JP3113628B2 - 廃棄物質からガスを発生させて利用するための方法と装置 - Google Patents

廃棄物質からガスを発生させて利用するための方法と装置

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    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物質が燃焼装
置の火格子に沿って送られて燃焼空気で作用される、廃
棄物質からガスを発生させて利用するための方法と装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許第42 20 265 から
この種の方法は知られており、その方法では、廃棄物質
が順次に乾燥領域、乾留領域および酸化領域を通って火
格子の端部に向かって走り抜け、燃焼とコークス形成を
達成する。適当に強く寸法決めされた破砕ロールにより
破砕しなければならない比較的大きなスラグ部分が生ず
る。そのときに、ガス化過程のために必要なエネルギー
が火格子の端部で起こる燃焼により、大部分が火格子の
上方に導入された燃焼空気を介して対流と輻射により廃
棄物質の上へ伝達される。このため、火格子の端部に特
に激しい燃焼過程を必要とし、相応するコークスやスラ
グが形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、より
低い温度で安定したガス化過程を達成することおよびそ
れと共に激しいスラグの形成を避けると同時にスラグの
熱分解コークスを避けながら良好な残留物の燃焼を達成
することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題は、冒頭に述べ
た種類の方法から出発して、本発明により、火格子の供
給範囲の廃棄物質を化学量論以上の酸素供給のときに燃
え上がらせるように、少なくとも火格子の長手方向に配
置された下火格子送風室が燃焼空気と作用され、スラグ
排出の方向では燃焼が、燃焼可能な成分のガス化に必要
である化学量論以下の程度に制限されることを特徴とす
る方法によりならびに請求項12の特徴を有する装置に
より解決される。
【0005】この方法では、ガス化のために必要なエネ
ルギーが、炉火格子の最後における過度の激しい燃焼お
よびそれと共に燃焼空気の加熱によりおよびこの燃焼に
より加熱された天井領域からの輻射エネルギーにより外
部から供給されるのではなく、このガス化エネルギーが
生ずるのは、廃棄物質が火格子の供給領域で化学量論以
上の割合のときに連続的に燃え上がらされ、それから化
学量論以下の割合のときにさらに燃焼されることから生
ずる。これにより、安定した燃焼過程を可能とする常に
十分なエネルギー供給が存在し、それにより灰分が良く
燃焼しかつ残っている残留物が熱分解コークスになるの
が避けられる。燃料からの必要なエネルギーはそれが燃
え上がることにより生じかつ外部から廃棄物質に伝達さ
れる必要がないので、いっそう良い効率が得られ、それ
によりもはやガス化過程のためのエネルギー発生のため
にそんなに多くの廃棄物質を燃焼させる必要がなく、そ
れによりいっそう多量の利用可能なガスを発生させるこ
とができる。
【0006】本発明のさらに他の構成により、この有利
な作用は、廃棄物質を燃え上がらせた後、ガス化空気が
酸素に化学量論以下の水準で混合されることにより高め
られる。この手段の利点は、ガス化空気およびそれと共
にバラスト物質として作用する窒素の量が非常に著しく
減らすことができることにあり、このことはより大きな
利点になる。この利点の一つは、ガス化空気量がよりわ
ずかなため燃料物質の床を通る流速が下げられることに
あり、このため空気の帯びる塵の流れが著しく低下する
ことになる。さらに著しい利点は、窒素部分の低下によ
り一酸化窒素の発生が避けられることにある。さらに、
ガス化のために、より大きなエネルギー量が自由にな
る。なぜなら、バラスト物質としてのみガス化空気に存
在するほどの窒素をもはや加熱する必要がないからであ
る。
【0007】その場合、ガス化できるガス化温度は600
℃〜850 ℃でありかつ化学量論以下のガス化を達成する
ための空気数は0.4 〜0.8 になるようにガス化が実施さ
れるのが好ましい。発生したガスの利用は沢山の仕方で
行うことができる。好ましくは、発生したガスを利用す
るために、直接または排ガス管を経て第一の燃焼装置に
隣接する第二の燃焼装置で、もっぱら第一の燃焼装置か
ら来る燃焼可能な成分のみが燃焼されるようにする。こ
のやり方は、第一に、酸素含有量におよび第一の燃焼装
置から来るガスの発熱量による。
【0008】第一の燃焼装置から来る排ガス中の酸素含
有量が十分に高くない場合は、有利な仕方で、完全燃焼
を達成するために、第一の燃焼装置から来る排ガスに周
囲空気の形態の燃焼空気が供給される。それに対して、
必要な燃焼をより高い温度で実施できるために、このガ
スの発熱量が十分でない場合には、本発明の他の構成に
おいて、第二の燃焼装置で、燃焼可能な成分にその発熱
量に依存して燃焼空気のほかに価値の高い燃焼可能なガ
スを供給することができる。
【0009】周囲空気で可能であるよりも第二の燃焼装
置でより高い燃焼温度を達成するために、本発明のほか
の構成において、第二の燃焼装置のための燃焼空気にお
よび/またはより高い価値のある燃焼可能なガスに酸素
を混合すれば、有利である。燃焼空気に追加して酸素を
供給することには、供給すべき燃焼空気の量をわずかに
保つことができるという利点があり、それにより第二の
燃焼装置からの排ガス量をわずかに保つことができる。
【0010】第一の燃焼装置から来る排ガス中の酸素が
十分に存在しかつ発熱量が大いに十分である場合には、
第二の燃焼装置で燃焼を調整するために、ガスを混合し
て燃え尽きらせるために、冷却後加熱系で排ガス流から
取り出された排ガスを供給することができる。このやり
方には、第二の燃焼装置を出る事情によってはなお燃焼
可能なガスを付加的に燃焼させ、そのほかより高い価値
のある燃焼可能なガスが供給されるやり方に対して排ガ
ス量が低下するという利点がある。
【0011】第二の燃焼装置での燃焼は、第二の燃焼装
置で空気数が1.1 〜1.8 になるように他の上記の手段の
選択により実施するのが好ましい。第二の燃焼装置にお
けるガスの燃焼温度は950 ℃〜1,250 ℃に存在する。本
方法を実施するための装置は、燃料供給部、長手方向
に、場合によっては横方向にも小分けされた下火格子送
風室およびスラグ排出部を含む燃焼装置において、下火
格子送風室には酸素を供給するための導管を設けること
を特徴とする。これにより、ガス化を鋭敏に調整しかつ
その上ガス化過程のためにもっぱらの周囲空気の使用に
比べてよりわずかな排ガス量で実施することができる。
【0012】発生したガスがその燃焼に利用されること
が認められる場合に、本発明により、第二の燃焼装置を
直接または排ガス導管を介して第一の燃焼装置と連結す
るようにする。これにより、第一の燃焼装置に生ずる燃
焼可能なガスの実質的な冷却が全く行われず、それ故第
二の燃焼装置での燃焼を、比較的わずかな空気過剰数の
ときに大抵の場合にその上追加のエネルギー支持なし
で非常に高い温度で実施することができるので、窒素酸
化物を形成する傾向が促進されることもなく、燃焼可能
なガスの全体の有機的な成分を分解することができる。
なぜなら、第二の燃焼装置の温度は、窒素酸化物の形成
が強化された程度に始まる臨界温度の下にある水準に保
たれるからである。
【0013】本方法をさらに有利に形成できるために、
装置のほかの形成において、第二の燃焼装置には、燃焼
空気を供給するための少なくとも一つの導管と、より高
い価値のある燃焼可能なガスを供給するための少なくと
も一つの導管と、または再循環された排ガスを供給する
ための少なくとも一つの導管とが設けられる。これらの
三つの手段は選択的に単独でまたは一緒に設けることが
できるが、これは本方法の実施の仕方に依存している。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態により詳細に説明する。図1は、第二の燃焼装置が
接続された燃焼装置の概略的な説明図である。図から明
らかなように、本方法を実施するための装置は、これま
でごみ焼却のために、熱交換器3が出口側に接続される
後燃え室として役立つ第二の燃焼装置2と連結して使用
されるような、ひっくるめて1で示した燃焼装置を有す
る。さらになお必要な、特に排ガス洗浄のための装置は
この図には示してない。なぜなら、洗浄装置は燃焼装置
では公知技術に所属していて、本発明の説明に不必要で
あるからである。
【0015】第一の燃焼装置1は、隣接する供給シュー
ト5を有する供給ホッパー4を有し、供給ホッパー5を
経て燃焼すべき廃棄物質が燃焼火格子6に到達し、その
際燃焼火格子6の上の廃棄物質は7で示してある。燃焼
火格子6の下方に、個々の下火格子送風室8a〜8eが
設けられており、これらの下火格子送風室の上方へ空気
が供給ライン9からライン9a〜9eを介して供給され
る。この空気は火格子6を通って燃焼室10に達する。
下火格子送風室8aおよび8bの上へ燃焼空気を場合に
よっては酸素と混合して供給し、廃棄物質を化学量論以
上の雰囲気で燃え上がらせる。この発火の開始相後、下
火格子送風室8c〜8dを経て火格子に空気を燃焼空気
として好ましくは酸素と混合して供給し、その際ガス化
空気の量と酸素の量は、ガス化がλ=0.4 〜0.8 の空気
数で化学量論以下で行われるように調整される。個々の
下火格子送風室への酸素の供給はライン11a〜11e
を経て行われ、これらのラインは共通のライン11によ
り負荷されてライン9a〜9eに開口する。それぞれの
量を調整するために、ライン9a〜9eにもライン11
a〜11eにも弁(図示省略)が設けられている。した
がって、酸素を付加的に供給すると、供給された空気の
酸素割分が増加するだけではなく、同時に窒素割分が減
少することになる。そのときに、温度が600 ℃と850 ℃
の間に調整されるようにガス化が実施される。そのとき
に発生した燃焼可能なガスが、燃焼装置から出発する排
ガス路12を経て、実質的に熱損失なしで、後燃焼室と
して形成されている第二の燃焼装置2に供給される。ガ
ス化のときに生じたスラグはスラグ排出部13を経て燃
焼装置を出る。
【0016】第二の燃焼装置2では、燃焼空気がライン
14を経て供給されことにより、空気過剰数が1.1 〜
1.8 、好ましくは1.2 に調整される。そのとき生ずる温
度は950 ℃と1,250 ℃の間の範囲にある。第一の燃焼装
置1からの燃焼すべきガスが低すぎる発熱量を有する場
合には、高い発熱量の燃焼可能なガス、例えば天然ガス
を供給するための他のライン15が設けられる。燃焼空
気のためのライン14にも、高い発熱量のガスのための
ライン15にも、それぞれ追加の酸素のための一つのラ
イン16または17が開口している。再循環された排ガ
スを第二の燃焼装置2の中へ導入するためにさらに他の
ライン18を設けることができるが、その場合この再循
環された排ガスは熱交換器3を貫流した後300 ℃以下の
温度に冷却される。この再循環された排ガスは第二の燃
焼装置2の燃焼可能なガスを激しく混合するのに役立
ち、それにより乱流発生のために必要になるようなかつ
排ガス量および第二の燃焼装置で調整される温度も増加
させるような過剰の燃焼空気が供給されることが避けら
れる。そのとき、なおこの排ガスに存在する燃焼可能な
部分も燃焼させることができる。熱交換器3から来るガ
スはライン19を経て排ガス浄化設備に供給される。排
ガス浄化設備は本発明の対象ではなくかつ一般に知られ
ているので図示されてない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第二の燃焼装置が接続された燃焼装置の概略的
な説明図である。
【符号の説明】
1 第一の燃焼装置 2 第二の燃焼装置 4,5 燃料供給部 8a〜8e 火格子 11a〜11e 酸素を供給するためのライン 12 排ガス路 13 スラグ排出部 14 燃焼空気を供給するためのラ
イン 15 燃焼可能なガスを供給するた
めのライン 16 酸素を供給するためのライン 17 酸素を供給するためのライン 18 再循環された排ガスを供給す
るためのライン
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F23L 7/00 F23L 7/00 B (72)発明者 ミヒヤエル・ブツシユ ドイツ連邦共和国、83026 ローゼンハ イム、ホイベルクストラーセ、62 (56)参考文献 特開 平5−10518(JP,A) 特開 平8−49821(JP,A) 特開 昭63−6315(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23G 5/027 F23G 5/00 109 F23G 5/16 F23L 7/00

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物質が燃焼装置の火格子に沿って搬
    送され、そのとき燃焼空気と作用される、廃棄物質から
    ガスを発生させて利用するための方法において、火格子
    の供給範囲の廃棄物質を化学量論以上の酸素供給のとき
    に燃え上がらせるように、少なくとも火格子の長手方向
    に配置された下火格子送風室が燃焼空気と作用され、ス
    ラグ排出の方向では燃焼が、燃焼可能な成分のガス化に
    必要である化学量論以下の程度に制限されることを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項2】 廃棄物質が燃え上がった後、燃焼空気に
    酸素が化学量論以下の水準で混ぜ合わされることを特徴
    とする請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 ガス化すべき廃棄物質のガス化温度が60
    0 ℃〜850 ℃で存在することを特徴とする請求項1また
    は2の方法。
  4. 【請求項4】 化学量論以下のガス化を達成するための
    空気数が0.4 〜0.8であることを特徴とする請求項1か
    ら3までのうちのいずれか一つに記載の方法。
  5. 【請求項5】 直接または排ガス管を経て第一の燃焼装
    置に隣接する第二の燃焼装置で発生したガスを利用する
    ために、第一の燃焼装置から来る燃焼可能な成分のみが
    燃焼されることを特徴とする請求項1から4までのうち
    のいずれか一つに記載の方法。
  6. 【請求項6】 第一の燃焼装置から来る排ガスに周囲空
    気の形態の燃焼空気が供給されることを特徴とする請求
    項1から5までのうちのいずれか一つに記載の方法。
  7. 【請求項7】 第二の燃焼装置では、その揮発性の成分
    にその発熱量に依存して燃焼空気のほかに、より高い値
    をもつ燃焼可能なガスが供給されることを特徴とする請
    求項1から6までのうちのいずれか一つに記載の方法。
  8. 【請求項8】 第二の燃焼装置のための燃焼空気におよ
    び/またはより高い値をもつ燃焼可能なガスに酸素が混
    ぜ合わされることを特徴とする請求項7の方法。
  9. 【請求項9】 第二の燃焼装置で再循環された排ガス
    が、排ガス流から冷却後加熱系で取り出されたガスに混
    ぜ合わせて燃え尽くすために供給されることを特徴とす
    る請求項1から8までのうちのいずれか一つに記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 第二の燃焼装置では、空気数が1.1 〜
    1.8 になることを特徴とする請求項5から9までのうち
    のいずれか一つに記載の方法。
  11. 【請求項11】 第二の燃焼装置の燃焼温度が950 ℃〜
    1,250 ℃で存在することを特徴とする請求項5から10
    までのうちのいずれか一つに記載の方法。
  12. 【請求項12】 燃料供給部(4,5) 、長手方向に場合に
    よっては横方向にも小分けされた下火格子送風室(8a 〜
    8e) を有する火格子およびスラグ排出部(13)を含む燃焼
    装置(1) において、下火格子送風室(8a 〜8e) には酸素
    を供給するためのライン(11a〜11e)が設けられているこ
    とを特徴とする請求項1から11までのうちのいずれか
    一つに記載の方法を実施するための装置。
  13. 【請求項13】 第二の燃焼装置(2) は直接または排ガ
    ス路(12)を経て第一の燃焼装置(1) と連結されているこ
    とを特徴とする請求項12の装置。
  14. 【請求項14】 第二の燃焼装置(2) には、燃焼空気を
    供給するための少なくとも一つのライン(14)が設けられ
    ていること特徴とする請求項12または13の装置。
  15. 【請求項15】 第二の燃焼装置(2) には、より高い値
    をもつ燃焼可能なガスを供給するための少なくとも一つ
    のライン(15)が設けられていることを特徴とする請求項
    12から14までのうちのいずれか一つに記載の装置。
  16. 【請求項16】 燃焼空気のためのライン(14)には、酸
    素を供給するためのライン(16)が開口することを特徴と
    する請求項14の装置。
  17. 【請求項17】 より高い値をもつ燃焼可能なガスのた
    めのライン(15)に、酸素を供給するためのライン(17)が
    開口することを特徴とする請求項15の装置。
  18. 【請求項18】 第二の燃焼装置(2) には、再循環され
    た排ガスを供給するための少なくとも一つのライン(18)
    が設けられていることを特徴とする請求項12から17
    までのうちのいずれか一つに記載の装置。
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