JP5945929B2 - Waste gasification and melting equipment - Google Patents

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Description

本発明は、廃棄物を熱分解、ガス化し、熱分解残渣を溶融する竪型の廃棄物ガス化溶融装置に関する。   The present invention relates to a vertical waste gasification and melting apparatus for pyrolyzing and gasifying waste and melting a pyrolysis residue.

都市ごみやシュレッダーダストなどの廃棄物を処理する技術として、廃棄物を熱分解、ガス化して可燃性ガスを発生させ、熱分解残渣を溶融しスラグにして排出するガス化溶融処理が知られている。   As a technology for treating waste such as municipal waste and shredder dust, gasification melting processing is known in which waste is pyrolyzed and gasified to generate flammable gas, and the pyrolysis residue is melted and discharged as slag. Yes.

この処理方法は、廃棄物を熱分解してガス化することによりその燃焼熱を回収することができるとともに、残渣を溶融してスラグとして排出した後に、埋立処分などで最終処分されるべき量を減容することができる利点を有している。このような処理を行なう溶融炉には幾つかの方式があるが、その一つとして、竪型をなすシャフト式廃棄物ガス化溶融炉がある。   In this treatment method, the heat of combustion can be recovered by pyrolyzing and gasifying the waste, and after the residue is melted and discharged as slag, the amount to be finally disposed of in landfill disposal etc. It has the advantage that the volume can be reduced. There are several types of melting furnaces for performing such treatment, and one of them is a shaft type waste gasification melting furnace having a vertical shape.

このシャフト式廃棄物ガス化溶融炉は、例えば、炉底部に堆積させた燃料としてのコークスを燃焼させ、この高温のコークス上へ廃棄物を投入して、熱分解及び部分酸化させてガス化するとともに残渣を溶融してスラグにする処理を行なう方式の炉である(特許文献1参照)。   In this shaft-type waste gasification and melting furnace, for example, coke as fuel deposited at the bottom of the furnace is burned, and waste is put on the high-temperature coke, and pyrolyzed and partially oxidized to be gasified. At the same time, it is a furnace that performs a process of melting the residue into slag (see Patent Document 1).

特許文献1のシャフト式廃棄物ガス化溶融炉においては、竪型筒状をなす炉体の機能が大別して縦(上下)方向で3つの領域に区分される。すなわち、炉底部にコークスを堆積させたコークス床を有する高温燃焼帯が形成され、この高温燃焼帯の上に廃棄物層が形成され、炉体の上部にて該廃棄物層の上方に大きな空間のフリーボード部をなしている。   In the shaft-type waste gasification and melting furnace of Patent Document 1, the functions of the furnace body having a vertical cylindrical shape are roughly divided into three regions in the vertical (up and down) direction. That is, a high-temperature combustion zone having a coke bed in which coke is deposited at the bottom of the furnace is formed, a waste layer is formed on the high-temperature combustion zone, and a large space above the waste layer is formed above the furnace body. The free board part is made.

かかる溶融炉では、上記3つの領域のそれぞれで酸素含有ガスの炉内への吹込みが行われる。高温燃焼帯には主羽口が設けられていて、投入されて堆積されたコークス床のコークスを燃焼させて、廃棄物の熱分解残渣を溶融する溶融熱源を得るために酸素富化空気が吹き込まれる。また、廃棄物層には副羽口が設けられ、投入されて堆積された廃棄物を緩やかに流動させるとともに、廃棄物を熱分解及び部分酸化させるために空気が吹き込まれる。また、フリーボード部には三段目羽口が設けられ、廃棄物が熱分解されて生成した熱分解ガス(可燃性ガス)の一部を部分燃焼させて内部を所定温度に維持するために空気が吹き込まれる。   In such a melting furnace, oxygen-containing gas is blown into the furnace in each of the three regions. The main combustion tuyeres are provided in the high-temperature combustion zone, and oxygen-enriched air is blown to obtain a melting heat source that burns the coke in the coke bed that has been charged and deposited to melt the pyrolysis residue of the waste. It is. In addition, the waste layer is provided with a sub tuyere, and air is blown to cause the waste deposited and flowed gently, and to thermally decompose and partially oxidize the waste. In addition, the free board part is provided with a third stage tuyere to partially burn part of the pyrolysis gas (combustible gas) generated by pyrolyzing waste and maintaining the inside at a predetermined temperature Air is blown.

このようにシャフト式廃棄物ガス化溶融炉は、一つの炉で、廃棄物をその炉内での降下に伴い熱分解ガス化処理と溶融処理の両方を行うことのできる設備である。投入された廃棄物は熱分解され、ガスと残渣が生成される。主羽口からの酸素富化空気の送風によりコークス床のコークスが燃焼され高温燃焼帯が形成され、廃棄物の熱分解残渣が溶融されスラグとメタルとして排出される。高温燃焼帯のコークス燃焼により発生した高温ガスが高温燃焼帯の上に形成された廃棄物層の廃棄物を加熱し、副羽口からの空気の送風により廃棄物は熱分解され、この熱分解により発生した可燃性ガスを含むガスは廃棄物層内を上昇し、フリーボード部を経て、炉内上部に設けられた排出煙道より、炉外の二次燃焼室へ排出される。ガスは可燃ガスを多量に含んでいて二次燃焼室で燃焼され、ボイラで熱回収され蒸気を発生させその蒸気が発電等に用いられる。ボイラから排出されガスは、サイクロンで比較的粗いダストが除去され、さらに、減温装置で冷却され、酸性ガス中和剤との反応により酸性ガスが除去され、集塵機で除塵処理されるなど排ガス処理された後、煙突から大気に放散される。   As described above, the shaft-type waste gasification and melting furnace is a facility capable of performing both pyrolysis gasification treatment and melting treatment in a single furnace as the waste falls in the furnace. The input waste is pyrolyzed to produce gas and residue. The coke in the coke floor is combusted by blowing oxygen-enriched air from the main tuyere to form a high-temperature combustion zone, and the pyrolysis residue of the waste is melted and discharged as slag and metal. The high-temperature gas generated by coke combustion in the high-temperature combustion zone heats the waste in the waste layer formed on the high-temperature combustion zone, and the waste is thermally decomposed by blowing air from the sub tuyere. The gas containing the combustible gas generated by the gas rises in the waste layer, and is discharged to the secondary combustion chamber outside the furnace from the exhaust flue provided in the upper part of the furnace through the free board part. The gas contains a large amount of combustible gas and is combusted in the secondary combustion chamber, and heat is recovered by the boiler to generate steam, which is used for power generation and the like. Exhaust gas treatment such as removing relatively coarse dust with a cyclone, cooling with a temperature reducing device, removing acid gas by reaction with an acid gas neutralizer, and removing dust with a dust collector And then released from the chimney to the atmosphere.

かかる廃棄物ガス化溶融炉では、炉底部にコークスを堆積させたコークス床が形成され、コークスが燃焼して熱分解残渣の溶融熱源となっているが、近年、化石燃料に由来するコークスの使用量を低減して二酸化炭素排出量を削減するとともに、廃棄物溶融炉の運転費を低減することが要望されている。一方、コークスの代替として建築廃材のおがくずを加熱圧縮成形し炭化した炭化物や木炭などの生物由来の有機性資源である塊状バイオマスを利用することで、生物の成長過程をも含めて全体としてみれば大気中の二酸化炭素を増加せずにコークス使用量の削減分だけ二酸化炭素排出量を削減する廃棄物溶融方法が提案されている(特許文献2参照)。   In such a waste gasification and melting furnace, a coke bed in which coke is deposited at the bottom of the furnace is formed, and the coke burns to become a heat source for melting pyrolysis residues. Recently, coke derived from fossil fuels has been used. There is a demand to reduce the amount of carbon dioxide emission by reducing the amount and to reduce the operating cost of the waste melting furnace. On the other hand, as a whole, including the growth process of living organisms, by using massive biomass, which is organic resources derived from living organisms such as charcoal and charcoal obtained by heat-compressing sawdust from building waste as a substitute for coke, carbonized A waste melting method has been proposed in which the amount of carbon dioxide emission is reduced by an amount corresponding to a reduction in the amount of coke used without increasing carbon dioxide in the atmosphere (see Patent Document 2).

特開平09−060830JP 09-060830 A 特開2005−249310JP-A-2005-249310

二酸化炭素排出量を削減するとともに、廃棄物溶融炉の運転費を低減するため、廃棄物溶融炉における燃料としてのコークスの使用量を低減するべく、特許文献2のようにコークスの代替として塊状バイオマスを購入して利用するとしても、購入される塊状バイオマスはコークスに比べてさほど安価ではないため、廃棄物ガス化溶融炉の運転費を低減することができないという問題がある。また、まだ、塊状バイオマスは流通市場に安定して供給されるに到っていないため、購入や搬入の調整や、コストが嵩むことなどに問題があり、塊状バイオマスを利用して廃棄物ガス化溶融炉を安定して操業することができるか懸念がある。   In order to reduce the amount of carbon dioxide emitted and reduce the operating cost of the waste melting furnace, in order to reduce the amount of coke used as fuel in the waste melting furnace, a block biomass as an alternative to coke as in Patent Document 2 Even if purchased and used, the bulk biomass to be purchased is not so cheap as compared with coke, so that there is a problem that the operating cost of the waste gasification and melting furnace cannot be reduced. In addition, since bulk biomass has not yet been stably supplied to the secondary market, there are problems with adjustments to purchase and delivery, and increased costs, and waste biomass gasification using bulk biomass. There is concern about whether the melting furnace can be operated stably.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、廃棄物ガス化溶融炉におけるコークスの使用量を低減して二酸化炭素排出量を削減するとともに、溶融熱源を得る燃料の点で、廃棄物ガス化溶融炉の運転費を低減することができ、安定した操業ができる廃棄物ガス化溶融装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and reduces the amount of coke used in a waste gasification melting furnace to reduce carbon dioxide emissions, and also provides a fuel for obtaining a melting heat source. Thus, it is an object of the present invention to provide a waste gasification and melting apparatus that can reduce the operating cost of the waste gasification and melting furnace and can perform stable operation.

バイオマスはFAO(国際食料農業機関)によって分類されており、バイオマスとして、林地残材、間伐材、未利用樹、製材残材、建設廃材、稲わら、籾殻等の木質系バイオマス、さらに、製紙系バイオマス、農業残渣、家畜糞尿、食品廃棄物等の未利用バイオマス資源等を挙げることができる。本発明では、これらのバイオマスを原料として「バイオマス原料」と表記する。   Biomass is classified by FAO (International Food and Agriculture Organization). As biomass, woody biomass such as forest land residue, thinned wood, unused trees, wood residue, construction waste, rice straw, rice husks, and papermaking Examples include unused biomass resources such as biomass, agricultural residues, livestock manure, and food waste. In the present invention, these biomasses are referred to as “biomass raw materials”.

本発明に係る廃棄物ガス化溶融装置は、投入された廃棄物を熱分解そしてガス化し、コークスにより高温燃焼帯を形成し廃棄物の熱分解残渣を溶融する竪型の廃棄物ガス化溶融炉と、ガス化し発生した可燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、二次燃焼した燃焼ガスから熱回収し蒸気を生成するボイラとを備える。 The waste gasification and melting apparatus according to the present invention is a vertical waste gasification and melting furnace that thermally decomposes and gasifies input waste , forms a high-temperature combustion zone with coke, and melts the thermal decomposition residue of waste. And a secondary combustion chamber for secondary combustion of the combustible gas generated by gasification, and a boiler for recovering heat from the secondary combustion combustion gas and generating steam.

かかる廃棄物ガス化溶融装置において、本発明ではバイオマス原料から炭化物を生成し、この炭化物を廃棄物ガス化溶融炉へコークスの一部の代替燃料として供給する炭化物製造装置を備え、炭化物製造装置は、バイオマス原料を受入れバイオマス原料を加熱し熱分解して炭化物を生成する反応部と、反応部を加熱する加熱部とを有し反応部が、生成した炭化物を廃棄物ガス化溶融炉の投入口へ供給するように接続され、加熱部が、二次燃焼室及びボイラのうち少なくとも一方で回収される廃熱の供給を受けるように二次燃焼室及びボイラのうち少なくとも一方に接続されていることを特徴としている。

In such a waste gasification and melting apparatus, the present invention includes a carbide production apparatus that generates carbide from a biomass raw material and supplies the carbide to the waste gasification and melting furnace as an alternative fuel for coke. The reaction part has a reaction part that receives the biomass raw material and heats the biomass raw material to thermally decompose to produce carbide, and a heating part that heats the reaction part, and the reaction part inputs the produced carbide into a waste gasification and melting furnace. is connected to provide to the mouth, the heating unit is connected to at least one of the secondary combustion chamber and boiler so that receives a supply of waste heat recovered in at least one of the secondary combustion chamber and boiler It is characterized by being.

このような構成の本発明によれば、生物由来であるバイオマス原料を用いて、生物の成長過程を含めて全体としてみれば大気中の二酸化炭素を増加せずに、廃棄物ガス化溶融装置の一部として設けられた炭化物製造装置で炭化物を得て、これを溶融熱源を得る燃料として廃棄物ガス化溶融炉で燃焼させる。したがって、この炭化物使用量分だけ、廃棄物ガス化溶融炉へ供給する石炭コークス量が削減されることとなる。これは、その分だけ二酸化炭素の排出量を削減することになる。   According to the present invention having such a configuration, the biomass gasification and melting apparatus of the waste gasification and melting apparatus can be used without increasing carbon dioxide in the atmosphere when using the biomass raw material derived from living organisms as a whole including the growth process of living organisms. Carbide is obtained by a carbide production apparatus provided as a part, and burned in a waste gasification melting furnace as a fuel for obtaining a melting heat source. Therefore, the amount of coal coke supplied to the waste gasification and melting furnace is reduced by the amount of carbide used. This will reduce carbon dioxide emissions accordingly.

本発明において、炭化物製造装置は、該炭化物製造装置で炭化物とともに生成される揮発ガスを二次燃焼室へ燃料として供給するように、該二次燃焼室に接続されていることが好ましい。こうすることにより、炭化物とともに生成される揮発ガスを二次燃焼に利用でき、バイオマスの揮発可燃分を有効利用できる。   In the present invention, the carbide manufacturing apparatus is preferably connected to the secondary combustion chamber so that the volatile gas generated together with the carbide in the carbide manufacturing apparatus is supplied as fuel to the secondary combustion chamber. By carrying out like this, the volatile gas produced | generated with a carbide | carbonized_material can be utilized for secondary combustion, and the volatile combustible content of biomass can be utilized effectively.

本発明において、二次燃焼室とボイラは、排ガスに含まれる飛灰が落下した落下飛灰を回収して排出する落下飛灰排出部を有しており、上記落下飛灰を炭化物製造装置でバイオマス原料と混合するために該炭化物製造装置に供給するように上記落下飛灰排出部が炭化物製造装置に接続されていることが好ましい。落下飛灰をバイオマス原料と混合することで、炭化物製造装置においてバイオマス原料の空隙を飛灰で充填して炭化のための低酸素雰囲気がより確実に得られる。   In the present invention, the secondary combustion chamber and the boiler have a falling fly ash discharge unit that collects and discharges the falling fly ash in which the fly ash included in the exhaust gas has fallen, and the fall fly ash is removed by a carbide manufacturing apparatus. It is preferable that the falling fly ash discharge unit is connected to the carbide production device so as to be supplied to the carbide production device for mixing with the biomass raw material. By mixing the falling fly ash with the biomass raw material, the voids of the biomass raw material are filled with the fly ash in the carbide production apparatus, and a low oxygen atmosphere for carbonization is more reliably obtained.

本発明は、以上のように、廃棄物ガス化溶融装置の一部として炭化物製造装置を備えることとし、炭化物製造装置でバイオマス原料から炭化物を得て、この炭化物を廃棄物ガス化装置の廃棄物ガス化溶融炉へ燃料として供給することとしたので、生物由来であるバイオマス原料を用いて、生物の成長過程を含めて全体としてみれば大気中の二酸化炭素を増加せずに、バイオマスから得た炭化物を燃料として廃棄物ガス化溶融炉で燃焼させる結果、この炭化物使用量だけ、廃棄ガス化溶融炉へ燃料として供給する石炭コークス量が削減されることとなり、その分だけ二酸化炭素の排出量を削減することになる。   As described above, the present invention includes a carbide production apparatus as a part of the waste gasification and melting apparatus, obtains carbide from the biomass raw material by the carbide production apparatus, and uses the carbide as waste of the waste gasification apparatus. Since it was decided to supply it to the gasification and melting furnace as fuel, it was obtained from biomass without increasing carbon dioxide in the atmosphere using biomass raw materials derived from living organisms as a whole, including the growth process of living organisms. As a result of burning the carbide in the waste gasification and melting furnace as fuel, the amount of coal coke supplied as fuel to the waste gasification and melting furnace will be reduced by the amount of carbide used, and the amount of carbon dioxide emissions will be reduced accordingly. Will be reduced.

本発明の一実施形態としての廃棄物ガス化溶融装置の概要構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a waste gasification and melting apparatus as one embodiment of the present invention. 図1装置における炭化物製造装置であって、(A)、(B)そして(C)に各種例の概要構成図が示されている。1 is a carbide manufacturing apparatus in the apparatus, and (A), (B), and (C) show schematic configuration diagrams of various examples.

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、竪型の廃棄物ガス化溶融炉に加えて、炭化物製造装置を設けたことを特徴としている。以下、これらの装置を含め本実施形態の廃棄物ガス化溶融装置を構成する各装置について、そしてそれらの関係について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present embodiment is characterized in that a carbide manufacturing apparatus is provided in addition to the vertical waste gasification and melting furnace. Hereinafter, each apparatus which comprises the waste gasification melting apparatus of this embodiment including these apparatuses, and those relationship are demonstrated.

図1に示される本発明の一実施形態の廃棄物ガス化溶融装置は、竪型をなすシャフト式廃棄物ガス化溶融炉1(以下、ガス化溶融炉1とする)を有し、該ガス化溶融炉1の炉上部に、ガス化溶融されるべき処理対象としての廃棄物、燃料としての石炭コークス(以下「コークス」という)、そしてバイオマス炭化物(以下、「炭化物」という)、スラグの成分調整材としての石灰石を炉内へ投入するための投入口2が設けられ、また、上部側方には炉内のガスを炉外へ排出するためのガス排出口3が設けられている。また、ガス化溶融炉1の炉底部には溶融スラグと溶融金属を排出するための出滓口4が設けられている。   The waste gasification and melting apparatus of one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 has a shaft-type waste gasification and melting furnace 1 (hereinafter referred to as a gasification and melting furnace 1) having a vertical shape, and the gas In the upper part of the gasification and melting furnace 1, waste as a processing target to be gasified and melted, coal coke as fuel (hereinafter referred to as “coke”), biomass carbide (hereinafter referred to as “carbide”), and slag components An inlet 2 for introducing limestone as the adjusting material into the furnace is provided, and a gas outlet 3 for exhausting the gas in the furnace to the outside of the furnace is provided on the upper side. In addition, an outlet 4 for discharging molten slag and molten metal is provided at the bottom of the gasification melting furnace 1.

上記ガス化溶融炉1の内部空間は、縦方向で3つの領域に大別されていて、下方から、炉下部に形成された下部シャフト部I、その上に位置する中部シャフト部II、上部に形成されたフリーボード部IIIを有する領域となっている。これらの各部I,II,IIIは、それぞれ次のような機能を有する領域となっている。すなわち、下部シャフト部Iは、炉下部に堆積されたコークスそして炭化物を燃焼させて高温燃焼帯を形成する領域、中部シャフト部IIは、この高温燃焼帯上に投入された廃棄物の堆積により形成された廃棄物層の廃棄物を熱分解させる領域、フリーボード部IIIは、廃棄物の燃焼により生成された可燃性ガスを部分燃焼させる領域である。   The internal space of the gasification melting furnace 1 is roughly divided into three regions in the vertical direction. From the lower side, the lower shaft part I formed in the lower part of the furnace, the middle shaft part II located above it, and the upper part The region has the formed free board part III. Each of these parts I, II, and III is an area having the following functions. That is, the lower shaft portion I is a region where a high temperature combustion zone is formed by burning coke and carbides deposited in the lower portion of the furnace, and the middle shaft portion II is formed by the accumulation of waste put on the high temperature combustion zone. The area where the waste in the waste layer is thermally decomposed, the free board part III, is an area where the combustible gas generated by the combustion of the waste is partially burned.

ガス化溶融炉1の上方には、都市ごみ等の廃棄物、コークスそして炭化物、生成するスラグの成分調整材として使用する石灰石をそれぞれ供給する供給装置(図示せず)が配設されており、この供給装置から供給された廃棄物、コークスそして炭化物、石灰石は搬送コンベア(図示せず)により搬送され炉上部の上記投入口2から炉内に投入される。   Above the gasification melting furnace 1, a supply device (not shown) for supplying waste such as municipal waste, coke and carbide, and limestone used as a component adjusting material for the generated slag is disposed. Waste, coke, carbide, and limestone supplied from this supply device are conveyed by a conveyer (not shown) and charged into the furnace through the charging port 2 at the top of the furnace.

ガス化溶融炉1に形成された上記下部シャフト部I、中部シャフト部II、フリーボード部IIIの各部に対して、それぞれ酸素含有ガスを吹き込む羽口が炉壁に設けられている。すなわち、下部シャフト部Iには、堆積されたコークスそして炭化物を燃焼させて高温燃焼帯を形成し、熱分解残渣を溶融するための酸素富化空気を吹き込む主羽口5が設けられ、中部シャフト部IIには、投入されて堆積された廃棄物を部分燃焼させるとともに廃棄物を緩やかに流動させながら熱分解させるための空気を吹き込む副羽口6が設けられ、フリーボード部IIIには、廃棄物が熱分解して生成した可燃性ガスを部分燃焼させて内部を所定温度に維持するための空気を吹き込む三段羽口7が設けられている。   A tuyere that blows oxygen-containing gas into the respective parts of the lower shaft part I, the middle shaft part II, and the free board part III formed in the gasification melting furnace 1 is provided on the furnace wall. That is, the lower shaft portion I is provided with a main tuyere 5 that burns deposited coke and carbide to form a high-temperature combustion zone and blows in oxygen-enriched air for melting the pyrolysis residue. Part II is provided with a sub tuyere 6 that partially burns the waste deposited and deposits and blows in air to cause thermal decomposition while allowing the waste to flow gently. A three-stage tuyere 7 for blowing air for partially burning a combustible gas generated by thermal decomposition of an object and maintaining the interior at a predetermined temperature is provided.

ガス排出口3に二次燃焼室10が接続して設けられており、ガス化溶融炉1で廃棄物を熱分解して生成した可燃性ガスを受けてこれを燃焼する。二次燃焼室10には、二次燃焼のための空気を吹き込む空気送風口11と、後述の炭化物製造装置13からの揮発ガスを受けてこれを二次燃料室10へ供給する揮発ガス供給口が設けられているとともに、下部には落下飛灰排出部10Aが設けられている。また、二次燃焼室10で可燃性ガスを燃焼した燃焼ガスから熱回収するボイラ12が上記二次燃焼室10に連通して設けられている。   A secondary combustion chamber 10 is connected to the gas discharge port 3 and receives the combustible gas generated by pyrolyzing the waste in the gasification melting furnace 1 and combusts it. The secondary combustion chamber 10 has an air blowing port 11 through which air for secondary combustion is blown, and a volatile gas supply port that receives volatile gas from a carbide production device 13 described later and supplies the volatile gas to the secondary fuel chamber 10. Is provided, and a falling fly ash discharge unit 10A is provided in the lower part. A boiler 12 that recovers heat from the combustion gas obtained by burning the combustible gas in the secondary combustion chamber 10 is provided in communication with the secondary combustion chamber 10.

炭化物製造装置13は、筒体に内部空間として形成された反応部と、該反応部に対して外部から熱を加える加熱部とを有している。例えば、図2(A)に示されるように、筒体13Aの内部を反応部とし、該筒体13Aの外周面をとり囲み環状空間を形成する環状筒体形状のジャケット13Bを加熱部とすることができる。かかる炭化物製造装置13は、反応部にバイオマス原料の投入を受け、加熱部が二次燃焼室10又はボイラ12からの廃熱の供給を受け、これを熱源として、上記反応部内のバイオマス原料を低酸素雰囲気で熱分解して炭化物と可燃性の揮発ガスとを生成し、これらを排出するようになっている。二次燃焼室10又はボイラ12からの廃熱の供給方法としては、発生させた蒸気を供給してもよいし、蒸気と熱交換させた熱媒体を供給してもよい、ここで、バイオマス原料としては食品残渣、木屑等保有熱量の高いものが好ましい。このような炭化物製造装置13は、生成された炭化物を上記廃棄物ガス化溶融炉1の投入口2へ供給するように接続され、また炭化物とともに生成された揮発性ガスを二次燃焼室10へ供給するように接続されている。   The carbide manufacturing apparatus 13 has a reaction part formed as an internal space in the cylinder and a heating part that applies heat to the reaction part from the outside. For example, as shown in FIG. 2 (A), the inside of the cylinder 13A is used as a reaction part, and an annular cylinder-shaped jacket 13B that surrounds the outer peripheral surface of the cylinder 13A and forms an annular space is used as a heating part. be able to. The carbide production apparatus 13 receives the biomass raw material in the reaction section, the heating section receives the waste heat supplied from the secondary combustion chamber 10 or the boiler 12, and uses this as a heat source to reduce the biomass raw material in the reaction section. It is thermally decomposed in an oxygen atmosphere to generate carbides and combustible volatile gases, which are discharged. As a method for supplying waste heat from the secondary combustion chamber 10 or the boiler 12, the generated steam may be supplied, or a heat medium exchanged with the steam may be supplied. As such, food residues, wood chips and the like having a high retained heat amount are preferable. Such a carbide manufacturing apparatus 13 is connected so as to supply the generated carbide to the inlet 2 of the waste gasification melting furnace 1, and the volatile gas generated together with the carbide to the secondary combustion chamber 10. Connected to supply.

炭化物製造装置13は、図2(A)の例に限られず、例えば、図2(B)のように、反応部として密閉された筒体13A’そしてその周囲に設けられた加熱部としてのジャケット13B’を有しており、上記筒体13A’内に攪拌部材13C’が回転している装置としてもよい。   The carbide manufacturing apparatus 13 is not limited to the example of FIG. 2 (A). For example, as shown in FIG. 2 (B), a cylinder 13A ′ sealed as a reaction unit and a jacket as a heating unit provided around the cylinder 13A ′ It is good also as an apparatus which has 13B 'and the stirring member 13C' rotates in the said cylinder 13A '.

さらに、炭化物製造装置13は、図2(C)のように、横型として、反応部としての横型筒体13A’’の外周に加熱部としてのジャケット13B’’を設け、上記横型筒体13A’’内にらせん羽根を有しモータ13D’’で回転駆動される攪拌搬送部材13C’’を配することとしてもよい。この場合、横型筒体13A’’の左端開口からバイオマス原料を反応部へ供給し、右端開口から炭化物を取り出すことができ、バイオマス原料の供給そして炭化物の取り出しは連続して行うことができる。   Further, as shown in FIG. 2 (C), the carbide manufacturing apparatus 13 is provided with a jacket 13B ″ as a heating part on the outer periphery of the horizontal cylinder 13A ″ as a reaction part as a horizontal type, and the horizontal cylinder 13A ′. It is good also as arrange | positioning the stirring conveyance member 13C '' which has a spiral blade in 'and is rotationally driven by motor 13D' '. In this case, the biomass raw material can be supplied to the reaction section from the left end opening of the horizontal cylinder 13A ″, the carbide can be taken out from the right end opening, and the biomass raw material can be supplied and the carbide taken out continuously.

図1にて、二次燃焼室10に連設されたボイラ12の出口たる排気部12Aから排出される排ガスは、図示しない排ガス処理装置によりダストと酸性ガスが除去され大気に放出可能なように無害化され、煙突等を経て大気へ放出される。   In FIG. 1, the exhaust gas discharged from the exhaust section 12A that is the outlet of the boiler 12 connected to the secondary combustion chamber 10 can be released to the atmosphere by removing dust and acid gas by an exhaust gas processing device (not shown). It is detoxified and released into the atmosphere via a chimney.

このような廃棄物ガス化溶融装置では、炭化物製造装置13がバイオマス原料から生成された炭化物をガス化溶融炉1へ燃料として供給するように該ガス化溶融炉1と接続されているとともに、上記炭化物製造装置13でバイオマス原料を乾留して炭化物を生成する際に、揮発する乾留ガスが可燃ガスを含んでいるので、好ましい形態として、同時に生成された揮発ガスを二次燃焼室10へ燃料として供給するように該二次燃焼室10と接続されていて、この揮発ガスを二次燃焼室10で燃焼して燃焼熱をボイラ12で熱回収し、バイオマス原料の熱エネルギーを有効利用できるようになっている。   In such a waste gasification and melting apparatus, the carbide manufacturing apparatus 13 is connected to the gasification and melting furnace 1 so as to supply the carbide generated from the biomass raw material as fuel to the gasification and melting furnace 1, and the above-mentioned When carbonized raw material is carbonized to produce carbide by the carbide production device 13, the vaporized carbonization gas contains a combustible gas. Therefore, as a preferred embodiment, the volatile gas produced at the same time is used as fuel for the secondary combustion chamber 10. It is connected to the secondary combustion chamber 10 so as to be supplied, and this volatile gas is combusted in the secondary combustion chamber 10 so that the combustion heat is recovered by the boiler 12 so that the thermal energy of the biomass raw material can be used effectively. It has become.

さらに、二次燃焼室10そしてボイラ12は、好ましい形態として、二次燃焼室10そしてボイラ12からの落下飛灰の少なくとも一部を、落下飛灰排出部10Aを経て落下飛灰を炭化物製造装置13へのバイオマス原料と混合すべく供給するように該炭化物製造装置13と接続されている。   Further, the secondary combustion chamber 10 and the boiler 12 are, as a preferred embodiment, at least part of the fallen fly ash from the secondary combustion chamber 10 and the boiler 12 and the fall fly ash through the fall fly ash discharge unit 10A. 13 is connected to the carbide producing apparatus 13 so as to be fed to the biomass raw material to be mixed.

このように構成された本実施形態における廃棄物ガス化溶融装置の操業は次のように行われる。   Operation of the waste gasification and melting apparatus in the present embodiment configured as described above is performed as follows.

ガス化溶融炉1では、供給装置からの廃棄物、コークス、バイオマス炭化物、石灰石が該ガス化溶融炉1の上部に設けられた投入口2を経て、それぞれ所定量ずつ炉内へ投入され、主羽口5、副羽口6、及び三段羽口7から、それぞれ酸素富化空気又は空気が炉内へ吹き込まれる。上記投入口から投入された廃棄物は、炉内で中部シャフト部IIに堆積して廃棄物層を形成し、下部シャフト部Iの高温燃焼帯から上昇してくる高温ガス及び副羽口6から吹き込まれる空気によって乾燥され、次いで熱分解される。熱分解により生成した可燃性ガスの一部が、フリーボード部IIIにて、三段羽口7から吹き込まれる空気により燃焼されて雰囲気温度が850℃以上の温度に保たれ、タール分を分解させる等の処理が施されてから、発生ガスはガス化溶融炉1の上部に設けられているガス排出口3を経て、炉外に設けられた二次燃焼室10へ送られ、二次燃焼用空気が吹き込まれ燃焼し、その燃焼ガスがボイラ12へ送られ熱回収される。中部シャフト部IIの廃棄物層で廃棄物が熱分解した残渣は下降し、コークスが燃焼されている高温燃焼帯が形成されている下部シャフト部Iに達し、該下部シャフト部Iにて、残存する可燃物としての固定炭素が燃焼し、不燃物が溶融し溶融スラグと溶融金属になる。溶融スラグと溶融金属は出滓口4から排出され、炉外に設けられた水砕装置(図示せず)に供給され冷却固化され、冷却固化された水砕スラグと水砕金属が回収される。   In the gasification and melting furnace 1, waste, coke, biomass carbide, and limestone from the supply device are respectively charged into the furnace by a predetermined amount through the inlet 2 provided in the upper part of the gasification and melting furnace 1. Oxygen-enriched air or air is blown into the furnace from the tuyere 5, sub tuyere 6, and three-stage tuyere 7, respectively. Waste introduced from the inlet is deposited on the middle shaft part II in the furnace to form a waste layer, and from the hot gas rising from the high temperature combustion zone of the lower shaft part I and the sub tuyere 6 It is dried by blown air and then pyrolyzed. A part of the combustible gas generated by pyrolysis is burned by the air blown from the three-stage tuyere 7 in the free board part III, and the atmospheric temperature is maintained at a temperature of 850 ° C. or more, thereby decomposing the tar content. The generated gas is sent to the secondary combustion chamber 10 provided outside the furnace through the gas discharge port 3 provided in the upper part of the gasification melting furnace 1 for the secondary combustion. Air is blown and burned, and the combustion gas is sent to the boiler 12 to recover heat. The residue resulting from the thermal decomposition of the waste in the waste layer of the middle shaft part II descends, reaches the lower shaft part I where the high temperature combustion zone where the coke is burned is formed, and remains in the lower shaft part I The fixed carbon as the combustible material burns, and the incombustible material melts into molten slag and molten metal. Molten slag and molten metal are discharged from the tap 4, supplied to a water granulating device (not shown) provided outside the furnace, cooled and solidified, and the cooled and solidified granulated slag and granulated metal are recovered. .

ガス化溶融炉1から二次燃焼室10へ送られた発生ガスに随伴されて排出された飛灰の一部は、二次燃焼室10の下部ホッパ部、ボイラ12の下部ホッパ部に落下して落下飛灰として落下飛灰排出部10Aから回収される。この両ホッパ部から回収された落下飛灰の少なくとも一部がバイオマス原料と混合されて、炭化物製造装置13へ供給される。落下飛灰排出部10Aで回収された飛灰の少なくとも一部が炭化物製造装置13のバイオマス原料供給部(図示せず)に搬送手段により搬送される。落下飛灰排出部10Aから回収された落下飛灰を一旦貯槽等に貯留し、貯槽等から炭化物製造装置13のバイオマス原料供給部(図示せず)に搬送されるようにしてもよい。炭化物製造装置13では、この落下飛灰がバイオマス原料の空隙を充填することにより空隙の酸素を少なくして低酸素雰囲気とし炭化を効率的に行うことができる。飛灰は炭化物と共に炭化物排出部(図示せず)から排出される。   A part of the fly ash discharged accompanying the generated gas sent from the gasification melting furnace 1 to the secondary combustion chamber 10 falls to the lower hopper portion of the secondary combustion chamber 10 and the lower hopper portion of the boiler 12. Then, it is collected from the falling fly ash discharge unit 10A as falling fly ash. At least a part of the falling fly ash collected from both the hopper parts is mixed with the biomass raw material and supplied to the carbide manufacturing apparatus 13. At least a part of the fly ash collected by the falling fly ash discharge unit 10 </ b> A is transferred to a biomass material supply unit (not shown) of the carbide manufacturing apparatus 13 by a transfer unit. The fall fly ash collected from the fall fly ash discharge unit 10A may be temporarily stored in a storage tank or the like and transported from the storage tank or the like to a biomass raw material supply unit (not shown) of the carbide manufacturing apparatus 13. In the carbide manufacturing apparatus 13, the falling fly ash fills the voids of the biomass raw material, so that the oxygen in the voids can be reduced and the atmosphere can be carbonized efficiently. Fly ash is discharged together with carbide from a carbide discharge section (not shown).

上記二次燃焼室10の燃焼により発生した燃焼ガスから、二次燃焼室10とボイラ12で回収した廃熱のうち少なくとも一部は、炭化物製造装置13への熱源として該炭化物製造装置13へ供給される。   At least a part of the waste heat recovered in the secondary combustion chamber 10 and the boiler 12 from the combustion gas generated by the combustion in the secondary combustion chamber 10 is supplied to the carbide manufacturing device 13 as a heat source to the carbide manufacturing device 13. Is done.

かかる炭化物製造装置13では、バイオマス原料供給部からのバイオマス原料を、二次燃焼室10そしてボイラ12から回収された飛灰と共に、反応部内に供給する。反応部内では、バイオマス原料同士間の空隙が飛灰で充満された低酸素雰囲気の状態で、二次燃焼室10とボイラ12での燃焼ガスの廃熱からの間接加熱により350〜500℃の温度のもとで熱分解して乾留・炭化が進行する。炭化雰囲気温度を350〜500℃の温度範囲とする理由は、350℃より低いとバイオマス原料の熱分解反応効率が低下し、500℃より高いと反応部を形成する部材の強度が低下して、支障が生ずるためである。   In the carbide manufacturing apparatus 13, the biomass raw material from the biomass raw material supply unit is supplied into the reaction unit together with the fly ash collected from the secondary combustion chamber 10 and the boiler 12. In the reaction section, a temperature of 350 to 500 ° C. is obtained by indirect heating from waste heat of the combustion gas in the secondary combustion chamber 10 and the boiler 12 in a low oxygen atmosphere state where the gap between the biomass raw materials is filled with fly ash. Pyrolysis and carbonization proceed under thermal decomposition. The reason why the carbonization atmosphere temperature is set to a temperature range of 350 to 500 ° C. is that if it is lower than 350 ° C., the thermal decomposition reaction efficiency of the biomass raw material is lowered, and if it is higher than 500 ° C., the strength of the member forming the reaction part is lowered This is because troubles occur.

バイオマス原料が熱分解される際に生成された揮発ガスは揮発ガス排出部(図示せず)から排出される。かくして、炭化物と飛灰は炭化物排出部から排出され、揮発ガスは揮発ガス排出部から排出される。   Volatile gas generated when the biomass raw material is pyrolyzed is discharged from a volatile gas discharge unit (not shown). Thus, carbide and fly ash are discharged from the carbide discharge section, and volatile gas is discharged from the volatile gas discharge section.

上記炭化物排出部から排出された炭化物は、混在している飛灰と共にガス化溶融炉1へ燃料として供給され、溶融熱源として用いられる。飛灰は上記高温燃焼帯で熱分解残渣と共に溶融され、スラグ、メタルとして出滓口4から炉外へ排出される。揮発ガス排出部から排出された揮発ガスは、二次燃焼室10へ燃料として供給され、この乾留ガスを二次燃焼室10で燃焼して燃焼熱をボイラ12で熱回収し、バイオマス原料の熱エネルギーを有効利用できる。   The carbide discharged from the carbide discharge section is supplied as fuel to the gasification melting furnace 1 together with the mixed fly ash and used as a heat source for melting. Fly ash is melted together with the pyrolysis residue in the high-temperature combustion zone, and is discharged out of the furnace from the tap 4 as slag and metal. Volatile gas discharged from the volatile gas discharge section is supplied as fuel to the secondary combustion chamber 10, and this dry distillation gas is combusted in the secondary combustion chamber 10, and the combustion heat is recovered by the boiler 12 to heat the biomass raw material. Energy can be used effectively.

このような本発明では、バイオマス原料を炭化原料とし、二次燃焼室及びボイラから回収した廃熱を熱源とする炭化物製造装置により、ガス化溶融炉で発生した可燃ガスを燃焼した燃焼ガスの熱エネルギーを利用して炭化物を製造するため、下記の効果を奏することができる。   In the present invention, the heat of the combustion gas obtained by burning the combustible gas generated in the gasification melting furnace by the carbide manufacturing apparatus using the biomass raw material as the carbonized raw material and the waste heat recovered from the secondary combustion chamber and the boiler as the heat source. Since the carbide is produced using energy, the following effects can be obtained.

・廃棄物ガス化溶融炉において、高温燃焼帯を形成するコークスの一部の代替として、廃棄物ガス化溶融装置の二次燃焼室及びボイラのうち少なくとも一つから回収した廃熱、すなわち、廃棄物から得た可燃ガスの燃焼熱を利用して製造した炭化物を利用するため、コークスの使用量を低減し、廃棄物ガス化溶融炉の運転費を低減することができる。   ・ Waste heat recovered from at least one of the secondary combustion chamber and boiler of the waste gasification and melting device, ie, disposal, as an alternative to part of the coke that forms the high-temperature combustion zone in the waste gasification and melting furnace Since the carbide produced using the combustion heat of the combustible gas obtained from the product is used, the amount of coke used can be reduced, and the operating cost of the waste gasification melting furnace can be reduced.

・バイオマス原料を炭化原料とし、廃棄物ガス化溶融炉の二次燃焼室及びボイラのうち少なくとも一つから回収した廃熱を熱源として製造する炭化物を利用するため、購入する炭化物より安価に炭化物を利用でき、コークスより安価な代替燃料として利用できる。   ・ Uses carbonized raw material as carbonized raw material, and uses carbonized waste heat recovered from at least one of the secondary combustion chamber and boiler of the waste gasification and melting furnace as a heat source. It can be used as an alternative fuel that is cheaper than coke.

・ガス化溶融炉に供給される廃棄物の一部を炭化原料とすることもできるので、ガス化溶融炉で溶融処理する廃棄物量を低減でき、溶融処理する廃棄物量の低減に伴い、溶融熱源として必要とするコークス使用量も低減できる。   ・ Since part of the waste supplied to the gasification melting furnace can be used as carbonization raw material, the amount of waste to be melted in the gasification melting furnace can be reduced. As a result, the amount of coke required can be reduced.

・炭化物を製造する熱エネルギーは、ガス化溶融炉で発生した可燃ガスを燃焼した燃焼ガスの熱エネルギーを利用するため、別に燃料を燃焼した熱エネルギーにより製造された炭化物を用いることに比べて、安価であり低い費用でコークス使用量を低減することができる。   ・ The thermal energy to produce carbides uses the thermal energy of the combustion gas that burned the combustible gas generated in the gasification melting furnace, so compared to using the carbide produced by the thermal energy that burned the fuel separately, It is inexpensive and can reduce the amount of coke used at low cost.

・廃棄物に飛灰を混合して炭化物製造装置に供給し、廃棄物の間隙に飛灰を充填させ空隙に酸素を存在させないようにして低酸素雰囲気を容易に構築でき、炭化物を効率よく製造することができる。さらに、炭化物製造装置から排出される炭化物と飛灰をガス化溶融炉内へ供給することにより、飛灰を溶融しスラグ、メタルとして排出するので、ガス化溶融炉から発生ガスに随伴されて排出され集塵機により捕集され回収して、無害化処理する必要のある飛灰量を低減することができ、飛灰処理費用を低減することができる。   ・ Fly ash is mixed with waste and supplied to the carbide production equipment, and it is possible to easily build a low oxygen atmosphere by filling the gap between the waste with fly ash so that oxygen does not exist in the voids. can do. In addition, by supplying the carbide and fly ash discharged from the carbide manufacturing equipment into the gasification melting furnace, the fly ash is melted and discharged as slag and metal, so it is discharged from the gasification melting furnace with the generated gas. The amount of fly ash that needs to be collected and collected by the dust collector and detoxified can be reduced, and the fly ash treatment cost can be reduced.

・炭化物製造装置において廃棄物を炭化する際に発生する乾留ガスを二次燃焼室に供給し燃焼して燃焼ガスから熱回収することにより、廃棄物中の可燃分の保有する発熱量を有効に利用できる。   ・ By supplying carbonization gas generated when carbonizing waste in the carbide production equipment to the secondary combustion chamber and burning it and recovering heat from the combustion gas, the amount of heat generated by combustibles in the waste is effectively increased. Available.

1 廃棄物ガス化溶融炉
10 二次燃焼室
10A 落下飛灰排出部
12 ボイラ
13 炭化物製造装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste gasification melting furnace 10 Secondary combustion chamber 10A Falling fly ash discharge part 12 Boiler 13 Carbide manufacturing apparatus

Claims (3)

投入された廃棄物を熱分解そしてガス化し、コークスにより高温燃焼帯を形成し廃棄物の熱分解残渣を溶融する竪型の廃棄物ガス化溶融炉と、ガス化し発生した可燃ガスを二次燃焼する二次燃焼室と、二次燃焼した燃焼ガスから熱回収し蒸気を生成するボイラとを備える廃棄物ガス化溶融装置において、
バイオマス原料から炭化物を生成し、この炭化物を廃棄物ガス化溶融炉へコークスの一部の代替燃料として供給する炭化物製造装置を備え、
炭化物製造装置は、バイオマス原料を受入れバイオマス原料を加熱し熱分解して炭化物を生成する反応部と、反応部を加熱する加熱部とを有し
反応部が、生成した炭化物を廃棄物ガス化溶融炉の投入口へ供給するように接続され、
加熱部が、二次燃焼室及びボイラのうち少なくとも一方で回収される廃熱の供給を受けるように二次燃焼室及びボイラのうち少なくとも一方に接続されていることを特徴とする廃棄物ガス化溶融装置。
A waste-type waste gasification melting furnace that pyrolyzes and gasifies the input waste , forms a high-temperature combustion zone with coke, and melts the pyrolysis residue of the waste, and secondary combustion of the combustible gas generated by gasification In a waste gasification and melting device comprising a secondary combustion chamber that performs and a boiler that recovers heat from the combustion gas that has been subjected to secondary combustion and generates steam,
It is equipped with a carbide production device that produces carbide from biomass raw materials and supplies this carbide to a waste gasification and melting furnace as an alternative fuel for coke ,
The carbide manufacturing apparatus has a reaction part that receives a biomass raw material and heats the biomass raw material to thermally decompose to produce carbide, and a heating part that heats the reaction part ,
The reaction unit is connected to supply the generated carbide to the inlet of the waste gasification melting furnace,
Heating unit, waste gases, characterized in that it is connected to at least one of the secondary combustion chamber and boiler so that receives a supply of waste heat recovered in at least one of the secondary combustion chamber and boiler Melting equipment.
炭化物製造装置は、該炭化物製造装置で炭化物とともに生成される揮発ガスを二次燃焼室へ燃料として供給するように、該二次燃焼室に接続されていることとする請求項1に記載の廃棄物ガス化溶融装置。   2. The disposal according to claim 1, wherein the carbide manufacturing apparatus is connected to the secondary combustion chamber so as to supply a volatile gas generated together with the carbide in the carbide manufacturing apparatus as a fuel to the secondary combustion chamber. Product gasification melting equipment. 二次燃焼室とボイラは、排ガスに含まれる飛灰が落下した落下飛灰を回収して排出する落下飛灰排出部を有しており、
上記落下飛灰を炭化物製造装置でバイオマス原料と混合するために該炭化物製造装置に供給するように上記落下飛灰排出部が炭化物製造装置に接続されていることとする請求項1又は請求項2に記載の廃棄物ガス化溶融装置。
The secondary combustion chamber and the boiler have a falling fly ash discharge part that collects and discharges the falling fly ash from which the fly ash contained in the exhaust gas has fallen,
The fall fly ash discharge section is connected to the carbide production apparatus so as to supply the fall fly ash to the carbide production apparatus for mixing with the biomass raw material in the carbide production apparatus. The waste gasification and melting apparatus described in 1.
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