JP2706293B2 - 粉状廃棄物溶融炉における燃焼方法 - Google Patents

粉状廃棄物溶融炉における燃焼方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、乾燥・粉砕された汚泥、又はその焼却灰等
の粉状の廃棄物の溶融炉における燃焼方法に関する。
〔従来の技術〕
従来の汚泥の燃焼方法を第７図によつて説明する。汚
泥01を乾燥・粉砕工程で乾燥・粉砕して乾燥粉体汚泥と
し、燃焼用空気02によりこれを空送して溶融炉03内へ供
給し同炉03内において、補助燃料04とともに、又は汚泥
単独で燃焼させ発生するスラグを高温下で溶融する。こ
こで低NOx化を図るために燃焼空気比を極力低下させ、
空気中の酸素量を理論燃焼酸素量以下に低下させると、
理論燃焼酸素量で燃焼させた場合にくらべ燃焼温度が低
下する不具合があるので、溶融炉のように、灰分の溶融
に必要な高温を保持せねばならないような炉の場合は、
自ずから空気比低下による低NOx燃焼には限界があつ
た。
第８図に上記溶融炉における空気比と炉内（燃焼）温
度、発生NOxの関係を示す。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記したような、従来の汚泥等の高温燃焼による溶融
技術では、低NOx燃焼のために行う空気比低下は燃焼温
度維持の視点から限界があつた。
従つて、粉状廃棄物の溶融炉においては、必要な高温
燃焼を低空気比で行わせ、かつ、空気中の窒素分が高温
下にて部分酸化し所謂サーマルNOxを生成するが、該サ
ーマルNOxを抑制させるようにすることが技術課題であ
つた。
本発明はこの課題を解決する粉状廃棄物の溶融炉の燃
焼方法を提供しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
方発明は、汚泥又はその焼却灰その他の粉状廃棄物溶
融炉において、同炉に供給される空気中の酸素濃度を体
積比で25％以上に高め、かつ、上記空気中の酸素の理論
燃焼酸素量に対する比（以下酸素比という）を0.6〜0.9
の範囲にして、還元雰囲気中の溶融炉で燃焼を行ない、
発生するスラグを溶融させるようにした。
〔作用〕
汚泥等又はその焼却灰等の粉状廃棄物を高温で燃焼又
は溶融させる際に生成するNOxは、汚泥又は燃料中に含
まれる窒素分に由来するフユーエルNOxと空気中の窒素
に由来するサーマルNOxがある。サーマルNOxの抑制には
燃焼温度低下と空気比低下が通常の手段であるが、溶融
炉のように発生した灰を溶かすに必要な温度を保持しな
ければならないものでは、燃焼温度低下による方法は原
則的には困難である。また空気比低下による方法も燃焼
温度低下をきたすので限界がある。
即ち、本発明では、上記のように溶融炉に供給される
燃焼空気中の酸素濃度を体積比（以下酸素富化率とい
う）で25％以上に高め、かつ、上記空気中の酸素の理論
燃焼酸素量に対する比（以下酸素比という）を0.6〜0.9
の範囲とした。
代表的な汚泥、即ち、生・無機汚泥、生・有機汚泥及
び消化・有機汚泥の焼却灰の溶融スラグの粘度及び温度
の関係は第３図に示す通りである。溶融スラグを安全に
流下、排出させるためには約100poise程度以下の粘度が
好ましく、これを最低の温度で達成できる生・有機汚泥
の場合には、その温度が1,350℃である。換言すれば、
汚泥を焼却した場合、又は汚泥焼却灰を溶融させた場合
において、溶融スラグを安全に流下、排出させるために
は、1,350℃以上の温度を必要とする。
乾燥・粉砕された汚泥粉を酸素比0.8で溶融炉で燃焼
させたときには、第４図に示すように、上記1,350℃の
温度（溶融炉出口温度）は、酸素富化率25％のときに達
成される。また汚泥以外の粉状の廃棄物を燃焼させると
きにも、ほゞこの条件が充たされる。
一方、粉状廃棄物として汚泥の焼却灰を溶融するとき
には、焼却灰が自燃しないために、溶融炉内で燃料を燃
焼させて焼却灰を溶融させるが、汚泥以外の燃料につい
ても、同様にほゞ上記の条件が満足される。
従つて、本発明では、酸素富化率を25％以上に高める
こととした。
また、溶融炉において、上記酸素富化率25％の空気で
汚泥又は燃料を燃焼させたときのNOx発生量は第５図に
示す通りである。発生NOxは、酸素比が減少すると共に
減少するが、酸素比1.0と0.9との間での減少量が大きく
また、酸素比0.9においてはこれが低い値となつている
ことが判明した。
また、酸素比が１以下で燃焼を行うときには、通常不
完全燃焼の排ガスを２次燃焼室に導いて、更に空気を導
入して完全燃焼させるが、溶融炉と２次燃焼室に供給さ
れる空気の合計酸素比を1.2とし第５図に示される条件
下の排ガスを２次燃焼室に導して完全燃焼させた場合の
２次燃焼室出口におけるNOxの量は第６図に示す通りで
ある。同図に示すように、溶融炉における酸素比が0.6
ないし0.9の間において、２次燃焼室出口におけるNOxの
量が著しく小さいことが判明した。
以上の理由で、本発明では、酸素比を0.6ないし0.9の
範囲とした。
上記したように、本発明では、溶融炉に供給される空
気の酸素富化率及び酸素比を上記のように選定すること
によつて、NOxの発生を抑えると共に、高温の燃焼を行
ない、溶融スラグとの粘度を下げてこれを安定して排出
することができる。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第一図によつて説明する。
汚泥１は、乾燥・粉砕工程で水分５〜10％、粒径0.5m
m以下程度の乾燥・粉砕汚泥２にされ、１次空気３によ
り溶融炉４内へ供給されて燃焼される。同炉４内へは、
酸素５を混入した二次空気６も供給され、汚泥が溶融す
る温度が保持される。溶融したスラグ７と排ガス８は溶
融炉４から排出される。また、汚泥の熱量が不足の場合
は補助燃料９を適宜用いる場合がある。
本実施例では、酸素５を混入した２次空気によつて、
溶融炉４へ供給される空気中の酸素濃度は体積比で25％
以上に高められ、かつその酸素比が0.6〜0.9の範囲とさ
れる。
本実施例は、溶融炉４へ供給される空気中の酸素濃度
を体積比で25％以上に高めることによつて、供給される
空気中の窒素の量が減少し、燃焼物における窒素と酸素
の反応によるNOxの発生が抑えられると共に、酸素比を
下げても燃焼温度を溶融炉４が必要とする温度、上記
「作用」の欄で説明した1,350℃以上の高温に保持する
ことができる。また、酸素比を下げることによつて、必
要とする空気の量も減少し、これに伴つて発生するNOx
の量を減少させることができる。
第２図は本実施例の効果を示す実験結果を示したもの
で、横軸に酸素比、縦軸に炉内温度及びNOx値を示した
ものである。溶融温度を1450℃とした場合、この温度を
保持するために酸素富化空気を用いた燃焼（実線）で
は、酸素比は0.725、通常空気を用いた燃焼（一点鎖
線）では酸素比は0.825となり、発生NOx値も大巾に異な
り酸素富化燃焼は低NOx化に効果があることが分る。な
お本実験例における運転データ概要を第１表に示す。
なお、上記実施例は汚泥の溶融炉に本発明を適用した
ものであるが、本発明はこれに限らず、他の粉状の廃棄
物、又は汚泥その他の粉状の廃棄物からの焼却灰の溶融
炉に適用することができる。焼却灰の溶融に当つては、
焼却灰は自燃しないために、溶融炉内における燃焼のた
めに燃料が供給される。
また、上記実施例では２次空気に酸素を混合して酸素
濃度を高めているが、本発明はこれに限らず、例えば圧
力スイング式酸素富化装置等によつて生ずる酸素富化空
気を１次空気又は２空気として用いるようにしてもよ
い。
〔発明の効果〕
本発明は、酸素濃度を体積比で25以上に高めた酸素富
化空気を用いて、理論燃焼酸素に対する酸素の比を0.6
〜0.9の範囲の下で還元雰囲気中の溶融炉における燃焼
を行なうことによつて、高温の燃焼を行なうことができ
て、溶融スラグの排出を安定かつ容易にすることができ
ると共に、発生するNOx量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明一実施例に係る系統図、第２図は同実施
例による実験例におけるNOx、炉内温度と酸素比の関係
を示すグラフ、第３図は汚泥焼却灰の溶融スラグの粘度
と温度の関係を示すグラフ、第４図は汚泥燃焼における
燃焼空気の酸素富化率と燃焼温度の関係を示すグラフ、
第５図は汚泥燃焼溶融炉におけるNOx発生量と酸素比の
関係を示すグラフ、第６図は溶融炉に供給される空気の
酸素比と２次燃焼室出口におけるNOx量の関係を示すグ
ラフ、第７図は従来の汚泥溶融炉による燃焼方法を示す
系統図、第８図は上記従来の燃焼方法における酸素比及
びNOx炉内温度を示すグラフである。 １……汚泥、２……乾燥粉砕汚泥、３……１次空気、４
……溶融炉、５……酸素、６……２次空気、７……スラ
グ、８……排ガス、９……補助燃料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 裕姫 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重 工業株式会社横浜研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−126512（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−57884（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】粉状廃棄物溶融炉において、同炉に供給さ
    れる燃焼空気中の酸素濃度を体積比で25％以上に高め、
    かつ、上記空気中の酸素の理論燃焼酸素量に対する比を
    0.6〜0.9の範囲にして、還元雰囲気中の溶融炉で燃焼を
    行ない、発生するスラグを溶融させることを特徴とする
    粉状廃棄物溶融炉における燃焼方法。
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