JP5802061B2 - Slag melting apparatus and fluidized bed gasification melting equipment provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、都市ごみ、産業廃棄物などの固体可燃物を流動床式のガス化炉でガス化(部分燃焼)し、未燃チャー(未燃炭素分)及び灰分を含む熱分解ガスを溶融炉に導入し、空気を供給して灰分を高温で溶融させて、スラグと燃焼ガスに分離するスラグ溶融装置及びこれを備える流動床式ガス化溶融設備に関する。 In the present invention, solid combustibles such as municipal waste and industrial waste are gasified (partially combusted) in a fluidized bed gasifier, and the pyrolysis gas containing unburned char (unburned carbon) and ash is melted. The present invention relates to a slag melting device that is introduced into a furnace, melts ash at a high temperature by supplying air, and is separated into slag and combustion gas, and a fluidized bed gasification and melting facility including the same.
従来、流動床式ガス化溶融設備では、図4に示すように、出滓口1に固着したスラグ2をスラグバーナ3で加熱することによって、溶融除去して出滓口1が固着スラグにより閉塞することを防止している。
Conventionally, in a fluidized bed gasification and melting facility, as shown in FIG. 4, the
また、水封槽4で大量に発生する水蒸気等の低温のガス5が、出滓口1を通って旋回溶融炉6内に流れ込むことを抑制するために、スラグ排出シュート7にガス抜出し口8を設け、旋回溶融炉6内の燃焼ガス9を引き込まない程度に、当該水蒸気等の低温のガス5の大部分を、このガス抜出し口8から抜出して排出することができるようにしてある(例えば、特許文献1参照。)。
Further, in order to prevent low temperature gas 5 such as water vapor generated in a large amount in the water sealing tank 4 from flowing into the
この図4に示す水蒸気抜出し装置10は、ガス抜出し口8からスラグ排出シュート7内の低温のガス5を吸引して、この吸引したガス5を旋回溶融炉6内に戻すことができる吸引送風機11と、ガス抜出し口8より抜き出されるガス5の温度を測定する温度測定手段12と、この温度測定手段12に接続され、その測定温度に基づいて吸引送風機11の吸引量を制御することで、旋回溶融炉6から燃焼ガス9を引き込まない程度に、水封槽4からの低温の水蒸気等のガス5の大部分がガス抜出し口8から抜き出されるように抜出し量を制御する抜出し量調節手段13とを備えている。
The
しかし、図4に示す従来の水蒸気抜出し装置10では、ガス抜出し口8より抜き出されるガス5の温度を温度測定手段12によって測定して、その測定温度に基づいて吸引送風機11の吸引量を制御しているが、スラグ排出シュート7内において、水封槽4で発生する低温の水蒸気等のガス5、及び旋回溶融炉6からの高温の燃焼ガス9が、充分に混ざり合わずに偏在している場合は、例えばスラグ排出シュート7内に大量の低温の水蒸気等のガス5が存在しているにも拘わらず、高温の燃焼ガス9がガス抜出し口8より抜き出されてその高温の燃焼ガス9の温度に基づいて吸引送風機11の吸引量が小さくなるように制御されることがある。このような場合は、スラグ排出シュート7内の低温の水蒸気等のガス5を、ガス抜出し口8から正確な量だけ抜き出すことができない。
However, in the conventional water
その結果、スラグ排出シュート7内の低温の水蒸気等のガス5によって、溶融スラグ2が固化して出滓口1を閉塞させる可能性がある。この場合は、出滓口1が当該冷却されたスラグ2によって閉塞されないようにするために、固着スラグ2をスラグバーナ3によって加熱して溶融除去する頻度が大幅に増加してしまい、これによって、スラグバーナ3で使用される燃料等のコストの増加、ひいてはこのガス化溶融設備のランニングコストの増加を招くことになる。
As a result, there is a possibility that the
そして、上記のような事態となることを防ぐために、ガス抜出し口8から抜き出されるガス抜出し量を多く設定すると、旋回溶融炉6から高温の燃焼ガス9が、スラグ排出シュート7のガス抜出し口8から抜き出されることがあり、このガス化溶融設備の熱効率が低下してしまう。
In order to prevent such a situation from occurring, if a large amount of gas is extracted from the
また、溶融炉6内の燃焼ガス9が、スラグ排出シュート7のガス抜出し口8から抜き出されると、この燃焼ガス9に含まれる未溶融灰等のダストが、ガス抜出し口8やこのガス抜出し口8と接続する抜出し管14の内面に付着してこれらを詰らせることがある。このようなダストを処理するためには、ダストの処理装置が必要となり、このガス化溶融設備の大型化及び費用の増大を招くことになる。
Further, when the combustion gas 9 in the
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、溶融炉の出滓口から排出される溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気によって、この出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が冷やされることを確実に抑制して、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できるスラグ溶融装置及びこれを備える流動床式ガス化溶融設備を提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and this output is caused by water vapor generated when the molten slag discharged from the discharge port of the melting furnace is cooled in a water sealing tank. A slag melting device that can reliably prevent the molten slag discharged from the outlet and the outlet from being cooled and prevent the outlet from being blocked by the cooled slag, and a fluidized bed gasification provided with the same. It aims to provide melting equipment.
本発明に係るスラグ溶融装置は、流動床式ガス化炉で生成された生成物を溶融燃焼して溶融スラグを生成し、この生成した溶融スラグを出滓口から排出するようにした溶融炉と、この溶融炉に設けられ前記出滓口に接続するスラグ排出シュートと、前記スラグ排出シュートの出口側を水封するように設けられ溶融スラグを冷却するための水封槽とを備えるスラグ溶融装置において、前記溶融スラグが前記水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、当該冷却されるスラグ重量に基づいて前記スラグ排出シュートから抜き出すためのガス抜き手段を備えることを特徴とするものである。 A slag melting apparatus according to the present invention includes a melting furnace in which a product generated in a fluidized bed gasification furnace is melted and burned to generate molten slag, and the generated molten slag is discharged from an outlet. A slag melting device provided in the melting furnace and connected to the tap outlet, and a water sealing tank provided to seal the outlet side of the slag discharge chute and for cooling the molten slag In order to extract the gas containing water vapor corresponding to the volume of water vapor generated when the molten slag is cooled in the water-sealed tank from the slag discharge chute based on the cooled slag weight Means are provided.
この発明に係るスラグ溶融装置によると、流動床式ガス化炉で生成された生成物を溶融炉で溶融燃焼することができ、この溶融炉で生成された溶融スラグを出滓口及びスラグ排出シュートに通して水封槽に供給して冷却し、この溶融装置から排出することができる。 According to the slag melting apparatus according to the present invention, the product generated in the fluidized bed gasification furnace can be melted and combusted in the melting furnace, and the molten slag generated in the melting furnace is discharged from the outlet and the slag discharge chute. The water can be supplied to the water-sealed tank, cooled, and discharged from the melting apparatus.
そして、溶融スラグが、出滓口及びスラグ排出シュートを通って水封槽に供給されて、この水封槽で冷却されたときに水蒸気が発生し、この発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、当該冷却されるスラグ重量に基づいて、ガス抜き手段によってスラグ排出シュートから抜き出すことができる。これによって、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気によって、出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が冷やされることを抑制することができ、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できる。 Then, when the molten slag is supplied to the water-sealed tank through the outlet and the slag discharge chute and cooled in the water-sealed tank, water vapor is generated, and the water vapor corresponding to the volume of the generated water vapor Can be extracted from the slag discharge chute by the degassing means based on the cooled slag weight. Thereby, it is possible to prevent the molten slag discharged from the tap outlet and the tap outlet from being cooled by water vapor generated when the molten slag is cooled in the water sealing tank, and the tap outlet is cooled. Can be prevented from being blocked by slag.
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段によるガスの抜出し体積は、単位スラグ重量当たり0.3〜0.5m3N/kgであるものとすることができる。 In the slag melting apparatus according to the present invention, a gas extraction volume by the degassing means may be 0.3 to 0.5 m 3 N / kg per unit slag weight.
このガス抜き手段によって抜き出される単位スラグ重量当たり0.3〜0.5m3N/kgのガスの抜出し体積は、スラグの顕熱及び潜熱、スラグの水封水蒸発移行(寄与)割合、水の蒸発潜熱、並びに水蒸気の単位重量あたりの体積に基づいて導き出された単位スラグ重量当たりの発生風量である。 The gas extraction volume of 0.3 to 0.5 m 3 N / kg per unit slag weight extracted by the degassing means is the sensible heat and latent heat of the slag, the water-sealed water evaporation transfer (contribution) ratio of slag, water The amount of generated air per unit slag weight derived based on the latent heat of vaporization and the volume per unit weight of water vapor.
そして、ガスの抜出し体積を単位スラグ重量当たり0.5m3N/kg以下とすることによって、溶融炉内の高温の燃焼ガスが、スラグ排出シュートを通って抜き出されることを抑制することができる。また、単位スラグ重量当たり0.3m3N/kgのガスの抜出し体積は、出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が水蒸気によって冷やされて出滓口がスラグによって閉塞されることを防止できるようにするための下限の抜出し体積である。 And it can suppress that the high temperature combustion gas in a melting furnace is extracted through a slag discharge chute by making the extraction volume of gas into 0.5 m < 3 > N / kg or less per unit slag weight. . In addition, the gas extraction volume of 0.3 m 3 N / kg per unit slag weight is determined so that the molten slag discharged from the tap outlet and the tap outlet are cooled by steam and the tap outlet is blocked by the slag. This is the lower limit extraction volume so that it can be prevented.
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内のガスを抜き出すためのガスダクトと、このガスダクト内の前記ガスに水をかけるための散水部とを有するものとすることができる。 In the slag melting apparatus according to the present invention, the degassing means has a gas duct for extracting gas in the slag discharge chute and a watering part for applying water to the gas in the gas duct. Can do.
このようにすると、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気を含むガスを、そのスラグ排出シュート内からガスダクトに通してガス化溶融設備の外部に排出することができる。そして、散水部は、このガスダクト内のガスに水をかけることによって、このガス中に含まれるダストを、水蒸気を含むガスから分離(除去)して水に溶解させたり、水に混入させることができ、ダストがこの散水部よりも下流側のガスダクトの内面に付着してこのガスダクトを閉塞させることを防止できる。 If it does in this way, the gas containing the water vapor | steam which generate | occur | produces when molten slag is cooled with a water-sealed tank can be discharged | emitted from the inside of the slag discharge chute to the exterior of a gasification melting installation through a gas duct. And the watering part can separate (remove) the dust contained in this gas from the gas containing water vapor by applying water to the gas in this gas duct and dissolve it in water or mix it in water. It is possible to prevent dust from adhering to the inner surface of the gas duct on the downstream side of the water sprinkling portion and closing the gas duct.
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガスダクト内の前記ガスに前記散水部によって水をかけた後に、当該ガス及び当該水を多数の粒状体から成る粒状体層に通すものとすることができる。 In the slag melting apparatus according to the present invention, after the water in the gas duct is sprinkled with water by the water sprinkling unit, the gas and the water can be passed through a granular material layer composed of a large number of granular materials.
このようにすると、散水部から散水された水を、粒状体層を構成する多数の粒状体の表面に流すことができる。これによって、蒸気を含むガスが粒状体層を構成する多数の粒状体どうしの隙間を通るときに、ガスに含まれるダストが、各粒状体の表面を流れる水に接触する機会を増やすことができる。よって、水蒸気等のガスに含まれるダストを効率よくガスから分離して除去することができる。 If it does in this way, the water sprayed from the water sprinkling part can be poured on the surface of many granular materials which comprise a granular material layer. As a result, when the gas containing vapor passes through the gaps between a large number of granular materials constituting the granular material layer, the chance that the dust contained in the gas contacts the water flowing on the surface of each granular material can be increased. . Therefore, dust contained in gas such as water vapor can be efficiently separated from the gas and removed.
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内のガスを定風量特性を有する送風機によって抜き出すものとすることができる。 In the slag melting apparatus according to the present invention, the gas venting means can extract the gas in the slag discharge chute with a blower having a constant air flow rate characteristic.
このようにすると、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当するガスを、スラグ排出シュート内の圧力変動の影響を受けずに、正確にスラグ排出シュートから抜き出すことができる。 In this way, the gas corresponding to the volume of water vapor generated when the molten slag is cooled in the water-sealed tank can be accurately extracted from the slag discharge chute without being affected by pressure fluctuations in the slag discharge chute. Can do.
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内から抜き出したガスを、前記溶融炉の後流側に設けられる二次燃焼室内に供給するものとすることができる。 In the slag melting apparatus according to the present invention, the degassing means may supply the gas extracted from the slag discharge chute into a secondary combustion chamber provided on the downstream side of the melting furnace.
このように、スラグ排出シュート内から抜き出した比較的低温のガスを、溶融炉に供給せずに、二次燃焼室に供給すると、この比較的低温のガスによって出滓口から排出される溶融スラグが冷却されることがなく、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できる。そして、二次燃焼室は、スラグ排出シュートよりも低圧であるので、このスラグ排出シュート内のガスを二次燃焼室内に供給するための例えば送風機の負荷の低減を図ることができ、比較的小型の送風機を使用することが可能である。 In this way, when the relatively low temperature gas extracted from the slag discharge chute is supplied to the secondary combustion chamber without being supplied to the melting furnace, the molten slag discharged from the outlet by this relatively low temperature gas. Is not cooled, and it is possible to prevent the outlet from being blocked by the cooled slag. Since the secondary combustion chamber has a lower pressure than the slag discharge chute, for example, the load on the blower for supplying the gas in the slag discharge chute to the secondary combustion chamber can be reduced, and the size is relatively small. It is possible to use a blower.
この発明に係るスラグ溶融装置において、前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュートからガスを抜き出すためのガス抜出し口部を有し、このガス抜出し口部の開口が、前記水封槽に向かうように形成されているものとすることができる。 In the slag melting apparatus according to the present invention, the degassing means has a gas extraction port portion for extracting gas from the slag discharge chute so that the opening of the gas extraction port portion faces the water sealing tank. It may be formed.
このようにすると、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生して上昇する水蒸気が、このガス抜出し口部の開口に流入し易くすることができる。よって、当該水蒸気の体積に相当する水蒸気を含むガスを、このガス抜き手段によってスラグ排出シュートから確実に抜き出すことができる。そして、出滓口から排出されて落下してくる溶融スラグが、ガス抜出し口部の開口内に落下することを防止でき、よって、この開口がスラグによって閉塞することを防止できる。 If it does in this way, the water vapor | steam which generate | occur | produces and raises when molten slag is cooled with a water-sealed tank can flow easily into opening of this gas extraction port part. Therefore, the gas containing water vapor corresponding to the volume of the water vapor can be reliably extracted from the slag discharge chute by this degassing means. And it can prevent that the molten slag discharged | emitted and dropped from the tap outlet falls in the opening of a gas extraction opening | mouth part, and can prevent this opening being obstruct | occluded by slag.
本発明に係る流動床式ガス化溶融設備は、この発明に係るスラグ溶融装置を備えることを特徴とするものである。 The fluidized bed gasification and melting equipment according to the present invention is characterized by including the slag melting device according to the present invention.
本発明に係る流動床式ガス化溶融設備は、この発明のスラグ溶融装置を備えており、このスラグ溶融装置は、上記と同様に作用する。 The fluidized bed gasification and melting facility according to the present invention includes the slag melting device of the present invention, and this slag melting device operates in the same manner as described above.
この発明に係るスラグ溶融装置及び流動床式ガス化溶融設備によると、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、ガス抜き手段によってスラグ排出シュートから抜き出す構成としたので、出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が当該水蒸気によって冷やされることを確実に抑制することができ、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できる。これによって、出滓口が当該冷却されたスラグによって閉塞されないようにするために、出滓口に固着したスラグをスラグバーナによって加熱して溶融除去する頻度を大幅に低減することが可能である。その結果、スラグバーナで使用される燃料等のコストの低減、ひいてはこのガス化溶融設備のランニングコストの低減を図ることができる。 According to the slag melting apparatus and the fluidized bed gasification and melting facility according to the present invention, the gas containing the water vapor corresponding to the volume of water vapor generated when the molten slag is cooled in the water-sealed tank is slag by the degassing means. Since it is configured to be extracted from the discharge chute, the molten slag discharged from the outlet and the outlet can be reliably prevented from being cooled by the water vapor, and the outlet is closed by the cooled slag. Can be prevented. Accordingly, in order to prevent the tap outlet from being blocked by the cooled slag, it is possible to greatly reduce the frequency of melting and removing the slag adhered to the tap outlet by the slag burner. As a result, it is possible to reduce the cost of the fuel used in the slag burner, and consequently reduce the running cost of the gasification and melting equipment.
そして、溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、スラグ排出シュートから抜き出す構成としたので、溶融炉内の高温の燃焼ガスが、スラグ排出シュートを通ってこのスラグ排出シュートから抜き出されることを抑制することができ、これによって、このガス化溶融設備の熱効率の向上を図ることができる。 Since the gas containing water vapor corresponding to the volume of water vapor generated when the molten slag is cooled in the water-sealed tank is extracted from the slag discharge chute, the high-temperature combustion gas in the melting furnace is slag Extraction from the slag discharge chute through the discharge chute can be suppressed, whereby the thermal efficiency of the gasification melting facility can be improved.
また、溶融炉内の燃焼ガスが、スラグ排出シュートを通ってこのスラグ排出シュートから抜き出されることを抑制することができるので、スラグ排出シュートから抜き出されるガスに含まれる未溶融灰等のダストの量を低レベルにすることができる。よって、抜出されたダストを処理するためのコストが少なくて済むし、このガス化溶融設備の小型化を図ることができる。 Moreover, since it can suppress that the combustion gas in a melting furnace is extracted from this slag discharge chute through a slag discharge chute, dust, such as unmelted ash contained in the gas extracted from a slag discharge chute The amount of can be lowered. Therefore, the cost for processing the extracted dust can be reduced, and the gasification and melting equipment can be downsized.
以下、本発明に係る流動床式ガス化溶融設備の一実施形態を、図1〜図3を参照して説明する。この流動床式ガス化溶融設備16は、図1に示すように、流動床式ガス化炉17、旋回溶融炉18、スラグ排出シュート19、スラグバーナ20、水封槽21、及びガス抜き装置22を備えている。この旋回溶融炉18、スラグ排出シュート19、スラグバーナ20、水封槽21、及びガス抜き装置22が、スラグ溶融装置23を構成している。
Hereinafter, an embodiment of a fluidized bed type gasification melting facility according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the fluidized bed type gasification and melting facility 16 includes a fluidized bed
図1に示す流動床式ガス化炉17は、炉下部の空気供給口(図示せず)から供給される燃焼用空気により流動床が形成され、流動床内に供給された固体可燃物(例えば都市ごみ、産業廃棄物等)を低空気比で部分燃焼させ、この燃焼熱により所定の温度(例えば500〜600℃)に維持される流動床内で固体可燃物を熱分解する装置である。
A fluidized
ガス化炉17における部分燃焼の結果、固体可燃物に混入した不燃物(鉄、アルミニウムなどの金属を主として含有する物質)は、炉底に設けた下側排出口から排出装置24によって排出される。そして、ガス化炉17で生成される熱分解ガス(CO、CH4等)、未燃チャー(未燃炭素)、灰分及び燃焼生成ガス(H2O、CO2、N2等)は、炉頂部に設けた上側排出口17aから排出され、接続ダクト25を経て旋回溶融炉18の予燃焼部26に導入される。旋回溶融炉18は、予燃焼部26と、略円筒形の入口側主燃焼部27と出口側主燃焼部28とを備えている。以下、旋回溶融炉18に導入されるこれら熱分解ガス、未燃チャー、灰分、及び燃焼生成ガスを総称して未燃ガスと呼ぶ。
As a result of partial combustion in the
予燃焼部26においては、未燃ガス中の熱分解ガス(CO、CH4等)、未燃チャー、及び必要に応じて補助バーナ29から供給される燃料が、空気供給口(図示せず)から供給される燃焼用空気によって燃焼して高温となり、予燃焼部26の出口で灰分が溶融し、スラグとなる。予燃焼部26において燃焼した未燃ガスは、溶融状態の灰分(スラグ)と共に、入口側主燃焼部27に導入される。入口側主燃焼部27でスラグ2は、燃焼ガス9と分離する。
In the
この入口側主燃焼部27と出口側主燃焼部28内の温度は熱分解ガスと未燃チャーが燃焼することにより約1300〜1500℃に維持されているので、未燃ガス中の灰分は溶融スラグ状態を維持し、基本的には炉底の出滓口31から排出される。旋回溶融炉18から排出された溶融スラグ2は、水封槽21内の水封水32に落下して急冷されて水砕スラグとなり、コンベヤ等の搬送手段(図示せず)によって取り出される。取り出された水砕スラグは路盤材等に有効利用することができる。
The temperatures in the inlet-side
そして、旋回溶融炉18へ導入された未燃ガスは、予燃焼部26、入口側主燃焼部27、及び出口側主燃焼部28において燃焼した後、出口側主燃焼部28から二次燃焼室33に送り込まれる。二次燃焼室33では、空気供給口(図示せず)から供給される燃焼用空気によりトータルの空気比が1.2〜1.5となるように設定されており、燃焼ガスに含まれる未燃分はここで完全に燃焼される。この二次燃焼室33から排出される排ガスの保有する顕熱は図示しないボイラーの熱源等として有効利用されている。
The unburned gas introduced into the
次に、図2を参照して、スラグ溶融装置23を構成する出滓口31、スラグ排出シュート19、スラグバーナ20、水封槽21、及びガス抜き装置22を説明する。
Next, with reference to FIG. 2, the
出滓口31は、スラグ2を旋回溶融炉18から排出するためのものであり、図2に示すように、略V字を形成する入口側主燃焼部27と出口側主燃焼部28の底部が交わる部分に設けられている。
The
スラグ排出シュート19は、略鉛直方向に配置され、その上端部が、旋回溶融炉18の底部に形成された出滓口31を囲むように旋回溶融炉18の底部に結合して設けられている。そして、その下端部が、水封槽21に充填されている水封水32に浸かるように配置されて水封されている。
The
スラグバーナ20は、噴射する火炎によって、出滓口31に固着したスラグ2を加熱することによって、この固着スラグ2を溶融除去することにより、出滓口31が固着スラグにより閉塞することを防止するためのものである。このスラグバーナ20は、スラグ排出シュート19の上部に設けられている。
The
水封槽21は、この出滓口31から排出されて落下してくる溶融スラグ2を水封水32で急令して水砕スラグとなるようにして、この水砕スラグをコンベヤ等の搬送手段(図示せず)によって取り出すことができるようになっている。そして、スラグ排出シュート19の下端部が、水封槽21に充填されている水封水32に浸かるように配置されることにより水封されている。
The water-sealed
ガス抜き装置22は、図2に示す溶融スラグ2が水封槽21(水封水32)で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガス34を、スラグ排出シュート19から抜き出すためのものである。
The
このガス抜き装置22は、図2に示すガスダクト35(第1〜第3ガスダクト35a〜35c)を備えている。このガスダクト35の一端部は、スラグ排出シュート19の周壁部を貫通して配置され、この一端部にガス抜出し口部36が形成されている。このガス抜出し口部36から、溶融スラグ2が水封槽21で冷却されたときに発生する水蒸気を含むガス34を吸い込むことができるようになっている。
The
そして、このガス抜出し口部36の開口36aは、図2に示すように、水封槽21の水面に向かうように形成され、水面から発生する蒸気をこのガス抜出し口部36の開口36a内に流入し易くしている。
As shown in FIG. 2, the opening 36 a of the gas
そして、このガスダクト35の他端部が、二次燃焼室33の下部の周壁部を貫通して配置され、スラグ排出シュート19内の水蒸気を含むガス34を、二次燃焼室33内に送り込むことができるようになっている。
The other end portion of the
また、このガスダクト35の途中には、ダスト除去部37及び送風機38が設けられている。このダスト除去部37は、ガスダクト35内を通るガス34に含まれている未溶融灰等のダストを除去して、ダストがガスダクト35に付着してこのガスダクト35が詰ったり、送風機38がダストによって故障することを防止するためのものである。送風機38は、スラグ排出シュート19内の水蒸気を含むガス34を吸い込んで、この吸い込んだガス34を二次燃焼室33に送り込むためのものである。
A
ダスト除去部37は、内部に空洞が形成されたケーシング39を備えている。このケーシング39は、その空洞部の上部が散水室40として形成され、中央部に粒状体層41が設けられ、その下部に水溜め部42が形成されている。
The
この散水室40の側壁部には、先端部にガス抜出し口部36が形成されている第1ガスダクト35aの後端部が貫通して配置され、ガス抜出し口部36から吸い込まれてくる水蒸気を含むガス34が散水室40に流入するようになっている。そして、散水室40の上壁部には、供給水管43の先端部が貫通して配置され、この供給水管43の先端部に散水部(シャワー部)44が設けられている。この散水部44は、散水室40に流入するガス34中に含まれるダストを水で洗い落とすことができるようになっている。
In the side wall portion of the
そして、この供給水管43の後端部は、図2に示すように、水封槽21に貯留されている水封水32に浸かっている。また、供給水管43には、循環ポンプ45が設けられ、この循環ポンプ45によって、水封槽21に貯留されている水封水32を吸い込んで、この吸い込んだ水封水32を散水室40内に散水できるようになっている。
And the rear-end part of this
粒状体層41は、互いに接触して配置された多数の粒状体から成るものであり、散水室40内のガス34に、散水部44によって水をかけた後に、当該ガス34及び当該水を、多数の粒状体から成る粒状体層41に通して接触させこの粒状体層41の下方に形成されている水溜め部42に送り込むことができるようになっている。この多数の粒状体は、例えば砂である。
The
この水溜め部42は、図2に示すように、散水部44から散水された水が溜まる場所であり、この水溜め部42に溜まった水は、戻し水管46を通って水封槽21に戻される。このようにして、循環ポンプ45によって汲み上げられた水封槽21内の水封水32は、散水室40内に散水されて、粒状体層41及び水溜め部42を通って元の水封槽21に戻される。このようにして水封水32を循環させて使用することができる。
As shown in FIG. 2, the
また、水溜め部42に送り込まれた水蒸気を含むガス34は、第2ガスダクト35bを通って送風機38に吸い込まれ、そして、第3ガスダクト35cを通って二次燃焼室33に送り込まれる。この送風機38は、例えばルーツブロワである。勿論、ルーツブロワ以外の送風機を使用してもよい。
Further, the
更に、図2に示す第1及び第3ガスダクト35a、35c、供給水管43、及び戻し水管46には、それぞれバルブ47、48、49、50が設けられている。
Furthermore, the first and
次に、図2に示す送風機38の抜出し風量について説明する。この送風機38は、旋回溶融炉18で生成された溶融スラグ2が水封槽21に落下して、この水封槽21で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガス34を、スラグ排出シュート19から抜き出すことができるように抜出し風量が設定されており、定風量特性を有するものである。そして、送風機38が、所定の一定速度で回転するように電気モータ(図示せず)によって回転駆動される。
Next, the extraction air volume of the
ここで、この流動床式ガス化溶融設備16は、1日当り略一定重量の都市ごみ、産業廃棄物などの固体可燃物をガス化炉17でガス化(部分燃焼)し、未燃チャー(未燃炭素分)、灰分、及び燃焼生成ガスを含む熱分解ガスを旋回溶融炉18に導入し、空気を供給して灰分を高温で溶融させており、毎時略一定重量の溶融スラグ2が旋回溶融炉18で生成されるように設定されている。よって、この溶融スラグ2が、水封槽21で冷却されたときに発生する水蒸気も、毎時略一定体積ずつ発生する。
Here, the fluidized bed type gasification and melting equipment 16 gasifies (partially combusts) solid combustibles such as municipal waste and industrial waste having a substantially constant weight per day in the
従って、送風機38によって毎時略一定体積ずつ発生する水蒸気を含むガス34をスラグ排出シュート19内から抜き出すことができるように、この送風機38を一定の回転速度で駆動するように電気モータが設定されている。
Therefore, an electric motor is set to drive the
例えば流動床式ガス化溶融設備16が設置された当初において、この流動床式ガス化溶融設備16によって処理される1日当りの固体可燃物の重量(毎時生成される溶融スラグ2の重量)が決定されると、毎時発生する水蒸気の体積も決まるので、この水蒸気を正確に抜出すことができるように、電機モータの回転速度が設定される。
For example, when the fluidized bed gasification and melting facility 16 is initially installed, the weight of the solid combustible material per day processed by the fluidized bed gasification and melting facility 16 (the weight of the
また、流動床式ガス化溶融設備16によって処理される1日当りの固体可燃物の重量(毎時生成される溶融スラグ2の重量)が変更されたときも、それに応じてスラグ排出シュート19内で発生する水蒸気を正確に抜出すことができるように、電機モータの回転速度の設定が変更される。
In addition, when the weight of the solid combustible material processed per day by the fluidized bed gasification melting equipment 16 (the weight of the
次に、図2に示す送風機38によって、スラグ排出シュート19内から抜き出す水蒸気を含むガス34の抜出し体積について説明する。水蒸気を含むガス34の抜出し体積は、スラグ重量に0.3〜0.5m3N/kgを乗算して得られた量、即ち、単位スラグ重量当たり0.3〜0.5m3N/kgとなるように、送風機38の回転数が設定されている。
Next, the extraction volume of the
この単位スラグ重量当たりのガス34の抜出し体積は、図3に示すスラグ2の顕熱及び潜熱の加算値A、スラグ2の水封水蒸発移行(寄与)割合D、水の蒸発潜熱E、並びに水蒸気の単位重量あたりの体積に基づいて算出された体積である。
The extraction volume of the
そして、ガス34の単位時間当たりの抜出し体積を単位スラグ重量当たり0.5m3N/kg以下とすることによって、旋回溶融炉18内の高温の燃焼ガス9が、スラグ排出シュート19を通って抜き出されることを抑制することができる。
Then, by setting the extraction volume of the
また、単位スラグ重量当たり0.3m3N/kgのガス34の抜出し体積は、出滓口31から排出される溶融スラグ2及び出滓口31が水蒸気によって冷やされて、出滓口31がスラグ2によって閉塞されることを防止できるようにするための下限の抜出し体積である。
Moreover, the extraction volume of the
図3は、水蒸気を含むガス34の単位時間当たりの抜出し量(体積及び重量)の求め方を説明するための図であり、ガス34の抜出し量を求めるために使用されるスラグ顕熱及び潜熱の加算値(A)、ごみ1t当りに生成されるスラグ量(B〜C)(kg)等の一例を示している。
FIG. 3 is a diagram for explaining how to obtain the extraction amount (volume and weight) per unit time of the
この図3から分かるように、ごみ処理量が120(N)t/日とすると、ガス34の必要抜出し量が102(P)〜230(Q)m3N/hとなる。ただし、ごみ処理量等のバラツキを考慮すると、ガス34の必要抜出し量を100〜300m3N/hに設定することが好ましい。
As can be seen from FIG. 3, when the waste processing amount is 120 (N) t / day, the required extraction amount of the
この例では、図3に示すスラグ顕熱及び潜熱の合計Aは、500、スラグ量B〜Cは、20〜50、水封水蒸発移行割合Dは、0.5、水の蒸発潜熱Eは、600としている。そうすると、スラグ水封水からの蒸発量Fは、0.42、G〜Hは、8.33〜20.8、Iは、0.52、J〜Kは、10.4〜25.9となる。また、スラグバーナ20の風量L〜Mは、50〜100、ごみ処理量Nは、120としており、必要抜出し量P〜Qは、102〜230となる。
In this example, the total A of the slag sensible heat and latent heat shown in FIG. 3 is 500, the slag amounts B to C are 20 to 50, the water-sealed water evaporation transition ratio D is 0.5, and the latent heat E of water evaporation is , 600. Then, the evaporation amount F from the slag water seal water is 0.42, G to H is 8.33 to 20.8, I is 0.52, and J to K is 10.4 to 25.9. Become. Further, the air volumes L to M of the
ここで、スラグバーナ冷却風量L〜Mとは、スラグバーナ20の焼付きや詰りを防止する目的で、スラグバーナ20を冷却するために、このスラグバーナ20から常時吐出されている空気の風量である。この風量は、適切な風量に設定される。
Here, the slag burner cooling air volumes L to M are the air volumes of air that is constantly discharged from the
次に、上記のように構成された旋回溶融炉18、スラグ排出シュート19、スラグバーナ20、水封槽21、及びガス抜き装置22を備えるスラグ溶融装置23の作用を説明する。
Next, the operation of the
図2に示すスラグ溶融装置23によると、流動床式ガス化炉17で生成された生成物(未燃ガス及びその中の灰分)を旋回溶融炉18で溶融燃焼することができ、この旋回溶融炉18で生成された溶融スラグ2を出滓口31及びスラグ排出シュート19に通して水封槽21に供給して冷却し、この旋回溶融炉18から排出することができる。また、出滓口31に固着したスラグ2をスラグバーナ20で加熱して溶融除去することにより、出滓口31が固着スラグにより閉塞することを防止できる。
According to the
そして、溶融スラグ2が、出滓口31及びスラグ排出シュート19を通って水封槽21に落下して、この水封槽21で冷却されたときに水蒸気が発生し、この発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガス34を、ガス抜き装置22によってスラグ排出シュート19から抜き出すことができる。これによって、出滓口31から排出される溶融スラグ2及び出滓口31が、溶融スラグ2が水封槽21(水封水)で冷却されたときに発生する水蒸気によって冷やされることを抑制することができ、その結果、出滓口31が冷却されたスラグ2によって閉塞されることを防止できる。
Then, when the
これによって、出滓口31が当該冷却されたスラグ2によって閉塞されないようにするために、出滓口31に固着したスラグ2をスラグバーナ20によって加熱して溶融除去する頻度を大幅に低減することが可能である。その結果、スラグバーナ20で使用される燃料等のコストの低減、ひいてはこのガス化溶融設備16のランニングコストの低減を図ることができる。
Thus, in order to prevent the
そして、溶融スラグ2が水封槽21で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガス34を、スラグ排出シュート19から抜き出す構成としたので、旋回溶融炉18内の高温の燃焼ガス9が、スラグ排出シュート19を通ってこのスラグ排出シュート19から抜き出されることを抑制することができ、これによって、このガス化溶融設備16の熱効率の向上を図ることができる。
And since it was set as the structure which extracts the said
また、旋回溶融炉18内の燃焼ガス9が、スラグ排出シュート19を通ってこのスラグ排出シュート19から抜き出されることを抑制することができるので、スラグ排出シュート19から抜き出されるガス34に含まれる未溶融灰等のダストの量を低レベルにすることができる。よって、抜出されたダストを処理するためのコストが少なくて済むし、このガス化溶融設備16の小型化を図ることができる。
Further, since the combustion gas 9 in the
更に、図2に示すガス抜き装置22によると、溶融スラグ2が水封槽21で冷却されたときに発生する水蒸気を含むガス34を、そのスラグ排出シュート19内からガスダクト35に通して、二次燃焼室33に送り込むことができる。そして、散水部44は、ダスト除去部37の散水室40内に流入するガス34中に含まれるダストに水をかけることによって、このダストを水蒸気を含むガス34から分離(除去)して水に溶解させたり水に混入させることができ、ダストがこのダスト除去部37よりも下流側の第2及び第3ガスダクト35b及び35cの内面に付着してこのガスダクトを閉塞させることを防止できる。
Further, according to the
また、散水部44は、散水室40内に流入するガス34中に含まれるダストに水をかけているので、ガス34の温度を低下させることができ、これによって、高温のガス34によって送風機38に障害を与えることを防止することができる。
Moreover, since the
更に、図2に示すように、散水部44から散水された水を、粒状体層41を構成する多数の粒状体の表面に流すことができる。これによって、蒸気を含むガス34が粒状体層41を構成する多数の粒状体どうしの隙間を通るときに、ガス34に含まれるダストが、各粒状体の表面を流れる水に接触する機会を増やすことができる。よって、水蒸気等のガス34に含まれるダストを効率よくガス34から分離して除去することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the water sprinkled from the
また、水封槽21は、上記のように、旋回溶融炉18の出滓口31から排出されて落下してくる溶融スラグ2を水で急令して水砕スラグとなるようにして、この水砕スラグをコンベヤ等の搬送手段によって取り出すことができる。そして、水溜め部42からこの水封槽21に流入する水に含まれるダストも、この搬送手段によって取り出すことができる。
Further, as described above, the water-sealed
そして、図2に示す送風機38として、定風量特性を有するものを使用することによって、溶融スラグ2が水封槽21で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当するガス34を、スラグ排出シュート19内及び二次燃焼室33内の圧力変動の影響を受けずに、正確にスラグ排出シュート19から抜き出して二次燃焼室33に送り込むことができる。
2 is used as the
また、スラグ排出シュート19から抜き出した比較的低温のガス34を、溶融炉18に供給せずに、二次燃焼室33に供給するようにしてあるので、この比較的低温のガス34によって旋回溶融炉18内が冷却されることを防止できる。そして、二次燃焼室33は、スラグ排出シュート19よりも低圧であるので、このスラグ排出シュート19内のガス34を二次燃焼室33内に供給するための送風機38の負荷の低減を図ることができ、比較的小型の送風機38を使用することが可能である。
In addition, the relatively
なお、二次燃焼室33が、旋回溶融炉18及びスラグ排出シュート19よりも低圧であるのは、二次燃焼室33よりも後流側に吸引通風機(図示せず)が設けられ、この吸引通風機の吸引力によって、旋回溶融炉18、スラグ排出シュート19、及び二次燃焼室33が負圧となっており、二次燃焼室33が、旋回溶融炉18及びスラグ排出シュート19よりも後流側に配置されているからである。
The
更に、図2に示すように、スラグ排出シュート19からガス34を抜き出すためのガス抜出し口部36の開口36aが、水封槽21の水面に向かうように形成されているので、溶融スラグ2が水封槽21で冷却されたときに発生して上昇する水蒸気が、このガス抜出し口部36の開口36aに流入し易くすることができる。よって、当該水蒸気の体積に相当する水蒸気を含むガス34を、このガス抜き装置22によってスラグ排出シュート19から確実に抜き出すことができる。そして、出滓口31から排出されて落下してくる溶融スラグ2が、ガス抜出し口部36の開口36a内に落下することを防止でき、よって、この開口36aがスラグ2によって閉塞することを防止できる。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the opening 36 a of the
ただし、上記実施形態では、図2に示すように、ガス抜出し口部36の先端部を約90°屈曲させてその開口36aが、水封槽21の水面に向かうように形成して、水面から発生する蒸気をこのガス抜出し口部36の開口36a内に流入し易くしたが、これ以外の構成としてもよい。例えば水平に配置されているガス抜出し口部36の先端部を斜めに切断した形状に形成して、その開口縁部が斜め下方に向かうように形成してもよい。
However, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, the distal end portion of the gas
そして、上記実施形態では、図2に示すように、ガスダクト35の一端部に1つのガス抜出し口部36を設けた構成としたが、これに代えて、ガスダクト35の一端部に複数のガス抜出し口部36を設け、これら複数のガス抜出し口部36をスラグ排出シュート19の周壁部の全周に一定角度おきに設けた構成としてもよい。
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, one
このように構成することによって、水封槽21の水面から発生する蒸気をこれら複数のガス抜出し口部36の開口36a内に確実に流入させることができる。
By configuring in this way, the steam generated from the water surface of the water-sealed
また、上記実施形態では、燃焼ガス9が入口側主燃焼部27及び出口側主燃焼部28で旋回し、予燃焼部26で旋回しない構成としたが、これに代えて、燃焼ガス9が、予燃焼部26、入口側主燃焼部27、及び出口側主燃焼部28で旋回する構成としてもよい。また、燃焼ガス9が、予燃焼部26で旋回し、入口側主燃焼部27及び出口側主燃焼部28で旋回しない構成としてもよい。
In the above embodiment, the combustion gas 9 swirls at the inlet-side
以上のように、本発明に係るスラグ溶融装置及びこれを備える流動床式ガス化溶融設備は、溶融炉の出滓口から排出される溶融スラグが水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気によって、この出滓口から排出される溶融スラグ及び出滓口が冷やされることを確実に抑制して、出滓口が冷却されたスラグによって閉塞されることを防止できる優れた効果を有し、このようなスラグ溶融装置及びこれを備える流動床式ガス化溶融設備に適用するのに適している。 As described above, the slag melting apparatus according to the present invention and the fluidized bed gasification and melting equipment provided with the slag melting steam generated when the molten slag discharged from the outlet of the melting furnace is cooled in the water-sealed tank. By reliably suppressing that the molten slag discharged from the tap outlet and the tap outlet are cooled, it has an excellent effect of preventing the tap outlet from being blocked by the cooled slag, It is suitable for application to such a slag melting apparatus and a fluidized bed type gasification melting facility equipped with the same.
2 溶融スラグ
9 燃焼ガス
16 流動床式ガス化溶融設備
17 流動床式ガス化炉
17a 上側排出口
18 旋回溶融炉
19 スラグ排出シュート
20 スラグバーナ
21 水封槽
22 ガス抜き装置
23 スラグ溶融装置
24 排出装置
25 接続ダクト
26 予燃焼部
27 入口側主燃焼部
28 出口側主燃焼部
29 補助バーナ
30 矢印
31 出滓口
32 水封水
33 二次燃焼室
34 水蒸気を含むガス
35 ガスダクト
35a 第1ガスダクト
35b 第2ガスダクト
35c 第3ガスダクト
36 ガス抜出し口部
36a 開口
37 ダスト除去部
38 送風機
39 ケーシング
40 散水室
41 粒状体層
42 水溜め部
43 供給水管
44 散水部
45 循環ポンプ
46 戻し水管
47、48、49、50 バルブ
2 Molten slag 9 Combustion gas 16 Fluidized bed type
Claims (6)
前記溶融スラグが前記水封槽で冷却されたときに発生する水蒸気の体積に相当する当該水蒸気を含むガスを、当該冷却されるスラグ重量に基づいて前記スラグ排出シュートから抜き出すためのガス抜き手段を備え、
前記ガス抜き手段は、前記スラグ排出シュート内のガスを抜き出すためのガスダクトと、このガスダクト内の前記ガスに水をかけるための散水部とを有しており、
前記ガスダクト内の前記ガスに前記散水部によって水をかけた後に、当該ガス及び当該水を多数の粒状体から成る粒状体層に通すことを特徴とするスラグ溶融装置。 The product produced in the fluidized bed gasification furnace is melted and combusted to produce molten slag, and the produced molten slag is discharged from the outlet. In a slag melting apparatus comprising a slag discharge chute connected to a shed and a water sealing tank for cooling the molten slag provided to seal the outlet side of the slag discharge chute,
Degassing means for extracting the gas containing water vapor corresponding to the volume of water vapor generated when the molten slag is cooled in the water sealing tank from the slag discharge chute based on the cooled slag weight. Prepared,
The degassing means has a gas duct for extracting the gas in the slag discharge chute, and a watering part for spraying water on the gas in the gas duct,
Wherein after subjected to water by the water spray unit in the gas in the gas duct, wherein the to Luz lug melter to be passed through a granular layer comprising the gas and the water from a large number of granules.
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