(57)【要約】      （修正有）【課題】スラッギング、ＮＯｘの発生を抑制することのできる廃棄物系微粉炭化物燃焼装置及びその方法を提供する。【解決手段】廃棄物系微粉炭化物を燃焼させる燃焼領域を有する火炉と、前記火炉内に廃棄物系材料の微粉炭化物を噴出して燃焼させるバーナを有し、前記バーナを前記火炉入口部に設けた廃棄物系材料の微粉炭化物燃焼装置において、前記火炉内の燃焼ガス流れ方向に沿って、前記バーナ下流側に前記火炉に空気を吹き込んで空気の旋回流を形成する第１の旋回流形成手段を設けるとともに、前記第１の旋回流形成手段下流側に前記火炉に低酸素ガスを吹き込んで低酸素ガスの旋回流または対向流を形成するガス供給手段を設け、前記ガス供給手段によって旋回流を形成する場合は、前記第１の旋回流形成手段によって形成される空気の旋回流面積を、前記ガス供給手段によって形成される低酸素ガスの旋回流面積よりも大とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物系微粉炭化物を燃焼させる燃焼領域を有する火炉と、前記火炉内に廃棄物系材料の微粉炭化物を噴出して燃焼させるバーナを有し、前記バーナを前記火炉入口部に設けた廃棄物系材料の微粉炭化物燃焼装置において、
前記火炉内の燃焼ガス流れ方向に沿って、前記バーナ下流側に前記火炉に空気を吹き込んで空気の旋回流を形成する第１の旋回流形成手段を設けるとともに、前記第１の旋回流形成手段下流側に前記火炉に低酸素ガスを吹き込んで低酸素ガスの旋回流または対向流を形成するガス供給手段を設け、
前記ガス供給手段によって旋回流を形成する際に、前記第１の旋回流形成手段によって形成される空気の旋回流面積を、前記ガス供給手段によって形成される低酸素ガスの旋回流面積よりも大としたことを特徴とする廃棄物系微粉炭化物燃焼装置。
【請求項２】
前記ガス供給手段を前記火炉中の燃焼ガスの流れ方向に多段に設け、前記ガス供給手段によって形成される低酸素ガスの旋回流または対向流を多段としたことを特徴とする請求項１記載の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置。
【請求項３】
前記第１の旋回流形成手段は、前記火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第１の仮想円の接線方向に前記空気を吹き込み、前記第１の仮想円に沿った空気の旋回流を形成させることを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置。
【請求項４】
前記ガス供給手段によって旋回流を形成する際に、前記火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第２の仮想円の接線方向に前記低酸素ガスを吹き込み、前記第２の仮想円に沿った低酸素ガスの旋回流を形成させることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置。
【請求項５】
前記ガス供給手段より前記燃焼ガスの流れ方向下流側に、前記火炉内に尿素又はアンモニアを吹き込む手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４何れかに記載の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置。
【請求項６】
廃棄物系の微粉炭化物を燃焼させる燃焼領域を有する火炉に、該火炉入口部に設けたバーナによって廃棄物系微粉炭化物を噴出して燃焼させる廃棄物系微粉炭化物燃焼方法において、
前記バーナよりも前記火炉中の燃焼ガス流れ方向下流側に、空気の旋回流を形成するように空気を吹き込むとともに、
前記空気の旋回流よりも前記燃焼ガス流れ方向下流側に、低酸素ガスの旋回流または対向流を形成するように低酸素ガスを吹き込み、
前記低酸素ガスを旋回流を形成するように吹き込む際に、前記空気の旋回流面積を前記低酸素ガスの旋回流面積よりも大としたことを特徴とする廃棄物系微粉炭化物燃焼方法。
【請求項７】
前記低酸素ガスを前記燃焼ガスの流れ方向に多段に吹き込み、前記低酸素ガスの旋回流または対向流を多段とすることを特徴とする請求項６記載の廃棄物系微粉炭化物燃焼方法。
【請求項８】
前記空気を前記燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第１の仮想円の接線方向に吹き込み、前記火炉内に前記第１の仮想円に沿った空気の旋回流を形成させることを特徴とする請求項６又は７記載の廃棄物系微粉炭化物燃焼方法。
【請求項９】
前記低酸素ガスを旋回流を形成するように吹き込む際に、前記低酸素ガスを前記燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第２の仮想円の接線方向に吹き込み、前記火炉内に前記第２の仮想円に沿った低酸素ガスの旋回流を形成させることを特徴とする請求項６〜８何れかに記載の廃棄物系微粉炭化物燃焼方法。
【請求項１０】
前記低酸素ガスの旋回流または対向流より前記燃焼ガスの流れ方向下流側に尿素又はアンモニアを吹き込むことを特徴とする請求項６〜９何れかに記載の廃棄物系微粉炭化物燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物系微粉炭化物を燃焼させる燃焼装置及びその方法に関するものであり、廃棄物系微粉炭化物を燃焼する際に火炉内のスラッギングを抑制し、火炉内壁への飛灰付着を低減するとともにＮＯｘ発生抑制を可能とする廃棄物系微粉炭化物燃焼装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より産業用火力発電設備においては、微粉炭、汚泥、バイオマス等の固体燃料を燃焼させて高温、高圧の水蒸気を発生させるボイラが用いられており、前記ボイラで発生させた水蒸気によりタービンを駆動させ、タービンに連結した発電機により電気を発生させている。このように火力発電設備で用いるボイラでは環境保護の観点から排ガス中のＮＯｘの低減が求められている。
【０００３】
そこで、排ガス中のＮＯｘを低減するとともに、燃焼効率を向上させる方法としては、ボイラに燃料と空気を供給する燃料燃焼バーナと、前記燃料燃焼バーナの下流側に空気を供給する空気供給口を設け、前記燃料燃焼バーナから投入する空気を燃料の完全燃焼に必要な空気量より少ない空気量とし、残りの空気を前記空気供給口から投入するという所謂二段燃焼方式が知られている。二段燃焼方式を用いることで還元性雰囲気を形成してＮＯｘの発生の抑制が可能となる。
【０００４】
しかしながら、前記二段燃焼方式では、燃料に石炭や炭化物を用い燃焼温度が高い場合には、燃料中の灰分が溶融し炉内壁面に灰が付着し、すなわちスラッギングが発生する可能性が高くなる。
そのため、特許文献１にはスラッギングの生じやすい位置に空気を投入してガス温度を灰融点以下まで下げてスラッギングを防止する方法が開示されており、また特許文献２には火炉とは別に必要最小量の高温燃焼用空気によって予備的な部分燃焼を行う部分燃焼炉を設け、飛灰を部分燃焼炉内に閉じ込めて火炉内に飛灰が生じない燃焼ガスのみを噴出させる方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４９８４６号公報
【特許文献２】特開２００５−２６５３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び２に開示された何れの技術も、ボイラの火炉全体がボイラ壁で構成されており、火炉の内壁に耐火材を備えただけの構成とするとスラッギング抑制の効果が十分に発揮できず、そのため燃焼炉と、高温高圧の水蒸気を発生させるボイラとを個別に設置することができない。さらに、小規模低圧ボイラ（３Ｍｐａｇ×３００℃程度）の場合一体構造ではコスト高となる。
【０００７】
また、燃料の負荷変化は使用バーナの本数の増減によって行われており、複数のバーナが必要となるためコスト高となる。また、負荷に合わせて複数の火炉を設けると、同様にコスト高となるため、合理的な火炉の設計が困難となる。さらに、燃料の負荷変化させて少負荷の場合にはボイラで蒸気を製造し、最大負荷の場合はボイラで蒸気製造すると同時に高温空気予熱器で高温空気を製造するというような燃焼排ガスの柔軟な運用ができない。
【０００８】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、火炉壁を耐火構造として火炉とボイラを個別に設置することができ、そのため一炉構成で負荷変化させることで蒸気製造と同時に高温空気製造が可能であり、さらにスラッギング、ＮＯｘの発生を抑制することのできる廃棄物系微粉炭化物燃焼装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明においては、廃棄物系微粉炭化物を燃焼させる燃焼領域を有する火炉と、前記火炉内に廃棄物系材料の微粉炭化物を噴出して燃焼させるバーナを有し、前記バーナを前記火炉入口部に設けた廃棄物系材料の微粉炭化物燃焼装置において、前記火炉内の燃焼ガス流れ方向に沿って、前記バーナ下流側に前記火炉に空気を吹き込んで空気の旋回流を形成する第１の旋回流形成手段を設けるとともに、前記第１の旋回流形成手段下流側に前記火炉に低酸素ガスを吹き込んで低酸素ガスの旋回流または対向流を形成するガス供給手段を設け、前記ガス供給手段によって旋回流を形成する場合は、前記第１の旋回流形成手段によって形成される空気の旋回流面積が、前記ガス供給手段によって形成される低酸素ガスの旋回流面積よりも大としたことを特徴とする。
【００１０】
ここで微粉炭化物とは、炭化物を微粉化したものをいい、具体的には粒径７４μｍ以下の粒体が９０％以上である粒状炭化物をいう。
【００１１】
本発明によれば、燃焼ガス流れ方向に沿って、バーナ下流側に火炉に空気を吹き込んで空気の旋回流を形成する第１の旋回流形成手段を設けることで、旋回流によって前記バーナ近傍の火炉天井壁の燃焼飛灰浮遊付着を防止することができるとともに、旋回流近傍の燃焼ガス温度及び火炉内壁温度を下げることができスラッギングを効果的に抑制することができる。
また、第１の旋回流形成手段によって火炉内に吹き込む空気温度は特に限定されるものではないが、効果的に旋回流近傍の燃焼ガス温度及び火炉内壁温度を下げることができるとともに空気の温度調整の必要がない室温（２０〜５０℃程度）の空気を用いるとよい。また旋回流の面積についても特に限定されるものではないが、好ましくは火炉断面積に対して３０〜６０％程度とするとよい。
【００１２】
また、燃焼ガス流れ方向に沿って、前記第１の旋回流形成手段下流側に火炉に低酸素ガスを吹き込んで低酸素ガスの旋回流または対向流を形成するガス供給手段を設けることで、低酸素ガスの旋回流または対向流よって火炉内壁温度を下げることができスラッギングを効果的に抑制することでき、また、旋回流または対向流によって低酸素ガスと燃焼ガスが混合され局部的に燃焼ガス温度を下げることができるため、低酸素ガスを混合しない場合と比較してＮＯｘを低減することができる。同時に、低酸素ガスの混合によって火炉内壁温度を下げることができスラッギングを効果的に抑制することもできる。廃棄物系微粉炭化物は石炭等と比べると燃えやすいため、低酸素ガスを吹き込んで旋回流を形成しても、低酸素ガスによって燃焼を妨げずに燃焼させることが可能である。
また、ガス供給手段によって火炉内に吹き込むガス温度は特に限定されるものではないが、燃焼を妨げずまた燃焼ガスの温度を低下させるためには２００℃程度の低酸素ガスを用いると効果的である。また低酸素ガス吹き込みが旋回流の場合、旋回流の面積についても前記第１の旋回流形成手段によって形成される空気の旋回流よりも小さな面積であれば特に限定されるものではない。
【００１３】
このように第１の旋回流形成手段と第２のガス供給手段を設けることにより、火炉壁をボイラ壁としなくてもスラッギングの抑制及びＮＯｘの低減が可能であるため、火炉壁をボイラ壁とする必要がなく耐火構造とすることができ、火炉とボイラを個別に設置することができる。
【００１４】
また、ガス供給手段を前記火炉中の燃焼ガスの流れ方向に多段に設け、前記第２のガス供給手段によって形成される低酸素ガスの旋回流または対向流を多段とすると、低酸素ガスと燃焼ガスの緩慢な混合がさらに促進され、従ってＮＯｘをさらに効率的に低減することができる。
【００１５】
また、前記第１の旋回流形成手段は、前記火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第１の仮想円の接線方向に前記空気を吹き込み、前記第１の仮想円に沿った空気の旋回流を形成させることを特徴とする。
空気を火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第１の仮想円の接線方向に吹き込むことにより、前記第１の仮想円に沿った旋回流を極めて安定して発生させることができる。複数個所から前記第１の仮想円の接線方向に空気を吹き込むことで、さらに安定して旋回流を発生させることができる。
【００１６】
また、前記ガス供給手段によって旋回流を形成する場合は、前記火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第２の仮想円の接線方向に前記低酸素ガスを吹き込み、前記第２の仮想円に沿った低酸素ガスの旋回流を形成させることを特徴とする。
低酸素ガスを火炉中の燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第２の仮想円の接線方向に吹き込むことにより、前記第２の仮想円に沿った旋回流を極めて安定して発生させることができる。複数個所から前記第２の仮想円の接線方向に低酸素ガスを吹き込むと、さらに安定して旋回流を発生させることができる。
【００１７】
また、前記ガス供給手段より前記燃焼ガスの流れ方向下流側に、前記火炉内に尿素又はアンモニアを吹き込む手段を設けたことを特徴とする。
このことで、アンモニア又は尿素によってさらにＮＯｘを低減させることができる。
【００１８】
また、廃棄物系微粉炭化物を燃焼させる燃焼領域を有する火炉に、該火炉入口部に設けたバーナによって廃棄物系微粉炭化物を噴出して燃焼させる廃棄物系微粉炭化物燃焼方法において、前記バーナよりも前記火炉中の燃焼ガス流れ方向下流側に、空気の旋回流を形成するように空気を吹き込むとともに、前記空気の旋回流よりも前記燃焼ガス流れ方向下流側に、低酸素ガスの旋回流または対向流を形成するように低酸素ガスを吹き込み、前記低酸素ガスを旋回流を形成するように吹き込む場合、前記空気の旋回流面積を前記低酸素ガスの旋回流面積よりも大としたことを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記低酸素ガスを前記燃焼ガスの流れ方向に多段に吹き込み、前記低酸素ガスの旋回流を多段とすることを特徴とする。
【００２０】
また、前記空気を前記燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第１の仮想円の接線方向に吹き込み、前記火炉内に前記第１の仮想円に沿った空気の旋回流を形成させることを特徴とする。
【００２１】
さらに、前記低酸素ガスを旋回流を形成するように吹き込む場合、前記低酸素ガスを前記燃焼ガスの流れ方向と直交する面内の第２の仮想円の接線方向に吹き込み、前記火炉内に前記第２の仮想円に沿った低酸素ガスの旋回流を形成させることを特徴とする。
【００２２】
さらにまた、前記低酸素ガスの旋回流または対向流より前記燃焼ガスの流れ方向下流側に尿素又はアンモニアを吹き込むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上記載のごとく本発明によれば、炉壁を耐火構造とするため火炉とボイラを個別に設置することができ、そのため一炉構成で負荷変化させることで蒸気製造と同時に高温空気製造が可能であり、さらにスラッギング、ＮＯｘの発生を抑制することのできる廃棄物系微粉炭化物燃焼装置及びその方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２５】
図１は、本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置を用いた炭化炉の熱併給発電システムの全体構成図、図２は図１における炭化物供給設備を示す概略図、図３は本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置を示す概略断面図、図４は図３におけるＡ−Ａ断面図であり、図５は図３におけるＢ−Ｂ断面図である。以下、図１及び図２を参照して本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置を用いる一例である炭化炉の熱併給発電システムについて説明し、図３〜５を用いて本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置について説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１に本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置を用いた炭化炉の熱併給発電システムを示す。本実施例に係るシステムは、アスファルト製造プラント１４０と、これに併設された炭化炉１０４と、該炭化炉１０４からの熱分解ガスを燃焼させるガス燃焼装置１ｂと、炭化物を微粉化させた微粉炭化物を燃焼させる微粉炭化物燃焼装置１と、高温燃焼ガスから熱回収するボイラ１０６と、該ボイラ１０６にて発生させた高温蒸気を用いて発電する発電設備１１２と、ガス燃焼装置１ｂ及び微粉炭化物燃焼装置１からの燃焼排ガスの一部を用いて高温空気を製造する空気予熱器１０７と、を主要構成とする。なお、本実施例では一例としてアスファルト製造プラント１４０を備える構成としたが、これに限定されず、他の熱風利用設備を備える構成としてもよい。
【００２７】
本システムのフローを、各装置の具体的構成とともに説明する。
受入供給設備１０１には、炭化炉１０４で熱分解ガス化される被処理物が供給される。被処理物としては、植物、廃木材、農業廃棄物、家畜糞尿、下水汚泥等のバイオマス１２０が挙げられるが、特に残廃材、建廃由来木屑、建築廃材、解体材、間伐材等の廃棄物系バイオマスが好ましい。
受入供給設備１０１から供給されるバイオマス１２０は、投入コンベア１０２を搬送されてスクリューフィーダ１０３から定量的に炭化炉１０４に投入される。
炭化炉１０４は、間接加熱により炉内を加熱する外熱式ロータリーキルンである。該炭化炉１０４は、炉の周囲に加熱ジャケットが設けられ、加熱ジャケットに高温燃焼ガス１２１を流通させて炭化炉１０４内のバイオマス１２０を加熱する装置である。外熱式ロータリーキルンは、少ない飛灰発生量でバイオマスを熱分解ガス化することができる。また、間接加熱式であるために、バイオマスが滞留するキルン内部の酸素濃度を極めて低い値に保持することができるとともに均一な加熱が可能であるため、高カロリーで均質な炭化物１２３を製造することができる。
【００２８】
炭化炉１０４での炭化により発生した熱分解ガス１２２は、ガス燃焼装置１ｂに導かれる。ガス燃焼装置１ｂでは、燃焼空気１２４を供給しながら熱分解ガス１２２を燃焼させ、高温燃焼ガス１２１を生成する。
同時に、炭化炉１０４にて製造された炭化物１２３は、炭化物燃焼装置１に導かれ、ガス燃焼装置１ｂと同様に燃焼空気１２４を供給しながら炭化物１２３を燃焼させ、高温燃焼ガス１２１を生成する。燃焼室昇温時には助燃料１２５を使用する。
尚、本実施例では、炭化炉１０４にて発生した熱分解ガス１２２と炭化物１２３を、別個の燃焼装置１、２にて燃焼させる構成としているが、これに限定されるものではなく、一の燃焼室にて熱分解ガス１２２と炭化物１２３を燃焼させて高温燃焼ガス１２１を生成するようにしてもよい。また、燃焼装置１、２では排ガス循環を行い、高温燃焼ガス１２１の燃焼室出口温度を制御し、同時に緩慢燃焼により排ガス中のＮＯｘ発生を抑制することが好ましい。
【００２９】
ここで、炭化物１２３を、炭化炉１０４から炭化物燃焼装置１へ供給するまでの工程を図２に示す。炭化炉１０４から排出された炭化物１２３は、冷却コンベア１５１上で空冷されながら移送され、炭化物ホッパ１５２に貯留される。炭化物ホッパ１５２に貯留された炭化物は適宜磁選機１５３に送給され、磁選機１５３にて金属等の異物が分離除去される。磁選機１５３からの炭化物は粉砕機１５４に供給されて粉砕され、粒径７４μｍ以下の粒体が９０％以上である微粉炭化物として微粉炭化物ホッパ１５５に貯留される。そして、微粉炭化物ホッパ１５５に貯留された微粉炭化物は、所定量ずつ定量フィーダ１５６にて炭化物燃焼装置１に気相搬送され、粉体バーナから炭化物燃焼装置１内に供給される。
【００３０】
このようにして生成された高温燃焼ガス１２１の一部は、炭化炉１０４の加熱ジャケットに送給され炭化炉１０４の間接加熱に用いられる。他の高温燃焼ガス１２１の少なくとも一部はボイラ１０６に送給され、ボイラ１０６にて高温燃焼ガス１２１の顕熱を利用して高温蒸気１２７を生成する。生成した高温蒸気１２７は、ボイラ１０６に併設される発電設備１１２に導かれて発電に利用される。ここで発電した電力は、アスファルト製造プラント１４０の稼動必要電力を自己供給するとともに、他へ売電してもよい。
また、ボイラ１０６にて生成した高温蒸気の一部を、炭化物１２３に供給することが好ましく、微粒分飛散防止、或いは冷却に利用する。
ボイラ１０６にて熱回収後の排ガスは加熱器１０７に導入され、他の低温排ガス１３５を熱交換により加熱した後、減温塔１０８に導入されて冷却水１３２の噴霧により冷却される。冷却された排ガス１３３は消石灰１３４の供給によりＮＯｘ、ＨＣｌ等の酸性ガスが中和され、バグフィルタ１０９に導入されて除塵される。ボイラ１０６、加熱器１０７、減温塔１０８及びバグフィルタ１０９により捕集された飛灰１２８は飛灰処理設備（不図示）にて処理される。
【００３１】
バグフィルタ１０９から排出される排ガスは、洗煙塔１１３にて冷却水１３６、補給水１３７により冷却、湿式洗浄されるとともに、苛性ソーダ１３８を噴霧されてＳＯｘ、ＨＣｌ等が除去される。洗浄された排ガス１３５は、加熱器１０７を介して加熱された後に脱硝反応器１１０にてアンモニア１３９の供給によりＮＯｘを除去され、煙突１１１より大気放出される。また、加熱器１０７により加熱された排ガスの一部は、炭化物燃焼装置１若しくはガス燃焼装置１ｂに供給される。なお、排ガスの性状に応じて、洗煙塔１１３、脱硝反応塔１１０、加熱器１０７は具備しない構成とすることもでき、これらの装置構成は適宜選択可能である。
【００３２】
また前記ボイラ１０６にて熱回収後の排ガスは図６に示したプロセスで処理することも可能である。図６にボイラ１０６にて熱回収後の排ガスの別の処理系統の構成図を示す。ボイラ１０６にて熱回収後の排ガスは減温塔２０８に導入されて冷却水２３２の噴霧により冷却される。冷却された排ガス２３３は消石灰２３４の供給によりＮＯｘ、ＨＣｌ等の酸性ガスが中和され、バグフィルタ２０９に導入されて除塵される。ボイラ１０６、減温塔２０８及びバグフィルタ２０９により補集された飛灰２２８は飛灰処理設備（不図示）にて処理される。
バグフィルタ２０９から排出される排ガスは、洗煙塔２１３にて冷却水２３６、補給水２３７により冷却、湿式洗浄されるとともに、苛性ソーダ２３８を噴霧されてＳＯｘ、ＨＣｌ等が除去される。洗浄された排ガス２３５は、排ガス加熱器２０７を介して加熱された後に脱硝反応器２１０にてアンモニア２３９の供給によりＮＯｘを除去され、ファン２１２を介して煙突２１１より大気放出される。
【００３３】
一方、ガス燃焼装置１ｂ及び炭化物燃焼装置１により生成された高温燃焼ガス１２１のうち少なくとも一部のガス１４６は、空気予熱器１０７に送給される。空気予熱器１０７では、空気１４９と高温燃焼ガス１２１を熱交換して高温空気１４７が生成される。熱交換により減温した燃焼ガスは加熱器１０７の後段側に送給され、他の排ガスとともに処理される。
空気予熱器１０７で生成されたクリーンな高温空気１４７は、アスファルト製造プラント１４０に送給され、該プラントにてドライヤー等へ供給される。アスファルト製造プラント１４０では、骨材１４１、空気１４２、灯油等の燃料１４３が供給されてアスファルト合材等のアスファルト製品１４４が製造されるが、ここで高温空気１４７を利用することにより、アスファルト製造プラントの助燃を低減することが可能となる。また、高温空気１４７は、炭化炉１０４の熱源を利用しながらも空気予熱器１０７にて空気１４９を熱交換して生成したクリーンな空気であるため、製造されたアスファルト製品に不純物が混入することがなく、高品質の製品を製造することができる。
【００３４】
以上のように図１及び図２を参照して説明した炭化炉の熱併給発電システムにおいて、本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置は炭化物燃焼装置１として用いられる。図３に本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置の概略断面図を示し、図４に図３におけるＡ−Ａ断面図、図５に図３におけるＢ−Ｂ断面図を示す。本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置１は縦型の形状をしており、内部は耐火材で覆われている。なお、本実施例１においては炭化物燃焼装置１は縦型の形状としているが、形状は縦型に限定されるものではなく例えば横型の形状でもよい。
また、入口部にバーナ６、該バーナ６の下方である壁面に空気投入ノズル２、該空気投入ノズル２の下方である壁面に多段に低酸素ガス投入ノズル３及び４が設けられている。また前記低酸素ガス投入ノズル４の下方にはアンモニア投入ノズル５が設けられている。さらに底部には灰抜き出し口７が設けられており、前記低酸素ガス投入ノズル４の下方には排ガス出口が設けられている。また、各所に覗窓９が備えられている。
【００３５】
次に、本発明の微粉炭化物燃焼装置１の作用について説明する。まず前記炭化炉１０４で製造された炭化物１２３を前記粉砕機１５４で粉砕した微粉炭化物は、微粉炭化物ホッパ１５５に貯留され、定量フィーダ１５６で炭化物燃焼装置１に気相搬送されて、粉体バーナ６から燃焼空気１２４とともに炭化物燃焼装置１を構成する火炉内に供給される。燃焼空気１２４とともに火炉１内に供給された微粉炭化物は、火炉内で下向きの燃焼ガス流れを作りながら燃焼する。なお、燃焼空気１２４は常温空気を用いる。
【００３６】
この時、前記バーナ６の下方近傍の火炉側壁面に設けた空気投入ノズル２から火炉内に空気を投入する。空気投入ノズル２は図４に示したように４本（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）設けられており、それぞれの空気投入ノズル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから火炉内の燃焼ガス流れ方向と直交する面、即ち水平面内の第１の仮想円２０の接線方向に空気を吹き込んでいる。前記空気投入ノズル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから火炉内に吹き込まれた空気は火炉内で前記第１の仮想円２０に沿った旋回流を形成する。また、空気投入ノズル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから火炉内に吹き込む空気温度も特に限定されるものではないが、本実施例においては常温空気を用いている。
【００３７】
前記空気投入ノズル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから吹き込まれた空気によって形成された旋回流によって、微粉炭化物の燃焼によって生じた焼却飛灰が火炉上方に舞い上がることを防止し火炉天井面への焼却飛灰の付着を防止している。また、空気を旋回させ燃焼ガス及び旋回流近傍の火炉壁温度の高温化を抑制することで、スラッギングの発生を抑制している。
【００３８】
さらに、前記空気投入ノズル２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの下方の火炉側壁面に設けた低酸素ガス投入ノズル３及び４から火炉内に低酸素ガスを投入する。低酸素ガス投入ノズル３及び４は同じ構造、構成であるのでここでは低酸素ガス投入ノズル３について低酸素ガスの旋回流を形成する場合のみ説明する。低酸素ガス投入ノズル３は図５に示したように４本（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）設けられており、それぞれの低酸素ガス投入ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから火炉内の燃焼ガス流れと直交する面、即ち水平面内の第２の仮想円３０の接線方向に低酸素ガスを吹き込んでいる。前記低酸素ガス投入ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから火炉内に吹き込まれた低酸素ガスは火炉内で前記第２の仮想円３０に沿った旋回流を形成する。第２の仮想円３０の面積は、前記第１の仮想円２０の面積より小であれば特に限定されるものではない。また、低酸素ガス投入ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから火炉内に吹き込む低酸素ガス温度も特に限定されるものではないが微粉炭化物の燃焼を妨げず効果的に燃焼ガスの温度を低下させるためには２００℃程度とすることが好ましい。対向流吹き込みの場合は、図５で仮想円３０が火炉断面積の０％となる場合である。
また、低酸素ガスは外部から導入してもよく、微粉炭化物燃焼装置１で発生する排ガスを再利用してもよい。
【００３９】
前記低酸素ノズル３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから低酸素ガスを吹き込むことで、低酸素ガスが火炉内で燃焼ガスと混合されることで火炉内壁温度を低下させてスラッギングを効果的に抑制するとともに火炎温度を局所的に低下させＮＯｘ発生を抑制している。
【００４０】
さらに、前記低酸素ガス投入ノズル４の下方の火炉側壁面に設けたアンモニアノズル５から火炉内にアンモニアを投入することでさらに燃焼ガス中のＮＯｘを低減できる。
【００４１】
このようにして、微粉炭化物燃焼装置１で燃焼された燃焼ガスはガス出口８よりボイラ１０６等に送られて利用される。
【００４２】
また、火炉最下部には灰抜出口７が設けられており、通常運転時は灰抜出口７は閉止しているが、運転停止時に開放して火炉底部に溜まった灰を抜き出すことができるようになっている。
【００４３】
本発明の微粉炭化物燃焼装置を用いることによって、火炉とボイラを個別に設置することができるため、一炉構成で負荷変化させることで蒸気製造と同時に高温空気製造が可能である。
また、本実施例においては、炭化炉１０４と微粉炭化物燃焼装置１とガス燃焼装置１ｂは１つづつ設けたが、例えば炭化炉とそれに対応する微粉炭化物燃焼装置及びガス燃焼装置を並列に複数個設け、前記複数の微粉炭化物燃焼装置及びガス燃焼装置で発生する燃焼ガスを１つのボイラに導入することで、低設備設置コストで複数のガス燃焼装置からの熱回収が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
炉壁を耐火構造とするため火炉とボイラを個別に設置することができ、一炉構成で負荷変化させることで蒸気製造と同時に高温空気製造が可能であり、さらにスラッギング、ＮＯｘの発生を抑制することのできる廃棄物系微粉炭化物燃焼装置及びその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置を用いた炭化炉の熱併給発電システムの全体構成図である。
【図２】図１における炭化物供給設備を示す概略図である。
【図３】本発明の廃棄物系微粉炭化物燃焼装置を示す概略断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図６】ボイラにて熱回収後の排ガスの別の処理系統の構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    微粉炭化物燃焼装置
１ｂ    ガス燃焼装置
２    空気ノズル
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ    空気ノズル
３、４    低酸素ガス投入ノズル
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ    低酸素ガス投入ノズル
５    アンモニア投入ノズル
６    バーナ取付座
７    灰抜出口
８    ガス出口
９    覗窓
２０    第１の仮想円
３０    第２の仮想円
１０４    炭化炉
１０６    ボイラ
１１２    発電設備
１２１    高温燃焼ガス
１２３    炭化物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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