(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物を流動層炉からなるガス化炉でガス化し、ガス化炉から排出された未燃ガスを溶融炉に導入して燃焼させ、灰を溶融処理するガス化溶融炉において、
前記ガス化炉から排出された５５０℃から６５０℃である未燃ガスと、前記溶融炉にて灰の融点以上の排ガス温度とされて排出された排ガスとの間で熱交換を行なう熱交換器を設け、前記ガス化炉から排出された未燃ガスを、前記熱交換器により７００℃から９００℃まで温度を上昇させた後に前記溶融炉に導入することを特徴とするガス化溶融炉。
【請求項２】
前記熱交換器は、前記溶融炉の外壁に、前記ガス化炉から排出されたガスを通す通路を設け、未燃ガスと溶融炉内のガスとの熱交換を行なう熱交換器であることを特徴とする請求項１記載のガス化溶融炉。
【請求項３】
前記溶融炉内に導入される二次空気と前記溶融炉から排出された排ガスとの間で熱交換を行なう二次空気用熱交換器を設け、請求項１に記載の熱交換器を、前記二次空気用熱交換器の後段に設置し、二次空気を、前記二次空気用熱交換器により温度を上昇させた後に前記溶融炉に導入することを特徴とする請求項１記載のガス化溶融炉。
【請求項４】
前記二次空気用熱交換器は、前記溶融炉の外壁に設けられた通路を通る二次空気と、溶融炉内のガスとの熱交換を行なう熱交換器であることを特徴とする請求項３記載のガス化溶融炉。
【請求項５】
廃棄物を流動層炉からなるガス化炉でガス化し、ガス化炉から排出された未燃ガスを溶融炉に導入して燃焼させ、灰を溶融処理するガス化溶融方法において、
前記ガス化炉から排出された５５０℃から６５０℃である未燃ガスと、前記溶融炉にて灰の融点以上の排ガス温度とされて排出された排ガスとの間で熱交換器により熱交換を行ない、該熱交換により前記ガス化炉から排出された未燃ガスを７００℃から９００℃まで温度を上昇させた後に前記溶融炉に導入することを特徴とするガス化溶融方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス化溶融炉およびガス化溶融方法に係り、特に一般廃棄物等の発熱量が比較的低い廃棄物をガス化し、その後高温で燃焼させ、灰および飛灰を溶融処理するガス化溶融炉およびガス化溶融方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般廃棄物をガス化炉でガス化し、生成された未燃ガス、チャー、タール等を溶融炉で高温で燃焼させ、溶融処理するガス化溶融システムが知られている。このシステムでは、発熱量が低い廃棄物を燃焼させ、灰の溶融温度まで燃焼温度を上げるために、二次空気、一次空気の予熱が行われている。二次空気、一次空気の予熱できる温度の上限は伝熱管の材質により決定され、５００℃から９００℃といわれている。また、ガス化炉が流動層式の場合、流動層の温度が６００℃を超えると、ガス化する量の変動が多くなるため、流動層の温度を６００℃以下に制御する必要がある。投入された流動空気（一次空気）は流動層内で一般廃棄物を一部燃焼させ、流動層温度を維持する。
【０００３】
従って、一次空気である流動空気温度の上限は、２００℃から３００℃程度である。これ以上であると、流動層の温度が６００℃を超えてしまう。水分量の多い一般廃棄物では、燃料である一般廃棄物中の水分蒸発に熱量を要し、これらのみでは、熱量が不足する。排ガスを灰の溶融温度まで上昇させるために、補助燃料を必要とする場合が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排ガスを灰の溶融温度まで上昇させるのに、補助燃料を投入することは、省エネルギーの要請に反することになる。そのため、排ガスの温度を、補助燃料を必要とせずに、一般廃棄物のもつ熱量のみで灰の溶融温度まで上昇させることができるガス化溶融システムの確立が要望されている。
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、廃棄物をガス化し、生成された未燃ガス等を、補助燃料を使用せずに燃焼させて、灰の溶融温度まで上昇させることができるガス化溶融炉およびガス化溶融方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明のガス化溶融炉は、廃棄物を流動層炉からなるガス化炉でガス化し、ガス化炉から排出された未燃ガスを溶融炉に導入して燃焼させ、灰を溶融処理するガス化溶融炉において、前記ガス化炉から排出された５５０℃から６５０℃である未燃ガスと、前記溶融炉にて灰の融点以上の排ガス温度とされて排出された排ガスとの間で熱交換を行なう熱交換器を設け、前記ガス化炉から排出された未燃ガスを、前記熱交換器により７００℃から９００℃まで温度を上昇させた後に前記溶融炉に導入することを特徴とするものである。
本発明の一態様は、前記熱交換器は、前記溶融炉の外壁に、前記ガス化炉から排出されたガスを通す通路を設け、未燃ガスと溶融炉内のガスとの熱交換を行なう熱交換器であることを特徴とする。
本発明の一態様は、前記溶融炉内に導入される二次空気と前記溶融炉から排出された排ガスとの間で熱交換を行なう二次空気用熱交換器を設け、請求項１に記載の熱交換器を、前記二次空気用熱交換器の後段に設置し、二次空気を、前記二次空気用熱交換器により温度を上昇させた後に前記溶融炉に導入することを特徴とする。
本発明の一態様は、前記二次空気用熱交換器は、前記溶融炉の外壁に設けられた通路を通る二次空気と、溶融炉内のガスとの熱交換を行なう熱交換器であることを特徴とする。
本発明のガス化溶融方法は、廃棄物を流動層炉からなるガス化炉でガス化し、ガス化炉から排出された未燃ガスを溶融炉に導入して燃焼させ、灰を溶融処理するガス化溶融方法において、前記ガス化炉から排出された５５０℃から６５０℃である未燃ガスと、前記溶融炉にて灰の融点以上の排ガス温度とされて排出された排ガスとの間で熱交換器により熱交換を行ない、該熱交換により前記ガス化炉から排出された未燃ガスを７００℃から９００℃まで温度を上昇させた後に前記溶融炉に導入することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガス化溶融炉の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す図である。図１に示すように、ガス化溶融炉は、廃棄物を部分燃焼させて廃棄物のガス化を行なうガス化炉１と、ガス化炉１にて生成された未燃ガス、チャー、タール等を高温で燃焼させて灰分を溶融させる溶融炉２と、溶融炉２の後段に設置されガス化炉１から排出された未燃ガス等を昇温するための熱交換器３と、熱交換器３の後段に設置され溶融炉２に供給する二次空気を昇温するための熱交換器４とを備えている。
【０００７】
ガス化炉１は、砂等の流動媒体を流動させながら廃棄物の熱分解ガス化を行なう流動層炉である。流動空気は、一次送風機６で昇圧された後、蒸気式一次空気予熱器７で昇温され、ガス化炉１に供給される。ガス化炉１では、ごみが一部燃焼し、その熱で可燃分がガス化する。ガス化炉１から排出される未燃ガスは、５５０℃から６５０℃であり、熱交換器３を通り、７００℃から９００℃まで昇温される。昇温した未燃ガスは、溶融炉２に入り高温で燃焼する。溶融したスラグは溶融炉２から排出される。排ガスも溶融炉２から排出され、前記熱交換器３へ入る。熱交換器３にて熱交換を行い、排ガスの熱を未燃ガスに移行し、さらに排ガスは熱交換器４に入る。熱交換器４にて熱交換を行い、排ガスの熱を二次空気に移行する。排ガスは、その後更に熱を回収するためにボイラに入る。
【０００８】
二次空気は、二次送風機９で昇圧された後、蒸気式二次空気予熱器１０で昇温され、その後、熱交換器４に流入する。ここで、二次空気は昇温された後、溶融炉２に入り、燃焼用空気として供される。
【０００９】
本実施例によれば、ガス化炉１から排出された未燃ガスは、熱交換器３にて、溶融炉２から排出された排ガスとの間で熱交換を行って昇温される。また溶融炉２に供給される二次空気は、熱交換器４にて、溶融炉２から排出された排ガスとの間で熱交換を行って昇温される。したがって、溶融炉２内でガス、チャー等を高温で燃焼させることができ、補助燃料なしで灰の融点以上の排ガス温度とすることができる。
【００１０】
図２は本発明の第２の実施形態を示す図である。図２に示すように、ガス化溶融炉は、廃棄物を部分燃焼させて廃棄物のガス化を行なうガス化炉１と、ガス化炉１にて生成された未燃ガス、チャー、タール等を高温で燃焼させて灰分を溶融させる溶融炉２と、溶融炉２の後段に設置され溶融炉２に供給する二次空気を昇温するための熱交換器１３と、熱交換器１３の後段に設置されガス化炉１から排出された未燃ガス等を昇温するための熱交換器１４とを備えている。
【００１１】
ガス化炉１および溶融炉２の構成は、図１に示す実施例と同様である。流動空気は、一次送風機６で昇圧された後、蒸気式一次空気予熱器７で昇温され、ガス化炉１に供給される。ガス化炉１では、ごみが一部燃焼し、その熱で可燃分がガス化する。ガス化炉１から排出される未燃ガスは、５５０℃から６５０℃であり、熱交換器１４を通り、７００℃から９００℃まで昇温される。昇温した未燃ガスは溶融炉２に入り高温で燃焼する。溶融したスラグは溶融炉２から排出される。
【００１２】
一方、溶融炉２から排出された排ガスは、熱交換器１３を通った後、熱交換器１４を通り、その後、更に熱を回収するためのボイラに入る。二次空気は、二次送風機９で昇圧された後、蒸気式二次空気予熱器１０で昇温され、その後、熱交換器１３に流入する。ここで、二次空気は昇温された後、溶融炉２に入り、燃焼用空気として供される。
【００１３】
本実施例によれば、溶融炉２に供給される二次空気は、熱交換器１３にて、溶融炉２から排出された排ガスとの間で熱交換を行って昇温される。またガス化炉１から排出された未燃ガスは、熱交換器１４にて、熱交換器１３から排出された排ガスとの間で熱交換を行って昇温される。したがって、溶融炉２内でガス、チャー等を高温で燃焼させることができ、補助燃料なしで灰の融点以上の排ガス温度とすることができる。
【００１４】
図３は、溶融炉自体を熱交換器として構成し、未燃ガスと排ガスの熱交換をする場合の実施例を示す。図３に示すように、溶融炉２は、斜線部分２１と、白抜きの部分２２とから構成されている。斜線部分２１は、未燃ガスと排ガスとが熱交換をしない部分である。通常は、これらの部分は、キャスタブルかボイラの水管、もしくは水冷管により構成される。ノズル２３より上部の白抜きの部分２２は、二重管となっていて、内部を未燃ガスが流れ、排ガスと熱交換し、未燃ガスの温度を上昇させる。ガス化炉１を出た未燃ガスは、溶融炉２に設置したノズル２３から投入される。未燃ガスは、矢印で示すように、二重管の内部を移動し、溶融炉２の上部にあるノズル２４より炉内に噴出する。二次空気は、炉上部にある二次空気ノズル２５より、溶融炉内に投入される。このフローは、図１に示す例に該当する。
【００１５】
図４は、溶融炉自体を熱交換器として構成し、二次空気と排ガスの熱交換をする場合の実施例を示す。図４に示すように、被加熱側を未燃ガスではなく、二次空気として利用してもよい。その場合、排ガスと未燃ガスの熱交換器は、溶融炉の出口に設ける。このフローは、図２に示す例に該当する。図３の実施例では、ノズル２３より未燃ガスを投入したが、図４の実施例では、ノズル２３より二次空気を投入する。二次空気は、矢印で示すように、二重管の内部を移動しながら昇温し、炉上部にある二次空気ノズル２５より、溶融炉内に投入される。未燃ガスは、溶融炉頂部のノズル２６より、炉内に供給される。
【００１６】
排ガスと未燃ガスとの熱交換器に着目した場合、図１の実施例と図２の実施例を比較すると、図２の実施例の長所は、排ガス温度が高温である熱交換器１３にて、被加熱側の２次空気の温度を、図１の実施例における被加熱側の未燃ガス温度に比べて低く設定することが可能な点である。その結果、熱交換器の伝熱面積は増加するが管壁温度を下げることが可能となり、熱交換器の延命化を図れる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、都市ごみ等の一般廃棄物を燃焼させる際に、補助燃料なしで灰の融点以上の排ガス温度とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス化溶融炉の第１の実施形態を示すフロー図である。
【図２】本発明に係るガス化溶融炉の第２の実施形態を示すフロー図である。
【図３】溶融炉自体を熱交換器として構成し、未燃ガスと排ガスの熱交換をする場合の実施例を示す断面図である。
【図４】溶融炉自体を熱交換器として構成し、二次空気と排ガスの熱交換をする場合の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    ガス化炉
２    溶融炉
３，４，１３，１４    熱交換器
６    一次送風機
７    蒸気式一次空気予熱器
９    二次送風機
１０    蒸気式二次空気予熱器
２３，２４，２６    ノズル
２５    ２次空気ノズル
【図１】
0003698542.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003698542.tif 000004
【図４】
0003698542.tif 000005