JP4355707B2 - 廃棄物溶融炉の羽口吹込方法及び吹込装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般廃棄物、産業廃棄物などの廃棄物を溶融処理する廃棄物溶融炉の羽口の吹き込み方法及びその装置に関する。

廃棄物溶融炉内に廃棄物をコークス、石灰石と共に装入し、炉体に設けられている羽口から空気又は酸素富化空気を吹き込み、廃棄物を乾燥、熱分解、燃焼、溶融して廃棄物を処理することが行われている。

図５は、廃棄物溶融処理設備の説明図で、廃棄物溶融炉４１では、廃棄物がコークス、石灰石などの副資材とともに、炉上部から装入装置４２により装入され、炉内で乾燥、熱分解、燃焼、溶融の過程を経て出滓口４３からスラグが排出される。廃棄物中の可燃物は、一部が乾留されてガスとなって排出され、また一部は炉下部で羽口４４から吹き込まれた空気及び酸素によって燃焼するが、残りの可燃物は可燃性ダストとなって溶融炉４１の炉頂から排出される。

廃棄物溶融炉４１の炉頂から排出されるダストは、可燃性ダスト捕集装置４５で捕集し、可燃性ダスト貯蔵タンク４６に貯蔵され、可燃性ダスト切出装置４７で切り出されて、酸素富化空気を供給する羽口４４から炉内へ吹き込まれる。可燃性ダスト捕集装置４５を通過した排ガスは、燃焼室で燃焼される。

可燃性ダストを炉内に吹き込む羽口について、特許文献１には、可燃性ダストと空気又は酸素富化空気を供給する内筒、可燃性ダストの着火用燃料を供給する中間筒、及び着火用燃料燃焼用の酸素を供給する外筒からなり、各筒の先端部を導通させた三重管構造の羽口、羽口を不活性ガス（窒素）でパージさせる窒素パージシステムを配設することが開示されている。
特開２００５−９８６７６号公報

従来の三重管構造の羽口を用いて溶融炉内に燃料ガス吹込みを行う場合、１５００℃以上の高温部に燃料ガスと酸素を吹込むことになるため、吹込み開始時及び停止時等の非定常時に操業方法を誤ると逆火する可能性がある。また、操業中に羽口先端がスラグなどで閉塞した場合、羽口内部に燃料ガスと酸素が滞留することになり、爆発する危険性がある。

そこで、本発明は、三重管構造羽口の吹込み開始及び停止時に逆火を防止して、より安全な運転を実現できる廃棄物溶融炉の羽口吹込方法及び吹込装置を提供するものである。

本発明の羽口吹込方法は、廃棄物溶融炉に設けた羽口の一部又は全てが、それぞれ可燃性ダストと空気又は酸素富化空気を供給する内筒、可燃性ダストの着火用燃料を供給する中間筒、及び着火用燃料燃焼用酸素を供給する外筒からなり、各筒の先端部を導通させた三重管構造である羽口の吹込方法において、着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の羽口への吹込みを開始する前に、羽口を不活性ガスでパージし、不活性ガスが所定流量以上吹込まれていることを確認した後に不活性ガスのパージを継続しながら着火用燃料燃焼用酸素の吹込を開始し、着火用燃料燃焼用酸素の流量を増量していき、羽口からの着火用燃料燃焼用酸素の供給量が所定量以上であることを確認した後に着火用燃料の吹込を開始し、着火用燃料の流量を増量していき羽口からの着火用燃料の吹込量が所定流量以上流れていることを確認した後、不活性ガスによるパージを停止することを特徴とする。

この時、可燃性ダストについては、着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込み開始前に停止させ、着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込み量が安定してから、可燃性ダストの吹込みを再開するようにしてもよい。

さらに、各羽口から吹込まれる着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込量のいずれかが所定流量より低下した場合、流量が低下した羽口から着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込みを停止し、その羽口を不活性ガスでパージする。

より安全な操業を確保するために、羽口に空気又は酸素富化空気を供給する支管からの吹込み量が所定流量より低下した場合、流量が低下した羽口から可燃性ダスト、着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込みを停止し、その羽口を不活性ガスでパージしてもよい。

また、本発明の羽口吹込装置は、廃棄物溶融炉に設けた羽口の一部又は全てが、それぞれ可燃性ダストと空気又は酸素富化空気を供給する内筒、可燃性ダストの着火用燃料を供給する中間筒、及び着火用燃料燃焼用酸素を供給する外筒からなり、各筒の先端部を導通させた三重管構造である羽口の吹込装置において、前記複数の羽口に着火用燃料供給本管から分岐した着火用燃料供給支管と着火用燃料燃焼用酸素供給本管から分岐した着火用燃料燃焼用酸素供給支管とが接続され、前記各本管に全羽口への供給量を計測する流量計、流量調節弁及び遮断弁を設け、前記各支管に各羽口への吹込量を計測する流量計及び遮断弁を設け、前記各支管に設けた流量計より上流側にパージ用不活性ガス供給用配管を接続し、さらに、着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の羽口への吹込みを開始する前に、パージ用不活性ガス供給用配管から前記各支管へ不活性ガスを供給して羽口をパージし、前記各支管の流量計の計測により不活性ガスが所定流量以上吹込まれていることを確認した後に不活性ガスのパージを継続しながら着火用燃料燃焼用酸素の吹込を開始し、着火用燃料燃焼用酸素の流量を増量していき、羽口からの着火用燃料燃焼用酸素の供給量が所定量以上であることを確認した後に着火用燃料の吹込を開始し、着火用燃料の流量を増量していき羽口からの着火用燃料の吹込量が所定流量以上流れていることを確認した後、不活性ガスによるパージを停止するように各本管及び各支管の遮断弁及び流量調節弁の制御を行う制御装置を設けたことを特徴とする。

さらに、制御装置は、各羽口から吹込まれる着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込量のいずれかが所定流量より低下した場合、流量が低下した羽口からの着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込みを停止し、その羽口の支管へパージ用不活性ガス供給用配管から不活性ガスを供給してパージするように各本管及び各支管の遮断弁及び流量調節弁の制御を行う。

また、内筒に空気又は酸素富化空気を供給する本管から分岐した支管に流量計を設け、さらに、制御装置は、各羽口から吹込まれる空気又は酸素富化空気の吹込み量が所定流量より低下した場合、流量が低下した羽口からの可燃性ダスト、着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込みを停止し、その羽口の支管へパージ用不活性ガスを供給してパージするように各本管及び各支管の遮断弁及び流量調節弁等の制御を行ってもよい。

本発明は、羽口、これに接続される、着火用燃料（以下「燃料」という。）及び着火用燃料燃焼用酸素（以下「燃焼用酸素」という。）の各配管を不活性ガスでパージしながら燃料及び燃焼用酸素の吹き込みを開始することにより、逆火することのない安全な運転が可能となる。

さらに、本発明は、燃料、燃焼用酸素、パージ用不活性ガスの供給量を監視することにより、より安全な操業を確保することができる。

また、本発明では、羽口が閉塞した場合、流量計の計測結果で感知できるので、燃料及び燃焼用酸素の供給が停止し、不活性ガスのパージが開始されるので羽口内に燃料と燃焼用酸素の混合気が滞留することを防止することができる。

本発明の実施例について図を参照しながら説明する。

図１は本発明の羽口吹込方法を実施するための装置の一実施例を示す図である。図２（ａ）は三重管構造の羽口の概略断面図、（ｂ）は羽口の先端部の吹出孔を示す側面図である。

図２において、本発明において使用する廃棄物溶融炉１の三重管構造の羽口２は、空気又は酸素富化空気で可燃性ダストを気送して供給する内筒３、可燃性ダストの着火用の燃料を供給する中間筒４、及び燃焼用酸素を供給する銅製で水冷構造の外筒５を間隔をおいて配置し、各筒の先端部を導通させた三重管構造である。

燃料は、都市ガスやＬＰＧのような燃料ガス、もしくは灯油や重油のような液体燃料が利用される。図２（ｂ）に示すように、中間筒４の先端部には同心円上に複数の燃料吹出孔６が形成され、外筒５の先端部は同心円上に複数の燃焼用酸素吹出孔７が形成される。

図１において、廃棄物溶融炉１の羽口２に燃料を供給する燃料供給用本管８には、流量計９、流量調整弁１０、遮断弁１１が設けられ、燃料供給用本管８から分岐した各燃料供給用支管１２には遮断弁１３、逆止弁１４、流量計１５、逆止弁１６がそれぞれ設けられる。

羽口２に燃焼用酸素を供給する燃焼用酸素供給用本管１７には、流量計１８、流量調整弁１９、遮断弁２０が設けられ、燃焼用酸素供給用本管１７から分岐した各酸素供給用支管２１には遮断弁２２、流量計２３、逆止弁２４がそれぞれ設けられる。

燃料供給用支管１２及び燃焼用酸素供給用支管２１には、それぞれの支管１２，２１の流量計１５，２３の手前で、不活性ガスでパージするパージガス供給支管２５が接続される。パージガス供給用支管２５はパージガス供給本管２６から分岐し、パージガス供給本管２６には流量計２７、パージガス供給用支管２５には遮断弁２８、逆止弁２９が設けられる。

燃料供給用本管８、各燃料供給用支管１２、燃焼用酸素供給用本管１７、各酸素供給用支管２１及びパージガス供給用本管２６に設けられている各流量計の検出信号は制御装置３０に入力され、検出結果、制御パターンに基づいて各配管に設けられている各遮断弁の開閉及び流量調整弁の開度が制御され、燃料、燃焼用酸素、不活性ガスの供給開始・停止、供給量の調節が行われる。

次に本発明の羽口吹込方法について説明する。図３は羽口吹込時のフローチャートである。

廃棄物溶融炉１の操業は、立ち上げ時は羽口２から燃料、酸素の吹き込みは行わず、炉内でコークスを燃焼させて温度を上昇させてから羽口２の内筒３から可燃性ダストと空気又は酸素富化空気の吹き込み、中間筒４から燃料の吹き込み、外筒５から酸素の吹き込みを開始して廃棄物を乾燥、熱分解、燃焼、溶融を行う定常状態に移行させるが、本発明では、廃棄物溶融炉に燃料及び燃焼用酸素を吹込みを開始する前に、まず、燃料配管内、酸素配管内、羽口内を不活性ガス（窒素）でパージして噴出孔６，７の目詰まりとコークスの燃焼によるガスの侵入よる逆火を防止する。

ステップ１：窒素のパージは、パージガス供給用支管２５の遮断弁２８を開にしてパージガス供給用支管２５に接続された燃料供給用支管１２及び燃焼用酸素供給用支管２１に窒素の供給を開始する。このとき、燃料供給本管８及び支管１２の遮断弁１１，１３、流量調整弁１０、燃焼用酸素供給用本管１７及び支管２１の遮断弁２０，２２、流量調整弁１９は閉にして燃料及び燃焼用酸素の供給は停止させておく。

窒素のパージを開始し、窒素の流量を燃料供給用支管１２の流量計１５、燃焼用酸素供給用支管２１の流量計２３で計測し、制御装置３０で窒素が所定流量以上吹き込まれているか否かを確認する。

ステップ２：窒素の流量が所定流量以上であることが確認された燃焼用酸素供給用支管２１に対して、不活性ガスのパージを継続しながら燃焼用酸素供給用本管１７及び支管２１の遮断弁２０，２２、流量調整弁１９を開いて燃焼用酸素の吹込みを開始し、流量調整弁１９の開度を調節して燃料ガス燃焼用酸素の流量を増量していく。

ステップ３：全羽口からの燃焼用酸素の吹込量が所定流量以上流れていることが確認する。

ステップ４：燃焼用酸素が所定流量以上流れていることが確認されると、燃料供給本管８及び支管１２の遮断弁１１，１３、流量調整弁１０を開いて燃料の吹込みを開始し、流量調整弁１０の開度を調節して燃料の流量を増量していく。

ステップ５：全羽口からの燃料の吹込量が所定流量以上流れていることを確認する。

ステップ６：燃料が所定流量以上流れていることが確認されると、遮断弁２８を閉めて窒素のパージを停止する。

各羽口から吹込まれる燃料及び燃焼用酸素の吹込量のいずれかが所定流量より低下したことが確認された場合には、流量が低下した羽口から燃料及び燃焼用酸素の吹込みを停止し、その羽口へ接続された燃料供給用支管１２への燃料吹込、燃焼用酸素供給用支管２１への燃焼用酸素の吹込み停止させ、不活性ガスでパージして、ガスの侵入よる逆火を防止する。

図４は本発明の羽口吹込方法を実施するための装置の別実施例を示す図で、図１と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。

本実施例では、燃料供給用本管８及び燃焼用酸素供給用本管１７に不活性ガスをパージするパージガス供給管３１を接続した例である。パージガス供給用本管３１には流量計２７、及び遮断弁３２，３３、逆止弁２９が設けられる。

本実施例も実施例１と同じステップにより羽口吹き込みを行う。まず、窒素のパージを開始し、窒素の流量を燃料供給用支管１２の流量計１５、燃焼用酸素供給用支管２１の流量計２３で計測し、制御装置３０で窒素が所定流量以上吹き込まれているか否かを確認する。

窒素の流量が所定流量以上であることが確認された燃焼用酸素供給用支管２１に対して、不活性ガスのパージを継続しながら燃焼用酸素供給用本管１７及び支管２１の遮断弁２０，２２、流量調整弁１９を開いて燃焼用酸素の吹込みを開始し、流量調整弁１９の開度を調節して燃料ガス燃焼用酸素の流量を増量していく。

全羽口からの燃焼用酸素の吹込量が所定流量以上流れていることが確認されると、燃料供給本管８及び支管１２の遮断弁１１，１３、流量調整弁１０を開いて燃料の吹込みを開始し、流量調整弁１０の開度を調節して燃料の流量を増量していく。

全羽口からの燃料ガスの吹込み量が所定流量以上流れていることが確認されると、遮断弁３２，３３を閉じて窒素のパージを停止する。

各羽口から吹込まれる燃料及び燃焼用酸素の吹込量のいずれかが所定流量より低下したことが確認された場合には、羽口から燃料及び燃焼用酸素の吹込みを停止し、羽口へ接続された燃料供給用支管１２への燃料吹込み、燃焼用酸素供給用支管２１への燃焼用酸素の吹込みを停止させ、遮断弁３２，３３を開いて不活性ガスでパージして、ガスの侵入よる逆火を防止する。

本実施例では、燃料及び燃焼用酸素の各支管毎にパージガス供給用の配管を接続する必要がないので、設備コストを低減させることができる。

本発明の羽口吹込方法を実施するための装置の一実施例を示す図である。 （ａ）は三重管構造の羽口の概略断面図、（ｂ）は先端部の吹出孔を示す側面図である。 羽口吹込み時のフローチャートである。 本発明の羽口吹込方法を実施するための装置の別実施例を示す図である。 廃棄物溶融処理設備の説明図である。

符号の説明

１：廃棄物溶融炉 ２：羽口
３：内筒 ４：中間筒
５：外筒 ６：燃料吹出孔
７：燃焼用酸素吹出孔 ８：燃料供給用本管
９：流量計 １０：流量調整弁
１１：遮断弁 １２：燃料供給用支管
１３：遮断弁 １４：逆止弁
１５：流量計 １６：逆止弁
１７：燃焼用酸素供給用本管 １８：流量計
１９：流量調整弁 ２０：遮断弁
２１：酸素供給用支管 ２２：遮断弁
２３：流量計 ２４：逆止弁
２５：パージガス供給支管 ２６：パージガス供給本管
２７：流量計 ２８：遮断弁
２９：逆止弁 ３０：制御装置
３１：パージガス供給管 ３２：遮断弁
３３：遮断弁
４１：廃棄物溶融炉 ４２：装入装置
４３：出滓口 ４４：羽口
４５：可燃性ダスト捕集装置 ４６：可燃性ダスト貯蔵タンク
４７：可燃性ダスト切出装置

Claims (4)

1. 廃棄物溶融炉に設けた羽口の一部もしくは全てが、それぞれ可燃性ダストと空気又は酸素富化空気を供給する内筒、可燃性ダストの着火用燃料を供給する中間筒、及び着火用燃料燃焼用酸素を供給する外筒からなり、各筒の先端部を導通させた三重管構造である羽口の吹込方法において、
   着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込みを開始する前に、羽口を不活性ガスでパージし、不活性ガスが所定流量以上吹込まれていることを確認した後に不活性ガスのパージを継続しながら着火用燃料燃焼用酸素の吹込を開始し、着火用燃料燃焼用酸素の流量を増量していき、羽口からの着火用燃料燃焼用酸素の供給量が所定量以上であることを確認した後に着火用燃料の吹込を開始し、着火用燃料の流量を増量していき羽口からの着火用燃料の吹込量が所定流量以上流れていることを確認した後、不活性ガスによるパージを停止することを特徴とする廃棄物溶融炉の羽口吹込方法。
2. 各羽口から吹込まれる着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込量のいずれかが所定流量より低下した場合、流量が低下した羽口から着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込みを停止し、その羽口を不活性ガスでパージすることを特徴とする請求項１記載の廃棄物溶融炉の羽口吹込方法。
3. 廃棄物溶融炉に設けた羽口の一部もしくは全てが、それぞれ可燃性ダストと空気又は酸素富化空気を供給する内筒、可燃性ダストの着火用燃料を供給する中間筒、及び着火用燃料燃焼用酸素を供給する外筒からなり、各筒の先端部を導通させた三重管構造である羽口の吹込装置において、
   前記羽口に着火用燃料供給本管から分岐した着火用燃料供給支管と着火用燃料燃焼用酸素供給本管から分岐した着火用燃料燃焼用酸素供給支管とが接続され、
   前記各本管に全羽口への供給量を計測する流量計、流量調節弁及び遮断弁を設け、
   前記各支管に各羽口への吹込量を計測する流量計及び遮断弁を設け、
   前記各支管に設けた流量計より上流側にパージ用不活性ガス供給用配管を接続し、
   さらに、着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の羽口への吹込みを開始する前に、パージ用不活性ガス供給用配管から前記各支管へ不活性ガスを供給して羽口をパージし、前記各支管の流量計の計測により不活性ガスが所定流量以上吹込まれていることを確認した後に不活性ガスのパージを継続しながら着火用燃料燃焼用酸素の吹込を開始し、着火用燃料燃焼用酸素の流量を増量していき、羽口からの着火用燃料燃焼用酸素の供給量が所定量以上であることを確認した後に着火用燃料の吹込を開始し、着火用燃料の流量を増量していき羽口からの着火用燃料の吹込量が所定流量以上流れていることを確認した後、不活性ガスによるパージを停止するように各本管及び各支管の遮断弁及び流量調節弁の制御を行う制御装置を設けたことを特徴とする廃棄物溶融炉の羽口吹込装置。
4. 制御装置が、各羽口から吹込まれる着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込量のいずれかが所定流量より低下した場合、流量が低下した羽口からの着火用燃料及び着火用燃料燃焼用酸素の吹込みを停止し、その羽口の支管へパージ用不活性ガス供給用配管から不活性ガスを供給してパージするように各本管及び各支管の遮断弁及び流量調節弁の制御を行う制御装置であることを特徴とする請求項３記載の廃棄物溶融炉の羽口吹込装置。

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