JP3598882B2

JP3598882B2 - 二回流式廃棄物焼却炉及びその運転方法

Info

Publication number: JP3598882B2
Application number: JP16257499A
Authority: JP
Inventors: 雅明西野; 直之磯崎; 武彦稲田
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2004-12-08
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: JP2000346327A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は都市ゴミ等の廃棄物を焼却処理する二回流式廃棄物焼却炉及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ゴミ等の廃棄物を焼却処理する焼却炉として、火格子式廃棄物炉が広く用いられている。その中でも、特に、スートカ上で発生する燃焼ガスを、未燃ガスを多量に含み、酸素の殆どない燃焼ガスと、比較的酸素を多く含んだ高温の主燃焼ガスとに二分割して、ガス混合室（二次燃焼室）で強制的に正面衝突させて混合攪拌させる二回流式廃棄物焼却炉は、二次燃焼を効果的に行えるため、焼却炉からの排ガスに含まれるＣＯ，ＮＯｘ等の排出を抑制できる炉形状である。
【０００３】
二回流式廃棄物焼却炉は、乾燥ゾーン及び燃焼ゾーンを有するストーカと、ストーカの上方に設けた主燃焼室と、主燃焼室に中間天井を設けて形成された副煙道、主煙道と、それらの煙道に接続された２次燃焼室とを備えている。
【０００４】
二回流式廃棄物焼却炉では、ホッパに投入された廃棄物は、シュートを通して乾燥ストーカに送られ、下からの空気と炉内の輻射熱により乾燥されると共に、昇温されて着火する。着火して燃焼を開始した廃棄物は、燃焼ストーカに送られ、そして、更に後燃焼ストーカで、未燃分が完全に燃焼する。そして、燃焼後に残った灰は、主灰シュートより外部に取出される。
【０００５】
燃焼は主燃焼室内で行われ、燃焼排ガスは、中間天井の存在により、中間天井の上流側（乾燥ゾーン側）に設けられた副煙道と下流側（燃焼ゾーン側）に設けられた主煙道とに別れて排出される。従って、主煙道を通る排ガスには、酸素が１０％程度含まれており、未燃ガス成分は少ない。一方、副煙道を通る排ガスは、酸素濃度が１％以下であり、未燃ガス分が数％含まれている。
【０００６】
これらの排ガスは２次燃焼室で混合され、２次的な燃焼が行われて副煙道を通ってきた排ガス中の未燃分が主煙道を通ってきた排ガス中の酸素により完全に燃焼する。また、主煙道側の排ガスに含まれるＮＯｘは、副煙道側のガスに含まれる還元性ガスにより還元分解される。２次燃焼室からの排ガスは廃熱ボイラに送られ、熱回収された後に減温塔、バグフィルタ等を経由して外部に放出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のごとく二回流式廃棄物焼却炉は２次燃焼を効果的に行なうことができ、排ガスに含まれるＣＯ，ＮＯｘ等の排出を抑制できる。しかしながら、都市ごみ等の廃棄物を焼却処理する場合、廃棄物が性状の異なる数多くの物質からなるため、炉内の燃焼状態を常に一定に維持することは困難であり、主燃焼室内の温度や燃焼ガスの濃度の分布が時間的、空間的に不均一となることは避けられない。
【０００８】
一般的には水分を多量に含み比較的低カロリーの成分の割合が多い場合、燃焼温度が低く燃焼速度が遅い。一方、プラスチックなどの高カロリーの揮発成分を多量に含んだ廃棄物の割合が増加すると、燃焼温度が高く燃焼速度が速い。これらの廃棄物性状の変化に伴う燃焼状況の変動により主燃焼室内のガス温度、性状、あるいは主燃焼位置が変動し、それに伴い、副煙道および主煙道それぞれを通過する排ガスの性状、温度が変動する。通常、主燃焼室内の燃焼状況を良好に維持し、また主燃焼室内の温度をある範囲に維持するために、ストーカ速度、燃焼空気量、冷却空気量などにより、燃焼が制御される。しかしながら、廃棄物の性状が急激に変化した場合などは、それらの燃焼制御のみでは対応できない。その結果、特に主煙道を通過する排ガスの温度が低下したが場合、副煙道からの未燃分を含んだ排ガスとの混合による２次燃焼が不安定となり、二回流式廃棄物焼炉の特性が十分に発現せず、２次燃焼室から排出される最終排ガス中のＣＯなどの未燃焼ガスおよびＮＯｘなどが一時的に増加する。
【０００９】
本発明は二回流式廃棄物焼却炉を対象として、上記のような問題点の解決を図ったものであり、主燃焼室内での燃焼が不安定な状態の場合であっても、ガス混合室での２次燃焼を安定させ、未燃分を完全に燃焼させることができる二回流式廃棄物焼却炉及びその運転方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第一発明は、乾燥ゾーンおよび燃焼ゾーンを有するストーカと、ストーカ上部に設けた主燃焼室と、該主燃焼室に中間天井を設けて区分された部分にそれぞれ接続された副煙道および主煙道と、それらの煙道を介して接続させた２次燃焼室と、を具備した二回流式廃棄物焼却炉において、前記主煙道の部分に、そこを通過する排ガスの温度を測定する温度センサと、温度センサの測定値に基づき、該排ガスの温度を所定温度に維持するように補助燃料を吹き込む補助燃料吹込み装置を設けたことを特徴とする二回流式廃棄物焼却炉である。
【００１１】
この発明は、補助燃料吹込み装置を備えているので、主煙道を通過する排ガスの温度を所望の温度に調節できる。従って、常に所定の温度に維持した排ガスを２次燃焼室に送り、二回流式廃棄物焼却炉の特徴である、副煙道からの未燃分を含んだ排ガスとの混合による２次燃焼を良好に維持できる。
【００１２】
第二発明は、第一発明の二回流式廃棄物焼却炉を使用する際、主煙道を通過する排ガスに補助燃料を吹込んで燃焼させ、その排ガスを常に８００℃以上の温度に維持して２次燃焼室に送ることを特徴とする二回流式廃棄物焼却炉の運転方法である。
【００１３】
本発明によれば、都市ゴミ等の廃棄物の種類等により、主燃焼室内での燃焼が不安定になり、主煙道に入る排ガスの排ガス温度が変動しても、主煙道から２次燃焼室に送られる排ガス温度は常に８００℃以上の温度に維持されているので、２次燃焼室で副煙道から送入された未燃分を含む排ガスとの混合燃焼が効果的に行われ、２次燃焼室から排出される最終排ガス中のＣＯなどの未燃焼ガスおよびＮＯｘなどの有害成分が非常に少なくなる。
【００１４】
第三発明は、燃焼ゾーンで発生し主煙道を通過する排ガスに吹込む補助燃料が下水汚泥から発生する下水消化ガスであることを特徴とする第二発明の二回流式廃棄物焼却炉の運転方法である。
【００１５】
この発明は、吹込む補助燃料に下水消化ガスを用いることにより、都市ガスの使用量を低減するとともに、下水消化ガスに含まれる硫化水素等を焼却炉および焼却炉に付属した排ガス処理設備で除去処理できるので、下水消化ガス自体の脱硫処理等を省略できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図によって詳述する。
【００１７】
図１は本発明による実施の形態の一例を示す断面図である。二回流式廃棄物焼却炉１は、乾燥ゾーン２および燃焼ゾーン３を有するストーカ４と、ストーカ４上部のの主燃焼室５が設けられている。主燃焼室５には中間天井６を設けて区分された部分に副煙道７および主煙道８とをそれぞれ接続し、それらの煙道を介して２次燃焼室９に接続されている。
【００１８】
本発明では二回流式廃棄物焼却炉１において、主煙道８の部分に、そこを通過して２次燃焼室９に送られる排ガスの温度を測定する温度センサ１０と、排ガスの温度を調節する補助燃料吹込み装置１１を設けている。
【００１９】
二回流式廃棄物焼却炉１では、ホッパ１２に投入された廃棄物１３は、フィーダで切出されて、乾燥ストーカ４ａに送られ、空気吹込装置１４により下方から吹込まれる空気と炉内の輻射熱により乾燥されると共に、昇温されて着火する。着火して燃焼を開始した廃棄物１３は、燃焼ストーカ４ｂに送られ、下方から吹込まれる空気により、前半で一部が燃焼する。そして、更に後半で、未燃分が完全に燃焼する。そして、燃焼後に残った灰は、主灰シュート１５より外部に取出される。
【００２０】
燃焼は主燃焼室７内で行われ、燃焼排ガスは、中間天井の存在により、中間天井の上流側に設けられた副煙道と下流側に設けられた主煙道とに別れて排出される。主煙道を通る排ガスには、酸素が１０％程度含まれており、未燃ガス成分は少ない。一方、副煙道を通る排ガスは、酸素濃度が１％以下であり、未燃ガス分が数％含まれている。これらの排ガスは２次燃焼室９で混合され、２次的な燃焼が行われて排ガスＢ中の未燃分が燃焼する。また、主煙道側の排ガスに含まれるＮＯｘは、副煙道側のガスに含まれる還元性ガスにより還元分解される。２次燃焼室９からの排ガスは、廃熱ボイラに送られ、熱回収された後に減温塔、バグフィルタ等を経由して外部に放出される。
【００２１】
上記主煙道８を通る排ガスＡは、温度センサ１２によって、排ガス温度が連続的に測定されて、制御装置１６に入力される。制御装置１６では排ガス温度が常に８００℃以上の温度に維持されるように基準値を設定して制御を行い、その指示に基づき、排ガスＡに、補助燃料吹込み装置１１から補助燃料ガスが吹き込まれる。ここで、基準値は８００＋α℃の形で設定すればよく、αについては、装置特性等から適宜決めることができる。
【００２２】
補助燃料ガスには都市ガス、更には下水汚泥から発生する下水消化ガス等が用いられる。表１に下水消化ガスの組成の一例を示す。
【００２３】
［表１］ガスの組成（％）
ＣＨ_４６４．４
ＣＯ_２３１．８
Ｈ_２Ｓ０．１７
Ｏ_２０．５２
Ｎ_２３．０２
Ｈ_２０．０２
【００２４】
下水消化ガスの場合は、下水消化ガスに含まれる上記した硫化水素を焼却炉あるいは焼却炉に付属した排ガス処理設備で除去処理できるので、下水消化ガス自体の脱硫処理等を省略できる。
【００２５】
助燃料ガスはメタン系炭化水素を主成分としたものであり、排ガスＡに含有する過剰の高温の酸素ガスにより容易に燃焼して、排ガスＡの排ガス温度を所定の温度まで上昇させる。
【００２６】
主煙道８を出た８００℃以上の所定の温度に維持された排ガスＡは、２次燃焼室９に送られる。２次燃焼室９に送られた排ガスＡは、副煙道７から送られた未燃分を含んだ排ガスＢと混合される。そして、未燃分を含んだ排ガスＢは完全に燃焼される。
【００２７】
図２は本発明による二回流式廃棄物焼却炉を用いて廃棄物を焼却した場合の主煙道を通過した排ガスの排ガス温度と２次燃焼室出口側における最終排ガスの未燃分（ＣＯ）の関係を示す図である。
【００２８】
図２から明らかなように、主煙道を通過した排ガスの排ガス温度が８００℃未満の場合には、２次燃焼室出口側における最終排ガスの未燃分（ＣＯ）が高くなり易いのに対して、８００℃以上の温度では未燃分（ＣＯ）が非常に低くなる。従って、本発明の二回流式廃棄物焼却炉によれば、主煙道から２次燃焼室に送られる排ガス温度は常に８００℃以上の温度に維持されているので、２次燃焼室で副煙道から送入された未燃分を含む排ガスを完全に燃焼させ、２次燃焼室から排出される最終排ガス中の未燃焼ガスが非常に低く抑制される。
【００２９】
また、そのため、ダイオキシン類の発生も低く抑制することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、二回流式廃棄物焼却炉を対象として、主煙道の部分に、そこを通過する排ガスの温度を測定する温度センサと、温度センサの測定値により該排ガスの温度を調節する補助燃料吹込み装置を設けるという簡単な構造によって、主燃焼室内での燃焼状態が変動した場合であっても、主煙道を通過する排ガスを常に一定の温度以上に維持して、２次燃焼室で未燃分を含んだ副煙道からの排ガスとの２次燃焼を良好に維持することを可能とする。従って、常に二回流式廃棄物焼却炉の特徴である、主煙道、副煙道双方からの排ガスの混合燃焼を常に効果的に行ない、２次燃焼室から排出される最終排ガス中のＣＯ、ダイオキシン類などの未燃焼ガスおよびＮＯｘなどの有害成分を常に低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施の形態一例を示す断面図である。
【図２】本発明による主煙道を通過した排ガス温度と２次燃焼室出口側の最終排ガスの未燃分（ＣＯ）の関係を示す図である。
【符号の説明】
１二回流式廃棄物焼却炉
２乾燥ゾーン
３燃焼ゾーン
４ストーカ
４ａ乾燥ストーカ
４ｂ燃焼ストーカ
５主燃焼室
６中間天井
７副煙道
８主煙道
９２次燃焼室
１０温度センサ
１１補助燃料吹込み装置
１２ホッパ
１３廃棄物
１４空気吹込装置
１５主灰シュート
１６制御装置

Claims

廃棄物の乾燥燃焼過程に沿って乾燥ゾーンおよび燃焼ゾーンを形成するストーカーとその上部に設けられた主燃焼室と、該主燃焼室に中間天井を設けて区分された部分にそれぞれ接続された副煙道および主煙道と、それらの煙道を介して接続させた２次燃焼室と、を具備した二回流式廃棄物焼却炉において、前記主煙道の部分に、そこを通過する排ガスの温度を測定する温度センサと、温度センサの測定値に基づき、該排ガスの温度を所定温度に維持するように補助燃料を吹き込む補助燃料吹込み装置を設けたことを特徴とする二回流式廃棄物焼却炉。
請求項１の二回流式廃棄物焼却炉の排ガス温度調節方法において、燃焼ゾーンで発生し主煙道を通過する排ガスに補助燃料を吹込んで燃焼させ、その排ガスを常に８００℃以上の温度に維持して２次燃焼室に送ることを特徴とする二回流式廃棄物焼却炉の運転方法。
燃焼ゾーンで発生し主煙道を通過する排ガスに吹込む補助燃料が下水汚泥から発生する下水消化ガスであることを特徴とする請求項２記載の二回流式廃棄物焼却炉の運転方法。