JP2740644B2 - 灰の溶融装置およびその方法 - Google Patents
灰の溶融装置およびその方法Info
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- JP2740644B2 JP2740644B2 JP8039255A JP3925596A JP2740644B2 JP 2740644 B2 JP2740644 B2 JP 2740644B2 JP 8039255 A JP8039255 A JP 8039255A JP 3925596 A JP3925596 A JP 3925596A JP 2740644 B2 JP2740644 B2 JP 2740644B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage
Landscapes
- Chimneys And Flues (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却設備と石
炭部分燃焼炉（以下、本明細書においてはＣＰＣ炉とい
うこともある。）とプラズマ炉とを組み合わせた灰溶融
設備に関する。
炭部分燃焼炉（以下、本明細書においてはＣＰＣ炉とい
うこともある。）とプラズマ炉とを組み合わせた灰溶融
設備に関する。
【０００２】
【発明が解決しようする課題】エネルギー源として石炭
の使用量は、今後ますます増加することが予想され、そ
れに伴い燃焼灰の排出量も増加する。一方、都市ごみも
排出量の低減やリサイクルの努力が積極的に実施されよ
うとしているものの、大幅な低減の見通しは立っていな
い。都市ごみの処理は、現在と同じように焼却が中心と
なり、その燃焼灰の最終処理は石炭の燃焼灰と同様に大
きな社会問題となっている。
の使用量は、今後ますます増加することが予想され、そ
れに伴い燃焼灰の排出量も増加する。一方、都市ごみも
排出量の低減やリサイクルの努力が積極的に実施されよ
うとしているものの、大幅な低減の見通しは立っていな
い。都市ごみの処理は、現在と同じように焼却が中心と
なり、その燃焼灰の最終処理は石炭の燃焼灰と同様に大
きな社会問題となっている。
【０００３】我が国における石炭の大量使用者は、鉄鋼
メーカおよび事業用発電所や自家発用の石炭焚きボイラ
である。前者においては、石炭灰の大部分は高炉スラグ
として排出され、その有効利用率は１００％に近い。し
かし後者では、従来は近隣の海岸に埋め立てに主として
使われてきたが、近年は利用できる埋め立て地も底をつ
いている。
メーカおよび事業用発電所や自家発用の石炭焚きボイラ
である。前者においては、石炭灰の大部分は高炉スラグ
として排出され、その有効利用率は１００％に近い。し
かし後者では、従来は近隣の海岸に埋め立てに主として
使われてきたが、近年は利用できる埋め立て地も底をつ
いている。
【０００４】一方、都市ごみの焼却灰もその量とともに
灰中に含まれる有害物質の土中への溶出による土壌汚染
や水質汚染の問題が生じ、灰の埋め立て処理が規制され
るようになった。
灰中に含まれる有害物質の土中への溶出による土壌汚染
や水質汚染の問題が生じ、灰の埋め立て処理が規制され
るようになった。
【０００５】このため、灰を埋め立て以外の有効利用を
図ることが望まれているが、その一つの方法として、灰
を溶融して有機物質系の有害物質を分解し、無害化する
とともに、溶融による灰の減容化を図り、さらに溶融に
よりガラス状にし、その内部に重金属類や溶出し易い有
害物質を封じ込める方法が注目を浴びている。このよう
にすればスラグは一般の砂と類似の性質の材料になり、
砂などの代わりに使用でき、また、そのまま埋め立てる
こともでき省スペースと処理の容易化が図れる。
図ることが望まれているが、その一つの方法として、灰
を溶融して有機物質系の有害物質を分解し、無害化する
とともに、溶融による灰の減容化を図り、さらに溶融に
よりガラス状にし、その内部に重金属類や溶出し易い有
害物質を封じ込める方法が注目を浴びている。このよう
にすればスラグは一般の砂と類似の性質の材料になり、
砂などの代わりに使用でき、また、そのまま埋め立てる
こともでき省スペースと処理の容易化が図れる。
【０００６】ごみ焼却炉では、その燃焼ガスの熱を蒸気
で回収し、蒸気タービンで発電するシステムが採用され
ているが、ごみの中にはビニールなども多量に含まれて
いるため、塩素が燃焼ガス中にに含まれ（一般にはＨｃ
ｌの形で）、これが廃熱ボイラの高温部材を激しく腐食
するため、高温の蒸気の発生を難しくしている。そのた
め現在はごみ焼却炉から発生する低温の蒸気を別の燃料
で再加熱し、高温高圧蒸気とする方法が考えられてい
る。図２はその概略系統を示す図である。
で回収し、蒸気タービンで発電するシステムが採用され
ているが、ごみの中にはビニールなども多量に含まれて
いるため、塩素が燃焼ガス中にに含まれ（一般にはＨｃ
ｌの形で）、これが廃熱ボイラの高温部材を激しく腐食
するため、高温の蒸気の発生を難しくしている。そのた
め現在はごみ焼却炉から発生する低温の蒸気を別の燃料
で再加熱し、高温高圧蒸気とする方法が考えられてい
る。図２はその概略系統を示す図である。
【０００７】図２において、２０１はごみ焼却炉、２０
２は廃熱ボイラ、２０３は蒸気過熱器、２０４は蒸気タ
ービン、２０５は都市ごみ、２０６は燃料、２０７は煙
突である。
２は廃熱ボイラ、２０３は蒸気過熱器、２０４は蒸気タ
ービン、２０５は都市ごみ、２０６は燃料、２０７は煙
突である。
【０００８】しかしこの方法では、蒸気過熱器２０３に
独立の燃焼器を設けて燃料２０６を燃焼することとな
り、特に安価な石炭を燃料とする場合には、燃焼温度が
２０００℃位の高温となるため、石炭中の灰分が溶融
し、高温の蒸気過熱器２０３の伝熱面への溶融灰の付着
が生じ、温度制御が難しく、また伝熱面の寿命が短くな
るという課題が生ずる。
独立の燃焼器を設けて燃料２０６を燃焼することとな
り、特に安価な石炭を燃料とする場合には、燃焼温度が
２０００℃位の高温となるため、石炭中の灰分が溶融
し、高温の蒸気過熱器２０３の伝熱面への溶融灰の付着
が生じ、温度制御が難しく、また伝熱面の寿命が短くな
るという課題が生ずる。
【０００９】ボイラやごみ焼却炉からの灰は、種々の条
件が絡み、その成分や排出される量も大幅に異なってい
る。代表的なボイラとごみ焼却炉について述べると、次
のごとくなる。
件が絡み、その成分や排出される量も大幅に異なってい
る。代表的なボイラとごみ焼却炉について述べると、次
のごとくなる。
【００１０】石炭を燃焼した際に生成される灰の排出方
法は、ボイラの構造によって異なり、そのボイラの構造
は基本的には二つの方式に大別される。その一つは微粉
炭ボイラ方式で、もう一つは流動床方式である。
法は、ボイラの構造によって異なり、そのボイラの構造
は基本的には二つの方式に大別される。その一つは微粉
炭ボイラ方式で、もう一つは流動床方式である。
【００１１】微粉炭ボイラ方式では、灰はボイラ炉底か
らのボトムアッシュと、ボイラ後流の集塵装置からのフ
ライアッシュとして回収されるが、その両者の灰の性状
は大きく相違している。ボイラの細部の構造や容量によ
って特性に差を生ずるが、その概要について表１に灰の
排出割合を、表２に灰の性状を示す。
らのボトムアッシュと、ボイラ後流の集塵装置からのフ
ライアッシュとして回収されるが、その両者の灰の性状
は大きく相違している。ボイラの細部の構造や容量によ
って特性に差を生ずるが、その概要について表１に灰の
排出割合を、表２に灰の性状を示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】流動床方式の場合には、ボイラの下部から
ＣａＳＯ4 ，ＣａＯやベッドマテリアルを含んだ乾灰が
回収される。微粉炭ボイラの場合と異なり、ボイラの後
部や後流の集塵装置からはＣａＳＯ4 やＣａＯ等を含ん
だ乾灰が排出される。タイプ、容量或いは構造により値
にやはり幅があるが、灰の排出割合や性状の代表的な値
を表１、表２に示す。
ＣａＳＯ4 ，ＣａＯやベッドマテリアルを含んだ乾灰が
回収される。微粉炭ボイラの場合と異なり、ボイラの後
部や後流の集塵装置からはＣａＳＯ4 やＣａＯ等を含ん
だ乾灰が排出される。タイプ、容量或いは構造により値
にやはり幅があるが、灰の排出割合や性状の代表的な値
を表１、表２に示す。
【００１５】先に述べたように、もう一つの大量の灰の
排出源は都市ごみの焼却炉である。ごみの焼却炉には幾
つかのタイプがあるが、大きく分類すると、ストーカ方
式と流動床方式とになる。
排出源は都市ごみの焼却炉である。ごみの焼却炉には幾
つかのタイプがあるが、大きく分類すると、ストーカ方
式と流動床方式とになる。
【００１６】ストーカ方式の中にもグレーチング（火格
子）の形式や炉壁の構造などで種々のタイプがあり、そ
れぞれ灰の挙動も異なるが、主な灰の排出口はストーカ
部と後流の集塵装置である。ストーカ方式のごみ焼却炉
の灰の排出割合と性状について表１と表２に簡単に示
す。
子）の形式や炉壁の構造などで種々のタイプがあり、そ
れぞれ灰の挙動も異なるが、主な灰の排出口はストーカ
部と後流の集塵装置である。ストーカ方式のごみ焼却炉
の灰の排出割合と性状について表１と表２に簡単に示
す。
【００１７】都市ごみの流動床方式では石炭焚きボイラ
と異なり、必ずしも燃焼室へのＣａＯやＣaＣＯ3 のよ
うな脱硫剤の投入は必要ないが、近年、煙道へ脱ｃｌ剤
としてＣａＯが投入されることがある。
と異なり、必ずしも燃焼室へのＣａＯやＣaＣＯ3 のよ
うな脱硫剤の投入は必要ないが、近年、煙道へ脱ｃｌ剤
としてＣａＯが投入されることがある。
【００１８】このように灰の性状は灰の排出源によって
異なり、特に重金属やＣａＯを多量に含む場合には灰溶
融のシステムを時として制約することもあり、灰の性状
や溶融装置の特性を十分考慮した上で、スラグの利用者
の要求に合った装置を選定することが重要となる。
異なり、特に重金属やＣａＯを多量に含む場合には灰溶
融のシステムを時として制約することもあり、灰の性状
や溶融装置の特性を十分考慮した上で、スラグの利用者
の要求に合った装置を選定することが重要となる。
【００１９】灰を溶融する場合、灰の融点は主としてＣ
ａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 の成分比で大幅に異なるこ
とが知られている。特にＣａＯの割合が著しく高い場合
には融点が異常に高くなり（ＣａＯの融点：２，５７２
℃）、単独の灰で溶融するには特に高温にできる特別な
炉が必要となる。
ａＯ，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 の成分比で大幅に異なるこ
とが知られている。特にＣａＯの割合が著しく高い場合
には融点が異常に高くなり（ＣａＯの融点：２，５７２
℃）、単独の灰で溶融するには特に高温にできる特別な
炉が必要となる。
【００２０】一方重金属類が多い場合には、品質にむら
があり、種々の問題もある。その上重金属の中にはＣｒ
など公害上の問題もあり、溶出に対して特に注意が必要
となる。
があり、種々の問題もある。その上重金属の中にはＣｒ
など公害上の問題もあり、溶出に対して特に注意が必要
となる。
【００２１】有効利用の方法として、路盤材として使用
したり、セメントに混ぜて使用する方法があるが、これ
らとして利用するには、強度他ＪＩＳなどに一定の規定
値があり、これに合格するものを作る必要がある。
したり、セメントに混ぜて使用する方法があるが、これ
らとして利用するには、強度他ＪＩＳなどに一定の規定
値があり、これに合格するものを作る必要がある。
【００２２】従来から、ごみ焼却炉とプラズマ炉とを組
み合わせてごみ焼却炉の灰をプラズマ炉で溶融する方法
が提案されている。図３にその一例を示す。ダスト３０
２は一般にごみ焼却炉３０１の灰が対象になるが、Ｃａ
Ｏを多量に含むとＣａＯの融点が２，５７２℃と他のＡ
ｌ2 Ｏ3 （２，０１５℃），ＳｉＯ2 （１，６７０℃）
に比して著しく高く、ＣａＯを多量に含む灰のみの溶融
は困難とされている。従ってＣａＯを多量に含む灰は、
別にセメントで固化して処理する方法が必要となる。
み合わせてごみ焼却炉の灰をプラズマ炉で溶融する方法
が提案されている。図３にその一例を示す。ダスト３０
２は一般にごみ焼却炉３０１の灰が対象になるが、Ｃａ
Ｏを多量に含むとＣａＯの融点が２，５７２℃と他のＡ
ｌ2 Ｏ3 （２，０１５℃），ＳｉＯ2 （１，６７０℃）
に比して著しく高く、ＣａＯを多量に含む灰のみの溶融
は困難とされている。従ってＣａＯを多量に含む灰は、
別にセメントで固化して処理する方法が必要となる。
【００２３】ＣａＯを多量に含む灰をプラズマ炉３０３
で溶融するため、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 を主成分とする
他の灰を混ぜることも考えられるが、灰１ｔｏｎを溶融
するのに８５０ｋＷと大量の電力を消費する上に、溶融
部が高温になるため大型化が容易ではなく、好ましい方
法ではない。
で溶融するため、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 を主成分とする
他の灰を混ぜることも考えられるが、灰１ｔｏｎを溶融
するのに８５０ｋＷと大量の電力を消費する上に、溶融
部が高温になるため大型化が容易ではなく、好ましい方
法ではない。
【００２４】図３から判るようにプラズマ炉３０３はバ
ッチ式で溶融するので、下部に比重の大きい金属が溜ま
るため、重金属類３０４を分離するのに有利となる。図
３において、３０５はスラグ生成装置、３０６はスラグ
分離装置、３０７はスラグピット、３０８はスラグ冷却
水供給水槽、３０９はトーチ冷却水熱交換器、３１０は
電源供給装置、３１１は空気圧縮機、３１２は炉体冷却
水槽、３１３はバグフィルタ、３１４は消石灰、３１５
はＮＨ3 、３１６は脱硝装置である。
ッチ式で溶融するので、下部に比重の大きい金属が溜ま
るため、重金属類３０４を分離するのに有利となる。図
３において、３０５はスラグ生成装置、３０６はスラグ
分離装置、３０７はスラグピット、３０８はスラグ冷却
水供給水槽、３０９はトーチ冷却水熱交換器、３１０は
電源供給装置、３１１は空気圧縮機、３１２は炉体冷却
水槽、３１３はバグフィルタ、３１４は消石灰、３１５
はＮＨ3 、３１６は脱硝装置である。
【００２５】図４は石炭部分燃焼（ＣＰＣ）炉４０１に
よって、他の設備で発生した灰４０２を溶融する場合の
一例を示す系統図である。一般に石炭の灰はＡｌ2 Ｏ3
とＳｉＯ2 が主成分で比較的安定しており、連続的に溶
融できるので大量の処理に適する。しかも重金属類はこ
れらのスラグ内に閉じ込められるので、重金属類も同時
に処理できるというメリットがある。
よって、他の設備で発生した灰４０２を溶融する場合の
一例を示す系統図である。一般に石炭の灰はＡｌ2 Ｏ3
とＳｉＯ2 が主成分で比較的安定しており、連続的に溶
融できるので大量の処理に適する。しかも重金属類はこ
れらのスラグ内に閉じ込められるので、重金属類も同時
に処理できるというメリットがある。
【００２６】しかしこのために自分自身、石炭を燃焼
し、そのガスを処理することが必要となる。生成ガス中
のダストは集塵装置４０６で未燃分とともに捕集し、炉
に戻すことができるが、ＮＯｘやＳＯｘについては更に
処理して放出する必要がある。この場合も、やはりＣａ
Ｏが非常に多い灰となると、融点が高くなり、炉の設計
が困難となるが、自分自身で石炭灰を生じること、また
大量処理に適しているので、他の石炭ボイラからの灰も
受け容れ溶融することも可能である。
し、そのガスを処理することが必要となる。生成ガス中
のダストは集塵装置４０６で未燃分とともに捕集し、炉
に戻すことができるが、ＮＯｘやＳＯｘについては更に
処理して放出する必要がある。この場合も、やはりＣａ
Ｏが非常に多い灰となると、融点が高くなり、炉の設計
が困難となるが、自分自身で石炭灰を生じること、また
大量処理に適しているので、他の石炭ボイラからの灰も
受け容れ溶融することも可能である。
【００２７】図４において、４０３は回収灰貯槽、４０
４は石炭供給設備、４０５はボイラ、４０７はスラグ貯
槽、４０８は排煙脱硫設備、４０９はフラックス、４１
０はガスタービンである。
４は石炭供給設備、４０５はボイラ、４０７はスラグ貯
槽、４０８は排煙脱硫設備、４０９はフラックス、４１
０はガスタービンである。
【００２８】上記のごとく、この方法ではスラグ中に重
金属類も全て閉じ込めていることにより、その成分を問
題とされる用途では使用が困難である。
金属類も全て閉じ込めていることにより、その成分を問
題とされる用途では使用が困難である。
【００２９】更に環境保全のための水質基準を満足する
ためには厳しい有害物質の溶出試験に合格する必要があ
る。もともとの成分が不安定な乾灰を溶融して、砂状の
水砕スラグ（溶融した灰を水中に投入した時の急激な冷
却により、スラグが粉々となり、砂状となったもの）と
して利用するためには、溶融方法や乾灰の成分により、
水砕スラグの性状に適した造り方が要求される。
ためには厳しい有害物質の溶出試験に合格する必要があ
る。もともとの成分が不安定な乾灰を溶融して、砂状の
水砕スラグ（溶融した灰を水中に投入した時の急激な冷
却により、スラグが粉々となり、砂状となったもの）と
して利用するためには、溶融方法や乾灰の成分により、
水砕スラグの性状に適した造り方が要求される。
【００３０】上記の課題を纏めると次のようになる。 (a) 石炭焚きボイラ、ごみ焼却炉の燃焼灰の減容化、無
害化のために溶融固化が望まれる。 (b) 石炭焚きボイラ、ごみ焼却炉から排出される燃焼灰
の成分はまちまちであることから、溶融方法が一律には
難しい。 (c) ごみ焼却炉での発生蒸気は、塩素の存在のために伝
熱面の腐食の防止の点から、蒸気温度は３００℃程度に
抑えられている。このため蒸気タービンの効率が悪く、
発電効率が低い。 本発明はこのような現状に鑑みて、これらの課題を解決
する手段を提供することを目的としている。
害化のために溶融固化が望まれる。 (b) 石炭焚きボイラ、ごみ焼却炉から排出される燃焼灰
の成分はまちまちであることから、溶融方法が一律には
難しい。 (c) ごみ焼却炉での発生蒸気は、塩素の存在のために伝
熱面の腐食の防止の点から、蒸気温度は３００℃程度に
抑えられている。このため蒸気タービンの効率が悪く、
発電効率が低い。 本発明はこのような現状に鑑みて、これらの課題を解決
する手段を提供することを目的としている。
【００３１】
【課題を解決するための手段】上記の目的は前記特許請
求の範囲に記載した灰の溶融方法によって達成される。
すなわち、 (1) ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を回収する廃熱
ボイラと、その排ガスの集塵装置とからなるごみ焼却設
備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、上記ごみ焼却
設備から排出される灰を溶融するために上記石炭部分燃
焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する手段と、上記
石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガス流
路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃焼炉に連通す
る排ガス流路とを有する灰の溶融装置。
求の範囲に記載した灰の溶融方法によって達成される。
すなわち、 (1) ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を回収する廃熱
ボイラと、その排ガスの集塵装置とからなるごみ焼却設
備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、上記ごみ焼却
設備から排出される灰を溶融するために上記石炭部分燃
焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する手段と、上記
石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガス流
路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃焼炉に連通す
る排ガス流路とを有する灰の溶融装置。
【００３２】(2) ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器とを有する灰の溶融装置。
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器とを有する灰の溶融装置。
【００３３】(3) ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器と、上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼
用空気の予熱器とを有する灰の溶融装置。
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器と、上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼
用空気の予熱器とを有する灰の溶融装置。
【００３４】(4) ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器と、上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼
用空気の予熱器と、上記石炭部分燃焼炉の排ガスの集塵
装置とを有する灰の溶融装置。
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器と、上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼
用空気の予熱器と、上記石炭部分燃焼炉の排ガスの集塵
装置とを有する灰の溶融装置。
【００３５】(5) ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器と、上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼
用空気の予熱器と、上記石炭部分燃焼炉の排ガスの集塵
装置と、上記プラズマ炉から石炭部分燃焼炉に連通する
排ガスの流路に設けた、ガス冷却器と、脱塩装置とを有
する灰の溶融装置。
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器と、上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼
用空気の予熱器と、上記石炭部分燃焼炉の排ガスの集塵
装置と、上記プラズマ炉から石炭部分燃焼炉に連通する
排ガスの流路に設けた、ガス冷却器と、脱塩装置とを有
する灰の溶融装置。
【００３６】(6) ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器と、上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼
用空気の予熱器と、上記石炭部分燃焼炉の排ガスの集塵
装置と、上記プラズマ炉から石炭部分燃焼炉に連通する
排ガスの流路に設けた、ガス冷却器と、脱塩装置と、上
記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガス
流路に設けた、脱硫装置とを有する灰の溶融装置。
回収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからな
るごみ焼却設備と、石炭部分燃焼炉と、プラズマ炉と、
上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通
する排ガス流路と、上記プラズマ炉から上記石炭部分燃
焼炉に連通する排ガス流路と、上記ごみ焼却設備から発
生する蒸気の過熱器と、上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼
用空気の予熱器と、上記石炭部分燃焼炉の排ガスの集塵
装置と、上記プラズマ炉から石炭部分燃焼炉に連通する
排ガスの流路に設けた、ガス冷却器と、脱塩装置と、上
記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガス
流路に設けた、脱硫装置とを有する灰の溶融装置。
【００３７】(7) ごみ焼却炉と石炭部分燃焼炉とプラズ
マ炉とを配設し、ごみ焼却炉の排ガス流路に廃熱ボイラ
を配設して飽和蒸気を発生させ、該廃熱ボイラの排ガス
流路下流側に集塵装置を配設して排ガス中の灰を捕集
し、ごみ焼却炉およびごみ焼却設備の集塵装置から捕集
した灰を、所要の品質のスラグが得られるような比率で
石炭部分燃焼炉とプラズマ炉に分配して送入し、石炭部
分燃焼炉の排ガス流路に空気予熱器を配設して石炭部分
燃焼炉に供給する石炭燃焼用空気を加熱して昇温させ、
前記空気予熱器の下流側排ガス流路に集塵装置を配設し
て排ガス中の灰およびチャーを捕集して石炭部分燃焼炉
に返戻させ、その下流側排ガス流路に蒸気過熱器を配設
して前記ごみ焼却炉廃熱ボイラから発生した飽和蒸気を
排ガスによって加熱して昇温させ、蒸気過熱器の下流側
排ガス流路に脱硫装置を配設して硫黄酸化物を除去させ
たのち排ガスをごみ焼却炉に送入し、プラズマ炉の排ガ
ス流路にガス冷却器を配設して排ガスを冷却し、その下
流側排ガス流路に脱塩装置を配設して塩素を除去したの
ち排ガスを前記石炭部分燃焼炉内に送入して溶融させる
灰の溶融方法。
マ炉とを配設し、ごみ焼却炉の排ガス流路に廃熱ボイラ
を配設して飽和蒸気を発生させ、該廃熱ボイラの排ガス
流路下流側に集塵装置を配設して排ガス中の灰を捕集
し、ごみ焼却炉およびごみ焼却設備の集塵装置から捕集
した灰を、所要の品質のスラグが得られるような比率で
石炭部分燃焼炉とプラズマ炉に分配して送入し、石炭部
分燃焼炉の排ガス流路に空気予熱器を配設して石炭部分
燃焼炉に供給する石炭燃焼用空気を加熱して昇温させ、
前記空気予熱器の下流側排ガス流路に集塵装置を配設し
て排ガス中の灰およびチャーを捕集して石炭部分燃焼炉
に返戻させ、その下流側排ガス流路に蒸気過熱器を配設
して前記ごみ焼却炉廃熱ボイラから発生した飽和蒸気を
排ガスによって加熱して昇温させ、蒸気過熱器の下流側
排ガス流路に脱硫装置を配設して硫黄酸化物を除去させ
たのち排ガスをごみ焼却炉に送入し、プラズマ炉の排ガ
ス流路にガス冷却器を配設して排ガスを冷却し、その下
流側排ガス流路に脱塩装置を配設して塩素を除去したの
ち排ガスを前記石炭部分燃焼炉内に送入して溶融させる
灰の溶融方法。
【００３８】(8) 石炭供給設備と、石炭を燃焼した灰を
捕集して排出する設備とを有する石炭焚きボイラ設備
と、ごみ焼却炉と石炭部分燃焼炉とプラズマ炉とを配設
し、ごみ焼却炉の排ガス流路に廃熱ボイラを配設して飽
和蒸気を発生させ、該廃熱ボイラの排ガス流路下流側に
集塵装置を配設して排ガス中の灰を捕集し、ごみ焼却炉
およびごみ焼却設備の集塵装置から捕集した灰を、所要
の品質のスラグが得られるような比率で石炭部分燃焼炉
とプラズマ炉に分配して送入し、上記ごみ焼却設備から
分配された灰と、上記石炭焚きボイラ設備から排出され
た灰と、上記石炭焚きボイラ設備の石炭供給設備から分
岐した石炭を石炭部分燃焼炉に送入して石炭を燃焼し、
石炭部分燃焼炉の排ガス流路に空気予熱器を配設して石
炭部分燃焼炉に供給する石炭燃焼用空気を加熱して昇温
させ、前記空気予熱器の下流側排ガス流路に集塵装置を
配設して排ガス中の灰およびチャーを捕集して石炭部分
燃焼炉に返戻させ、その下流側排ガス流路に蒸気過熱器
を配設して前記ごみ焼却炉廃熱ボイラから発生した飽和
蒸気を排ガスによって加熱して昇温させ、蒸気過熱器の
下流側排ガス流路に脱硫装置を配設して硫黄酸化物を除
去させたのち排ガスをごみ焼却炉に送入し、プラズマ炉
の排ガス流路にガス冷却器を配設して排ガスを冷却し、
その下流側排ガス流路に脱塩装置を配設して塩素を除去
したのち排ガスを前記石炭部分燃焼炉内に送入して溶融
させる灰の溶融方法である。
捕集して排出する設備とを有する石炭焚きボイラ設備
と、ごみ焼却炉と石炭部分燃焼炉とプラズマ炉とを配設
し、ごみ焼却炉の排ガス流路に廃熱ボイラを配設して飽
和蒸気を発生させ、該廃熱ボイラの排ガス流路下流側に
集塵装置を配設して排ガス中の灰を捕集し、ごみ焼却炉
およびごみ焼却設備の集塵装置から捕集した灰を、所要
の品質のスラグが得られるような比率で石炭部分燃焼炉
とプラズマ炉に分配して送入し、上記ごみ焼却設備から
分配された灰と、上記石炭焚きボイラ設備から排出され
た灰と、上記石炭焚きボイラ設備の石炭供給設備から分
岐した石炭を石炭部分燃焼炉に送入して石炭を燃焼し、
石炭部分燃焼炉の排ガス流路に空気予熱器を配設して石
炭部分燃焼炉に供給する石炭燃焼用空気を加熱して昇温
させ、前記空気予熱器の下流側排ガス流路に集塵装置を
配設して排ガス中の灰およびチャーを捕集して石炭部分
燃焼炉に返戻させ、その下流側排ガス流路に蒸気過熱器
を配設して前記ごみ焼却炉廃熱ボイラから発生した飽和
蒸気を排ガスによって加熱して昇温させ、蒸気過熱器の
下流側排ガス流路に脱硫装置を配設して硫黄酸化物を除
去させたのち排ガスをごみ焼却炉に送入し、プラズマ炉
の排ガス流路にガス冷却器を配設して排ガスを冷却し、
その下流側排ガス流路に脱塩装置を配設して塩素を除去
したのち排ガスを前記石炭部分燃焼炉内に送入して溶融
させる灰の溶融方法である。
【００３９】
【発明の実施の形態】図１は本発明に基づく灰の溶融装
置およびその方法の実施の形態の例を示す図で、本発明
に基づく灰の溶融装置が、石炭焚き発電設備から石炭と
灰を供給される場合の系統図である。
置およびその方法の実施の形態の例を示す図で、本発明
に基づく灰の溶融装置が、石炭焚き発電設備から石炭と
灰を供給される場合の系統図である。
【００４０】図１において、１はごみ焼却炉、２は廃熱
ボイラ、３は集塵装置、４はＣＰＣ炉、５はプラズマ
炉、６は蒸気過熱器、７はガスタービン、８はＣＰＣ炉
用の集塵装置、９は脱硫装置、１０はガス冷却器、１１
は脱塩装置、１２は煙突、１３，１４，１５は灰の導管
または搬送ルート、１６は灰，未燃カーボン（チャー）
の搬送ルート、１７は石炭ボイラからの灰の導管または
搬送ルート、１８，１９は蒸気管、２０はプラズマから
のガスの導管、２１はＣＰＣ炉からのガスの導管、２
２，２３はスラグ、２４は重金属、２５はごみ焼却炉の
ガスの導管、２６は微粉炭の供給ルート、２７は石炭ボ
イラからの灰の導管または搬送ルート、２８は石炭焚き
発電所である。
ボイラ、３は集塵装置、４はＣＰＣ炉、５はプラズマ
炉、６は蒸気過熱器、７はガスタービン、８はＣＰＣ炉
用の集塵装置、９は脱硫装置、１０はガス冷却器、１１
は脱塩装置、１２は煙突、１３，１４，１５は灰の導管
または搬送ルート、１６は灰，未燃カーボン（チャー）
の搬送ルート、１７は石炭ボイラからの灰の導管または
搬送ルート、１８，１９は蒸気管、２０はプラズマから
のガスの導管、２１はＣＰＣ炉からのガスの導管、２
２，２３はスラグ、２４は重金属、２５はごみ焼却炉の
ガスの導管、２６は微粉炭の供給ルート、２７は石炭ボ
イラからの灰の導管または搬送ルート、２８は石炭焚き
発電所である。
【００４１】ごみ焼却炉１に近接してＣＰＣ炉４とプラ
ズマ炉５を配設する。ごみ焼却炉１において都市ごみ等
を燃焼した排ガスを、ごみ焼却炉１のガス導管２５を通
じて廃熱ボイラ２に導入し、高圧の飽和蒸気を発生させ
る。
ズマ炉５を配設する。ごみ焼却炉１において都市ごみ等
を燃焼した排ガスを、ごみ焼却炉１のガス導管２５を通
じて廃熱ボイラ２に導入し、高圧の飽和蒸気を発生させ
る。
【００４２】廃熱ボイラ２で熱交換し温度を低下させた
燃焼ガスを、ガスの導管２５を通じて集塵装置３に導入
し、そこで排ガス中の灰を捕集したのち煙突１２から大
気中に放散する。
燃焼ガスを、ガスの導管２５を通じて集塵装置３に導入
し、そこで排ガス中の灰を捕集したのち煙突１２から大
気中に放散する。
【００４３】図１に示す実施の形態においては、ＣＰＣ
炉４に石炭焚き発電所２８から微粉炭の供給ルート２６
を通じて微粉炭を供給し、空気予熱器２７を通じて昇温
した燃焼用空気によって高温の雰囲気のもとで燃焼す
る。石炭焚き発電所２８とＣＰＣ炉４とは近接して配設
されるのが好ましい。
炉４に石炭焚き発電所２８から微粉炭の供給ルート２６
を通じて微粉炭を供給し、空気予熱器２７を通じて昇温
した燃焼用空気によって高温の雰囲気のもとで燃焼す
る。石炭焚き発電所２８とＣＰＣ炉４とは近接して配設
されるのが好ましい。
【００４４】燃焼した排ガスはＣＰＣ炉４からのガスの
導管２１を通じて、まず空気予熱器２７に送入し、ＣＰ
Ｃ炉４における微粉炭燃焼用空気を加熱して昇温させ、
次いでＣＰＣ炉４用集塵装置８において、排ガス中のチ
ャーおよび灰を捕集し、灰，未燃カーボン（チャー）の
搬送ルート１６を通じてＣＰＣ炉４に返戻する。
導管２１を通じて、まず空気予熱器２７に送入し、ＣＰ
Ｃ炉４における微粉炭燃焼用空気を加熱して昇温させ、
次いでＣＰＣ炉４用集塵装置８において、排ガス中のチ
ャーおよび灰を捕集し、灰，未燃カーボン（チャー）の
搬送ルート１６を通じてＣＰＣ炉４に返戻する。
【００４５】清浄化された排ガスは更に下流側に設けら
れた蒸気過熱器６において、廃熱ボイラ２から発生した
飽和蒸気を加熱して高温、高圧の過熱蒸気とし、該蒸気
を蒸気管１９を通じてガスタービン７に送給して発電を
行わせる。これによって従来困難であった高効率の発電
システムが得られるほか、その電力をプラズマ炉５に供
給してより効率のよい設備を構成し得る。
れた蒸気過熱器６において、廃熱ボイラ２から発生した
飽和蒸気を加熱して高温、高圧の過熱蒸気とし、該蒸気
を蒸気管１９を通じてガスタービン７に送給して発電を
行わせる。これによって従来困難であった高効率の発電
システムが得られるほか、その電力をプラズマ炉５に供
給してより効率のよい設備を構成し得る。
【００４６】蒸気過熱器６において熱交換し、温度を低
下した排ガスは脱硫装置９において排ガス中の硫黄酸化
物を除去したのち、前記ごみ焼却炉１に送入される。
下した排ガスは脱硫装置９において排ガス中の硫黄酸化
物を除去したのち、前記ごみ焼却炉１に送入される。
【００４７】ごみ焼却設備の集塵装置３から捕集された
灰と、ごみ焼却炉１から排出された燃焼廃棄物は、灰の
導管または搬送ルート１３，１４，１５を通じてＣＰＣ
炉４とプラズマ炉５とに送入する。その際、ユーザの仕
様に合わせた品質のスラグが得られるように予めそれぞ
れの炉に送る量を求めて分配する。
灰と、ごみ焼却炉１から排出された燃焼廃棄物は、灰の
導管または搬送ルート１３，１４，１５を通じてＣＰＣ
炉４とプラズマ炉５とに送入する。その際、ユーザの仕
様に合わせた品質のスラグが得られるように予めそれぞ
れの炉に送る量を求めて分配する。
【００４８】プラズマ炉５においては、送入された灰を
溶融し、溶融スラグ２３と溶融重金属類２４とに分離さ
せて排出させる一方、高温の排ガスはプラズマ炉５から
のガス導管２０を通じてまずガス冷却器１０に送入して
冷却したのち、下流側に配設した脱塩装置１１に送入
し、排ガス中の塩素分を除去したのちＣＰＣ炉４に送入
する。
溶融し、溶融スラグ２３と溶融重金属類２４とに分離さ
せて排出させる一方、高温の排ガスはプラズマ炉５から
のガス導管２０を通じてまずガス冷却器１０に送入して
冷却したのち、下流側に配設した脱塩装置１１に送入
し、排ガス中の塩素分を除去したのちＣＰＣ炉４に送入
する。
【００４９】ＣＰＣ炉４においては、ごみ焼却炉１，各
集塵装置３，８およびプラズマ炉５から送入された灰あ
るいはダストと、他の石炭焚きボイラ、例えば石炭焚き
発電所２８から排出された灰等を溶融し、スラグ２２と
して排出させる。
集塵装置３，８およびプラズマ炉５から送入された灰あ
るいはダストと、他の石炭焚きボイラ、例えば石炭焚き
発電所２８から排出された灰等を溶融し、スラグ２２と
して排出させる。
【００５０】ＣＰＣ炉４から発生した高温の生成ガスで
ごみ焼却炉１で発生した飽和蒸気を過熱して高温高圧の
蒸気とする高効率の発電システムにし、その電力をプラ
ズマ炉５に供給する。
ごみ焼却炉１で発生した飽和蒸気を過熱して高温高圧の
蒸気とする高効率の発電システムにし、その電力をプラ
ズマ炉５に供給する。
【００５１】このシステムの特徴を要約すると次のよう
になる。 ごみ焼却熱の利用で石炭焚きなみの高効率の発電プラ
ントが実現し得る。 ＣＰＣ炉で、経済的に大量の灰の溶融・減容化が実現
可能となる。 ＣＰＣ炉は、空気予熱することで石炭量の４倍の灰を
処理することが可能となる。 塩素や硫黄を含むガスの容積（流量）が少ないから、
塩素や硫黄の処理が容易になる。 ごみ焼却熱による発電の電気を夜間にプラズマ炉に適
用することにより、電力負荷の平準化に役立つ。 ＣＰＣ炉やプラズマ炉を焼却炉に隣接して設置するこ
とにより、付帯設備を共通に使用し得る。 石炭焚き発電所から灰と微粉炭の供給を受けること
で、このプラントを安全かつ経済的に運転し得る。 ここで、ＣＰＣ炉とプラズマ炉の灰の溶融の特徴を説明
すると次のようになる。
になる。 ごみ焼却熱の利用で石炭焚きなみの高効率の発電プラ
ントが実現し得る。 ＣＰＣ炉で、経済的に大量の灰の溶融・減容化が実現
可能となる。 ＣＰＣ炉は、空気予熱することで石炭量の４倍の灰を
処理することが可能となる。 塩素や硫黄を含むガスの容積（流量）が少ないから、
塩素や硫黄の処理が容易になる。 ごみ焼却熱による発電の電気を夜間にプラズマ炉に適
用することにより、電力負荷の平準化に役立つ。 ＣＰＣ炉やプラズマ炉を焼却炉に隣接して設置するこ
とにより、付帯設備を共通に使用し得る。 石炭焚き発電所から灰と微粉炭の供給を受けること
で、このプラントを安全かつ経済的に運転し得る。 ここで、ＣＰＣ炉とプラズマ炉の灰の溶融の特徴を説明
すると次のようになる。
【００５２】（Ａ）ＣＰＣ炉 図５は本発明の出願人が先に発明したＣＰＣ炉の構造を
示す図で、図(a) は正面図、図(b) は側面図である。石
炭（微粉炭）５０１が予燃焼室５０２に供給され、燃焼
用空気５０５によって燃料リッチの状態で燃焼される。
燃焼ガスは円筒状のＣＰＣ炉５０３に接線方向に噴出さ
れ、石炭５０１中の灰分は溶融され、溶融スラグ５０４
は遠心力でガス流から分離されて炉壁を伝って流下し、
炉底の排出口から排出される。
示す図で、図(a) は正面図、図(b) は側面図である。石
炭（微粉炭）５０１が予燃焼室５０２に供給され、燃焼
用空気５０５によって燃料リッチの状態で燃焼される。
燃焼ガスは円筒状のＣＰＣ炉５０３に接線方向に噴出さ
れ、石炭５０１中の灰分は溶融され、溶融スラグ５０４
は遠心力でガス流から分離されて炉壁を伝って流下し、
炉底の排出口から排出される。
【００５３】一方、円筒炉５０３の後流で燃焼ガス中に
更に若干の石炭（微粉炭）５０６が供給され、石炭がガ
ス化するときのエネルギーで燃焼ガスの温度を下げると
ともに、溶融スラグを乾灰に変える。
更に若干の石炭（微粉炭）５０６が供給され、石炭がガ
ス化するときのエネルギーで燃焼ガスの温度を下げると
ともに、溶融スラグを乾灰に変える。
【００５４】ＣＰＣ炉は、 (a) ＣＰＣ炉から流出する乾灰は後流で捕集され、ＣＰ
Ｃ炉へリサイクルされる。灰中のチャーもリサイクルさ
れるので、石炭灰は全量スラグ化されるとともに、高い
炭素転換率が達成できる。 (b) 還元雰囲気でガス化されるので、ＮＯｘの発生は多
くない。 (c) 灰分の非常に多い石炭でも、運転し得る。 という特徴を有している。
Ｃ炉へリサイクルされる。灰中のチャーもリサイクルさ
れるので、石炭灰は全量スラグ化されるとともに、高い
炭素転換率が達成できる。 (b) 還元雰囲気でガス化されるので、ＮＯｘの発生は多
くない。 (c) 灰分の非常に多い石炭でも、運転し得る。 という特徴を有している。
【００５５】上記の灰分が非常に多い石炭でも運転し得
るということは、炉から後流に流出した灰をリサイクル
して、炉に戻すことができることでも裏付けられてお
り、また、他の場所で発生した灰をも合わせて処理する
ことができることにもなる。本願発明者等は、他の場所
で発生した灰を溶融する実験を行い、下記の結果を確認
した。
るということは、炉から後流に流出した灰をリサイクル
して、炉に戻すことができることでも裏付けられてお
り、また、他の場所で発生した灰をも合わせて処理する
ことができることにもなる。本願発明者等は、他の場所
で発生した灰を溶融する実験を行い、下記の結果を確認
した。
【００５６】 石炭の低位発熱量 ： ２７，０８３ｋＪ／ｋｇ 石炭の灰分 ： １０％ 灰の融点 ： １，５００℃ 灰の比熱 ： １．２６ｋＪ／ｋｇ℃ 別の排出源の灰のチャー ： ５％ 別の排出源の灰の処理量 ： ３．５ｋｇ／ｋｇ−石炭
【００５７】このようにして排出されたスラグは、灰が
炉から出て後流の集塵装置で回収され、また炉に戻され
ることから、灰の中の重金属類も、外部に放出されず、
スラグの中に閉じ込められてしまうため、重金属類も多
く含むものとなる。
炉から出て後流の集塵装置で回収され、また炉に戻され
ることから、灰の中の重金属類も、外部に放出されず、
スラグの中に閉じ込められてしまうため、重金属類も多
く含むものとなる。
【００５８】この例として、中華人民共和国の大同炭の
スラグの成分と、同じ大同炭でのスラグおよびオースト
ラリアのマクレオード炭のスラグの成分の溶出試験の結
果を表３に示すが、溶出試験では日本の環境庁の基準を
十分満足している。
スラグの成分と、同じ大同炭でのスラグおよびオースト
ラリアのマクレオード炭のスラグの成分の溶出試験の結
果を表３に示すが、溶出試験では日本の環境庁の基準を
十分満足している。
【００５９】
【表３】
【００６０】（Ｂ）プラズマ炉 次にプラズマ炉について示す。図６はプラズマ炉（溶融
炉）の構成を示す図である。図６において、６０１はプ
ラズマ炉（溶融炉）、６０２はプラズマトーチ、６０３
はごみ焼却灰、６０４は炉底電極、６０５は粉砕機、６
０６は水砕スラグ、６０７は排ガス処理設備、６０８は
煙突、６０９は鉄分、６１０は作動ガス、６１１は電
源、６１２は自動制御装置、６１３は添加物、６１４は
磁力選別機である。
炉）の構成を示す図である。図６において、６０１はプ
ラズマ炉（溶融炉）、６０２はプラズマトーチ、６０３
はごみ焼却灰、６０４は炉底電極、６０５は粉砕機、６
０６は水砕スラグ、６０７は排ガス処理設備、６０８は
煙突、６０９は鉄分、６１０は作動ガス、６１１は電
源、６１２は自動制御装置、６１３は添加物、６１４は
磁力選別機である。
【００６１】ごみ焼却炉などからの灰６０３は、金属片
などを分離して、プラズマ炉６０１に投入され、プラズ
マトーチ６０２の熱で溶融される。プラズマ炉は灰の溶
融において次の特徴を有する。
などを分離して、プラズマ炉６０１に投入され、プラズ
マトーチ６０２の熱で溶融される。プラズマ炉は灰の溶
融において次の特徴を有する。
【００６２】(a) 重金属が炉内で分離でき、比較的天然
石岩に近いスラグが得られる。重金属類は、溶融プロセ
ス中、炉底に溜まっている。 (b) 通常の都市ごみの燃焼灰の場合の炉におけるプラズ
マトーチの電力消費量は、灰１ｔｏｎ／ｈ当たり８５０
ｋＷ程度である。 (c) トーチの消耗が少なく、連続運転に適しており、ま
た１／３負荷運転も可能である。
石岩に近いスラグが得られる。重金属類は、溶融プロセ
ス中、炉底に溜まっている。 (b) 通常の都市ごみの燃焼灰の場合の炉におけるプラズ
マトーチの電力消費量は、灰１ｔｏｎ／ｈ当たり８５０
ｋＷ程度である。 (c) トーチの消耗が少なく、連続運転に適しており、ま
た１／３負荷運転も可能である。
【００６３】プラズマ炉は高温で溶融するので、重金属
類も一部が気体となってＣＯガスやＮＯX とともに炉外
に排出される。従ってこれら有害ガスを大気中に放出で
きないので、別にこれらのガスを安全に処理する装置が
必要となる。
類も一部が気体となってＣＯガスやＮＯX とともに炉外
に排出される。従ってこれら有害ガスを大気中に放出で
きないので、別にこれらのガスを安全に処理する装置が
必要となる。
【００６４】図７は投入された灰の成分が、プラズマ炉
でどのように移動するかを示すものである。重金属類は
溶融状態でも比重が大きいので炉底に溜まる。先のＣＰ
Ｃ炉ではガスやスラグが炉の中で旋回しているため、重
金属類と灰（ＳｉＯ2 ，Ａｌ 2 Ｏ3 ，ＣａＯが主成分）
とが混合しているのと大きな差がある。この炉で得られ
たスラグも溶出については、環境庁の基準を満足してい
ることは、試験で確かめられている。
でどのように移動するかを示すものである。重金属類は
溶融状態でも比重が大きいので炉底に溜まる。先のＣＰ
Ｃ炉ではガスやスラグが炉の中で旋回しているため、重
金属類と灰（ＳｉＯ2 ，Ａｌ 2 Ｏ3 ，ＣａＯが主成分）
とが混合しているのと大きな差がある。この炉で得られ
たスラグも溶出については、環境庁の基準を満足してい
ることは、試験で確かめられている。
【００６５】
【発明の効果】このように本発明によれば上記発明の実
施の形態において説明したように、下記に示す効果を奏
する。 (1) 従来のごみの焼却熱利用の発電プラントの効率は低
い。その理由は、ごみ焼却炉の燃焼ガスは塩素を含んで
おり、蒸気タービンの蒸気の最高温度は約３００℃が限
界となっていたからである。本発明の方式では、ごみ焼
却炉では飽和蒸気を発生し、この蒸気の温度を従来のご
みの焼却熱利用の発電プラントよりも３０％以上高い発
電効率を有する石炭焚きの発電所における蒸気の温度と
同程度までＣＰＣ炉で発生した生成ガスで昇温し過熱蒸
気にしている。これによってガスタービンを使用するこ
となく高い発電効率を得ることが可能になった。
施の形態において説明したように、下記に示す効果を奏
する。 (1) 従来のごみの焼却熱利用の発電プラントの効率は低
い。その理由は、ごみ焼却炉の燃焼ガスは塩素を含んで
おり、蒸気タービンの蒸気の最高温度は約３００℃が限
界となっていたからである。本発明の方式では、ごみ焼
却炉では飽和蒸気を発生し、この蒸気の温度を従来のご
みの焼却熱利用の発電プラントよりも３０％以上高い発
電効率を有する石炭焚きの発電所における蒸気の温度と
同程度までＣＰＣ炉で発生した生成ガスで昇温し過熱蒸
気にしている。これによってガスタービンを使用するこ
となく高い発電効率を得ることが可能になった。
【００６６】(2) 設備費も運転費も低いことにより、Ｃ
ＰＣ方式は経済的に大量の灰を処理することができる。
本発明のプラントでは、それ自体のプラント内のごみ焼
却炉から排出される灰と石炭焚き発電所から排出される
灰を、石炭焚き発電所からの微粉炭の供給を得てＣＰＣ
炉で溶融する。このＣＰＣ方式では、後流で集められる
全ての灰及び未燃のチャーは基本的にはＣＰＣ炉へリサ
イクルされ、従ってフライアッシュ中の全ての重金属類
はＣＰＣ炉からのスラグ中に封じ込められることにな
る。このシステムで得られるスラグは灰の集塵装置を通
り抜けて行くと考えられる金属の蒸気以外の全ての金属
類を封じ込め得るものと思われるので、スラグの品質の
条件があまり厳しくない用途への適用が可能となる。
ＰＣ方式は経済的に大量の灰を処理することができる。
本発明のプラントでは、それ自体のプラント内のごみ焼
却炉から排出される灰と石炭焚き発電所から排出される
灰を、石炭焚き発電所からの微粉炭の供給を得てＣＰＣ
炉で溶融する。このＣＰＣ方式では、後流で集められる
全ての灰及び未燃のチャーは基本的にはＣＰＣ炉へリサ
イクルされ、従ってフライアッシュ中の全ての重金属類
はＣＰＣ炉からのスラグ中に封じ込められることにな
る。このシステムで得られるスラグは灰の集塵装置を通
り抜けて行くと考えられる金属の蒸気以外の全ての金属
類を封じ込め得るものと思われるので、スラグの品質の
条件があまり厳しくない用途への適用が可能となる。
【００６７】(3) ＣＰＣ炉では、燃焼用の空気を自身で
発生したガスにより約５００℃位まで予熱することによ
り、燃焼する石炭量の約４倍の量の灰を処理し溶融する
ことが可能になる。この時生成するガスは発熱量が低
く、自燃しない。そこでこの生成ガスは、ごみ焼却炉か
らの飽和蒸気を過熱器で過熱して熱回収された後、ごみ
焼却炉に導かれて完全燃焼される。
発生したガスにより約５００℃位まで予熱することによ
り、燃焼する石炭量の約４倍の量の灰を処理し溶融する
ことが可能になる。この時生成するガスは発熱量が低
く、自燃しない。そこでこの生成ガスは、ごみ焼却炉か
らの飽和蒸気を過熱器で過熱して熱回収された後、ごみ
焼却炉に導かれて完全燃焼される。
【００６８】(4) 本発明システムでは、ｃｌおよびＳ分
は殆どがプラズマ炉の排気およびＣＰＣ炉の生成ガス中
に移行するので、この系統の中で脱塩、脱硫することが
最も経済的となる。何故ならば、これらのガス中ではｃ
ｌやＳの濃度が高くかつガス量が少なく、ＣａＯの消耗
が少なくて済むからである。
は殆どがプラズマ炉の排気およびＣＰＣ炉の生成ガス中
に移行するので、この系統の中で脱塩、脱硫することが
最も経済的となる。何故ならば、これらのガス中ではｃ
ｌやＳの濃度が高くかつガス量が少なく、ＣａＯの消耗
が少なくて済むからである。
【００６９】(5) ごみ焼却炉での蒸気は、後で生成ガス
で過熱され、発電に使用され、この電気がプラズマ炉の
運転に使用される。プラズマ炉を昼間は低負荷で、深夜
は全負荷で運転し、かつ昼間の余剰電力を電力会社のネ
ットワーク（送電網）に供給（逆潮）すれば、電力のデ
マンド（需要）の平準化に役立つ。
で過熱され、発電に使用され、この電気がプラズマ炉の
運転に使用される。プラズマ炉を昼間は低負荷で、深夜
は全負荷で運転し、かつ昼間の余剰電力を電力会社のネ
ットワーク（送電網）に供給（逆潮）すれば、電力のデ
マンド（需要）の平準化に役立つ。
【００７０】(6) ＣＰＣやプラズマ装置をごみ焼却炉に
隣接して設置すれば、冷却系、脱硝系、排気系を共用す
ることができる。 (7) 発電所からの灰は質、量ともに安定しており、本プ
ラントの安定運転に役立つと思われる。灰および微粉炭
の両方ともカートリッジシステムで運べば、ＣＰＣプラ
ントとしては石炭の微粉化の設備は不要で設備費ならび
に運転費の低減になる。図８に本発明の構想でのマスフ
ローの一例を示す。
隣接して設置すれば、冷却系、脱硝系、排気系を共用す
ることができる。 (7) 発電所からの灰は質、量ともに安定しており、本プ
ラントの安定運転に役立つと思われる。灰および微粉炭
の両方ともカートリッジシステムで運べば、ＣＰＣプラ
ントとしては石炭の微粉化の設備は不要で設備費ならび
に運転費の低減になる。図８に本発明の構想でのマスフ
ローの一例を示す。
【図１】本発明に基づく灰の溶融装置およびその方法の
実施の形態の例を示す系統図である。
実施の形態の例を示す系統図である。
【図２】従来の技術の例を示す図である。
【図３】従来の技術の例を示す図である。
【図４】従来の技術の例を示す図である。
【図５】従来の技術の例を示す図である。
【図６】プラズマ炉の構成を示す図である。
【図７】プラズマ炉における灰の成分の移動を示す図で
ある。
ある。
【図８】本発明の構想でのマスフローの一例を示す図で
ある。
ある。
１ ごみ焼却炉 ２ 廃熱ボイラ ３ 集塵装置 ４ ＣＰＣ炉 ５ プラズマ炉 ６ 蒸気過熱器 ７ ガスタービン ８ ＣＰＣ炉用の集塵装置 ９ 脱硫装置 １０ ガス冷却器 １１ 脱塩装置 １２ 煙突 １３，１４，１５ 灰の導管または搬送ルート １６ 灰，未燃カーボン（チャー）の搬送ルート １７ 石炭ボイラからの灰の導管または搬送ルート １８，１９ 蒸気管 ２０ プラズマからのガスの導管 ２１ ＣＰＣ炉からのガスの導管 ２２，２３ スラグ ２４ 重金属 ２５ ごみ焼却炉のガスの導管 ２６ 微粉炭の供給ルート ２７ 石炭ボイラからの灰の導管または搬送ルート ２８ 石炭焚き発電所 ２０１ ごみ焼却炉 ２０２ 廃熱ボイラ ２０３ 蒸気過熱器 ２０４ 蒸気タービン ２０５ 都市ごみ ２０６ 燃料 ２０７ 煙突 ３０１ ごみ焼却炉 ３０２ ダスト ３０３ プラズマ炉 ３０４ 重金属類 ３０５ スラグ生成装置 ３０６ スラグ分離装置 ３０７ スラグピット ３０８ スラグ冷却水供給水槽 ３０９ トーチ冷却水熱交換器 ３１０ 電源供給装置 ３１１ 空気圧縮機 ３１２ 炉体冷却水槽 ３１３ バグフィルタ ３１４ 消石灰 ３１５ ＮＨ3 ３１６ 脱硝装置 ４０１ ＣＰＣ炉 ４０２ 灰 ４０３ 回収灰貯槽 ４０４ 石炭供給設備 ４０５ ボイラ ４０７ スラグ貯槽 ４０８ 排煙脱硫設備 ４０９ フラックス ４１０ ガスタービン ５０１ 石炭（微粉炭） ５０２ 予燃焼器 ５０３ ＣＰＣ炉 ５０４ 溶融スラグ ５０５ 燃焼用空気 ６０１ プラズマ炉（溶融炉） ６０２ プラズマトーチ ６０３ ごみ焼却灰 ６０４ 炉底電極 ６０５ 粉砕機 ６０６ 水砕スラグ ６０７ 排ガス処理設備 ６０８ 煙突 ６０９ 鉄分 ６１０ 作動ガス ６１１ 電源 ６１２ 自動制御装置 ６１３ 添加物 ６１４ 磁力選別機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｊ 15/06 ＺＡＢ Ｆ２７Ｄ 11/08 Ｅ Ｆ２７Ｂ 3/08 Ｆ２３Ｊ 15/00 ＺＡＢＢ Ｆ２７Ｄ 11/08 ＺＡＢＪ ＺＡＢＫ
Claims (8)
- 【請求項１】 ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を回
収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからなる
ごみ焼却設備と、 石炭部分燃焼炉と、 プラズマ炉と、 上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、 上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記プラズマ炉から上記石炭部分燃焼炉に連通する排ガ
ス流路とを有することを特徴とする灰の溶融装置。 - 【請求項２】 ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を回
収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからなる
ごみ焼却設備と、 石炭部分燃焼炉と、 プラズマ炉と、 上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、 上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記プラズマ炉から上記石炭部分燃焼炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記ごみ焼却設備から発生する蒸気の過熱器とを有する
ことを特徴とする灰の溶融装置。 - 【請求項３】 ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を回
収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからなる
ごみ焼却設備と、 石炭部分燃焼炉と、 プラズマ炉と、 上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、 上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記プラズマ炉から上記石炭部分燃焼炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記ごみ焼却設備から発生する蒸気の過熱器と、 上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼用空気の予熱器とを有す
ることを特徴とする灰の溶融装置。 - 【請求項４】 ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を回
収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからなる
ごみ焼却設備と、 石炭部分燃焼炉と、 プラズマ炉と、 上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、 上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記プラズマ炉から上記石炭部分燃焼炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記ごみ焼却設備から発生する蒸気の過熱器と、 上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼用空気の予熱器と、 上記石炭部分燃焼炉の排ガスの集塵装置とを有すること
を特徴とする灰の溶融装置。 - 【請求項５】 ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を回
収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからなる
ごみ焼却設備と、 石炭部分燃焼炉と、 プラズマ炉と、 上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、 上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記プラズマ炉から上記石炭部分燃焼炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記ごみ焼却設備から発生する蒸気の過熱器と、 上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼用空気の予熱器と、 上記石炭部分燃焼炉の排ガスの集塵装置と、 上記プラズマ炉から石炭部分燃焼炉に連通する排ガスの
流路に設けた、ガス冷却器と、脱塩装置とを有すること
を特徴とする灰の溶融装置。 - 【請求項６】 ごみ焼却炉と、その燃焼ガスから熱を回
収する廃熱ボイラと、その排ガスの集塵装置とからなる
ごみ焼却設備と、 石炭部分燃焼炉と、 プラズマ炉と、 上記ごみ焼却設備から排出される灰を溶融するために上
記石炭部分燃焼炉と上記プラズマ炉に分配して供給する
手段と、 上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記プラズマ炉から上記石炭部分燃焼炉に連通する排ガ
ス流路と、 上記ごみ焼却設備から発生する蒸気の過熱器と、 上記石炭部分燃焼炉の石炭燃焼用空気の予熱器と、 上記石炭部分燃焼炉の排ガスの集塵装置と、 上記プラズマ炉から石炭部分燃焼炉に連通する排ガスの
流路に設けた、ガス冷却器と、脱塩装置と、 上記石炭部分燃焼炉から上記ごみ焼却炉に連通する排ガ
ス流路に設けた、脱硫装置とを有することを特徴とする
灰の溶融装置。 - 【請求項７】 ごみ焼却炉と石炭部分燃焼炉とプラズマ
炉とを配設し、 ごみ焼却炉の排ガス流路に廃熱ボイラを配設して飽和蒸
気を発生させ、該廃熱ボイラの排ガス流路下流側に集塵
装置を配設して排ガス中の灰を捕集し、ごみ焼却炉およ
びごみ焼却設備の集塵装置から捕集した灰を、所要の品
質のスラグが得られるような比率で石炭部分燃焼炉とプ
ラズマ炉に分配して送入し、 石炭部分燃焼炉の排ガス流路に空気予熱器を配設して石
炭部分燃焼炉に供給する石炭燃焼用空気を加熱して昇温
させ、前記空気予熱器の下流側排ガス流路に集塵装置を
配設して排ガス中の灰およびチャーを捕集して石炭部分
燃焼炉に返戻させ、その下流側排ガス流路に蒸気過熱器
を配設して前記ごみ焼却炉廃熱ボイラから発生した飽和
蒸気を排ガスによって加熱して昇温させ、蒸気過熱器の
下流側排ガス流路に脱硫装置を配設して硫黄酸化物を除
去させたのち排ガスをごみ焼却炉に送入し、 プラズマ炉の排ガス流路にガス冷却器を配設して排ガス
を冷却し、その下流側排ガス流路に脱塩装置を配設して
塩素を除去したのち排ガスを前記石炭部分燃焼炉内に送
入して溶融させることを特徴とする灰の溶融方法。 - 【請求項８】 石炭供給設備と、石炭を燃焼した灰を捕
集して排出する設備とを有する石炭焚きボイラ設備と、 ごみ焼却炉と石炭部分燃焼炉とプラズマ炉とを配設し、 ごみ焼却炉の排ガス流路に廃熱ボイラを配設して飽和蒸
気を発生させ、該廃熱ボイラの排ガス流路下流側に集塵
装置を配設して排ガス中の灰を捕集し、ごみ焼却炉およ
びごみ焼却設備の集塵装置から捕集した灰を、所要の品
質のスラグが得られるような比率で石炭部分燃焼炉とプ
ラズマ炉に分配して送入し、 上記ごみ焼却設備から分配された灰と、上記石炭焚きボ
イラ設備から排出された灰と、上記石炭焚きボイラ設備
の石炭供給設備から分岐した石炭を石炭部分燃焼炉に送
入して石炭を燃焼し、 石炭部分燃焼炉の排ガス流路に空気予熱器を配設して石
炭部分燃焼炉に供給する石炭燃焼用空気を加熱して昇温
させ、前記空気予熱器の下流側排ガス流路に集塵装置を
配設して排ガス中の灰およびチャーを捕集して石炭部分
燃焼炉に返戻させ、その下流側排ガス流路に蒸気過熱器
を配設して前記ごみ焼却炉廃熱ボイラから発生した飽和
蒸気を排ガスによって加熱して昇温させ、蒸気過熱器の
下流側排ガス流路に脱硫装置を配設して硫黄酸化物を除
去させたのち排ガスをごみ焼却炉に送入し、 プラズマ炉の排ガス流路にガス冷却器を配設して排ガス
を冷却し、その下流側排ガス流路に脱塩装置を配設して
塩素を除去したのち排ガスを前記石炭部分燃焼炉内に送
入して溶融させることを特徴とする灰の溶融方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8039255A JP2740644B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 灰の溶融装置およびその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8039255A JP2740644B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 灰の溶融装置およびその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09236238A JPH09236238A (ja) | 1997-09-09 |
| JP2740644B2 true JP2740644B2 (ja) | 1998-04-15 |
Family
ID=12548041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8039255A Expired - Lifetime JP2740644B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 灰の溶融装置およびその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2740644B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140069098A1 (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-13 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Power-generating device and power-generating method using organic rankine cycle |
| JP6230344B2 (ja) * | 2013-09-06 | 2017-11-15 | 株式会社東芝 | 蒸気タービンプラント |
| JP6199174B2 (ja) * | 2013-12-13 | 2017-09-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ボイラ設備 |
| CN108300516B (zh) * | 2018-01-22 | 2024-03-26 | 中国东方电气集团有限公司 | 燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统 |
-
1996
- 1996-02-27 JP JP8039255A patent/JP2740644B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09236238A (ja) | 1997-09-09 |
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