JP5120823B1 - 廃棄物ガス化溶融炉 - Google Patents

廃棄物ガス化溶融炉 Download PDF

Info

Publication number
JP5120823B1
JP5120823B1 JP2012041887A JP2012041887A JP5120823B1 JP 5120823 B1 JP5120823 B1 JP 5120823B1 JP 2012041887 A JP2012041887 A JP 2012041887A JP 2012041887 A JP2012041887 A JP 2012041887A JP 5120823 B1 JP5120823 B1 JP 5120823B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waste
melting furnace
furnace
grate
carbonization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012041887A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013178015A (ja
Inventor
淳志 小林
吉浩 石田
博久 梶山
純一 高田
信宏 谷垣
諒 牧志
将治 平倉
泰佳 藤永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2012041887A priority Critical patent/JP5120823B1/ja
Application filed by Nippon Steel Engineering Co Ltd filed Critical Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority to CA2865581A priority patent/CA2865581C/en
Priority to US14/372,319 priority patent/US10047954B2/en
Priority to SG11201404073RA priority patent/SG11201404073RA/en
Priority to CN201280068994.XA priority patent/CN104094059B/zh
Priority to AU2012371991A priority patent/AU2012371991B2/en
Priority to ES12869814.9T priority patent/ES2639845T3/es
Priority to BR112014021343A priority patent/BR112014021343B8/pt
Priority to PCT/JP2012/007596 priority patent/WO2013128524A1/ja
Priority to KR1020147021786A priority patent/KR101890873B1/ko
Priority to EP12869814.9A priority patent/EP2821702B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5120823B1 publication Critical patent/JP5120823B1/ja
Publication of JP2013178015A publication Critical patent/JP2013178015A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F23G5/0276Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using direct heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/24Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a vertical, substantially cylindrical, combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44Details; Accessories
    • F23G5/442Waste feed arrangements
    • F23G5/444Waste feed arrangements for solid waste
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50Control or safety arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2202/00Combustion
    • F23G2202/10Combustion in two or more stages
    • F23G2202/101Combustion in two or more stages with controlled oxidant supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2202/00Combustion
    • F23G2202/20Combustion to temperatures melting waste
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00Furnace arrangements
    • F23G2203/101Furnace arrangements with stepped or inclined grate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2204/00Supplementary heating arrangements
    • F23G2204/10Supplementary heating arrangements using auxiliary fuel
    • F23G2204/101Supplementary heating arrangements using auxiliary fuel solid fuel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

【課題】シャフト部における廃棄物の乾燥・熱分解を促進し、炉底にまで水分や揮発分が持ち込まれるのを抑制し、余分なコークスの消費を削減することのできる廃棄物ガス化溶融炉を提供する。
【解決手段】内部に充填された廃棄物を乾燥及び熱分解させるシャフト部2、上部側に熱分解された廃棄物と炭素系固形燃料が供給される開口部41、炉底側に燃焼用の酸素富化空気を吹き込む羽口42を有する溶融炉部4、シャフト部の底部側開口部と溶融炉部4の上部側開口部とを連結する連通部5を備える。シャフト部に充填された廃棄物の荷重を受ける位置に配置された炭化火格子部3Bと、炉内に吹き込まれる全酸素量の60%以上を占めるように乾燥・熱分解用の空気を炭化火格子部からシャフト部内に送風する送風装置と、炭化火格子部上にある熱分解された廃棄物を溶融炉部の上部側開口部に供給する供給装置と、を連通部に備えた構成にする。
【選択図】図1

Description

本発明は、炉上部から装入した廃棄物を乾燥及び熱分解させ、更に熱分解残渣を溶融させて炉底部から溶融残渣を回収する廃棄物ガス化溶融炉に関する。
一般廃棄物や産業廃棄物などの廃棄物を処理する方法としては、例えばコークス等の炭素系固形燃料を溶融熱源に用い、工業炉で廃棄物を溶融する方法がある。溶融による廃棄物の処理は、廃棄物の減容化だけでなく、これまで埋め立てによって最終処分されていた焼却灰や不燃性ごみをスラグやメタルにして再資源化できる利点がある。
廃棄物を溶融する設備としては、シャフト式のガス化溶融炉が知られている(例えば、特許文献1,特許文献2参照)。特許文献1−2に開示されている廃棄物ガス化溶融炉は、円筒状のシャフト部(直胴部)、逆円錐台部(朝顔部)及び炉底部を含む炉本体を有し、空気や酸素富化空気などの燃焼支持ガスを炉内に吹き込むための上段羽口と下段羽口が設けられている。
特許文献1−2に開示されている廃棄物ガス化溶融炉は、炉上部から廃棄物とコークスを装入し、シャフト部内を降下する廃棄物と上段羽口から吹き込んだ空気とを熱交換させることによって廃棄物を乾燥・熱分解させる。乾燥・熱分解した廃棄物の熱分解残渣は、炉底部に降下し、コークスの燃焼熱を熱源にして溶融させる。そして溶融残渣を炉底部から抜き出し、スラグとメタルを回収する。
特許文献1−2に開示されている廃棄物ガス化溶融炉は、上段羽口から吹き込んだ空気によって廃棄物を乾燥・熱分解させている。従って、廃棄物の乾燥・熱分解を促進するためには、上段羽口からの送風量を増やすなどして、上段羽口から供給する酸素割合を増加させることが好ましい。上段羽口から供給する酸素割合を増加させることにより、シャフト部において廃棄物自身の燃焼熱を利用した乾燥・熱分解を促進することができる。
しかしながら、特許文献1−2に開示されている廃棄物ガス化溶融炉は、文献中にも記載されているように、上段羽口からの酸素割合が過半を超えると特に吹き抜け現象等が発生し、炉内圧力が変動するなど炉の操業が不安定となる。そのため、実際の炉の操業は、下段羽口からの酸素割合を70〜80%とし、上段羽口からの酸素割合を20〜30%に止めている。加えて、シャフト式のガス化溶融炉は、上段羽口から吹き込んだ空気がシャフト部の中心領域まで到達し難い構造であるため、シャフト部の中心領域を降下している廃棄物の乾燥・熱分解が不十分となり、炉底部まで持ち込まれる水分や揮発分の量が多くなる。その結果、溶融熱源であるコークスの燃焼熱が水分や揮発分を蒸発するのに消費され、その分の余分なコークスが必要となる。コークスの余分な消費は、ランニングコストを高騰させるだけでなく、化石燃料に由来するCOの排出量が増えるという問題がある。
特公昭53−16633号公報 特公昭60−11766号公報
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、シャフト部における廃棄物の乾燥・熱分解を促進し、炉底にまで水分や揮発分が持ち込まれるのを抑制し、余分なコークスの消費を削減することのできる廃棄物ガス化溶融炉を提供することにある。
本発明の他の目的は、廃棄物の熱分解効率を向上させることによって、熱分解不足の廃棄物が炉底にまで持ち込まれることを抑制し、炉底での燃焼負荷を軽減することにある。
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
(1)上部側に廃棄物装入口及び炉内ガス排出口、底部側に廃棄物が排出される開口部を有し、内部に充填された廃棄物を乾燥及び熱分解させるシャフト部と、前記シャフト部とは炉芯をずらして配置され、上部側に熱分解された廃棄物と炭素系固形燃料が供給される開口部、炉底側に燃焼用の酸素富化空気を吹き込む羽口を有する溶融炉部と、前記シャフト部の底部側開口部と前記溶融炉部の上部側開口部とを連結する連通部と、を備えた廃棄物ガス化溶融炉において、前記シャフト部に充填された廃棄物の荷重を受ける位置に配置された炭化火格子部と、乾燥・熱分解用の空気を前記炭化火格子部から前記シャフト部内に送風する送風装置と、前記炭化火格子部上にある熱分解された廃棄物を前記溶融炉部の上部側開口部に供給する供給装置と、を前記連通部に備え、前記炭化火格子部は、上段側に配置される供給炭化火格子と、下段側に配置される乾留炭化火格子とを含み、前記供給装置は、前記供給炭化火格子上の廃棄物を前記乾留炭化火格子に向けて供給する第1供給装置と、前記乾留炭化火格子上にある炭化した廃棄物を前記溶融炉部に向けて供給する第2供給装置を含み、前記炭化火格子部での廃棄物自身の燃焼熱を利用した乾燥・熱分解を促進させるために、炉内に吹き込まれる全酸素量の60%以上を占めるように前記乾燥・熱分解用の空気を前記炭化火格子部から前記シャフト部内に送風し、炉内に吹き込まれる全酸素量の40%未満を前記溶融炉部の羽口から供給する酸素配分とし、さらに前記第2供給装置の供給速度(V2)を、前記第1供給装置の供給速度(V1)よりも大きく設定(V2>V1)したことを特徴とする廃棄物ガス化溶融炉。
(2)前記送風装置は、前記炭化火格子部から前記溶融炉部に供給される廃棄物中の水分が10%以下であって、且つ、固定炭素の残存量が3%以上となるように、前記炭化火格子部から炉内に吹き込む空気量を調節することを特徴とする前記(1)に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
)前記溶融炉部内の廃棄物充填高さを前記羽口より上方向+0.5m〜前記炭化火格子部の最下端部までの範囲内に維持するように、前記供給装置の供給速度を制御することを特徴とする前記(1)又は(2)に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
)前記溶融炉部内の圧力(P1)と前記炭化火格子部の上部空間の圧力(P2)との差圧が0.4kPa〜2kPaの範囲内に維持するように、前記供給装置の供給速度を制御することを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の廃棄物ガス化溶融炉。
)前記炭化火格子部の温度を650℃〜800℃の範囲内に維持するように、前記供給装置の供給速度を制御することを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の廃棄物ガス化溶融炉。
)前記炭素系固形燃料中に含まれる固定炭素の理論燃焼酸素量(M1)を、前記羽口から前記溶融炉内に吹き込む酸素富化空気の総酸素量(M2)で除した値を溶融炉燃料比(M1/M2)としたときに、前記溶融炉燃料比(M1/M2)を0.8〜1.2の範囲内に設定することを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の廃棄物ガス化溶融炉。
)廃棄物の種類又は性状に応じて炉内への装入位置を変更する少なくとも一つ以上の廃棄物装入口を、前記シャフト部の上部に配置した廃棄物装入口とは異なる位置に設けたことを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の廃棄物ガス化溶融炉。
)前記炭化火格子部は、炭化火格子燃焼率が300kg/(m・h)〜500kg/(m・h)の範囲内にあることを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の廃棄物ガス化溶融炉。
)前記溶融炉部は、円筒形状であって、前記炭化火格子部からの廃棄物が供給される前記開口部から前記羽口までの間に絞り部をなす逆円錐台部が形成されており、前記逆円錐台部の傾斜角が75度より大きくなっていることを特徴とする前記(1)〜()のいずれかに記載の廃棄物ガス化溶融炉。
本発明によれば、シャフト部に充填された廃棄物の荷重を受ける位置に炭化火格子部を配置し、この炭化火格子部を通じて、炉内に吹き込まれる全酸素量の60%以上を占める乾燥・熱分解用の空気をシャフト部内に送風し、炉内に吹き込まれる全酸素量の40%未満を前記溶融炉部の羽口から供給する酸素配分とし、乾留炭化火格子が溶融炉部に廃棄物を供給する速度(V2)を、供給炭化火格子が乾留炭化火格子に廃棄物を供給する速度(V1)よりも大きく設定(V2>V1)したことにより、吹き抜け現象など炉の操業が不安定になる現象が発生するのを抑制しつつ前記シャフト部及び前記炭化火格子部における廃棄物の乾燥・熱分解を促進することが可能となる。その結果、溶融炉部の炉底にまで水分や揮発分が持ち込まれるのを抑制することができ、余分な炭素系固形燃料の消費を削減することが可能となる。
更に本発明によれば、前記炭化火格子部から前記溶融炉部に供給される廃棄物中の水分が10%以下であって、且つ、固定炭素の残存量が3%以上となるように、前記炭化火格子部から炉内に吹き込む空気量に調節し、この調節された空気量に対応する酸素量が炉全体における全酸素量の60%以上となるようにしたことにより、従来と比較しても炉全体における酸素量を増加させることなく、水分と残留固定炭素のバランスが考慮された溶融に好適な性状にして前記溶融炉部に供給することが可能となる。その結果、より確実に前記溶融炉部における溶融以外の不要な燃焼負荷を低減でき、余分な炭素系固形燃料の消費を抑制することができる。また、炉全体における酸素量が大幅に削減できるため、酸素発生装置をコンパクト化することができ、酸素発生装置での消費電力を大幅に減らすことができる点が、本発明の大きな効果の一つである。
更に本発明によれば、前記炭化火格子部を、供給炭化火格子と乾留炭化火格子の2段構成とし、前記乾留炭化火格子から前記溶融炉部に廃棄物を供給する速度(V2)を、前記供給炭化火格子から前記乾留炭化火格子に廃棄物を供給する速度(V1)よりも大きく設定したことにより、前記乾留炭化火格子上の廃棄物の層厚を薄くすることで熱分解効率を向上させることが可能となる。
更に本発明によれば、前記溶融炉内の廃棄物の充填高さを羽口より上方向+0.5m〜前記炭化火格子部の最下端部までの範囲内に維持するように、前記炭化火格子部からの供給速度を制御することにより、前記溶融炉部内から連通部へ酸素がリークするのを抑制することができる最低限の充填高さを確保する。その結果、リークした酸素と連通部内に存在する一酸化炭素とが反応してしまうのを抑制することができる。更に、炉の内壁に酸化溶融クリンカが形成されるのを抑制することができる。また反対に、充填高さを前記炭化火格子部の最下端部以下にすることによって、前記炭化火格子上部の熱分解効率低下や押し固めに伴う棚吊り現象を防止することができる。前記溶融炉部が円筒形状である場合は、廃棄物が供給される上部開口部から羽口までの間に絞り部をなす逆円錐台部が形成し、逆円錐台部の傾斜角を75度より大きくすることによって棚吊を防止することもできる。
更に本発明によれば、炭素系固形燃料中に含まれる固定炭素の理論燃焼酸素量(M1)を、前記羽口から前記溶融炉部内に吹き込む酸素富化空気の総酸素量(M2)で除した値を溶融炉内燃料比(M1/M2)としたときに、溶融炉燃料比(M1/M2)を0.8〜1.2の範囲内に設定したことにより、炭素系固形燃料を確実に炉底にまで到達させつつ前記溶融炉部に余分な空気(或いは酸素)を供給するのを抑制することができる。
更に本発明によれば、廃棄物の種類又は性状に応じて炉内への装入位置を変更する構成としたことにより、例えば水分が少ない廃棄物や灰分が多い廃棄物などは前記溶融炉部に直接投入して、前記シャフト部を通過させないようにすることができる。その結果、前記シャフト部及び前記炭化火格子部における乾燥・熱分解効率を向上させることが可能となる。また、炭化火格子部の火格子同士の隙間から落塵する灰の量を減らす効果も望める。
更に本発明によれば、炭化火格子燃焼率が300kg/(m・h)〜500kg/(m・h)の範囲内となるように前記炭化火格子部を構成したことにより、水分が10%以下であって、且つ、固定炭素が好適に残存した状態の廃棄物を生成して前記溶融炉部に供給することが可能である。好適な固定炭素の残存量は3%以上である。
本発明の好ましい実施形態に従う廃棄物ガス化溶融炉を示す縦断面図である。 上記廃棄物ガス化溶融炉の形状を説明するための図である。 上記廃棄物ガス化溶融炉のコークス比と炭化火格子部の酸素割合の試験結果を示すグラフである。 図4(a)は上記炭化火格子部で炭化された後の廃棄物の水分と残留固定炭素の試験結果を示すグラフであり、図4(b)は廃棄物を溶融したときのスラグ温度の結果を示すグラフである。 上記炭化火格子部で炭化される廃棄物の様子を模式的に示す図である。 図6(a)は上記炭化火格子部の燃焼率と廃棄物の水分の試験結果を示すグラフであり、図6(b)は廃棄物を溶融したときのスラグ温度の結果を示すグラフである。 上記廃棄物ガス化溶融炉の溶融炉燃料比とスラグ温度の試験結果を示すグラフである。 上記廃棄物ガス化溶融炉の炉底レベルとスラグ温度の試験結果を示すグラフである。 上記廃棄物ガス化溶融炉の温度計、圧力計の設置位置を説明する図である。 上記廃棄物ガス化溶融炉の炉底差圧とスラグ温度の試験結果を示すグラフである。 上記廃棄物ガス化溶融炉の炭化火格子部温度とスラグ温度の試験結果を示すグラフである。
以下、本発明の好ましい実施形態に従う廃棄物ガス化溶融炉について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
図1は、本実施形態に従う廃棄物ガス化溶融炉の縦断面図を示す。廃棄物ガス化溶融炉1は、例えば還元雰囲気下で廃棄物を乾燥・熱分解するシャフト部2、乾燥・熱分解された廃棄物を更に熱分解して、炭化された廃棄物を生成する炭化火格子部3、炭化された廃棄物を更に燃焼・溶融する溶融炉部4を備えている。シャフト部2と溶融炉部4は、相対的に横方向に炉芯をずらすように配置されており、シャフト部2の底部側開口部と溶融炉部4の上部側開口部とが連通部5を通じて連結されている。炭化火格子部3は、連通部5の底面側に階段状に配置されている。
シャフト部2は、例えば円筒形状に形成する。シャフト部2の上部には、被処理物である廃棄物を炉内に装入するための廃棄物装入口21が形成されている。更に、シャフト部の上部側には、廃棄物が熱分解して発生するガスや炉内に吹き込んだガスを排出する炉内ガス排気口22が形成されている。一方、円筒形状のシャフト部2の底面は、シャフト内を自重で降下する廃棄物が排出される開口部23となっている。シャフト部2の内径及び高さは、炉の処理能力等に応じて適宜決定することができるが、シャフト内の廃棄物の充填高さを少なくとも下端面から1m以上で管理することのできる高さにすることが好ましい。充填高さを1m以上に確保することによって、シャフト内において炉内ガスの吹き抜け現象が発生するのを抑制できる。
溶融炉部4は、例えば円筒形状に形成する。溶融炉部4の上部には、炭素系固形燃料を炉内に装入するための副資材装入口41が形成されている。更に、溶融炉部4の炉底には、装入された炭素系固形燃料、及び炭化火格子部3から供給される炭化された廃棄物の可燃性熱分解残渣(固定炭素)を燃焼させるための、酸素富化空気を炉内に吹き込む羽口42が周方向に複数配置されている。羽口42から炉内に吹き込む酸素富化空気とは、例えば酸素発生器43からの酸素を混合することによって酸素濃度を高めた空気である。なお、炭素系固形燃料は、廃棄物と共に廃棄物装入口21から装入するようにしてもよい。炭素系固形燃料は、コークス、バイオマスの炭化物などであるが、これら以外の炭素系可燃性物質を用いることもできる。また、炭素系固形燃料の他にも、塩基度調整剤としての石灰石等を副資材装入口41から装入することもできる。
溶融炉部4の炉底には、溶融残渣物(すなわち、スラグ及びメタル)を排出する出湯口44が設けられている。出湯口44は、開閉機構(不図示)が設けられており、間欠的に溶融残渣物を排出する。炉外に排出した溶融残渣物は、冷却・凝固させ、更にスラグとメタルに分別する。このように還元雰囲気下において間欠的に溶融残渣物を排出する場合、炉底のスラグ温度(実際に測定するのは溶融残渣物の温度)が1450℃以上であることが好ましい。スラグ温度が1450℃以上であれば、鉛(Pb)の含有率を抑えた良質のスラグを得ることができる。また、スラグの流動性が良いので安定して炉外に排出することができる。すなわち、本実施形態の溶融炉においては、炉の安定操業を行うために炉底のスラグ温度が1450℃以上であることが好ましい。
溶融炉部4は、連通部5との連結位置(すなわち、炭化火格子部3の最下端)から羽口42までの間に絞り部をなす逆円錐台部(所謂、朝顔部)45を形成するのが好ましく、更に逆円錐台部45の傾斜角θを75度より大きく設定することが望ましい。逆円錐台部45の傾斜角θが75度以下、特に70℃以下の場合は、特に逆円錐台部45の壁面との摩擦によって荷下がりが停滞し、内部で廃棄物の棚吊り現象が発生する場合がある。そのため、逆円錐台部45の傾斜角θを75度より大きく設定して溶融炉部4内の充填物の荷下がりを促進させ、棚吊り現象が発生するのを防止する。なお、溶融炉部4を、円筒形状ではなく矩形状に形成する場合、図2に例示すように、炉の幅方向の両側面を75度より大きい傾斜角(θ)にする。
連通部5は、縦断面形状が矩形状に形成されており、底面に沿って炭化火格子部3が配置されている。炭化火格子部3は、シャフト部2で乾燥及び熱分解された廃棄物を更に熱分解する。本実施形態では炉内が還元雰囲気となるように空気量を調節し、燃焼が進行して灰分が生成しないようにしつつ廃棄物を熱分解(乾留)して炭化させる。更に炭化火格子部3は、廃棄物を熱分解(乾留)する装置であると共に、炭化した廃棄物を溶融炉部4に供給する供給装置を兼ねている。すなわち、炭化火格子部3は、可動火格子と固定火格子とを交互に階段状又は傾斜状に組み合せることによって形成されており、各可動火格子を流体圧シリンダ等の駆動装置31(31a,31b)で前後方向へ一定のピッチで往復動させることによって、炭化火格子部3の上にある廃棄物を撹拌しながら上流側から下流側へ向けて押し出すようになっている。但し、炭化火格子部3を固定火格子のみで構成し、供給装置を別に設けるようにしてもよい。供給装置としては、プッシャーが一例として挙げられる。
炭化火格子部3は、上段側の供給炭化火格子3Aと、下段側の乾留炭化火格子3Bによる2段構造になっている。供給炭化火格子3Aは、シャフト部2内に充填された廃棄物の荷重を直接的に受けるように、真上にシャフト部2が位置するように配置されている。供給炭化火格子3Aは、シャフト部2で乾燥・熱分解された廃棄物を更に熱分解して炭化させながら乾留炭化火格子3Bに押出供給する。炭化火格子部3の幅、特に供給炭化火格子3Aの幅は、シャフト部2の内径と同じであることが好ましい。シャフト部2から炭化火格子部3に切り替わる箇所において炭化火格子部3の幅とシャフト部2の内径を同じにすることによって、廃棄物の荷下がりを安定化させることができる。その結果、シャフト部2から炭化火格子部3に切り替わる箇所やシャフト部2内において、廃棄物が棚吊り状態となるのを抑制することができる。
また、供給炭化火格子3Aが下流への供給動作を行うことによってシャフト部2の下端周辺の廃棄物が圧密になるのを抑制するために、図2に例示するように、供給炭化火格子3Aの最上段の火格子がシャフト部2の下端よりも低い位置(すなわち、高さh1>0)になっていることが好ましい。また、供給炭化火格子3Aの幅とシャフト部2の内径が同じに設定した場合、図2に例示するように、供給炭化火格子3Aの最下端部とシャフト部2の下端との幅(h2)がシャフト部2の内径よりも小さいことが更に好ましい。このように構成すれば、連通部5からシャフト部2に流れ込むガスの流速が上がるので、シャフト部2内に均一にガスが行き届くようにすることが可能となる。供給炭化火格子3Aの幅とシャフト部2の内径が異なるように設定した場合には、高さh2に代えて、該当箇所の矩形断面積がシャフト断面積よりも小さくなるようにする。
一方、乾留炭化火格子3Bは、供給炭化火格子3Aからの廃棄物を更に熱分解して炭化物を生成し、炭化された廃棄物を溶融炉部4に押出供給する。乾留炭化火格子3Bは、供給炭化火格子3Aと同じ幅であってもよく、相対的に異なる幅としてもよい。乾燥と熱分解が進行することに廃棄物は減容化するので、通常は、シャフト部2の内径や連通部5の幅に比べて溶融炉部4の炉底内径を小さく設計する。そこで、乾留炭化火格子3Bは、下流側の幅が、出来るだけ溶融炉部4の上部側開口部46の内径に近づくように、上流側から下流側に向かうにつれて徐々に幅を小さくした構成としてもよい。このように乾留炭化火格子3Bの下流側の幅を溶融炉部4の内径に近付けることにより、逆円錐台部45の絞り率を緩和して、逆円錐台部45の傾斜角θが75度を下回る形状になってしまうのを回避する。
なお、図1には、供給炭化火格子3A及び乾留炭化火格子3Bの両方とも、水平方向に火格子が延びる水平火格子を示しているが、これに限定されることはなく、供給炭化火格子3A及び乾留炭化火格子3Bのいずれか一方或いは両方を、先端側が上方向に向かって傾斜する傾斜火格子にしてもよい。廃棄物の処理量が大きい炉を設計する場合は、供給炭化火格子3A及び乾留炭化火格子3Bの両方とも、傾斜火格子に比べて供給能力が高い水平火格子にすることが好ましい。
供給炭化火格子3Aの可動火格子は第1駆動装置31aによって駆動される構成であり、乾留炭化火格子3Bの可動火格子は第2駆動装置31bによって駆動される構成である。このように第1及び第2駆動装置31a、31bを配置して、各々が独立して駆動、停止及び駆動速度(すなわち、供給速度)を制御可能なようにしている。この場合、供給炭化火格子3Aの供給速度(V1)と乾留炭化火格子3Bの供給速度(V2)は、相対的に異なるように設定してもよく、或いは同じに設定してもよい。供給速度を相対的に異なるように設定する場合、乾留炭化火格子3Bの供給速度(V2)が供給炭化火格子3Aの供給速度(V1)よりも大きくなるように設定するのが好ましい。更に、乾留炭化火格子3Bの供給速度(V2)を一定にして、供給炭化火格子3Aの供給速度(V1)を可変制御することが、より好ましい。
更に炭化火格子部3は、図示を省略するが、火格子間の隙間及び/又は火格子に形成した送風孔を通じて表面全体から空気を炉内に吹き込むことができる構成となっている。すなわち、炭化火格子部3は、乾燥・熱分解用の空気を炉内に吹き込む送風装置を兼ねている。供給炭化火格子3A及び乾留炭化火格子3Bの裏面側には、炭化した廃棄物のうちの微細なものが火格子間の隙間から落下した場合にそれを回収するための第1回収室32aと第2回収室32bとが夫々配置されており、第1回収室32aと第2回収室32bに送風管33a、33bが夫々連結されている。図示しない送風機からの空気を送風管33a、33bを通じて第1回収室32a及び第2回収室32bに供給すると、火格子間の隙間及び/又は火格子に形成した送風孔を通じて炉内に空気が吹き込まれるようになっている。火格子間の隙間及び/又は火格子に形成した送風孔は、例えば400mmピッチ以下であることが好ましい。供給炭化火格子3A及び乾留炭化火格子3Bから供給する空気は、常温であってもよく、例えば200℃まで予熱されていてもよい。空気の予熱は、例えば炉内ガス排出口22から排出される高温ガスとの熱交換によって行うようにしてもよい。
上記構成において、廃棄物装入口21から装入された廃棄物は、シャフト部2内で廃棄物充填層100を形成する。そして、炭化火格子部3及び溶融炉部4に吹き込んだ空気や炉内で発生したガスが廃棄物充填層100を通過するときの熱交換によって、廃棄物の乾燥及び熱分解が進行する。乾燥及び熱分解には、廃棄物自身からの発熱も利用される。シャフト部2内を荷下がりする廃棄物は、シャフト部2内の廃棄物充填層100の荷重を受ける供給炭化火格子3A上に供給され、供給炭化火格子3Aで更に熱分解しながら乾留炭化火格子3Bに供給される。乾留炭化火格子3Bで更に熱分解されて炭化した廃棄物は、溶融炉部4の上部側開口部46から落下供給され、炭化された廃棄物の充填層101を形成する。溶融炉部4内には副資材装入口41から炭素系固形燃料としてのコークスが装入され、炉底において羽口42から吹き込まれた酸素富化空気によってコークス及び廃棄物の固定炭素を燃焼させる。これにより炉底に高温のコークスベット102が形成され、その熱で廃棄物に含まれる灰分や不燃成分を溶融する。一方、炉内ガス排気口22から排出された高温ガスは、ボイラー等の装置で廃熱を回収した後、無害化処理をして放出する。
炭化火格子部3から炉内に吹き込む空気の送風量は、操業時に炉内に吹き込まれる全酸素量の60%以上の酸素割合となるように調節される。より詳しくは、炉の高さ方向において上段側に位置する炭化火格子部3、及び下段側に位置する羽口42から空気を吹き込む構成であるため、それぞれの空気によって炉内に供給される酸素量の和が全酸素量となる。そして、上段側に位置する炭化火格子部3からの酸素割合が全供給酸素量の60%以上となるように、炭化火格子部3の送風量を調節する。一方、溶融炉部4に供給される酸素割合は、全酸素量の40%未満となるように羽口42の送風量及び/又は酸素富化空気の酸素濃度を調節する。
炭化火格子部3から炉内に吹き込む空気の送風量は上記の通りであるが、例えば第1及び第2回収室32a、32bに連結される送風管33a、33bの各々に流量調節弁34a、34bを設け、炉内状況に応じて供給炭化火格子3Aと乾留炭化火格子3Bの送風量を相対的に異なるように調節してもよく、流量調節弁を共通にして供給炭化火格子3Aと乾留炭化火格子3Bの送風量を一元管理するようにしてもよい。
本実施形態においては、炭化火格子部3から炉内に供給する酸素割合を、炉内に供給する全酸素量の60%以上に設定可能な廃棄物ガス化溶融炉1を具現化したことにより、シャフト部2及び炭化火格子部3において廃棄物自身の燃焼熱を利用した乾燥・熱分解を促進することができる。図3は、実際に行った試験結果を示す。プロット●は本実施形態の炭化火格子部3から供給する酸素割合(上部酸素割合(%))を示す。また、プロット▲は、比較として従来型シャフト式ガス化溶融炉の上段羽口から供給する酸素割合(上部酸素割合(%))を示す。図3に示す実際の試験結果からも明らかな通り、本実施形態によればコークス比(kg/t−廃棄物総量)を20以下に抑えることが可能である。コークス比(kg/t−廃棄物総量)をより確実に20以下に抑えるために全酸素量の70%以上に設定することも可能である。すなわち、従来のシャフト式溶融炉に比べて、炉全体のコークス消費量を格段に削減できている。
炉内に吹き込む酸素量の割合は上記の通りである。更に好ましい例として、シャフト部2内で乾燥・熱分解され、更に炭化火格子部3で炭化された後の廃棄物に含まれる水分が10%以下であって、且つ、残存する固定炭素が3%以上となるように炭化火格子部3から炉内に吹き込む空気量を調節する。処理前の廃棄物に含まれる水分と固定炭素量は限定されないが、例えば水分が45%以上であって、固定炭素が10%以上である一般廃棄物を、水分が10%以下であって、且つ、残存する固定炭素が3%以上となるよう乾燥・熱分解・炭化するのに好適な空気量は、図4(a)に実際の試験結果を示すように、理論空気量に対する空気比が0.2〜0.3である。廃棄物の種類によって水分や灰分の含有量が異なる場合があるので、空気比としては0.1〜0.4の範囲内で調節するようにする。
すなわち、炭化後の廃棄物に含まれる水分が10%以下であって、且つ、残存する固定炭素が3%以上となる空気量を設定し、更にその設定された空気量に対応する供給酸素量が炉全体における全供給酸素量の60%以上となるように、羽口42の送風量及び/又は富化する酸素濃度が少なくなるように調節している。溶融炉部4に供給する廃棄物は十分に乾燥させることが望ましいが、一方で、乾燥・熱分解が進行し過ぎると固定炭素がガス化してしまい、溶融に利用する廃棄物自身の燃焼熱が減ってしまう。そこで水分と残存固定炭素の好適なバランスに着目し、実際に試験を行って、溶融するのに好適な廃棄物の状態を見出した。これにより、炉底での燃焼負荷を低減して余分なコークス使用量を削減している。更に、図4(b)に実際の試験結果を示すように、炉底のスラグ温度を安定操業できる温度(すなわち、1450℃以上)にできることも確認している。
更に、乾留炭化火格子3Bの供給速度(V2)が供給炭化火格子3Aの供給速度(V1)よりも大きくなるように設定すれば、高い乾留効率で廃棄物を乾留することができる。炭化火格子部3の乾留効率を高めようとした場合、乾留炭化火格子3B上に廃棄物を長く滞留させることが好ましいと考え、供給速度(V2)を供給速度(V1)よりも小さく設定するのが通常である。しかしながら、供給炭化火格子3Aの上方にシャフト部2が配置され、荷下がりによって廃棄物が供給される構成にあっては、図5に示すように、乾留炭化火格子3B上の廃棄物の層が厚くなり、表層の乾留不十分な廃棄物が溶融炉部4に供給されてしまう。一方、乾留炭化火格子3Bの供給速度(V2)を供給炭化火格子3Aの供給速度(V1)よりも大きく設定すれば、乾留炭化火格子3B上の廃棄物の層を薄くすることができ、炭化火格子上で十分に乾留することができる。このように滞留時間よりも層厚を重視したことにより、炭化火格子部3の乾留効率を向上させることができ、炉底での燃焼負荷をより確実に低減することが可能となる。更に好ましくは、図2に例示するように、シャフト部2の連通部5寄りの下端と、上部側開口部46の真上の乾留炭化火格子上面先端部を結ぶ線と水平線とのなす角(α)が50度以下にする。このように構成すれば、廃棄物の安息角によるシャフト部2からのなだれ込みが抑制でき、炭化火格子部3上の廃棄物の層が厚くなるのをより確実に抑制することが可能となる。
前述したように、溶融炉部4に供給する炭化後の廃棄物は、水分と固定炭素のバランスを考慮して、水分が10%以下、固定炭素が3%以上であることが好ましい。このような炭化状態にするためには、供給炭化火格子3A及び乾留炭化火格子3Bの炭化火格子燃焼率が300kg/(m・h)〜500kg/(m・h)の範囲内であることが好ましい。炭化火格子燃焼率とは、単位時間及び単位面積あたりの廃棄物の処理量を意味する。供給炭化火格子3Aと乾留炭化火格子3Bの面積は、炭化火格子燃焼率が300kg/(m・h)〜500kg/(m・h)の範囲内となるように設定する。また、廃棄物の乾燥及び熱分解状態に応じて可動火格子の駆動速度、各炭化火格子3A、3Bからの送風量及び送風温度等を制御し、炉の操業時における炭化火格子燃焼率を調整することもできる。
炭化火格子燃焼率が500kg/(m・h)を超えると、図6(a)に実際の試験結果を示すように、炭化後の廃棄物の水分が10%を超えてしまい、溶融炉部4において水分を蒸発させるための余分な燃焼負荷が発生する。一方、炭化火格子燃焼率が300kg/(m・h)を下回ると、水分を殆ど蒸発させることができる反面、燃焼が進行することによって廃棄物の固定炭素がガス化し、溶融炉部4の炉底で燃焼熱を利用することができない。炭化火格子燃焼率を300kg/(m・h)〜500kg/(m・h)の範囲内にすれば、溶融炉部4の燃焼負荷を低減できる上に、図6(b)に実際の試験結果を示すように、炉底のスラグ温度を安定操業できる温度(すなわち、1450℃以上)にできることも確認している。
羽口42から炉内に供給する酸素割合は上記の通りであるが、より好ましくは、炭素系固形燃料中に含まれる固定炭素の理論燃焼酸素量(M1)を、羽口42から溶融炉部4内に吹き込む酸素富化空気の総酸素量(M2)で除した値を溶融炉燃料比(M1/M2)としたときに、溶融炉燃料比(M1/M2)が0.8〜1.2の範囲内に維持されるようにする。溶融炉燃料比(M1/M2)は、0.8〜1.2の範囲内に維持するのが好ましい。溶融炉燃料比(M1/M2)の調整は、例えば投入する炭素系固形燃料、羽口42からの送風量、及び酸素富化空気の酸素濃度の少なくとも一つ以上を変更することによって行うことができる。溶融炉燃料比(M1/M2)が0.8を下回ると、溶融炉部4から連通部5に酸素がリークし、リークした酸素と連通部5内に存在する一酸化炭素とが反応して異常燃焼が発生する場合がある。更に、炉の内壁に酸化溶融クリンカが形成される場合がある。反対に溶融炉燃料比(M1/M2)が1.2を上回ると、炉底において炭素系固形燃料を十分に燃焼できない場合がある。一方、溶融炉燃料比(M1/M2)を0.8〜1.2の範囲内に維持すれば、炭素系固形燃料の投入量及び羽口42の酸素供給量を必要最小限に止めることが可能である。更に、図7に実際の試験結果を示すように、炉底のスラグ温度を安定操業可能な1450℃以上にすることができる。
更に、操業時における溶融炉部4内の廃棄物の充填高さは、羽口42より上方向+0.5m〜炭化火格子部3の最下端部までの範囲内に維持することが好ましい。この範囲内に維持することによって、充填層101の層厚が薄くなることに起因する炉底からの酸素リークを抑制することができる。更に、充填し過ぎに起因する炭化火格子部3の熱分解効率低下や溶融炉部4内で充填物の棚吊り現象が発生するのを抑制することができる。更に、図8に実際の試験結果を示すように、炉底のスラグ温度を安定操業可能な1450℃以上にすることができる。
溶融炉部4内の廃棄物の充填高さの制御は、例えば炭化火格子部3が溶融炉部4に廃棄物を供給する速度を調節することによって行う。例えば、溶融炉部4に充填層101の高さを検知するためのセンサー(不図示)を配置し、センサーが検知する充填層101の高さに基づいて炭化火格子部3の供給速度を制御することができる。或いは、例えばオペレーターが充填高さを監視し、監視結果に基づいて供給速度を制御してもよい。
炉底からの酸素リークや充填層101に棚吊り現象が発生するのを抑制するために、溶融炉部4内の充填高さを適切に管理する手段としては、前述のように直接的に充填層101の高さを検知する以外にも、圧力計を用いて充填層101の圧力損失を検知し、圧力損失の程度に応じて炭化火格子部3の供給速度を制御するようにしてもよい。一例として図9に示すように、溶融炉部4内の圧力を検知する圧力センサー(P1)を逆円錐台部45に配置し、例えば炭化火格子部3の上方空間の圧力を検知する圧力センサー(P2)を連通部5に配置する。そして、圧力センサー(P1)が検知する圧力と、圧力センサー(P2)が検知する圧力との差を炉底差圧とし、この炉底差圧が所定の範囲内、例えば0.4〜2kPaの範囲内に維持されるように炭化火格子部3の供給速度を制御する。炉底差圧の設定値は、実際に操業することによって予め好適な充填高さに対応する炉底差圧の範囲を確認して決めるようにするのが好ましく、その範囲内に維持することにより、酸素リークや棚吊り現象を抑制することができ、更に図10に実際の試験結果を示すように炉底のスラグ温度を安定操業可能な1450℃以上にすることができる。
また、前述の差圧制御に代えて、或いは差圧制御と共に、温度計を用いて炭化火格子部3の温度を検知し、炭化火格子部3の温度に応じて炭化火格子部3の供給速度を制御するようにしてもよい。一例として図9に示すように、供給炭化火格子3Aと乾留炭化火格子3Bの境界付近の上方空間の温度を検知する温度センサー(T1)を連通部5内に配置する。そして、温度センサー(T1)が検知する温度が所定の温度範囲内、例えば650〜800℃の範囲内に維持されるように炭化火格子部3の供給速度を制御する。温度センサー(T1)が検知する温度が設定範囲を超えた場合、充填レベルが低下して溶融炉部4からの熱量が増えたと判断して供給速度を速くする。反対に、温度センサー(T1)が検知する温度が設定範囲を下回った場合、充填し過ぎと判断して供給速度を遅くする。温度の設定値は、実際に操業することによって予め好適な充填高さに対応する温度範囲を確認して決めるようにするのが好ましく、その範囲内に維持することにより、酸素リークや棚吊り現象を抑制することができ、更に図11に実際の試験結果を示すように炉底のスラグ温度を安定操業可能な1450℃以上にすることができる。炉底差圧による制御と炭化火格子部3の温度による制御を併用するようにしてもよい。
更に、例えば図9に例示するように、乾留炭化火格子3Bの先端付近の様子を監視できるITVカメラを配置し、炉内の炎が確認できるように炭化火格子部3の供給速度を制御することもできる。すなわち、例えば炉底のスラグ温度を1450℃以上にできる適切な炎の状態を予め確認しておき、ITVカメラで撮影される炎が、適切な炎よりも弱い場合には充填し過ぎと判断して供給速度を遅くする。反対に適切な炎よりも激しい場合には、充填レベルが低下していると判断して供給速度を速くする。
更に、例えば図9に例示するように、連通部5に炉内ガスのサンプリング孔を設け、サンプリングしたガスの一酸化炭素と酸素の濃度を測定し、一酸化炭素濃度が3%以上であって、且つ、酸素濃度が1%以下を維持するように炭化火格子部3の供給速度を制御するようにしてもよい。すなわち、酸素濃度が1%を上回った場合は充填レベルが低下していることに起因する酸素リークである判断して供給速度を速くする。また、一酸化炭素濃度が3%を下回った場合は充填し過ぎによる乾留効率の低下であると判断して供給速度を遅くする。
説明を図1に戻すと、廃棄物はシャフト上部の廃棄物装入口21のみから装入する構成に限られず、例えば副資材装入口41から装入するようにしてもよい。例えば、水分量が多い廃棄物は廃棄物装入口21から装入して、シャフト部2及び炭化火格子部3において乾燥・熱分解してから溶融炉部4に供給するようにし、灰分量が多くて水分が少ない廃棄物は、副資材装入口41から装入するようにしてシャフト部2及び炭化火格子部3における乾燥・熱分解の負荷を軽減するようにする。一例として、水分量が多い廃棄物としては汚泥等が挙げられ、灰分量が多い廃棄物としては焼却灰等が挙げられる。廃棄物の装入口は、廃棄物装入口21及び副資材装入口41以外の場所にも設けることができる。このように、廃棄物の性状に基づいて炉内に装入する位置を適宜変えるようにすれば、結果として炉全体の負荷を軽減することが可能となる。
処理する廃棄物の種類は、特に限定されることはなく、一般廃棄物,産業廃棄物のいずれであってもよい。シュレッダーダスト(ASR),掘り起こしごみ,焼却灰などの単体又は混合物、或いはこれらと可燃性ごみの混合物なども処理することが可能である。また、乾留された廃棄物やチャーを投入してもよい。
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
1 廃棄物ガス化溶融炉
2 シャフト部
3 炭化火格子部
3A 供給炭化火格子
3B 乾留炭化火格子
4 溶融炉部
42 羽口
5 連通部

Claims (9)

  1. 上部側に廃棄物装入口及び炉内ガス排出口、底部側に廃棄物が排出される開口部を有し、内部に充填された廃棄物を乾燥及び熱分解させるシャフト部と、
    前記シャフト部とは炉芯をずらして配置され、上部側に熱分解された廃棄物と炭素系固形燃料が供給される開口部、炉底側に燃焼用の酸素富化空気を吹き込む羽口を有する溶融炉部と、
    前記シャフト部の底部側開口部と前記溶融炉部の上部側開口部とを連結する連通部と、を備えた廃棄物ガス化溶融炉において、
    前記シャフト部に充填された廃棄物の荷重を受ける位置に配置された炭化火格子部と、乾燥・熱分解用の空気を前記炭化火格子部から前記シャフト部内に送風する送風装置と、前記炭化火格子部上にある熱分解された廃棄物を前記溶融炉部の上部側開口部に供給する供給装置と、を前記連通部に備え、
    前記炭化火格子部は、上段側に配置される供給炭化火格子と、下段側に配置される乾留炭化火格子とを含み、
    前記供給装置は、前記供給炭化火格子上の廃棄物を前記乾留炭化火格子に向けて供給する第1供給装置と、前記乾留炭化火格子上にある炭化した廃棄物を前記溶融炉部に向けて供給する第2供給装置を含み、
    前記炭化火格子部での廃棄物自身の燃焼熱を利用した乾燥・熱分解を促進させるために、炉内に吹き込まれる全酸素量の60%以上を占めるように前記乾燥・熱分解用の空気を前記炭化火格子部から前記シャフト部内に送風し、炉内に吹き込まれる全酸素量の40%未満を前記溶融炉部の羽口から供給する酸素配分とし、さらに前記第2供給装置の供給速度(V2)を、前記第1供給装置の供給速度(V1)よりも大きく設定(V2>V1)したことを特徴とする廃棄物ガス化溶融炉。
  2. 前記送風装置は、前記炭化火格子部から前記溶融炉部に供給される廃棄物中の水分が10%以下であって、且つ、固定炭素の残存量が3%以上となるように、前記炭化火格子部から炉内に吹き込む空気量を調節することを特徴とする請求項1に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
  3. 前記溶融炉部内の廃棄物充填高さを前記羽口より上方向+0.5m〜前記炭化火格子部の最下端部までの範囲内に維持するように、前記供給装置の供給速度を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
  4. 前記溶融炉部内の圧力(P1)と前記炭化火格子部の上部空間の圧力(P2)との差圧が0.4kPa〜2kPaの範囲内に維持するように、前記供給装置の供給速度を制御することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
  5. 前記炭化火格子部の温度を650℃〜800℃の範囲内に維持するように、前記供給装置の供給速度を制御することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
  6. 前記炭素系固形燃料中に含まれる固定炭素の理論燃焼酸素量(M1)を、前記羽口から前記溶融炉内に吹き込む酸素富化空気の総酸素量(M2)で除した値を溶融炉燃料比(M1/M2)としたときに、
    前記溶融炉燃料比(M1/M2)を0.8〜1.2の範囲内に設定することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
  7. 廃棄物の種類又は性状に応じて炉内への装入位置を変更する少なくとも一つ以上の廃棄物装入口を、前記シャフト部の上部に配置した前記廃棄物装入口とは異なる位置に設けたことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
  8. 前記炭化火格子部は、炭化火格子燃焼率が300kg/(m・h)〜500kg/(m・h)の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
  9. 前記溶融炉部は、円筒形状であって、前記炭化火格子部からの廃棄物が供給される前記開口部から前記羽口までの間に絞り部をなす逆円錐台部が形成されており、前記逆円錐台部の傾斜角が75度より大きくなっていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の廃棄物ガス化溶融炉。
JP2012041887A 2012-02-28 2012-02-28 廃棄物ガス化溶融炉 Active JP5120823B1 (ja)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012041887A JP5120823B1 (ja) 2012-02-28 2012-02-28 廃棄物ガス化溶融炉
PCT/JP2012/007596 WO2013128524A1 (ja) 2012-02-28 2012-11-27 廃棄物ガス化溶融炉
SG11201404073RA SG11201404073RA (en) 2012-02-28 2012-11-27 Waste gasification melting furnace
CN201280068994.XA CN104094059B (zh) 2012-02-28 2012-11-27 废弃物气化熔融炉
AU2012371991A AU2012371991B2 (en) 2012-02-28 2012-11-27 Waste gasification melting furnace
ES12869814.9T ES2639845T3 (es) 2012-02-28 2012-11-27 Horno de gasificación y fundición de residuos
CA2865581A CA2865581C (en) 2012-02-28 2012-11-27 Waste gasification melting furnace
US14/372,319 US10047954B2 (en) 2012-02-28 2012-11-27 Method for treating a waste using a waste gasification melting furnace
KR1020147021786A KR101890873B1 (ko) 2012-02-28 2012-11-27 폐기물 가스화 용해로
EP12869814.9A EP2821702B1 (en) 2012-02-28 2012-11-27 Waste gasification and melting furnace
BR112014021343A BR112014021343B8 (pt) 2012-02-28 2012-11-27 Forno de fundição e gaseificação de resíduo

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012041887A JP5120823B1 (ja) 2012-02-28 2012-02-28 廃棄物ガス化溶融炉

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5120823B1 true JP5120823B1 (ja) 2013-01-16
JP2013178015A JP2013178015A (ja) 2013-09-09

Family

ID=47692843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012041887A Active JP5120823B1 (ja) 2012-02-28 2012-02-28 廃棄物ガス化溶融炉

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10047954B2 (ja)
EP (1) EP2821702B1 (ja)
JP (1) JP5120823B1 (ja)
KR (1) KR101890873B1 (ja)
CN (1) CN104094059B (ja)
AU (1) AU2012371991B2 (ja)
BR (1) BR112014021343B8 (ja)
CA (1) CA2865581C (ja)
ES (1) ES2639845T3 (ja)
SG (1) SG11201404073RA (ja)
WO (1) WO2013128524A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108716670A (zh) * 2018-04-28 2018-10-30 王仲宇 一种多功能生物质高温气化锅炉燃烧器

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014145689A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 All Power Labs, Inc. Simultaneous pyrolysis and communition for fuel flexible gasification and pyrolysis
EP2970772B1 (en) * 2013-03-15 2018-09-26 All Power Labs, Inc. Hybrid fixed-kinetic bed gasifier for fuel flexible gasification
JP6223104B2 (ja) * 2013-10-04 2017-11-01 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 廃棄物ガス化溶融炉及びその運転方法
EP3090211A4 (en) * 2013-12-17 2018-03-14 Aalto University Foundation Method and apparatus for controlling combustion in a furnace
JP6305803B2 (ja) * 2014-03-26 2018-04-04 株式会社クボタ 表面溶融炉及び表面溶融炉の運転方法
CN104534488B (zh) * 2015-01-08 2017-02-22 辽宁省兴城市特种铸钢有限公司 一种耐磨炉排片
DK3112786T4 (da) * 2015-07-03 2021-04-26 Alite Gmbh Klinkerindløbsfordeling for en cementklinkerkøler
JP5951151B1 (ja) * 2016-02-02 2016-07-13 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 廃棄物処理炉及びこれを用いた廃棄物処理方法
CN105823061B (zh) * 2016-03-21 2018-09-11 安徽未名生物环保有限公司 一种自动落料控制系统
CN105757680B (zh) * 2016-03-21 2018-09-11 安徽未名生物环保有限公司 一种温度控制落料系统
CN105885884A (zh) * 2016-04-21 2016-08-24 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 有机垃圾热解系统及其应用
CN106765146A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 重庆科技学院 基于废弃物气化熔融燃烧的二次污染物控制系统
CN107101206A (zh) * 2017-05-09 2017-08-29 高承疆 可燃气体包裹可燃固体的燃烧方法
CN108330282A (zh) * 2018-03-08 2018-07-27 扬州晨光特种设备有限公司 危险废弃物熔融-冶金一体化的处理方法
CN108592030B (zh) * 2018-06-29 2023-09-26 北京环境工程技术有限公司 一种带有自过滤功能的炉排式垃圾气化装置
US10816197B2 (en) * 2018-12-07 2020-10-27 Eco Burn Inc. System for the dynamic movement of waste in an incinerator
CN111853801A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 山东百川同创能源有限公司 一种垃圾热解气化焚烧系统及工艺
WO2022151498A1 (zh) * 2021-01-18 2022-07-21 车战斌 固体燃料的燃烧组织方法及燃烧炉
CN114432968B (zh) * 2022-02-08 2023-03-24 江苏天楹等离子体科技有限公司 一种倾倒式熔池的放射性废物等离子体气化熔融炉

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5316633B2 (ja) * 1974-01-23 1978-06-02
JPS6011766B2 (ja) * 1978-12-25 1985-03-28 新日本製鐵株式会社 廃棄物の溶融式熱分解炉における燃焼支持ガス吹込方法
JPH09126428A (ja) * 1995-10-06 1997-05-16 Von Roll Umwelttechnik Ag ばら廃棄物の熱処理方法
JPH11281032A (ja) * 1998-01-31 1999-10-15 Kawasaki Steel Corp 廃棄物処理方法および廃棄物処理設備
JP2010038535A (ja) * 2008-07-08 2010-02-18 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2010043840A (ja) * 2008-07-15 2010-02-25 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2010255890A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2010255888A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2011064411A (ja) * 2009-09-17 2011-03-31 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物処理方法及び廃棄物処理設備
JP2011064382A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2011064383A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4109590A (en) * 1976-12-03 1978-08-29 Mansfield Carbon Products, Inc. Apparatus and method for producing gas
US4471704A (en) 1982-06-21 1984-09-18 Clear Air, Inc. Reciprocating grate systems for furnaces and incinerators
JPH07111247B2 (ja) * 1989-11-10 1995-11-29 石川島播磨重工業株式会社 廃棄物処理方法
CH688871A5 (de) * 1994-05-16 1998-04-30 Von Roll Umwelttechnik Ag Verfahren zur thermischen Energiegewinnung aus Abfallmaterial, insbesondere Muell.
JP3319327B2 (ja) 1997-03-26 2002-08-26 日本鋼管株式会社 ごみ焼却炉の燃焼制御方法およびその装置
US6182584B1 (en) * 1999-11-23 2001-02-06 Environmental Solutions & Technology, Inc. Integrated control and destructive distillation of carbonaceous waste
CN1267678C (zh) * 2002-05-29 2006-08-02 周雪松 垃圾焚烧炉
ITRM20040297A1 (it) * 2004-06-17 2004-09-17 Sorain Cecchini Ambiente Sca Spa Metodo per la realizzazione del riciclaggio integrale a basso impatto ambientale dei rifiuti solidi urbani e dispositivi di attuazione.
JP4542417B2 (ja) * 2004-11-26 2010-09-15 新日鉄エンジニアリング株式会社 廃棄物溶融炉の可燃性ガスの処理方法
MX2008014166A (es) * 2006-05-05 2009-01-27 Plascoenergy Ip Holdings Slb Sistema de reciclaje de calor para usar con un gasificador.
CN101479531A (zh) * 2006-05-10 2009-07-08 力技术公司 用于加强固体物质燃烧的方法、装置和系统
KR100997250B1 (ko) 2010-07-13 2010-11-29 (주) 태종 엔이씨 소각로용 2차 연소공기 유량유속조절 댐퍼와 소각로내 온도측정값 및 열정산 프로그램을 이용한 소각로 자동 운전 제어시스템

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5316633B2 (ja) * 1974-01-23 1978-06-02
JPS6011766B2 (ja) * 1978-12-25 1985-03-28 新日本製鐵株式会社 廃棄物の溶融式熱分解炉における燃焼支持ガス吹込方法
JPH09126428A (ja) * 1995-10-06 1997-05-16 Von Roll Umwelttechnik Ag ばら廃棄物の熱処理方法
JPH11281032A (ja) * 1998-01-31 1999-10-15 Kawasaki Steel Corp 廃棄物処理方法および廃棄物処理設備
JP2010038535A (ja) * 2008-07-08 2010-02-18 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2010043840A (ja) * 2008-07-15 2010-02-25 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2010255890A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2010255888A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2011064382A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2011064383A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2011064411A (ja) * 2009-09-17 2011-03-31 Nippon Steel Engineering Co Ltd 廃棄物処理方法及び廃棄物処理設備

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108716670A (zh) * 2018-04-28 2018-10-30 王仲宇 一种多功能生物质高温气化锅炉燃烧器

Also Published As

Publication number Publication date
CA2865581C (en) 2019-04-09
BR112014021343A2 (ja) 2017-06-20
EP2821702B1 (en) 2017-06-21
CN104094059B (zh) 2016-01-13
EP2821702A4 (en) 2015-11-11
KR20140131509A (ko) 2014-11-13
WO2013128524A1 (ja) 2013-09-06
SG11201404073RA (en) 2014-10-30
AU2012371991B2 (en) 2017-04-06
US10047954B2 (en) 2018-08-14
US20140338575A1 (en) 2014-11-20
JP2013178015A (ja) 2013-09-09
BR112014021343B1 (pt) 2021-11-03
CN104094059A (zh) 2014-10-08
ES2639845T3 (es) 2017-10-30
EP2821702A1 (en) 2015-01-07
AU2012371991A1 (en) 2014-07-31
CA2865581A1 (en) 2013-09-06
KR101890873B1 (ko) 2018-08-22
BR112014021343B8 (pt) 2022-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5120823B1 (ja) 廃棄物ガス化溶融炉
EP1347236A1 (en) Waste-gasified fusion furnace and method of operating the fusion furnace
KR101921225B1 (ko) 폐기물 용융로
JP5180917B2 (ja) 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP2015075245A (ja) 廃棄物ガス化溶融炉及びその運転方法
RU2347139C1 (ru) Способ газификации конденсированных топлив и устройство для его осуществления
JP5510782B2 (ja) 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
JP6066461B2 (ja) 廃棄物ガス化溶融装置及び廃棄物ガス化溶融方法
JP2015075246A (ja) 廃棄物ガス化溶融炉及びその運転方法
JP6223104B2 (ja) 廃棄物ガス化溶融炉及びその運転方法
CN214612323U (zh) 有机固废套筒式导气湿式排灰固定床气化炉
WO2010123444A1 (en) Method and plant for burning solid fuel
US11788021B2 (en) Reactor and process for gasifying and/or melting of feed materials
JP5605576B2 (ja) 廃棄物ガス化溶融装置
JP2011064383A (ja) 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置
CN112625754A (zh) 有机固废套筒式导气湿式排灰固定床气化炉及气化方法
JP2002303412A (ja) 廃棄物ガス化溶融方法
JP2019190730A (ja) 廃棄物ガス化溶融装置及び廃棄物ガス化溶融方法
JP6018860B2 (ja) 廃棄物ガス化溶融炉の立ち上げ方法
WO2011027395A1 (ja) 廃棄物溶融炉および廃棄物溶融処理方法
JP2002039518A (ja) 塵芥のガス化溶融炉
JP5886144B2 (ja) 廃棄物処理装置
JP2010038535A (ja) 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120228

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20120229

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20120321

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120403

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120601

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120626

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120827

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20120827

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120918

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121015

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5120823

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250