(57)【要約】【課題】  旋回溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大できる旋回式溶融炉の燃焼方法及び旋回式溶融炉を提供する。【解決手段】  ガス化炉５からの熱分解残渣を含む熱分解ガスａが通流する流路７が連結され、熱分解残渣を含む熱分解ガスａを筒状の炉内３に供給するための熱分解ガスノズル９、筒状の炉内３の内周面の周方向に沿って熱分解ガスａを燃焼させるための主燃焼用空気を噴出して供給する主燃焼用空気ノズルと炉内の温度を上昇させるために供給された補助燃料を燃焼させるための補助燃料燃焼用空気を供給する補助燃料燃焼用空気ノズルとを兼ねた燃焼用空気ノズル１１を備えた旋回式溶融炉１とし、筒状の炉内３の内周面の周方向に沿って主燃焼用空気と補助燃料燃焼用空気とを兼ねた燃焼用空気ｂを噴出して供給する。【選択図】        図１
2006125664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の炉内に旋回流を形成し、ガス化炉からの熱分解残渣を含む熱分解ガスに、該熱分解ガスを燃焼するための主燃焼用空気を供給して燃焼させると共に灰を溶融する旋回式溶融炉の燃焼方法であり、
炉内の温度を上昇させるため、補助燃料と、該補助燃料を燃焼させるための補助燃料燃焼用空気とを供給し、少なくとも該補助燃料燃焼用空気を前記旋回流の旋回方向で炉内に供給することを特徴とする旋回式溶融炉の燃焼方法。
【請求項２】
前記補助燃料燃焼用空気は、前記主燃焼用空気の予め設定した供給量に該補助燃料燃焼用空気の予め設定した供給量を加算することで前記主燃焼用空気と共に炉内に供給することを特徴とする請求項１に記載の旋回式溶融炉の燃焼方法。
【請求項３】
前記熱分解残渣を含む熱分解ガスを筒状の炉内の周面の周方向に沿って噴出することにより前記旋回流を形成し、前記補助燃料を、前記熱分解残渣を含む熱分解ガスと共に炉内に供給することを特徴とする請求項１または２に記載の旋回式溶融炉の燃焼方法。
【請求項４】
ガス化炉からの熱分解残渣を含む熱分解ガスが通流する流路が連結され、熱分解残渣を含む熱分解ガスを筒状の炉内に供給するための熱分解ガス供給部と、前記筒状の炉内の内周面の周方向に沿って熱分解ガスを燃焼させるための主燃焼用空気を噴出して供給する主燃焼用空気ノズルと、前記炉内の温度を上昇させるために供給された補助燃料を燃焼させるための補助燃料燃焼用空気を供給する補助燃料燃焼用空気ノズルとを備えた旋回式溶融炉であり、
前記補助燃料燃焼用空気ノズルは、前記筒状の炉内の内周面の周方向に沿って補助燃料燃焼用空気を噴出して供給することを特徴とする旋回式溶融炉。
【請求項５】
前記主燃焼用空気ノズルが前記補助燃料燃焼用空気ノズルを兼ね、該補助燃料燃焼用空気ノズルを兼ねた主燃焼用空気ノズルは、該主燃焼用空気ノズルに空気を供給する空気供給手段によって、主燃焼用空気の予め設定した供給量に補助燃料燃焼用空気の予め設定した供給量を加算した量の空気を供給してなることを特徴とする請求項４に記載の旋回式溶融炉。
【請求項６】
ごみを燃焼させて熱分解ガスを生成するガス化炉と、熱分解残渣を含む熱分解ガスが通流する熱分解ガス流路を介して前記ガス化炉に連結された旋回式溶融炉と、該旋回式溶融炉に対して補助燃料を供給する補助燃料ノズルとを備え、
前記旋回式溶融炉として請求項４または５に記載の旋回式溶融炉を備えたことを特徴とするごみガス化溶融システム。
【請求項７】
前記補助燃料ノズルが、前記ガス化炉の熱分解ガス流路の連結部分または前記熱分解ガス流路に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のごみガス化溶融システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋回式溶融炉の燃焼技術に係り、特に、ガス化炉からの熱分解ガスを燃焼させると共に灰を溶融するための旋回式溶融炉の燃焼技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般ごみや産業廃棄物などのごみを処理するため、ごみ熱分解ガス化溶融システムが考えられている。ごみ熱分解ガス化溶融システムは、ごみをガス化炉で部分燃焼させることによって熱分解してガス化し、さらに、ガス化炉で生成した熱分解ガス及び未燃カーボンや灰を主成分とするチャーなどの熱分解残渣を溶融炉で燃焼させることで、灰が溶融可能となるような高温場を得て灰を溶融しスラグ化するものである。このような過程で、ごみは減容化され、ダイオキシン類は高温場で分解され無害化される。
【０００３】
ところで、溶融炉において、ごみのエネルギーのみで炉内の温度を灰の融点以上にするためには、溶融炉の熱負荷を上げて、入熱に対して放散熱量の割合を減少させる必要がある。溶融炉の熱負荷を上げるためには溶融炉を小型化する方法がある。しかし、溶融炉を小型化するとガス化炉で生成した熱分解ガスや熱分解残渣の燃焼に必要な溶融炉内での滞留時間が確保できなくなる。このため、溶融炉を小型化すると、熱分解ガスやチャーなどの熱分解残渣が未燃状態で溶融炉から排出されることになり、溶融炉内での燃焼効率が低下し、溶融炉内の温度が低下してしまう。
【０００４】
このような問題に対する対策として、溶融炉として炉内に旋回流を形成する旋回式溶融炉を採用し、溶融炉を小型化しても滞留時間を確保できるようにしている。しかし、旋回式溶融炉を用いて溶融炉を小型化することで燃焼効率の上昇を図っても、ごみのエネルギーのみで溶融炉の温度を灰の融点以上にできない場合がある。それは、ごみの処理量が比較的少ない場合や処理するごみの種類によってごみの発熱量が比較的少ない場合といったように、溶融炉へ投入される入熱の絶対量が溶融炉の温度を灰の融点以上にできない程度の小さなものである場合である。
【０００５】
このように入熱の絶対量が小さい場合であっても溶融炉の温度を灰の融点以上に上昇できるようにするため、従来の旋回式溶融炉では、補助燃料燃焼用バーナを設置し、補助燃料の燃焼により溶融炉の温度上昇を図っている。従来の旋回式溶融炉に設置される補助燃料燃焼用バーナは、局部的な熱負荷の上昇を防止するため、筒状の旋回式溶融炉の中心軸方向に向けて補助燃料や補助燃料燃焼用空気を噴出するように取付けられる（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５４９１３号公報（第２頁、第１、６図）
【特許文献２】特開２００２−２８６２１０号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
補助燃料燃焼用バーナからの補助燃料や補助燃料燃焼用空気は、旋回式溶融炉の炉内の内壁面に沿って流れる旋回流とは独立して炉内の中心軸部分を通って炉の出口部に向かう方向に噴出される。このため、補助燃料燃焼用バーナからの補助燃料や補助燃料燃焼用空気は、旋回流となっている熱分解ガスなどに比べて旋回式溶融炉の炉内での滞留時間が短くなり、旋回式溶融炉の大きさによっては補助燃料を蒸発させて燃焼させるのに必要な時間が確保できない場合がある。この場合、例えば、溶融炉の出口部や溶融炉よりも後流に設けられた２次燃焼室などで補助燃料の燃焼が完結することになり、補助燃料の燃焼を行っても旋回式溶融炉の温度を灰の融点以上に上昇させることができない場合がある。
【０００８】
補助燃料の燃焼により旋回式溶融炉の温度を灰の融点以上に上昇させるため、さらに多量の補助燃料を供給することが考えられる。しかし、過剰の補助燃料を供給すると、補助燃料の消費が増大してしまうことにより、燃料費の増大などを招く。また、旋回式溶融炉の出口部や２次燃焼室で補助燃料の燃焼が起こることによる局部的な熱負荷により、旋回式溶融炉の出口部や２次燃焼室に他の部分よりも温度が高い高温領域が形成され、その部分の耐火材が溶損するなどの問題が生じる可能性もある。したがって、過剰の補助燃料を供給しなくても補助燃料の燃焼により溶融炉の温度を灰の融点以上に上昇させるため、旋回溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大させる必要がある。
【０００９】
本発明の第１の課題は、旋回溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大することにある。
【００１０】
また、例えば低ＮＯｘ燃焼を行なう必要性などの理由で、溶融炉へ供給される全空気量が制限される場合がある。この場合、溶融炉の温度を灰の融点以上にするために不足する熱量を補うために補助燃料燃焼用バーナを使用するとき、補助燃料を燃焼するための補助燃料燃焼用空気の分だけ、熱分解ガスなどの燃焼のために供給する主燃焼用空気の供給量を減らす必要がある。しかし、主燃焼用空気の供給量を減らすと、主燃焼用空気の吹き込み流速が低下し、炉内での熱分解ガスや熱分解残渣などと主燃焼用空気との混合性の低下により混合不良を生じ、熱分解ガスや熱分解残渣などの燃焼効率が低下してしまう。したがって、熱分解ガスや熱分解残渣などの燃焼効率の低下を抑制するため、補助燃料を燃焼するのに補助燃料燃焼用空気を供給するときの熱分解ガスや熱分解残渣などと主燃焼用空気との混合性の低下を抑制する必要がある。
【００１１】
本発明の第２の課題は、旋回溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大すると共に、補助燃料燃焼用空気を供給したときの熱分解ガスや熱分解残渣などと主燃焼用空気との混合性の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の旋回式溶融炉の燃焼方法は、筒状の炉内に旋回流を形成し、ガス化炉からの熱分解残渣を含む熱分解ガスに、この熱分解ガスを燃焼するための主燃焼用空気を供給して燃焼させると共に灰を溶融する旋回式溶融炉の燃焼方法であり、炉内の温度を上昇させるため、補助燃料と、この補助燃料を燃焼させるための補助燃料燃焼用空気とを供給し、少なくともこの補助燃料燃焼用空気を旋回流の旋回方向で炉内に供給することにより上記第１の課題を解決する。
【００１３】
このような旋回式溶融炉の燃焼方法とすれば、補助燃料燃焼用空気が旋回流となって流れることで補助燃料燃焼用空気の炉内での滞留時間が長くなり、旋回式溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大できる。
【００１４】
また、補助燃料燃焼用空気は、主燃焼用空気の予め設定した供給量にこの補助燃料燃焼用空気の予め設定した供給量を加算することで主燃焼用空気と共に炉内に供給することにより上記第２の課題を解決する。
【００１５】
このような旋回式溶融炉の燃焼方法とすれば、溶融炉の主燃焼用空気の量と補助燃料燃焼用空気の量が同量であるか、または、補助燃料燃焼用空気の量の方が多くなっても、補助燃料燃焼用空気は主燃焼用空気と共に炉内に供給されるため、炉内に供給される空気の流速が低下することはない。したがって、旋回式溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大すると共に、補助燃料燃焼用空気を供給したときの熱分解ガスや熱分解残渣などと主燃焼用空気との混合性の低下を抑制できる。
【００１６】
さらに、熱分解残渣を含む熱分解ガスを筒状の炉内の周面の周方向に沿って噴出することにより旋回流を形成し、補助燃料を、熱分解残渣を含む熱分解ガスと共に炉内に供給する旋回式溶融炉の燃焼方法とすれば、補助燃料も旋回流を形成するため、炉内で補助燃料が燃焼する割合をより増大できる。
【００１７】
また、上記のような燃焼方法を行う旋回式溶融炉として、本発明の旋回式溶融炉は、ガス化炉からの熱分解残渣を含む熱分解ガスが通流する流路が連結され、熱分解残渣を含む熱分解ガスを筒状の炉内に供給するための熱分解ガス供給部と、筒状の炉内の内周面の周方向に沿って熱分解ガスを燃焼させるための主燃焼用空気を噴出して供給する主燃焼用空気ノズルと、炉内の温度を上昇させるために供給された補助燃料を燃焼させるための補助燃料燃焼用空気を供給する補助燃料燃焼用空気ノズルとを備えた旋回式溶融炉であり、補助燃料燃焼用空気ノズルは、筒状の炉内の内周面の周方向に沿って補助燃料燃焼用空気を噴出して供給する構成とする。
【００１８】
さらに、主燃焼用空気ノズルが前記補助燃料燃焼用空気ノズルを兼ね、この補助燃料燃焼用空気ノズルを兼ねた主燃焼用空気ノズルは、この主燃焼用空気ノズルに空気を供給する空気供給手段によって、主燃焼用空気の予め設定した供給量に補助燃料燃焼用空気の予め設定した供給量を加算した量の空気を供給する構成とする。
【００１９】
また、本発明のごみガス化溶融システムは、ごみを燃焼させて熱分解ガスを生成するガス化炉と、熱分解残渣を含む熱分解ガスが通流する熱分解ガス流路を介して前記ガス化炉に連結された旋回式溶融炉と、この旋回式溶融炉に対して補助燃料を供給する補助燃料ノズルとを備え、旋回式溶融炉として上記いずれかの旋回式溶融炉を備えた構成とする。
【００２０】
さらに、補助燃料ノズルが、ガス化炉の熱分解ガス流路の連結部分または熱分解ガス流路に設けられている構成とすることで、補助燃料を、熱分解残渣を含む熱分解ガスと共に旋回式溶融炉の炉内に供給して旋回流を形成できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、旋回溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大できる。また、旋回溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大すると共に、補助燃料燃焼用空気を供給したときの熱分解ガスや熱分解残渣などと主燃焼用空気との混合性の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を適用してなる旋回式溶融炉の燃焼方法、旋回式溶融炉及びごみガス化溶融システムの一実施形態について図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる旋回式溶融炉及びごみガス化溶融システムの概略構成と動作を模式的に示す図である。図２は、本発明を適用してなる旋回式溶融炉の概略構成と動作を模式的に示す図である。図３は、本発明を適用してなる旋回式溶融炉と従来の旋回式溶融炉の補助燃料使用量を比較した一例を示す図である。
【００２３】
本実施形態の旋回式溶融炉１は、図１及び図２に示すように、円筒状の炉を斜めに傾斜させて設置したものであり、上方に位置する端部が、未燃カーボンや灰を主成分とするチャーなどの熱分解残渣を含む熱分解ガスａの入口側、下方に位置する端部が炉内３で生じた燃焼排ガスの出口側になっている。したがって、旋回式溶融炉１の入口側の端部には、ガス化炉５からの熱分解残渣を含む熱分解ガスａが通流する熱分解ガス流路７が連結されている熱分解ガス供給部となる熱分解ガスノズル９を有している。さらに、旋回式溶融炉１の上方に位置する端部には、熱分解ガスノズル９よりも出口側の端部側、つまり、旋回式溶融炉１の炉内３のガスなどの流れに対して熱分解ガスノズル９よりも下流側に、燃焼用空気ノズル１１を有している。
【００２４】
旋回式溶融炉１の熱分解ガスノズル９は、管状の熱分解ガスノズル９を円筒状の旋回式溶融炉１の内周面つまり炉内３の周面の接線方向に沿って延在させた状態で設けられている。このため、熱分解ガスノズル９は、熱分解残渣を含む熱分解ガスａを炉内３の周面の周方向に沿って吹き出すことになる。
【００２５】
本実施形態の旋回式溶融炉１の燃焼用空気ノズル１１は、旋回式溶融炉１における熱分解ガスを燃焼させるための主燃焼用空気を噴出して供給する主燃焼用空気ノズルと、炉内３の温度を上昇させるために供給された補助燃料を燃焼させるための補助燃料燃焼用空気を供給する補助燃料燃焼用空気ノズルとを兼ねている。このような燃焼用空気ノズル１１は、熱分解ガスノズル９と同様に、管状の燃焼用空気ノズル１１を円筒状の旋回式溶融炉１の炉内３の周面の接線方向に沿って延在させた状態で設けられている。このため、燃焼用空気ノズル１１は、主燃焼用空気や補助燃料燃焼用空気となる燃焼用空気ｂを炉内３の周面の周方向に沿って噴出することになる。
【００２６】
このように熱分解ガスノズル９や燃焼用空気ノズル１１が旋回式溶融炉１の炉内３の周面の周方向に沿って熱分解ガスａや燃焼用空気ｂを吹き出すことによって、旋回式溶融炉１の炉内３には、炉内３の周面の周方向に沿って旋回しながら旋回式溶融炉１の入口側の端部から出口側の端部に向かう旋回流ｃが形成される。
【００２７】
燃焼用空気ノズル１１は、燃焼用空気を燃焼用空気ノズル１１に供給するための通風機１３などの空気供給手段に送気管路１５を介して連結されている。空気供給手段となる通風機１３は、図示していない制御手段などにより、送気量を調整することで、燃焼用空気ノズル１１から噴出する燃焼用空気の量を調整できるようになっている。ごみのエネルギーのみで旋回式溶融炉１の炉内３の温度を灰の融点以上にできる場合、空気供給手段となる通風機１３は、熱分解ガスや熱分解残渣を燃焼させるのに必要な予め設定された量の空気、つまり主燃焼用空気として必要な量の燃焼用空気ｂを燃焼用空気ノズル１１から噴出させる。
【００２８】
一方、ごみの処理量が比較的少ない場合や処理するごみの種類によってごみの発熱量が比較的少ない場合といったように、溶融炉へ投入される入熱の絶対量が溶融炉の温度を灰の融点以上にできない程度の小さなものであるため、ごみのエネルギーのみで旋回式溶融炉１の炉内３の温度を灰の融点以上にできない場合、旋回式溶融炉１の炉内３の温度を、灰を溶融できる温度以上に上昇させるため補助燃料の燃焼を行う。このとき、空気供給手段となる通風機１３は、熱分解ガスや熱分解残渣を燃焼させるのに必要な予め設定された量の空気、つまり主燃焼用空気として必要な量の空気と、補助燃料を燃焼させるのに必要な予め設定された量の空気、つまり補助燃料燃焼用空気として必要な量の空気とを合わせた量の燃焼用空気ｂを燃焼用空気ノズル１１から噴出させる。
【００２９】
このような旋回式溶融炉１を備えた本実施形態のごみガス化溶融システム１７は、図１に示すように、旋回式溶融炉１に対して、旋回式溶融炉１に供給される熱分解残渣を含む熱分解ガスを生成する流動床式のガス化炉５を組み合わせた構成となっている。
【００３０】
さらに、ごみガス化溶融システム１７は、旋回式溶融炉１の後流に、旋回式溶融炉１の出口側の端部と連通し、旋回式溶融炉１で生じた燃焼排ガスを完全燃焼するための２次燃焼室１９を、２次燃焼室１９の後流に、２次燃焼室１９からの燃焼排ガスから熱回収するための熱交換器２１を有する廃熱ボイラ２３を備えている。また、ごみガス化溶融システム１７は、廃熱ボイラ２３の後流に、廃熱ボイラ２３と排ガス流路２５を介して連通し、ダイオキシン類の再合成を抑制するための排ガス温度減温装置２７を、排ガス温度減温装置２７の後流に、排ガス温度減温装置２７と排ガス流路２９を介して連通し、燃焼排ガスに同伴するダストｄを捕集してダスト排出路３０を介して排出する捕集手段である集塵装置３１を、そして、排ガス流路３３を介して集塵装置３１と連結され、集塵装置３１から排ガスを排出するための煙突３５などを備えている。
【００３１】
流動床式のガス化炉５は、炉内の底部に、流動化空気ｅを供給する流動化空気供給管路３７に連結された散気管３９を有している。また、流動床式のガス化炉５は、一般ごみや産業廃棄物などのごみ４１を投入するホッパ４３、ホッパ４３に投入されたごみ４１をガス化炉５内に搬送するための給塵装置４５などを有している。ガス化炉５は、上部が熱分解ガス流路７を介して旋回式溶融炉１の入口側の端部に設けられた熱分解ガスノズル９に連結されている。
【００３２】
本実施形態のごみガス化溶融システム１７では、熱分解ガス流路７に、例えば灯油などの補助燃料ｆを、熱分解ガス流路７を介して旋回式溶融炉１に供給するための補助燃料供給手段となる補助燃料ノズル４７が設けられている。補助燃料ノズル４７には、補助燃料供給管路４９が連結されており、補助燃料供給管路４９は、図示していない補助燃料の供給手段に連結されている。
【００３３】
このような本実施形態のごみガス化溶融システム１７では、ホッパ４３の投入されたごみ４１は、給塵装置４５により流動床式のガス化炉５へ供給され、ガス化炉５の底部に設置された散気管３９からの流動化空気ｅにより流動媒体と共に流動化する。この過程で、ごみ４１は、部分燃焼により熱分解されることで、熱分解ガス、未燃カーボンや灰を主成分とするチャーといった熱分解残渣を生成する。生成した熱分解残渣を含む熱分解ガスａは、熱分解ガス流路７を介して旋回式溶融炉１へ送られる。旋回式溶融炉１では、熱分解残渣及び熱分解ガスは、燃焼用空気ノズル１１から供給される空気ｂと反応し燃焼すると共に、灰は溶融しスラグｇとなって、旋回式溶融炉１の出口側の端部に設けられたスラグ回収路５１を介して回収される。
【００３４】
このとき、ごみの処理量が比較的少ない場合や処理するごみの種類によってごみの発熱量が比較的少ない場合といったように、ごみのエネルギーのみで旋回式溶融炉１の炉内３の温度を灰の融点以上にできない場合、本実施形態のごみガス化溶融システム１７では、補助燃料ｆを補助燃料ノズル４７から熱分解ガス流路７に噴出して供給すると共に、熱分解ガスや熱分解残渣を燃焼させるのに必要な主燃焼用空気として予め設定された空気の量と、補助燃料を燃焼させるのに必要な補助燃料燃焼用空気として予め設定された空気の量とを合わせた量の燃焼用空気ｂを燃焼用空気ノズル１１から旋回式溶融炉１の炉内３に噴出して供給する。したがって、旋回式溶融炉１の炉内３に供給される主燃焼用空気と補助燃料燃焼用空気とを合わせた全ての燃焼用空気は、旋回式溶融炉１の炉内３の周面に沿って旋回する旋回流となって流れる。
【００３５】
このように、本実施形態の旋回式溶融炉の燃焼方法、この燃焼方法により補助燃料の燃焼を行う旋回式溶融炉１、そして、旋回式溶融炉１を備えたごみガス化溶融システム１７では、補助燃料の燃焼に用いられる補助燃料燃焼用空気は、旋回式溶融炉１の炉内３の周面に沿って旋回する旋回流となって流れる。このため、補助燃料を燃焼させるのに用いられる空気の炉内３での滞留時間が、炉の中心軸に沿う方向に補助燃料燃焼用空気を噴出する従来の旋回式溶融炉に比べて長くなる。したがって、旋回式溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大できる。
【００３６】
さらに、旋回式溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大できることにより、灰の溶融能力が向上し、灰のスラグ化率を向上できる。加えて、旋回式溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大できることにより、旋回式溶融炉の温度を灰が溶融する温度以上に昇温するための補助燃料の使用量を低減できる。
【００３７】
ここで、旋回式溶融炉の温度を灰が溶融する温度以上に昇温するための補助燃料の使用量を、本実施形態の旋回式溶融炉１を実施例とし、従来の炉の中心軸に沿う方向に補助燃料燃焼用バーナを設けた旋回式溶融炉を用いた比較例１とし、そして、炉の中心軸に沿う方向に補助燃料燃焼用空気を噴出する補助燃料燃焼用空気ノズルを設けると共にガス化炉と旋回式溶融炉との間の熱分解ガス流路に補助燃料ノズルを設けた旋回式溶融炉を用いた比較例２として比較した。この結果、図３に示すように、比較例１における補助燃料の使用量を１００％としたとき、比較例２のように補助燃料と補助燃料燃焼用空気の供給位置を変えても、補助燃料燃焼用空気を炉の中心軸に沿う方向に噴出していると、比較例１に対して補助燃料の使用量が約９０％程度といったように、ほとんど補助燃料の使用量を低減できていない。これに対し、本実施形態の旋回式溶融炉１を用いた実施例では、比較例１に対して補助燃料の使用量が５０％以下といったように、補助燃料の使用量を低減できる。
【００３８】
このように本実施形態では補助燃料の使用量を低減できるため、旋回式溶融炉の温度を灰の融点以上に上昇させるのに過剰の補助燃料を供給する必要をなくすことができる。このため、補助燃料の消費の増大を抑制でき、燃料費の増大などを抑制できる。さらに、旋回式溶融炉の炉内で補助燃料の燃焼が完結するようにできるため、旋回式溶融炉の出口部や旋回式溶融炉よりも後流に設けられた２次燃焼室などで補助燃料の燃焼が完結するのを防ぐことができる。これにより、旋回式溶融炉の出口部や２次燃焼室で補助燃料の燃焼が完結することによる局部的な熱負荷により、旋回式溶融炉の出口部や２次燃焼室に他の部分よりも温度が高い高温領域が形成されるのを抑制でき、その部分の耐火材が溶損するといった問題が生じるのを抑制できる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、ごみの熱分解反応が完結し、酸素濃度がほぼゼロとなるガス化炉５と旋回式溶融炉１との間の熱分解ガス流路７へ、灯油などの補助燃料ｆを補助燃料ノズル４７から供給している。このため、補助燃料ｆは、熱分解ガス流路７を流れる熱分解残渣を含む熱分解ガスａと共に熱分解ガスノズル９から旋回式溶融炉１の炉内３に供給されることで旋回式溶融炉１の炉内３の周面に沿って旋回する旋回流となる。したがって、補助燃料燃焼用空気に加えて補助燃料自体も旋回流となって炉内３を流れるため、旋回式溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合をより増大できる。
【００４０】
そして、このように旋回式溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合をより増大できることにより、旋回式溶融炉の温度を灰が溶融する温度以上に昇温するための補助燃料の使用量をより低減できる。さらに、補助燃料の使用量をより確実に抑制できることにより、燃料費の増大などをより確実に抑制できる。加えて、旋回式溶融炉の出口部や２次燃焼室に高温領域が形成されるのをより確実に抑制し、その部分の耐火材が溶損するといった問題が生じるのをより確実に抑制できる。
【００４１】
さらに、本実施形態のような構成であれば、既存の旋回式溶融炉やごみガス化溶融システムの改造で実施でき、既存の設備を流用することが可能であるため、設備費を増大させることなく溶融炉における効果的な助燃が可能となる。
【００４２】
ところで、ごみは一年を通じて水分やカロリーが変動するため、その性状に応じて生成する熱分解ガスの量やチャーなどの熱分解残渣の量が変化する。通常、平均的なごみの組成を想定して機器の選定、サイジングを行うが、システムの重要機器である溶融炉の設計に際しては、熱分解ガス及び主燃焼用空気の吹き込み流速によって、溶融炉内の温度分布や燃焼性が大きく変化するため、両者の吹き込みノズルの大きさや配置に細心の注意を払う必要がある。吹き込み流速が小さくなるに連れ、炉内に形成される旋回流の強度が小さくなると共に、熱分解ガス、熱分解残渣及び主燃焼用空気などの混合が阻害され、燃焼性が低下する。
【００４３】
このため、熱分解ガス及び主燃焼用空気の流速を出来るだけ大きくする必要があるが、熱分解ガスの送気手段や燃焼用空気供給手段となる通風機、例えば誘引通風機や押込式通風機などの吐出圧力の上限により、これらの流速の上限値が規定される。前述の通り、ごみの性状によって熱分解ガスやチャーなどの熱分解残渣の生成量が変化し、また、これらの燃焼に必要な空気量も変化するため、想定されるごみ性状の変化幅のうち、熱分解ガス量、及び熱分解ガスや熱分解残渣の燃焼に必要な主燃焼用空気量が最も多くなる条件で、主燃焼用空気ノズルなどのノズルのサイズを決定するのが普通である。
【００４４】
しかし、流動式のガス化炉では、ごみの性状に応じて流動化空気量を制御するため、熱分解ガスの生成量は、ごみ質によって大きく変化しないのに対し、溶融炉へ供給される主燃焼用空気量は大きく変化することになる。すなわち、ごみのカロリーが比較的低い場合には、ガス化炉の層温度を熱分解及び流動の安定化に必要な温度、例えば６００℃程度に保持するため、流動化空気量を増加させる必要があり、その分、旋回式溶融炉の主燃焼用空気の量は減らす必要がある。一方、ごみのカロリーが比較的高い場合には、ガス化炉側の流動化空気量を減らす必要があり、旋回式溶融炉の主燃焼用空気の量を増加させる必要がある。したがって、ごみのカロリーが比較的高い条件で旋回式溶融炉の主燃焼用空気ノズルの寸法を決定すると、ごみのカロリーが比較的低い条件では、主燃焼用空気ノズルから吹き込まれる空気の流速が低下してしまい、熱分解ガスなどと主燃焼用空気との混合性が低下してしまう。
【００４５】
また、例えば低ＮＯｘ燃焼を行なう必要性などの理由で、溶融炉へ供給される全空気量が制限される場合、溶融炉の温度を灰の融点以上にするために不足する熱量を補うために補助燃料燃焼用バーナを使用するとき、補助燃料を燃焼するための補助燃料燃焼用空気の分だけ、熱分解ガスなどの燃焼のために供給する主燃焼用空気の供給量を減らす必要がある。例えば、補助燃料燃焼用バーナヘ供給する補助燃料燃焼用空気の空気比は、バーナの着火性などから１.２から１.３などといった範囲にすることが求められる。これに対して、溶融炉の炉内の火炎温度は、炉内の空気比が１.０程度で最大となり、溶融炉の炉内の空気比は、炉内の火炎温度が最大となる１.０といったような値にすることが望ましい。
【００４６】
したがって、補助燃料燃焼用バーナの空気比を１.２から１.３といったような範囲で運転するためには、溶融炉の炉内の空気比を、炉内の火炎温度が最大となる１.０といったような値にできるだけ近づけるため、溶融炉に供給する主燃焼用空気の量を減らし、その分を補助燃料燃焼用バーナへ供給する必要がある。このような溶融炉の燃焼方法を行った場合、溶融炉の主燃焼用空気の量と補助燃料燃焼用空気の量は同量であるか、または、補助燃料燃焼用空気の量の方が多くなる。このように、溶融炉の主燃焼用空気の量と補助燃料燃焼用空気の量が同量であるか、または、補助燃料燃焼用空気の量の方が多くなると、溶融炉への主燃焼用空気の吹き込み流速が低下してしまう。
【００４７】
このように、従来の旋回式溶融炉では、ごみのカロリーが比較的低い条件のために灰を溶融できる温度以上に旋回式溶融炉の温度を昇温するのに補助燃料を燃焼する必要がある場合、主燃焼用空気のノズルの設計上の条件や運転上旋回式溶融炉へ供給される全空気量が制限されるといった条件により、旋回式溶融炉への主燃焼用空気の吹き込み流速が低下してしまい、炉内での熱分解ガスや熱分解残渣などと主燃焼用空気との混合性が低下して混合不良を生じ、熱分解ガスや熱分解残渣などの燃焼効率が低下してしまう。したがって、熱分解ガスや熱分解残渣などの燃焼効率の低下を抑制するため、補助燃料燃焼用空気を供給したときの熱分解ガスや熱分解残渣などと主燃焼用空気との混合性の低下を抑制する必要がある。
【００４８】
これに対して、本実施形態の旋回式溶融炉の燃焼方法、この燃焼方法により補助燃料の燃焼を行う旋回式溶融炉１、そして、旋回式溶融炉１を備えたごみガス化溶融システム１７では、主燃焼用空気ノズルと補助燃料燃焼用空気ノズルを兼ねた燃焼用空気ノズル１１を備えている。そして、補助燃料の燃焼が必要な場合には、燃焼用空気ノズル１１は、主燃焼用空気として予め設定した供給量に、補助燃料燃焼用空気として予め設定した供給量を加算した量の空気を旋回式溶融炉１の炉内３に供給する。
【００４９】
このため、ごみのカロリーが比較的低く、補助燃料の燃焼を行う場合でも、燃焼用空気の吹き込み流速が低減することはなく、旋回溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合を増大すると共に、補助燃料燃焼用空気を供給したときの熱分解ガスや熱分解残渣などと燃焼用空気との混合性の低下を抑制できる。また、補助燃料と燃焼用空気の混合性の低下も抑制できる。さらに、熱分解ガスや熱分解残渣などと燃焼用空気との混合性の低下を抑制できるだけでなく、熱分解ガスや熱分解残渣などと燃焼用空気との混合性を向上できる場合もある。これにより、旋回溶融炉における熱分解ガスや熱分解残渣などの燃焼性の低下を抑制できるか、または、これらの燃焼性を向上できる。
【００５０】
また、本実施形態では、補助燃料ノズル４７は、熱分解ガス流路７に設置されており、熱分解ガス流路７に補助燃料ｆを供給する構成となっている。しかし、補助燃料ノズル４７は、図４に示すごみガス化溶融システム５３のように、ガス化炉５の上部の熱分解ガス流路７の連結部分にもうけた構成とすることもできる。このような構成でも、旋回式溶融炉１の炉内３で補助燃料ｆも旋回流にできる。さらに、補助燃料ノズル４７は、図５に示すごみガス化溶融システム５５のように、旋回式溶融炉１の入口側の端部に設け、旋回式溶融炉１の中心軸に沿って補助燃料ｆを噴出する構成とすることもできる。ただし、旋回式溶融炉の炉内で補助燃料が燃焼する割合をより増大できるので、ごみガス化溶融システム１７やごみガス化溶融システム５３などのように、補助燃料ｆも旋回流を形成するように旋回式溶融炉１に供給することが望ましい。
【００５１】
また、本発明は、本実施形態の構成の旋回式溶融炉１やごみガス化溶融システム１７などに限らず、様々な構成や配置の旋回式溶融炉やごみガス化溶融システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用してなる旋回式溶融炉及びごみガス化溶融システムの一実施形態の概略構成と動作を模式的に示す図である。
【図２】本発明を適用してなる旋回式溶融炉の一実施形態の概略構成と動作を模式的に示す図である。
【図３】本発明を適用してなる旋回式溶融炉と従来の旋回式溶融炉の補助燃料使用量を比較した一例を示す図である。
【図４】本発明を適用してなる旋回式溶融炉及びごみガス化溶融システムの変形例の概略構成と動作を模式的に示す図である。
【図５】本発明を適用してなる旋回式溶融炉及びごみガス化溶融システムの別の変形例の概略構成と動作を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  旋回式溶融炉
３  炉内
５  ガス化炉
７  熱分解ガス流路
９  熱分解ガスノズル
１１  燃焼用空気ノズル
１３  通風機
１５  送気管路
４７  補助燃料ノズル
ａ  熱分解ガス
ｂ  燃焼用空気
ｃ  旋回流
ｆ  補助燃料
【図１】
2006125664.tif 000003
【図２】
2006125664.tif 000004
【図３】
2006125664.tif 000005
【図４】
2006125664.tif 000006
【図５】
2006125664.tif 000007