JP5226579B2 - Operation method of gasification melting furnace - Google Patents
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Description
本発明は、都市ごみなどの廃棄物をガス化溶融するためのガス化溶融炉の運転方法に関し、特に溶融炉から排出されるスラグの塩基度を調整する技術として工業的に有用な方法に関する。 The present invention relates to a method for operating a gasification melting furnace for gasifying and melting waste such as municipal waste, and more particularly to a method industrially useful as a technique for adjusting the basicity of slag discharged from the melting furnace.
過去、都市ごみなどの有機系の廃棄物の処理については、主に焼却炉にて焼却され、その灰は埋め立て処分を行うことが主流であったが、近年、ダイオキシンなどの有害物質の大気放散や埋め立て地の逼迫に伴う環境への影響から、こうした有害物質の無害化や灰の減容化の推進のために有効な手段として、ガス化溶融技術が注目され、現在ではごみ処理施設が採用する標準的なプロセスとして急速に普及しつつある。 In the past, organic waste such as municipal waste was mainly incinerated in incinerators, and the ash was mainly disposed of in landfills. However, in recent years, atmospheric emissions of harmful substances such as dioxins Gasification and melting technology has attracted attention as an effective means for promoting the detoxification of these harmful substances and the volume reduction of ash due to the impact on the environment caused by the tightness of landfills and landfills. It is rapidly spreading as a standard process.
このガス化溶融技術はガス化炉と溶融炉とが一体化されたガス化溶融炉により運転、操業されるもので、都市ゴミなどの有機系廃棄物をガス化炉で部分燃焼させながらガス化し、このガス化により発生した可燃ガスと灰分を溶融炉に導き、溶融炉で可燃ガスを燃焼させてその燃焼熱により灰分を溶融し、この溶融により生じたスラグを炉外に排出して、これを冷却固化させるものである。 This gasification and melting technology is operated and operated in a gasification and melting furnace that integrates a gasification furnace and a melting furnace. Gasification and gasification is performed while partially combusting organic waste such as municipal waste in the gasification furnace. The combustible gas and ash generated by this gasification are guided to the melting furnace, the combustible gas is burned in the melting furnace, the ash is melted by the combustion heat, and the slag generated by the melting is discharged out of the furnace. Is cooled and solidified.
ところで、このガス化溶融炉の安定かつ効率的な運転を行うためには、上記の溶融炉から排出される溶融スラグ(以下、単にスラグという)の流動性を十分に確保しなければならない。なぜならば、スラグの流動性が低下すると、溶融炉からの排出が円滑に行われず生産性を阻害することになり、時にはスラグが溶融炉の排出口に詰まって排出できなくなり、運転を停止せざるを得ない状況をも生じるからである。 By the way, in order to perform a stable and efficient operation of the gasification melting furnace, it is necessary to sufficiently ensure the fluidity of the molten slag discharged from the melting furnace (hereinafter simply referred to as slag). This is because if the slag fluidity decreases, the discharge from the melting furnace will not be performed smoothly and the productivity will be hindered. This is because a situation in which it is not possible to occur is also generated.
周知の通り、このスラグの流動性を左右する大きな運転ファクターとして、スラグ塩基度(CaO/SiO2)が挙げられる。スラグの溶流点はスラグ塩基度に依存する。スラグ塩基度0.6〜0.8で溶流点が最も低く(1200℃〜1250℃)、スラグ塩基度が0.6以下では塩基度が低くなるにつれて溶流点が上昇しスラグ塩基度0.2で溶流点は1350℃を超える。また、スラグ塩基度が0.8以上では塩基度が高くなるにつれて溶流点が上昇し、スラグ塩基度1.0で溶流点が1250℃〜1300℃、塩基度が1.2を超えると溶流点が1300℃を超える。スラグ塩基度に関わらず、溶融炉の炉内温度をスラグの溶流温度よりも50℃以上高くすると、スラグが十分に溶融しその流動性を比較的容易に向上させることができる。しかしながら、スラグの排出を常時円滑に行うためには、例えば炉内温度が1350℃以上の高温運転を継続して実施しなければならないことから、燃料費などのエネルギーコストの増大を招くとともに、炉の耐火物の損傷が著しくなるなどの不利を抱えることになり、好ましない。 As is well known, slag basicity (CaO / SiO 2 ) can be cited as a large operating factor that affects the fluidity of this slag. The slag melting point depends on the slag basicity. When the slag basicity is 0.6 to 0.8, the melting point is the lowest (1200 ° C to 1250 ° C). When the slag basicity is 0.6 or less, the melting point increases as the basicity decreases, and the slag basicity is 0. The melting point is higher than 1350 ° C. In addition, when the slag basicity is 0.8 or more, the melting point increases as the basicity increases, and when the slag basicity is 1.0, the melting point is 1250 ° C to 1300 ° C and the basicity exceeds 1.2. The melting point exceeds 1300 ° C. Regardless of the slag basicity, when the furnace temperature of the melting furnace is higher by 50 ° C. or more than the slag melt flow temperature, the slag is sufficiently melted and its fluidity can be improved relatively easily. However, in order to always discharge slag smoothly, for example, a high-temperature operation in which the furnace temperature is 1350 ° C. or higher must be continuously performed. It will have disadvantages such as severe damage to refractories, and it is not preferred.
一方、スラグ塩基度を一定の範囲(スラグ塩基度0.6〜0.8)に維持する運転を行えば、上記スラグの温度を高める操業上の不利を伴うことなくその流動性を確保することができ、安定かつ効率的な運転を続けることが可能となる。このスラグ塩基度はガス化溶融炉の操業条件を一定にして運転を継続させた場合においても処理対象となる廃棄物の種類や性状の変化などの影響により予め設定された適正範囲を逸脱することがあるため、排出されるスラグを定期的にサンプリングして、その塩基度を分析し、その値が設定範囲外であるときは、従来より塩基度調整剤を溶融炉に供給して同塩基度の設定範囲に調整することが一般に行われている。 On the other hand, if the operation is performed to maintain the slag basicity within a certain range (slag basicity 0.6 to 0.8), the fluidity can be ensured without any operational disadvantage to increase the temperature of the slag. And stable and efficient operation can be continued. This slag basicity deviates from the preset appropriate range due to the influence of the type of waste to be treated and changes in properties even when the operation is continued with the gasification melting furnace operating conditions kept constant. Therefore, the slag discharged is periodically sampled and analyzed for basicity.If the value is outside the set range, a basicity adjuster is conventionally supplied to the melting furnace. Generally, adjustment to the setting range is performed.
しかし、スラグの塩基度を調整する際に用いられている従来の塩基度調整剤は、高塩基度調整剤としては消石灰、生石灰または炭酸カルシウムなど、低塩基度調整剤として硅砂などであり、いずれも市販され薬剤で、購入物(品)であり、その使用量が多いことも相まって処理コストが嵩む要因となっている。 However, conventional basicity adjusting agents used when adjusting the basicity of slag are slaked lime, quicklime or calcium carbonate as a high basicity adjusting agent, and dredged sand as a low basicity adjusting agent. Is also a commercially available drug, which is a purchased product (product), and the large amount of use is a factor that increases the processing cost.
また、従来において、ガス化溶融炉から排出された飛灰に石灰や硅石などの成分調整剤(塩基度調整剤)を添加して塩基度を0.5〜1.5に調整して羽口から吹き込む技術も提案(特許文献1参照)なされている。しかし、この従来技術は相変わらず、購入物である石灰や硅石を主要な塩基度調整剤として使用するもので、飛灰そのものをスラグの塩基度調整剤とするものではなく、塩基度調整剤のコスト削減に対する効果も小さい。 In addition, conventionally, a component adjusting agent (basicity adjusting agent) such as lime or meteorite is added to the fly ash discharged from the gasification melting furnace to adjust the basicity to 0.5 to 1.5 and the tuyere A technique for blowing in is also proposed (see Patent Document 1). However, this conventional technology still uses purchased lime and meteorite as the main basicity adjuster, and the fly ash itself is not used as a slag basicity adjuster. The effect on reduction is small.
本発明は上述した従来の技術的背景とその問題点に鑑み、ガス化溶融炉の溶融炉から排出されるスラグの塩基度を目標とする設定範囲に調整、維持してその流動性を確保するに当たり、購入物である塩基度調整剤の使用量を最小限としてこれを実現し、低い処理コストで安定して効率的なガス化溶融炉の運転方法を提供することその課題としてなされたものである。 In view of the above-described conventional technical background and its problems, the present invention adjusts and maintains the basicity of the slag discharged from the melting furnace of the gasification melting furnace to a target setting range to ensure its fluidity. This was achieved by minimizing the amount of purchased basicity modifier and providing a stable and efficient operation method for gasification and melting furnaces at low processing costs. is there.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、特許請求の範囲に記載される以下の各発明をその要旨、特徴とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve the above-described problems, and the gist and features of each invention described below are as follows.
1.廃棄物を熱分解炉で部分燃焼させながら熱分解し、この熱分解により発生した可燃ガスと灰分を溶融炉に導き、溶融炉で可燃ガスを燃焼させてその燃焼熱により灰分を溶融し、この溶融により生じたスラグを炉外に排出するガス化溶融炉の運転方法において、前記スラグの塩基度を監視し、同塩基度が設定範囲から外れた場合には、先ず、ガス化溶融炉の運転により発生する系内排出物である一次塩基度調整剤により一次調整を行い、さらに一定期間経過後もなお設定範囲に復帰しない場合には、系外購入物である二次塩基度調整剤により二次調整を行なうことによりスラグの塩基度を設定範囲に維持し、前記スラグの塩基度が、設定範囲より低い側に外れた場合には一次塩基度調整剤として一次高塩基度調整剤により、また設定範囲より高い側に外れた場合には一次塩基度調整剤として一次低塩基度調整剤により塩基度の一次調整を行ない、前記一次高塩基度調整剤がガス化溶融炉の運転により溶融炉から排出されるCaO成分を含む飛灰であり、前記一次低塩基度調整剤がガス化溶融炉の運転によりガス化炉から排出されるSiO 2 成分を含む不燃物であること特徴とするガス化溶融炉の運転方法。 1. The waste is pyrolyzed while partially combusting in a pyrolysis furnace, the combustible gas and ash generated by this pyrolysis are guided to the melting furnace, the combustible gas is burned in the melting furnace, and the ash is melted by the combustion heat. In the operation method of the gasification melting furnace in which slag generated by melting is discharged outside the furnace, the basicity of the slag is monitored, and when the basicity is out of the set range, first, the operation of the gasification melting furnace If the primary adjustment is performed using the primary basicity regulator that is generated in the system, and the product does not return to the set range after a certain period of time, the secondary basicity regulator that is purchased outside the system The basic adjustment of the slag is maintained within the set range by performing the next adjustment, and when the basicity of the slag deviates to the lower side than the set range, the primary high basicity adjuster is used as the primary basicity adjuster, and Higher than setting range In the case where the primary basicity adjusting agent is used as the primary basicity adjusting agent, the primary high basicity adjusting agent is primarily adjusted, and the primary high basicity adjusting agent is discharged from the melting furnace by the operation of the gasification melting furnace. A gasification melting furnace operating method, characterized in that the fly ash contains a component, and the primary low basicity regulator is an incombustible material containing a SiO 2 component discharged from the gasification furnace by operation of the gasification melting furnace. .
2.前記スラグの塩基度が、一次塩基度調整剤により一次調整後も低い側に外れたまま設定範囲に復帰しない場合には二次塩基度調整剤として二次高塩基度調整剤により、また一次調整後も高い側に外れたまま設定範囲に復帰しない場合には二次塩基度調整剤として二次低塩基度調整剤により二次調整を行なうことを特徴とする1に記載のガス化溶融炉の運転方法。 2 . If the basicity of the slag does not return to the setting range after the primary adjustment by the primary basicity adjuster and does not return to the setting range, the secondary high basicity adjuster as the secondary basicity adjuster and the primary adjustment 2. The gasification and melting furnace according to 1, wherein secondary adjustment is performed with a secondary low basicity adjusting agent as a secondary basicity adjusting agent when the settling range does not return to the higher range afterward. how to drive.
3.前記二次高塩基度調整剤が系外購入物である消石灰、生石灰または炭酸カルシウムから選ばれる一種以上であり、前記二次低塩基度調整剤が系外購入物である硅砂であることを特徴とする2に記載のガス化溶融炉の運転方法。 3 . The secondary high basicity adjusting agent is at least one selected from slaked lime, quick lime, or calcium carbonate, which is an out-of-system purchase, and the secondary low basicity adjustment agent is cinnabar which is an out-of-system purchase. The operation method of the gasification melting furnace of 2 .
4.前記不燃物が流動床式ガス化炉から排出されたものであることを特徴とする1〜3のいずれかに記載のガス化溶融炉の運転方法。 4 . The method for operating a gasification melting furnace according to any one of 1 to 3, wherein the incombustible material is discharged from a fluidized bed gasification furnace.
5.前記不燃物が0.1〜3mmに粒度調整されたものであることを特徴とする1〜4のいずれかに記載のガス化溶融炉の運転方法。 5 . The method for operating a gasification melting furnace according to any one of claims 1 to 4, wherein the incombustible material has a particle size adjusted to 0.1 to 3 mm.
6.前記スラグの塩基度の一次塩基度調整剤による一次調整または二次塩基度調整剤による二次調整を、一次塩基度調整剤または二次塩基度調整剤を溶融炉に供給若しくはその供給量を増加させることによって行うことを特徴とする1〜5のいずれかに記載のガス化溶融炉の運転方法。 6 . Supply the primary adjustment by the primary basicity adjuster or the secondary adjustment by the secondary basicity adjuster to the basicity of the slag, or supply the primary basicity adjuster or the secondary basicity adjuster to the melting furnace or increase the supply amount. The operation method of the gasification melting furnace in any one of 1-5 characterized by performing.
7.前記一次塩基度調整剤が飛灰である場合は、その供給量を溶融炉から排出、回収される飛灰の全体の量の50%以下とすることを特徴とする6に記載のガス化溶融炉の運転方法。 7 . 6. The gasification and melting according to 6 , wherein when the primary basicity adjusting agent is fly ash, the supply amount thereof is 50% or less of the total amount of fly ash discharged and recovered from the melting furnace. How to operate the furnace.
8.前記スラグの塩基度の設定範囲を0.5〜0.9とする1〜7のいずれかに記載のガス化溶融炉の運転方法。 8 . 1-7 The method of any operating gasification and melting furnace according to of 0.5 to 0.9 the setting range of basicity of the slag.
本発明によれば、ガス化溶融炉のスラグの塩基度調整剤として、ガス化溶融プロセス系内から発生する飛灰や不燃物などの系内排出物を有効に利用してスラグの塩基度を調整、維持し、その流動性を確保することができ、従って、高価な購入物である従来の塩基度調整剤の使用量を大幅に削減した状態で安定して効率的なガス化溶融炉の運転をすることが可能となる。 According to the present invention, the basicity of the slag in the gasification and melting furnace is effectively utilized as the slag basicity adjusting agent in the gasification and melting process system, such as fly ash and incombustibles generated from the gasification and melting process system. It can be adjusted, maintained, and its fluidity can be ensured. Therefore, a stable and efficient gasification and melting furnace can be used in a state where the amount of use of the conventional basicity adjusting agent, which is an expensive purchase, is greatly reduced. It becomes possible to drive.
また、飛灰や不燃物などを塩基度調整剤としてガス化溶融プロセス系内で消費することによって、これらを廃棄物の系外への排出量を減少させることができ、その最終処分に要するコストを下げるとともに環境対策にも貢献することができる。 In addition, by using fly ash, non-combustibles, etc. in the gasification and melting process system as a basicity regulator, the amount of waste discharged outside the system can be reduced, and the cost required for final disposal Can also contribute to environmental measures.
以下、本発明についてその実施形態を含めて詳述するが、まず、本発明の技術的な考え方とその特徴について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail including embodiments thereof. First, the technical concept and characteristics of the present invention will be described.
本発明者らは、前記の課題を解決する基本的な手段として、スラグの塩基度を調整するための塩基度調整剤としてガス化溶融プロセスの系内で発生する排出物が利用できないかとの着想を得て、この着想をもとに種々検討を重ねたところ、低塩基度調整剤としてガス化炉から排出される不燃物、高塩基度調整剤として溶融炉から排出される飛灰が実用的にも有効であるとの結論に至った。 As a basic means for solving the above-mentioned problems, the present inventors have conceived whether the waste generated in the gasification and melting process can be used as a basicity adjusting agent for adjusting the basicity of slag. As a result of various studies based on this idea, incombustibles discharged from the gasification furnace as a low basicity adjusting agent and fly ash discharged from the melting furnace as a high basicity adjusting agent are practical. It came to the conclusion that it is also effective.
すなわち、ガス化炉から排出される不燃物特に流動床式ガス化炉より排出される不燃物は、同ガス化炉の流動媒体である硅砂(SiO2)と一緒に排出される。この硅砂の大部分は排出後、鉄やAlなどの金属片含む粗大物と分級分離され、適正粒度のものはガス化炉の流動媒体として循環使用されている。粗大物には金属片などのほかにガレキ等が混在しており、金属片を選別後のこの硅砂やSiO2を含むガレキを粉砕して粒度調整して、低塩基度調整剤として使用すればコスト面で有利である。この金属片選別後の不燃物(以下、残部不燃物ということがある)の調査、分析によれば、実際にSiO2が多く含有されており、低塩基度調整剤として購入物のそれとほとんど遜色なく、スラグの塩基度を調整できることが分かった。 That is, the incombustible material discharged from the gasification furnace, particularly the incombustible material discharged from the fluidized bed type gasification furnace, is discharged together with dredged sand (SiO 2 ) which is a fluidized medium of the gasification furnace. Most of the cinnabar is discharged and classified and separated from coarse materials including metal pieces such as iron and Al, and those having an appropriate particle size are circulated and used as a fluidizing medium for the gasifier. In addition to metal pieces etc., rubble etc. are mixed in coarse materials, and if the metal pieces are sorted, this crushed sand or rubble containing SiO 2 is crushed to adjust the particle size and used as a low basicity adjusting agent. It is advantageous in terms of cost. According to the investigation and analysis of the non-combustible material after metal piece sorting (hereinafter sometimes referred to as the remaining non-combustible material), it actually contains a lot of SiO 2 and is almost inferior to that of the purchased product as a low basicity adjuster. It was found that the basicity of the slag can be adjusted.
また、溶融炉から排出される飛灰は、溶融炉排ガス中に随伴され、バグフィルタなどの集塵機で相当量が回収される。回収された飛灰は排ガス浄化のため生石灰や消石灰などの薬剤を排ガスに接触させてSOX、HCLなどの酸性ガス成分を除去する排ガス浄化処理を経ている。これら薬剤から由来するCaO系成分が飛灰にも含まれることになる。高塩基度調整剤としてこの飛灰を使用すれば前記の不燃物と同様にコスト面で有利となる。この飛灰の調査、分析によれば、実際にCaOが15〜40%含有されており、その塩基度が高い性状を有しており、高塩基度調整剤として十分に使用できることが判明した。 Further, fly ash discharged from the melting furnace is accompanied in the melting furnace exhaust gas, and a considerable amount is recovered by a dust collector such as a bag filter. The recovered fly ash undergoes exhaust gas purification treatment for removing acidic gas components such as SOX and HCL by bringing chemicals such as quick lime and slaked lime into contact with the exhaust gas for purification of exhaust gas. CaO-based components derived from these drugs are also included in the fly ash. If this fly ash is used as a high basicity adjusting agent, it is advantageous in terms of cost as in the case of the incombustible material. According to the investigation and analysis of this fly ash, it has been found that CaO is actually contained in an amount of 15 to 40%, has a high basicity, and can be sufficiently used as a high basicity adjusting agent.
ただし、この飛灰中には重金属(Pbなど)などの重金属類も微量含まれるため、これを継続して多量に使用することは最終的にスラグへの濃縮を増大させ、スラグの有効利用の規格であるJIS A5032(一般廃棄物、下水汚泥又はそれらの廃棄物を溶融固化した道路用スラグ)の含有量基準(例えばPb<150mg/kg)を満たさない恐れも出てくる。従って、重金属類のスラグへの濃縮がないことを確認しながら、その排出基準を超えることがないよう飛灰の使用量を制限した上で活用すべきである。 However, this fly ash contains a small amount of heavy metals such as heavy metals (Pb, etc.). Continuing to use these in large quantities will eventually increase the concentration of slag and effectively use slag. There is also a risk that the content standard (for example, Pb <150 mg / kg) of the standard JIS A5032 (general waste, sewage sludge, or road slag obtained by melting and solidifying those wastes) may not be satisfied. Therefore, while confirming that there is no concentration of heavy metals to slag, it should be used after limiting the amount of fly ash used so as not to exceed the emission standard.
そこで、本発明者らは、上記不燃物コスト負担のないガス化溶融プロセス系内の排出物を主要な塩基度調整剤として積極的に用い、従来のコストを要する塩基度調整剤は副次的に使用し、その使用量を最小限に止めてスラグの塩基度を目標とする設定範囲に調整、維持することをその技術思想として本発明を完成させるに至った。 Therefore, the present inventors actively use the emissions in the gasification and melting process system that does not bear the incombustible material cost as the main basicity adjusting agent, and the conventional basicity adjusting agent requiring cost is secondary. As a technical idea, the present invention has been completed by adjusting and maintaining the slag basicity within a target setting range while minimizing the amount used.
本発明の基本的特徴は、溶融炉より排出されるスラグの塩基度を監視し、それが設定範囲から外れた場合には、先ず、一次塩基度調整剤により一次調整を行い、さらに一定期間経過後もなお設定範囲に復帰しない場合には、二次塩基度調整剤により二次調整を行なうことによりスラグの塩基度を設定範囲に維持することにある。 The basic feature of the present invention is to monitor the basicity of the slag discharged from the melting furnace, and when it is out of the set range, first, the primary adjustment is performed with the primary basicity adjusting agent, and a certain period of time has passed. If it does not return to the set range afterward, the basic adjustment of the slag is maintained within the set range by performing secondary adjustment with a secondary basicity adjuster.
すなわち、本発明においては、スラグの塩基度を監視しておき、これが設定範囲から逸脱していることが確認されたとき、まずは、系内で発生する不燃物や飛灰などを優先的に一次塩基度調整剤として用いてスラグの塩基度調整(一次調整)を行い、それでも一定期間内に調整できなければ、購入品である通常の塩基度調整剤によってスラグの塩基度調整(二次調整)を行うもので、つまり、コストの異なる両調整剤を使い分け、二段階でスラグの塩基度調整を実施するものであり、この二段階のスラグ塩基度の調整方式を採用することにより、この塩基度調整コストを最小限にして、しかも確実に塩基度を設定範囲に調整、維持することができるのである。 That is, in the present invention, the basicity of slag is monitored, and when it is confirmed that it deviates from the set range, first, incombustibles and fly ash generated in the system are preferentially preferential. If the basicity of the slag is adjusted (primary adjustment) by using it as a basicity adjuster, and it still cannot be adjusted within a certain period of time, the basicity of the slag is adjusted using the purchased basicity adjuster (secondary adjustment). In other words, it adjusts the basicity of slag in two stages by using different regulators with different costs, and this basicity is adjusted by adopting this two-stage slag basicity adjustment method. The adjustment cost can be minimized and the basicity can be reliably adjusted and maintained within the set range.
本発明におけるスラグの塩基度の目標とする設定範囲はスラグの流動性と冷却固化後の品質などを考慮して0.5〜0.9とすることが好ましく、0.6〜0,8とすれば特に好ましいが、溶融ガス化溶融炉の設備、操業形態や溶融炉の温度などの運転条件、溶融炉で生成されるスラグの組成などによって変化するため、必ずしもこれらの範囲に限定されるものではない。 The target setting range of the basicity of the slag in the present invention is preferably 0.5 to 0.9 in consideration of the fluidity of the slag and the quality after cooling and solidification, and 0.6 to 0.8, However, it is not necessarily limited to these ranges because it varies depending on the equipment of the melt gasification melting furnace, the operating conditions such as the operation mode and the temperature of the melting furnace, the composition of the slag generated in the melting furnace, etc. is not.
本発明において一次塩基度調整剤による一次調整を開始してから一定期間経過後も設定範囲に復帰しないときは、二次塩基度調整剤の追加供給による二次調整を行うことになるが、二次調整開始までにはある一定期間を経過した後に開始することが好ましい。すなわち、短すぎても一次調整の効果がスラグに十分反映されない間に二次調整による追加供給による過大供給が発生し、反対に長すぎてもスラグ塩基度の設定範囲への調整が長引くために、いずれにしてもガス化溶融炉の運転が不安定になったり、スラグ品質が劣化するなどの悪影響を招くことになるからである。 In the present invention, when the primary adjustment by the primary basicity adjusting agent does not return to the set range even after a certain period of time has elapsed, secondary adjustment by additional supply of the secondary basicity adjusting agent is performed. It is preferable to start after a certain period of time until the start of the next adjustment. In other words, even if too short, the effect of the primary adjustment is not sufficiently reflected in the slag, and excessive supply due to the additional supply due to the secondary adjustment occurs.On the other hand, if it is too long, the adjustment to the setting range of the slag basicity is prolonged. In any case, the operation of the gasification melting furnace becomes unstable, and adverse effects such as deterioration of the slag quality are caused.
また、一次塩基度調整剤によるスラグ塩基度の一次調整を行う場合、すでに他の目的などでこの調整剤と同じもの(不燃物や飛灰など)が溶融炉に供給、循環されている場合は、その供給量を増加することによって行うことになる。 In addition, when primary adjustment of slag basicity with primary basicity adjusting agent is performed, if the same thing as this adjusting agent (non-combustible material, fly ash, etc.) has already been supplied and circulated to the melting furnace for other purposes, etc. , By increasing its supply.
なお、従来においても不燃物や飛灰の一部を溶融炉に供給して、ガス化溶融炉の運転を行なっている場合もあるが、これはあくまでもそれらを最終処分量の低減のと有効利用のためのスラグ化をすることを目的としたもので、本発明の如く、スラグの塩基度調整を目的としたものではなく、本発明とはその技術思想を全く異にしたものである。 In the past, incombustibles and part of fly ash may be supplied to the melting furnace to operate the gasification melting furnace, but this is only effective for reducing the final disposal amount. The present invention is intended to make a slag for the purpose of the present invention, and is not intended to adjust the basicity of the slag as in the present invention. The technical idea of the present invention is completely different from that of the present invention.
一次低塩基度調整剤として流動床式ガス化炉から排出された不燃物を用いる際は、事前にこれを粉砕して、0.1〜3mmの粒度に調整されたものを溶融炉に供給することが望ましい。0.1mm未満では粉砕された不燃物が溶融炉にて捕捉できず排ガス中にキャリーオーバーすることになり、3mm超える場合は溶融が不十分となるからである。 When using the incombustible material discharged from the fluidized bed gasifier as the primary low basicity adjuster, it is pulverized in advance and supplied to the melting furnace with a particle size adjusted to 0.1 to 3 mm. It is desirable. If the thickness is less than 0.1 mm, the pulverized incombustible material cannot be captured in the melting furnace and carry over into the exhaust gas, and if it exceeds 3 mm, the melting is insufficient.
また、一次塩基度調整剤が飛灰である場合は、前述のようにこれに含まれる重金属類のスラグ中への濃縮を配慮して、飛灰の溶融炉への供給量を溶融炉から排出、回収される飛灰の全体の量の50%以下として実施することが好ましいといえる。 When the primary basicity modifier is fly ash, the amount of fly ash supplied to the melting furnace is discharged from the melting furnace in consideration of the concentration of heavy metals contained in the fly ash as described above. It can be said that it is preferable to carry out as 50% or less of the total amount of recovered fly ash.
本発明においては運転操業中のスラグの塩基度を監視することが必須となり、これは定期的にスラグをサンプリングし、蛍光X線分析計などを利用してその塩基度を分析することによって達成できるが、このような分析によらず、スラグの塩基度と相関の強い操業データをパラメータとし、これによって塩基度を推定することでも構わない。 In the present invention, it is essential to monitor the basicity of the slag during operation, and this can be achieved by sampling the slag periodically and analyzing the basicity using a fluorescent X-ray analyzer or the like. However, the basicity may be estimated by using operation data having a strong correlation with the basicity of the slag as a parameter without using such an analysis.
次に、本発明について、図面を参照しながらその典型的な実施形態を挙げて、より具体的に説明して行くことにする。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings and typical embodiments thereof.
図1はガス化溶融炉設備の構成の示す概要図であるが、ガス化溶融炉の本体設備は流動床式ガス化炉1と旋回流溶融炉2とが排ガスダクトで連結された構造を有しており、この本体設備以降は、溶融炉2から排出された排ガスの流れに沿って、廃熱ボイラ3、減温塔4、バグフィルタ5、煙突6などその顕熱回収や排ガス処理を行なう排ガス処理系の設備が順次連設されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a gasification melting furnace equipment. The main equipment of the gasification melting furnace has a structure in which a fluidized bed gasification furnace 1 and a swirling flow melting furnace 2 are connected by an exhaust gas duct. After this main body equipment, the sensible heat recovery and exhaust gas treatment of the
流動床式ガス化炉1においては、有機系廃棄物である都市ごみなどのごみRが投入され、同ごみは炉底から流動床11に供給された燃焼用空気により450〜600℃の温度で部分燃焼され、そのガス化により可燃ガスと、灰分と炭化固形分からなるチャーが発生する。これら可燃ガス及びチャーはガス化炉の排ガスに随伴され、旋回流溶融炉2に送られることになる。
In the fluidized bed gasifier 1, waste R such as municipal waste which is organic waste is introduced, and the waste is heated at a temperature of 450 to 600 ° C. by combustion air supplied to the
ガス化炉1の流動床11には平均粒径0.8mmの珪砂Mがその流動媒体として循環供給される。ごみR中の不燃物Hは珪砂Mと一緒に炉下部から不燃物排出装置12に排出される。排出された不燃物は分級装置13により珪砂Mが分離され、珪砂Mは上記の如く、流動床11に再供給される。
Silica sand M having an average particle diameter of 0.8 mm is circulated and supplied to the
旋回流溶融炉2にあっては流動床式ガス化炉1から送られてきた排ガスは同溶融炉2内で旋回流となって、供給された燃焼用空気によりその中の可燃ガスが燃焼され、チャー中の炭素分も燃焼される。この燃焼熱により炉の温度は1250〜1350℃の高温となり、このため同排ガスに随伴されたチャー中の灰分が溶融される。 In the swirling flow melting furnace 2, the exhaust gas sent from the fluidized bed gasification furnace 1 becomes a swirling flow in the melting furnace 2, and the combustible gas therein is burned by the supplied combustion air. The carbon in the char is also burned. Due to this combustion heat, the temperature of the furnace becomes a high temperature of 1250 to 1350 ° C. Therefore, the ash content in the char accompanying the exhaust gas is melted.
そして、溶融した灰分はスラグSとなって同溶融炉2の底部に設けられた出滓口(図示しない)から排出され、その後冷却水により急冷されて固化される。 The molten ash is slag S and discharged from a tap outlet (not shown) provided at the bottom of the melting furnace 2, and is then rapidly cooled and solidified by cooling water.
また、未溶融の灰分は溶融炉2から排出される排ガスに随伴され、排ガス処理系に送出されることになる。溶融炉2から出た排ガスは廃熱ボイラ3にてその顕熱が回収されると共に250〜400℃に冷却され、さらに減温塔4で150〜180℃に冷却される。減温塔4を出た排ガスは消石灰や活性炭などの浄化処理剤GCによる排ガス浄化処理が付され、バグフィルタ5で集塵され、最終的に煙突6を介して大気放散される。
Moreover, unmelted ash is accompanied by the exhaust gas discharged from the melting furnace 2 and is sent to the exhaust gas treatment system. The exhaust gas emitted from the melting furnace 2 is recovered by the
溶融炉2から出た排ガス中の飛灰はその大部分の80〜90%がバグフィルタ5により回収され、廃熱ボイラ3の底部から5〜15%が、また減温塔4の底部から1〜5%が回収される。従来より、これら回収後の飛灰FAは飛灰処理装置22に搬送され、ここで重金属溶出防止の安定化処理が行なわれて、系外に搬出される。
Most of the fly ash in the exhaust gas discharged from the melting furnace 2 is recovered by the bag filter 5, 5 to 15% from the bottom of the
そこで、本発明においては、上述したごみのガス化溶融炉設備並びにそのプロセスを前提として、スラグ塩基度が設定範囲に維持されるようにその調整を一次低塩基度調整剤もしくは一次高塩基度調整剤による一次調整と、二次低塩基度調整剤もしくは二次高塩基度調整剤による二次調整とを二段階で組み合わせて行なうが、この調整に当たって新たに必要となる一次低塩基度調整剤及び一次高塩基度調整剤のガス化溶融プロセス系内における確保と溶融炉への供給のための準備の方法及びそれらのための設備構成について同図1を用いて引き続き説明する。 Therefore, in the present invention, on the premise of the above-described waste gasification melting furnace equipment and its process, the adjustment is performed so that the slag basicity is maintained within the set range, or the primary low basicity adjustment agent or the primary high basicity adjustment. The primary adjustment by the agent and the secondary adjustment by the secondary low basicity adjustment agent or the secondary high basicity adjustment agent are combined in two stages. The primary low basicity adjustment agent newly required for this adjustment and The preparation method for securing the primary high basicity adjusting agent in the gasification melting process system and supplying it to the melting furnace, and the equipment configuration for them will be described with reference to FIG.
先ず、ガス化炉1から排出され、前述の分級装置13により、流動媒体として適正な珪砂Mが分離された不燃物は、さらに金属選別装置31で鉄、Alなどの有価金属が選別分離される。
First, the incombustible material discharged from the gasification furnace 1 and separated from the appropriate silica sand M as a fluid medium by the
本発明では、こうして分級、選別された残部の不燃物HRが一次低塩基度調整剤として利用されるのである。 In the present invention, the remaining incombustible material HR thus classified and selected is used as a primary low basicity adjusting agent.
この不燃物HRは不燃物貯蔵槽32に搬送、貯蔵された後、不燃物破砕機33で破砕され、さらに不燃物スクリーン34で分級され、その粒度(平均粒度)が0.1〜3mmに調整される。粒度調整された不燃物は粉砕不燃物供給装置35に貯えられる。そして、ガス化炉1から排出され破砕および粒度調整された不燃物HRの約90%以上が、定常的に粉砕不燃物供給装置35から、溶融炉1の頂部より炉内に供給される。ここで、溶融炉1に供給されない残余の不燃物HRは、一次塩基度調整剤供給装置37に送られ貯蔵される。特に、夏場等の塩基度の低い不燃物は、優先的に一次塩基度調整剤供給装置37に送られ貯蔵される。
This incombustible material HR is conveyed and stored in the incombustible
そして、スラグ塩基度の低塩基度側への調整が必要な時には、粉砕不燃物供給装置35からの粉砕不燃物の供給に加えて、この一次低塩基度調整剤供給装置37により一次低塩基度調整剤A1として溶融炉1の頂部より炉内に供給される。次に、バグフイルタ5により回収された飛灰FAは、その一部がは飛灰処理装置22に搬送され、ここで重金属などの安定化処理などが行なわれて、系外に搬出される。
When the slag basicity needs to be adjusted to the low basicity side, in addition to supplying the pulverized incombustible material from the pulverized incombustible
本発明では、この残部の飛灰FRが一次高塩基度調整剤として利用されるのである。 In the present invention, the remaining fly ash FR is used as a primary high basicity adjusting agent.
この飛灰FRは飛灰貯蔵槽41に搬送、貯蔵され、さらに一次高基度調整剤供給装置42に送られる。
The fly ash FR is transported and stored in the fly
そして、スラグの塩基度の高塩基度側への一次調整が必要になった時には、この一次高基度調整剤供給装置42により一次高塩基度調整剤A2として溶融炉1の頂部より炉内に供給される。
When primary adjustment of the basicity of the slag to the high basicity side becomes necessary, the primary high basicity adjusting
また、廃熱ボイラ3、減温塔4で回収された飛灰にもCaO成分が含まれた状態となるため、その一部が飛灰処理装置22に搬送され、その残部(FR)が飛灰貯蔵槽41に送られるようにして、飛灰貯蔵槽41に貯蔵された飛灰FRと一緒に貯蔵して、これを一次高塩基度調整剤A2として溶融炉2に供給することも可能である。
Further, since the fly ash collected by the
一方、本発明におけるスラグ塩基度の二次調整自体についてはすでに従来から実施されている低塩基度調整剤(硅砂など購入物)及び高塩基度調整剤(消石灰、生石灰または炭酸カルシウムなどの購入物)による調整であり、既設の設備でそのまま容易に実施できる。すなわち、既設の低塩基度調整剤貯蔵槽を二次低塩基度調整剤貯蔵槽51、同低塩基度調整剤供給装置を二次低塩基度調整剤供給装置52とし、また既設の高塩基度調整剤貯蔵槽を二次高塩基度調整剤貯蔵槽53、同高塩基度調整剤供給装置を二次高塩基度調整剤供給装置54として利用すれば良い。
On the other hand, the secondary adjustment of slag basicity in the present invention itself has already been carried out in the past, such as low basicity adjusters (purchased items such as cinnabar) and high basicity adjusters (purchased products such as slaked lime, quicklime or calcium carbonate ) And can be easily implemented with existing equipment. That is, the existing low basicity adjusting agent storage tank is the secondary low basicity adjusting
そして、スラグ塩基度を低塩基度側もしくは高塩基度側に二次調整するときは、二次低塩基度調整剤供給装置52もしくは二次高塩基度調整剤供給装置54により、その下部に設置されたダンパーなどの切り替え装置を介して二次低塩基度調整剤B1もしくは二次高塩基度調整剤B2として溶融炉1の頂部より炉内に供給されるのである。
When the slag basicity is secondarily adjusted to the low basicity side or the high basicity side, the secondary low basicity adjusting
以上の実施形態においては、本発明における一次低塩基度調整剤としてガス化炉から排出される不燃物、また一次高塩基度調整剤として飛灰の例を挙げて説明したが、これに限らず、本ガス化溶融炉の運転、操業のプロセス全体の中で発生し、SiO2やCaO成分を含み、スラグSの塩基度調整が可能な系内排出物であればすべてこれを上記塩基度調整剤として利用できるものである。 In the above embodiment, the incombustibles discharged from the gasification furnace as the primary low basicity adjusting agent in the present invention and the example of fly ash as the primary high basicity adjusting agent have been described. However, the present invention is not limited thereto. The basicity adjustment described above can be performed in the entire process of operation and operation of the gasification melting furnace, including SiO 2 and CaO components, and any system exhaust that can adjust the basicity of slag S. It can be used as an agent.
また、上記不燃物、飛灰などの系内排出物がSiO2やCaOの含有量が低く、十分な塩基度の一次調整効果が得られない場合には、これにそれらの成分純度が高い購入物である珪砂や消石灰、生石灰または炭酸カルシウムを一部加え、その効果を高めたものを本発明における一次低塩基度調整剤や一次高塩基度調整剤として適用することも本発明の範囲内である。 In addition, if the system exhaust such as incombustibles and fly ash has a low content of SiO 2 and CaO and the effect of primary adjustment of sufficient basicity cannot be obtained, purchase with a high purity of these components is required. It is also within the scope of the present invention to add a part of silica sand, slaked lime, quick lime or calcium carbonate, which is a product, and to enhance the effect thereof as a primary low basicity adjusting agent or a primary high basicity adjusting agent in the present invention. is there.
さらに、本発明におけるガス化炉として流動床式ガス化炉の例を挙げて説明したが、これに限らず、キルン式ガス化炉もガス化炉として適用することも本発明の範囲内である。 Furthermore, although the example of the fluidized bed type gasification furnace has been described as the gasification furnace in the present invention, the present invention is not limited thereto, and it is also within the scope of the present invention to apply a kiln type gasification furnace as a gasification furnace. .
(実施例)
表1に示すように、流動床式ガス化炉1に供給される都市ごみR由来によるスラグSの塩基度は季節により変動し、冬期(11月〜2月)はスラグ塩基度が0.9〜1.4と高く、夏期(5月〜8月)はスラグ塩基度が0.6を下回ることになる。よって、スラグ塩基度が高い冬季においては、低塩基度調整剤によるスラグ塩基度調整が、スラグ塩基度が低い夏期においては、高塩基度調整剤によるスラグ塩基度調整が必要となる。
(Example)
As shown in Table 1, the basicity of the slag S derived from municipal waste R supplied to the fluidized bed gasifier 1 varies depending on the season, and the slag basicity is 0.9 in the winter season (November to February). As high as ˜1.4, the slag basicity is below 0.6 in the summer (May to August). Therefore, in winter when slag basicity is high, slag basicity adjustment by a low basicity adjusting agent is required, and in summer when slag basicity is low, slag basicity adjustment by a high basicity adjusting agent is required.
次に表2に、一次低塩基度調整剤A1である粉砕不燃物HRを、表3に一次高塩基度調整剤B1である残余飛灰FRの塩基度を示す。表2の通り、粉砕不燃物HRの塩基度は、夏期が0.2〜0.4、冬期が0.2〜0.8となっており、一次低塩基度調整剤A1として有効であることがわかる。また、飛灰FRの塩基度は、バグフィルタ5が1段か直列に2段備えられているかによって変わるが、1.0〜3.5の範囲となっており、一次低塩基度調整剤B1として有効であることがわかる。 Next, Table 2 shows the pulverized incombustible material HR that is the primary low basicity adjusting agent A1, and Table 3 shows the basicity of the residual fly ash FR that is the primary high basicity adjusting agent B1. As shown in Table 2, the basicity of the pulverized incombustible HR is 0.2 to 0.4 in the summer and 0.2 to 0.8 in the winter, and is effective as the primary low basicity adjuster A1. I understand. The basicity of the fly ash FR varies depending on whether the bag filter 5 is provided in one stage or two stages in series, but is in the range of 1.0 to 3.5, and the primary low basicity adjusting agent B1. It turns out that it is effective as.
夏期におけるガス化溶融炉の運転方法においては、都市ごみR由来のスラグSの塩基度が0.6以下となっており、かつ、定常的に供給される粉砕不燃物HRの塩基度も0.2〜0.4であるために、安定的かつ効率的な運転が可能なスラグ塩基度0.6〜0.8を下回ることになる。そこで、スラグ塩基度を適正な範囲にするために、一次高塩基度調整剤B1である残余飛灰FRを飛灰Fの発生量の10%〜40%供給した。それでもスラグSの塩基度が0.6〜0.8にならなかったので、二次高塩基度調整剤B2である炭酸カルシウム(CaCO3)を供給した。その結果、本発明における運転方法の適用により、本発明における運転方法を適用しなかった場合と比較して、二次高塩基度調整剤B2である炭酸カルシウムの使用量を20〜40%削減することができた。 In the operation method of the gasification melting furnace in the summer, the basicity of the slag S derived from municipal waste R is 0.6 or less, and the basicity of the pulverized incombustible HR that is constantly supplied is also 0. Since it is 2-0.4, it will be less than 0.6-0.8 slag basicity in which a stable and efficient driving | operation is possible. Then, in order to make slag basicity into an appropriate range, 10-40% of the generation amount of the fly ash F was supplied with the residual fly ash FR which is the primary high basicity regulator B1. Still, since the basicity of the slag S did not become 0.6 to 0.8, calcium carbonate (CaCO 3 ) as the secondary high basicity adjusting agent B2 was supplied. As a result, the amount of calcium carbonate used as the secondary high basicity adjuster B2 is reduced by 20 to 40% by application of the operation method of the present invention compared to the case where the operation method of the present invention is not applied. I was able to.
冬季におけるガス化溶融炉の運転方法においては、都市ごみR由来のスラグSの塩基度が1.0以上であり、かつ、定常的に供給される粉砕不燃物HRの塩基度が0.2〜0.6であるために、粉砕不燃物HRを供給後のスラグSの塩基度が0.8以上となった。そこで、安定的かつ効率的な運転が可能なスラグ塩基度0.6〜0.8となるように、一次低塩基度調整剤供給装置37に貯蔵しておいた、塩基度が0.2〜0.4の一次低塩基度調整剤A1を供給した結果、スラグSの塩基度が0.6〜0.8の範囲内に収まった。しかし、都市ごみR由来のスラグSの塩基度が1.0を超過する場合には、一次低塩基度調整剤A1ではスラグSの塩基度が0.6〜0.8に収まらない。その時は、二次低塩基度調整剤A2として珪砂を供給した。一次低塩基度調整剤A1を使用する場合と使用しない場合と比較して、二次低塩基度調整剤である珪砂の使用量を約5〜15%削減することができた。
In the operation method of the gasification melting furnace in winter, the basicity of the slag S derived from municipal waste R is 1.0 or more, and the basicity of the pulverized incombustible material HR that is constantly supplied is 0.2 to Since it was 0.6, the basicity of the slag S after supplying the pulverized incombustible material HR became 0.8 or more. Therefore, the basicity stored in the primary low basicity adjusting
1:流動床式ガス化炉 2:旋回式溶融炉 3:廃熱ボイラ 4:減温塔
5:バグフィルタ 6:煙突
11:流動床 12:不燃物排出装置 13:分級装置 21:飛灰処理装置
31:金属選別装置 32:不燃物貯蔵槽 33:不燃物破砕機
34:不燃物スクリーン 35:粉砕不燃物供給装置
37:一次低塩基度調整剤供給装置 41:飛灰貯蔵槽
42:一次高基度調整剤供給装置 51:二次低塩基度調整剤貯蔵槽
52:二次低塩基度調整剤供給装置 53:二次高塩基度調整剤貯蔵槽
54:二次高塩基度調整剤供給装置
A1:一次低塩基度調整剤 A2:一次高塩基度調整剤
B1:二次低塩基度調整剤 B2:二次高塩基度調整剤
R:都市ごみ S:スラグ GC:排ガス浄化剤 M:珪砂
H:不燃物 HR:残部不燃物 F:飛灰 FR:残部飛灰
1: Fluidized bed gasification furnace 2: Swivel melting furnace 3: Waste heat boiler 4: Temperature reduction tower 5: Bag filter 6: Chimney
11: Fluidized bed 12: Incombustible material discharge device 13: Classification device 21: Fly ash treatment device 31: Metal sorting device 32: Incombustible material storage tank 33: Incombustible material crusher
34: Incombustible material screen 35: Ground incombustible material supply device
37: Primary low basicity adjusting agent supply device 41: Fly ash storage tank
42: Primary high basicity adjusting agent supply device 51: Secondary low basicity adjusting agent storage tank
52: Secondary low basicity adjusting agent supply device 53: Secondary high basicity adjusting agent storage tank
54: Secondary high basicity adjusting agent supply device A1: Primary low basicity adjusting agent A2: Primary high basicity adjusting agent B1: Secondary low basicity adjusting agent B2: Secondary high basicity adjusting agent R: Municipal waste S : Slag GC: Exhaust gas purifier M: Silica sand H: Incombustible material HR: Remaining incombustible material F: Fly ash FR: Remaining fly ash
Claims (8)
前記スラグの塩基度が、設定範囲より低い側に外れた場合には一次塩基度調整剤として一次高塩基度調整剤により、また設定範囲より高い側に外れた場合には一次塩基度調整剤として一次低塩基度調整剤により塩基度の一次調整を行ない、
前記一次高塩基度調整剤がガス化溶融炉の運転により溶融炉から排出されるCaO成分を含む飛灰であり、前記一次低塩基度調整剤がガス化溶融炉の運転によりガス化炉から排出されるSiO 2 成分を含む不燃物であること特徴とするガス化溶融炉の運転方法。 The waste is pyrolyzed while partially combusting in a pyrolysis furnace, the combustible gas and ash generated by this pyrolysis are guided to the melting furnace, the combustible gas is burned in the melting furnace, and the ash is melted by the combustion heat. In the operation method of the gasification melting furnace in which slag generated by melting is discharged outside the furnace, the basicity of the slag is monitored, and when the basicity is out of the set range, first, the operation of the gasification melting furnace If the primary adjustment is performed using the primary basicity regulator that is generated in the system, and the product does not return to the set range after a certain period of time, the secondary basicity regulator that is purchased outside the system By making the next adjustment, the basicity of the slag is maintained within the set range ,
When the basicity of the slag deviates to the lower side than the setting range, the primary basicity adjusting agent as the primary basicity adjusting agent, and when the basicity deviates from the setting range, the primary basicity adjusting agent. Perform primary adjustment of basicity with primary low basicity adjuster,
The primary high basicity adjusting agent is fly ash containing CaO components discharged from the melting furnace by the operation of the gasification melting furnace, and the primary low basicity adjusting agent is discharged from the gasification furnace by the operation of the gasification melting furnace. A method for operating a gasification melting furnace, wherein the gasification melting furnace is an incombustible material containing a SiO 2 component .
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