JP3837687B2 - ガス化溶融システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス化溶融システムに係り、特に、都市ごみおよび／または廃棄物（以下、ごみと記述する。）を熱分解して生成するチャーおよび可燃ガスを燃焼させることにより、焼却飛灰の溶融を行うのに好適なガス化溶融システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス化溶融システムを説明する。ごみをごみ供給装置により熱分解ガス化炉へ供給する。熱分解ガス化炉の内部では、熱分解によりチャーまたは飛灰等の固形分と熱分解ガスが発生する。セパレータでは、熱分解ガスからチャーを分離し、チャーをチャーホッパへ一時貯留し、また、熱分解ガスは溶融システムのサイクロンファーネスへ供給される。
【０００３】
サイクロンファーネスでは、チャーなどの燃焼性固形分と熱分解ガス、場合によっては補助燃料を用いて高温燃焼をおこない、灰分の溶融を行う。溶融物となった灰分はスラグ受部から溶融スラグとして抜き出され、水破水槽にて水による冷却を行い、水破スラグとなる。
【０００４】
一方、高温燃焼によって生成し、溶融システムから排出された高温の燃焼排ガスは、ガス冷却室にて減温された後、バグフィルタで飛灰や重金属成分や、ダイオキシン等を除去した後、誘引通風機を経て煙突から大気へ放出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来方式には、以下の問題があった。
すなわち、スラグ排出管出口は、水によりシールされているため、ガスの循環が乏しく、サイクロンファーネスにおいて発生した高温の燃焼排ガスは、殆どスラグタップ部、およびスラグ受部付近を経由することなく、２次燃焼室へ移動してしまう。
【０００６】
そのため、スラグタップ部およびスラグ受部に設けられたスラグ排出管付近の温度が低下し、それによりスラグが固化し、スラグタップ部およびスラグ排出管において閉塞する恐れがあった。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点を解消するためになされたもので、廃棄物などのごみを熱分解し、熱分解ガスや焼却飛灰を燃焼溶融するシステムにおいて、スラグタップ部付近の温度を、スラグが固化しない温度に制御し、溶融炉からスラグを安定して排出できるガス化溶融システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のガス化溶融システムは、廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解ガス化炉と、前記熱分解ガスが燃焼して生成する焼却飛灰を溶融するとともに、未燃分を燃焼させる燃焼室を有する溶融炉とを備えたガス化溶融システムにおいて、前記燃焼室にスラグスクリーンを設け、前記スラグスクリーン前段側の燃焼ガスをスラグ排出部近傍からスラグスクリーン後段側へバイパスして供給する供給配管を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記ガス化溶融システムにおいて、前記スラグ排出部付近の温度に基づいて、前記スラグスクリーンに流す水量の増減および補助バーナの運転を制御する制御手段を具備し、前記制御によって前記スラグスクリーンに付着するスラグの厚さが調節されることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、具体的に、スラグスクリーン前段側のスラグ排出管と、後段側の２次燃焼室側とを、バイパス配管で接続したので、高温の燃焼ガスを、スラグタップ部およびスラグ受部付近を経由させ、２次燃焼室へ移動させることにより、スラグタップ部およびスラグ受部に設けられたスラグ排出管付近が、高温に維持される。
【００１２】
さらに、高温の燃焼ガスのスラグ排出管への流れができることから、スラグ受部上のスラグの流れが、その高温燃焼ガスと同伴されるようになる。それにより、スラグが滞留することもなくスムーズに流れることから、スラグ受部のスラグの固化や、スラグタップおよびスラグ排出管のスラグによる閉塞が防止される。
【００１３】
また、スラグ排出管付近での温度をもとに、スラグスクリーンに流す水量の増減、および補助バーナの運転を制御し、スラグスクリーンに付着するスラグの厚さを調節することにより、スラグスクリーン部で区分される前段側と、後段側の２次燃焼室との排ガス差圧を調節し、スラグ排出管と２次燃焼室とを接続した配管を通る排ガス量を制御し、スラグタップ部およびスラグ排出管の温度をスラグによる閉塞が起きない温度に保つことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
まず、全体構成を説明する。図４は、本発明のガス化溶融システムの一実施形態の全体構成を示す図である。
【００１５】
図４において、本実施形態のガス化溶融システムは、熱分解ガス化炉へごみを供給する供給装置１、供給されたごみを熱分解し、灰溶融の燃料となるガスおよびチャーを生成する熱分解ガス化炉２、熱分解により発生したガスとチャーを分離するセパレータ３、セパレータ３で分離されたチャーを一時貯留するホッパ４などを備えている。
【００１６】
さらに、本実施形態のガス化溶融システムは、サイクロンファーネス、スラグタップ、スラグ排出管、スラグスクリーン、補助バーナ、２次燃焼室で構成され、熱分解ガスやチャー、場合によっては補助燃料の燃焼により焼却飛灰の溶融を行う溶融炉５、溶融され炉底部より溶融スラグとして排出された燃焼飛灰を水によって冷却し水破スラグとする水破水槽６、溶融炉５の燃焼により得られた燃焼ガスから熱回収を行う空気予熱器７、熱回収後の燃焼ガスから飛灰、重金属、ダイオキシン等の除去を行うバグフィルタ８、風道のガスを誘導するために設ける誘引通風機９、焼却後のガスを大気へ放出する煙突１０などを備えている。
【００１７】
次に、図１に本発明における溶融炉５の構成を示す。
本図に示すように、溶融炉５には、供給された熱分解ガスおよびチャーの燃焼によって燃焼飛灰の溶融を行うサイクロンファーネス１１、溶融スラグをスラグ排出管へ導くスラグタップ１２ａ、１２ｂ、炉底部より水破水槽へ溶融スラグを供給するスラグ排出管１３、排出された溶融スラグを水にて冷却し、水破スラグを生成する水破水槽１４などを備えている。
【００１８】
さらに、溶融炉５には、炉内温度の調整、および、スラグスクリーンに付着するスラグの厚さを調整する補助バーナ１５、配管内に冷却水を流し、２次燃焼室へ移動しようとするスラグを冷却固化し、排ガス中のスラグを除去するスラグスクリーン１６、未燃ガスを完全燃焼させる２次燃焼室１７などを具備している。
【００１９】
また、溶融炉５は、スラグスクリーン前段側２５のスラグ排出管１３と、スラグスクリーン後段側の２次燃焼室１７を接続するバイパス配管１８、スラグスクリーン前段側２５の温度を計測する温度計測装置の設置箇所１９、スラグスクリーン前段側２５と後段側の燃焼室１７との差圧を測定する差圧測定装置の設置箇所２０ａ、２０ｂ、スラグタップ１２ａより落ちるスラグを受けるスラグ受部２１、スラグタップ１２ａ、１２ｂやスラグスクリーン１６を冷却するための冷却水を流す冷却水管２２、冷却水管２２を流れる冷却水の流量を調節する冷却水流量調節弁２３などから構成される。
【００２０】
このような構成で、本実施形態では、スラグ排出管１３と２次燃焼室１７を、バイパス配管１８により接続を行った。これにより、従来、スラグタップ１２ｂおよびスラグ排出管１３を経由することなく２次燃焼室１７へ移動していた１３００℃前後の排ガスが、スラグタップ１２ｂおよびスラグ排出管１３を経由し、バイパス配管１８を通り２次燃焼室へ移動する。そのため、スラグタップ１２ｂおよびスラグ排出管１３は、一般的なスラグの固化が始まる温度の１２００℃以上に保たれ、スラグの固化によるスラグ排出不良を防ぐことができる。
【００２１】
さらに、１３００℃前後の排ガスが、スラグ受部２２の上部をなめるように流れることから、スラグの排出方向への流れは、温度を維持しつつ押し出すように作用するため、滞留もなくスムーズな排ガス流れが形成できる。
【００２２】
また、スラグスクリーン前段側２５の温度を計測する温度計測装置設置箇所１９の温度により、スラグスクリーン１６を流れる冷却水量を、冷却水流量調節日弁２３を制御することにより調節する。
【００２３】
制御の参考例を下記に示す。
温度計測箇所１９の温度をＴとする。
＊（Ｔ≦１２００℃）の場合
冷却水流量調節弁開度（大）
スラグスクリーン冷却水量→多量となる。
＊（１２００℃＜Ｔ）の場合
冷却水流量調節弁開度（小）
スラグスクリーン冷却水量→少量となる。
【００２４】
スラグスクリーン冷却水量の変化により、スラグスクリーン１６に付着するスラグ厚さを調節する。スラグスクリーン冷却水量によるスラグ厚さの変化は下記の通りとなる。
＊ 冷却水量→多量＝スラグ付着厚さ→厚くなる。
＊ 冷却水量→少量＝スラグ付着厚さ→薄くなる。
【００２５】
また、スラグ付着量を減らす場合は、補助バーナ１５によりスラグスクリーン１６を加熱し、スラグを再溶融させる。スラグ厚さの変化により、スラグスクリーン前段側２５と２次燃焼室１７間に圧力差を生じさせる。スラグ厚さの変化による圧力差は下記の通りとなる。
【００２６】
圧力測定箇所２０ａと２０ｂの差圧をΔＰとする。
＊ スラグ厚さ→厚＝ΔＰ→大となる。
＊ スラグ厚さ→薄＝ΔＰ→小となる。
【００２７】
圧力差が生じたことにより、バイパス配管１８を通過する排ガス量が変化する。圧力差によるバイパス配管１８の通過排ガス量は下記の通りとなる。
通過排ガス量をＦとする。
＊ ΔＰ→大＝Ｆ→多くなる。
＊ ΔＰ→小＝Ｆ→少くなる。
【００２８】
上記に示した通過排ガス量Ｆにより、Ｔは下記の通りとなる。
＊ Ｆ→多＝Ｔ→高くなる（排ガス温度に近づく）。
＊ Ｆ→少＝Ｔ→低くなる。
【００２９】
上記の様に、バイパス配管１８を通る排ガス量を調節し、スラグタップ１２ｂおよびスラグ排出管１３の温度を制御することにより、スラグの固化によるスラグ排出不良を防ぐことができ、安定したスラグの排出を行うことが可能となる。
【００３０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
図２は、本発明の他の実施形態の溶融炉の構成を示す図である。図において、符号１１〜２３は、図１の実施形態と同様の装置および箇所を示すものとする。
【００３１】
本実施形態では、バイパス配管１８に流れる排ガス量を調節するコンプレッサ２４を備えている。コンプレッサ２４により、バイパス配管１８を通る排ガス量を調節することができる。
【００３２】
そのため、図１の実施形態と同様に、スラグタップ１２ｂおよびスラグ排出管１３の温度を制御し、スラグの固化によるスラグ排出不良を防ぐことができ、安定したスラグの排出を行うことが可能である。
また、バイパス配管１８にダンパを設置して通過排ガスを制御してもよい。
【００３３】
図３は、本発明における溶融炉を横方向に切断した断面図で、補助バーナ１５とスラグスクリーン１６との概略位置関係を示す図である。
スラグスクリーン１６は、配管内に冷却水を流し、２次燃焼室１７へ移動しようとするスラグを冷却固化し、排ガス中のスラグを除去するためのものである。また、補助バーナ１５によって、炉内温度の調整、および、スラグスクリーンに付着するスラグの厚さが調整される。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、高温の燃焼ガスを利用して、スラグ受部表面やスラグタップ部の温度制御を行うため、スラグ固化によるスラグ排出部の閉塞が防止されるので、ガス化溶融システムの安定した連続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における溶融炉の構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態における溶融炉の構成図である。
【図３】本発明における溶融炉を横方向に切断した断面図である。
【図４】本発明のガス化溶融システムの一実施形態の全体構成図である。
【符号の説明】
１ 供給装置
２ 熱分解ガス化炉
３ セパレータ
４ ホッパ
５ 溶融炉
６ 水破水槽
７ 空気予熱器
８ バグフィルタ
９ 誘引通風機
１０ 煙突
１１ サイクロンファーネス
１２ａ、１２ｂ スラグタップ
１３ スラグ排出管
１４ 水破水槽
１５ 補助バーナ
１６ スラグスクリーン
１７ ２次燃焼室
１８ バイパス配管
１９ 温度計測個所
２０ａ、２０ｂ 圧力測定個所
２１ スラグ受部
２２ 冷却水管
２３ 冷却水流量調節弁
２４ コンプレッサ
２５ スクリーン前段側

Claims (1)

1. 廃棄物を熱分解して熱分解ガスを生成する熱分解ガス化炉と、前記熱分解ガスが燃焼して生成する焼却飛灰を溶融するとともに、未燃分を燃焼させる燃焼室を有する溶融炉とを備えたガス化溶融システムにおいて、前記燃焼室にスラグスクリーンを設け、前記スラグスクリーン前段側の燃焼ガスをスラグ排出部近傍からスラグスクリーン後段側へバイパスして供給する供給配管を備え、前記スラグ排出部付近の温度に基づいて、前記スラグスクリーンに流す水量の増減および補助バーナの運転を制御する制御手段を具備したことを特徴とするガス化溶融システム。

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