JP3734177B2 - 塵芥の溶融方法 - Google Patents
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Description
このガス化溶融炉の一つにシャフト炉型ガス化溶融炉があり特公昭53−16633号公報および特公昭60−22244号公報等に記載されている。炉体の下部にコークスベッドを設けて、その上部に塵芥を堆積させてコークスベッドの熱で塵芥を酸素欠乏状態でガス化および一部燃焼し、残渣はコークスベッドで溶融されてスラグ化させる。そのスラグ化した残渣を炉外へ排出して急冷し、セラミック状態となったものを適宜埋め立て処分するものである。
本発明は上記した課題を解決して、炉底部の炉内圧を小さくできて、溶融スラグの吹き出しを防止できる塵芥のガス化溶融方法を提供することを目的とする。
発明の実施の形態においては加熱源としてコークスとプラズマトーチとを併用したシャフト炉型の塵芥のガス化溶融炉について説明したが、コークスとプラズマトーチの何れか一方を用いた炉でも本発明の効果に変わりはない。
灰及びチャーは溶融スラグ化するから、それを冷却したときは溶融スラグはガラス状物質になって灰及びチャーの体積が約1/5に減ずると共に、重金属等がガラス状物質の中に閉じ込められて溶出することがない。
本発明に係わる溶融炉はコークス層に向けてプラズマトーチの熱空気を吹き込むのであるが、プラズマトーチからの熱空気の温度は1000〜2500℃の温度となり、それでコークス層を加熱すると共に熱空気中の酸素でコークス層の一部が燃焼するからコークス層中の温度を約1500℃に安定的に保つことができる。
この炉底部の炉内圧が5kPaを越えると、溶融スラグ排出口が炉内と連通したとき炉内の約1500℃の熱風が強く噴出するようになり、これによって炉内の熱量を多量に炉外に持ち出すという不利益が生ずると共に、炉まわりで作業する人に火傷を与える危険がある。
図1は本発明のガス化溶融炉を示す断面図であり、塵芥の溶融炉のシステムを示す概略図であり、図2は本発明に係わるガス化溶融炉のシステムを示す概略図である。
図1および図2において2は炉体で、その炉底部近傍にプラズマトーチ1とプラズマトーチ1の上方に第一の羽口3と第二の羽口4が設けてある。本実施例ではプラズマトーチ1は炉体の同一高さの円周上に2ヶ所に設け、プラズマトーチから吹き出す熱風の方向は平面的には炉体の直径方向、立面的には炉底部の底と垂直部の交点方向とした。第一の羽口3及び第二の羽口4は同じく円周上6ヶ所とした。第一の羽口3及び第二の羽口から吹き込む空気は後述する二次燃焼炉空の高温ガスと熱交換器で熱交換して高温になったものを使用する。
炉体2は外殻201の内側に耐火材202を内貼りしたものである。
炉体2の上部近傍に排ガス口9が設けてあり、排ガス口9に連設して二次燃焼炉10、一次冷却塔11、熱交換器12、二次冷却塔13、集塵機14が連設してあり、集塵器14の後は図示しない誘引ファン及び排気塔が連設してある。
炉体2の炉底部21には炉体2内と連通した溶融スラグ排出口22が設けてあり、それに連ねてスラグ樋15とスラグ冷却水槽16とが設けてある。
まず常温状態の炉体2の昇温を始める際は、炉底部21にコークスを充填してコークス層25を形成し、そのうえでプラズマトーチ1を点火して約1800℃の熱空気をコークス層25に向けて吹き込む。炉底部21及びコークス層25はプラズマトーチ1の熱空気とコークスが燃焼する燃焼熱で約3時間後に1500℃程度に昇温する。そこに塵芥供給装置7からプッシヤー6で塵芥を炉体2内に供給すると共にコークス供給装置8からコークスと石灰石の混合物をプッシャー6で供給する。本実施例では塵芥に対するコークスの重量割合は2%とした。
塵芥とコークスを供給すると、コークス層25の上に塵芥とコークスが交互に略層状になった塵芥層26が形成される。
本実施の形態では炉体2内に供給する空気はプラズマトーチ1及び第一、第二の羽口3、4から供給し、その総空気量は炉体2内にあるコークスや塵芥の可燃物質に対する化学量論的空気量以下にし、実際的には化学量論的空気量:総空気量の比は1:0.2〜0.5とした。
前記したように塵芥の供給とコークスの供給を3:1の回数割合で行なうから塵芥とコークスは概略交互に層状をなすと考えられ、しかも量的な比率は2%程度であるが、塵芥の燃焼はコークスに比してはるかに速やかであるから、上記した燃焼空気の大半は塵芥の燃焼に消費されてしまい、コークスは燃焼し難く、よってコークスの消耗は少ない。その結果塵芥層26の上部は塵芥がリッチなゾーン261となり、塵芥の燃焼およびガス化が進行する塵芥層26の中部では塵芥とコークスが混在したゾーン262となり、塵芥層26の下部では殆どがコークスとなるゾーン263となる。その結果炉底部21内の所定の高さまではコークス層25が継続的に形成されており、コークスの消耗量と供給量とがバランスしている状態ではコークス層25のレベルは維持されるものである。
本実施例に使用した塵芥の性状を以下に示す。
塵芥種類 :一般廃棄物(家庭ごみが主)
水分率 :55w%
樹脂含有率 :12w%
低位発熱量 :358kJ/kg
上記した性状の塵芥を以下に示す条件でガス化溶融処理した。
塵芥供給量 :1000kg/h
コークス供給量 : 20kg/h
総合空気量 :700Nm3/h
プラズマトーチからの空気量 :150Nm3/h
プラズマトーチからの空気圧 :14.7MPa
H/D :2.0
上記した条件で実施したが、投入された塵芥の棚吊り現象は発生しなかった。また炉底部21の圧力は平均的に正圧で5kPaであった。
塵芥供給量 :1000kg/h
コークス供給量 : 20kg/h
総合空気量 :700Nm3/h
プラズマトーチからの空気量 :150Nm3/h
プラズマトーチからの空気圧 :14.7MPa
H/D :1.5
上記した条件で実施したが、投入された塵芥の棚吊り現象は発生しなかった。また炉底部21の圧力は平均的に正圧で1.5kPaであった。
塵芥を供給し始めてから約60分経過後に溶融スラグ排出口から溶融スラグが出始めた。溶融スラグの排出量は平均的に1時間当たり約80kgであった。
実施例1と同じ性状の塵芥で、以下に示す条件でガス化溶融処理した。
塵芥供給量 :1000kg/時間
コークス供給量 : 20kg/時間
総合空気量 :700Nm3/時間
プラズマトーチからの空気量 :150Nm3/時間
プラズマトーチからの空気圧 :14.7MPa
H/D :2.5
上記した条件で実施したが、炉底部21の炉内圧は平均的に正圧で8kPaであった。また炉内の塵芥層部で棚吊り現象が発生した。塵芥の堆積層の高さが高いために炉底部からの高温ガスが炉内上昇時に温度低下をきたし、塵芥層上部では200〜350℃程度の温度になる。この温度では塵芥中に含まれている樹脂類が半溶融状態となるため互いに融着し合って大きな塊となり、ブリッジを形成し易くなるものと考えられる。
7 、塵芥供給装置、8 コークス供給装置、9 排ガス口、
21 炉底部、 22 溶融スラグ排出口、25 コークス層、
26 塵芥層
Claims (2)
- 炉体内に塵芥を投入して塵芥層を形成し、炉底からの高温ガスにより塵芥をガス化し残渣を溶融スラグ化して、炉底に設けた溶融スラグ排出口から排出する塵芥の溶融方法において、
炉底から堆積した塵芥層の上面までの高さをHとし塵芥層の上面が臨む炉体の内径をDとしたときH/Dを2以下とし、溶融スラグ排出口を大気に開放し該溶融スラグ排出口に臨む炉底部の圧力を5kPa以下の正圧とすることを特徴とする塵芥の溶融方法。 - 塵芥層を通過するガスの温度を500〜1000℃とする請求項1に記載の塵芥の溶融方法。
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