に示すとおりであった。
<Evaluation of burning rate>
(Reference Example 1)
Thermogravimetric analysis of the powdered coke and lignin sulfonate contained in the coal coal used in Example 1 was performed to evaluate the combustion rate. The thermogravimetric analysis was performed at 1000 ° C. assuming the temperature at the bottom of the waste melting furnace. The analysis was performed in the case where the atmosphere of thermogravimetric analysis was an oxygen concentration of 21% by volume, 30% by volume, and 37% by volume. The result was as shown in FIG.
図5に示すとおり、酸素濃度が30体積%付近では粉コークスとリグニンスルホン酸塩の燃焼速度がほぼ同じであった。これに対し、酸素濃度が37体積%付近にまで上昇するとリグニンスルホン酸塩の燃焼速度が粉コークスの燃焼速度よりもかなり大きくなった。廃棄物溶融炉の炉底部において、このようにリグニンスルホン酸塩の燃焼速度の方が大きくなると、バインダであるリグニンスルホン酸塩が先に燃焼し、残存した粉コークスが小片として炉底部から飛散し易くなると推察される。 As shown in FIG. 5, when the oxygen concentration was around 30% by volume, the burning rates of the powdered coke and the lignin sulfonate were almost the same. On the other hand, when the oxygen concentration was increased to around 37% by volume, the combustion rate of lignin sulfonate was considerably higher than the combustion rate of powdered coke. When the combustion rate of lignin sulfonate increases at the furnace bottom of the waste melting furnace, the lignin sulfonate, which is the binder, burns first, and the remaining powder coke is scattered from the furnace bottom as small pieces. It is assumed that it will be easier.
2…シャフト部、3…炭化火格子部、3A…供給炭化火格子(炭化火格子)、3B…乾留炭化火格子(炭化火格子)、4…溶融炉部、4A…炉底部、5…連通部、10…廃棄物ガス化溶融炉、21…廃棄物装入口、22…炉内ガス排出口、23…開口部、31…駆動装置、32a…第1回収室、32b…第2回収室、36…送風装置、41…副資材装入口、42…羽口、43…酸素発生器、44…出湯口、45…逆円錐台部、46…開口部、47a,47b…流量調節弁、48…ガス検知部、50…成型炭、52…炭材、52a…小片、54…バインダ、100…廃棄物充填層、101…充填層、102…堆積層、102A…燃焼反応領域、102B…ガス化反応領域。 2 ... Shaft part, 3 ... Carbonization grate part, 3A ... Supply carbonization grate (carbonization grate), 3B ... Carbonated carbonization grate (carbonization grate), 4 ... Melting furnace part, 4A ... Furnace bottom part, 5 ... Communication Parts, 10 ... waste gasification and melting furnace, 21 ... waste charging inlet, 22 ... gas outlet in the furnace, 23 ... opening, 31 ... drive device, 32a ... first recovery chamber, 32b ... second recovery chamber, 36 ... Air blower, 41 ... Sub-material inlet, 42 ... Tuyere, 43 ... Oxygen generator, 44 ... Hot water outlet, 45 ... Inverted truncated cone part, 46 ... Opening part, 47a, 47b ... Flow control valve, 48 ... Gas detection unit, 50 ... coal, 52 ... carbon, 52a ... small piece, 54 ... binder, 100 ... waste packed bed, 101 ... filled bed, 102 ... deposited bed, 102A ... combustion reaction region, 102B ... gasification reaction region.
Claims (7)
前記溶融工程では、前記ガスの酸素濃度を27〜35体積%、及び、前記炉底部における断面流速を0.07〜0.18m/秒の範囲内に維持する、廃棄物溶融炉の運転方法。 A method for operating a waste melting furnace comprising a melting step of burning the solid fuel while supplying a solid fuel containing oxygen and gas containing oxygen to the bottom of the furnace, and melting the waste or its thermal decomposition residue,
In the melting step, the waste melting furnace operating method wherein the oxygen concentration of the gas is maintained within a range of 27 to 35% by volume and the cross-sectional flow velocity at the furnace bottom is within a range of 0.07 to 0.18 m / sec.
前記シャフト部及び前記連通部において前記廃棄物を乾燥及び熱分解させる熱分解工程を有し、
前記溶融炉部において前記溶融工程を行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載の廃棄物溶融炉の運転方法。 The waste melting furnace includes a shaft part having a waste charging inlet, a melting furnace part having a tuyere arranged to shift the shaft part and a furnace core, and supplying the gas, and a lower part of the shaft part and the A waste gasification melting furnace comprising a communication part connecting the upper part of the melting furnace part;
A thermal decomposition step of drying and pyrolyzing the waste in the shaft portion and the communication portion;
The operation method of the waste melting furnace as described in any one of Claims 1-3 which performs the said melting process in the said melting furnace part.
前記ガスの酸素濃度を27〜35体積%、及び、前記溶融炉部の炉底部における断面流速を0.07〜0.18m/秒の範囲内に維持するように構成される、廃棄物溶融炉。 A waste melting furnace comprising a melting furnace section for supplying a gas containing oxygen from a tuyere to burn a solid fuel containing coal and melting the waste or its thermal decomposition residue,
A waste melting furnace configured to maintain an oxygen concentration of the gas in a range of 27 to 35% by volume and a cross-sectional flow rate in a furnace bottom of the melting furnace in a range of 0.07 to 0.18 m / sec. .
廃棄物装入口から装入された廃棄物を乾燥して熱分解させるシャフト部と、
前記シャフト部の下部と前記溶融炉部の上部とを接続する連通部と、
前記シャフト部と炉芯をずらして配置される前記溶融炉部と、をこの順に備える、請求項5又は6に記載の廃棄物溶融炉。 From the upstream side, based on the distribution direction of the waste,
A shaft part for drying and thermally decomposing waste material charged from the waste material inlet;
A communication portion connecting the lower portion of the shaft portion and the upper portion of the melting furnace portion;
The waste melting furnace according to claim 5 or 6, comprising the melting furnace part arranged in this order by shifting the shaft part and the furnace core.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017126443A JP6914118B2 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Waste melting furnace and its operation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017126443A JP6914118B2 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Waste melting furnace and its operation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019007718A true JP2019007718A (en) | 2019-01-17 |
JP6914118B2 JP6914118B2 (en) | 2021-08-04 |
Family
ID=65026719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017126443A Active JP6914118B2 (en) | 2017-06-28 | 2017-06-28 | Waste melting furnace and its operation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6914118B2 (en) |
-
2017
- 2017-06-28 JP JP2017126443A patent/JP6914118B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6914118B2 (en) | 2021-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100445363B1 (en) | Waste treatment apparatus and method through vaporization | |
JP4454045B2 (en) | Swivel melting furnace and two-stage gasifier | |
KR101704597B1 (en) | Method and apparatus for processing of carbon-containing feed stock into gasification gas | |
JP4377824B2 (en) | Waste melting treatment method using biomass | |
WO2007081296A1 (en) | Downdraft/updraft gasifier for syngas production from solid waste | |
JPWO2006114818A1 (en) | Method and apparatus for supplying waste to gasification melting furnace | |
JP4525009B2 (en) | Waste disposal by rotary kiln | |
Gupta et al. | An experimental investigation of high-ash coal gasification in a pilot-scale bubbling fluidized bed reactor | |
PL168853B1 (en) | Method of and apparatus for gasifying stationary bed coals | |
JP2010043840A (en) | Method and apparatus for melting waste | |
JP5422098B2 (en) | Method of operating fluidized bed gasifier, fluidized bed gasifier, and coal gasification combined power generation system | |
JP2015075245A (en) | Waste gasification melting furnace and waste gasification melting furnace operation method | |
JP2008081638A (en) | Method for gasifying woody biomass | |
JPS5839468B2 (en) | Vertical gasifier that operates continuously and its operating method | |
JP4191636B2 (en) | Waste melting treatment method using bulk biomass | |
JP6066461B2 (en) | Waste gasification and melting apparatus and waste gasification and melting method | |
JP2019007718A (en) | Waste melting furnace and operation method thereof | |
JP2008025929A (en) | Waste melting method | |
JP3558033B2 (en) | Gasification and melting furnace for waste and gasification and melting method | |
JP6168287B2 (en) | Waste melting treatment method | |
JP2008081635A (en) | Method for gasifying woody biomass | |
JPH11257628A (en) | Furnace for gasification-melting of waste and method therefor | |
JP5811501B2 (en) | Waste melting treatment method | |
JP2017161187A (en) | Waste gasification fusion equipment and waste gasification fusion method | |
JP2008063185A (en) | Method for producing synthesis gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200204 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210105 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210226 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210622 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210713 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6914118 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |