JP2944896B2 - 流動層ごみ焼却装置 - Google Patents

流動層ごみ焼却装置

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JP2944896B2 JP6210531A JP21053194A JP2944896B2 JP 2944896 B2 JP2944896 B2 JP 2944896B2 JP 6210531 A JP6210531 A JP 6210531A JP 21053194 A JP21053194 A JP 21053194A JP 2944896 B2 JP2944896 B2 JP 2944896B2
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友昭 高田
香津雄 堤
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  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ごみ中の塩素系化合物
の燃焼に起因する塩化水素を効率よく除去するととも
に、未燃ガスと未燃粒子とを分離して、両者を別々に効
率よく燃焼させ、流動層内の伝熱管及び流動層下流の伝
熱管の腐食及び摩耗を低減させる流動層ごみ焼却装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ごみ中に占めるプラスチック類の
割合が増加しており、このため、ストーカ炉等に比べ
て、プラスチック類の燃焼に適する流動層ごみ焼却炉が
注目を集めている。従来の流動層ごみ焼却炉において、
ごみ中に含まれる塩素系プラスチックの燃焼に起因する
塩化水素を除去するため、燃焼させた後の排ガス中に生
石灰(CaO)や消石灰(Ca(OH)2 )を噴霧し塩
化カルシウム(CaCl2 )にして、このCaCl2
フィルターで捕集する方法が一般に知られている(例え
ば、特公昭60−25179号公報参照)。また、脱塩
剤として石灰石(CaCO3)を用いることもよく知ら
れている。なお、Ca(OH)2 、CaCO3 は炉内に
投入されると、熱分解してCaOになる。
【0003】燃焼排ガス中の塩化水素を除去するために
は、燃焼温度に比して低い温度が必要である。このた
め、熱交換器により、又は/及び水の噴霧により排ガス
温度を低下させてから、排ガス中に生石灰、消石灰等を
噴霧していた。
【0004】図3は従来の流動層装置の一例を示してい
る。1は本体ケーシング、2は流動層、4は風箱、6は
ガス分散板である。ガスは、空気又は空気を含む排ガス
が用いられる。空気ブロワ(図示略)で供給された空気
は、風箱4を経てガス分散板6に流入する。ここで、ガ
スは分散されて流動媒体中に噴出し、流動媒体を流動さ
せて流動層2を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の流動層ごみ
焼却炉において、エネルギーの有効利用の観点から、ご
みの発熱量を利用した発電システムに対応しようとする
場合、高温域での排ガス中に塩化水素が存在すると、伝
熱管が腐食するという問題が生じるので、高温の水蒸気
を得ることができない。
【0006】本発明者らは、上記の問題点を解決するた
めに、ごみ焼却炉を2段の流動層で構成し、下段のガス
化炉でごみを一度ガス化してから、上段の燃焼炉で燃焼
させ、ガス化をアルカリ土類金属酸化物を流動媒体の少
なくとも一部とする流動層で低温で行うことにより、炉
内で塩化水素を除去することができる2段流動層ごみ焼
却炉を開発し、既に特許出願している(特願平5−82
769号)。
【0007】しかし、この2段流動層ごみ焼却炉におい
ては、流動層が2段に設けられているので、ガスの圧力
損失が大きく、上下炉本体内の圧力差が大きくなって強
度の大きい構造としなければならない。
【0008】図3において、本体ケーシング1の肉厚を
薄くするためには、本体ケーシング1内の圧力を零気圧
(ゲージ圧)とすることが好ましい。例えば、フリーボ
ード8の圧力を±0mmAqG にするためには、流動層2下
面の圧力を、流動層2の圧力損失分だけ高くする必要が
ある。この圧力損失を1000mmAqG と仮定すると、流
動層2下面の圧力は+1000mmAqG となる。さらに、
ガス分散板6の圧力損失を500mmAqG と仮定すると、
ガス分散板6の下面の圧力は+1500mmAqGとなる。
したがって、風箱4の圧力も+1500mmAqG となり、
風箱4のまわりの本体ケーシングを加圧構造にしなけれ
ばならない。また、風箱4を零気圧にすると、フリーボ
ード8が負圧になり、フリーボード8まわりの本体ケー
シング1を減圧構造にしなければならない。
【0009】上記のように、従来の流動層装置では、風
箱4の加圧化、又はフリーボード8の負圧化が必然的に
生じ、取り扱う物質又は装置の構造によっては製作が難
しくなる。これらの問題点を解消するためには、図4に
示すように、風箱4の圧力も±0mmAqG の状態にするこ
とが要求される。
【0010】また、下段ガス化炉からの未燃ガス中には
未燃粒子が多量に含まれており、このまま上段燃焼炉で
燃焼させると、未燃粒子に含まれる塩素が塩化水素とな
ることにより、伝熱管を腐食させるという問題がある。
【0011】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、下段ガス化炉にサイクロンを設け
て、未燃ガスと未燃粒子とに分離し、このサイクロンか
らの未燃ガスをエジェクターにより上段燃焼炉の風箱に
供給するようにして、上段流動層内の伝熱管及びそれ以
降の伝熱管の腐食を少なくするとともに、フリーボード
の圧力及びサイクロンからの未燃ガス導管の圧力を略零
気圧(大気圧)にすることができる流動層ごみ焼却装置
を提供することにある。また、本発明の他の目的は、下
段ガス化炉からの未燃粒子を含む未燃ガスをサイクロン
に導入し、捕捉された未燃粒子を燃焼させる再燃焼炉を
設けて、上段燃焼炉へ未燃ガスのみを供給し、上段流動
層内の伝熱管及びそれ以降の伝熱管の腐食を少なくする
ようにした流動層ごみ焼却装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の流動層ごみ焼却装置は、アルカリ土類金
属酸化物を流動媒体の少なくとも一部とする下段流動層
を備え、投入された塩素系化合物を含有するごみをガス
化するとともに、発生した塩化水素をアルカリ土類金属
酸化物と反応させて除去し、不燃物を排出するための下
段ガス化炉と、この下段ガス化炉の上側にサイクロンを
介して連結され、下段ガス化炉で発生したガスを燃焼さ
せる上段流動層を備えた上段燃焼炉と、前記サイクロン
と上段燃焼炉の風箱との間に設けられた、サイクロンか
らの未燃ガスをこの風箱へ導入するためのエジェクター
と、から構成されている。
【0013】また、本発明の流動層ごみ焼却装置は、ア
ルカリ土類金属酸化物を流動媒体の少なくとも一部とす
る下段流動層を備え、投入された塩素系化合物を含有す
るごみをガス化するとともに、発生した塩化水素をアル
カリ土類金属酸化物と反応させて除去し、不燃物を排出
するための下段ガス化炉と、この下段ガス化炉の上側に
サイクロンを介して連結され、下段ガス化炉で発生した
ガスを燃焼させる上段流動層を備えた上段燃焼炉と、前
記サイクロンの下部に接続された、このサイクロンで捕
捉した未燃分を燃焼させるための再燃焼炉と、からなる
ことを特徴としている。この場合、再燃焼炉として、流
動層再燃焼炉を用いることが好ましい。
【0014】この流動層ごみ焼却装置において、サイク
ロンと上段燃焼炉の風箱との間に、サイクロンからの未
燃ガスをこの風箱へ導入するためのエジェクターを設け
ることが好ましい。また、上段燃焼炉の風箱内に点火プ
ラグ又はバーナを設けることが好ましい。
【0015】
【作用】サイクロンからの未燃ガスはエジェクターによ
り上段燃焼炉の風箱に導入される。この場合、サイクロ
ンからの未燃ガスの圧力が略大気圧であっても導入する
ことができ、しかも、上段燃焼炉のフリーボードの圧力
を略大気圧にすることができる。そして、この風箱内に
点火プラグ又はバーナを設ける場合は、風箱で未燃ガス
が燃焼するので、従来の未燃ガス温度降下によりタール
分が生成することによるタールトラブルを防止すること
ができる。サイクロンで捕捉された未燃分は再燃焼炉へ
供給されて燃焼される。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。図
1は本発明の流動層ごみ焼却装置の一実施例を示してい
る。アルカリ土類金属酸化物としてはCaO、MgOが
単独で又は混合して使用されるが、図1においては、ア
ルカリ土類金属酸化物として生石灰(CaO)を使用す
る場合を示している。
【0017】12は、投入された塩素系化合物含有ごみ
をガス化するとともに、発生した塩化水素を除去し、不
燃物及びCaCl2 を排出するための下段ガス化炉であ
り、生石灰を流動媒体の一部又は全部とする下段流動層
10を備えている。生石灰を流動媒体の一部とする場合
は、流動媒体の残部は砂等が用いられる。
【0018】14は、下段ガス化炉12の上部にサイク
ロン13を介して連結され、下段ガス化炉12で発生し
たガスを燃焼させるとともに、熱回収を行うための上段
燃焼炉である。下段ガス化炉12は、下部に燃焼用空気
を導入するための風箱20を有し、この風箱の上側に流
動媒体、灰、不燃物、CaCl2 を排出する排出口22
を備えた空気分散板24を介して下段流動層10を有
し、上部に排ガス出口26を、上側部にごみ投入口28
を有している。32は排出口22に接続された不燃物、
流動媒体、灰、CaCl2 を排出するための排出管であ
る。
【0019】上段燃焼炉14は、下部に風箱33を有
し、この風箱33の上側に空気分散板40を介して伝熱
管41を埋設した上段流動層16を有し、上部に排ガス
出口44を有し、側部又は上部にアルカリ土類金属炭酸
塩投入管46を有している。アルカリ土類金属炭酸塩と
しては、石灰石、ドロマイト等が用いられるが、図1で
は石灰石の場合を示している。排ガス煙道には、蒸発管
48、過熱器50等の伝熱管部が設けられている。52
は空気予熱器、54はバグフィルタである。蒸発管4
8、空気予熱器52、バグフィルタ等で捕捉された微粉
CaOは、アルカリ土類金属酸化物供給管18を介して
下段ガス化炉12の流動層10へ供給される。
【0020】また、サイクロン13と上段燃焼炉14の
風箱33との間にエジェクター15が設けられている。
図2はこのエジェクター15まわりの詳細を示してい
る。56はサイクロン13からの未燃ガス導管で、この
未燃ガス導管56内にデフューザー58が設けられ、こ
のデフューザー58の入口近傍に空気又は空気含有気体
を噴出させるガス噴出ノズル60が配置されて、このガ
ス噴出ノズル60まわりのガスをデフューザー58入口
部の吸引室62内に吸引するように構成されている。す
なわち、ガス噴出ノズル60、デフューザー58及びノ
ズルまわりの吸引室62でエジェクター15が構成され
ている。
【0021】さらに、風箱33内に点火プラグ64が設
けられている。この点火プラグ64を点火することによ
り、風箱33内に導入された未燃ガスを燃焼させること
ができ、未燃ガス冷却に伴うタールトラブルを防止する
ことができる。なお、点火プラグ64の代わりにバーナ
を用いても差し支えない。
【0022】また、サイクロン13の下部には再燃焼炉
19が接続され、このサイクロン13で捕捉された未燃
分が燃焼されるように構成されている。なお、図示され
ていないが、下段ガス化炉12から抜き出された流動媒
体中に含まれる未燃分も、再燃焼炉19で燃焼される。
再燃焼炉19では過剰空気比で燃焼させるようにし、排
ガスは再燃焼炉サイクロン66に導入され、灰が捕捉さ
れる。この灰は灰固化装置68に送られ、水を混合した
後、水蒸気処理して固化体とされる。再燃焼炉サイクロ
ン66からの排ガスは、上段燃焼炉14の風箱33へ導
入される。
【0023】サイクロン13で捕捉された未燃分中に
は、下段ガス化炉12からの微粉CaOが含まれるの
で、再燃焼炉19内において層内脱塩を行うことができ
る。70は再燃焼炉の流動層である。さらに層内脱塩を
効率よく行うためには、新しく微粉CaOを投入する。
また、層内に伝熱管72を挿入して、流動層温度を55
0〜700℃とすることが好ましい。層内に伝熱管72
を挿入する場合は、再燃焼炉19の流動媒体を石灰石と
して、伝熱管72の摩耗を抑制するように構成すること
が好ましい。74は給塵機、76は気水胴、78は減温
注水器、80は脱気器給水ポンプ、82は脱気器、84
はボイラ給水ポンプ、86は給水加熱器、88は復水タ
ービン、90は復水器である。
【0024】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 下段ガス化炉の排ガス導管にサイクロンを設け
ているので、未燃ガスと未燃粒子とを分離することがで
き、上段燃焼炉へは未燃ガスのみを供給するので、燃焼
灰が少なくなって上段流動層内の伝熱管及びそれ以降の
伝熱管の摩耗及び腐食を低減することができる。 (2) 下段ガス化炉のサイクロンと上段燃焼炉の風箱
との間にエジェクターを設けているので、上段燃焼炉の
フリーボードの圧力とサイクロンからの未燃ガス導管の
圧力とを略大気圧に調整することができ、このため、装
置を容易、かつ、安価に製作することができる。 (3) 上段燃焼炉の風箱内に点火プラグ又はバーナを
設ける場合は、未燃ガス温度降下によるタールトラブル
を防止することができる。 (4) 下段ガス化炉の排ガス導管に接続されたサイク
ロンの下部に、再燃焼炉を接続する場合は、サイクロン
で捕捉された未燃分(未燃粒子)を効率よく燃焼させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の流動層ごみ焼却装置の一実施例を示す
系統図である。
【図2】図1におけるエジェクターまわりの詳細を示す
構成説明図である。
【図3】従来の流動層装置を示す概略構成図である。
【図4】流動層装置において、設計、製作に適する圧力
バランス状態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
10 下段流動層 12 下段ガス化炉 13 サイクロン 14 上段燃焼炉 15 エジェクター 16 上段流動層 19 再燃焼炉 33 風箱 56 未燃ガス導管 58 デフューザー 60 ガス噴出ノズル 62 吸引室 64 点火プラグ
フロントページの続き (72)発明者 村岡 利紀 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 53/68 B01D 53/34 F23G 5/027

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ土類金属酸化物を流動媒体の少
    なくとも一部とする下段流動層を備え、投入された塩素
    系化合物を含有するごみをガス化するとともに、発生し
    た塩化水素をアルカリ土類金属酸化物と反応させて除去
    し、不燃物を排出するための下段ガス化炉と、 この下段ガス化炉の上側にサイクロンを介して連結さ
    れ、下段ガス化炉で発生したガスを燃焼させる上段流動
    層を備えた上段燃焼炉と、 前記サイクロンと上段燃焼炉の風箱との間に設けられ
    た、サイクロンからの未燃ガスをこの風箱へ導入するた
    めのエジェクターと、からなることを特徴とする流動層
    ごみ焼却装置。
  2. 【請求項2】 アルカリ土類金属酸化物を流動媒体の少
    なくとも一部とする下段流動層を備え、投入された塩素
    系化合物を含有するごみをガス化するとともに、発生し
    た塩化水素をアルカリ土類金属酸化物と反応させて除去
    し、不燃物を排出するための下段ガス化炉と、 この下段ガス化炉の上側にサイクロンを介して連結さ
    れ、下段ガス化炉で発生したガスを燃焼させる上段流動
    層を備えた上段燃焼炉と、 前記サイクロンの下部に接続された、このサイクロンで
    捕捉した未燃分を燃焼させるための再燃焼炉と、からな
    ることを特徴とする流動層ごみ焼却装置。
  3. 【請求項3】 再燃焼炉が流動層再燃焼炉である請求項
    2記載の流動層ごみ焼却装置。
  4. 【請求項4】 サイクロンと上段燃焼炉の風箱との間
    に、サイクロンからの未燃ガスをこの風箱へ導入するた
    めのエジェクターを設けた請求項2又は3記載の流動層
    ごみ焼却装置。
  5. 【請求項5】 上段燃焼炉の風箱内に点火プラグ又はバ
    ーナを設けた請求項1〜4のいずれかに記載の流動層ご
    み焼却装置。
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