JP5931593B2 - Stair-type incinerator - Google Patents
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Description
本発明は、汚泥、食品残渣、生ごみ等の高含水率の廃棄物やスカム、チップダスト、バーク、バガス等の高含水率の燃料をストーカ上で燃焼させる階段式焼却炉の改良に係り、特に、乾燥機等の高価な設備を設けずに高含水率の廃棄物や燃料を燃焼できると共に、ある程度のアンモニアガスを除去できるため、代表的な温室効果ガスの一つである亜酸化窒素(N2O)の発生が少なく、脱臭効果が高められると共に、ダイオキシン類(DXNs)の発生が少ない燃焼ガス温度が850℃以上を達成できるようにした階段式焼却炉に関するものである。 The present invention relates to an improvement of a stair-type incinerator that burns high moisture content fuel such as sludge, food residue, garbage, and high moisture content fuel such as scum, chip dust, bark, bagasse on a stoker, In particular, waste water and fuel with a high water content can be burned without providing expensive equipment such as a dryer, and a certain amount of ammonia gas can be removed, so nitrous oxide, one of the typical greenhouse gases ( The present invention relates to a step-type incinerator in which the generation of N 2 O) is reduced, the deodorizing effect is enhanced, and the combustion gas temperature with less generation of dioxins (DXNs) can achieve 850 ° C. or higher.
一般に、高含水率の廃棄物や燃料は、これらを脱水、乾燥させた上でストーカ式焼却炉や流動床式焼却炉に投入することによって、焼却処理されている(例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
In general, waste and fuel having a high water content are incinerated by dehydrating and drying them and then putting them into a stoker-type incinerator or fluidized-bed incinerator (for example, Patent Document 1, Patent)
ところで、高含水率の廃棄物や燃料をストーカ式焼却炉や流動床式焼却炉で焼却する際には、完全燃焼及び燃焼排ガス中のダイオキシン類や亜酸化窒素、臭気等を極力少なくするために、炉内の燃焼温度を850℃以上にする必要がある。 By the way, when incinerating waste and fuel with high water content in a stoker-type incinerator or fluidized-bed incinerator, in order to minimize dioxins, nitrous oxide, odor, etc. in the complete combustion and combustion exhaust gas The combustion temperature in the furnace needs to be 850 ° C. or higher.
しかし、高含水率の廃棄物や燃料には、水分が多く含まれているため、炉内の燃焼温度が850℃以上にならず、灯油やLPG等の燃料が補助燃料として必要であったり、或いは、汚泥等の乾燥機を設けたりする必要があり、回収熱によるエネルギー利用が困難であった、
特に、脱水後の下水汚泥は、含水率が80%程度あるため、燃焼して減容化を図るには乾燥機や空気加熱器を新たに設けたり、多大な補助燃料が必要であった。
However, because the high moisture content waste and fuel contain a lot of moisture, the combustion temperature in the furnace does not exceed 850 ° C., and fuel such as kerosene and LPG is required as auxiliary fuel, Or it was necessary to install a dryer such as sludge, and it was difficult to use energy by recovered heat.
In particular, since the sewage sludge after dehydration has a water content of about 80%, a new dryer or an air heater or a large amount of auxiliary fuel is required to reduce the volume by combustion.
図5は高含水率の廃棄物や燃料を焼却する従来の階段式焼却炉を備えた焼却プラントの一例を示し、また、図6は高含水率の廃棄物や燃料を焼却する従来の流動床式焼却炉を備えた焼却プラントの一例を示すものである。 FIG. 5 shows an example of an incineration plant equipped with a conventional step-type incinerator that incinerates high moisture content waste and fuel, and FIG. 6 shows a conventional fluidized bed that incinerates high moisture content waste and fuel. 1 shows an example of an incineration plant equipped with an incinerator.
前者の焼却プラントは、図5に示す如く、階段式焼却炉30、ボイラ31、集じん器32、ガス洗浄塔33、誘引ファン34、煙突35、汚泥乾燥機46等から構成されており、高含水率の廃棄物や燃料、例えば脱水汚泥Sを汚泥乾燥機46で乾燥して階段式式焼却炉30で焼却処理して減量化及び減容化すると共に、階段式焼却炉30内で発生した高温の燃焼ガスG及び加熱された水蒸気Hをボイラ31で熱回収し、集じん器32及びガス洗浄塔33を通過させてクリーンガスとした後、誘引ファン34を通して煙突35から大気中へ放出するようにしたものである。
As shown in FIG. 5, the former incineration plant is composed of a
また、階段式焼却炉30は、炉本体36、乾燥ストーカ37a及び燃焼ストーカ37bから成るストーカ37、ストーカ下ホッパ38、供給フィーダー39、一次燃焼空気供給ダクト40、二次燃焼空気供給ダクト41、燃焼用空気ファン42、空気加熱器43、補助バーナ44、灰排出コンベヤ45、蒸気加熱式の汚泥乾燥機46、スクラバー47、キャリアーガス加熱器48、キャリアーガスファン49及び汚泥供給コンベヤ50等から構成されている。
Further, the
而して、前記階段式焼却炉30によれば、脱水装置により脱水処理されて含有水分をある程度低減(約80%に低減)された汚泥Sは、蒸気加熱式の汚泥乾燥機46により含水率が約40%程度に乾燥された後、汚泥供給コンベヤ50により供給フィーダー39に送られ、当該供給フィーダー39により炉内へ定量供給され、乾燥ストーカ37a上で加熱・乾燥されると共に、燃焼ストーカ37b上で完全燃焼されるようになっている。
また、汚泥乾燥機46では、汚泥S中から蒸発した水分(蒸気)とアンモニアガスがキャリアーガスと共にスクラバー47に送られ、ここで水分(蒸気)とアンモニアガスが除去され、キャリアーガスのみが汚泥乾燥機46に戻されるようになっている。
Thus, according to the step-
Further, in the
ところで、前記階段式焼却炉30では、水分が40%程度まで除去された汚泥Sを燃焼させているため、炉内の燃焼温度を850℃以上に保つことは容易である。
By the way, in the step-
しかし、上述した階段式焼却炉30に於いては、汚泥乾燥機46や汚泥乾燥機46への蒸気供給系が必要となり、高価な設備になると共に、汚泥乾燥機46やスクラバー47等の設置用のスペースが新たに必要になると云う問題があった。
また、ボイラ31で発生した蒸気のうち、80%程度の蒸気を汚泥乾燥機46やキャリアーガス加熱器48で消費するため、余剰蒸気が少なくなると云う問題があった。
However, the above-described step-
Moreover, since about 80% of the steam generated in the
一方、後者の焼却プラントは、図6に示す如く、流動床式焼却炉51、空気加熱器52、燃焼用空気ファン53、冷却塔54、集じん器55、ガス洗浄塔56、誘引ファン57及び煙突58等から構成されており、流動床式焼却炉51で高含水率の廃棄物や燃料、例えば脱水汚泥Sを焼却処理すると共に、流動床式焼却炉51内で発生した高温の燃焼ガスGと加熱された水蒸気Hを空気加熱器52で熱回収してから冷却塔54で冷却し、集じん器55及びガス洗浄塔56を通過させてクリーンガスとした後、誘引ファン57を通して煙突58から大気中へ放出するようにしたものである。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the latter incineration plant includes a
また、流動床式焼却炉51は、炉本体59、珪砂等の流動媒体から成る流動層60、流動層用散気ノズル(図示省略)、供給フィーダー61及び補助バーナ62等から構成されている。
The
而して、前記流動床式焼却炉51によれば、含水率が80%程度の脱水汚泥Sは、供給フィーダー61から炉内に定量供給され、流動層60内に於いて流動層用散気ノズルから噴出される燃焼用空気により流動している流動媒体と混合攪拌されつつ燃焼されるようになっている。
Thus, according to the
ところで、前記流動床式焼却炉51では、空気加熱器52で約500℃に加熱された燃焼用空気が流動層60に送られているが、汚泥Sに含まれている水分を蒸発させ、燃焼温度を850℃まで昇温させてその温度を維持するためには、補助バーナ62による助燃が必要であった。
そのため、流動床式焼却炉51に於いては、補助バーナ62の補助燃料が大量に必要になり、ランニングコストが高騰すると云う問題があった。
また、流動層60に供給する燃焼用空気を空気加熱器52で燃焼ガスG及び加熱された水蒸気Hにより加熱しているため、空気加熱器52出口の燃焼ガスの温度が250℃程度となり、ボイラで熱回収するには温度が低すぎ、ボイラを設置することが困難であった。
更に、汚泥Sに含まれているアンモニアが燃焼前に除去されていないため、全量燃焼ガスとなり、温室効果ガスである亜酸化窒素(N2O)の発生や酸性ガスであるNOxの発生があると云う問題があった。
そのうえ、蒸発した汚泥Sの水蒸気Hが凝集されず、排ガス中に含まれるため、全て排ガス処理設備を通過することになり、排ガス処理設備や誘引ファンの容量が大きくなると共に、それに伴って電力消費量が高くなると云う問題があった。
By the way, in the fluidized
Therefore, in the
Further, since the combustion air supplied to the fluidized
Furthermore, since the ammonia contained in the sludge S is not removed before combustion, the entire amount becomes combustion gas, and nitrous oxide (N 2 O), which is a greenhouse gas, and NOx, which is an acidic gas, are generated. There was a problem.
In addition, since the water vapor H of the evaporated sludge S is not aggregated and is contained in the exhaust gas, all of it passes through the exhaust gas treatment facility, and the capacity of the exhaust gas treatment facility and the induction fan is increased and the power consumption is accordingly increased. There was a problem that the amount was high.
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、乾燥機等の高価な設備を設けずに高含水率の廃棄物や燃料を燃焼できると共に、ある程度のアンモニアガスを除去できるため、代表的な温室効果ガスの一つである亜酸化窒素(N2O)の発生が少なく、脱臭効果が高められると共に、ダイオキシン類(DXNs)の発生が少ない燃焼ガス温度が850℃以上を達成できるようにした階段式焼却炉を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to burn waste and fuel having a high water content without providing expensive equipment such as a dryer, and to some extent ammonia. Since the gas can be removed, the generation of nitrous oxide (N 2 O), one of the typical greenhouse gases, is reduced, the deodorizing effect is enhanced, and the combustion gas temperature is low in the generation of dioxins (DXNs). The object is to provide a stepped incinerator capable of achieving 850 ° C. or higher.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1の発明は、乾燥ストーカ及び燃焼ストーカから成るストーカを備え、ストーカ下からストーカ上方の一次燃焼室に一次燃焼空気を供給してストーカ上に供給された高含水率の廃棄物や燃料を一次燃焼させると共に、一次燃焼室上方の二次燃焼室で未燃ガスや未燃物を二次燃焼させるようにした階段式焼却炉に於いて、前記階段式焼却炉は、乾燥ストーカ下へ供給されて乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した一次燃焼空気を乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、一次燃焼空気のみを二次燃焼空気として二次燃焼室に供給する二次燃焼空気供給路と、二次燃焼空気供給路に介設され、一次燃焼空気と共に引き抜かれた蒸気やアンモニアガスを凝縮して除去する洗浄塔とを備えていることに特徴がある。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 of the present invention comprises a stoker comprising a dry stoker and a combustion stoker, and supplies primary combustion air from below the stoker to a primary combustion chamber above the stoker and supplies it onto the stoker. have been causes a primary combustion of the waste and fuel high water content, in the stepped incinerator so as to secondarily burn the unburnt gas and unburnt in the secondary combustion chamber of the primary combustion chamber above the The stair-type incinerator draws the primary combustion air that is supplied under the dry stoker and passes through the waste and fuel on the dry stoker together with the steam and ammonia gas generated on the dry stoker, and only the primary combustion air is extracted from the secondary combustion air. As a secondary combustion air supply path for supplying to the secondary combustion chamber, and a cleaning tower that is interposed in the secondary combustion air supply path and that condenses and removes steam and ammonia gas extracted together with the primary combustion air There are particular feature comprises a.
本発明の請求項2の発明は、乾燥ストーカ及び燃焼ストーカから成るストーカを備え、ストーカ下からストーカ上方の一次燃焼室に一次燃焼空気を供給してストーカ上に供給された高含水率の廃棄物や燃料を一次燃焼させると共に、一次燃焼室上方の二次燃焼室で未燃ガスや未燃物を二次燃焼させるようにした階段式焼却炉に於いて、前記階段式焼却炉は、階段式焼却炉の排ガス排出ラインから排ガスの一部を引き抜いて乾燥ストーカ下へ供給する排ガス供給路と、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した排ガスを乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、排ガスのみを再循環ガスとして二次燃焼室に供給する排ガス再循環路と、排ガス再循環路に介設され、排ガスと共に引き抜かれた蒸気やアンモニアガスを凝縮して除去する洗浄塔とを備えていることに特徴がある。
The invention of
本発明の請求項3の発明は、乾燥ストーカの上方位置に、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料を通過した排ガス又は一次燃焼空気と乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスが二次燃焼室側へ流れるのを阻止すると共に、乾燥ストーカ上の廃棄物や燃料に輻射熱を与える輻射板を配設したことに特徴がある。 According to the third aspect of the present invention, the exhaust gas or the primary combustion air that has passed through the waste or fuel on the dry stoker and the steam or ammonia gas generated on the dry stoker are located above the dry stoker on the secondary combustion chamber side. It is characterized by the provision of a radiating plate that prevents the waste from flowing to the waste and also gives radiant heat to the waste and fuel on the dry stoker .
本発明の参考例に係る階段式焼却炉は、階段式焼却炉の排ガス排出ラインから排ガスの一部を引き抜き、これを乾燥ストーカ下へ供給して乾燥ストーカ上の高含水率の廃棄物等を乾燥させ、また、乾燥ストーカ及び廃棄物等を通過した排ガスを乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜いて排ガス排出ラインに戻すようにしているため、炉内の燃焼ガス温度を850℃以上に上げることができると共に、廃棄物中に含まれているアンモニアを燃焼前にある程度除去(約30%除去)することができる。 The stepped incinerator according to the reference example of the present invention draws a part of the exhaust gas from the exhaust gas discharge line of the stepped incinerator and supplies this to the bottom of the dry stoker so that the waste with high water content on the dry stoker can be removed. The exhaust gas that has been dried and passed through the dry stoker and waste is drawn out together with the steam and ammonia gas generated on the dry stoker and returned to the exhaust gas discharge line, so the combustion gas temperature in the furnace is 850 ° C or higher it is possible to increase, it is possible to some extent removed before the combustion of ammonia contained in the waste (30% removal).
その結果、本発明の参考例に係る階段式焼却炉は、従来の階段式焼却炉のように高含水率の廃棄物等を乾燥させる乾燥機や乾燥機への蒸気供給系を必要とすると云うことがなく、乾燥機等の高価な設備を設けずに高含水率の廃棄物等を燃焼できると共に、乾燥機等の設置スペースも不要となるうえ、余剰蒸気も多くなる。
また、本発明の参考例に係る階段式焼却炉は、蒸気を乾燥ストーカ上方から引き抜くことで燃焼ガスG温度を850℃以上に上げることができるため、補助バーナによる助燃が不要となり、補助燃料の消費量が少なくなってランニングコストの低減を図れる。
更に、本発明の参考例に係る階段式焼却炉は、炉内の燃焼ガス温度を850℃以上に上げることができると共に、廃棄物等に含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができるため、温室効果ガスである亜酸化窒素(N2O)や酸性ガスであるNOxの発生も少なくなるうえ、脱臭効果も高められる。
As a result, the step-type incinerator according to the reference example of the present invention requires a dryer for drying waste having a high water content and a steam supply system to the dryer as in the conventional step-type incinerator. In addition, waste with high water content can be burned without providing expensive equipment such as a dryer, and installation space for the dryer is not required, and excess steam is increased.
Further, the stepped incinerator according to the reference example of the present invention can raise the combustion gas G temperature to 850 ° C. or more by extracting steam from above the dry stoker, so that no auxiliary combustion by the auxiliary burner is required, and The consumption can be reduced and the running cost can be reduced.
Furthermore, the stepped incinerator according to the reference example of the present invention can raise the combustion gas temperature in the furnace to 850 ° C. or more, and can remove ammonia contained in the waste before combustion. Therefore, the generation of nitrous oxide (N 2 O), which is a greenhouse gas, and NOx, which is an acidic gas, is reduced, and the deodorizing effect is enhanced.
本発明の請求項1の階段式焼却炉は、乾燥ストーカ及び乾燥ストーカ上の廃棄物等を通過した一次燃焼空気を乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、一次燃焼空気中の蒸気やアンモニアガスを洗浄塔により除去し、一次燃焼空気のみを二次燃焼空気として二次燃焼室へ供給するようにしているため、炉内の燃焼ガス温度を850℃以上に上げることができると共に、廃棄物等に含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができ、図1に示す階段式焼却炉と同様の作用効果を奏することができる。
特に、本発明の請求項1の階段式焼却炉は、廃棄物等の乾燥により蒸発した水分(蒸気)とアンモニアガスを洗浄塔で凝縮して除去するようにしているため、排ガス排出ラインに設置したガス洗浄塔の容量を小さくすることができる。また、ランニングコストも低減できる。
The stepped incinerator according to claim 1 of the present invention draws the primary combustion air that has passed through the dry stoker and the waste on the dry stoker together with the steam and ammonia gas generated on the dry stoker, The ammonia gas is removed by the cleaning tower, and only the primary combustion air is supplied to the secondary combustion chamber as the secondary combustion air, so that the combustion gas temperature in the furnace can be raised to 850 ° C. or more and discarded. Ammonia contained in the object or the like can be removed before combustion, and the same effects as the step-type incinerator shown in FIG. 1 can be achieved.
In particular, the step-type incinerator according to claim 1 of the present invention is installed in the exhaust gas discharge line because water (vapor) and ammonia gas evaporated by drying of wastes and the like are condensed and removed by the cleaning tower. The capacity of the gas cleaning tower can be reduced. Also, running costs can be reduced.
本発明の請求項2の階段式焼却炉は、階段式焼却炉の排ガス排出ラインから排ガスの一部を引き抜き、これを乾燥ストーカ下へ供給して乾燥ストーカ上の高含水率の廃棄物等を乾燥させ、また、乾燥ストーカ及び廃棄物等を通過した排ガスを乾燥ストーカ上で発生した蒸気やアンモニアガスと共に引き抜き、排ガス中の蒸気やアンモニアガスを洗浄塔により除去し、排ガスのみを再循環ガスとして二次燃焼室へ供給するようにしているため、炉内の燃焼ガス温度を850℃以上に上げることができると共に、廃棄物等に含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができ、図1に示す階段式焼却炉と同様の作用効果を奏することができる。
特に、本発明の請求項2の階段式焼却炉は、廃棄物等の乾燥により蒸発した水分(蒸気)とアンモニアガスを洗浄塔で凝縮して除去するようにしているため、排ガス排出ラインに設置したガス洗浄塔の容量を小さくすることができる。
また、本発明の請求項2の階段式焼却炉は、乾燥ストーカの上方から引き抜いた排ガスを再循環ガスとして二次燃焼室13へ供給しているため、NOxの低減を図れる。
The stepped incinerator according to
In particular, the step-type incinerator according to
In the stepped incinerator according to
本発明の請求項3の階段式焼却炉は、乾燥ストーカの上方位置に輻射板を配設しているため、乾燥ストーカ上の廃棄物等を輻射熱により確実且つ良好に乾燥させることができると共に、乾燥ストーカ上方の排ガス又は一次燃焼空気と蒸気やアンモニアガスが二次燃焼室側へ流れるのを阻止することができ、蒸気やアンモニアガスの引き抜きを良好に行える。
In the stepped incinerator according to
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明の参考例に係る階段式焼却炉1を用いた焼却プラントを示し、当該焼却プラントは、高含水率の廃棄物や燃料、例えば脱水汚泥S(以下、汚泥Sと呼ぶ)を焼却する階段式焼却炉1と、階段式焼却炉1の排ガス出口に接続され、高温の燃焼ガスG′から熱を回収して蒸気を発生するボイラ2と、ボイラ2にガスダクト3を介して接続され、排ガスG′中のダスト類を除去する集じん器4と、集じん器4にガスダクト3を介して接続され、排ガスG′中の酸性ガス(SOxやHCl等)を除去するガス洗浄塔5と、ガス洗浄塔5にガスダクト3を介して接続され、階段式焼却炉1内の燃焼ガスG′を誘引する誘引ファン6と、誘引ファン6を通過したクリーンな排ガスG′を大気中へ放出する煙突7とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an incineration plant using a stepped incinerator 1 according to a reference example of the present invention. The incineration plant uses high moisture content waste or fuel, for example, dehydrated sludge S (hereinafter referred to as sludge S). A stair-type incinerator 1 to be incinerated, connected to an exhaust gas outlet of the stair-type incinerator 1, a
前記階段式焼却炉1は、図1に示す如く、炉本体8と、汚泥Sを乾燥・燃焼させる乾燥ストーカ9a及び燃焼ストーカ9bから成る階段摺動式のストーカ9と、ストーカ9の下方に配設したストーカ下ホッパ10と、ストーカ9上へ汚泥Sを定量供給する供給フィーダー11と、ストーカ9の上方に形成された一次燃焼室12と、一次燃焼室12の上方に形成された二次燃焼室13と、燃焼ストーカ9b下へ一次燃焼空気を供給する燃焼用空気ファン14及び一次燃焼空気供給ダクト15と、一次燃焼空気供給ダクト15に分岐状に接続されて二次燃焼室13へ二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給ダクト16と、一次燃焼空気及び二次燃焼空気をボイラ2からの蒸気により加熱する空気加熱器17と、炉の立上げ時等に使用する補助バーナ18と、ストーカ下ホッパ10へ落下した灰を搬出する灰排出コンベヤ19と、階段式焼却炉1の排ガス排出ラインから排ガスG′の一部を引き抜いて乾燥ストーカ9a下へ供給する排ガス供給路20と、排ガス供給路20に介設した乾燥キャリアーファン21と、乾燥ストーカ9a及び乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを通過して乾燥ストーカ9aの上方に流れたキャリアーガスG″を乾燥ストーカ9a上で発生した蒸気H1やアンモニアガスと共に引き抜いて排ガス排出ラインに戻す排ガス戻り路22と、乾燥ストーカ9a上方の一次燃焼室12内に配設した輻射板23とから構成されており、階段式焼却炉1の排ガス排出ラインから熱回収された排ガスG′の一部を引き抜き、これを乾燥ストーカ9a下へ供給して乾燥ストーカ9aの火格子及び乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを通過させ、汚泥Sを通過したキャリアーガスG″を蒸発した汚泥S中の水分(蒸気H1)とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ9aの上方から引き抜いて排ガス排出ラインに戻し、排ガス排出ラインを流れている排ガスG′と共に集じん器4及びガス洗浄塔5で排ガス処理するようにしたものである。
As shown in FIG. 1, the stepped incinerator 1 includes a
また、前記排ガス供給路20は、一端部がボイラ2と集じん器4を接続するガスダクト3に接続され、他端部が乾燥ストーカ9aの下方位置に配置されたストーカ下ホッパ10に接続された排ガス供給ダクト20aと、排ガス供給路20に介設した乾燥キャリアーファン21とから成り、乾燥キャリアーファン21の吸引力により排ガス排出ラインから温度が200℃〜250℃の排ガスG′の一部を引き抜き、この引き抜いた排ガスG′をキャリアーガスG″として乾燥ストーカ9aへ供給するようにしたものである。
The exhaust
更に、前記排ガス戻り路22は、乾燥ストーカ9a上方の炉壁に形成したラッパ状の引き抜き口22aと、一端部が引き抜き口22aに接続され、他端部がボイラ2と集じん器4を接続するガスダクト3に接続された排ガス戻りダクト22bとから成り、乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを通過したキャリアーガスG″を誘引ファン6の吸引力により蒸発した汚泥S中の水分(蒸気H1)とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ9aの上方の引き抜き口22aから引き抜き、この引き抜いたキャリアーガスG″、蒸気H1及びアンモニアガスを排ガス排出ラインに戻すようにしたものである。
Further, the exhaust
そして、前記輻射板23は、鋼板材により形成されており、炉本体8の乾燥ストーカ9a上方の炉壁から燃焼ストーカ9b側へ張り出した状態で乾燥ストーカ9aの上方位置に配設されている。この輻射板23は、乾燥ストーカ9a上方の排ガスG′、蒸気H1及びアンモニアガスが二次燃焼室13側へ流れないようにすると共に、乾燥ストーカ9a上の汚泥Sに輻射熱を与えて脱水汚泥Sの乾燥効果を高めるものである。
尚、Cl等の腐食成分が多く含まる廃棄物等を燃焼させる場合には輻射板23を省略しても良い。この場合、輻射板23からの輻射熱を得られないため、乾燥ストーカ9a上の脱水汚泥Sが燃焼ガスGからの輻射熱を多く得られるように乾燥ストーカ9aを長くする。
また、輻射板23を耐食性に優れた耐火物材により形成しても良い。この場合、腐食成分を多く含む廃棄物等を燃焼させる場合でも、輻射板23を省略しなくても良く、輻射板23の輻射熱により乾燥効果が高められる。
The
Note that the
Moreover, you may form the
次に、上述した階段式焼却炉1を用いて汚泥Sを焼却処理する場合について説明する。 Next, the case where the sludge S is incinerated using the above-described step-type incinerator 1 will be described.
汚泥Sは、供給フィーダー11により乾燥ストーカ9a上へ定量供給され、乾燥ストーカ9a上で排ガス供給路20により排ガス排出ラインから引き抜かれて乾燥ストーカ9aの下方から供給される200℃〜250℃のキャリアーガスG″と燃焼ガスGや燃焼火炎により加熱された輻射板23からの輻射熱により加熱・乾燥される。
The sludge S is supplied in a fixed amount onto the
乾燥ストーカ9aの火格子及び乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを通過したキャリアーガスG″と脱水汚泥Sの加熱・乾燥により発生した蒸気H1及びアンモニアガスは、その大部分が乾燥ストーカ9aの上方から排ガス戻り路22により引き抜かれ、排ガス排出ラインに戻されて排ガス排出ラインを流れている排ガスG′と共に集じん器4及びガス洗浄塔5により排ガス処理される。
Most of the carrier gas G ″ passing through the grate of the
乾燥された汚泥Sは、引き続き乾燥ストーカ9aから燃焼ストーカ9b上へ送られ、燃焼ストーカ9b上で下方から供給される一次燃焼空気によって火炎を上げて燃焼すると共に、燃焼ストーカ9b上で完全燃焼し、灰となって燃焼ストーカ9bの下流側の灰出し口から落下排出される。尚、図1に於いて、H2は燃焼ストーカ9bで発生した蒸気である。
The dried sludge S is continuously sent from the
一方、燃焼ガス中の未燃ガスや未燃物は、二次燃焼室13内に於いて二次燃焼空気により撹拌・混合され、完全燃焼した後、排ガス出口から排出される。
On the other hand, unburned gas and unburned matter in the combustion gas are agitated and mixed by the secondary combustion air in the
図2は乾燥ストーカ9a上方の蒸気を引き抜く効果を示した説明図であり、(A)は汚泥S中から発生した蒸気H(H1+H2)の全量が燃焼ガスGに混ざった場合(乾燥ストーカ9a上方から蒸気を引き抜かない従来の階段式焼却炉1に相当)を示し、(B)は汚泥S中から発生した蒸気H2の20%の量が燃焼ガスGと混ざり、残りの80%の蒸気H1がキャリアーガスG″と排出された場合(乾燥ストーカ9a上方から蒸気を引き抜く本発明の階段式焼却炉1に相当)を示し、キャリアーガス(排ガスG″)の供給量は1000Nm3/h、温度は200℃とした。
FIG. 2 is an explanatory view showing the effect of extracting the steam above the drying
従来の階段式焼却炉と本発明の階段式焼却炉1の試算に用いた数値は下記の通りである。
脱水した汚泥Sの水分78%、脱水した汚泥Sの発熱量410kcal/kg(湿汚泥S)、脱水した汚泥Sの供給量1000kg/h、燃焼用空気3430Nm3/h(空気比1.4程度)、燃焼用空気の温度150℃、焼却炉からの放熱2%、燃焼ガスG′比熱0.35kcal/Nm3・℃とした。
その結果、図2からも明らかなように、従来の階段式焼却炉1では燃焼ガスG′温度が642℃になるのに対し、乾燥ストーカ9a上方の蒸気H1を引き抜いた本発明の階段式焼却炉1では燃焼ガスG′温度が900℃となり、燃焼ガスG′温度を約250℃程度上げることができた。
The numerical values used for the trial calculation of the conventional step-type incinerator and the step-type incinerator 1 of the present invention are as follows.
Water content of dehydrated sludge S is 78%, calorific value of dehydrated sludge S is 410 kcal / kg (wet sludge S), supply amount of dehydrated sludge S is 1000 kg / h, combustion air is 3430 Nm 3 / h (air ratio is about 1.4) ), The temperature of the combustion air was 150 ° C., the heat release from the incinerator was 2%, and the combustion gas G ′ specific heat was 0.35 kcal / Nm 3 · ° C.
As a result, as is apparent from FIG. 2, while the conventional stepped incinerator 1, the combustion gas G 'temperature is 642 ° C., dried
このように、上述した階段式焼却炉1は、排ガス供給路20により排ガス排出ラインから200℃〜250℃のキャリアーガスG″を引き抜き、これを乾燥ストーカ9a下へ供給して乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを乾燥させ、また、排ガス戻り路22により乾燥ストーカ9a上で発生した蒸気H1とアンモニアガスをキャリアーガスG″と一緒に引き抜き、排ガス排出ラインに戻すようにしているため、炉内の燃焼ガスG′温度を850℃以上に上げることができると共に、汚泥Sに含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができる。
Thus, the above-mentioned stepped incinerator 1 draws out the carrier gas G ″ at 200 ° C. to 250 ° C. from the exhaust gas discharge line through the exhaust
その結果、この階段式焼却炉1は、従来の階段式焼却炉のように汚泥Sを乾燥させる汚泥乾燥機や汚泥乾燥機への蒸気供給系を必要とすると云うことがなく、汚泥乾燥機等の高価な設備を設けずに高含水率の廃棄物や燃料を燃焼できると共に、汚泥乾燥機等の設置スペースも不要となるうえ、余剰蒸気も多くなる。
また、この階段式焼却炉1は、蒸気を乾燥ストーカ9a上方から引き抜くことで燃焼ガスG′温度を850℃以上に上げることができるため、補補助バーナ18による助燃が不要となり、補助燃料の消費量が少なくなってランニングコストの低減を図れる。
更に、この階段式焼却炉1は、炉内の燃焼ガスG′温度を850℃以上に上げることができると共に、汚泥Sに含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができるため、温室効果ガスである亜酸化窒素(N2O)や酸性ガスであるNOxの発生も少なくなるうえ、脱臭効果も高められる。
加えて、この階段式焼却炉1は、乾燥ストーカ9aの上方位置に輻射板23を配設しているため、乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを輻射熱により確実且つ良好に乾燥させることができると共に、乾燥ストーカ9a上方のキャリアーガスG″や蒸気H1、アンモニアガスが二次燃焼室13側へ流れるのを阻止することができ、蒸気やアンモニアガスの引き抜きを良好に行える。
As a result, this step-type incinerator 1 does not require a sludge dryer for drying the sludge S or a steam supply system to the sludge dryer as in the conventional step-type incinerator. It is possible to burn waste and fuel with a high water content without providing expensive equipment, and an installation space for a sludge dryer or the like is not required, and excess steam is increased.
In addition, since this stair-type incinerator 1 can raise the combustion gas G ′ temperature to 850 ° C. or higher by drawing steam from above the
Furthermore, this step-type incinerator 1 can raise the temperature of the combustion gas G ′ in the furnace to 850 ° C. or more and can remove ammonia contained in the sludge S before combustion. Generation of nitrous oxide (N 2 O), which is a gas, and NOx, which is an acidic gas, is reduced, and the deodorizing effect is enhanced.
In addition, since the stepped incinerator 1 has the
図3は本発明の第1の実施形態に係る階段式焼却炉1を用いた焼却プラントを示し、当該焼却プラントは、階段式焼却炉1、ボイラ2、集じん器4、ガス洗浄塔5、誘引ファン6及び煙突7から構成されている。
尚、図1に示す階段式焼却炉1及び焼却プラントと同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
FIG. 3 shows an incineration plant using the stepped incinerator 1 according to the first embodiment of the present invention, which includes the stepped incinerator 1, the
In addition, the same reference number is attached | subjected to the same member and site | part as the stair-type incinerator 1 and incineration plant shown in FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.
前記階段式焼却炉1は、図3に示す如く、炉本体8、乾燥ストーカ9a及び燃焼ストーカ9bから成る階段摺動式のストーカ9、ストーカ下ホッパ10、供給フィーダー11、一次燃焼室12、二次燃焼室13、燃焼用空気ファン14、一次燃焼空気供給ダクト15、空気加熱器17、空気加熱器17b、補助バーナ18、灰排出コンベヤ19、二次燃焼空気供給路24、二次燃焼空気ファン25、洗浄塔26及び輻射板23から構成されており、乾燥ストーカ9a下へ空気加熱器17により加熱された一次燃焼空気を供給し、乾燥ストーカ9a及び乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを通過して乾燥ストーカ9aの上方に流れた一次燃焼空気を蒸発した汚泥S中の水分(蒸気H1)とアンモニアガスと共に引き抜き、洗浄塔26で一次燃焼空気中の蒸気及びアンモニアガスを凝縮して除去した後、空気加熱器17bで加熱してから一次燃焼空気を二次燃焼空気として二次燃焼室13に供給するようにしたものである。
As shown in FIG. 3, the stepped incinerator 1 includes a stair sliding
また、前記二次燃焼空気供給路24は、乾燥ストーカ9a上方の炉壁に形成したラッパ状の引き抜き口24aと、二次燃焼室13の炉壁に形成した複数の吹き込み口24bと、引き抜き口24aと吹き込み口24bを連通状に接続する二次燃焼空気供給ダクト24cと、二次燃焼空気供給ダクト24cに介設した空気加熱器17b及び二次燃焼空気ファン25とから成り、二次燃焼空気ファン25により乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを通過した一次燃焼空気を蒸発した汚泥S中の水分(蒸気H1)とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ9aの上方の引き抜き口24aから引き抜き、二次燃焼空気供給路24に介設した洗浄塔26により一次燃焼空気中の蒸気H1及びアンモニアガスを除去した後、空気加熱器17bで加熱してから一次燃焼空気のみを二次燃焼空気として吹き込み口24aから二次燃焼室13へ吹き込めるようになっている。
The secondary combustion
更に、前記洗浄塔26は、二次燃焼空気供給路24の二次燃焼空気ファン25よりも上流側位置に介設されており、水等の洗浄液を噴射して一次燃焼空気中の蒸気及びアンモニアガスを凝縮して除去するようになっている。
Further, the cleaning
この階段式焼却炉1は、二次燃焼空気供給路24により乾燥ストーカ9a上で発生した蒸気とアンモニアガスを一次燃焼空気と一緒に引き抜き、二次燃焼空気供給路24に介設した洗浄塔26により一次燃焼空気中の蒸気及びアンモニアガスを除去し、一次燃焼空気のみを二次燃焼空気として二次燃焼室13へ供給するようにしているため、炉内の燃焼ガスG温度を850℃以上に上げることができると共に、汚泥Sに含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができ、図1に示す階段式焼却炉1と同様の作用効果を奏することができる。
特に、この階段式焼却炉1は、汚泥Sの乾燥により蒸発した水分(蒸気)とアンモニアガスを二次燃焼空気供給路24に介設した洗浄塔26で凝縮して除去するようにしているため、排ガス排出ラインに設置したガス洗浄塔5の容量を小さくすることができる。また、ランニングコストを低減できる。
This step-type incinerator 1 has a cleaning
In particular, the stair-type incinerator 1 is configured to condense and remove moisture (vapor) and ammonia gas evaporated by drying the sludge S in the cleaning
図4は本発明の第2の実施形態に係る階段式焼却炉1を用いた焼却プラントを示し、当該焼却プラントは、階段式焼却炉1、ボイラ2、集じん器4、ガス洗浄塔5、誘引ファン6及び煙突7から構成されている。
尚、図1に示す階段式焼却炉1及び焼却プラントと同じ部材・部位には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
FIG. 4 shows an incineration plant using the stepped incinerator 1 according to the second embodiment of the present invention, which includes the stepped incinerator 1, the
In addition, the same reference number is attached | subjected to the same member and site | part as the stair-type incinerator 1 and incineration plant shown in FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.
前記階段式焼却炉1は、図4に示す如く、炉本体8、乾燥ストーカ9a及び燃焼ストーカ9bから成る階段摺動式のストーカ9、ストーカ下ホッパ10、供給フィーダー11、一次燃焼室12、二次燃焼室13、燃焼用空気ファン14、一次燃焼空気供給ダクト15、空気加熱器17、ガス加熱器17c、補助バーナ18、灰排出コンベヤ19、排ガス供給路20、乾燥キャリアーファン21、排ガス循環路27、排ガス循環ファン28、洗浄塔29及び輻射板23から構成されており、階段式焼却炉1の排ガス排出ラインから熱回収されて除塵された排ガスG′の一部を引き抜き、これを乾燥ストーカ9a下へ供給して乾燥ストーカ9aの火格子及び乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを通過させ、汚泥Sを通過したキャリアーガスG″を蒸発した汚泥S中の水分(蒸気H1)とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ9aの上方から引き抜き、洗浄塔29でキャリアーガスG″中の蒸気H1及びアンモニアガスを凝縮して除去した後、ガス加熱器17cで加熱してからキャリアーガスG″を再循環ガスとして二次燃焼室13へ供給するようにしたものである。
As shown in FIG. 4, the stepped incinerator 1 includes a stepped
また、前記排ガス供給路20は、一端部が集じん器4とガス洗浄塔5を接続するガスダクト3に接続され、他端部が乾燥ストーカ9aの下方位置に配置されたストーカ下ホッパ10に接続された排ガス供給ダクト20aと、排ガス供給路20に介設した乾燥キャリアーファン21とから成り、乾燥キャリアーファン21の吸引力により排ガス排出ラインから温度が200℃〜250℃の排ガスG′の一部を引き抜き、この引き抜いた排ガスG′をキャリアーガスG″として乾燥ストーカ9aへ供給するようにしたものである。
The exhaust
更に、前記排ガス循環路27は、乾燥ストーカ9a上方の炉壁に形成したラッパ状の引き抜き口27aと、二次燃焼室13の炉壁に形成した複数の吹き込み口27bと、引き抜き口27aと吹き込み口27bを連通状に接続する排ガス循環ダクト27cと、排ガス循環ダクト27cに介設した排ガス循環ファン28とから成り、排ガス循環ファン28により乾燥ストーカ9a上の汚泥Sを通過したキャリアーガスG″を蒸発した汚泥S中の水分(蒸気H1)とアンモニアガスと共に乾燥ストーカ9aの上方の引き抜き口27aから引き抜き、排ガス循環路27に介設した洗浄塔29によりキャリアーガスG″中の蒸気H1及びアンモニアガスを除去した後、ガス加熱器17cで加熱してキャリアーガスG″のみを再循環ガスとして吹き込み口27bから二次燃焼室13へ供給するようになっている。
Further, the exhaust
更に、前記洗浄塔29は、排ガス循環路27の排ガス循環ファン28よりも上流側位置に介設されており、水等の洗浄液を噴射してキャリアーガスG″中の蒸気H1及びアンモニアガスを凝縮して除去するようになっている。
Further, the cleaning
この階段式焼却炉1は、排ガス循環路27により乾燥ストーカ9a上で発生した蒸気H1とアンモニアガスをキャリアーガスG″と一緒に引き抜き、排ガス循環路27に介設した洗浄塔29により排ガスG′中の蒸気及びアンモニアガスを除去し、キャリアーガスG″のみを再循環ガスとして二次燃焼室13へ供給するようにしているため、炉内の燃焼ガスG温度を850℃以上に上げることができると共に、汚泥Sに含まれているアンモニアを燃焼前に除去することができ、図1に示す階段式焼却炉1と同様の作用効果を奏することができる。
特に、この階段式焼却炉1は、汚泥Sの乾燥により蒸発した水分(蒸気)とアンモニアガスを洗浄塔29で凝縮して除去するようにしているため、排ガス排出ラインに設置したガス洗浄塔5の容量を小さくすることができる。
また、この階段式焼却炉1は、乾燥ストーカ9aの上方から引き抜いたキャリアーガスG″を再循環ガスとして二次燃焼室13へ供給するようにしているため、NOxの低減を図れる。
This stepped incinerator 1 draws out steam H 1 and ammonia gas generated on the
In particular, since the stair-type incinerator 1 condenses and removes moisture (vapor) and ammonia gas evaporated by drying the sludge S in the cleaning
In addition, the stepped incinerator 1 supplies the
1は階段式焼却炉、9はストーカ、9aは乾燥ストーカ、9bは燃焼ストーカ、12は一次燃焼室、13は二次燃焼室、20は排ガス供給路、22は排ガス戻り路、23は輻射板、24は二次燃焼空気供給路、26は洗浄塔、27は排ガス循環路、29は洗浄塔。 1 is a stepped incinerator, 9 is a stoker, 9a is a dry stoker, 9b is a combustion stoker, 12 is a primary combustion chamber, 13 is a secondary combustion chamber, 20 is an exhaust gas supply path, 22 is an exhaust gas return path, and 23 is a radiation plate , 24 is a secondary combustion air supply path, 26 is a cleaning tower, 27 is an exhaust gas circulation path, and 29 is a cleaning tower.
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