JP2005201620A - Refuse gasifying and melting method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はごみガス化溶融方法及び装置に係り、特に、適用処理物範囲の拡大、設備コスト、ユーティリティの節減、熱効率の向上、排煙処理コストの低減に配慮したごみガス化溶融方法及び装置に関する。 The present invention relates to a waste gasification and melting method and apparatus, and more particularly to a waste gasification and melting method and apparatus that take into consideration the expansion of the range of treated materials, facility costs, utility savings, improved thermal efficiency, and reduction of smoke treatment costs. .
従来技術によるごみガス化溶融装置の構成を説明する。流動層式ガス化炉の流動層内に酸化剤として空気が吹き込まれ、この空気は、供給シュートから流動層式ガス化炉内に入ったごみと反応し熱分解ガスが発生する。この熱分解反応熱(部分燃焼熱)により流動層の温度は約600℃に維持されている。流動層式ガス化炉(以下、ガス化炉という)は空気比が1以下、通常のごみであれば空気比0.3〜0.6といった空気比で運転されている。 The configuration of a conventional garbage gasification and melting apparatus will be described. Air as an oxidant is blown into the fluidized bed of the fluidized bed gasifier, and this air reacts with the dust that has entered the fluidized bed gasifier from the supply chute to generate pyrolysis gas. The temperature of the fluidized bed is maintained at about 600 ° C. by this thermal decomposition reaction heat (partial combustion heat). A fluidized bed gasification furnace (hereinafter referred to as a gasification furnace) is operated at an air ratio of 1 or less, and in the case of ordinary waste, an air ratio of 0.3 to 0.6.
ガス化炉内での灰の溶融粘着トラブルを避けるため、流動層も含めたガス化炉の温度が約900℃以下になるように空気比が制御されている。すなわち流動層並びに炉内の温度が高くなり過ぎるようであれば、ガス化炉の空気比を下げ、逆に温度が下がり過ぎるようであれば空気比を増す操作を行って炉内温度を制御している。あるいは、空気量を一定としておき、ごみの供給量を変えて制御するケースも採用されることがある。ここでは、流動層の温度に基づいて流動層に供給される空気量を制御する場合について説明する。 The air ratio is controlled so that the temperature of the gasification furnace including the fluidized bed is about 900 ° C. or less in order to avoid the problem of ash melt adhesion in the gasification furnace. That is, if the temperature in the fluidized bed and the furnace is too high, the air ratio of the gasification furnace is lowered, and conversely, if the temperature is too low, the air ratio is increased to control the furnace temperature. ing. Alternatively, a case in which the amount of air is kept constant and the amount of dust supplied is controlled for control may be employed. Here, a case where the amount of air supplied to the fluidized bed is controlled based on the temperature of the fluidized bed will be described.
ガス化炉の流動層は、通常、粒径が1ミリ程度の砂を層内媒体として使用している場合が多い。すなわち、流動層内には細かい砂が充填されている。一方、ごみ中には粗大な不燃異物が混入しているのが通例であり、これらの不燃異物は流動層の底部に沈積し、ガス化炉底部の配管を通じて炉外に排出される。 In many cases, the fluidized bed of a gasifier usually uses sand having a particle size of about 1 mm as an in-layer medium. That is, the fluidized bed is filled with fine sand. On the other hand, coarse incombustible foreign matters are usually mixed in the garbage, and these incombustible foreign matters are deposited at the bottom of the fluidized bed and discharged outside the furnace through piping at the bottom of the gasification furnace.
ガス化炉でごみから発生した熱分解ガス及びチャーは、煙道を通じて溶融炉に入り、溶融炉に吹き込まれた空気と反応し完全燃焼する。チャーに含まれる灰の大部分は、溶融炉の高熱により溶融し、スラグとなって溶融炉底部からスラグ排出装置を経由し排出される。 The pyrolysis gas and char generated from the garbage in the gasification furnace enter the melting furnace through the flue, react with the air blown into the melting furnace, and burn completely. Most of the ash contained in the char is melted by the high heat of the melting furnace, becomes slag, and is discharged from the bottom of the melting furnace via the slag discharge device.
溶融炉は1、300℃以上の高温燃焼炉であるため、空気比が高過ぎると大量のサーマルNOxが生成する。かといって、逆に空気比を下げ過ぎると不完全燃焼になってしまう。そのため、やや過剰の空気比として1.0〜1.05近辺の空気比を目標として制御されている。ここでは、溶融炉出口のO2濃度を測定し、測定されたO2濃度に基づいて溶融炉に供給される空気量を調整する。 Since the melting furnace is a high-temperature combustion furnace at 1,300 ° C. or higher, a large amount of thermal NOx is generated if the air ratio is too high. On the other hand, if the air ratio is lowered too much, incomplete combustion occurs. Therefore, the air ratio in the vicinity of 1.0 to 1.05 is controlled as a target as a slightly excessive air ratio. Here, the O 2 concentration at the melting furnace outlet is measured, and the amount of air supplied to the melting furnace is adjusted based on the measured O 2 concentration.
但し、ごみ質、量の変動が少ない場合には、制御を省略し溶融炉への空気量を半固定とし手動弁で調節し、コスト低減を優先したプラントもある。 However, there are some plants that prioritize cost reduction by omitting control and adjusting the amount of air to the melting furnace semi-fixed and adjusting with a manual valve when there is little change in waste quality and quantity.
若干の未燃分とNOxを含んだ溶融炉の排ガスは、ボイラに入り、未燃分は配管からボイラに吹き込まれた空気により完全に燃焼する。このボイラでの空気比は完全燃焼をさせるため、通常1.2〜1.3程度になるように制御されている。ボイラの排ガスは、エアヒータ、ガス急冷塔、第1の集じん器、第2の集じん機、誘引送風機を経て煙突から大気に放出される。ボイラでの空気比は、通常、第2の集じん機出口のO2濃度を測定し、測定されたO2濃度に基づいてボイラに供給される空気量を変えることにより制御されている。 The melting furnace exhaust gas containing some unburned content and NOx enters the boiler, and the unburned content is completely burned by the air blown into the boiler from the piping. The air ratio in this boiler is normally controlled to be about 1.2 to 1.3 in order to cause complete combustion. Exhaust gas from the boiler is discharged from the chimney to the atmosphere via an air heater, a gas quenching tower, a first dust collector, a second dust collector, and an induction fan. The air ratio in the boiler is usually controlled by measuring the O 2 concentration at the outlet of the second dust collector and changing the amount of air supplied to the boiler based on the measured O 2 concentration.
水分が多く発熱量が低いごみでは、火炎温度が低くごみ灰の溶融温度(約1350℃程度)に達しないため、ごみ単独の燃焼熱では灰を溶融することができない。すなわち、自己熱溶融ができない。 In the case of garbage with a high moisture content and a low calorific value, the flame temperature is low and does not reach the melting temperature of garbage ash (about 1350 ° C.), so the ash cannot be melted by the combustion heat of the garbage alone. That is, self-heating cannot be performed.
例えば、図2は水分50%、60%、70%のごみについて、それぞれ火炎温度を計算した結果である。水分50%のごみでは広範囲の空気比で一般的な灰の溶融温度1350℃を越えているが、水分60%のごみではごく狭い範囲の空気比で灰の溶融温度1350℃を越えているのみである。 For example, FIG. 2 shows the results of calculating the flame temperature for wastes with moisture of 50%, 60%, and 70%. For garbage with a moisture content of 50%, the general ash melting temperature exceeds 1350 ° C in a wide range of air ratios, but with a 60% moisture content, the ash melting temperature exceeds only 1350 ° C in a very narrow air ratio. It is.
水分70%のごみに至っては、どのような空気比であっても灰の溶融温度には達していない。すなわち、高水分の低カロリーごみの場合には、高価な灯油などの高カロリー燃料の助燃が無ければ灰を溶融できない。 The ash melting temperature is not reached at any air ratio when the waste reaches 70% moisture. That is, in the case of high-moisture low-calorie waste, ash cannot be melted without high-calorie fuel such as expensive kerosene.
前記第1の集じん器の上流側煙道にはダイオキシンを吸着するために活性炭が吹き込まれる。この活性炭は第1の集じん器の捕集灰と共に、配管を通じて溶融炉に戻され、活性炭及び活性炭に吸着されたダイオキシンは溶融炉の高熱で燃焼あるいは熱分解される。 Activated carbon is blown into the flue upstream of the first dust collector to adsorb dioxins. The activated carbon is returned to the melting furnace through piping along with the collected ash of the first dust collector, and the dioxins adsorbed on the activated carbon and the activated carbon are combusted or thermally decomposed by the high heat of the melting furnace.
第2の集じん機の上流側煙道には消石灰が吹き込まれ、排ガス中の塩素を吸着除去する。第2の集じん機の捕集灰は、第2の集じん機の底部から取り出されて灰安定化装置に送られ、薬剤などで安定化処理をされた後に埋立処分されている。 Slaked lime is blown into the upstream side flue of the second dust collector to adsorb and remove chlorine in the exhaust gas. The collected ash of the second dust collector is taken out from the bottom of the second dust collector, sent to the ash stabilizer, and stabilized by a chemical or the like, and then disposed of in landfill.
この従来技術における大きな課題は以下の3つである。
1)低カロリーごみでは自己熱溶融が出来ないため、高価な外部燃料の助燃が必要である。
2)ごみ中に水分が40〜60%も含まれるため天然ガス、油あるいは石炭焚ボイラと比較し、単位熱量当たりの排ガス量が多く排ガスの顕熱損失が多い。すなわち熱効率が低い。
3)排ガス量が多いため大容量の排ガス処理設備が必要である。
There are the following three major problems in this prior art.
1) Self-melting is not possible with low-calorie waste, so it is necessary to supplement expensive external fuel.
2) Since 40 to 60% of moisture is contained in the waste, the amount of exhaust gas per unit calorie is large and the sensible heat loss of exhaust gas is large compared to natural gas, oil or coal fired boilers. That is, the thermal efficiency is low.
3) Since the amount of exhaust gas is large, a large capacity exhaust gas treatment facility is required.
特許文献1には、流動床式ガス化炉の流動化ガスとして当該ガス化炉から排出される熱分解ガスの一部を循環供給し、この熱分解ガスとともにまたは前記熱分解ガスと別に酸素をガス化炉に供給することが記載されている。
In
特許文献2には、流動床熱分解炉でごみを流動媒体とともに流動化させながら熱分解ガス化し、得られる熱分解ガスをボイラで燃焼させて蒸気を加熱する場合において、ボイラの途中から燃焼ガスを抜き出し、これを流動化空気と混合して熱分解炉に導入することが記載されている。
In
特許文献3には、ごみを低空気比で部分酸化燃焼するガス化炉と、ガス化炉で発生する未燃成分及び固形分(チャー)を燃焼溶融する溶融炉と、溶融炉からの未燃成分を完全燃焼させる二次燃焼室と、二次燃焼室からの排ガスを処理する排ガス処理設備と、を備えたごみガス化溶融設備において、溶融炉内を還元雰囲気(理論空気比未満)とし、二次燃焼室に、完全燃焼用ガスとして排ガス処理された燃焼排ガスを多段に供給する例が示されている。 Patent Document 3 discloses a gasification furnace that partially oxidizes and burns garbage at a low air ratio, a melting furnace that burns and melts unburned components and solids (char) generated in the gasification furnace, and unburned from the melting furnace. In a waste gasification and melting facility equipped with a secondary combustion chamber for completely burning the components and an exhaust gas treatment facility for treating exhaust gas from the secondary combustion chamber, the melting furnace has a reducing atmosphere (less than the theoretical air ratio), An example is shown in which the combustion exhaust gas treated as exhaust gas as a complete combustion gas is supplied to the secondary combustion chamber in multiple stages.
特許文献4には、廃棄物を流動層ガス化炉で低温でガス化し、得られるガスとチャーを溶融炉に導入して高温でガス化する方法において、流動層ガス化炉でのガス化のための送入ガスを、空気、酸素富活空気、酸素とスチームの中から選択し、溶融炉でのガス化のための送入ガスを酸素富活空気または酸素の中から選択することが記載されている。
In
近年、ごみ自身の燃焼熱を利用して灰を溶融、無害化するガス化溶融炉システムが実用化されつつある(例えば、非特許文献1参照)。 In recent years, gasification and melting furnace systems that melt and detoxify ash using the combustion heat of garbage itself are being put into practical use (for example, see Non-Patent Document 1).
この他に、地球温暖化ガスの抑制を目的とし、排ガス循環酸素燃焼の技術が研究されている。例えば、流動層燃焼に関しては非特許文献2、非特許文献3、微粉炭燃焼に応用した例としては非特許文献4、非特許文献5が公開されている。
In addition to this, exhaust gas circulation oxygen combustion technology has been studied for the purpose of suppressing global warming gas. For example,
これらの従来技術は、いずれも、排煙中のCO2濃度を極力高くすることにより、排煙中のCO2の吸収、固定化を容易にする目的で研究されている。 All of these conventional techniques have been studied for the purpose of facilitating absorption and fixation of CO 2 in the flue gas by increasing the CO 2 concentration in the flue gas as much as possible.
上記従来技術においては、次のような課題がある。
(1)低カロリーごみでは自己熱溶融が出来ず灯油などの外部燃料を必要とする。
(2)ガス焚、油焚、石炭焚ボイラと比較し、熱量当たりの排ガス量が多く排ガスの顕熱損失が多いため、熱効率が低い。
(3)熱量当たりの排ガス量が多く、排ガス処理設備が大きい。
The prior art has the following problems.
(1) Low-calorie waste cannot be self-heated and requires external fuel such as kerosene.
(2) Compared with gas fired oil, oil fired, and coal fired boilers, the amount of exhaust gas per calorie is large and the sensible heat loss of exhaust gas is large, so the thermal efficiency is low.
(3) The amount of exhaust gas per calorie is large and the exhaust gas treatment equipment is large.
特許文献1〜4記載の技術は、上記課題を解決していない。また、非特許文献1〜5記載の技術も、上記課題を解決していない。
The techniques described in
本発明の課題は、従来技術では自己熱溶融ができない低カロリーごみを、灯油などの外部燃料を用いることなく自己熱溶融を可能とし、かつ、熱量当たりの排ガス量を低減すると同時に高い熱効率を得ることにある。 An object of the present invention is to enable low-temperature calorie waste, which cannot be self-heated by the prior art, to be self-heated without using external fuel such as kerosene, and to reduce the amount of exhaust gas per calorie and to obtain high thermal efficiency. There is.
本発明は、上記の課題を、ごみを流動層式ガス化炉で酸素をガス化剤としてガス化し、得られた熱分解ガスと固形分を溶融炉で燃焼溶融させ、溶融炉の排ガスを煙道を経て外部に排出するごみガス化溶融方法であって、溶融炉下流側の前記煙道から排ガスの一部を抜き出し、抜き出した排ガスを循環排ガスとして前記流動層式ガス化炉と溶融炉に供給するとともに、前記溶融炉に燃焼のための酸素を供給する手順を含んでなるごみガス化溶融方法により達成するものである。
(1)空気中に含まれる窒素は不活性であり、ガス化、燃焼に於いて、単なる希釈剤としての役割しか果たしていないため、炉内温度を下げる原因物質となっている。酸素をガス化剤として使用することにより、水分量が70パーセントを超えるような高水分のごみや低カロリー廃棄物の高温燃焼が容易になる。
(2)ガス化剤に窒素が含まれない分、排ガス量が少なく、集じん機、脱硝設備、煙突などの排ガス処理設備をコンパクト化、低コスト化できると同時に排ガス顕熱損失を少なくすることができるため、プラントとして高い熱効率を実現できる。
(3)酸素を使用することにより、ガス化炉、溶融炉の温度が過度に上昇するという問題に対しては、CO2、H2Oが主体である溶融炉排ガスを再循環することにより温度を制御できる。
The present invention solves the above problems by gasifying garbage in a fluidized bed gasifier using oxygen as a gasifying agent, burning and melting the resulting pyrolysis gas and solids in a melting furnace, and A waste gasification melting method for discharging to the outside through a road, wherein a part of the exhaust gas is extracted from the flue downstream of the melting furnace, and the extracted exhaust gas is used as a circulating exhaust gas to the fluidized bed gasification furnace and the melting furnace. This is achieved by a waste gasification and melting method including a procedure for supplying oxygen for combustion to the melting furnace.
(1) Nitrogen contained in the air is inactive and plays only the role of a diluent in gasification and combustion, and is a causative substance that lowers the furnace temperature. By using oxygen as a gasifying agent, high-temperature combustion of high-moisture waste and low-calorie waste whose water content exceeds 70 percent is facilitated.
(2) The amount of exhaust gas is small because the gasification agent does not contain nitrogen, and exhaust gas treatment equipment such as dust collectors, denitration equipment, and chimneys can be made compact and low-cost, while reducing sensible heat loss of exhaust gas. Therefore, high thermal efficiency can be realized as a plant.
(3) For the problem that the temperature of the gasification furnace and the melting furnace is excessively increased by using oxygen, the temperature is obtained by recirculating the melting furnace exhaust gas mainly composed of CO 2 and H 2 O. Can be controlled.
上記ごみガス化溶融方法において、酸素と循環排ガスは、予め混合された後、流動層式ガス化炉及び溶融炉に供給されることが望ましい。 In the waste gasification and melting method, it is desirable that oxygen and the circulating exhaust gas are mixed in advance and then supplied to a fluidized bed gasification furnace and a melting furnace.
また、流動層式ガス化炉へ供給される循環排ガス量は、循環排ガスだけで流動層部のガス流速が層内媒体の流動開始速度以上、かつ層内媒体の飛散速度未満となるように設定され、流動層式ガス化炉へ供給される酸素量は、流動層温度を検出し、検出された流動層温度があらかじめ設定された温度よりも高いときは減らし、検出された流動層温度があらかじめ設定された温度よりも低いときは増加させるように制御されることが望ましい。 In addition, the amount of circulating exhaust gas supplied to the fluidized bed gasifier is set so that the gas flow rate in the fluidized bed is equal to or higher than the flow start speed of the in-bed medium and less than the scattering speed of the in-bed medium with only the circulating exhaust gas. The amount of oxygen supplied to the fluidized bed gasifier is detected when the fluidized bed temperature is detected, and is decreased when the detected fluidized bed temperature is higher than a preset temperature. It is desirable that the temperature is controlled to increase when the temperature is lower than the set temperature.
さらに、溶融炉の温度制御については、溶融炉の炉内あるいは炉出口の温度を検出し、検出した温度を入力として溶融炉へ供給する循環排ガス量を制御することにより溶融炉の温度を制御することが望ましい。 Further, regarding the temperature control of the melting furnace, the temperature of the melting furnace is controlled by detecting the temperature inside the furnace or at the outlet of the melting furnace and controlling the amount of exhaust gas supplied to the melting furnace using the detected temperature as an input. It is desirable.
上記ごみガス化溶融方法が適用されるごみガス化装置の起動に際しては、流動層式ガス化炉および溶融炉の起動バーナの燃焼用の酸化剤として、大気から吸引された空気を供給しながら起動バーナに点火することが望ましい。 When starting up a waste gasifier to which the above-mentioned waste gasification and melting method is applied, start up while supplying air sucked from the atmosphere as an oxidant for combustion of the starter of the fluidized bed gasification furnace and melting furnace. It is desirable to ignite the burner.
上記の課題はまた、ごみを熱分解してガス化する流動層式ガス化炉と、この流動層式ガス化炉で得られた熱分解ガスと固形分を燃焼溶融する溶融炉と、この溶融炉から排出される排ガスを導く煙道と、前記煙道に分岐して設けられた排ガス抜き出し配管と、この排ガス抜き出し配管に吸い込み側を接続して設けられ、煙道の排ガスの一部を抜き出して加圧し、循環排ガスとして送出する循環送風機と、前記流動層式ガス化炉に接続され、開度制御可能なガス化炉酸素制御弁を介して流動層式ガス化炉に酸素を供給するガス化炉酸素供給配管と、前記溶融炉に接続され、開度制御可能な溶融炉酸素制御弁を介して前記溶融炉に酸素を供給する溶融炉酸素供給配管と、前記循環送風機で加圧された循環排ガスの一部を開度制御可能なガス化炉循環排ガス制御弁を介して前記ガス化炉に供給するガス化炉循環排ガス供給配管と、前記循環送風機で加圧された循環排ガスの他の一部を開度制御可能な溶融炉循環排ガス制御弁を介して前記溶融炉に供給する溶融炉循環排ガス供給配管と、前記流動層式ガス化炉の流動層温度を検出、出力する流動層温度計と、この流動層温度計の出力を入力として前記ガス化炉酸素制御弁の開度を制御するガス化炉酸素制御手段と、前記溶融炉の温度を検出、出力する溶融炉温度計と、この溶融炉温度計の出力を入力として前記溶融炉循環排ガス制御弁の開度を制御する溶融炉循環排ガス制御手段と、前記溶融炉出側の煙道内の排ガスの酸素濃度を検出、出力する酸素濃度計と、この酸素濃度計の出力を入力として前記溶融炉酸素制御弁の開度を制御する溶融炉酸素制御手段と、を有してなり、前記ガス化炉酸素供給配管とガス化炉循環排ガス供給配管は、それぞれガス化炉酸素制御弁の下流側とガス化炉循環排ガス供給配管に介装された弁の下流側で互いに合流して同一の配管で流動層式ガス化炉に接続され、酸素と循環排ガスは混合された状態で流動層式ガス化炉に流入するよう構成されているごみガス化溶融装置によっても達成される。 The above problems also include a fluidized bed type gasification furnace that thermally decomposes and gasifies garbage, a melting furnace that burns and melts the pyrolysis gas and solid content obtained in the fluidized bed type gasification furnace, and this melting A flue that leads to the exhaust gas discharged from the furnace, an exhaust gas extraction pipe that branches off from the flue, and a suction side connected to the exhaust gas extraction pipe are provided to extract a part of the flue gas exhaust. A gas is supplied to the fluidized bed gasifier through a circulating blower that pressurizes and feeds it as a circulating exhaust gas, and a gasifier oxygen control valve that is connected to the fluidized bed gasifier and can control the opening degree. Pressurized by the oxygen generator supply pipe, the melting furnace oxygen supply pipe connected to the melting furnace and supplying oxygen to the melting furnace via a melting furnace oxygen control valve whose opening degree can be controlled, and the circulating blower Gasifier circulation that can control the opening of part of the circulating exhaust gas A gasification furnace exhaust gas supply pipe for supplying gasification furnace to the gasification furnace via a gas control valve, and a melting furnace circulation exhaust gas control valve capable of controlling the opening degree of the other part of the circulation exhaust gas pressurized by the circulation fan. A melting furnace circulating exhaust gas supply pipe for supplying to the melting furnace, a fluidized bed thermometer for detecting and outputting a fluidized bed temperature of the fluidized bed gasifier, and an output of the fluidized bed thermometer as an input to the gas Gasifier oxygen control means for controlling the opening degree of the furnace oxygen control valve, a melting furnace thermometer for detecting and outputting the temperature of the melting furnace, and the melting furnace circulating exhaust gas with the output of the melting furnace thermometer as input Melting furnace circulating exhaust gas control means for controlling the opening degree of the control valve, an oxygen concentration meter for detecting and outputting the oxygen concentration of the exhaust gas in the flue on the melting furnace exit side, and the melting using the output of the oxygen concentration meter as input Melting to control the opening of the furnace oxygen control valve An oxygen control means, and the gasifier oxygen supply pipe and the gasifier circulation exhaust gas supply pipe are respectively provided downstream of the gasifier oxygen control valve and the gasifier circulation exhaust gas supply pipe. Waste gas that is joined to each other on the downstream side of the valve and connected to the fluidized bed gasifier with the same piping, and oxygen and the circulating exhaust gas are mixed and flow into the fluidized bed gasifier This can also be achieved by a chemical melting apparatus.
前記ガス化炉酸素制御手段は、流動層温度が所定の温度範囲を超えて高い場合は、ガス化炉に供給する酸素量を減じ、流動層温度が所定の温度範囲よりも低い場合は、ガス化炉に供給する酸素量を増すように、ガス化炉酸素制御弁の開度を制御し、溶融炉循環排ガス制御手段は、溶融炉の温度があらかじめ定めた温度範囲を超えて高い場合は、溶融炉に供給する循環排ガス量を増し、溶融炉の温度があらかじめ定めた温度範囲よりも低い場合は、溶融炉に供給する循環排ガス量を減ずるように、溶融炉循環排ガス制御弁の開度を制御し、溶融炉酸素制御手段は、溶融炉出側煙道内の排ガスの酸素濃度が、あらかじめ定めた濃度範囲を超えて高い場合は、溶融炉に供給する酸素量を減じ、あらかじめ定めた濃度範囲よりも低い場合は、溶融炉に供給する酸素量を増すように、溶融炉酸素制御弁の開度を制御するように、それぞれ構成するのが望ましい。 The gasification furnace oxygen control means reduces the amount of oxygen supplied to the gasification furnace when the fluidized bed temperature is higher than the predetermined temperature range, and reduces the gas amount when the fluidized bed temperature is lower than the predetermined temperature range. The opening degree of the gasifier oxygen control valve is controlled so as to increase the amount of oxygen supplied to the chemical furnace, and the melting furnace circulation exhaust gas control means is, when the temperature of the melting furnace is higher than a predetermined temperature range, When the amount of circulating exhaust gas supplied to the melting furnace is increased and the temperature of the melting furnace is lower than the predetermined temperature range, the opening degree of the melting furnace circulating exhaust gas control valve is set to reduce the amount of circulating exhaust gas supplied to the melting furnace. If the oxygen concentration in the flue gas in the melting furnace outlet flue is higher than the predetermined concentration range, the melting furnace oxygen control means reduces the amount of oxygen supplied to the melting furnace and sets the predetermined concentration range. If it is lower than To increase the amount of oxygen supply, so as to control the opening of the melting furnace oxygen control valve, it is desirable to configure each.
また、前記溶融炉酸素供給配管と溶融炉循環排ガス供給配管は、それぞれ介装された溶融炉酸素制御弁の下流側と溶融炉循環排ガス制御弁の下流側で互いに合流して同一の配管で溶融炉に接続され、酸素と循環排ガスは混合された状態で溶融炉に流入するよう構成するのが望ましい。 Also, the melting furnace oxygen supply pipe and the melting furnace circulation exhaust gas supply pipe are merged with each other on the downstream side of the melting furnace oxygen control valve and the downstream side of the melting furnace circulation exhaust gas control valve, respectively. It is desirable to connect the furnace so that oxygen and the circulating exhaust gas are mixed and flow into the melting furnace.
さらに、前記循環送風機の吸い込み側配管に分岐して大気と連通した空気吸引配管が接続され、前記循環送風機の吐出側の配管がガス化炉起動バーナの燃焼用空気配管と溶融炉起動バーナの燃焼用空気配管に、それぞれ接続されていることが望ましい。前記循環送風機と別に、吸い込み側が大気に連通する送風機を設け、この送風機の吐出側をガス化炉起動バーナの燃焼用空気配管と溶融炉起動バーナの燃焼用空気配管に接続してもよい。 Further, an air suction pipe branched to the suction side pipe of the circulation fan and connected to the atmosphere is connected, and a discharge side pipe of the circulation fan is connected to the combustion air pipe of the gasification furnace start burner and the combustion of the melting furnace start burner. It is desirable to be connected to each air piping. In addition to the circulation blower, a blower whose suction side communicates with the atmosphere may be provided, and the discharge side of this blower may be connected to the combustion air piping of the gasification furnace starting burner and the combustion air piping of the melting furnace starting burner.
流動層式ガス化炉や溶融炉の起動に際し、大気を吸引して各起動バーナに供給しながら起動バーナに点火することにより、各起動バーナ点火時に系内の酸素が急激に消費されて酸素不足になることが避けられ、起動バーナ点火時に酸素不足によってバーナが失火する事態がなくなる。 When starting up a fluidized bed gasification furnace or melting furnace, the atmosphere is sucked and supplied to each startup burner to ignite the startup burner. This prevents the burner from being misfired due to the lack of oxygen when the start burner is ignited.
本発明による効果は下記の通りである。
1)ガス化溶融システムの適用処理物範囲の拡大。従来、自己熱溶融が困難であった高水分下水汚泥、高灰分の埋立ごみなどの低カロリー廃棄物を自己熱溶融でき、処理コストの低減が可能になる。
2)助燃が不要な分、処理時のCO2発生量の削減が可能になる。
3)排ガス量が少なく、排煙処理設備のコンパクト化、コスト低減が可能になる。ガス急冷塔、バグフィルタ、脱硝設備、煙突などの設備容量を半減できる。
4)排ガスの顕熱損失を少なくできるため、プラントの熱効率向上に役立つ。
The effects of the present invention are as follows.
1) Expansion of the range of processed materials for gasification and melting systems. Conventionally, low-calorie waste such as high-moisture sewage sludge and high-ash landfill waste, which have been difficult to self-melt, can be self-heated and processing costs can be reduced.
2) The amount of CO 2 generated during processing can be reduced by the amount that does not require auxiliary combustion.
3) The amount of exhaust gas is small, making it possible to reduce the size and cost of the flue gas treatment facility. The capacity of gas quenching towers, bag filters, denitration equipment, chimneys, etc. can be halved.
4) Since sensible heat loss of exhaust gas can be reduced, it helps to improve the thermal efficiency of the plant.
(実施例1)
本発明の実施例1を図1に示す。図示のごみガス化溶融システムは、供給シュート5を備えた流動層式ガス化炉(以下、ガス化炉という)6と、ガス化炉6に煙道12aで接続された溶融炉9と、溶融炉9に煙道12bで接続されたボイラ3と、ボイラ3に煙道12cで接続され酸素流路を内装したエアヒータ14と、エアヒータ14に煙道12dで接続されたガス急冷塔13と、ガス急冷塔13に煙道12eで接続された集じん器15と、集じん器15に煙道12fで接続された集じん機10と、集じん機10にダンパー18を介装した煙道12gで接続された誘引送風機16と、誘引送風機16の出側に煙道12hで接続された煙突17と、溶融炉9底部に接続されたスラグ排出装置11と、集じん機10底部に接続された灰安定化装置25と、ボイラ3、ガス急冷塔13及び集じん器15の各底部を溶融炉9に接続するガス捕集灰再循環系と、酸素を、ガス化炉6、溶融炉9及びボイラ3に供給する酸素供給系と、ボイラ3の排ガスをガス化炉6、溶融炉9及びボイラ3に再循環させる排ガス再循環系と、を含んで構成されている。
(Example 1)
A first embodiment of the present invention is shown in FIG. The illustrated garbage gasification melting system includes a fluidized bed type gasification furnace (hereinafter referred to as a gasification furnace) 6 provided with a supply chute 5, a melting furnace 9 connected to the gasification furnace 6 through a flue 12a, A boiler 3 connected to the furnace 9 via a flue 12b; an air heater 14 connected to the boiler 3 via a flue 12c and having an oxygen flow path; a gas quenching tower 13 connected to the air heater 14 via a flue 12d; A dust collector 15 connected to the quenching tower 13 by a flue 12e, a dust collector 10 connected to the dust collector 15 by a flue 12f, and a flue 12g having a damper 18 attached to the dust collector 10 The connected induction fan 16, the chimney 17 connected to the outlet side of the induction fan 16 by a flue 12h, the slag discharger 11 connected to the bottom of the melting furnace 9, and the ash connected to the bottom of the dust collector 10 Stabilizer 25, boiler 3, gas quenching tower 1 And a gas collection ash recirculation system in which each bottom of the dust collector 15 is connected to the melting furnace 9, an oxygen supply system for supplying oxygen to the gasification furnace 6, the melting furnace 9 and the boiler 3, and exhaust gas from the boiler 3 And an exhaust gas recirculation system for recirculating the gas to the gasification furnace 6, the melting furnace 9, and the boiler 3.
煙道12eには活性炭を導入する配管40が、煙道12fには消石灰を導入する配管41が、それぞれ接続されている。
A
ガス捕集灰再循環系は、集じん器15の底部を溶融炉9に接続する配管23と、ガス急冷塔13の底部を配管23に接続する配管24aと、ボイラ3の底部を配管23に接続する配管24bとを含んで構成されている。
The gas collection ash recirculation system includes a
酸素供給系は、酸素発生装置1と、吸い込み側を配管49で酸素発生装置1に接続された送風機19と、送風機19出口と前記エアヒータ14に内装された酸素流路の入り側を接続する配管50と、エアヒータ14に内装された酸素流路の出側を開度制御可能なガス化炉酸素制御弁(以下、制御弁33という)の入り側に接続する配管21aと、制御弁33の出側とガス化炉6を接続する配管21bと、配管21aに分岐して設けられた配管4及び配管20と、配管4に入り側を接続され出側を配管46でボイラ3に接続されたボイラ酸素制御弁(以下、制御弁39という)と、配管20に入り側を接続され出側を配管43で溶融炉9に接続された開度制御可能な溶融炉酸素制御弁(以下、制御弁45という)と、前記煙道12gの酸素濃度を検出する酸素濃度計(以下、O2計37という)と、O2計37の出力を入力として制御弁39の開度を制御するボイラ酸素制御手段(以下、制御器38という)と、前記煙道12bの酸素濃度を検出する酸素濃度計(以下、O2計34という)と、O2計34の出力を入力として制御弁45の開度を制御する溶融炉酸素制御手段(以下、制御器44という)と、ガス化炉6の流動層8の温度を検出する流動層温度計(以下、温度計31という)と、温度計31の出力を入力として制御弁33の開度を制御するガス化炉酸素制御手段(以下、制御器32という)とを含んで構成されている。
The oxygen supply system includes an
なお、以下の説明で酸素という場合は、工業的あるいは商業的に酸素として通用する気体を意味し、空気に含まれた状態での酸素を含まない。 In the following description, oxygen means a gas that can be used industrially or commercially as oxygen, and does not include oxygen in a state of being contained in air.
排ガス再循環系は、煙道12cに分岐して設けられた排ガス抜き出し配管(以下、配管26という)と、配管26に入り側を接続して設けられた循環送風機30と、循環送風機30の出側と前記配管21bを接続する配管27と、配管27と前記配管46を開度制御可能な制御弁47を介して連通する配管29と、配管27と前記配管43を開度制御可能な溶融炉循環排ガス制御弁(以下、制御弁36という)を介して連通する配管28と、前記配管27が配管21bに接続される直前の位置で配管27に介装された開度制御可能なガス化炉循環排ガス制御弁(以下、制御弁48という)と、前記溶融炉9の温度を検出する溶融炉温度計(以下、温度計42という)と、温度計42の出力を入力として制御弁36の開度を制御する溶融炉循環排ガス制御手段(以下、制御器35という)とを含んで構成されている。
The exhaust gas recirculation system includes an exhaust gas extraction pipe (hereinafter referred to as a pipe 26) that is branched from the
配管21a,21bがガス化炉酸素供給配管であり、配管20,43が溶融炉酸素供給配管である。また、配管27,21bがガス化炉循環排ガス供給配管であり、配管28,43が溶融炉循環排ガス供給配管である。したがって、前記ガス化炉酸素供給配管とガス化炉循環排ガス供給配管は、それぞれ制御弁33の下流側、制御弁48の下流側で互いに合流しており、酸素と循環排ガスは同じ配管21bを通って混合されてガス化炉6へ流入する。同様に、前記溶融炉酸素供給配管と溶融炉循環排ガス供給配管は、それぞれ制御弁45の下流側、制御弁36の下流側で互いに合流しており、酸素と循環排ガスは同じ配管43を通って混合されて溶融炉9へ流入する。
The
酸素発生装置1から供給される酸素は送風機19により昇圧された後、エアヒータ14に内装された酸素流路を通過しつつボイラ3から導入される排ガスで予熱され、配管21a、制御弁33、配管21bを通じてガス化炉6へ、配管21a、配管20、制御弁45、配管43を通じて溶融炉9へ、配管21a、配管4、制御弁39、配管46を通じてボイラ3へ、それぞれ供給される。
The oxygen supplied from the
多くのごみの場合、酸素のみを吹き込むと、ガス化炉6、溶融炉9の炉内温度が局部的に過度の高温になるため、循環送風機30を用いてボイラ3の出口排ガスを配管26を通じて吸引し循環排ガスとして、配管27、制御弁48、配管21bを通じてガス化炉6へ、配管27、配管28、制御弁36、配管43を通じて溶融炉9へ、配管27、配管29、制御弁47、配管46を通じてボイラ3へ、それぞれ供給する。すなわち、ガス化炉6へ供給される酸素は、配管21bにおいて、配管27から流入する循環排ガスと混合された後、ガス化炉6へ供給され、溶融炉9へ供給される酸素は、配管43において、配管28から流入する循環排ガスと混合された後、溶融炉9へ供給され、ボイラ3へ供給される酸素は、配管46において、配管29から流入する循環排ガスと混合された後、ボイラ3へ供給される。
In many cases, when only oxygen is blown, the furnace temperatures of the gasification furnace 6 and the
循環排ガスを酸素とは別個にガス化炉6、溶融炉9、ボイラ3に吹き込むことも可能である。しかし、実施例1では、酸素吹き込みノズルの近傍での局所高温部の発生防止、マスフローの増加による噴流の炉内貫通力の向上、などの混合改善効果を考えて、酸素と循環排ガスは予め混合した状態で各々の炉やボイラに吹き込む方法を採用した。ガス化炉6の流動層では、高濃度酸素吹き込みノズルの近傍に高温部が生じクリンカトラブルが発生し易いため、酸素と循環排ガスは必ず予混合した状態で流動層に吹き込む必要がある。
Circulating exhaust gas can be blown into the gasification furnace 6, the
この(酸素+循環排ガス)混合気とごみの反応熱(部分燃焼熱)によりガス化炉6の流動層8の温度は約600℃に維持される。ガス化炉6は空気比が1以下、通常のごみであれば空気比0.3〜0.6といった空気比で運転されている。 The temperature of the fluidized bed 8 of the gasification furnace 6 is maintained at about 600 ° C. by the reaction heat (partial combustion heat) of this (oxygen + circulated exhaust gas) mixture and waste. The gasification furnace 6 is operated at an air ratio of 1 or less, and in the case of ordinary waste, an air ratio of 0.3 to 0.6.
ガス化炉6内での灰の溶融粘着トラブルを避けるため、流動層も含めたガス化炉6の温度が約900℃以下になるように空気比を制御する。 In order to avoid the problem of ash melting and sticking in the gasification furnace 6, the air ratio is controlled so that the temperature of the gasification furnace 6 including the fluidized bed is about 900 ° C. or less.
通常の空気によるガス化では、炉内温度が高くなり過ぎるようであれば、空気量を減じあるいはごみ量を増してガス化炉6の空気比を下げ、逆に温度が下がり過ぎるようであれば空気量を増すあるいはごみ量を減じて空気比を増すことで炉内温度を制御している。しかし、流動層式ガス化の場合、流動層を安定して流動化させるという点で、空気量の変化幅には制約があり、極端に空気比を変化させることはできない。すなわち空気量を下げ過ぎると、流動化不良によるクリンカトラブルが発生し、逆に空気量が多すぎると、炉内ガス流速が過大となり層内媒体及び未反応のごみが炉外に飛散してしまう、といった障害が生ずる。 In normal gasification, if the furnace temperature becomes too high, the air ratio of the gasification furnace 6 is lowered by reducing the air amount or increasing the amount of dust, and conversely if the temperature is too low. The furnace temperature is controlled by increasing the air ratio by increasing the amount of air or decreasing the amount of dust. However, in the case of fluidized-bed gasification, the amount of change in the air amount is limited in that the fluidized bed is stably fluidized, and the air ratio cannot be changed extremely. That is, if the air amount is lowered too much, clinker troubles due to poor fluidization occur, and conversely if the air amount is too large, the gas flow rate in the furnace becomes excessive and the in-layer medium and unreacted dust will be scattered outside the furnace. This causes a failure.
これに対し、本実施例のように(酸素+循環排ガス)混合気によるガス化であれば、流量の増減に加えて酸素濃度の制御によっても空気比を制御できる。図1に示した例では、配管27から供給される循環排ガスのみでごみを含む流動層8の安定流動化を実現し、空気比の制御は、制御弁33を経て配管21aから供給される酸素の増減のみによっている。
On the other hand, in the case of gasification by a mixture of (oxygen + circulated exhaust gas) as in this embodiment, the air ratio can be controlled by controlling the oxygen concentration in addition to increasing / decreasing the flow rate. In the example shown in FIG. 1, stable fluidization of the fluidized bed 8 containing dust is realized only with the circulating exhaust gas supplied from the
すなわち、配管27からの循環排ガス量は安定流動化を維持できる必要最低限の量で固定し、制御はしない。制御器32は、温度計31で検出される温度があらかじめ設定された温度範囲を超えて高いとき、ガス化炉6に供給する酸素量を減じ、温度計31で検出される温度があらかじめ設定された温度範囲よりも低いとき、ガス化炉6に供給する酸素量を増すように、制御弁33の開度を制御する。具体的には、流動層8の温度が下限温度(例えば500℃)を下回った場合には、制御器32、制御弁33を介して配管21bからの酸素量を増加し、燃焼を促進させて流動層温度を高める。逆に、流動層8の温度が上限温度(例えば800℃)に近づいた場合には、酸素量を減少させ、燃焼反応を抑制して流動層温度を下降させる。このようにして、流動層の温度は適正範囲(例えば500℃〜800℃)に制御される。
In other words, the amount of circulating exhaust gas from the
上述のように、ガス化炉6の空気比制御は、温度計31の出力に基づき、制御器32、制御弁33を介して、配管21aからガス化剤として供給される酸素量の調整によっている。このようにすれば、流動化状態の維持と空気比の変化への対応を独立して実行することが可能となる。もちろん、酸素と循環排ガスは混合された状態で流動層の下方から供給され、酸素にも流動化の作用がある。
As described above, the air ratio control of the gasification furnace 6 is based on the adjustment of the amount of oxygen supplied as a gasifying agent from the
ガス化炉6で発生した熱分解ガス及びチャーは、煙道12aを通じて溶融炉9に入り、配管43を通じて溶融炉9に吹き込まれる(酸素+循環排ガス)混合気と反応し燃焼する。
The pyrolysis gas and char generated in the gasification furnace 6 enter the
溶融炉9においては、煙道12bの酸素濃度を検出するO2計34の出力を入力とする制御器44により、制御弁45を介して、配管20から配管43に送り込まれる酸素量が制御され、溶融炉9の空気比が1.0〜1.05に保たれている。制御器44は、O2計34で検出される酸素濃度があらかじめ設定された濃度範囲を超えて高いとき、溶融炉9に供給する酸素量を減じ、O2計34で検出される酸素濃度があらかじめ設定された濃度範囲よりも低いとき、溶融炉9に供給する酸素量を増すように、制御弁45の開度を制御する。配管28、制御弁36を経て配管43に送り込まれ、配管43で酸素と混合されて溶融炉9に吹き込まれる循環排ガスは単なる希釈剤であり、その目的は、溶融炉9の温度調整である。すなわち、溶融炉9の温度が高くなりすぎた場合には、温度計42の出力を入力とする制御器35が、制御弁36を介して、配管43に送り込まれる循環排ガス量を増してテンパリングして溶融炉9の温度を下げ、温度が下がりすぎた場合には、配管43に送り込まれる循環排ガス量を減らして溶融炉9の温度を高める。
In the
ごみ量、ごみ質に大きな変動が無い場合には、溶融炉9で必要とする酸素量はほぼ一定であるので、図1で示した溶融炉9出口のO2計、制御器44、制御弁45を省略し、配管20からの酸素量は手動弁でほぼ固定して運転することによるコストダウンも可能である。
When there is no large change in the amount of waste and the quality of waste, the amount of oxygen required in the
チャーに含まれる灰の大部分は溶融炉9の高熱により溶融し、スラグとなってスラグ排出装置11を経由し排出される。
Most of the ash contained in the char is melted by the high heat of the
溶融炉9の排ガス中に僅かに含まれる未燃分は、配管46から吹き込まれた(酸素+循環排ガス)混合気によりボイラ3で完全に燃焼する。このボイラ3では、集じん機10出口のO2計37の出力を入力とする制御器38が、制御弁39を介して、配管4からの酸素量を調整することにより、空気比を1.2〜1.3程度に制御している。
The unburned portion slightly contained in the exhaust gas of the
ボイラ3で完全燃焼した排ガスは、エアヒータ14、ガス急冷塔13、集じん器15、集じん機10を経て浄化され、煙突17から大気に放出される。
The exhaust gas completely burned in the boiler 3 is purified through the
集じん器15の上流にはダイオキシンを吸着するために、配管40を通じて活性炭が吹き込まれる。この活性炭は捕集灰と共に、集じん器15底部から配管23を通じて再び溶融炉9に戻され、活性炭及び活性炭に吸着されたダイオキシンは溶融炉9の高熱で燃焼あるいは熱分解される。
Activated carbon is blown into the upstream of the
集じん機10の上流には、配管41を通じて消石灰が吹き込まれ、排ガス中の塩素を吸着除去する。集じん機10の前記消石灰を含む捕集灰は灰安定化装置25に送られ、薬剤などで安定化処理をされた後に埋立処分される。
Upstream of the
図1に示したごみガス化溶融システムを、水分70%、60%、50%のごみに適用した結果を図3〜図5、表1〜表3に示す。
(水分50%の場合)
水分50%の基準ごみであれば先の図2に示したように、通常の空気を用いても溶融温度1350℃以上を維持できる。この水分50%のごみに対し本実施例を適用し、(酸素総量+循環排ガス総量)混合気中の酸素濃度が25%になるように循環排ガス量を制御した場合について計算したところ、火炎温度は図3に示したように十分に溶融温度を維持できた。この時のごみ1kg当たりのボイラ−出口、エアヒータ〜煙突出口の排ガス量、循環排ガス量を計算した結果を従来技術と比較して表1に示す。
The results of applying the waste gasification and melting system shown in FIG. 1 to wastes having a moisture content of 70%, 60% and 50% are shown in FIGS. 3 to 5 and Tables 1 to 3.
(When moisture is 50%)
As shown in FIG. 2 above, if the standard waste has a moisture of 50%, the melting temperature of 1350 ° C. or higher can be maintained even when using normal air. When this example was applied to this 50% moisture waste and the amount of circulating exhaust gas was controlled so that the oxygen concentration in the mixture (total oxygen amount + circulating exhaust gas total amount) was 25%, the flame temperature was calculated. As shown in FIG. 3, the melting temperature was sufficiently maintained. Table 1 shows the results of calculating the amount of exhaust gas from the boiler outlet, the air heater to the smoke outlet, and the amount of circulating exhaust gas per 1 kg of garbage at this time in comparison with the prior art.
(水分60%の場合)
図2に示したようにごく狭い空気比の範囲でのみ火炎温度を1350℃以上に維持できていた水分60%のごみに本実施例を適用し、(酸素総量+循環排ガス総量)混合気中の酸素濃度が30%になるように循環排ガス量を制御した場合について計算した結果、火炎温度は図4に示すように、空気のみの場合よりも広い空気比の範囲で十分に溶融温度を維持できた。
(When moisture is 60%)
As shown in FIG. 2, the present example was applied to the waste of 60% moisture whose flame temperature could be maintained at 1350 ° C. or higher only in a very narrow air ratio range, and (total oxygen amount + circulated exhaust gas total amount) As a result of calculation for the case where the amount of circulating exhaust gas is controlled so that the oxygen concentration of the gas becomes 30%, as shown in FIG. 4, the flame temperature is sufficiently maintained within a wider air ratio range than in the case of air alone. did it.
(水分70%の場合)
図2に示したようにどのように空気比を調整しても火炎温度が1350℃に達せず、灯油などの助燃が不可欠であった水分70%のごみであっても、本実施例を適用することにより灯油などの助燃無しでガス化溶融できた。すなわち、従来技術であればごみ0.9kgに対し灯油0.1kgを助燃しなければならなかった水分70%のごみに、本実施例を適用し(酸素総量+循環排ガス総量)混合気中の酸素濃度が60%になるように循環排ガス量を制御した場合について計算したところ、助燃無しでも図5に示したように広範囲の空気比で十分に溶融温度1350℃を維持できた。
(When moisture is 70%)
As shown in FIG. 2, even if the air ratio is adjusted, the flame temperature does not reach 1350 ° C., and this embodiment is applied even to waste of 70% moisture that was indispensable for auxiliary combustion such as kerosene. By doing so, it was possible to gasify and melt without auxiliary fuel such as kerosene. In other words, in the case of the conventional technology, this example is applied to 70% moisture waste that had to be supplemented with 0.1kg of kerosene to 0.9kg of waste (total amount of oxygen + total amount of circulating exhaust gas). When the amount of circulating exhaust gas was controlled so that the oxygen concentration was 60%, the melting temperature of 1350 ° C. could be sufficiently maintained over a wide range of air ratios as shown in FIG.
以上示したように、本実施例によれば、排ガス量を半減できるため、ガス急冷塔、集じん機、脱硝設備、煙突などの排煙処理設備の大幅なコンパクト化、コスト低減が可能であり、更に排ガス顕熱損失の減少による熱効率の向上が可能になる。又、従来、ガス化溶融システムの適用が困難であった高水分汚泥、高灰分廃棄物(例えば埋立ごみ)などを自己熱溶融でき、処理コストの低減が可能になるとともに、助燃が不要な分、ガス化処理時のCO2発生量が削減される。 As described above, according to the present embodiment, the amount of exhaust gas can be halved, so that it is possible to greatly reduce the size and cost of the flue gas treatment equipment such as gas quenching tower, dust collector, denitration equipment, and chimney. Furthermore, the thermal efficiency can be improved by reducing the sensible heat loss of the exhaust gas. In addition, high moisture sludge and high ash waste (such as landfill waste) that have been difficult to apply to gasification and melting systems can be melted by self-heating to reduce processing costs and eliminate the need for auxiliary combustion. In addition, the amount of CO 2 generated during the gasification process is reduced.
本実施例はボイラを有するガス化溶融システムであるが、ボイラを持たない小型のガス化溶融システムに対しても本発明は有効に適用できる。また、ボイラを持たず、溶融炉9に二次燃焼室を備えるシステムにおいては、二次燃焼室にも、酸素と循環排ガスの混合気体を供給するようにすればよい。この場合は、二次燃焼室出口にO2計を設け、検出した酸素濃度を入力として酸素量を調整することにより、空気比を制御する。
Although the present embodiment is a gasification and melting system having a boiler, the present invention can be effectively applied to a small gasification and melting system that does not have a boiler. Further, in a system without a boiler and having a secondary combustion chamber in the
(実施例2)
次に図6を参照して本発明の実施例2につき、説明する。図6は本発明の実施例2に係るごみガス化溶融装置の要部構成を示し、図6に示すごみガス化溶融装置が前記図1に示されたごみガス化溶融装置と異なるのは、前記図1において記載が省略されているガス化炉6の起動バーナ63と、溶融炉9の起動バーナ64が記載され、起動バーナ63、起動バーナ64に関連する構成が示されている点である。すなわち、実施例1に示された基本構成において、起動操作を考慮した構成を付加してある。
(Example 2)
Next,
本実施例は、ガス化炉6の起動バーナ63と、起動バーナ63に接続されて燃料の油を供給する油配管65と、油配管65に介装された油量弁57と、溶融炉9の起動バーナ64と、起動バーナ64に接続されて燃料の油を供給する油配管66と、油配管66に介装された油量弁58と、配管20と配管43を接続して制御弁45をバイパスする配管59と、配管59に介装されたバイパス弁7と、制御弁48上流側の配管27を配管28の接続点よりも下流側の配管43に接続する配管67と、配管67に介装されたバイパス弁61と、配管67の接続点よりも下流側の配管43に介装された手動弁62と、配管67の接続点よりも下流側で手動弁62の上流側の配管43を起動バーナ63に接続する配管68と、配管68に介装された連動弁52と、連動弁52の上流側の配管68を起動バーナ64に接続する配管69と、配管69に介装された連動弁53と、制御弁33と配管27の接続点の間の配管21bに介装された弁51と、が示されている点が実施例1と異なっている。油量弁58と連動弁53はリンク機構で連動しており、油量弁57と連動弁52もリンク機構で連動している。他の構成は実施例1と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
In this embodiment, the
上記システムの定常状態での運転は、前記実施例1で述べたとおりである。以下、本実施例の起動操作につき、説明する。本実施例の起動操作は次の手順により行われる。1)誘引送風機16、送風機19、循環送風機30などの必要機器を起動。
2)ガス化炉6への過剰な酸素の供給を防止するため、制御弁33の下流側の弁51を手動で全閉。
3)循環排ガスを流動層8に供給する配管に介装された制御弁48を、所定のガス量、すなわち、流動層の安定流動化に必要な循環排ガスの量を確保できる開度で設定。
4)起動時には、溶融炉9の温度は低いため、温度計42、制御器35の信号により制御弁36は閉止状態、又、炉内、煙道は全て空気で満たされているため、O2計34からのO2高の信号を受け制御弁45も閉止状態になっている。制御弁36、制御弁45が共に閉止状態では起動バーナ63、起動バーナ64に空気も酸素も供給されないので、循環排ガスラインには制御弁36と並列にバイパス弁61を設け、起動時にはバイパス弁61を手動で“開”としておく。一方、酸素供給ラインでは、制御弁45と並列にバイパス弁7が設けられており、過度の酸素の流入を防止するためバイパス弁7は“閉”にしておく。(酸素+循環排ガス)混合気を溶融炉9に供給する配管43に介装された手動弁62は閉止し、ガス化炉6の起動バーナ63並びに溶融炉9の起動バーナ64以外への空気あるいは酸素の漏出を防止する。
5)溶融炉9の起動バーナ64に点火し、起動バーナ64に供給する油量を徐々に増加させる。起動バーナ64に油を供給する油配管66に介装された油量弁58と起動バーナ64に(酸素+循環排ガス)混合気を供給する配管69に介装された連動弁53はリンク機構で連動しており、油量の増減に伴って連動弁53の開度も増減し、油量に対応した空気が起動バーナ64に供給されるようになっている。起動時には炉内、煙道内全域が空気で満たされているため、循環送風機30からは空気がバイパス弁61を通じて起動バーナ64に送られる。
6)起動バーナ64点火後、系内の酸素が急激に消費されるので、O2計34で系内の酸素濃度を監視しながら、バイパス弁7を徐々に開けて溶融炉9出口O2濃度(系内の酸素濃度)が適正な値、例えば10%前後を維持するように調整する。
7)ガス化炉6の起動バーナ63に点火し、起動バーナ63に供給する油量を徐々に増加させる。起動バーナ63に油を供給する油配管65に介装された油量弁57と起動バーナ63に(酸素+循環排ガス)混合気を供給する配管に介装された連動弁52もリンク機構で連動しており、油量の増減に伴って連動弁52の開度も増減し、油量に対応した空気が起動バーナ63に供給されるようになっている。
8)この場合も、点火後、系内の酸素が急激に消費されるので、O2計34の指示値を監視しながら、バイパス弁7を徐々に開けて溶融炉9の出口O2濃度が適正な値、例えば10%前後になるように調整する。
9)流動層8の温度が所定の温度(例えば約500℃)に達したことを確認後、供給シュート5を通じてガス化炉6へごみの供給を開始、同時に、弁51と手動弁62をごみの供給量の増加に合わせて開度を大きくしてゆく。
10)ごみ供給量を徐々に増し、ガス化炉6の流動層温度が上昇し制御弁33の制御範囲(例えば500〜800℃)に入ったことを確認した後、弁51を全開で固定し、ガス化炉6への酸素供給を制御弁33による自動制御状態にする。
11)油量弁57を閉止し、ガス化炉6の起動バーナ63を消火。同時に油量弁57に連動する連動弁52も全閉となる。
12)ごみ供給量を徐々に増し、ガス化炉6からの可燃性ガス、チャーが溶融炉9で燃焼し、O2計34の指示値が制御範囲(例えば10%以下)に入り、酸素供給量が制御弁45により自動制御されていることを確認後、バイパス弁7を閉止し、溶融炉9への酸素供給を自動制御状態にする。
13)油量弁58を閉止し、溶融炉9の起動バーナ64を消火。同時に、油量弁58に連動する連動弁53も全閉になる。
14)バイパス弁61を全閉とする。これ以降、配管28、制御弁36を通じた循環排ガス量は、温度計42の信号による自動制御モードになる。
15)以上の操作により、ごみ専焼ガス化溶融モードに移行。
The operation of the system in a steady state is as described in the first embodiment. Hereinafter, the starting operation of this embodiment will be described. The starting operation of this embodiment is performed according to the following procedure. 1) Activate necessary equipment such as the
2) The valve 51 on the downstream side of the
3) The
4) At the time of startup, since low
5) The
6) Since the oxygen in the system is rapidly consumed after the
7) The
8) Also in this case, since oxygen in the system is rapidly consumed after ignition, the
9) After confirming that the temperature of the fluidized bed 8 has reached a predetermined temperature (for example, about 500 ° C.), supply of garbage to the gasification furnace 6 through the supply chute 5 is started, and at the same time, the valve 51 and the
10) Gradually increase the amount of waste supply, confirm that the fluidized bed temperature of the gasifier 6 has risen and entered the control range of the control valve 33 (for example, 500 to 800 ° C.), and then fix the valve 51 fully open. The oxygen supply to the gasifier 6 is automatically controlled by the
11) The oil quantity valve 57 is closed and the
12) Gradually increase the amount of waste supply, combustible gas and char from the gasifier 6 burn in the
13) The
14) Fully close the
15) By the above operation, it shifts to the waste-only firing gasification melting mode.
上記の構成と操作により、溶融炉9の温度が低いときに溶融炉9に供給される循環排ガスの量を低減させる制御器35や溶融炉出口の酸素濃度に応じて溶融炉9に供給される酸素量を制御する制御器44を備えたシステムにおける起動操作が実行できる。
With the above configuration and operation, when the temperature of the
上記操作では、起動バーナ64や起動バーナ63を点火したとき、系内の酸素が急激に消費され、酸素不足でバーナが失火するのを防止するために、O2計34で系内の酸素濃度を監視し、手動弁(バイパス弁7)の操作により起動バーナに供給される酸素量を増して系内の酸素濃度を調節する。この場合、O2計34の応答が遅いと、実際の系内の酸素濃度はO2計34が示した値よりも低下している場合が生じかねない。このような事態になると、酸素不足によりバーナ失火というトラブルの懸念がある。
In the above operation, when the
(実施例3)
次に図7を参照して本発明の実施例3につき、説明する。本実施例も実施例1に示された基本構成に起動操作に係る構成を付加したものである。実施例3が前記実施例1と異なるのは、ガス化炉6の起動バーナ63と、起動バーナ63に接続されて燃料の油を供給する油配管65と、油配管65に介装された油量弁57と、溶融炉9の起動バーナ64と、起動バーナ64に接続されて燃料の油を供給する油配管66と、油配管66に介装された油量弁58と、が示され、さらに、制御弁48よりも上流側の配管27を起動バーナ63に接続する燃焼用空気配管71と、燃焼用空気配管71に介装された連動弁52と、連動弁52の上流側の燃焼用空気配管71を起動バーナ64に接続する燃焼用空気配管72と、燃焼用空気配管72に介装された連動弁53と、制御弁33と配管27の接続点の間の配管21bに介装された弁51と、配管26に介装された手動弁60と、手動弁60下流側の配管26に分岐して接続され末端が大気に開放された空気吸引配管2と、空気吸引配管2に介装された手動弁70と、が設けられている点である。油量弁58と連動弁53はリンク機構で連動しており、油量弁57と連動弁52もリンク機構で連動している。他の構成は実施例1と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
(Example 3)
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the configuration related to the start operation is added to the basic configuration shown in the first embodiment. The third embodiment differs from the first embodiment in that the
上記システムの定常状態での運転は、前記実施例1で述べたとおりである。以下、本実施例の起動操作につき、説明する。本実施例の起動操作は次の手順により行われる。1)誘引送風機16、送風機19、循環送風機30など必要機器を起動。
2)ガス化炉6への過剰な酸素の供給を防止するため、弁51を全閉。
3)制御弁48を所定の開度に設定。
4)手動弁60を全閉。
5)手動弁70を全開。
6)起動バーナ64に点火、油量を徐々に増加させる。油量弁58と連動弁53はリンク機構で連動しており、油量の増減に伴って連動弁53の開度も増減し、油量に対応した空気が起動バーナ64に供給される。
7)起動バーナ63に点火、油量を徐々に増加させる。油量弁57と連動弁52もリンク機構で連動しており、油量の増減に伴って連動弁52の開度も増減し、油量に対応した空気が起動バーナ63に供給される。
8)流動層8の温度が所定の温度(例えば約500℃)に達したことを確認後、供給シュート5を通じてごみの供給を開始。
9)ごみ供給量を徐々に増し、ガス化炉6からの可燃性ガス、チャーが溶融炉9で燃焼しO2計34の指示値が制御範囲(例えば10%以下)に入ったことを確認。
10)ごみ供給量を徐々に増し、ガス化炉6の流動層温度が上昇し、制御弁33の制御範囲(例えば500℃〜800℃)に入ったことを確認。
11)弁51を徐々に開く。この時、流動層8を流動化しているのは、空気吸引配管2、循環送風機30、配管27、制御弁48及び配管21bを通じて供給された酸素濃度21%の空気である。弁51を徐々に開くとこの空気に配管21aからの酸素が加わり、配管21b内の酸素濃度が徐々に増加し、燃焼反応が活発になるため流動層8の温度が上昇する。その層温度の上昇信号を受けて、制御弁33の開度が自動的に絞られ、配管21b内の酸素濃度が適切な範囲になる様に制御される。
12)起動バーナ63の油量を徐々に絞り消火する。この時、油量弁57に連動する連動弁52も全閉となる。
13)起動バーナ64の油量を徐々に絞りを消火する。この時、油量弁58に連動する連動弁53も全閉になる。
14)手動弁60を徐々に開けると同時に手動弁70を徐々に絞る。最終的に手動弁60を全開、手動弁70を全閉とする。
15)以上の操作により、ごみ専焼ガス化溶融モードに移行。
The operation of the system in a steady state is as described in the first embodiment. Hereinafter, the starting operation of this embodiment will be described. The starting operation of this embodiment is performed according to the following procedure. 1) Activate necessary equipment such as the
2) The valve 51 is fully closed to prevent excessive oxygen supply to the gasifier 6.
3) Set the
4) Fully close the
5) Fully open the
6) The
7) The
8) After confirming that the temperature of the fluidized bed 8 has reached a predetermined temperature (for example, about 500 ° C.), supply of garbage through the supply chute 5 is started.
9) Gradually increase the amount of waste supplied and confirm that combustible gas and char from the gasifier 6 burned in the
10) Confirm that the waste supply amount is gradually increased, the fluidized bed temperature of the gasification furnace 6 has risen, and has entered the control range of the control valve 33 (for example, 500 ° C. to 800 ° C.).
11) Open valve 51 gradually. At this time, the fluidized bed 8 is fluidized by air having an oxygen concentration of 21% supplied through the
12) Gradually reduce the amount of oil in the
13) Slowly extinguish the oil amount of the
14) Open the
15) By the above operation, it shifts to the waste-only firing gasification melting mode.
以上示したように、本実施例では、起動バーナへの燃焼空気供給を吸引大気を用いて行うため、酸素不足による起動バーナ失火を完全に防止できる。 As described above, in this embodiment, since the combustion air is supplied to the start burner using the suction atmosphere, the start burner misfire due to lack of oxygen can be completely prevented.
(実施例4)
次に図8を参照して本発明の実施例4につき、説明する。本実施例も実施例1に示された基本構成に起動操作に係る構成を付加したものである。実施例4が前記実施例3と異なるのは、空気吸引配管2、空気吸引配管2に介装された手動弁70及び配管26に介装された手動弁60が設けられておらず、新たに大気を吸引加圧して送風する送風機55が設けられ、燃焼用空気配管の上流端が配管27ではなく前記送風機55の出側に接続されている点である。他の構成は実施例3と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
Example 4
Next,
本実施例においても、定常状態での運転は、前記実施例1で述べたとおりである。起動操作は次の手順で行われる。
1)誘引送風機16、送風機19、循環送風機30、送風機55など必要機器を起動。
2)ガス化炉6への過剰な酸素の供給を防止するため、弁51を全閉。
3)制御弁48を所定の開度に設定。
4)起動バーナ64に点火、油量を徐々に増加させる。油量弁58と連動弁53はリンク機構で連動しており、油量の増減に伴って連動弁53の開度も増減し、油量に対応した空気が起動バーナ64に供給される。
5)起動バーナ63に点火、油量を徐々に増加させる。油量弁57と連動弁52もリンク機構で連動しており、油量の増減に伴って連動弁52の開度も増減し、油量に対応した空気が起動バーナ63に供給される。
6)流動層8の温度が所定の温度(例えば約500℃)に達したことを確認後、供給シュート5を通じてごみの供給を開始。
7)ごみ供給量を徐々に増し、ガス化炉6からの可燃性ガス、チャーが溶融炉9で燃焼しO2計34の指示値が制御範囲(例えば10%以下)に入ったことを確認。
8)ごみ供給量を徐々に増し、ガス化炉6の流動層温度が上昇し、制御弁33の制御範囲(例えば500℃〜800℃)に入ったことを確認。
9)弁51を徐々に開く。この時、流動層8を流動化しているのは、配管26、循環送風機30、配管27、制御弁48及び配管21bを通じて供給された循環排ガスである。弁51を徐々に開くとこの循環排ガスに配管21aからの酸素が加わり、配管21b内の酸素濃度が徐々に増加し、燃焼反応が活発になるため流動層8の温度が上昇する。その層温度の上昇信号を受けて、制御弁33の開度が自動的に絞られ、配管21b内の酸素濃度が適切な範囲になるように制御される。
10)起動バーナ63の油量を徐々に絞り消火する。この時、油量弁57に連動する連動弁52も全閉となる。
11)起動バーナ64の油量を徐々に絞りを消火する。この時、油量弁58に連動する連動弁53も全閉になる。
12)送風機55を停止する。
13)以上の操作により、ごみ専焼ガス化溶融モードに移行。
Also in the present embodiment, the operation in the steady state is as described in the first embodiment. The starting operation is performed according to the following procedure.
1) Start necessary equipment such as the
2) The valve 51 is fully closed to prevent excessive oxygen supply to the gasifier 6.
3) Set the
4) The
5) The
6) After confirming that the temperature of the fluidized bed 8 has reached a predetermined temperature (for example, about 500 ° C.), supply of garbage through the supply chute 5 is started.
7) Gradually increase the amount of waste supplied and confirm that combustible gas and char from the gasifier 6 burned in the
8) Confirm that the waste supply amount is gradually increased and the fluidized bed temperature of the gasification furnace 6 has risen and entered the control range of the control valve 33 (for example, 500 ° C. to 800 ° C.).
9) Open valve 51 gradually. At this time, the fluidized bed 8 is fluidized by the circulating exhaust gas supplied through the
10) Gradually reduce the amount of oil in the
11) Slowly extinguish the oil amount of the
12) The
13) By the above operation, the mode shifts to the garbage-only firing gasification melting mode.
本実施例においても、起動バーナへの燃焼空気供給を吸引大気を用いて行うため、酸素不足による起動バーナ失火を完全に防止できる。 Also in this embodiment, since the combustion air is supplied to the start burner using the suction atmosphere, the start burner misfire due to lack of oxygen can be completely prevented.
1 酸素発生装置
2 空気吸引配管
3 ボイラ
4 配管
5 供給シュート
6 ガス化炉
7 バイパス弁
8 流動層
9 溶融炉
10 集じん機
11 スラグ排出装置
12a〜12h 煙道
13 ガス急冷塔
14 エアヒータ
15 集じん器
16 誘引送風機
17 煙突
18 ダンパー
19 送風機
20、21a、21b、22、23、24a、24b 配管
25 灰安定化装置
26〜29、40、41、43、46、49,50 配管
30 循環送風機
31、42 温度計
32,35,38,44 制御器
33,36,39,45,47,48 制御弁
34,37 O2計
51 弁
52,53 連動弁
55 送風機
57,58 油量弁
59 配管
60 手動弁
61 バイパス弁
62 手動弁
63 起動バーナ
64 起動バーナ
65 油配管
66 油配管
67,68,69 配管
70 手動弁
71,72 燃焼用空気配管
DESCRIPTION OF
Claims (10)
9. The refuse gasification and melting apparatus according to claim 6, wherein a discharge side is connected to the combustion air piping of the gasification furnace starting burner and the combustion air piping of the melting furnace starting burner separately from the circulation blower. A refuse gasification and melting apparatus, characterized in that a blower connected to the suction side is connected to the atmosphere.
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