JP3836582B2 - Fluidized bed gasification melting apparatus and method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は流動床を用いる都市ごみ及び/又は各種廃棄物に含まれる可燃物の流動床式ガス化溶融方法と装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】
都市ごみおよび各種廃棄物(以下、本発明では単にごみと言うことがある。)の処理方式が種々開発されているが、最近、新しい処理方式として、一つのシステム内でごみを熱分解し、生成した熱分解ガスやチャーを熱源として灰分を溶融する方式が採用されている。その方式の一つに、流動床式ガス化炉によりごみに含まれる可燃分をガス化し、また灰分は溶融して固化するガス化溶融システムがある。
【0003】
上記ガス化溶融システムでは、流動床式ガス化炉に供給されたごみは、砂等から成る流動媒体と混合されて空気等の流動化流体を用いて流動化されながら、吹き込まれた空気と反応して還元雰囲気でガス化され、可燃性の熱分解ガスと固体のチャーなどが生成する。そして得られた熱分解ガスはすべて熱分解ガス燃焼炉で燃焼され排熱回収装置に導入される。またごみ中の金属類、瓦礫などの不燃物(燃焼炉底残さ)はチャーに含まれるか或いは粒度、比重などの物性の差を利用してチャーからは分離される。そして、不燃物中の金属類が回収された後、灰分は溶融固化された後あるいはそのままの状態で埋め立て処理などに利用される。可燃性のガス、チャーおよ飛灰などは流動床ガス化炉の後流側に設けた灰溶融炉に送られて、熱源として利用され、飛灰などの不燃物の大部分は溶融される。これらの処理がなされた後のガスは排ガス浄化装置で浄化処理された後、大気中に放出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の流動床式ガス化溶融システムにおいては、流動床ガス化炉の後流側には熱分解ガスの燃焼炉、溶融炉、排熱回収装置及び排ガス浄化装置などが設けられているので、ガス化溶融システムの起動時や溶融炉等の該システムを構成する各装置のメンテナンスの後にシステムを再起動する時に、流動床ガス化炉用の流動化流体はシステム全体が暖気され、定常状態に達するまで所定の温度を得ることが不可能であり、したがって流動床ガス化炉は起動が迅速に行えない。すなわち、システム全体の起動に長時間を要する欠点があった。
【0005】
また、流動床ガス化炉を含むごみ熱分解装置部分と後続の溶融炉を含む溶融熱回収装置を含む部分とがシステム的に相互に関連しているため、各々を単独で運転することができない。すなわち、これらのいずれかの部分でメンテナンスのためあるいは不具合等により運転を停止する場合はシステム全体を完全に停止する必要がある。流動床ガス化炉内は高温状態の多量の砂などからなる流動媒体が充填されており、また、溶融炉は温度低下により溶融スラグが固化してしまう等、いずれも可能な限り運転(暖気運転を含む)を継続させることが望ましいが、従来技術の流動床式ガス化溶融システムでは極めて難しいという欠点がある。
【0006】
さらには、流動床ガス化炉に投入される都市ごみや各種産業廃棄物には塩素分や各種重金属分(重金属分は装置の腐食を加速する触媒的な要素になり得る)を含有しており、これら塩素分などが熱分解ガスに同伴されて熱回収部の構成部材を腐食させることがあった。そのため、高温の過熱蒸気を得ることはできなく、従って、この流動床式ガス化溶融システムを用いて、高効率な発電を実現することができなかった。
【0007】
また、上記流動床式ガス化溶融システムに導入されるごみ等の可燃物は性状が一定せず、また、ガス化炉への投入量が時間経過と共に大きく変動することがあり、安定した流動床燃焼を維持することが難しかった。特にごみの量的な変動だけでなく、ごみ中の水分の含有量の変動もあり、水分量が多いごみがガス化炉内に一度に多量に投入されると、補助燃料の供給量を急激に増加させることができないと流動床ガス化燃焼を維持できないおそれがあった。
【0008】
本発明の課題は都市ごみ及び/又は産業廃棄物などの各種廃棄物に含まれる可燃物の流動床式ガス化溶融システムの機能を向上させ、安定した運転を可能にし、また、高効率な発電を実現することである。
【0009】
また、本発明の課題は起動時の迅速な立ち上げを可能とし、またメインテナンス時あるいは一部の装置の故障時における流動床式ガス化処理システムの中の一部の装置の部分運転を可能にすることである
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は次の構成によって解決される。
請求項1記載の発明は、固形物を含む可燃物を流動媒体を用いて熱分解ガス化する流動床ガス化炉(2)を備えた流動床ガス化炉統(A)と、流動床ガス化炉(2)で得られた前記可燃物を熱分解ガス化して得られた固形分を溶融する溶融炉(4)と流動床ガス化炉(2)及び/又は溶融炉(4)で得られる熱ガスを用いて熱回収する熱回収装置(7〜9)と前記少なくともいずれかの装置から排出する排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置(10)を備えた固形分・ガス処理系統(B)とからなる流動床式ガス化溶融装置において、流動床ガス化炉系統(A)には流動床ガス化炉(2)で生成した熱分解ガス(15)を燃焼させる熱分解ガス燃焼炉(45)と、該燃焼炉(45)の燃焼ガスを用いて熱交換をする独立熱交換器(26、29)と、該独立熱交換器(26、29)での熱交換の後の燃焼ガスを流動床ガス化炉(2)へ送り、流動化流体(13)とするための再循環ガス(19)流路を含むガス循環系統(a)を設け、該ガス循環系統(a)と前記固形分・ガス処理系統(B)は各々が単独でも運転可能な構成である流動床式ガス化溶融装置である
請求項2記載の発明は、流動床ガス化炉系統(A)に脱塩剤を添加する添加部を設けた請求項1記載の流動床式ガス化溶融装置である。
【0011】
請求項3記載の発明は、 独立熱交換器(26、29)は蒸気過熱器(26)、空気予熱器(29)または給水加熱器(図示せず)である請求項1記載の流動床式ガス化溶融装置である。
請求項4記載の発明は、独立熱交換器(26、29)として蒸気過熱器(26)を設置し、該蒸気過熱器(26)の蒸気出口部に蒸気温度計測手段(52a)及び蒸気流量計測手段(52b)を設け、該2つの計測手段(52a,52b)の計測値に基づき、蒸気過熱器出口の過熱蒸気温度と過熱蒸気量が所定値になるように熱分解ガス燃焼炉(45)の燃焼制御を行う制御装置(56)を設けた請求項1記載の流動床式ガス化溶融装置である。
【0012】
請求項5記載の発明は、 流動床ガス化炉(2)と熱分解ガス燃焼炉(45)との間のガス流路に設けた、流動床ガス化炉(2)で生成した熱分解ガス(15)に同伴されるチャーを熱分解ガス(15)と分離する分離器(25)と、該分離器(25)で分離されたチャーを貯留するチャー貯留槽(34)を設けた請求項1記載の流動床式ガス化溶融装置である。
請求項6記載の発明は、前記ガス循環系統(a)には、チャー貯留槽(34)から溶融炉(4)にチャーを供給できるチャー搬送路を設けた請求項5記載の流動床式ガス化溶融装置である。
【0013】
請求項7記載の発明は、固形物を含む可燃物を流動媒体を用いて流動床ガス化炉(2)内で熱分解ガス化して得られる熱分解ガス(15)を熱源として熱回収媒体に熱回収し、前記可燃物を熱分解ガス化して得られた固形分を溶融する流動床式ガス化溶融方法において、流動床ガス化炉(2)で生成した熱分解ガス(15)を燃焼させて、該燃焼ガスの燃焼熱から熱回収媒体に熱交換をした後、熱交換の後の燃焼ガスを流動床ガス化炉(2)の流動媒体の流動化流体として用いるガス循環系統(a)と、前記可燃物を熱分解ガス化して得られた固形分を溶融して、該溶融時に生成した熱ガスから熱回収媒体に熱回収する固形分・ガス処理系統(B)とを設け、前記ガス循環系統(a)と固形分・ガス処理系統(B)を単独でも運転可能にする流動床式ガス化溶融方法である。
【0014】
請求項8記載の発明は、流動床ガス化炉(2)では熱分解ガスの他にチャーが生成され、該チャーが熱分解ガスに同伴される場合には、前記チャーを熱分解ガスと分離した後、該分離したチャーを一旦、貯留しておき、該貯留してあるチャーを可燃物として熱分解ガス化して得られた固形分を溶融する熱源として用いる請求項7記載の流動床式ガス化溶融方法である。
請求項9記載の発明は、流動床ガス化炉(2)内での前記可燃物の熱分解ガス化時または流動床ガス化炉(2)で生成した熱分解ガス(15)に同伴されるチャーを熱分解ガス(15)と分離する時に脱塩剤を添加し、熱分解ガスの脱塩反応を行わせる請求項8記載の流動床式ガス化溶融方法である。
請求項10記載の発明は、 流動床ガス化炉(2)で生成した熱分解ガス(15)を燃焼させて、該燃焼ガスの燃焼熱から熱回収媒体に熱回収する際に、該熱回収媒体として過熱蒸気を用い、前記燃焼ガスの燃焼熱により過熱される蒸気温度と蒸気量が所定の値となるように熱分解ガス(15)の燃焼制御を行う請求項7記載の流動床式ガス化溶融方法である。
【0015】
こうして、本発明によれば流動床ガス化炉で発生した可燃性の熱分解ガスは熱分解ガス燃焼炉で燃焼され、独立過熱器などの独立熱交換器に導入され、完全燃焼する。独立過熱器などの独立熱交換器で熱回収された燃焼ガスは流動床ガス化炉の流動化流体として再循環使用される。この構成により後流の溶融炉および排熱回収部の運転とは完全に切り離して流動床ガス化炉を起動させることあるいは運転を継続させることを可能にする。
【0016】
本発明によれば、流動床ガス化炉を溶融炉、熱回収装置から切り離した状態で単独運転をすることができるため、流動床ガス化炉あるいは後続の溶融炉等のメンテナンス時に、またはこれらを不具合等で停止した時におのおの流動床ガス化炉を含むガス循環系統と溶融炉と熱回収装置を含む固形分及びガス処理系統を単独に運転(暖気運転)を継続することが可能となる。このことは可能な限り運転停止による温度低下を避けたい流動床ガス化炉を含むガス循環系統と溶融炉と熱回収装置を含む固形分及びガス処理系統において望ましい状態を提供できる。
【0017】
また、本発明のガス化溶融炉の起動時において熱分解ガスが少量あるいは低温時には独立熱交換器での補助燃料の燃焼量を調整することで流動床ガス化炉の空燃比などを所定の条件に合致させることが容易にできるので、流動床ガス化炉の迅速な起動が可能となる。
また、流動床ガス化炉に消石灰などの脱塩剤を供給し、適切なごみの熱分解条件、すなわち、流動床ガス化炉内の流動層の温度を500〜700℃に維持させることにより、ごみ中に含まれる塩素分や発生した塩化水素は消石灰や灰分中のカルシウムと反応して固定化され、熱分解ガスは塩化水素含有量の少ない清浄なガスになる。
【0018】
また、本発明では、流動床ガス化炉の後流側のガス流路にサイクロンなどの固形分分離器を設けると、該分離器でチャー、灰分、反応生成物(塩化カルシウムなど)及び重金属などがガス成分から分離されると共に、該分離器内で前記反応を促進させて、塩化水素ガス含有量を更に少なくすることができる。このとき前記分離器内に消石灰などの脱塩剤を供給しても良い。
【0019】
この清浄ガスを本発明のガス化溶融装置を構成する各種装置に循環使用することにより、流動床ガス化炉をはじめとして、本発明のガス化溶融装置の運転に悪影響を及ぼすこれら塩化水素や重金属類成分の濃縮、蓄積がなくなり、ガス化溶融装置の保守、保全上の効果がある。
【0020】
特に過熱器の高温腐食の原因となる塩素分の少ない清浄な熱分解ガスを独立過熱器に供給できるため、独立過熱器での高温高圧蒸気の回収が可能となり高効率発電を実現できる。
また、独立熱交換器の典型例である独立過熱器の前段に流動床ガス化炉から得られた塩素分の少ない清浄な熱分解ガスの燃焼炉を配置して、その燃焼制御などにより安定した高温蒸気(約500℃程度)を容易に得ることができ、高効率発電を達成することができる。
【0021】
また固形物を含む可燃物としてごみを用いることができる。流動床ガス化炉に投入する前のごみはグレート式の乾燥機などの前処理装置に入れられるが、その時、山状の堆積ごみの高さはグレート式の乾燥機などの前処理装置で平均化してれて、順次排出口からまんべんなく排出させることができるため、ごみの流動床ガス化炉への定量供給が容易になる。それと同時に、水分含有量の均一化されたごみがまんべんなく順次流動床ガス化炉へ投入されるので、ガス化炉内の流動床内のごみ燃焼用に補助燃料を用いる必要がない利点もある。
【0022】
また、この時、前処理装置に導入するごみ乾燥用の流体として本発明のガス化溶融装置の少なくともいずれかの装置、例えば流動床ガス化炉、溶融炉、熱回収装置または独立熱交換器などから得られる予熱空気又は熱ガスを導入し、さらに、前処理装置から排出するごみ乾燥後の流体を本発明のガス化溶融装置の少なくともいずれかの装置に導くことで、ごみ乾燥用の流体をガス化溶融装置の系外に排出する量を減少させることができる。
【0023】
ごみ乾燥後の流体としては、ガス化炉で用いられる予熱空気の一部を用いるか独立熱交換器または熱回収装置から排出する熱ガスを用いる。前記予熱空気をごみ乾燥用に用いる場合はごみ乾燥後は流動床ガス化炉、溶融炉、熱分解ガス燃焼炉に供給され、また独立熱交換器または熱回収装置から排出する熱ガスをごみ乾燥用に用いる場合は、ごみ乾燥後は流動床ガス化炉または熱回収装置にに供給されれる。
また、臭気の強いごみ乾燥後の流体を大気排出時に浄化処理する負担も小さくなり、同時に、万一、このごみ乾燥用の流体がリークしても、それは本発明のガス化溶融装置のの系内であるので、後処理でトラブルが生じることがない。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面と共に以下説明する。
図1に本実施の形態のガス化溶融システムの概略フローを示すが、このフローの概略を説明する。
前処理設備1から流動床ガス化炉2に投入された都市ごみ及び/又は各種廃棄物(以下、ごみということがある)が燃焼され、固形分と熱分解ガスとに分離される。熱分解ガスから熱分解ガスに同伴するチャーなどの固形分をサイクロンセバレータ25などの分離器で分離した後、本発明の特徴である独立過熱器26前段の燃焼炉45で燃焼し、燃焼ガスは独立過熱器26で過熱蒸気に熱回収される。一方、流動床ガス化炉2で得られた固形分の中の灰分とチャーは分別設備3を経由して溶融炉4に送られ、同時に溶融炉4には流動床ガス化炉2からの熱分解ガスと該熱分解ガスに同伴されたチャーなどの固形分も供給されてごみから得られた固形分中の灰が溶融される。溶融炉で得られた熱ガスは二次燃焼炉5内で過熱器6、蒸発器7、空気予熱器8及び節炭器9で流体の熱交換に利用された後、排ガス処理装置10で浄化処理され、煙突31から大気中に放出される。
【0025】
図1において破砕されたごみ11は乾燥機能などを有する前処理設備1から定量供給器32を介して投入部12より流動床ガス化炉2に投入される。流動床ガス化炉2内において空燃比が約0.3程度の条件下で、破砕ごみ11は流動化流体13によって熱分解され、熱分解ガスとチャーとが流動床ガス化炉2の頂部から熱分解ガス15として取り出される。チャーを含まない熱分解ガス15はごみ等の組成によって変わるが、後述する消石灰をガス化炉2内に添加していない場合の一例を示すと次の様な成分とその含有割合(重量%)からなり、その発熱量は1,066kcal/kgであった。
CO 12.4; CH4 8.4; N2 22.7;
2O 50.2; CO2 6.2; Cl2 200ppm
【0026】
また、金属や不燃物およびチャーなどの燃焼残さ(炉底残さとも言う)はガス化炉2の炉底より不燃物・チャー抜出装置33により排出され、分別設備3によって金属等の資源化物14と灰・チャー混合物16に分別される。
流動床ガス化炉2で生成した熱分解ガス15はサイクロンセパレータ25に送られ、サイクロンセパレータ25では熱分解ガス15からなるガス成分と熱分解ガス15に同伴される灰及びチャーからなる固体成分に分離される。サイクロンセパレータ25で分離されたガス成分は独立過熱器26の前段に設けられた燃焼炉45で燃焼させる。燃焼炉45では燃焼性の高い熱分解ガスとチャーだけを燃焼させるので、約1100〜1200℃の高温ガスが得られる。しかし、本ガス化溶融システムの起動時などに必要ならば、灯油、プロパンガスなどを用いる補助燃料17を加えて燃焼させても良い。そして、この燃焼熱は過熱器26内に供給され、過熱器26内の約250〜300℃の蒸気の過熱に利用され、約500℃の過熱蒸気を得ることができる。この蒸気は図示しない蒸気タービンに使用される。
【0027】
独立過熱器26で利用された約400〜450℃の燃焼ガス23の一部は再循環ガス19として用いられ、ガス化炉2に供給される高温空気24と合流して流動媒体とごみの混合物の流動化流体13となる。流動床ガス化炉2に再循環されるガスとして使用する再循環ガス19は流動化流体13として必要な圧力以上に昇圧することが必要であるが、再循環ガス19を再循環ポンプ35により昇圧される。このように再循環ガス19はガス化炉2に用いる流動化流体13として必要な圧力以上に昇圧することが必要であるが、再循環ガス19の代わりに熱分解ガス15を昇圧してもよい。
【0028】
サイクロンセパレータ25で熱分解ガス15から分離されたチャーはチャーサービスホッパー34に一旦、貯められる。また、ガス化炉2の炉底からは、水冷ジャケットからなる流路を経て、例えばスクリューコンベアなどからなる抜出装置33により不燃物とチャーが抜き出され、次いで例えば多段のふるいからなる約250℃に冷却された不燃物とチャーは分別設備3により、金属、金属製品などの資源化物14と灰とチャーの混合物16に、例えば、粒度や比重差により分別される。そして、灰とチャーの混合物16もチャーサービスホッパー34に供給される。独立過熱器26の炉底からも燃焼炉45の燃焼残さが供給される。灰とチャーの混合物16中に流動媒体(砂など)が含まれている場合は、適宜分別してガス化炉2に戻しても良い。なお、これらの固形分の搬送は不活性ガス等による気流搬送で行われる。
【0029】
チャーサービスホッパー34から灰とチャーの混合物16が溶融炉4に送られる。溶融炉4では、チャーサービスホッパー34から供給されるチャー及び必要に応じて補助燃料17の燃焼熱により約1400〜1500℃で灰が溶融される。また、溶融炉4にはサイクロンセパレータ25で分離したガス成分の一部も供給されて灰の溶融のための熱源となる。また、溶融炉4からの溶融スラグ18は水冷方式の水タンク21に流下し、水砕スラグ40として回収される。
【0030】
溶融炉4での灰分の溶融により得られる約1400〜1500℃の熱ガスは二次燃焼炉5の水冷壁により冷却されて約1100℃となり、過熱器6、蒸発器7、空気予熱器8及び節炭器9の加熱に利用される。また、二次燃焼炉5内の空燃比を1.3程度とするとすることで、溶融炉4からのガスを含めて、二次燃焼炉5内でガス成分の完全燃焼を図っている。
【0031】
空気予熱器8には空気ブロア28から常温の空気が供給され、空気予熱器8で予熱された約300〜400℃の空気は独立過熱器26での熱分解ガス、チャー及び補助燃料17などの燃焼用空気として利用されるものと流動床ガス化炉2の散気管22に送られるものとがある。また、二次燃焼炉5の最下流部側の底部には飛散してくるガス中の灰が捕集されるので、この捕集飛灰はブロア又は圧縮機38による押し込み搬送空気により溶融炉4に供給され、再び溶融される。
【0032】
また、灰とチャー混合物16又は溶融炉4内に消石灰などの脱塩剤を投入しておくと、灰中等に含まれる塩素分は除去される。
二次燃焼炉5から排出したガスは排ガス処理設備10に送られる。排ガス処理設備10には図示していないが、冷却塔、バクフィルタ、脱硝触媒塔及び活性炭塔などが配置されているので、この排ガス処理設備10により、排ガス処理設備10に流入する約200℃のガスは150℃程度に冷却されてバグフィルタでの集塵効率を高め、次いで脱硝処理がなされる。また、塩素成分により生成するダイオキシンは高温の雰囲気下にある溶融炉4及び二次燃焼炉5内では、ほぼ完全に生成が抑制されるが、前記炉の出口とガス処理設備10との間で再合成されるダイオキシンはバグフィルタで除去され、更に、脱硝触媒塔や活性炭塔により痕跡程度の残っているダイオキシン及び重金属成分が除かれる。
【0033】
排ガス処理設備10から薬剤処理装置36に燃焼飛灰が排出され、薬剤処理装置36でキレート固定化処理により、重金属の溶出防止が図られ、無害化されて、埋め立て処理される。また、排ガス処理設備10から排出する浄化されたガス成分は誘引通風機30により煙突31に送られ、大気中に排出される。
なお、排ガス処理設備10にて捕集された燃焼飛灰20は図1では薬剤処理槽36処理した後、埋め立てに使用されることになっているが、これは溶融炉4に戻してもよい。また、図1の各流体流路には流路開閉弁44が設けられている。図1にはチャーなどを燃焼として灰を溶融する溶融炉4の例を図示したが、この溶融炉4に代えて、個々にはその他の燃焼炉、熱風炉または加熱炉を配置しても良い。
【0034】
本発明においては、流動床ガス化炉2内の空塔部から消石灰等の脱塩剤を添加することを特徴とし、次式(1)のように消石灰でごみ等に含まれる塩素成分が塩化カルシウムとして固定化できる。
Ca(OH)2HCl→CaCl2+2H2O (1)
この反応は最適温度500〜700℃で進行するので、流動床ガス化炉3内はこの温度領域に成るように温度調整する。なお、この温度調整は散気管22からの予熱空気24の供給量や予熱空気24に混合される再循環ガス19の量などの制御により行う。
【0035】
前記したように、熱分解ガスの組成中の塩素濃度は約200ppmであるので、この塩素成分から発生する塩化水素に対して約3〜5モルの消石灰などの脱塩剤を流動床ガス化炉2内に添加する。ここで上記消石灰に代えてその他の脱塩剤、例えば生石灰、水酸化マグネシウム、カセイソーダ、カリウムなどを用いても良い。
【0036】
また、流動床ガス化炉2で生成した熱分解ガス15と飛散チャーがガス化炉2の頂部からサイクロンセパレータ25に供給されるが、上記式(1)の反応は流動床ガス化炉2からサイクロンセパレータ25に至る間でも進行する。熱分解ガス15中にはアルカリ成分(カルシウム、ナトリウム、カリなど)が含まれるので、前記脱塩剤として添加した消石灰からのカルシウム成分だけでなく、前記アルカリ成分により、脱塩反応が進行する。特にサイクロンセパレータ25中では熱分解ガス15が攪拌されるので、熱分解ガス15に同伴した前記アルカリ成分とごみ等から生成した塩素成分との接触効率が良く、上記式(1)の反応及びこれに類似するアルカリ成分と塩素成分の反応が効果的に行われる。実測値によるとサイクロンセパレータ25入口ガス中の塩化水素濃度は200ppmであったが、サイクロンセパレータ25出口ガス中のその濃度は50ppmに低下していた。
【0037】
また、サイクロンセパレータ25で熱分解ガス15と灰・チャー混合物16を分離することにより、塩素分は灰・チャー混合物16に固定化されやすいので、独立過熱器26に供給される熱分解ガス15中の塩素含有量がさらに少なくなるため、独立過熱器26の高温腐食防止により効果がある。なお、消石灰等の脱塩剤はサイクロンセパレータ25に添加しても良い。
【0038】
熱分解ガス15中の塩化水素濃度が50ppm程度であると、当該ガス15の腐食性はほとんど問題にならない。従って、この熱分解ガス15を燃料源として、独立過熱器26の前段に設けられる燃焼炉45で燃焼させて、約1100〜1200℃の熱ガスを生成させて独立過熱器26の図示しない伝熱管を加熱するが、塩素成分がほとんどないので独立過熱器26の伝熱管は腐食されるおそれがない。
【0039】
従来ごみなどに含まれる可燃物を燃焼させると、得られる燃焼ガス中の塩化水素濃度が高くなる。塩化水素濃度の高い高温ガスは腐食性が強いので、これを過熱器の加熱に利用しても、せいぜい400℃の過熱蒸気しか得られなく、そのため蒸気タービン用に十分過熱された蒸気を供給することはできなかった。
しかし、本発明によれば、流動床ガス化炉2とサイクロンセパレータ25とによる上述した脱塩処理により高温腐食のおそれのない熱ガスを得ることができる。さらに、こうして得られた高温熱ガスを用いた燃焼炉45で燃焼させてサイクロンセパレータ25の直後の独立過熱器26から約500℃の高温過熱蒸気を得ることができる。
【0040】
また、独立過熱器26で過熱蒸気を加熱した後の約450℃の熱ガス23は再循環ポンプ35が設けられた再循環ガス流路を経て、再循環ガス19として流動床ガス化炉2の散気管22に供給され、流動化流体13として使用される。
こうして、流動床ガス化炉2における流動化流体13には一般に空気予熱器8にて加熱された高温(約350〜400℃)の空気24あるいは適当な温度域(約450℃以下)の再循環ガス19を再循環して単独または混合して使用する。
【0041】
また、上記独立過熱器26として図4に示すように、独立過熱器26出口の蒸気配管51内の蒸気温度を温度計52aと蒸気流量を流量計52bで検出し、当該温度を所定温度にして、ごみの性状及び供給量の変動にかかわらず、蒸気量を一定化するように、制御装置56により熱分解ガス15の供給量及び独立過熱器26の伝熱管52の接続部に設けられる減温器53への冷却水55の供給量の調整をそれぞれの開閉弁57、58で行う。このようにして、独立過熱器26内で得られる過熱蒸気量を安定化させることができ、図示しない蒸気タービンの駆動制御が容易になる。また、本発明では図1に示す独立過熱器26に代えて、空気予熱器、水加熱器等、流体加熱用の設備を設置することができる。
【0042】
前処理装置1はグレート式の乾燥装置であり、その詳細図を図5に示す。図5(a)は前処理装置1の縦断面視図であり、図2(b)は図2(a)のA−A線方向から見たごみの堆積状況を示す図である。前処理装置1の天井部の一端にごみ投入口1aを設け、他端の側壁部下端部にごみ排出口1bを設けた保温材が取り付けられたケーシング1cとケーシング1c底部には可動グレート61と固定グレート62が交互に複数個、互いに一部重ね合せられる状態で並列配置されている。可動グレート61はごみ投入口1aから排出口1bに向けて、ケーシング1c底面全体に伸びている可動フレーム63に固定されていて、固定グレート62は図示しない箇所でケーシング1cに支持固定されている。支持軸64上を可動フレーム63は油圧シリンダ66に駆動制御される伸縮アーム67により図示の矢印方向に往復運動をする。
【0043】
したがって、図5(a)に示すように、ごみ投入口1aから投入されるごみは投入口1a側に頂点を有する山状に堆積するが、可動グレート61によりごみ排出口1b側に向けて移動し、山状の堆積ごみの高さがケーシング1c内で平均化されて、順次排出口1bからまんべんなく排出する。そのため、次の段の定量供給器32によるごみのガス化炉2への定量供給が容易になる効果もある。
【0044】
なお、図5(b)において、ごみが十分に拡散しない部分をごみ投入口近傍の下方のグレードは盲グレード(孔を有していない)として空気の流れを遮断することができる。
可動フレーム63の下方は仕切壁68により二つの室69、70が形成されており、ごみ排出口1b側の室69からごみ乾燥用の流体を導入する。この乾燥用流体は可動グレート61又は固定グレート62に設けられた多数の孔からごみに向けて噴出されるので、ごみが乾燥される。このごみ乾燥用の流体としては新たにホット空気を導入しても良いが、本ガス化溶融システムのいずれかの装置、例えば流動床ガス化炉2、溶融炉4、二次燃焼炉5または空気予熱器8などから得られる熱ガス又は予熱空気を導入しても良い。この前処理処装置1により、例えば水分含有率50重量%程度のごみ(可燃分40重量%、灰分10重量%)は乾燥されて水分含有率30重量%程度のごみになる。
【0045】
そして、前処理装置1から排出するごみ乾燥後の流体は本ガス化溶融システムのいずれかの装置、例えば流動床ガス化炉2、溶融炉4、二次燃焼炉5または熱分解ガス燃焼炉45などに導くことで、本システムの系外に排出する量が減り、臭気の強いごみ乾燥後の流体を大気排出用に浄化処理する負担が小さくなり、同時に、万一、このごみ乾燥用の流体が定量供給機32側にリークしても、それは本システムの系内であるので、後処理でトラブルが生じることがない。
ごみ乾燥後の流体は高含水量になるので、前処理装置1からの排出後、速やかに冷却して該流体に含まれる腐食性成分の露点以下の温度に下げで前記各装置に循環供給する事が望ましい。
【0046】
また、量的に不均一で、かつ水分含有量が大きく変動するごみをガス化炉に投入すると、例えば水分含有率が50%程度のごみが一気にガス化炉2内に投入された場合には補助燃料が無いとごみの燃焼を持続させることができないが、本発明では前処理装置1としてグレート式の乾燥装置を用いることで、山状に堆積したごみの高さが可動グレード61及び固定グレード62上で平均化されて、順次排出口1bからまんべんなく排出され、同時に乾燥もされるので、定量供給機32によるごみのガス化炉2への定量供給が容易になると同時に、水分含有量の均一化されたごみがまんべんなく投入されるので、ガス化炉内の流動床内のごみ燃焼用に補助燃料を用いる必要がない利点もある。
【0047】
また、従来技術に回転キルンを用いてごみ乾燥をする前処理装置があるが、キルン内面や、キルン付属部品にごみ中のプラスチックなどが付着し易く、このようなキルン内に300℃程度の乾燥用空気を導入すると、キルン内部に付着したごみの一部が燃焼して部分ガス化が起こるため、ガス化炉内で得られる熱分解ガスの発熱量が低下することがあつたが、本発明の上記グレート式の前処理装置1ではそのような問題点も無い。
【0048】
図1に示すガス化溶融システムにおいて、流動床ガス化炉2において発生した可燃性の熱分解ガス15は独立過熱器26に導入され前に、燃焼炉45により、場合によっては補助燃料17を使用して完全燃焼する。独立過熱器26で熱回収に利用された燃焼ガス23の一部は流動床ガス化炉2の流動化流体として再循環使用される。したがって、流動床ガス化炉2よりガス流路の後流側に配置される溶融炉4および排熱回収装置である二次燃焼部5の運転とは完全に切り離して流動床ガス化炉2を起動させることあるいは運転を継続させることが可能となる。
【0049】
例えば、約1400〜1500℃の高温下にある溶融炉4の構成部材はしばしば取り替える必要があり、または溶融炉4の内壁に溶着したクリンカの除去作業などのために溶融炉4の運転停止をすることがあるが、このように、溶融炉4および排熱回収装置である二次燃焼部5などを故障修理または補修作業などの理由で運転停止しいる場合でも、これら、溶融炉4、二次燃焼部5または排ガス浄化設備10などの運転とは完全に切り離して流動床ガス化炉2及び独立過熱器26の運転が可能である。
【0050】
このとき、流動床ガス化炉2からの熱分解ガス15は流動床ガス化炉2に再循環させるだけでなく、運転停止中の二次燃焼炉5の過熱器6付近に導入すること又は排ガス処理設備10に導入することができる。また、熱交換前の独立過熱器26内の燃焼ガス37をブロア35により二次燃焼炉5の過熱器6の前流域に導入し、例えば過熱器6と蒸気ドラム43と独立過熱器26の間を循環しているボイラ水や蒸気の加熱に利用することができる。
【0051】
また、サイクロンセパレータ25で分離して得られるチャー成分または流動床ガス化炉2の炉底から得られる灰・チャー混合物16はチャーサービスホッパー34に貯蔵しておき、溶融炉4が再度運転開始をしたときにこれを利用することができる。
同様に流動床ガス化炉2と独立過熱器26側が故障した場合又は点検・補修を行う場合に、溶融炉4及び二次燃焼炉5側を単独で運転することができる。
【0052】
また、このごみガス化溶融システムを起動または再起動させる場合は、まず流動床ガス化炉2を立ち上げる。起動初期においては熱分解ガス15は発生しないため独立過熱器26の補助燃料17を燃焼させることにより、燃焼ガス23を生成させ、流動化流体13として使用する。熱分解ガス15が発生してきた時点で、補助燃料17の量を減少させることにより燃焼ガス23を空燃比が流動床ガス化に適当な条件に調整する。ただし、破砕ごみ11の発熱量が高ければ熱分解ガス15の熱量も高くなり、熱分解ガス15の熱量だけで自燃するため補助燃料17が不要となることもある。
【0053】
このように、ごみガス化溶融システム全体を起動する場合において、熱分解ガス15が少量あるいは低温時には独立過熱器26での補助燃料17の燃焼量を調整することで流動化流体13を所定の条件にすることが容易にできるので、流動床ガス化炉2の迅速な起動が可能となる。
このことにより、流動床ガス化炉2の立ち上げに必要な流動化流体13を容易に、かつ迅速に生成し、運転することが可能となり、したがって流動床ガス化炉2並びにガス化溶融システム全体の起動または再起動を迅速に行うことができる。
【0054】
本発明の他の実施の形態を図2並びに図3に示す。図2は図1に示す熱分解ガス15中のチャーを分離するためのサイクロンセパレータ25を設置しない場合の例である。その他の構成は図1に示す場合と同一であるので、それらの説明は省略する。
また、図3に示す例は独立過熱器26の代わりに独立空気予熱器29を設置し、二次燃焼炉5のガス流れの後流側には空気予熱器8を備えたガス冷却塔27を配置した例である。空気予熱器8の設置位置はガス冷却塔27のガス流れの後流側でもよい。また、このガス冷却塔27内の空気予熱器8のガス流れの後流側には噴霧水41用のスプレノズル42を設けている。図3に示すその他の構成は図1に示す場合と同一であるのでそれらの説明は省略する。また、図3に示す例のガス化炉2の塔頂出口には図2に示す熱分解ガス15中のチャーを分離するためのサイクロンセパレータ25を設置しても良い。
【0055】
図3に示す例でガス化溶融システムの起動時または溶融炉4及びその後流側のガス冷却塔27側を運転停止する場合は独立空気予熱器29には空気ブロワ28から供給される空気は空気予熱器8をバイパスするバイパス流路47から直接独立空気予熱器29に供給する。
【0056】
図3に示すシステムのように、ガス冷却設備として図1等に示す二次燃焼炉5を設置しないで水噴射式のガス冷却塔27を設置した場合でも図1の実施例と同様に流動床ガス化炉2側のガス循環系統又は溶融炉4側のガス処理系統とをそれぞれ単独運転することが可能となり、それぞれの系統のメインテナンス時または故障時の単独運転または流動床ガス化炉2並びにガス化溶融システムの起動または再起動を迅速に行うことができる効果がある。
【0057】
また、図1に示すシステムには設けているサイクロンセパレータ25を設けない例を図2に示したが、これと同様に図3に示す例をはじめ、その他の図1の独立過熱器26に代えて、空気予熱器、水加熱器等、流体加熱用の設備を設ける場合にもサイクロンセパレータ25を設置してもしなくても良い。
【0058】
【発明の効果】
本発明によれば流動床ガス化炉部を溶融炉、熱回収装置から切り離した状態で単独運転が可能であるため、流動床ガス化炉あるいは後続の溶融炉部等においてメンテナンス上、または不具合等で停止する場合でもおのおのを単独に運転(暖気運転)を継続することが可能となる。また、流動床炉を迅速に定常状態まで立ち上げることが可能となり、ガス化溶融装置全体の起動や再起動を迅速に行う事ができる効果がある。
【0059】
さらに、流動床ガス化炉から得られる塩素分の少ない清浄ガスを独立熱交換器に循環使用することで流動床ガス化炉をはじめとして、運転に悪影響を及ぼすことなく塩化水素や重金属類成分の濃縮、蓄積がなくなり、システムの保守、保全上の効果があり、特に過熱器の高温腐食の原因となる塩化水素の少ない清浄な熱分解ガスを独立過熱器などの独立熱交換器に供給できるため、独立過熱器などでの高温高圧蒸気の回収が可能となり、また、独立過熱器の前段の熱分解ガスの燃焼炉の燃焼制御などにより独立過熱器内の高温の過熱蒸気量の安定化を容易に行うことができるので、高効率発電を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の流動床ガス化溶融システムのフロー図である。
【図2】 本発明の実施の形態の流動床ガス化溶融システムのフロー図である。
【図3】 本発明の実施の形態の流動床ガス化溶融システムのフロー図である。
【図4】 本発明の実施の形態の独立過熱器を示す図である。
【図5】 本発明の実施の形態の前処理装置の図である。
【符号の説明】
1 前処理設備 2 流動床ガス化炉
3 分別設備 4 溶融炉
5 二次燃焼炉 6 過熱器
7 蒸発器 8 空気予熱器
9 節炭器 10 排ガス処理装置
25 サイクロンセパレータ 26 独立過熱器
27 ガス冷却塔 29 独立空気予熱器
33 不燃物・チャー抜出装置 34 チャーサービスホッパー
45 燃焼炉
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for gasification and melting of a combustible material contained in municipal waste and / or various wastes using a fluidized bed.
[0002]
[Prior art]
Various treatment methods for municipal waste and various types of waste (hereinafter, simply referred to as garbage in the present invention) have been developed. Recently, as a new treatment method, waste is pyrolyzed in one system, A method of melting ash using the generated pyrolysis gas or char as a heat source is employed. One of the methods is a gasification and melting system in which combustible components contained in garbage are gasified by a fluidized bed gasification furnace, and ash is melted and solidified.
[0003]
  In the above gasification and melting system, the waste supplied to the fluidized bed gasification furnace is mixed with a fluid medium made of sand or the like and fluidized using a fluidizing fluid such as air, while reacting with the blown air. Then, it is gasified in a reducing atmosphere, and combustible pyrolysis gas and solid char are generated. All of the obtained pyrolysis gas is burned in a pyrolysis gas combustion furnace and introduced into an exhaust heat recovery device. Moreover, incombustibles such as metals and rubble (residue from the bottom of the combustion furnace) are contained in the char or separated from the char using differences in physical properties such as particle size and specific gravity. After the metals in the incombustible material are recovered, the ash is melted and solidified or used as it is in a landfill process. Flammable gas, char andAndFly ash and the like are sent to an ash melting furnace provided on the downstream side of the fluidized bed gasification furnace and used as a heat source, and most of incombustibles such as fly ash are melted. The gas after these treatments is purified by the exhaust gas purification device and then released into the atmosphere.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the fluidized bed gasification and melting system of the above prior art, a pyrolysis gas combustion furnace, melting furnace, exhaust heat recovery device, exhaust gas purification device and the like are provided on the downstream side of the fluidized bed gasification furnace. When the gasification and melting system is started up or when the system is restarted after maintenance of each device constituting the system such as a melting furnace, the fluidized fluid for the fluidized bed gasification furnace is warmed up in a steady state. It is not possible to obtain a predetermined temperature until the temperature reaches a maximum, so the fluidized bed gasifier cannot be started up quickly. That is, there is a drawback that it takes a long time to start up the entire system.
[0005]
In addition, since the waste pyrolysis unit including the fluidized bed gasification furnace and the part including the melting heat recovery unit including the subsequent melting furnace are related to each other systematically, they cannot be operated independently. . That is, when the operation is stopped at any of these portions for maintenance or due to a malfunction or the like, it is necessary to completely stop the entire system. The fluidized bed gasification furnace is filled with a fluid medium consisting of a large amount of high-temperature sand, etc., and the melting furnace is operated as much as possible (warm air operation, for example, the molten slag solidifies due to a temperature drop). However, there is a disadvantage that it is extremely difficult in the prior art fluidized bed gasification and melting system.
[0006]
Furthermore, municipal waste and various industrial wastes put into a fluidized bed gasifier contain chlorine and various heavy metals (heavy metal can be a catalytic element that accelerates corrosion of equipment). In some cases, these chlorine components are entrained in the pyrolysis gas and corrode the components of the heat recovery section. Therefore, high-temperature superheated steam could not be obtained, and therefore high-efficiency power generation could not be realized using this fluidized bed gasification melting system.
[0007]
In addition, the combustibles such as waste introduced into the fluidized bed gasification and melting system do not have a constant property, and the amount charged into the gasification furnace may fluctuate greatly over time, so a stable fluidized bed It was difficult to maintain combustion. In particular, there are fluctuations in the amount of water in the garbage as well as fluctuations in the quantity of garbage. When a large amount of garbage is thrown into the gasifier at once, the supply amount of auxiliary fuel will be drastically reduced. If it is not possible to increase the flow rate, the fluidized bed gasification combustion may not be maintained.
[0008]
An object of the present invention is to improve the function of a fluidized bed gasification and melting system of combustible materials contained in various types of waste such as municipal waste and / or industrial waste, to enable stable operation, and to generate highly efficient power generation. Is to realize.
[0009]
  In addition, the problem of the present invention is that it is possible to quickly start up at the time of start-up, and it is possible to partially operate some devices in the fluidized bed gasification processing system during maintenance or when some devices fail. It is to be.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The problems of the present invention are solved by the following configuration.
  The invention described in claim 1Fluidized bed gasification furnace for pyrolytic gasification of combustible materials including solids using a fluidized mediumFluidized bed gasifier with (2)systemObtained in the series (A) and fluidized bed gasifier (2)Melting furnace that melts the solid content obtained by pyrolyzing the combustible material(4)And fluidized bed gasifier(2)And / or melting furnace(4)Recovery device that recovers heat using the hot gas obtained in(7-9)And an exhaust gas purifying device for purifying exhaust gas discharged from at least one of the devices(10) Solid content / gas treatment system (B)In a fluidized bed type gasification and melting apparatus comprising a fluidized bed gasification furnace systemTong (A)There is a fluidized bed gasifier(2)Pyrolysis gas produced in(15)Pyrolysis gas combustion furnace that burns(45)And the combustion furnace(45)Heat exchanger that exchanges heat using combustion gas(26, 29)And the independent heat exchanger(26, 29)Of the combustion gas after heat exchange in a fluidized bed gasifierTo (2)Fluidizing fluid(13)ToforRecirculation gas(19)Gas circulation system including flow path(A)Provided,The gas circulation system (a) and the solid content / gas treatment system (B) can be operated independently.Fluidized bed gasification melting equipmentIs.
  The invention according to claim 2 is the fluidized bed gasification and melting apparatus according to claim 1, wherein an addition section for adding a desalting agent is provided in the fluidized bed gasification furnace system (A).
[0011]
  The invention described in claim 3 The fluidized bed gasification and melting apparatus according to claim 1, wherein the independent heat exchanger (26, 29) is a steam superheater (26), an air preheater (29) or a feed water heater (not shown).
The invention according to claim 4 is provided with a steam superheater (26) as an independent heat exchanger (26, 29), and a steam temperature measuring means (52a) and a steam flow rate at a steam outlet of the steam superheater (26). A measuring means (52b) is provided, and based on the measured values of the two measuring means (52a, 52b), the pyrolysis gas combustion furnace (45) is used so that the superheated steam temperature and superheated steam amount at the outlet of the steam superheater become a predetermined value. The fluidized bed type gasification and melting apparatus according to claim 1, further comprising a control device (56) for performing combustion control of
[0012]
  The invention according to claim 5 Char accompanying the pyrolysis gas (15) generated in the fluidized bed gasification furnace (2) provided in the gas flow path between the fluidized bed gasification furnace (2) and the pyrolysis gas combustion furnace (45). The fluidized bed type gasification according to claim 1, further comprising a separator (25) for separating the gas from the pyrolysis gas (15) and a char storage tank (34) for storing the char separated by the separator (25). It is a melting device.
  According to a sixth aspect of the present invention, the gas circulation system (a) includes:A char transport path was provided to supply char from the char storage tank (34) to the melting furnace (4).A fluidized bed gasification and melting apparatus according to claim 5.
[0013]
  The invention described in claim 7Fluidized bed gasifier using a fluid medium for combustible materials including solids(2)Pyrolysis gas obtained by pyrolysis gasification inside(15)In a fluidized bed gasification and melting method in which a solid content obtained by pyrolyzing and gasifying the combustible material is melted in a fluidized bed gasification and melting method.(2)Pyrolysis gas produced in(15)And heat exchange from the combustion heat of the combustion gas to the heat recovery medium, and then the combustion gas after the heat exchange is fluidized bed gasifier(2)For fluidizing fluidsA gas circulation system (a), and a solid content / gas processing system for melting the solid content obtained by pyrolyzing the combustible material and recovering heat from the hot gas generated at the time of melting to a heat recovery medium ( And B), and the gas circulation system (a) and the solid content / gas treatment system (B) can be operated independently.
[0014]
  In the invention according to claim 8, in the fluidized bed gasifier (2), char is generated in addition to the pyrolysis gas, and when the char is accompanied by the pyrolysis gas, the char is separated from the pyrolysis gas. 8. The fluidized bed gas according to claim 7, wherein the separated char is temporarily stored and used as a heat source for melting the solid content obtained by pyrolyzing and gasifying the stored char as a combustible material. This is a chemical melting method.
  The invention according to claim 9 is accompanied by the pyrolysis gas (15) generated in the pyrolysis gasification of the combustible material in the fluidized bed gasification furnace (2) or generated in the fluidized bed gasification furnace (2). The fluidized bed gasification and melting method according to claim 8, wherein a desalting agent is added when the char is separated from the pyrolysis gas (15) to cause a desalting reaction of the pyrolysis gas.
  The invention according to claim 10 is: When the pyrolysis gas (15) generated in the fluidized bed gasification furnace (2) is combusted and heat is recovered from the combustion heat of the combustion gas to the heat recovery medium, superheated steam is used as the heat recovery medium, The fluidized bed gasification and melting method according to claim 7, wherein the combustion control of the pyrolysis gas (15) is performed so that the steam temperature and the amount of steam superheated by the combustion heat of the combustion gas become a predetermined value.
[0015]
Thus, according to the present invention, the combustible pyrolysis gas generated in the fluidized bed gasification furnace is burned in the pyrolysis gas combustion furnace, introduced into an independent heat exchanger such as an independent superheater, and completely burned. The combustion gas recovered by an independent heat exchanger such as an independent superheater is recirculated and used as a fluidizing fluid in a fluidized bed gasifier. With this configuration, it is possible to start the fluidized bed gasification furnace or continue the operation completely separated from the operation of the downstream melting furnace and the exhaust heat recovery unit.
[0016]
According to the present invention, since the fluidized bed gasification furnace can be operated independently in a state separated from the melting furnace and the heat recovery device, during maintenance of the fluidized bed gasification furnace or the subsequent melting furnace or the like, When stopped due to a malfunction or the like, the gas circulation system including the fluidized bed gasification furnace, the solid content including the melting furnace and the heat recovery device, and the gas processing system can be operated independently (warm-up operation). This can provide a desirable state in a gas circulation system including a fluidized bed gasification furnace, a solid content including a melting furnace and a heat recovery device, and a gas processing system where it is desired to avoid temperature drop due to shutdown as much as possible.
[0017]
In addition, when the gasification melting furnace of the present invention is started, when the amount of pyrolysis gas is small or low, the air-fuel ratio of the fluidized bed gasification furnace is adjusted to a predetermined condition by adjusting the combustion amount of auxiliary fuel in the independent heat exchanger. Therefore, it is possible to quickly start the fluidized bed gasifier.
In addition, by supplying a desalting agent such as slaked lime to the fluidized bed gasification furnace and maintaining the temperature of the fluidized bed in the fluidized bed gasification furnace at 500 to 700 ° C. Chlorine contained in it and generated hydrogen chloride react with slaked lime and calcium in ash to be immobilized, and the pyrolysis gas becomes a clean gas with a low hydrogen chloride content.
[0018]
In the present invention, when a solids separator such as a cyclone is provided in the gas flow path on the downstream side of the fluidized bed gasifier, char, ash, reaction products (calcium chloride, etc.), heavy metals, etc. Is separated from the gas component, and the reaction can be promoted in the separator to further reduce the hydrogen chloride gas content. At this time, a desalting agent such as slaked lime may be supplied into the separator.
[0019]
These clean gases, such as hydrogen chloride and heavy metals, which adversely affect the operation of the gasification and melting apparatus of the present invention, including a fluidized bed gasification furnace, are circulated and used in various apparatuses constituting the gasification and melting apparatus of the present invention. Concentration and accumulation of similar components are eliminated, and there is an effect on maintenance and maintenance of the gasification and melting apparatus.
[0020]
In particular, clean pyrolysis gas with a low chlorine content that causes high-temperature corrosion of the superheater can be supplied to the independent superheater, so that high-temperature and high-pressure steam can be recovered by the independent superheater, and high-efficiency power generation can be realized.
In addition, a clean pyrolysis gas combustion furnace with low chlorine content obtained from a fluidized bed gasification furnace is placed in front of the independent superheater, which is a typical example of an independent heat exchanger, and stabilized by combustion control. High-temperature steam (about 500 ° C.) can be easily obtained, and high-efficiency power generation can be achieved.
[0021]
  AlsoGarbage can be used as a combustible material including a solid material.Garbage before being put into the fluidized bed gasifier is put into a pretreatment device such as a great dryer. At that time, the height of the piled garbage is averaged in the pretreatment device such as a great dryer. Since it can be discharged evenly from the outlet sequentially, it becomes easy to quantitatively supply waste to the fluidized bed gasifier. At the same time, since the waste having a uniform water content is sequentially fed into the fluidized bed gasification furnace in sequence, there is an advantage that it is not necessary to use auxiliary fuel for the combustion of garbage in the fluidized bed in the gasification furnace.
[0022]
At this time, as a waste drying fluid introduced into the pretreatment device, at least one of the gasification and melting devices of the present invention, such as a fluidized bed gasification furnace, a melting furnace, a heat recovery device, or an independent heat exchanger The preheated air or hot gas obtained from the above is introduced, and further, the waste-dried fluid discharged from the pretreatment device is introduced into at least one of the gasification and melting devices of the present invention. The amount discharged out of the system of the gasification melting apparatus can be reduced.
[0023]
As the fluid after the waste is dried, a part of preheated air used in the gasification furnace is used, or a hot gas discharged from an independent heat exchanger or a heat recovery device is used. When the preheated air is used for waste drying, the waste gas is supplied to the fluidized bed gasification furnace, melting furnace, and pyrolysis gas combustion furnace after drying, and the hot gas discharged from the independent heat exchanger or heat recovery device is garbage dried. When it is used for the purpose, it is supplied to a fluidized bed gasifier or a heat recovery device after the waste is dried.
In addition, the burden of purifying the fluid after drying strongly odorous waste when it is discharged into the atmosphere is reduced, and at the same time, even if this waste drying fluid leaks, it is the system of the gasification and melting apparatus of the present invention. Therefore, trouble does not occur in post-processing.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic flow of the gasification melting system of the present embodiment. The outline of this flow will be described.
Municipal waste and / or various types of waste (hereinafter sometimes referred to as garbage) input from the pretreatment facility 1 to the fluidized bed gasifier 2 are burned and separated into solid content and pyrolysis gas. After separating the solid content such as char accompanying the pyrolysis gas from the pyrolysis gas with a separator such as a cyclone separator 25, the pyrolysis gas is burned in the combustion furnace 45 in front of the independent superheater 26, which is a feature of the present invention. Is recovered by the independent superheater 26 as superheated steam. On the other hand, the ash and char in the solid content obtained in the fluidized bed gasification furnace 2 are sent to the melting furnace 4 through the separation equipment 3, and at the same time, the heat from the fluidized bed gasification furnace 2 is sent to the melting furnace 4. Solids such as char accompanied by cracked gas and the pyrolyzed gas are also supplied, and the ash in the solids obtained from the waste is melted. The hot gas obtained in the melting furnace is used for fluid heat exchange in the secondary combustion furnace 5 by the superheater 6, the evaporator 7, the air preheater 8 and the economizer 9, and then purified by the exhaust gas treatment device 10. It is processed and discharged from the chimney 31 into the atmosphere.
[0025]
In FIG. 1, the crushed garbage 11 is charged into the fluidized bed gasification furnace 2 from the charging unit 12 from the pretreatment facility 1 having a drying function and the like through the quantitative feeder 32. Under the condition that the air-fuel ratio is about 0.3 in the fluidized bed gasification furnace 2, the crushed garbage 11 is pyrolyzed by the fluidizing fluid 13, and the pyrolysis gas and char are fed from the top of the fluidized bed gasification furnace 2. It is taken out as pyrolysis gas 15. The pyrolysis gas 15 that does not contain char varies depending on the composition of the garbage, but the following components and their content (wt%) are shown as an example when the slaked lime described later is not added to the gasification furnace 2. The calorific value was 1,066 kcal / kg.
CO 12.4; CHFour  8.4; N2    22.7;
H2O 50.2; CO2  6.2; Cl2  200ppm
[0026]
In addition, combustion residues (also referred to as furnace bottom residues) such as metal, incombustibles, and char are discharged from the bottom of the gasification furnace 2 by the incombustibles / char extraction device 33, and the recyclables 14 such as metals are collected by the separation equipment 3. And ash / char mixture 16.
The pyrolysis gas 15 generated in the fluidized bed gasification furnace 2 is sent to a cyclone separator 25, where the gas component composed of the pyrolysis gas 15 and the solid component composed of ash and char accompanied by the pyrolysis gas 15 are converted. To be separated. The gas component separated by the cyclone separator 25 is combusted in a combustion furnace 45 provided in the preceding stage of the independent superheater 26. In the combustion furnace 45, only pyrolytic gas and char having high combustibility are burned, so that a high-temperature gas of about 1100 to 1200 ° C. is obtained. However, if necessary at the time of starting the gasification melting system, the auxiliary fuel 17 using kerosene, propane gas or the like may be added and burned. And this combustion heat is supplied in the superheater 26, is utilized for superheating of about 250-300 degreeC steam in the superheater 26, and about 500 degreeC superheated steam can be obtained. This steam is used in a steam turbine (not shown).
[0027]
A part of the combustion gas 23 of about 400 to 450 ° C. used in the independent superheater 26 is used as the recirculation gas 19, and merges with the high-temperature air 24 supplied to the gasifier 2 to mix the fluidized medium and the waste. Fluidizing fluid 13. The recirculation gas 19 used as the gas recirculated to the fluidized bed gasification furnace 2 needs to be pressurized to a pressure higher than that required for the fluidizing fluid 13, but the recirculation gas 19 is increased by the recirculation pump 35. Is done. As described above, the recirculation gas 19 needs to be pressurized to a pressure higher than that required for the fluidizing fluid 13 used in the gasification furnace 2, but the pyrolysis gas 15 may be increased instead of the recirculation gas 19. .
[0028]
The char separated from the pyrolysis gas 15 by the cyclone separator 25 is temporarily stored in the char service hopper 34. Further, from the furnace bottom of the gasification furnace 2, non-combustible material and char are extracted by an extraction device 33 such as a screw conveyor through a flow path formed of a water cooling jacket, and then, for example, about 250 consisting of a multistage sieve. The non-combustible material and char cooled to 0 ° C. are separated into the recyclable material 14 such as metal or metal product and the mixture 16 of ash and char by the separation equipment 3, for example, according to the particle size or specific gravity difference. The mixture 16 of ash and char is also supplied to the char service hopper 34. The combustion residue of the combustion furnace 45 is also supplied from the furnace bottom of the independent superheater 26. When a fluid medium (sand, etc.) is contained in the mixture 16 of ash and char, the mixture may be appropriately separated and returned to the gasification furnace 2. In addition, conveyance of these solid content is performed by the air current conveyance by inert gas etc.
[0029]
A mixture 16 of ash and char is sent from the char service hopper 34 to the melting furnace 4. In the melting furnace 4, ash is melted at about 1400 to 1500 ° C. by the char supplied from the char service hopper 34 and, if necessary, the combustion heat of the auxiliary fuel 17. A part of the gas component separated by the cyclone separator 25 is also supplied to the melting furnace 4 and becomes a heat source for melting ash. The molten slag 18 from the melting furnace 4 flows down to a water-cooled water tank 21 and is recovered as a granulated slag 40.
[0030]
The hot gas of about 1400 to 1500 ° C. obtained by melting the ash in the melting furnace 4 is cooled to about 1100 ° C. by the water cooling wall of the secondary combustion furnace 5, and the superheater 6, the evaporator 7, the air preheater 8 and Used for heating the economizer 9. Further, by setting the air-fuel ratio in the secondary combustion furnace 5 to about 1.3, gas components including the gas from the melting furnace 4 are completely combusted in the secondary combustion furnace 5.
[0031]
The air preheater 8 is supplied with air at normal temperature from the air blower 28, and the air at about 300 to 400 ° C. preheated by the air preheater 8 is used as pyrolysis gas, char and auxiliary fuel 17 in the independent superheater 26. Some are used as combustion air and others are sent to the diffuser tube 22 of the fluidized bed gasification furnace 2. Further, since the ash in the scattered gas is collected at the bottom of the secondary combustion furnace 5 on the most downstream side, the collected fly ash is melted by the blower or the compressed carrier air by the compressor 38 in the melting furnace 4. To be melted again.
[0032]
Further, when a desalting agent such as slaked lime is put into the ash and char mixture 16 or the melting furnace 4, the chlorine content contained in the ash or the like is removed.
The gas discharged from the secondary combustion furnace 5 is sent to the exhaust gas treatment facility 10. Although not shown in the exhaust gas treatment facility 10, a cooling tower, a back filter, a denitration catalyst tower, an activated carbon tower, and the like are arranged, so that the exhaust gas treatment facility 10 flows about 200 ° C. into the exhaust gas treatment facility 10. The gas is cooled to about 150 ° C. to increase the dust collection efficiency of the bag filter, and then denitration is performed. In addition, although the dioxin produced by the chlorine component is almost completely suppressed in the melting furnace 4 and the secondary combustion furnace 5 in a high-temperature atmosphere, the dioxin is generated between the furnace outlet and the gas processing facility 10. Dioxins to be re-synthesized are removed by a bag filter, and trace dioxins and heavy metal components are removed by a denitration catalyst tower and an activated carbon tower.
[0033]
Combustion fly ash is discharged from the exhaust gas treatment facility 10 to the chemical treatment device 36, and the chemical treatment device 36 prevents the elution of heavy metals by chelate immobilization treatment. Further, the purified gas component discharged from the exhaust gas treatment facility 10 is sent to the chimney 31 by the induction fan 30 and discharged into the atmosphere.
Although the combustion fly ash 20 collected in the exhaust gas treatment facility 10 is to be used for landfill after being treated with the chemical treatment tank 36 in FIG. 1, it may be returned to the melting furnace 4. . Further, a channel opening / closing valve 44 is provided in each fluid channel in FIG. FIG. 1 shows an example of a melting furnace 4 that melts ash by burning char or the like, but instead of the melting furnace 4, other combustion furnaces, hot air furnaces, or heating furnaces may be arranged individually. .
[0034]
  In the present invention, a desalinating agent such as slaked lime is added from an empty portion in the fluidized bed gasification furnace 2, and the chlorine component contained in the waste is chlorinated as shown in the following formula (1). Can be immobilized as calcium.
    Ca (OH)2+2HCl → CaCl2+ 2H2O (1)
  Since this reaction proceeds at an optimum temperature of 500 to 700 ° C., the temperature of the fluidized bed gasification furnace 3 is adjusted so as to be in this temperature region. This temperature adjustment is performed by controlling the amount of preheated air 24 supplied from the diffuser tube 22 and the amount of recirculated gas 19 mixed with the preheated air 24.
[0035]
As described above, since the chlorine concentration in the composition of the pyrolysis gas is about 200 ppm, about 3 to 5 moles of desalting agent such as slaked lime is added to the hydrogen chloride generated from this chlorine component in the fluidized bed gasifier. Add in 2. Here, instead of the slaked lime, other desalting agents such as quick lime, magnesium hydroxide, caustic soda and potassium may be used.
[0036]
Further, the pyrolysis gas 15 and the scattered char generated in the fluidized bed gasification furnace 2 are supplied to the cyclone separator 25 from the top of the gasification furnace 2. The reaction of the above formula (1) is performed from the fluidized bed gasification furnace 2. The process proceeds even while reaching the cyclone separator 25. Since the pyrolysis gas 15 contains an alkali component (calcium, sodium, potassium, etc.), the desalting reaction proceeds not only with the calcium component from the slaked lime added as the desalting agent but also with the alkali component. In particular, since the pyrolysis gas 15 is agitated in the cyclone separator 25, the contact efficiency between the alkali component entrained in the pyrolysis gas 15 and the chlorine component generated from the dust is good, and the reaction of the above formula (1) and this The reaction of an alkali component and a chlorine component similar to is effectively performed. According to the measured value, the hydrogen chloride concentration in the cyclone separator 25 inlet gas was 200 ppm, but the concentration in the cyclone separator 25 outlet gas was reduced to 50 ppm.
[0037]
Moreover, since the pyrolysis gas 15 and the ash / char mixture 16 are separated by the cyclone separator 25, the chlorine content is easily fixed to the ash / char mixture 16, so that the pyrolysis gas 15 supplied to the independent superheater 26 is contained in the pyrolysis gas 15. Since the chlorine content of the is further reduced, high temperature corrosion prevention of the independent superheater 26 is effective. A desalting agent such as slaked lime may be added to the cyclone separator 25.
[0038]
When the hydrogen chloride concentration in the pyrolysis gas 15 is about 50 ppm, the corrosiveness of the gas 15 hardly poses a problem. Accordingly, the pyrolysis gas 15 is used as a fuel source and burned in a combustion furnace 45 provided in the preceding stage of the independent superheater 26 to generate a hot gas of about 1100 to 1200 ° C., and a heat transfer tube (not shown) of the independent superheater 26 is shown. However, since there is almost no chlorine component, the heat transfer tube of the independent superheater 26 is not corroded.
[0039]
When combustible materials contained in conventional garbage are burned, the concentration of hydrogen chloride in the resulting combustion gas increases. High-temperature gas with high hydrogen chloride concentration is highly corrosive, so even if it is used for heating a superheater, only superheated steam at 400 ° C. can be obtained at most, so that steam that is sufficiently superheated for a steam turbine is supplied. I couldn't.
However, according to the present invention, it is possible to obtain a hot gas free from high temperature corrosion by the above-described desalting treatment using the fluidized bed gasification furnace 2 and the cyclone separator 25. Further, the high-temperature superheated steam at about 500 ° C. can be obtained from the independent superheater 26 immediately after the cyclone separator 25 by burning in the combustion furnace 45 using the high-temperature hot gas thus obtained.
[0040]
Further, the hot gas 23 at about 450 ° C. after the superheated steam is heated by the independent superheater 26 passes through the recirculation gas passage provided with the recirculation pump 35, and is supplied to the fluidized bed gasifier 2 as the recirculation gas 19. It is supplied to the air diffuser 22 and used as the fluidizing fluid 13.
Thus, the fluidized fluid 13 in the fluidized bed gasifier 2 is generally recirculated at a high temperature (about 350 to 400 ° C.) air 24 heated at the air preheater 8 or at an appropriate temperature range (about 450 ° C. or less). The gas 19 is recycled and used alone or in combination.
[0041]
Further, as shown in FIG. 4 as the independent superheater 26, the steam temperature in the steam pipe 51 at the outlet of the independent superheater 26 is detected by the thermometer 52a and the steam flow rate by the flow meter 52b, and the temperature is set to a predetermined temperature. The controller 56 reduces the temperature supplied to the pyrolysis gas 15 and the connection of the heat transfer pipe 52 of the independent superheater 26 so that the amount of steam is constant regardless of the nature of the waste and the amount of supply. The on-off valves 57 and 58 adjust the supply amount of the cooling water 55 to the vessel 53. In this way, the amount of superheated steam obtained in the independent superheater 26 can be stabilized, and drive control of a steam turbine (not shown) is facilitated. Moreover, in this invention, it replaces with the independent superheater 26 shown in FIG. 1, and facilities for fluid heating, such as an air preheater and a water heater, can be installed.
[0042]
The pretreatment device 1 is a great-type drying device, and a detailed view thereof is shown in FIG. FIG. 5A is a longitudinal cross-sectional view of the pretreatment device 1, and FIG. 2B is a diagram showing the state of dust accumulation as viewed from the direction of line AA in FIG. A casing 1c having a waste inlet 1a provided at one end of the ceiling of the pretreatment device 1 and a heat insulating material provided with a waste outlet 1b at the lower end of the side wall at the other end, and a movable grate 61 at the bottom of the casing 1c, A plurality of the fixed greats 62 are alternately arranged in parallel so as to partially overlap each other. The movable grate 61 is fixed to a movable frame 63 extending from the dust input port 1a to the discharge port 1b over the entire bottom surface of the casing 1c, and the fixed grate 62 is supported and fixed to the casing 1c at a location not shown. On the support shaft 64, the movable frame 63 reciprocates in the direction of the arrow by an extendable arm 67 driven and controlled by the hydraulic cylinder 66.
[0043]
Therefore, as shown in FIG. 5 (a), the waste introduced from the waste inlet 1a accumulates in a mountain shape having a vertex on the inlet 1a side, but moves toward the waste outlet 1b by the movable grate 61. Then, the heights of the mountain-shaped accumulated garbage are averaged in the casing 1c, and are sequentially discharged from the discharge port 1b evenly. Therefore, there is an effect that it becomes easy to quantitatively supply the garbage to the gasification furnace 2 by the quantitative feeder 32 at the next stage.
[0044]
In FIG. 5 (b), the portion where the dust does not diffuse sufficiently is the blind grade (having no holes) in the lower grade in the vicinity of the dust inlet so that the air flow can be blocked.
Below the movable frame 63, two chambers 69 and 70 are formed by a partition wall 68, and a waste drying fluid is introduced from the chamber 69 on the dust discharge port 1b side. Since the drying fluid is ejected from a large number of holes provided in the movable grate 61 or the fixed grate 62 toward the dust, the dust is dried. As the waste drying fluid, hot air may be newly introduced. Any one of the gasification and melting systems, for example, the fluidized bed gasification furnace 2, the melting furnace 4, the secondary combustion furnace 5, or the air. A hot gas or preheated air obtained from the preheater 8 or the like may be introduced. By this pretreatment device 1, for example, waste having a water content of about 50% by weight (combustible content 40% by weight, ash content 10% by weight) is dried to become a waste having a water content of about 30% by weight.
[0045]
The waste-dried fluid discharged from the pretreatment device 1 is one of the devices of the present gasification melting system, for example, the fluidized bed gasification furnace 2, the melting furnace 4, the secondary combustion furnace 5, or the pyrolysis gas combustion furnace 45. This reduces the amount of waste discharged outside the system of this system, reduces the burden of purifying the odor-rich waste-dried fluid for air discharge, and at the same time, waste-drying fluid. Even if it leaks to the fixed-quantity feeder 32 side, since it is in the system of this system, trouble does not arise in post-processing.
Since the waste-dried fluid has a high water content, it is quickly cooled after being discharged from the pretreatment device 1 and circulated and supplied to each device at a temperature lower than the dew point of the corrosive component contained in the fluid. Things are desirable.
[0046]
In addition, when waste that is non-uniform in quantity and whose water content varies greatly is introduced into the gasifier, for example, when waste with a moisture content of about 50% is put into the gasifier 2 at once. Although the combustion of waste cannot be sustained without the auxiliary fuel, in the present invention, by using a great drying device as the pretreatment device 1, the height of the dust accumulated in a mountain shape is movable grade 61 and fixed grade. 62 is averaged over and discharged from the outlet 1b evenly and dried at the same time, so that the quantitative supply of the waste to the gasification furnace 2 by the quantitative supply machine 32 is facilitated and the moisture content is uniform. Since the converted waste is introduced evenly, there is an advantage that it is not necessary to use auxiliary fuel for the combustion of waste in the fluidized bed in the gasifier.
[0047]
In addition, there is a pretreatment device that uses a rotary kiln to dry waste, but the plastic inside the waste tends to adhere to the inside of the kiln and the kiln accessories. When the working air is introduced, a part of the dust adhering to the inside of the kiln burns and partial gasification occurs, so that the calorific value of the pyrolysis gas obtained in the gasification furnace is reduced. The above-mentioned great pretreatment device 1 does not have such a problem.
[0048]
In the gasification and melting system shown in FIG. 1, the combustible pyrolysis gas 15 generated in the fluidized bed gasification furnace 2 is used by the combustion furnace 45 and possibly the auxiliary fuel 17 before being introduced into the independent superheater 26. And burn completely. A part of the combustion gas 23 used for heat recovery in the independent superheater 26 is recirculated as a fluidizing fluid in the fluidized bed gasification furnace 2. Therefore, the fluidized bed gasification furnace 2 is completely separated from the operation of the melting furnace 4 and the secondary combustion unit 5 which is the exhaust heat recovery device disposed downstream of the fluidized bed gasification furnace 2. It is possible to start or continue operation.
[0049]
For example, components of the melting furnace 4 at a high temperature of about 1400 to 1500 ° C. often need to be replaced, or the melting furnace 4 is shut down for the purpose of removing clinker deposited on the inner wall of the melting furnace 4. However, even when the operation of the melting furnace 4 and the secondary combustion section 5 that is an exhaust heat recovery device is stopped due to failure repair or repair work, the melting furnace 4 and the secondary The fluidized bed gasification furnace 2 and the independent superheater 26 can be operated separately from the operation of the combustion unit 5 or the exhaust gas purification equipment 10.
[0050]
At this time, the pyrolysis gas 15 from the fluidized bed gasification furnace 2 is not only recirculated to the fluidized bed gasification furnace 2, but also introduced into the vicinity of the superheater 6 of the secondary combustion furnace 5 that is stopped or exhaust gas. It can be introduced into the processing facility 10. Further, the combustion gas 37 in the independent superheater 26 before heat exchange is introduced into the upstream area of the superheater 6 of the secondary combustion furnace 5 by the blower 35, and for example, between the superheater 6, the steam drum 43, and the independent superheater 26. It can be used to heat boiler water and steam that are circulating.
[0051]
The char component obtained by separation with the cyclone separator 25 or the ash / char mixture 16 obtained from the bottom of the fluidized bed gasification furnace 2 is stored in the char service hopper 34, and the melting furnace 4 starts operation again. You can use this when you do.
Similarly, when the fluidized bed gasification furnace 2 and the independent superheater 26 side break down or when inspection / repair is performed, the melting furnace 4 and the secondary combustion furnace 5 side can be operated independently.
[0052]
Moreover, when starting or restarting this refuse gasification melting system, the fluidized bed gasification furnace 2 is first started. Since pyrolysis gas 15 is not generated at the initial stage of startup, combustion gas 23 is generated by burning auxiliary fuel 17 of independent superheater 26 and used as fluidizing fluid 13. When the pyrolysis gas 15 is generated, the amount of the auxiliary fuel 17 is decreased to adjust the combustion gas 23 so that the air-fuel ratio is suitable for fluidized bed gasification. However, if the calorific value of the crushed waste 11 is high, the amount of heat of the pyrolysis gas 15 is also high, and the auxiliary fuel 17 may be unnecessary because the pyrolysis gas 15 burns by itself.
[0053]
In this way, when starting up the entire refuse gasification and melting system, when the pyrolysis gas 15 is a small amount or at a low temperature, the amount of combustion of the auxiliary fuel 17 in the independent superheater 26 is adjusted to adjust the fluidizing fluid 13 to a predetermined condition. Therefore, the fluidized bed gasification furnace 2 can be started quickly.
This makes it possible to easily and quickly generate and operate the fluidized fluid 13 necessary for starting up the fluidized bed gasifier 2, and thus the fluidized bed gasifier 2 and the entire gasification and melting system. Can be quickly started or restarted.
[0054]
Another embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 2 shows an example in which the cyclone separator 25 for separating the char in the pyrolysis gas 15 shown in FIG. 1 is not installed. Since other configurations are the same as those shown in FIG. 1, their descriptions are omitted.
In the example shown in FIG. 3, an independent air preheater 29 is installed instead of the independent superheater 26, and a gas cooling tower 27 provided with the air preheater 8 is provided on the downstream side of the gas flow in the secondary combustion furnace 5. This is an example of arrangement. The installation position of the air preheater 8 may be on the downstream side of the gas flow in the gas cooling tower 27. Further, a spray nozzle 42 for spray water 41 is provided on the downstream side of the gas flow of the air preheater 8 in the gas cooling tower 27. The other configuration shown in FIG. 3 is the same as that shown in FIG. Moreover, you may install the cyclone separator 25 for isolate | separating the char in the pyrolysis gas 15 shown in FIG. 2 in the tower | column top exit of the gasification furnace 2 of the example shown in FIG.
[0055]
  In the example shown in FIG. 3, the gas cooling / melting system is started or the gas cooling tower on the melting furnace 4 and the downstream side thereof.27 sideWhen the operation is stopped, the air supplied from the air blower 28 is supplied to the independent air preheater 29 directly from the bypass passage 47 bypassing the air preheater 8.
[0056]
As in the system shown in FIG. 3, even when the water injection type gas cooling tower 27 is installed without installing the secondary combustion furnace 5 shown in FIG. The gas circulation system on the gasification furnace 2 side or the gas treatment system on the melting furnace 4 side can be operated independently, and each system can be operated independently during maintenance or failure, or the fluidized bed gasification furnace 2 and the gas. There is an effect that the chemical melting system can be started or restarted quickly.
[0057]
Further, the example shown in FIG. 2 in which the cyclone separator 25 provided in the system shown in FIG. 1 is not provided is shown in FIG. 2, but the example shown in FIG. 3 and other independent superheaters 26 in FIG. In addition, the cyclone separator 25 may or may not be installed when a fluid heating facility such as an air preheater or a water heater is provided.
[0058]
【The invention's effect】
According to the present invention, the fluidized bed gasification furnace section can be operated independently in a state separated from the melting furnace and the heat recovery device. It is possible to continue operation (warm-up operation) independently even when stopping at. In addition, the fluidized bed furnace can be quickly started up to a steady state, and there is an effect that the entire gasification and melting apparatus can be started and restarted quickly.
[0059]
  Furthermore, fluidized bed gasifierClean from less chlorineClean gasIndependent heat exchangerBy using it in a circulating manner, it does not adversely affect operation, including fluidized bed gasifiers.Hydrogen chloride and heavy metalsConcentration and accumulation of components are eliminated, and system maintenance and maintenance are effective. In particular, clean pyrolysis gas with less hydrogen chloride, which causes high-temperature corrosion of superheaters, is supplied to independent heat exchangers such as independent superheaters. This makes it possible to collect high-temperature and high-pressure steam in an independent superheater, and stabilize the amount of high-temperature superheated steam in the independent superheater by controlling the combustion of the pyrolysis gas in the previous stage of the independent superheater. Therefore, highly efficient power generation can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow diagram of a fluidized bed gasification melting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flow diagram of a fluidized bed gasification melting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flow diagram of a fluidized bed gasification melting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an independent superheater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram of a pretreatment device according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Pretreatment equipment 2 Fluidized bed gasifier
3 Sorting equipment 4 Melting furnace
5 Secondary combustion furnace 6 Superheater
7 Evaporator 8 Air preheater
9 economizer 10 exhaust gas treatment equipment
25 Cyclone separator 26 Independent superheater
27 Gas cooling tower 29 Independent air preheater
33 Incombustible / Char Extractor 34 Char Service Hopper
45 Combustion furnace

Claims (10)

固形物を含む可燃物を流動媒体を用いて熱分解ガス化する流動床ガス化炉を備えた流動床ガス化炉統と、流動床ガス化炉で得られた前記可燃物を熱分解ガス化して得られた固形分を溶融する溶融炉と流動床ガス化炉及び/又は溶融炉で得られる熱ガスを用いて熱回収する熱回収装置と前記少なくともいずれかの装置から排出する排ガスを浄化処理する排ガス浄化装置を備えた固形分・ガス処理系統とからなる流動床式ガス化溶融装置において、
流動床ガス化炉系には流動床ガス化炉で生成した熱分解ガスを燃焼させる熱分解ガス燃焼炉と、該燃焼炉の燃焼ガスを用いて熱交換をする独立熱交換器と、該独立熱交換器での熱交換の後の燃焼ガスを流動床ガス化炉へ送り、流動化流体とするための再循環ガス流路を含むガス循環系統を設け、
該ガス循環系統と前記固形分・ガス処理系統は各々が単独でも運転可能な構成であることを特徴とする流動床式ガス化溶融装置。
Combustibles and fluidized-bed gasification furnace system integrated with a fluidized-bed gasification furnace for pyrolysis gasification in a fluidized medium, the combustible material to the pyrolysis gas obtained in a fluidized bed gasifier comprising solid Purification of the exhaust gas discharged from at least one of the above-mentioned apparatus and a heat recovery apparatus that recovers heat using a melting gas, a fluidized bed gasification furnace and / or a hot gas obtained in the melting furnace In a fluidized bed gasification and melting device consisting of a solid content and gas processing system equipped with an exhaust gas purification device for processing ,
The fluidized bed gasifier system integration and pyrolysis gas combustion furnace for combusting the pyrolysis gas produced in the fluidized-bed gasification furnace, a separate heat exchanger for heat exchange with the combustion gas of the combustion furnace, the A gas circulation system including a recirculation gas flow path for sending combustion gas after heat exchange in an independent heat exchanger to a fluidized bed gasification furnace and making it a fluidized fluid,
The fluidized bed type gasification and melting apparatus, wherein the gas circulation system and the solid content / gas treatment system can be operated independently .
流動床ガス化炉系に脱塩剤を添加する添加部を設けたことを特徴とする請求項1記載の流動床式ガス化溶融装置。Fluidized-bed gasification and melting apparatus according to claim 1, characterized in that a addition unit for adding a dechlorinating agent into the fluidized bed gasification furnace system integration. 独立熱交換器は蒸気過熱器、空気予熱器または給水加熱器であることを特徴とする請求項1記載の流動床式ガス化溶融装置。  The fluidized bed gasification and melting apparatus according to claim 1, wherein the independent heat exchanger is a steam superheater, an air preheater or a feed water heater. 独立熱交換器として蒸気過熱器を設置し、該蒸気過熱器の蒸気出口部に蒸気温度計測手段及び蒸気流量計測手段を設け、該2つの計測手段の計測値に基づき、蒸気過熱器出口の過熱蒸気温度と過熱蒸気量が所定値になるように熱分解ガス燃焼炉の燃焼制御を行う制御装置を設けたことを特徴とする請求項1記載の流動床式ガス化溶融装置。  A steam superheater is installed as an independent heat exchanger, steam temperature measuring means and steam flow rate measuring means are provided at the steam outlet of the steam superheater, and the superheater at the outlet of the steam superheater is based on the measured values of the two measuring means. 2. A fluidized bed gasification and melting apparatus according to claim 1, further comprising a control device for performing combustion control of the pyrolysis gas combustion furnace so that the steam temperature and the amount of superheated steam become predetermined values. 動床ガス化炉と熱分解ガス燃焼炉との間のガス流路に設けた、流動床ガス化炉で生成した熱分解ガスに同伴されるチャーを熱分解ガスと分離する分離器と、該分離器で分離されたチャーを貯留するチャー貯留槽を設けたことを特徴とする請求項1記載の流動床式ガス化溶融装置。 Provided in the gas flow path between the flow fluidized bed gasification furnace and the pyrolysis gas combustion furnace, the char entrained in the pyrolysis gas produced in the flow fluidized bed gasification furnace and a separator for separating the pyrolysis gases The fluidized bed gasification and melting apparatus according to claim 1 , further comprising a char storage tank for storing the char separated by the separator . 前記ガス循環系統には、チャー貯留槽から溶融炉にチャーを供給できるチャー搬送路を設けたことを特徴とする請求項5記載の流動床式ガス化溶融装置。 6. The fluidized bed gasification and melting apparatus according to claim 5, wherein the gas circulation system is provided with a char conveyance path capable of supplying char from a char storage tank to a melting furnace . 固形物を含む可燃物を流動媒体を用いて流動床ガス化炉内で熱分解ガス化して得られる熱分解ガスを熱源として熱回収媒体に熱回収し、前記可燃物を熱分解ガス化して得られた固形分を溶融する流動床式ガス化溶融方法において、
流動床ガス化炉で生成した熱分解ガスを燃焼させて、該燃焼ガスの燃焼熱から熱回収媒体に熱交換をした後、熱交換の後の燃焼ガスを流動床ガス化炉の流動媒体の流動化流体として用いるガス循環系統と、前記可燃物を熱分解ガス化して得られた固形分を溶融して、該溶融時に生成した熱ガスから熱回収媒体に熱回収する固形分・ガス処理系統とを設け、前記ガス循環系統と固形分・ガス処理系統を単独でも運転可能にすることを特徴とする流動床式ガス化溶融方法。
Heat recovery is performed on a heat recovery medium using pyrolysis gas obtained by pyrolysis gasification in a fluidized bed gasification furnace using a fluid medium as a heat source, and the combustible substance is obtained by pyrolysis gasification. In a fluidized bed type gasification melting method for melting the obtained solid content,
After the pyrolysis gas generated in the fluidized bed gasification furnace is combusted and heat exchange is performed from the combustion heat of the combustion gas to the heat recovery medium, the combustion gas after the heat exchange is used as the fluidized medium of the fluidized bed gasification furnace. and use are gas circulation system as a fluidizing fluid, said combustibles and by melting solid obtained by pyrolysis gasification, solid-gas process for heat recovery in heat recovery medium from the heat gas generated during the melting A fluidized bed type gasification and melting method, characterized in that a gas circulation system and a solid content / gas treatment system can be operated independently .
流動床ガス化炉で生成したチャーを同じく流動床ガス化炉で生成した熱分解ガスから分離した後、該分離したチャーを一旦、貯留しておき、該貯留してあるチャーを可燃物として熱分解ガス化して得られた固形分を溶融する熱源として用いることを特徴とする請求項記載の流動床式ガス化溶融方法。After separating the char generated in the fluidized bed gasification furnace from the pyrolysis gas also generated in the fluidized bed gasification furnace, the separated char is temporarily stored, and the stored char is heated as a combustible material. fluidized-bed gasification and melting method according to claim 7, which comprises using a solid obtained by decomposing a gas as a heat source you melt. 流動床ガス化炉内での前記可燃物の熱分解ガス化時または流動床ガス化炉で生成した熱分解ガスに同伴されるチャーを熱分解ガスと分離する時に脱塩剤を添加し、熱分解ガスの脱塩反応を行わせることを特徴とする請求項記載の流動床式ガス化溶融方法。When a pyrolysis gasification of the combustible material in the fluidized bed gasification furnace or a char accompanying the pyrolysis gas generated in the fluidized bed gasification furnace is separated from the pyrolysis gas, a desalting agent is added, 9. The fluidized bed gasification melting method according to claim 8 , wherein a desalting reaction of the cracked gas is performed. 流動床ガス化炉で生成した熱分解ガスを燃焼させて、該燃焼ガスの燃焼熱から熱回収媒体に熱回収する際に、該熱回収媒体として過熱蒸気を用い、前記燃焼ガスの燃焼熱により過熱される蒸気温度と蒸気量が所定の値となるように熱分解ガスの燃焼制御を行うことを特徴とする請求項記載の流動床式ガス化溶融方法。When the pyrolysis gas generated in the fluidized bed gasification furnace is burned and heat is recovered from the combustion heat of the combustion gas to the heat recovery medium, superheated steam is used as the heat recovery medium, and the combustion heat of the combustion gas The fluidized-bed gasification and melting method according to claim 7 , wherein combustion control of the pyrolysis gas is performed so that the temperature and amount of steam to be superheated have a predetermined value.
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