JP2019052234A - Gasification furnace and method for gasifying organic material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機物のガス化や減容に使用されるガス化炉と、有機物のガス化の方法に関する。 The present invention relates to a gasification furnace used for gasification or volume reduction of organic matter, and a method for gasification of organic matter.
近年、廃棄物の熱処理システムの技術やバイオガスの応用に伴い有機物のガス化が注目されている。稼働中におけるガス化炉内では被処理物の形状にかかわらず、ガス化(減容)が進むにつれてガス化部や灰化部で被処理物同士がアーチ構造を形成して空間が出来る現象が起きやすい。このような現象をブリッジと称し、熱分解が一方方向に進んでモグラの巣のようなトンネル状の空間が形成される現象をラットホールと称している。このようなブリッジ現象やラットホール現象のホール(穴)径が大きいほど空間体積が大きいことから当部分では有炎燃焼が発生しやすくなる。その燃焼でさらにホールが拡大し、より空気が流入しやすくなるので更に有炎燃焼が拡大する悪循環に陥る。ガス化部における有炎燃焼はガス化を阻害し、灰化部内でのブリッジは高温燃焼によるクリンカーの生成や灰の排出が出来なくなる等、いずれにしても熱分解(部分燃焼)方式のガス化炉においては致命的な現象である。これらの現象を最小限に抑制することが求められている。 In recent years, gasification of organic substances has attracted attention with the technology of waste heat treatment system and the application of biogas. In the gasification furnace in operation, regardless of the shape of the object to be processed, there is a phenomenon in which the objects to be processed form an arch structure in the gasification part and the ashing part as the gasification (volume reduction) proceeds. Easy to get up. Such a phenomenon is called a bridge, and a phenomenon in which thermal decomposition proceeds in one direction and a tunnel-like space like a mole nest is formed is called a rathole. The larger the hole diameter of the bridge phenomenon or the rat hole phenomenon, the larger the space volume, so that flammable combustion is likely to occur in this part. The combustion further expands the holes, making it easier for air to flow in, resulting in a vicious circle in which flammable combustion is further expanded. Flammable combustion in the gasification section inhibits gasification, and the bridge in the ashing section cannot produce clinker or discharge ash due to high-temperature combustion. This is a fatal phenomenon in the furnace. There is a need to minimize these phenomena.
ブリッジやラットホールを破壊する発明は、種々提案されている。特許文献1及び2には、ホッパ内の粉粒体を回転する爪やスクリューブレードで攪拌することによってブリッジ等を破壊する装置が開示されている。また、特許文献3には、支持枠に取り付けた複数の長尺の突き崩し部材をエアシリンダなどによって凝集した粉粒体に差し込んでブリッジを突き崩す方式が記載されている。特許文献4には、ホッパのコーン部を布製にしてこの布製のコーン部を外部から押圧することによってブリッジを破壊する方式が提案されている。特許文献5には、ホッパのコーン状の剛性容器の内側に同じコーン状の軟性容器を設け、剛性容器と軟性容器との間に形成した気密空隙部に圧縮流体を供給して軟性容器を内側に膨らませてブリッジを破壊する装置が提案されている。さらに、特許文献6及び7には、振動器によってホッパを振動させることによって、ブリッジやラットホールを破壊する装置が提案されている。
しかし、特許文献1〜7に記載の装置や方式は、いずれもホッパ自体の構造が複雑であり、ホッパの交換となれば多額の投資が必要となる。
Various inventions for destroying bridges and ratholes have been proposed.
However, any of the apparatuses and systems described in
本願発明者は、熱分解炉について特許文献8に係る発明を提案している。
すなわち、特許文献8に係る発明は、燃料投入部と燃焼部と灰排出部と落とし蓋とを備える熱分解炉であって、燃料投入部は、燃料受入口から投入される有機性廃棄物を収容する燃料貯留空間と、燃料貯留空間内に収容された有機性廃棄物を燃料部に投入するための燃料投入口と、燃料投入口を開閉することで燃料部に投入される有機性廃棄物の量を調整可能な投入バルブとを備え、燃焼部は、燃料投入口から投入される有機性廃棄物を収容する燃焼空間と、送風機から空気が供給される給気管、燃焼空間の雰囲気温度が稼働温度に達するまで給気管に供給された空気を加熱するヒータ、及びヒータにより加熱された空気を燃焼空間に給気する給気パイプを備える燃焼手段と、燃焼空間内で熱分解された有機性廃棄物を攪拌する攪拌機とを備え、さらに、落とし蓋は、燃焼空間に投入された有機性廃棄物を自重で押圧することで燃焼空間内の有機性廃棄物の体積を減容し、灰排出部は、燃焼空間内の有機性廃棄物の熱分解で生成された灰を、炉外に排出するための灰排出口と、複数の羽根がシャフトに放射状に固定されたロータを有し、当該ロータが回転することで、灰を、隣接する羽根の間に収容して、灰排出口に送るロータリーバルブを備えるものである。この発明において、低コストの熱分解炉を実現するものとした。
The inventor of the present application has proposed an invention according to Patent Document 8 regarding a pyrolysis furnace.
That is, the invention according to Patent Document 8 is a pyrolysis furnace provided with a fuel input unit, a combustion unit, an ash discharge unit, and a drop lid, and the fuel input unit receives organic waste input from a fuel inlet. The fuel storage space to be stored, the fuel input port for supplying the organic waste stored in the fuel storage space to the fuel unit, and the organic waste input to the fuel unit by opening and closing the fuel input port The combustion section has a combustion space for storing organic waste introduced from a fuel inlet, an air supply pipe to which air is supplied from a blower, and an atmospheric temperature of the combustion space. Combustion means comprising a heater for heating the air supplied to the air supply pipe until the operating temperature is reached, an air supply pipe for supplying the air heated by the heater to the combustion space, and organically decomposed organic matter in the combustion space Equipped with a stirrer for stirring waste Furthermore, the drop lid reduces the volume of organic waste in the combustion space by pressing the organic waste put into the combustion space with its own weight, and the ash discharge part is organic in the combustion space. There is an ash discharge port for discharging the ash generated by pyrolysis of waste to the outside of the furnace, and a rotor with a plurality of blades fixed radially to the shaft. The rotary valve is provided between adjacent blades and sent to the ash discharge port. In the present invention, a low-cost pyrolysis furnace is realized.
しかし、稼働検証の結果、ブリッジやラットホールを抑制(崩す)するには想定以上の大きな圧力が必要であることが判明した。すなわち、落し蓋の「自重」となれば、文字通り、落し蓋自身の重量による圧力で押し続けることになるが、その結果、図6(a)に示すとおり、被処理物(被ガス化物)に対する内部圧力が大きすぎ、適度な内部空間が無くなり、給気管61の給気口611〜616から供給される空気の通り道が確保されず、かえって熱分解(部分燃焼)の進行に支障をきたすことがわかった。
However, as a result of operation verification, it was found that a greater pressure than expected was required to suppress (break) the bridge and rathole. That is, if it becomes the “self-weight” of the drop lid, it will literally continue to be pressed by the pressure due to the weight of the drop lid itself. As a result, as shown in FIG. 6 (a), the internal pressure on the object to be treated (gasification object) Is too large, there is no appropriate internal space, the passage of the air supplied from the
また、押圧部がフラットな面を採用すると被処理物との接触面付近は熱分解の進行が行われにくいことから熱分解自体の進行を停止するときがあることが判明した。これは、図6(b)に示すとおり、押圧面がフラットであると、被処理物の内部に適度な空間があったとしても、給気管61の給気口611〜616から供給される空気の通り道が押圧面に阻まれ、密着状態による極端な酸欠状態が起こると考えられる。そもそも熱分解処理とは、低酸素濃度による部分燃焼の継続であり、被処理物に適度な内部空間が必要である。このことから押圧部の被処理物の接触面はフラットな面ではなく、面に複数の貫通孔が必要で、例えば複数の貫通孔の配置を格子状にした結果、被処理物の接触面付近も熱分解が進行することが判明した。
さらに、ラットホールやブリッジを抑制するほどの圧力をかけた後、適度な内部空間を維持できる程度に減圧した結果、被処理物の熱分解の進行に有意であることも判明した。
Further, it has been found that when the pressing portion adopts a flat surface, the thermal decomposition does not easily proceed in the vicinity of the contact surface with the object to be processed. As shown in FIG. 6B, this means that if the pressing surface is flat, the air supplied from the
Furthermore, after applying pressure enough to suppress ratholes and bridges, the pressure was reduced to such an extent that a moderate internal space can be maintained, and it was also found that this was significant in the progress of thermal decomposition of the workpiece.
またさらに、稼働中における被処理物の再投入時は安全対策として被処理物貯留空間の投入蓋を開ける前に処理物貯留空間を外気等で掃気作業を行う必要がある。すなわち、被処理物の投入後、投入蓋を閉じシャッタを開けて投入ボックス内の被処理物をガス化室に投入する構造にすると、シャッタを開くと、燃焼空間と投入ボックスに仕切りが無い状態になり、処理物貯留空間はガス化室の一部になり燃焼空間の可燃ガスが流入している。シャッタは閉じていても被処理物貯留空間には可燃ガスが残留している可能性からこの状態で投入蓋を開けると作業員の安全に問題がある。次に被処理物を処理物貯留空間に投入し投入蓋を閉じた時点では被処理物貯留空間は新鮮な空気(酸素量が多い)が充満しているので、低酸素濃度ガス(排ガス等)に入れ替えた後シャッタを開けなければ爆発の危険性が存在する。 Furthermore, when the workpiece is recharged during operation, it is necessary to scavenge the workpiece storage space with outside air or the like before opening the charging lid of the workpiece storage space as a safety measure. In other words, after the workpiece is charged, the charging lid is closed and the shutter is opened so that the workpiece in the charging box is charged into the gasification chamber. When the shutter is opened, there is no partition between the combustion space and the charging box. Thus, the treated product storage space becomes a part of the gasification chamber, and the combustible gas in the combustion space flows in. Even if the shutter is closed, there is a possibility that combustible gas may remain in the processing object storage space. If the charging lid is opened in this state, there is a problem in safety of workers. Next, when the workpiece is put into the workpiece storage space and the closing lid is closed, the workpiece storage space is filled with fresh air (a large amount of oxygen), so low oxygen concentration gas (exhaust gas, etc.) There is a danger of explosion if the shutter is not opened after the replacement.
そこで、本発明は、簡易で経済性に富む構造で、かつ、ブリッジやラットホールの発生を防止して作業上爆発の危険がなく安全で、ガス化効率(減容効率)が高いガス化炉を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a gasification furnace that has a simple and economical structure, prevents the occurrence of bridges and ratholes, has no danger of explosion in work, and is safe and has high gasification efficiency (volume reduction efficiency). The purpose is to provide.
本発明に係るガス化炉は、被処理物の投入室と被処理物を燃焼させる燃焼空間を有するガス化部及び灰化部とを備え、燃焼空間には、被処理物投入室から燃焼空間に投入された被処理物を任意の圧力で押圧する押圧部材を備え、押圧部材は、被処理物を押圧する押圧プレートと、該押圧プレートを支持する押圧プレート支持部とからなり、押圧プレートは被処理物を押圧する方向に複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。なお、複数の貫通孔が、格子状又はハニカム状に配列されるようにすると、投入した被処理物の全体に送気が可能となり、熱分解が進行する。 A gasification furnace according to the present invention includes an input chamber for an object to be processed and a gasification section and an ashing section having a combustion space for burning the object to be processed, and the combustion space includes a combustion space from the object input chamber. A pressing member that presses the workpiece to be processed with an arbitrary pressure, and the pressing member includes a pressing plate that presses the workpiece and a pressing plate support that supports the pressing plate. A plurality of through holes are provided in the direction in which the workpiece is pressed. Note that if the plurality of through holes are arranged in a lattice shape or a honeycomb shape, air can be supplied to the entire workpiece to be processed, and thermal decomposition proceeds.
また、本発明に係るガス化炉の燃焼空間と被処理物投入室とは隣接し、隣接面には所定の状態で各室をチャンバ化する開閉自在のシャッタが設けられ、被処理物投入室は、該室内の掃気のために、室内の空気を排出させる排気管と、外気及び低酸素濃度ガス(排ガス等)を供給する給気管とを備え、さらに投入された被処理物を燃焼空間に押し出す押出部材を備えることを特徴とする。 In addition, the combustion space of the gasification furnace and the workpiece input chamber according to the present invention are adjacent to each other, and an openable / closable shutter is provided on the adjacent surface to chamber each chamber in a predetermined state. Is equipped with an exhaust pipe for exhausting indoor air and an air supply pipe for supplying outside air and a low oxygen concentration gas (exhaust gas, etc.) for scavenging the room, An extrusion member to be extruded is provided.
ガス化炉は、複数の給気口を有し、この複数の吸気口は、ガス化炉の平面視における炉壁に沿って囲い形で配設され、燃焼空間の複数領域に調整された空気量が供給可能に、より好適には、空気をガス化炉の複数領域に分散して供給すると、よりガス化を促進しガス化(減容)効率を上げることができる。
灰化部については、複数の枝管がシャフトに放射状に固定された管状ロータを備え、複数の枝管に適量の空気が供給されるようにすると、燃焼した炭化物が灰化部の広い範囲で表面燃焼(おき燃焼)が活性化し、表面燃焼がガス化部に影響し、より被処理物の熱分解の促進につながる。
The gasification furnace has a plurality of air supply ports, and the plurality of air intake ports are arranged in a surrounding shape along the furnace wall in a plan view of the gasification furnace, and are adjusted to a plurality of regions of the combustion space. More preferably, when air is distributed and supplied to a plurality of regions of the gasification furnace, gasification can be further promoted and gasification (volume reduction) efficiency can be improved.
As for the ashing section, if a plurality of branch pipes are provided with a tubular rotor that is radially fixed to the shaft, and an appropriate amount of air is supplied to the plurality of branch pipes, the burned carbides are spread over a wide range of the ashing section. Surface combustion (extra-combustion) is activated, and surface combustion affects the gasification part, leading to further thermal decomposition of the workpiece.
さらに、本発明に係る有機物のガス化の方法は、被処理物投入室と、被処理物を燃焼させるガス化部と灰化部を有する燃焼空間とを備えるガス化炉において、燃焼空間と被処理物投入室とが隣接し、隣接面には所定の状態で各室をチャンバ化する開閉自在のシャッタが設けられ、シャッタを閉鎖した状態で、被処理物投入室の室内の空気の入れ替えをし、シャッタを開放した状態のとき、投入された被処理物を押出部材で燃焼空間内に押し出して、被処理物を燃焼させることを特徴とする。
また、本発明に係る有機物のガス化の方法は、ガス化部及び灰化部を有する燃焼空間は複数の給気口を有し、複数の吸気口は、ガス化炉の平面視における炉壁に沿って囲い形で配設され、燃焼空間の複数領域に調整された空気量が供給可能であり、空気をガス化炉の複数領域に分散して供給することによりガス化を促進し減容効率を上げることを特徴とする。
さらに、本発明に係る有機物のガス化の方法は、前述の管状ロータに固定された複数の枝管に適量の空気が供給され当該ロータが回転することで、灰化部内の表面燃焼を活性化し、灰化部内の炭化物の灰化促進と共に灰の脱炭素化の促進による灰の微細化を実現することを特徴とする。
Furthermore, the method of gasifying organic matter according to the present invention includes a combustion space and a subject in a gasification furnace comprising a workpiece input chamber, and a combustion space having a gasification part and an ashing part for burning the object to be treated. The processing object input chamber is adjacent to each other, and an openable / closable shutter is provided on the adjacent surface to chamber each chamber in a predetermined state. With the shutter closed, the air in the processing object input chamber is replaced. When the shutter is opened, the thrown object to be processed is pushed out into the combustion space by the pushing member to burn the object to be processed.
Further, in the organic gasification method according to the present invention, the combustion space having the gasification section and the ashing section has a plurality of air supply ports, and the plurality of air intake ports are the furnace walls in a plan view of the gasification furnace. It is possible to supply a regulated amount of air to multiple areas of the combustion space, and promote gasification and reduce volume by distributing and supplying air to multiple areas of the gasification furnace. It is characterized by increasing efficiency.
Further, the organic material gasification method according to the present invention activates surface combustion in the ashing section by supplying an appropriate amount of air to the plurality of branch pipes fixed to the tubular rotor and rotating the rotor. Further, the present invention is characterized in that ash refinement is realized by promoting ashing of carbides in the ashing part and promoting decarbonization of ash.
被処理物投入室と燃焼空間のガス化部と灰化部とを備えるガス化炉において、前記燃焼空間と被処理物投入室とは隣接し、隣接面には所定の状態で各室をチャンバ化する開閉自在のシャッタが設けられており、シャッタを閉鎖した状態で、被処理物投入室の室内の空気の入れ替えをし、シャッタを開放した状態のとき、投入された被処理物を押出部材で燃焼空間に押し出して、被処理物を燃焼させることができるため、爆発の危険性を回避できて作業者にとっても環境にも安全性が確保される。 In a gasification furnace comprising a workpiece input chamber, a combustion space gasification section, and an ashing section, the combustion space and the workpiece input chamber are adjacent to each other, and each chamber is chambered in a predetermined state on an adjacent surface. An openable / closable shutter is provided, and the air in the processing object input chamber is replaced with the shutter closed, and when the shutter is opened, the input processed object is pushed out by the extrusion member. Thus, the object to be processed can be burned by being pushed out into the combustion space, so that the danger of explosion can be avoided and safety for the operator and the environment is ensured.
また、灰化部は、複数の枝管がシャフトに放射状に固定された管状ロータを備え、複数の枝管や管状ロータに穿たれた複数の給気口に適量の空気が供給され当該ロータが回転することで、炭素含有量の多い灰の脱炭素及び灰の微細化の促進を図ることができる。さらに、灰の微細化は灰の減容であるので残渣の減容になり、最終処分場の負担の軽減に反映される。
さらに、押圧プレートの被処理物の接触面はフラットな面ではなく、面に複数の貫通孔を設けると、被処理物の接触面付近も熱分解が進行し、さらに、ラットホールやブリッジを抑制するほどの圧力をかけた後、適度な内部空間を維持できる程度に減圧すると、被処理物の熱分解の進行に効果がある。
The ashing unit includes a tubular rotor in which a plurality of branch pipes are radially fixed to a shaft, and an appropriate amount of air is supplied to a plurality of air supply ports formed in the plurality of branch pipes and the tubular rotor. By rotating, it is possible to promote decarbonization and refinement of ash having a high carbon content. Furthermore, ash refinement is a volume reduction of ash, which reduces the volume of residue and is reflected in reducing the burden on the final disposal site.
Furthermore, the contact surface of the object to be processed on the pressing plate is not a flat surface. If a plurality of through holes are provided in the surface, thermal decomposition also proceeds near the contact surface of the object to be processed, and further, rat holes and bridges are suppressed. After applying sufficient pressure, reducing the pressure to such an extent that an appropriate internal space can be maintained has an effect on the progress of thermal decomposition of the workpiece.
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。各図において、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。また、図面は、本発明を理解するために誇張して表現している場合もあり、必ずしも縮尺どおり精緻に表したものではないことに留意されたい。なお、本発明は下記に示される実施例に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same number is attached | subjected to the same part, and the overlapping description is abbreviate | omitted. It should also be noted that the drawings may be exaggerated to understand the present invention and are not necessarily shown to scale. In addition, this invention is not limited to the Example shown below.
実施例1の図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明のガス化炉100の基本構成を示す概念図である。
This will be described in detail with reference to the drawings of the first embodiment. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a basic configuration of a
まず、本発明のガス化炉100の基本構成を説明する。図1を参照すると、ガス化炉100は、概して、被処理物をガス化及び灰化させる燃焼空間10を有するガス化部1及び灰化部2と、被処理物投入室3とを備える。実施例1において、ガス化部1は筒状体の燃焼空間の中央部に位置し、灰化部2は下部に位置している。ガス化炉は燃焼空間(ガス化部・灰化部)10と被処理物投入室3の所定の側面で隣接し、隣接面には所定の状態で各室をチャンバ化する開閉自在のシャッタ40が設けられている。
First, the basic configuration of the
燃焼空間10にはガス化部1に対して、押圧プレート支持部131とこの押圧プレート支持部131で上下動する押圧プレート130とからなる押圧部材13を備える。押圧部材13は、被処理物投入室3から燃焼空間10に投入された被処理物を任意の圧力で押圧するよう、エアシリンダによって作動される。なお、後述するとおり、押圧プレート130は、被処理物を押圧する方向に複数の貫通孔が設けられている。
The
燃焼空間10は、被処理物Iを熱分解してガスを生成するガス化部1と、炭化物を灰にする灰化部2と、送風機Fから空気を供給する給気管11と、給気された空気を加熱するヒータH及び加熱された空気を燃焼空間10内に給気する給気管11(図4において後述する)からなる給気機構と、被処理物Iを熱分解する過程で発生するガスを燃焼器(図示していない)に送るガス管14とを備える。なお、給気管11はガス化炉100の平面視における炉壁に沿った囲い形にし、給気パイプ11の給気孔111〜116から熱風を内部に向かって噴出するとよい。ただし、熱風は着火用であり稼働中は常温でよい。
なお、燃焼空間10への空気の供給の制御は重要である。用途によって供給量が多少異なるが、供給量の判断基準としては、燃焼空間10から排出される可燃ガスの酸素濃度とガスの温度及び炉内のガス化部(熱分反応層)の温度を参考にすることができる。すなわち、供給される空気量の増減から得られるデーターを基に経験値からプログラミングするとよい。
The
Note that control of the supply of air to the
燃焼空間10のガス化部1において、加熱により得られた発生ガスの部分燃焼を行なう。部分燃焼により、トルエン、ナフタレンなどの芳香族や高級パラフィン、高級オレフィン、高級ナフテン等からなるタールが分解され水素、一酸化炭素、メタン等を含む可燃性ガスを得ることができる。可燃性ガスの組成は被処理物の組成により異なるが一般的には一酸化炭素を主とした炭化水素系との混合ガスである。
In the
図に示していないが、ガス化炉100で発生したガスが供給される燃焼器は、内部に別の熱源を備え、ガス化炉100のガス管14からのガスを受け入れ、これらを自己燃焼させる。
Although not shown in the figure, the combustor to which the gas generated in the
灰化部2は、被処理物Iが灰化されて生成された灰の脱炭素及び微細化のための撹拌管本体51と、灰の排出口(図示していない)とを備える。灰の排出口には灰排出用スクリューコンベア60が設けられている。
The
被処理物投入室3は、その頂部に被処理物Iを投入する被処理物投入口31と、被処理物投入口31を開閉する被処理物投入蓋32と、被処理物Iを収容する被処理物貯留空間30と、被処理物Iを燃焼空間10に押し出す押出部材35を備える。また、被処理物投入室3は、該室内の空気を入れ替えるために、室内の空気を排出させる排気管33と、外気及び低酸素濃度の空気を供給する給気管34とを備える。
The
図2を参照する。図2は、互いに隣接する被処理物投入室3と燃焼空間(ガス化部・灰化部)10との配置と構造を示し、被処理物Iが被処理物投入室3に投入されて燃焼空間10に押し出される様子を示す図である。前述したとおり、被処理物投入室3は、その頂部に被処理物Iを投入する被処理物投入口31と、被処理物投入口31を開閉する被処理物投入蓋32と、被処理物Iを収容する被処理物貯留空間30と、被処理物Iを燃焼空間(ガス化部・灰化部)10に押し出す押出部材35を備える。そして、燃焼空間10と被処理物投入室3とは燃焼空間の所定の側面で隣接し、隣接面には所定の状態で各室をチャンバ化する開閉自在のシャッタ40が設けられている。
図2(a)は、シャッタ40が閉鎖され、被処理物貯留空間30が空の状態を示している。図2(b)において、被処理物投入蓋32が開けられ、被処理物投入口31が開口し、被処理物Iを被処理物貯留空間30に投入される様子を示している。所望の被処理物Iを投入したら、被処理物投入蓋32を閉じて、被処理物投入口31を閉鎖した状態が図2(c)に示している。この状態で、シャッタ40がエアシリンダによって上方に作動し、燃焼空間10と被処理物投入室3との仕切りが無くなる(図2(d))。この状態で、押出部材35が作動し、被処理物Iをガス化室1の燃焼空間10に押し出し(図2(e))、被処理物Iは燃焼空間10に収容される。その後、押出部材35は元の位置に戻る(図2(f))。
Please refer to FIG. FIG. 2 shows the arrangement and structure of the
FIG. 2A shows a state in which the
図2(a)〜(f)に示したとおり、被処理物Iの投入後、被処理物投入蓋32を閉じシャッタ40を開けて被処理物投入部3内の被処理物Iを燃焼空間10に投入する構造にすると、シャッタ40を開いたとき、燃焼空間10と被処理物投入部3に仕切りが無い状態になり、被処理物投入部3の空間は燃焼空間10の一部になることが理解できるであろう。被処理物投入部3は、構造上、被処理物の投入時に外気が流入することからその内部には新鮮な空気(酸素量が多い)が充満している。この状態でシャッタ40を開けば爆発の危険性が存在する。
そこで、被処理物投入部3内部の空気の入替え(パージ)が必要であり、図3にパージの仕組みを模式的に示している。なお、前述したとおり、被処理物投入室3は、該室内の空気を入れ替えるために、室内の空気を排出させる排気管33と外気及び低酸素濃度空気を供給する給気管34とを備える。
As shown in FIGS. 2A to 2F, after the workpiece I is charged, the
Therefore, it is necessary to replace (purge) the air inside the
図3(a)は、図2(f)に示す状態と同じである。図3(a)は稼働中にシャッタ40が開いた状態になれば燃焼空間(ガス化部・灰化部)10に生成された一酸化炭素等の可燃ガスを含む空気が、被処理物投入部3内に流入する。
シャッタ40が閉じると、被処理物投入部3内には一酸化炭素等の可燃ガスが充満した状態となる((図3(b))ので、被処理物の再投入時等での被処理物投入蓋を開ける作業前には排気管33を介して燃焼空間10に一酸化炭素等の可燃ガスを含む空気を放出する一方、外気を給気管34を介して被処理物投入部3内に給気する(図3(c))。つまり、被処理物投入部3内が外気で満たされた状態(図3(c))で、被処理物投入蓋32を開いて、被処理物Iを投入する(図3(d))。この状態で被処理物投入蓋32を開いても、一酸化炭素等の可燃ガスは大気に流出せず、作業者に安全である。
次に、被処理物投入口31を閉じ、排気管33を介してガス化室1に外気を放出する一方、低酸素濃度空気(排ガス)を給気管34を介して被処理物投入部3内に給気する(図3(e))。このとき、爆発に留意しながら、ゆっくり時間をかけて、外気をガス化炉の燃焼空間1に送ることに留意されたい。
そして、最後に、押出部材35が作動し、被処理物Iを燃焼空間10に押し出し(図3(f))、被処理物Iは燃焼空間10に収容され、熱分解される。
こうして、被処理物Iの再投入時に、被処理物投入部3において、パージが繰り返される。
FIG. 3A is the same as the state shown in FIG. FIG. 3 (a) shows that if the
When the
Next, the
Finally, the pushing
In this way, the purge is repeated in the
図4を参照する。図4は、押圧部材13の構造と、被処理物Iへの押圧状態を模式的に示す図である。押圧部材13は、概して、被処理物Iを押圧する押圧プレート130と、押圧プレート130を支持する押圧プレート支持部131とからなる。押圧プレート130は、板体に複数の貫通孔を備える構造体であってもよいし、格子状の枠体としてもよい。なお、複数の貫通孔が、格子状又はハニカム状に配列されるようにすると、投入した被処理物の全体に送気が可能となり、熱分解が進行する。
Please refer to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure of the pressing
押圧プレート130は、ガス化炉100の筒状体の天井から、エアシリンダにより押圧プレート支持部131を介して上下動する。図4(a)において、押圧プレート130を被処理物Iに対して、ラットホールやブリッジを抑制するほどの圧力をかける。その後、適度な内部空間を維持できる程度に減圧する。そうすると、押圧プレート130を板体に複数の貫通孔を備える構造体にすると、給気管11の給気孔111〜116から給気される空気が、被処理物Iの内部空間全体に送気することができ(図4(b))、非処理物の熱分解の進行に有意である。
なお、ガス化部1内の被処理物Iの体積の減容に応じての再投入時期を知る必要があるが、押圧プレート130が一定の位置まで降下するとスイッチ等のセンサが働き、被処理物Iの再投入モードになるようにするとよい。
The
In addition, it is necessary to know the re-input timing according to the volume reduction of the workpiece I in the
燃焼空間への給気機構は、送風機Fから空気を供給する給気管11と、着火用ガスバーナーHのバーナー用送風機(図示していない)からの空気及び灰化部にある散気管を兼ねた撹拌管本体51と枝管52からなる。尚、着火用ガスバーナーは着火時のみで通常は常温の空気を給気する。実施例1において、給気管11はガス化炉100の平面視における炉壁に沿って囲い形配設されるようにするとよい。その先端及び側面に小径の孔を穿って形成された給気孔111、112、113、114、115、116を備えている。給気孔の数は限定されず、所望の数の孔を穿つことができる。孔の位置はパイプの斜め下方にするとよい。
The air supply mechanism to the combustion space also serves as the
図5を参照する。図5は、散気管を兼ねた撹拌装置と、散気と撹拌の様子を模式的に示す図である。図4に示すとおり、燃焼空間10のガス化部1内で熱分解が進行して、被処理物Iが炭化し、未炭化層と熱分解層(ガス化部において熱分解された層)が形成されている。すなわち、未炭化層にある被処理物Iは炭化し、押圧プレート130の押圧で炭化物が崩れ減容することになる。
Please refer to FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing a stirring device that also serves as an air diffuser and the state of air diffusion and stirring. As shown in FIG. 4, thermal decomposition proceeds in the
前述したとおり、被処理物Iは熱分解により炭化し、さらに灰化へと進行するが、灰化の促進、灰の脱炭素による微細化を図るために、攪拌部材50を稼働させる。攪拌部材50は、撹拌管本体51と枝管52とからなる。撹拌管本体51は管側面に小径の孔を穿って形成された給気孔511、512、513、514を備えている。給気孔の数は限定されず、所望の数の孔を穿つことができる。また、枝管52の先端も開口しており、空気を給気することができる。
攪拌管本体50を回転させることにより、灰化部2を攪拌して低炭素灰化と減容を促進し、ラットホールやブリッジの発生を防ぐことができる。
また、攪拌管本体51を回転させながら、撹拌管本管51の給気孔511、512、513、514や、枝管52の先端から適量の空気が供給されるようにすると、燃焼した炭化物(被処理物)は灰化部の広い範囲で表面燃焼(おき燃焼)が活性化し、表面燃焼熱が熱分解層に影響し、より廃棄物の熱分解の促進につながる。給気管や撹拌管本体の給気孔の目詰まり防止とブリッジ対策のため定期的にエアーパルスを行うとよい。
As described above, the workpiece I is carbonized by thermal decomposition and further proceeds to ashing, but the stirring
By rotating the stirring tube
In addition, if an appropriate amount of air is supplied from the air supply holes 511, 512, 513, and 514 of the stirrer
なお、灰排出用スクリューコンベア60が回転することで、灰は、灰排出口を介して排出される。
前述したとおり、燃焼空間10内のガス化部1で被処理物Iは熱分解で炭化し下部の灰化(おき燃焼)層で灰になるが、稼働の進行とともに灰分が増加し定期的に灰の排出作業が必要となる。排出時期の設定は、押圧部材13の押圧プレート130が一定の稼働時間が経過しても所定の位置まで降下しない時点でスイッチ等のセンサが働き、灰の排出モードになり一定量の灰が排出される(タイマー作動)ようにするとよい。
The ash is discharged through the ash discharge port when the ash
As described above, the object to be processed I is carbonized by pyrolysis in the
以上の動作を繰り返し、未炭化層の体積を維持することで、安定した処理(減容)の連続稼働を行なうことが出来る。 By repeating the above operation and maintaining the volume of the uncarbonized layer, stable operation (volume reduction) can be continuously performed.
以上、本発明に係るガス化炉における好ましい実施形態を説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。 Although the preferred embodiments of the gasification furnace according to the present invention have been described above, it will be understood that various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention.
本発明のガス化炉を廃棄物の熱処理システムは元より、燃料ガス発生装置の一部に利用すれば、既存のボイラーのバーナーとして活用できるので、例えば、浴場・ホテル・民宿・福祉施設・養護介護施設における給湯・暖房、温室・ビニールハウス等の農林業施設における給湯・暖房、養豚・養鶏舎等の畜産施設における給湯・暖房、一般の工場等における給湯・暖房、さらに冬季積雪・降雪地域における融雪設備にも利用することができる。また、熱交換器との組み合わせで、発電・乾燥等にも利用できる等広範囲な産業分野において利用することができる。なお、利用目的により本明細書に採用した「被処理物」のワードが廃棄物の熱処理システムでは「被処理物」であり発電や熱利用においては「燃料」となろう。 The gasification furnace of the present invention can be used as a burner for an existing boiler if it is used as a part of a fuel gas generator as a waste heat treatment system. For example, baths, hotels, guest houses, welfare facilities, nursing homes Hot water supply and heating in nursing facilities, hot water supply and heating in agricultural and forestry facilities such as greenhouses and greenhouses, hot water supply and heating in livestock facilities such as pig farms and poultry houses, hot water supply and heating in general factories, and in winter snow and snowfall areas It can also be used for snow melting facilities. Further, in combination with a heat exchanger, it can be used in a wide range of industrial fields such as power generation and drying. Depending on the purpose of use, the word “processed object” adopted in this specification will be “processed object” in the waste heat treatment system and “fuel” in power generation and heat utilization.
100 ガス化炉
1 ガス化部
10 燃焼空間(ガス化部と灰化部)
11 給気管
111〜116 給気孔
13 押圧部材
130 押圧プレート
131 押圧プレート支持部
14 ガス管
2 灰化部
3 被処理物投入部
30 被処理減容物貯留空間
31 被処理減容物投入口
32 被処理減容物投入蓋(投入蓋)
33 排気管
34 給気管
35 押出部材
40 シャッタ
50 撹拌部材
51 撹拌管本体
52 枝管
511〜514 給気孔
60 灰排出用スクリューコンベア
F 送風機
H 着火用ガスバーナー
I 被処理物
G LPガスボンベ
S エアシリンダ
100 Gasifier
1 Gasification Department
10 Combustion space (gasification part and ashing part)
11
13 Pressing
14 Gas pipe
2 Ashing part
3 Workpiece input part
30 Untreated volume storage space
31 To-be-processed reduced material inlet
32 To-be-processed reduced material input lid (input lid)
33 Exhaust pipe
34 Air supply pipe
35 Extruded member
40 Shutter
50 Stirring member
51 Stirring tube body
52
60 Screw conveyor for ash discharge
F Blower
H Gas burner for ignition
I Workpiece
G LP gas cylinder
S Air cylinder
Claims (8)
前記燃焼空間は、前記被処理物投入室から前記燃焼空間に投入された廃棄物を任意の圧力で押圧する押圧部材を備え、
前記押圧部材は、前記被処理物を押圧する押圧プレートと、該押圧プレートを支持する押圧プレート支持部とからなり、前記押圧プレートは前記被処理物を押圧する方向に複数の貫通孔が設けられていることを特徴とするガス化炉。 A gasification furnace comprising a workpiece input chamber, and a combustion space having a gasification section and an ashing section for burning the workpiece,
The combustion space includes a pressing member that presses the waste that has been input into the combustion space from the workpiece input chamber with an arbitrary pressure,
The pressing member includes a pressing plate that presses the workpiece and a pressing plate support that supports the pressing plate, and the pressing plate is provided with a plurality of through holes in a direction of pressing the workpiece. A gasification furnace characterized by that.
前記被処理物投入室は、前記非処理物投入室内の空気を入れ替えるために、該室内の空気を排出させる排気管と、外気又は低酸素濃度ガスを供給する給気管とを備え、さらに前記投入された被処理物を前記燃焼空間に押し出す押出部材を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のガス化炉。 The combustion space is adjacent to the workpiece input chamber on an arbitrary side surface, and an openable / closable shutter is provided on the adjacent surface to chamber each chamber in a predetermined state.
The workpiece input chamber includes an exhaust pipe for exhausting the air in the non-processed material input chamber and an air supply pipe for supplying outside air or a low oxygen concentration gas in order to replace the air in the non-processed material input chamber. The gasification furnace according to claim 1, further comprising an extruding member that extrudes the processed object into the combustion space.
前記空気を前記ガス化炉の前記複数領域に分散して供給することによりガス化を促進し減容効率を上げることを特徴とする請求項6に記載の有機物のガス化の方法。 The combustion space having the gasification part and the ashing part has a plurality of air inlets, and the plurality of air inlets are disposed in an enclosed shape along a furnace wall in a plan view of the gasification furnace, Adjusted air volume can be supplied to multiple areas of the combustion space,
The method of gasifying an organic substance according to claim 6, wherein the air is dispersed and supplied to the plurality of regions of the gasification furnace to promote gasification and increase the volume reduction efficiency.
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