JP2023088888A

JP2023088888A - 廃棄物を焼却するための方法、及びこの種の方法を実行するための装置

Info

Publication number: JP2023088888A
Application number: JP2022199453A
Authority: JP
Inventors: ジョセフジェルセバスチャン; Josef Jell Sebastian; ジョセフションステイナーマックス; Josef Schoensteiner Max; ウーリッヒマーティンヨハネス; Ulrich Martin Johannes
Original assignee: Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Current assignee: Martin GmbH fuer Umwelt und Energietechnik
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2022-12-14
Publication date: 2023-06-27
Also published as: EP4198392A1; US20230184430A1; CN116263247A; DE102021006192A1

Abstract

【課題】焼却炉の燃焼格子上で廃棄物を焼却するための方法と及びその装置を提供する。【解決手段】焼却炉（１）の燃焼格子（２）上で廃棄物（４６）を焼却する方法であって、酸素がキャリアガスと共に、酸素－キャリアガス混合物として燃焼に追加され、ここで前記方法は、前記キャリアガスが１０～９９％のＣＯ２濃度で焼却炉（１）から再循環されたガスである。【選択図】図１

Description

本発明は、焼却炉の燃焼格子上で廃棄物を焼却するための方法、及びこの種の方法を実行するための装置、に関する。

廃棄物焼却プラントの重要な特徴は、排ガスに低い濃度のＣＯ_２のみしか存在しないことである。これは、１つの態様において有利である。他方では、残留ＣＯ_２の分離は複雑かつコストがかかる。なぜなら、比較的多くの量のガスを処理する必要があるためである。これらの大きいボリュームの煙道ガスは、洗練された煙道ガス処理プラントを必要とし、そのための二酸化炭素を分離するための構成要素は、一般的に費用対効果が良くない。

先行技術に記載された、一次燃焼空気の酸素濃縮は、煙道ガスの量の低減をもたらす。しかし、燃焼空気の濃縮は制限される。なぜなら、増加した断熱燃焼温度によって、大気中の酸素を純粋な酸素で置き換えることが、プラントに高い熱負荷を構築するからである。さらに、酸素供給の変化に対する、全てのプラントにおける遅延反応のために成さなければならない許容のために、調整は困難である。

独国特許発明第１０２１３７８８号明細書独国特許発明第１０２１３７９０号明細書

したがって本発明の基本的な目標は、煙道ガス中のＣＯ_２の分離が簡略化されるよう、廃棄物を燃焼する方法をさらに開発することである。焼却炉の燃焼格子上で廃棄物を焼却するための方法を実行するための装置も、さらに開発される。

この目的は、請求項１の特徴を有する方法、及び請求項１２の特徴を有する装置を用いて、解決される。

本発明による方法は、廃棄物が焼却炉の燃焼格子上で焼却されるときに、酸素がキャリアガスと共に、酸素－キャリアガス混合物として追加されること、及びキャリアガスは、１０～９９％のＣＯ_２濃度で焼却炉から再循環されたガスであること、を提供する。このように、酸素－キャリアガス混合物は焼却に追加される。この酸素－キャリアガス混合物において、キャリアガス自体は、１０～９５％のＣＯ_２を含んだキャリアガス混合物を含有する。この結果、最終的に酸素は、ＣＯ_２及び場合によっては他のガスと共に、焼却に供給される。この効果は、焼却プラントの排ガスにおけるＣＯ_２濃度が増加し、供給されたガスによってプラントを調整することが、より容易になることである。

この結果、排ガス中における、より高いＣＯ_２濃度のため、排ガスからＣＯ_２を分離することが、より容易になる。追加として、キャリアガスが煙道ガスから抽出されるので、煙道ガスの量は減少される。燃焼温度を、構成要素の許容範囲内にとどめることもできる。

独国特許発明第１０２１３７８８号明細書、及び独国特許発明第１０２１３７９０号明細書は、２５体積％まで、４０体積％までの一次燃焼空気の酸素濃縮を含んだ、燃焼調整を伴う廃棄物焼却プラントを、既に記載している。

これに関連して、一次空気の酸素濃縮は、より高い酸素組成によってスラグを焼結することで、燃焼床における温度の上昇によるスラグの質を向上させるために使用される。それによって有害な物質を、より良好に拘束することを実現可能であった。

しかし、この種の方法は、調整及びプロセス工学の両方の見解から複雑であり、向上したスラグの質は、出費と折り合わない。

本発明による方法の目的のために、酸素－キャリアガス混合物が、５～４０％、好ましくは１６～４０％の酸素濃度で追加された場合、有利である。これは、酸素－キャリアガス混合物のうち半分より多くが、キャリアガスであることを意味する。

酸素、及び詳細には酸素－キャリアガス混合物は、一次燃焼及び二次燃焼の両方に供給され得る。したがって、少なくとも僅かな酸素が、一次燃焼及び／または二次燃焼に追加されることが提案される。

焼却炉から再循環されたガスにおけるＣＯ_２濃度が、１０～９９％のレベルであるために、キャリアガスは、さらに別のガス分率を含有する。それは好ましくは空気、詳細には大気である。再循環されたガスは、特に高いＣＯ_２量を含有する場合があり、分離されたＣＯ_２ガスは、８０～９９％のＣＯ_２の純度を有する場合がある。再循環されたガスが燃焼に追加される前に、動作の要件に適応され、例えば空気と混合され得る。これは、ＣＯ_２含有量を個々に適応させることを可能にする。実際、焼却炉に追加されたガスは、３０～８４％のＣＯ_２を含有し得る。これは、燃焼を進めるために、１６％の最小Ｏ_２量を維持することを可能にする。

特に好ましい変形は、排ガスが処理された後に、再循環されたガスを焼却炉から抽出することを提供する。

再循環されたガスが一次燃焼に供給される場合、特に有利である。

燃焼格子上の焼却に影響を及ぼすため、及び好ましくは同様に調整するために、酸素－キャリアガス混合物におけるガス分率の濃度を変化させることが、提案される。

燃焼格子が複数のゾーンを有する場合、ゾーンにおける酸素－キャリアガス混合物のガス分率の濃度は、燃焼格子上の焼却に影響を及ぼすために、変化され得る。酸素－キャリアガス混合物のガス分率の濃度は、ゾーンにおいても、燃焼格子上の焼却を調整するために、好ましくは変化される。

本発明による方法は、排ガスの少なくとも一部を、焼却炉から、ＣＯ_２が分離される後処理のステップへ、供給することを可能にする。

本発明による装置は、再循環ガス用のポートを伴う再循環ガスフィードライン、及び／または酸素用のポートを伴う酸素フィードライン、及び／または空気用のポートを伴う空気ラインが、燃焼格子の下に配置される。これは、再循環ガス、及び／もしくは酸素、及び／もしくは空気を結合すること、またはそれらを、燃焼格子の直下の焼却に別々に導入すること、も可能にする。

この種の焼却プラントが、燃焼格子の上方で少なくとも１つ二次空気フィード部を有する場合も、有利である。二次空気フィード部は、空気及び／または再循環ガス用のポートと、弁と、フロー方向の二次空気ノズルと、を含む。酸素用のポートを伴う酸素フィードラインは、弁と二次空気ノズルとの間に配置される。

これは、要件の側面に依拠して、再循環ガス、及び／または酸素、及び／または空気を、一次燃焼ガス、及び／または二次燃焼ガスとして供給することを可能にする。

長期的に見れば、これは水素生成部から焼却プラントへ酸素を供給すること、及びＣＯ_２含有量を増加させ、かつ煙道ガス中の窒素分率を減少させて、煙道ガス中におけるＣＯ_２の分離を簡略化すること、を可能にする。

例示的な実施形態が図面に表わされ、以下の記載でより詳細に説明する。

焼却プラントの概略断面を示す図である。プラント及び材料の流れを示す図である。

図１に示される焼却炉は、燃焼格子２を有し、そこに空気フィードライン３～６が至る。これらの一次空気フィードライン３～６は、燃焼格子２の個々のゾーン７～１０に至る。一次空気フィードライン３～６の他に、再循環ガスフィードライン１１～１４が、燃焼格子２の下に位置される。一次空気フィードライン３～６は、一次空気用のポート１５を有し、再循環ガスフィードライン１１～１４は、再循環ガス用のポート１６を有し、かつ酸素フィードライン１７～２０は、酸素用のポート２１を有する。

一次空気フィードライン３～６、再循環ガスフィードライン１１～１４、及び酸素フィードライン１７～２０における、弁２２～２４（例示目的のみの番号付け）は、個々のゾーン７～１０のために高度に選択調節され、燃焼格子２へ異なるガスを供給することを可能にする。

燃焼格子２の上方において、排ガス煙道２５が、空気及び／または再循環ガス用の、別個もしくは共通のポート３０、３１を有する二次空気フィードライン２６～２９を伴って、備え付けられる。各二次空気フィードラインは、弁３２～３５を含み、空気及び／または再循環ガスの供給の適応、もしくは調整を可能にする。空気及び／または再循環ガスは、弁３２～３５を介して、制御された方法で二次空気ノズル３６～３９へ送り込まれ、二次空気ノズル３６～３９を介して、二次空気は排ガス煙道２５に到達する。酸素フィードライン４０～４３は、弁３２～３５の各々と、二次空気ノズル３６～３９との間に配置され、各フィードラインは、酸素用のポート４４、４５を有する。

このように、排ガス煙道２５における二次空気も、ノズル３６～３９を介して、空気及び／または再循環ガスとして供給することができる。

焼却炉１が使用中であるとき、廃棄物４６は燃焼格子２上で焼却される。焼却中に、酸素はライン１７～２０を介して燃焼格子２まで送られ、ライン４０～４３を介して排ガス煙道２５まで送られる。この酸素は、ポート１６、３０、及び３１を介して追加することができる再循環ガスと共に、供給される。

図２は、本発明による方法の概略図である。燃料５０は、焼却炉１に供給され、煙道ガス５１は熱回収部５２へ送られて、そこから排ガス浄化部５３へ送られる。排ガス浄化部５３から、排ガス５１は、ＣＯ_２を分離できる後処理部５４へ渡される。後処理部５４の後、排ガスの少なくとも一部は、焼却炉１に戻される。排ガス浄化部５３から、または熱回収部５２からの排ガス流５５及び５６は、燃やすために、後処理部５４からの排ガス流へ送り込まれ得る。空気用のフィードライン５７、及び酸素用のフィードライン５８も、設けられる。

Claims

焼却炉（１）の燃焼格子（２）上で廃棄物（４６）を焼却する方法であって、酸素がキャリアガスと共に、酸素－キャリアガス混合物として燃焼に追加され、ここで前記方法は、前記キャリアガスが１０～９９％のＣＯ_２濃度で焼却炉（１）から再循環されたガスであることを特徴とする、方法。
前記酸素－キャリアガス混合物は、５～４０％、好ましくは１６～４０％の酸素濃度で供給されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記酸素の少なくともいくらかは、一次燃焼に供給されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
前記酸素の少なくともいくらかは、二次燃焼に供給されることを特徴とする、請求項１～３のうちいずれか一項に記載の方法。
前記キャリアガスは、空気、詳細には大気を含有することを特徴とする、請求項１～４のうちいずれか一項に記載の方法。
前記再循環されたガスは、排ガス（５１）を処理した後で前記焼却炉（１）から抽出されることを特徴とする、請求項１～５のうちいずれか一項に記載の方法。
前記再循環されたガスは、前記一次燃焼に送り込まれることを特徴とする、請求項１～６のうちいずれか一項に記載の方法。
前記酸素－キャリアガス混合物におけるガス分率の濃度は、燃焼格子（２）上の焼却に影響を及ぼすよう変化されることを特徴とする、請求項１～７のうちいずれか一項に記載の方法。
前記燃焼格子（２）は、複数のゾーン（７～１０）を有し、前記酸素－キャリアガス混合物のガス分率の濃度は、前記燃焼格子（２）上の焼却に影響を及ぼすために、前記ゾーン（７～１０）で変化されることを特徴とする、請求項１～８のうちいずれか一項に記載の方法。
前記燃焼格子（２）は、複数のゾーン（７～１０）を有し、前記酸素－キャリアガス混合物におけるガス分率の濃度は、前記燃焼格子（２）上の焼却を調整するために、前記ゾーン（７～１０）で変化されることを特徴とする、請求項１～９のうちいずれか一項に記載の方法。
前記焼却炉（１）からの前記排ガス（５１）の、少なくともいくらかは、ＣＯ_２が分離される後処理部（５４）に送り込まれることを特徴とする、請求項１～１０のうちいずれか一項に記載の方法。
請求項１～１１のうちいずれか一項に記載の方法を実行するための装置であって、燃焼格子（２）を伴う焼却炉（１）を含み、前記燃焼格子（２）には、前記燃焼格子（２）の個々のゾーン（７～１０）への、一次空気フィードライン（３～６）が設けられ、ここで前記装置は、再循環ガス用のポート（１６）を伴う再循環ガスフィードライン（１１～１４）、及び酸素用のポート（２１）を伴う酸素フィードライン（１７～２０）が、前記燃焼格子（２）の下に配置されることを特徴とする、装置。
前記燃焼格子（２）の上に、少なくとも１つの二次空気フィードライン（２６～２９）を有する装置であって、ここで前記装置は、前記二次空気フィードライン（２６～２９）が、空気及び／または再循環ガス用のポート（３０、３１）と、弁（３２～３５）と、フロー方向の二次空気ノズル（３６～３９）と、を有すること、ならびに酸素用のポート（４４、４５）を伴う酸素フィードライン（４０～４３）が、前記弁（３２～３５）と、前記二次空気ノズル（３６～３９）との間に配置されること、を特徴とする、請求項１２に記載の装置。