WO2018079197A1 - 固体燃料ガス化燃焼装置、対象物乾燥装置、金属溶融装置、および対象物熱処理装置 - Google Patents

固体燃料ガス化燃焼装置、対象物乾燥装置、金属溶融装置、および対象物熱処理装置 Download PDF

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美佐男 工藤
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株式会社工藤
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/12—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of plastics, e.g. rubber

Definitions

  • the present invention relates to a solid fuel gasification combustion apparatus, an object drying apparatus, a metal melting apparatus, and an object heat treatment apparatus, and more particularly to a solid fuel gasification combustion apparatus that can reduce an environmental load. .
  • Patent Document 1 As a device for throwing waste tires into a waste tire dry distillation combustion furnace and treating the waste tires, a process of placing the waste tires on a tray and feeding them into the dry distillation furnace, An apparatus that can perform a step of separating a steel wire to drop carbide from the tray and a step of collecting a residue (steel wire) on the tray is disclosed. That is, it has a structure having a carbonization device main body, a waste tire charging unit disposed at the top thereof, a waste tire dry distillation unit located at the bottom thereof, a tray recovery unit, a carbide combustion unit, and an incineration ash extraction unit disposed thereunder .
  • the applicant as a gasification combustion system for small-scale boilers that can use RPF (Refuse Paper & Plastics Fuel), a fuel chamber that contains solid fuel, and gasification fuel is generated from the solid fuel and burned.
  • RPF Refuse Paper & Plastics Fuel
  • the structure provided with the hot air formation means attracted to a chamber is disclosed (patent document 2).
  • the hot air forming means includes a hot air generating pipe section that finally discharges the introduced air as hot air in the process of conveying the introduced air through the combustion chamber toward the fuel chamber, and the hot air discharged in the fuel chamber toward the combustion chamber.
  • the structure is provided with a hot air reflecting portion that is folded back.
  • JP 2007-139363 A "Waste Tire Continuous Combustion Furnace” Japanese Patent Laid-Open No. 2008-111635 “Solid Fuel Gasification Combustion System, Core Structure of Combustion Furnace, and Boiler” (Patent No. 4963213)
  • waste tires as fuel is not only effective use of waste, but also use of non-fossil fuel, which is effective in reducing environmental burden.
  • non-fossil fuels are not only waste tires.
  • the application of the gasification combustion system is not limited to the boiler.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an environmental load reduction type solid fuel gasification combustion apparatus and the like that expands the types of fuel and expands the applications based on the conventional technology.
  • Solid fuel gasification combustion comprising a fuel chamber that contains solid fuel, generates gasified fuel from the solid fuel, and supplies the fuel gas to a combustion chamber described later, and a combustion chamber for burning the supplied gasified fuel
  • the solid fuel gasification combustion apparatus Since the solid fuel gasification combustion apparatus, the object drying apparatus, the metal melting apparatus, and the object heat treatment apparatus of the present invention are configured as described above, according to these, the type and application of the fuel are expanded. A load-reducing solid fuel gasification combustion apparatus and the like can be provided.
  • FIG. 1 is an explanatory view conceptually showing the basic structure of the solid fuel gasification combustion apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing the operation of the apparatus shown in FIG.
  • the solid fuel gasification combustion apparatus 10 of the present invention is supplied with a fuel chamber 2 that contains a solid fuel S, generates a gasification fuel G from the solid fuel S, and supplies the gasification fuel G to the combustion chamber 3.
  • a combustion chamber 3 for combusting the gasified fuel G.
  • the fuel S is a non-fossil fuel, and the usage is subject to drying of an object, melting of a metal, and other heat. It is characterized by widely including processing of objects.
  • the fuel chamber 2 is provided with an initial heating means 4 that initially heats the solid fuel S to promote generation of gasified fuel G.
  • the combustion chamber 3 has an air supply means 5 for supplying combustion air, an ignition device 6 for burning with the gas A and the air A by the air supply means 5, and heat for transmitting the generated heat to the outside.
  • a sending unit 7 is provided.
  • the solid fuel S is accommodated in the fuel chamber 2, the solid fuel S is heated by the initial heating means 4 to generate the gasified fuel G, and the generated gasified fuel is produced.
  • G is supplied to the combustion chamber 3, and the gasified fuel G is combusted by being ignited by the ignition device 6 in a mixed state with the air A supplied by the air supply means 5. 7 is sent to the outside to use heat.
  • tires including waste tires
  • wood pellets waste solid fuel
  • RDF waste solid fuel
  • RPF Refuse Paper & Plastic Fuel
  • the present invention is not limited to this, and any non-fossil fuel with a low environmental load can be widely used as a fuel.
  • FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing an apparatus example using the solid fuel gasification combustion apparatus of the present invention.
  • an object drying apparatus 30 can be configured by the apparatus 10 of the present invention and an object drying processing section 20 that receives heat from the heat delivery section 7 ((a) in the figure).
  • the metal melting apparatus 50 can be comprised by this invention apparatus 10 and the metal melting process part 40 which receives the heat from the heat delivery part 7 ((b) in a figure).
  • the metal melting apparatus 50 can be used for melting (dissolving) aluminum or the like.
  • apparatus 10 of the present invention and the object heat treatment part 60 that receives heat from the heat delivery part 7 can constitute a steam generator (boiler) and other object heat treatment apparatus 70 (in the figure ( c)).
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing the basic configuration of the solid fuel gasification combustion apparatus embodiment.
  • the solid fuel gasification combustion apparatus 810 of the present invention includes an air control device (air control box) 88 and a combustion control device (combustion control control panel) 89.
  • the apparatus 810 includes elements such as the initial heating means shown in FIG.
  • the air control device (air control box) 88 is configured to send air to the fuel chamber 82 and the combustion chamber 83 appropriately, such as an air volume, and combustion of tires and generation of gasified fuel in the fuel chamber 82. And combustion of gasified fuel in the combustion chamber 83 is optimized. As a result, the temperature of the combustion chamber 83 reaches 850 to 1100 ° C.
  • Combustion control device (combustion control control panel) 89 is configured to monitor abnormality determination before operation (examine each function to determine whether ignition is possible or take measures), control from automatic ignition to completion of combustion, ignition device (burner ), Control of combustion intensity, monitoring and control of generated smoke, abnormality monitoring during combustion and correction (self-correction function).
  • FIG. 5 is a plan view, a front view, and a right side view of a solid fuel gasification combustion apparatus embodiment of the present embodiment.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of this embodiment applied to a boiler.
  • apparatus 810 waste tires of various sizes are gasified as fuel, and the gasified fuel is combusted to obtain a high amount of heat and steam can be generated.
  • the apparatus 810 of this embodiment can also be used for heat treatment of an object other than generation of steam, such as drying of the object and melting of a metal such as aluminum.
  • the object drying apparatus According to the solid fuel gasification combustion apparatus, the object drying apparatus, the metal melting apparatus, and the object heat treatment apparatus of the present invention, the type and application of the fuel are expanded, the solid fuel gasification combustion apparatus with reduced environmental load, etc. Can be provided. Therefore, the invention is highly industrially applicable in this field and all related fields.

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Abstract

固体燃料ガス化燃焼装置（１０）は、固体燃料（Ｓ）を収容し、その固体燃料（Ｓ）からガス化燃料（Ｇ）を生成して燃焼室（３）に供給する燃料室（２）と、供給されたガス化燃料（Ｇ）を燃焼させるための燃焼室（３）とを備える構成とし、燃料（Ｓ）としては非化石燃料を用い、さらに用途としては、対象物の乾燥、金属の溶融、その他熱による対象物の処理を広く含むことを特徴とする。これにより、燃料の種類を拡げ、また用途を拡げた、環境負荷低減型の固体燃料ガス化燃焼装置等を提供することができる。

Description

固体燃料ガス化燃焼装置、対象物乾燥装置、金属溶融装置、および対象物熱処理装置
　本発明は固体燃料ガス化燃焼装置、対象物乾燥装置、金属溶融装置、および対象物熱処理装置に係り、特に、環境に対する負荷を低減することのできる、固体燃料ガス化燃焼装置等に関するものである。
　固体燃料ガス化燃焼装置については従来、技術的な提案が多くなされている。たとえば後掲特許文献１には、廃タイヤ乾留燃焼炉に廃タイヤを投入して廃タイヤを処理する装置として、廃タイヤをトレイに載せて乾留炉内に送り込む工程、廃タイヤを乾留し炭化物とスチール線を分離して炭化物をトレイから落下させる工程、トレイ上の残渣（スチール線）を回収する工程を行える装置が開示されている。すなわち、乾留装置本体、その上部に配置された廃タイヤ投入部、その下部に位置する廃タイヤ乾留部、その下に配置されたトレイ回収部、炭化物燃焼部、焼却灰取り出し部を有する構成である。
　また出願人は、ＲＰＦ（Refuse Paper & Plastic Fuel）を使用可能な小規模ボイラー用のガス化燃焼システムとして、固体燃料を収容する燃料室、その中の固体燃料からガス化燃料を生成して燃焼室に誘引する熱風形成手段を備えた構成を開示している（特許文献２）。ここで熱風形成手段は、導入された空気を燃焼室中を通して燃料室方向へ搬送する過程で熱風として最終的に排出させる熱風生成管部と、燃料室で排出された熱風を燃焼室方向へ向かって折り返させる熱風反射部とを備えた構造としている。
特開２００７－１３９３６３号公報「廃タイヤ連続燃焼炉」 特開２００８－１１１６３５号公報「固体燃料ガス化燃焼システム、燃焼炉の炉心構造、およびボイラー」（特許第４９６３２１３号）
　さて、廃タイヤの燃料としての利用は、廃棄物の有効利用であるとともに、非化石燃料の使用であり、環境負荷の低減に有効である。しかしながら、非化石燃料は廃タイヤのみではない。また、ガス化燃焼システムの用途はボイラーには限定されない。
　そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術を踏まえ、燃料の種類を拡げ、また用途を拡げた、環境負荷低減型の固体燃料ガス化燃焼装置等を提供することである。
　本願発明者は上記課題について検討し、本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で実用新案登録請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。
　〔１〕　固体燃料を収容し、それからガス化燃料を生成して後記燃焼室に供給する燃料室と、供給されたガス化燃料を燃焼させるための燃焼室とを備えてなる固体燃料ガス化燃焼装置であって、燃料として非化石燃料を用い、下記＜Ｂ＞記載のいずれかに用いることを特徴とする、固体燃料ガス化燃焼装置。
＜Ｂ＞　対象物の乾燥、金属の溶融、蒸気発生、熱による対象物の処理（対象物の乾燥、金属の溶融、および蒸気発生を除く）
　〔２〕　前記非化石燃料として下記＜Ｆ＞記載の少なくともいずれかが用いられることを特徴とする、〔１〕に記載の固体燃料ガス化燃焼装置。
＜Ｆ＞　タイヤ、木質ペレット、廃棄物固形燃料（Refuse Derived Fuel、ＲＤＦ）、ＲＰＦ
　〔３〕　〔１〕または〔２〕に記載の固体燃料ガス化燃焼装置を用いてなる、対象物乾燥装置。
　〔４〕　〔１〕または〔２〕に記載の固体燃料ガス化燃焼装置を用いてなる、金属溶融装置。
　〔５〕　〔１〕または〔２〕に記載の固体燃料ガス化燃焼装置を用いてなる、対象物熱処理装置。
　〔６〕　〔１〕または〔２〕に記載の固体燃料ガス化燃焼装置を用いて行う、下記＜Ｍ＞記載のいずれか。
＜Ｍ＞　対象物乾燥方法、金属溶融方法、蒸気発生方法、対象物熱処理方法（対象物の乾燥、金属の溶融、および蒸気発生を除く）
　本発明の固体燃料ガス化燃焼装置、対象物乾燥装置、金属溶融装置、および対象物熱処理装置は上述のように構成されるため、これらによれば、燃料の種類および用途が拡大された、環境負荷低減型の固体燃料ガス化燃焼装置等を提供することができる。
本発明の固体燃料ガス化燃焼装置の基本構成を概念的に示す説明図である。 図１に示す装置における作用を示す説明図である。 本発明の固体燃料ガス化燃焼装置を用いた装置例を概念的に示す説明図である。 固体燃料ガス化燃焼装置実施例の基本構成を示す概念図である。 固体燃料ガス化燃焼装置実施例の平面図である。 固体燃料ガス化燃焼装置実施例の正面図である。 固体燃料ガス化燃焼装置実施例の右側面図である。 固体燃料ガス化燃焼装置実施例の応用例の説明図である。
２、８２…燃料室
３、８３…燃焼室
４…初期加熱手段
５…給気手段
６…点火装置
７…熱送出部
１０、８１０…固体燃料ガス化燃焼装置
２０…対象物乾燥処理部
３０…対象物乾燥装置
４０…金属溶融処理部
５０…金属溶融装置
６０…対象物熱処理部
７０…対象物熱処理装置
８８…空気制御装置（エアーコントロールボックス）
８９…燃焼制御装置（燃焼用コントロール制御盤）
Ａ…空気
Ｇ…ガス化燃料
Ｈ…熱
Ｓ…固体燃料
　以下、図面により本発明を詳細に説明する。
　図１は、本発明の固体燃料ガス化燃焼装置の基本構成を概念的に示す説明図である。また、
図２は、図１に示す装置における作用を示す説明図である。これらに図示するように本発明固体燃料ガス化燃焼装置１０は、固体燃料Ｓを収容し、その固体燃料Ｓからガス化燃料Ｇを生成して燃焼室３に供給する燃料室２と、供給されたガス化燃料Ｇを燃焼させるための燃焼室３とを備えることを主たる構成とし、燃料Ｓとしては非化石燃料を用い、さらに用途としては、対象物の乾燥、金属の溶融、その他熱による対象物の処理を広く含むことを特徴とする。
　燃料室２には、固体燃料Ｓを初期加熱してガス化燃料Ｇ生成を促す初期加熱手段４が設けられる。また、燃焼室３には、燃焼用の空気を供給する給気手段５、ガス化燃料Ｇと給気手段５による空気Ａで燃焼させるための点火装置６、また発生した熱を外部へ送る熱送出部７が設けられる。
　かかる構成により本発明固体燃料ガス化燃焼装置１０では、固体燃料Ｓが燃料室２に収容され、固体燃料Ｓは初期加熱手段４によって加熱されてガス化燃料Ｇが生成し、生成したガス化燃料Ｇは燃焼室３へ供給され、給気手段５によって供給される空気Ａとの混合状態に点火装置６による点火を受けてガス化燃料Ｇは燃焼し、これにより生じた熱Ｈは熱送出部７により外部へ送出されて、熱利用がなされる。
　本発明装置１０では、非化石燃料として、たとえばタイヤ（廃タイヤを含む）、木質ペレット、廃棄物固形燃料（Refuse Derived Fuel、ＲＤＦ）、ＲＰＦ（Refuse Paper & Plastic Fuel）等を用いることができるが、これに限定されず、環境負荷の少ない非化石燃料であれば、広く燃料として用いることができる。
　図３は、本発明の固体燃料ガス化燃焼装置を用いた装置例を概念的に示す説明図である。図示するように、本発明装置１０と、その熱送出部７からの熱を受ける対象物乾燥処理部２０とにより、対象物乾燥装置３０を構成することができる（図中（ａ））。
　また、本発明装置１０と、その熱送出部７からの熱を受ける金属溶融処理部４０とにより、金属溶融装置５０を構成することができる（図中（ｂ））。たとえばアルミニウムの溶融（溶解）等に用いることができる。
　また、本発明装置１０と、その熱送出部７からの熱を受ける対象物熱処理部６０とにより、蒸気発生装置（ボイラー）、その他の対象物熱処理装置７０を構成することができる（図中（ｃ））。
　以下、本発明の実施例を説明するが、本発明がこれに限定されるものではない。なお本実施例は、非化石燃料としてタイヤ（廃タイヤ）を用いる装置である。
　図４は、固体燃料ガス化燃焼装置実施例の基本構成を示す概念図である。図示するように本発明固体燃料ガス化燃焼装置８１０は、空気制御装置（エアーコントロールボックス）８８および燃焼制御装置（燃焼用コントロール制御盤）８９を備える。なお、図示はしないが、本装置８１０が図１等で示した初期加熱手段等の要素を備えることは言うまでもない。
　空気制御装置（エアーコントロールボックス）８８は、燃料室８２および燃焼室８３に対して、風量など適切にエアーを送出するように構成されており、燃料室８２におけるタイヤの燃焼とガス化燃料の生成、および燃焼室８３におけるガス化燃料の燃焼を最適なものとする。これにより燃焼室８３の温度は８５０～１１００℃にも達する。
　燃焼制御装置（燃焼用コントロール制御盤）８９は、運転前の異常判断監視（各機能を調べ、点火可否を判断したり、対策をとる）、自動点火から燃焼終了までの制御、点火装置（バーナー）の制御、燃焼の強弱の制御、発生する煙の監視と制御、燃焼中の異常監視および修正（自己修正機能）等の機能を備える。
　図５、６、７は、本実施例固体燃料ガス化燃焼装置実施例の平面図、正面図、右側面図である。また図８は、ボイラーに応用した本実施例の説明図である。本実施例装置８１０によれば、各サイズの廃タイヤを燃料としてこれをガス化し、ガス化燃料を燃焼して高い熱量が得られ、蒸気を発生することができる。なお、本実施例装置８１０は、対象物の乾燥処理、アルミニウム等の金属の溶融など、蒸気発生以外の対象物の熱処理に用いることもできる。
　本発明の固体燃料ガス化燃焼装置、対象物乾燥装置、金属溶融装置、および対象物熱処理装置によれば、燃料の種類および用途が拡大された、環境負荷低減型の固体燃料ガス化燃焼装置等を提供することができる。したがって、当該分野および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。
　

Claims (5)

  1. 固体燃料を収容し、それからガス化燃料を生成して後記燃焼室に供給する燃料室と、供給されたガス化燃料を燃焼させるための燃焼室とを備えてなる固体燃料ガス化燃焼装置であって、燃料として非化石燃料を用い、下記＜Ｂ＞記載のいずれかに用いることを特徴とする、固体燃料ガス化燃焼装置。
    ＜Ｂ＞　対象物の乾燥、金属の溶融、蒸気発生、熱による対象物の処理（対象物の乾燥、金属の溶融、および蒸気発生を除く）
  2. 前記非化石燃料として下記＜Ｆ＞記載の少なくともいずれかが用いられることを特徴とする、請求項１に記載の固体燃料ガス化燃焼装置。
    ＜Ｆ＞　タイヤ、木質ペレット、廃棄物固形燃料（Refuse Derived Fuel、ＲＤＦ）、ＲＰＦ（Refuse Paper & Plastic Fuel）
  3. 請求項１または２に記載の固体燃料ガス化燃焼装置を用いてなる、対象物乾燥装置。
  4. 請求項１または２に記載の固体燃料ガス化燃焼装置を用いてなる、金属溶融装置。
  5. 請求項１または２に記載の固体燃料ガス化燃焼装置を用いてなる、対象物熱処理装置。
    　
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