JPH06505087A - 高温の乾燥用ガスの製造方法及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高温の乾燥用ガスの製造方法及びその使用方法背景技術 本発明は請求の範囲第１項の前文に丁寧に開示した方法に関する。

公知の方法として、例えば米国特許第４３９８４７７号に記載のような方法があ り、２つの燃焼室を２つのサイクロン型炉を上下に配宜し、スロートと称する狭 い間隙の開口部によって接続して構成する。もみ殻からなる燃料を下側の直立し たサイクロン型炉に一次空気と一緒に吹き込み、次いで接線方向のノズルから二 次燃焼空気を導入しながら廃ガスを上側のサイクロン型炉で燃焼させる。それに よって燃料の最適の焼却を行い、灰状の残留物は冷却した回転する灰かき取り装 置を用いて下側のサイクロン型炉の底から除去することができる。

燃料の最適な燃焼を行うために下側の炉の温度は約１２００℃である。

このような高温で生物系燃料の燃焼を行うと、その間にＮｏ８と称される有害な 窒素酸化物がかなり大量に生成するため好ましくない。

本出願人か先に出願した国際出願ＷＯ９０１０５２７２にスラッジ乾燥装置の記 載があり、例えば汚物のスラッジを回転式乾燥器で１０％未満の水分まで乾燥し 、その後乾燥したスラッジを回転式乾燥器に必要な熱エネルギーを伝える炉の燃 料に使用する。ここで、乾燥したスラッジを通常のサイクロン型炉で焼却するこ とは殆ど不可能であることが分かっており、その理由は乾燥したスラッジや類似 のタイプの燃料は断熱効果を有する多孔質の気孔を満たしたガラス状の１種のス ラグを形成し、同時にこれはかなり粘りがあり、このためスラグの除去が不可能 になる。このため実際は、乾燥した生物系スラッジのような水を含む又はエネル ギー含有量の少ない燃料の焼却には流動床炉のような他のタイプの炉か使用され る。このタイプの炉は大量の燃料についてのみ適切であり、長いスタートアップ 時間を必要とするため連続運転が採用できなければこのタイプの炉は適切でない 。また、このタイプの炉は特別にＩＩＩ線を受けた人間による分かりやすいプロ セスの調節を必要とする。

このため小さな町や市の区域からのごみを処分する必要がある場合、生物系のス ラッジを処分する他の方法を使用するか、又は焼却用の大型の共同工場設備にご みを運ぶことが必要である。

発明の長所 請求の範囲第１項に特定し開示した方法によると、他のサイクロン型炉では燃焼 できなかった種類の乾燥した流動性のあるごみの焼却のために、サイクロン型炉 を使用することが可能になる。このサイクロン型炉は製作費用が安く、コンパク トでありこのこめ燃焼が激しく、また極めて重要なことにこのサイクロン型炉は スタートアップが早くて容易である。この結果、生物系のごみの焼却のためのサ イクロン型炉を連続°的に運転する必要がない。

請求の範囲第１項に特定し開示したように炉を配置して制御することにより、低 熱量の生物系燃料を焼固（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）させることなく燃焼することが できる。焼固はスラブを生成し燃焼ゾーンで焼固する。燃焼ゾーンは一般に炉の 中央のやや下に位置し、この理由は下の方の適当な距離まで到達し、着火温度に 達しないと燃料は着火しようとしないためである。灰を分離する領域に燃焼遅延 用のガス、例えば湿った燃料ガスの状態の酸素が少ない空気を導入すると燃焼が 遅延し、結果として燃焼の激しさが軽減され、焼固が避けられるであろう。同時 に、温度が約８５０°ＣでＣＯの生成が許容できる低いレベルに保持できるとす れば、過剰の空気が低下するためにＮｏ工の生成が減少する。

制御され遅延した燃焼によって生成した廃ガスはスロートの後の二次燃焼室で燃 焼する。二次燃焼室はれんがを内張した単純な形状の室であり、この中で二次燃 焼が生じる。遅延した燃焼からの燃料ガスが燃えるためには、燃焼室の中での廃 ガスに適切な滞留時間、即ち約０，５〜２秒の滞留時間を与えて廃ガス中のＣＯ 含含率率低下させるように、燃焼室は充分に大きいことが必要である。

請求の範囲第２項に特定し開示した方法によって灰分の含有量の少ない乾燥した 生物系のスラッジを使用するときであってもスロートにおけるスラグの焼固と生 成は避けられる。更に、スロートの直径がサイクロン型燃焼炉の直径に比べて小 さければ、例えばスロートの直径がサイクロン型炉の直径の半分よりも小さく、 空気の流速が約６０〜１００ｍ／秒であれば、特に良好に灰の分離を行うことが できる。

請求の範囲第３項に特定し開示した方法によってサイクロン型炉の燃料領域とこ の場所にも燃料の焼固とスラグが発生しないことを確実にすることができる。全 ての灰／スラグは炉の円錐形の部分の底に落下しようとし、冷却した回転する灰 かき取り装置を用いて通常の仕方で、例えば灰仕切弁によって炉から取り出すこ とができる。

請求の範囲第４項に特定し開示した方法によって炉の運転上の信頼性が向上し、 燃料の均一で完全な焼却が達成される。燃料の寸法を測り、篩分けして所望の粒 径分布を得る。最小の粒子は早期に着火して燃焼を保証し、一方、大きな粒子は 燃焼が生じるまで一次燃焼室の内壁に遠心力で保持される。

質の良くない燃料、即ち灰分が多い又は水分が多い燃料の場合、請求の範囲第５ 項により詳細に特定し開示した方法によって補助燃焼を行う必要がある。補助燃 焼設備は燃焼炉のスタートアップに伴って使用することもできる。ここで請求の 範囲第１〜４項に開示した方法においては、約１７００Ｋｃａｌ／Ｋｇ以上の熱 量を育する燃料を使用した場合、補助燃焼がなくても燃料の一定の燃焼を維持す ることができる。

請求の範囲第６項に特定し開示した方法によって廃ガスの完全燃焼が達成され、 結果として００分が燃えてＣＯ２になり、ＮＯｘの顕著な生成をなんら生じるこ となく適切な低いＣＯＯ有率が達成される。

請求の範囲第７項に特定し開示した方法によって燃焼の際に炉のどの箇所おいて も燃料の焼固が生じることができないことが確実になり、炉のどの箇所において も粘りのあるスラグの発生が存在しない。−火燃焼室の全体にわたる燃焼はいわ ゆるドライ（非付着性）燃焼であり、廃棄物は灰と煙道ガスのみであり、灰は一 般に知られる灰かき取り装置によって問題なく除去できる調和性を有する。

乾燥したスラッジの形態の生物系のごみのみからなる燃料の燃焼に関する実験か ら、燃料の最も良好な焼却は請求の範囲第８項に特定し開示した方法によって達 成されることが示された。

本発明による方法は、請求の範囲第９．１０項により詳細に開示したようにごみ 焼却設備について使用するために主として開発してきたが、他の形態の生物系燃 料の燃焼についても当然ながら使用することができる。

図面 次に、本発明による方法を図面を参照してより詳細に説明する。

図面はスロートによって二次燃焼室と連結した縦型のサイクロン型炉を含む焼却 炉の原理を示す。

実施例の説明 図面に縦型のサイクロン型炉２の構造の一次燃焼室、スロート５、サイクロン型 炉からの廃ガスを二次燃焼するための二次燃焼室３を含む生物系の燃料、例えば 乾燥したスラッジの焼却炉ｌを示す。

サイクロン型炉の円錐形部分１２の底に回転する灰かき取り装置１１を用意する 。灰かき取り装置は通常の方法の空冷式であり、灰仕切弁１０又は生成物ロック を有する灰コンベアーを通して灰１４をかき出す。

二次燃焼室３の上部は高温の廃ガス４の除去のために配置しである。高温の廃ガ スは国際特許出願ＰＣＴ／ＤＫ８９１００２４６　（Ｗ０９０１０５２７２）に より詳細に記載のように、例えばロータリードライヤーに直接使用することがで き、高温乾燥用ガス４の使用に関してはあらゆる場合に参考になる。

一次空気６は燃料と一緒に接線方向の注入ノズルより送入する。

燃料は生物系燃料、例えば乾燥したスラッジであり、上記の国際特許出願により 詳細に説明されている。スラッジの形態の乾燥生物系燃料は水分が１５％未満、 好ましくは１０％未満まで乾燥し、粉砕機で粉砕し、例えば５ｍｍの篩を通して 篩分けする。燃料の大部分、即ち少なくとも７５％は１ｍｍ未満の粒子径を有し 、篩による最大粒子径は５ｍｍである。

サイクロン型炉の一次空気を送入する高さと同じ高さ、或いはやや高い位置で一 連の接線方向のノズルから二次空気７を送入し、同様に接線方向の多数のノズル からスロート５そのものに三次空気８を送入する。また、適当な量の燃焼空気を 冷却した灰かき取り装置１１を通して送入し、冷却用空気は灰かき取り装ｇｔ１ １の開口部を通って燃焼室に導入されるようにする。

サイクロン型炉の注入した燃料６の成る間隔で下、好ましくはその真ん中の回り 又は直ぐ下において燃料を着火し、燃焼させる。燃料が焼固せず、燃焼ゾーンで スラグが生成しないように燃焼の勢いＭ征し弱めるために、燃焼遅延用のエアー ９を燃焼の回転方向の接線方向のノズルより燃焼ゾーンに直接送入する。

燃焼遅延用空気は酸素分が少ない及び／又は湿分が多い空気であり、空気の酸素 分は通常の大気の約３０〜５０％に下げてあり、約１００〜２００°Ｃ１好まし くは約１５０℃の温度である。その空気は、例えば上記の国際特許出願において はロータリードライヤーからの約１５０℃の温度の再循環の乾燥用空気である。

燃焼遅延用空気９の量は炉の設備能力に依存して１回に限り設定することができ 、−次空気、二次空気、及び三次空気もまた同様に炉の設備能力に依存して１回 に限り設定する。炉の温度は約８５０℃に制御する。温度が低下すると注入する 燃料の量を増やす。温度が高くなると注入する燃料の量を減らす。これによって 極めて簡単で信頼性のあるｆ／ＩＪ御の形態が得られ、同時に一次燃焼室の全て の箇所で温度が９５０〜１０００℃を越えないことが確保される。

詳しく述べた焼却炉を上記の説明のように制御し、重力の利用と燃焼空気の特殊 を形態の送入によってサイクロン燃焼１３が得られ、燃焼は図に示すように下向 きにらせん状の動きで発生し、図に同様に描いたように廃ガスはスロート５を通 って焼却用の二次燃焼室３に運ばれる。二次燃焼室３はサイクロン型炉と少なく とも同じ大きさであるが、通常は二次燃焼室の廃ガスの滞留時間が少なくとも０ ゜５秒であることを保証する体積を有する。

次の表は、本発明によって制御し、再循環廃ガス（乾燥用空気）と上記の国際特 許出願に記載のロータリードライヤーからの生物系燃料を組み合わせて使用した 焼却炉の一連の各種の値を示す。

蒸発　Ｋｇ／ｈ　５００〜３，２００ 人相当値　３０．０００〜１９０，０００（ｐｅｒｓｏｎ　ｅｑｕｉｖａｌｅｎ ｔｓ）湿りスラッジ　１７週　６３〜４００ 灰　１７週　６〜３６ 炉の作用　ＭＷ　Ｏ，５〜２，８ −次空気　％　３〇 二次空気　％　３〇 三次空気　％　１５ かき取り装置の空気　％　１０ 再循環空気　％０′１５ 前提＝１人が２４時間につき６０ｇの人相当値乾燥したスラッジは２０％の固形 分、その４０％が灰分運転時間は１００時間時間 零）この乾燥用空気は、例えば上記の国際特許出願に記載のようにロータリード ライヤーに使用し、約８５０°Ｃの温度と１１００ｐｐ未満のＮｏ、１ｍ度含有 率を育する。

ネリ１００〜１５０°Ｃの温度、１０〜２０％の酸素含有率、１ｋｇの空気につ き０．４ｋｇの水分含有率を有する。

焼却炉のスタートアップのときは油又はガス、例えば天然ガスを図示していない ノズルを用いて二次空気７に導入する。燃料が１７００Ｋｃａｌ／Ｋｇ未溝の熱 量であればこれらのノズルを補助燃焼にも使用する。

↓ 国際調査報告 １＊、、、、、１Ｍｍ１１ｓ＋ｕｌｃ　ＰＣＴ／ＤＫ　９２１０００３９１−− １−一−ｄＡ師赫■愉−１１，ＰＣＴ／ＤＫ　９２１０００３９国際調査報告 フロントページの続き （５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，”　識別記号　庁内整理番号Ｆ２３Ｇ　７１００　 １０４　Ａ　７８１５−３に７１０６　ＺＡＢ　Ｅ　７８１５−３Ｋ（８１）指 定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＴ、　ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　ＣＨ，Ｃ３，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、ＬＵ、 ＭＧ、ＭＮ、ＭＷ、ＮＬ、Ｎｏ、ＰＬ、ＲＯ、ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ、　ＵＳ Ｉ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．縦型のサイクロン型炉（２）の形状の一次燃焼室を含む焼却炉の中で流動性 のある生物系のごみからなる燃料を焼却することによって高温の乾燥用ガスを製 造する方法であって、サイクロン型炉の上半分に燃料（６）を一次燃焼空気と一 緒に接線方向に注入し、 一次空気を送入すると同じ水平面か高い水平面の接線方向において一次燃焼室の 中に二次燃焼空気（７）を送入し、灰は回転する冷却したかき取り装置（１１） を用いて炉の底部分（１２）から取り出し、 廃ガスはサイクロン型炉の上部の開き口（５）を通って二次燃焼室（３）に流出 させ、 更に、燃焼遅延用ガス（９）をサイクロン型炉の灰分離部分に接線方向に送入す ることを特徴とする高温の乾燥用ガスの製造方法。
2. ２．更に、狭い開き口（５）の中に直接三次燃焼空気を接線方向に選入し、二次 燃焼空気は開き口のすぐ下に送入し、この送入によって相対的に大きな空気速度 を出現することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．送入する燃焼遅延用の空気の量がサイクロン型炉に送入する全空気量の少な くとも１０％を構成し、一次燃焼空気量の約半分であることを特徴とする請求の 範囲第１項又は第２項に記載の方法。
4. ４．流動性のある燃料を使用し、燃料の少なくとも７５％が１ｍｍ未満の粒子径 であり、かつ最大粒子径が５ｍｍであるように燃料を粉砕して篩分けすることを 特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
5. ５．燃料の熱量が１７００Ｋｃａｌ／Ｋｇ未満の場合に、二次空気の中に油又は ガスを注入する補助燃焼を行うことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法 。
6. ６．二次燃焼室が、廃ガスが少なくとも０．５秒間その中に存在するに少なくと も充分な体積であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
7. ７．燃焼空気と燃焼遅延用空気の送入を、サイクロン型炉のどの箇所においても 温度が９５０〜１０００℃を超えないような仕方で行うことを特徴とする請求の 範囲第１項〜第６項のいずれか１項に記載の方法。
8. ８．送入する燃焼遅延用空気量が一次空気量の約半分であり、かつ二次空気量が 一次空気量とほぼ同じ量であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に 記載の方法。
9. ９．高温乾燥用ガスを乾燥設備の中で生物系スラッジの直前の乾燥に使用し、乾 燥設備からの湿った乾燥用空気は焼却炉に再循環し、サイクロン型炉の燃焼遅延 用空気に使用して、水分が２５％未満の生物系スラッジをサイクロン型燃焼炉の 中で焼却するための請求の範囲第１項〜第８項のいずれか１項に記載の方法の利 用。
10. １０．水を含む物質例えば生物系スラッジ、より詳しくは国際特許出願第ＰＣＴ ／ＤＫ８９／００２４６（Ｗ０９０／０５２７２）号のための乾燥設備における 、サイクロン型燃焼炉の請求の範囲第１項〜第８項のいずれか１項による方法の 利用。