JP3963371B2 - ガス変換溶融炉 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ごみなどの廃棄物を熱分解した際に発生する熱分解残渣を、可燃ガスに変換するとともに灰分を熔融するためのガス変換溶融炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２００１−９８２８２号公報
【０００３】
従来、都市ごみ等の廃棄物は焼却及び埋設処理されていたが、近年では廃棄物を熱分解炉により熱分解し、その熱分解ガスや熱分解オイルを燃料ガスとして回収するガス変換溶融炉が開発されている。その一例が特許文献１に開示されている。
【０００４】
この特許文献１にも記載されているとおり、廃棄物を熱分解すると熱分解ガスや熱分解オイルのほかに、多量の炭素分と灰分とを含む熱分解残渣が発生する。この熱分解残渣は粉砕されたうえで旋回流式の溶融炉内に吹き込まれ、炉体の上部から供給される酸素により炭素分は部分燃焼されてガス化され、灰分は溶融されてスラグとして取り出されている。
【０００５】
ところが、熱分解残渣を旋回流式の溶融炉内に吹き込むと、ガス流速が大きいために炉内での滞留時間を充分に取ることができず、熱分解残渣に含まれる灰分を充分に回収することができないままスラグ化されてしまうという問題があった。また炉内での滞留時間を十分に確保するためには炉体を大型化しなければならず、放熱量が大きくなり、消費エネルギーも増大するという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、炉体を大型化することなく、熱分解残渣中の灰分を充分にスラグとして回収することができるガス変換溶融炉を提供するためになされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明のガス変換溶融炉は、傾斜させた炉体の基部上方に熱分解残渣の投入口を設け、炉体内部を基部から出口に向かって、その熱分解残渣を部分燃焼して可燃性ガスを生成する主ガス化ゾーンと、その熱分解残渣の灰分を溶融する後ガス化・溶融ゾーンとに形成したガス変換溶融炉であって、その主ガス化ゾーンを熱分解残渣が溶融することなく部分燃焼して可燃性ガスを生成する温度に、また後ガス化・溶融ゾーンを残留炭素がガス化し灰分が溶融する１２００〜１５００℃の温度に加熱するための多数のバーナを天井面に配置するとともに、前記主ガス化ゾーンにおいて、熱分解残渣の内部から酸化反応を生じさせて前記可燃性ガスを生成させるため、炉体の基部下側の前記熱分解残渣が落下する部分には炉体の出口側に向かって酸素もしくは酸素及び空気を供給する酸素供給手段を設け、かつその酸素供給手段の上面には、投入された熱分解残渣を炉体の出口側に向かって押し出すとともに、当該上面をクリーニングするプッシャーを設け、さらに出口側に前記可燃性ガスの取出し口を設けたことを特徴とするものである。
なお、酸素供給手段をユニットとし、炉体に対して着脱自在とすることが好ましい。更に、炉体の傾斜角を水平面に対して２〜１５°とすることが好ましい。
【０００８】
本発明のガス変換溶融炉は、ゆるやかに傾斜させた炉体の基部上方から熱分解残渣を投入し、傾斜させた炉体内部を移動させる間に、炉体の基部下側に設けた酸素供給手段から供給される酸素もしくは酸素及び空気と反応させて熱分解残渣中の炭素分を可燃ガスとして回収する。このため従来のような旋回流式の炉とは異なり、炉体を大型化しなくても十分な滞留時間を確保することができる。このため灰分を十分に回収することができ、スラグ化率を高めることができる。また従来とは異なり酸素供給手段を炉体の基部下側に設けたので、投入された熱分解残渣の内部から酸化反応を生じさせることができ、ガス化しないまま排出される炭素分を減少させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、１は水平面に対して２〜１５°の角度で傾斜させた炉体であって、その天井面には多数のバーナー８が設置されている。バーナー８はフレームが広く拡がる広角バーナーであることが好ましく、炉体１の基部側の主ガス化ゾーン９を９００℃前後、それに続く後ガス化・溶融ゾーン１０を１２００〜１５００℃に加熱している。
【００１０】
炉体１の基部上方には熱分解残渣の投入口２が形成されており、都市ごみの熱分解炉から排出された熱分解残渣端部が炉体１の内部に投入される。また炉体１の基部下側には、酸素ガス供給手段７が設けられている。この酸素供給手段７は、炉体１の出口側に向かって酸素を供給する複数の酸素ガス供給ノズル６を備えている。図示のように耐火物の内部に複数の酸素ガス供給ノズル６を固定してユニット化し、炉体１の基部下側に固定金具によって容易に着脱できるようにしておくことが好ましい。このように酸素供給手段７を炉体１に対して着脱自在としておけば、酸素ガス供給ノズル６の閉塞などに容易に対応することができる。
【００１１】
熱分解残渣の投入口２から投入された熱分解残渣は酸素供給手段７の上部付近に落下し、酸素ガス供給ノズル６から供給される酸素と反応して部分燃焼しつつ、ゆるやかに傾斜した炉体１の内部を徐々に出口側に向かって移動する。この移動をより確実にするために、炉体１の基部側壁１１には投入された熱分解残渣を炉体１の出口側に向かって押し出ためのプッシャー５を設けてある。このプッシャー５は投入された熱分解残渣を移動させる役割のほかに、酸素供給手段７の上面をクリーニングする役割も持っている。上記したように、炉体１の基部側の主ガス化ゾーン９は９００℃前後の比較的低温に維持され、熱分解残渣が溶融して酸素ガス供給ノズル６を閉塞させることのないようにしている。
【００１２】
上記のように、投入された熱分解残渣はプッシャー５により押されながら酸素ガス供給ノズル６から供給される酸素と反応して部分燃焼し、一酸化炭素などの可燃性ガスとなる。熱分解残渣はさらに炉体１の内部を徐々に出口側に向かって移動し、高温の後ガス化・溶融ゾーン１０を通過する間に残留炭素をガス化させるとともに、灰分は溶融されスラグとなる。この部分の炉体１は表面溶融炉として機能し、灰分を完全にスラグ化する。
【００１３】
炉体１を水平面に対して２〜１５°の角度で傾斜させたのはこのような熱分解残渣及びスラグの移動を適切に行わせるためであり、２°未満では移動が不十分であり、１５°を越えると移動速度が速すぎて完全にスラグ化しないまま排出されるおそれがある。最も好ましいのは５〜１０°の範囲である。
【００１４】
図示のように、炉体１の出口側下部にはスラグ流出口３が形成されており、溶融スラグを炉外に流出させる。なおスラグ流出口３の下部は図示しない水封コンベヤにより水封しておき、外気が炉内に侵入することを防止するとともに、スラグを水砕スラグとして取り出せるようにしておくことが好ましい。
【００１５】
また、スラグ流出口３の側壁にはガス取出し口４が形成されており、炭素と酸素との反応により生成された可燃性ガスを取り出す。このガスは一酸化炭素ガスであり、燃料ガスとして発電その他の用途に広く有効利用することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては炉体内部に投入された熱分解残渣は下方から供給される酸素ガスにより内部から反応を発生させることができ、しかも炉内における滞留時間を長く確保することができるので、熱分解残渣中の炭素を可燃性ガスとして十分に回収できる利点がある。また、熱分解残渣の炉内での滞留時間を長く取れるため灰分のスラグ化率が高く、炉を大型にする必要もないために従来の旋回流式の炉に比較して放熱量やエネルギーの消費を抑制することができる利点がある。
【００１７】
また、請求項２の発明のようにプッシャーを設けておけば熱分解残渣の移動を促進するとともに、酸素供給手段の上面をクリーニングしてその閉塞を防止することができ、請求項３の発明のように酸素供給手段をユニットとし、炉体に対して着脱自在としておけば、酸素ガス供給ノズルが閉塞した場合にも他のユニットと交換することによって迅速に復旧することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 炉体、２ 熱分解残渣の投入口、３ スラグ流出口、４ ガス取出し口、５プッシャー、６ 酸素ガス供給管、７ 酸素供給手段、８ バーナー、９ 主ガス化ゾーン、１０ 後ガス化・溶融ゾーン、１１ 基部側壁
Claims (3)
- 傾斜させた炉体の基部上方に熱分解残渣の投入口を設け、炉体内部を基部から出口に向かって、その熱分解残渣を部分燃焼して可燃性ガスを生成する主ガス化ゾーンと、その熱分解残渣の灰分を溶融する後ガス化・溶融ゾーンとに形成したガス変換溶融炉であって、その主ガス化ゾーンを熱分解残渣が溶融することなく部分燃焼して可燃性ガスを生成する温度に、また後ガス化・溶融ゾーンを残留炭素がガス化し灰分が溶融する１２００〜１５００℃の温度に加熱するための多数のバーナを天井面に配置するとともに、前記主ガス化ゾーンにおいて、熱分解残渣の内部から酸化反応を生じさせて前記可燃性ガスを生成させるため、炉体の基部下側の前記熱分解残渣が落下する部分には炉体の出口側に向かって酸素もしくは酸素及び空気を供給する酸素供給手段を設け、かつその酸素供給手段の上面には、投入された熱分解残渣を炉体の出口側に向かって押し出すとともに、当該上面をクリーニングするプッシャーを設け、さらに出口側に前記可燃性ガスの取出し口を設けたことを特徴とするガス変換溶融炉。
- 酸素供給手段をユニットとし、炉体に対して着脱自在としたことを特徴とする請求項１に記載のガス変換溶融炉。
- 炉体の傾斜角を水平面に対して２〜１５°としたことを特徴とする請求項１または２に記載のガス変換溶融炉。
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| JP2002365182A JP3963371B2 (ja) | 2002-12-17 | 2002-12-17 | ガス変換溶融炉 |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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2002
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