(57)【要約】【課題】処理容量の増大が図れるガス化溶融炉システムを提供する。【解決手段】廃棄物をガス化するガス化炉３と、ガス化炉３で発生した可燃性ガス及びチャーを燃焼空気と反応して灰分を溶融する溶融炉４と、溶融炉４の燃焼排ガス流れ方向後流側に設置された後流側設備７〜９を備えたガス化溶融炉システムにおいて、ガス化炉１基に対して複数基の溶融炉４−１，４−２を設け、ガス化炉３から排出される可燃性ガス及びチャーを分配装置１２で各溶融炉４−１，４−２に分配することを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物をガス化するガス化炉と、そのガス化炉で発生した可燃性ガス及びチャーを燃焼空気と反応して灰分を溶融する溶融炉と、その溶融炉の燃焼排ガス流れ方向後流側に設置された後流側設備とを備えたガス化溶融炉システムにおいて、
前記ガス化炉１基に対して複数基の溶融炉を設け、前記ガス化炉から排出される可燃性ガス及びチャーを分配装置で各溶融炉に分配する構成になっていることを特徴とするガス化溶融炉システム。
【請求項２】
請求項１記載のガス化溶融炉システムにおいて、前記複数基の溶融炉にそれぞれ設けられた溶融炉温度計と、各溶融炉温度計からの温度検出信号に基づいて前記分配装置による各溶融炉への可燃性ガス及びチャーの分配量を制御する分配装置制御部とを設けたことを特徴とするガス化溶融炉システム。
【請求項３】
請求項１記載のガス化溶融炉システムにおいて、前記複数基の溶融炉が、そのうちの１基の溶融炉からの輻射熱を受ける程度に近接配置されていることを特徴とするガス化溶融炉システム。
【請求項４】
請求項１記載のガス化溶融炉システムにおいて、前記複数基の溶融炉からの燃焼排ガスを集める１つの二次燃焼室を設け、その二次燃焼室からの燃焼排ガスを１系統の前記後流側設備に供給することを特徴とするガス化溶融炉システム。
【請求項５】
廃棄物をガス化するガス化炉と、そのガス化炉で発生した可燃性ガス及びチャーを燃焼空気と反応して灰分を溶融する溶融炉と、その溶融炉の燃焼排ガス流れ方向後流側に設置された後流側設備とを備えたガス化溶融炉システムの運転方法において、
前記ガス化炉１基に対して複数基の溶融炉を設け、前記ガス化炉から排出される可燃性ガス及びチャーを分配装置で各溶融炉に分配する構成になっており、
低焼却負荷時に前記分配装置により、複数基の溶融炉のうち少なくとも１基の溶融炉への可燃性ガス及びチャーの供給を停止して、残りの溶融炉へ可燃性ガス及びチャーを供給することを特徴とするガス化溶融炉システムの運転方法。
【請求項６】
請求項５記載のガス化溶融炉システムの運転方法において、前記運転を停止している溶融炉が、運転をしている他の溶融炉からの輻射熱を受ける程度に各溶融炉が近接配置されていることを特徴とする溶融炉システムの運転方法。
【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システムに係り、特にガス化炉１基に対して複数基の溶融炉を設置することで大容量化を図るガス化溶融炉システムとそれの運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のガス化溶融炉システムの概略構成図である。このガス化溶融炉システムは、廃棄物ホッパ１から供給された廃棄物が給塵装置２を経由してガス化炉３に供給される。
【０００３】
ガス化炉３で廃棄物をガス化し、発生した可燃性ガスとチャー（未燃炭素分等）は溶融炉４に供給され、燃焼空気５と反応し、溶融炉内に灰溶融温度（約１３００℃）以上の温度域を形成する。高温域で廃棄物中の灰分は溶融し、スラグタップ６を経由して系外に排出され、スラグとして回収される。燃焼排ガスは廃熱回収装置７を経由して、除塵装置８、排ガス処理装置９、誘引通風機１０を経由して煙突１１から放出される。
【０００４】
なおガス化溶融炉システムに関する従来技術として、例えば下記の特許文献１を挙げることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２２７７２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来はガス化炉３が１基に対して溶融炉４が１基という一対一の対応であるから、ガス化炉３又は溶融炉４のどちらかの容量制限がガス化溶融炉システムの容量決定を左右するものとなっている。
【０００７】
図６にガス化炉の１日当たりの処理量に対する必要炉床面積の関係を、図７に溶融炉の１日当たりの処理量に対する溶融炉の熱負荷の関係をそれぞれ示す。
【０００８】
図６、図７を比較するとガス化炉においては、従来の流動床式ごみ焼却炉の技術及び実用性の制限から約４００ｔ／ｄのサイズが現状の上限である。
【０００９】
一方、キルン式溶融炉においては、その熱負荷の制限から処理能力を大きくしようとすると、溶融炉の内径及びその長さを大きくする必要がある。溶融炉の内径を大きくすることは、キルン式溶融炉の最大の目的である旋回による溶融スラグの捕集効果の指標となるスワル数［Ｓｗ下記式（１）参照］  が小さくなり、キルン式溶融炉としての目的を達成できなくなる。
【００１０】
Ｓｗ＝Ｇａ÷（Ｇｔ×Ｒ）    ・・・  （１）
Ｓｗ：スワル数
Ｇａ：角運動量流量（≒溶融炉接線方向速度）
Ｇｔ：並進運動量流量（≒溶融炉軸方向速度）
これらの関係から、キルン式溶融炉のごみ処理量上限は２００ｔ／ｄが条件と推定される。よって、従来のガス化溶融炉システムでは、前述のことがガス化溶融炉システム容量を決定することになり、大容量化の障害となっていた。
【００１１】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、処理容量の増大が図れるガス化溶融炉システムとそのシステムの運転方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、廃棄物をガス化するガス化炉と、そのガス化炉で発生した可燃性ガス及びチャーを燃焼空気と反応して灰分を溶融する溶融炉と、その溶融炉の燃焼排ガス流れ方向後流側に設置された例えば廃熱回収装置、除塵装置、排ガス処理装置などの後流側設備とを備えたガス化溶融炉システムにおいて、前記ガス化炉１基に対して複数基の溶融炉を設け、前記ガス化炉から排出される可燃性ガス及びチャーを分配装置で各溶融炉に分配する構成になっていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記複数基の溶融炉にそれぞれ設けられた溶融炉温度計と、各溶融炉温度計からの温度検出信号に基づいて前記分配装置による各溶融炉への可燃性ガス及びチャーの分配量を制御する分配装置制御部とを設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記複数基の溶融炉が、そのうちの１基の溶融炉からの輻射熱を受ける程度に近接配置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第４の手段は前記第１の手段において、前記複数基の溶融炉からの燃焼排ガスを集める１つの二次燃焼室を設け、その二次燃焼室からの燃焼排ガスを１系統の前記後流側設備に供給することを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第５の手段は、廃棄物をガス化するガス化炉と、そのガス化炉で発生した可燃性ガス及びチャーを燃焼空気と反応して灰分を溶融する溶融炉と、その溶融炉の燃焼排ガス流れ方向後流側に設置された後流側設備とを備えたガス化溶融炉システムの運転方法において、前記ガス化炉１基に対して複数基の溶融炉を設け、前記ガス化炉から排出される可燃性ガス及びチャーを分配装置で各溶融炉に分配する構成になっており、そのシステムの低焼却負荷時に前記分配装置により、複数基の溶融炉のうち少なくとも１基の溶融炉への可燃性ガス及びチャーの供給を停止して、残りの溶融炉へ可燃性ガス及びチャーを供給することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第６の手段は前記第５の手段において、前記運転を停止している溶融炉が、運転をしている他の溶融炉からの輻射熱を受ける程度に各溶融炉が近接配置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
従来のガス化炉１基、溶融炉１基から構成させるガス化溶融炉システムの焼却負荷容量を増加させるために、本発明はガス化炉１基に対して溶融炉を複数基設置することで、１基当たりの溶融炉の焼却負荷が低減され、かつ、ガス化溶融炉システム全体から考えた場合、
（溶融炉１基当たりの焼却負荷）×（溶融炉設置基数）
＝（ガス化溶融炉システム焼却負荷）
となり、システム全体の焼却負荷を増加させることができる。また、同じ廃棄物量を焼却する場合、従来のガス化溶融炉システムに比べてシステム基数を低減できる。
【００１９】
複数設置した溶融炉へは、溶融炉内に設置した排ガス温度を測定することで安定したスラグ排出温度を維持できるよう、ガス化炉からの供給熱源である熱分解ガスとチャーを均等に分配する分配装置をガス化炉から溶融炉間に設置することで、複数の溶融炉が同時に運用できる。
【００２０】
負荷軽減時の停止溶融炉を起動する場合、溶融炉以降の後流設備を１系列としていることから、常時、停止溶融炉暖機熱源が供給されることから、短時間で停止溶融炉を起動できる。
【００２１】
図１と図２は本発明の第１実施形態を説明するための図で、図１は流動床式ガス化溶融炉システムの全体の概略構成図、図２は図１Ａ−Ａ矢視図である。本実施形態に係る流動床式ガス化溶融炉システムは、ガス化炉１基に対して溶融炉２基を備えている。
【００２２】
廃棄物ホッパ１から給塵装置２を経て流動床式ガス化炉３へ供給された廃棄物は、ガス化炉３で可燃性ガスとチャー（未燃炭素分等）に分解され溶融炉４に供給される。供給される可燃性ガスとチャー量は、２基の溶融炉４−１、４−２へ分配装置１２を用いてほぼ均等に分配され、灰分を溶融するのに十分な溶融温度（約１３００℃以上）に維持し、安定してスラグタップ６からスラグを排出回収できる。１７はスラグ排出装置である。
【００２３】
前記分配装置１２は、溶融炉４−１，４−２の炉内温度を溶融炉温度計１４−１，１４−２で測定し、分配装置制御部１５において前記炉内温度検出信号に基づいて可燃性ガスの分配量を調整する。
【００２４】
溶融炉４−１，４−２で焼却された燃焼排ガスは、二次燃焼室１３で集められて１系統にまとめられ、廃熱回収装置７、除塵装置８、排ガス処理装置９、誘引通風機１０を経由して煙突１１から放出される。
【００２５】
焼却負荷が低下して２基の溶融炉４−１，４−２での運用下限に達した場合は、溶融炉４−２への可燃性ガス及びチャーの供給を分配装置１２で停止し、ガス化炉３で発生した可燃性ガス及びチャーは溶融炉４−１のみに供給して、安定したスラグ排出を可能とする。
【００２６】
この運用時、溶融炉４以降の後流設備７〜９は１系列しか設置しないため、スラグ排出の問題点となるスラグタップ６には常に熱源が供給されることから、閉塞することはなく、
また溶融炉４−１からの輻射熱を隣接する停止状態の溶融炉４−２が受け続けることから、次回焼却負荷を増加させる際の溶融炉４−２の起動時間を短縮できる。
【００２７】
図３と図４は本発明の第２実施形態を説明するための図で、図３はキルン式ガス化溶融炉システムの全体の概略構成図、図４は図３Ａ−Ａ矢視図である。本実施形態に係るガス化溶融炉システムは、ガス化炉にキルン炉を用い、そのガス化炉１基に対して溶融炉を２基備えている。
【００２８】
廃棄物ホッパ１から給塵装置２を経てキルン式ガス化炉１６へ廃棄物を供給する。ガス化炉１６で発生した可燃性ガス及びチャーは、溶融炉４−１、４−２へ分配装置１２を用いて均等に分配され、灰分を溶融するために十分な溶融温度（約１３００℃以上）に維持し、スラグタップ６からスラグを排出する。
【００２９】
溶融炉４−１、４−２で焼却された燃焼排ガスは、二次燃焼室１３に集められて１系統にまとめられ、廃熱回収装置７、除塵装置８、排ガス処理装置９、誘引通風機１０を経由して煙突１１から系外へ排出される。焼却負荷が低下した場合は、前記第１実施形態と同様の運転がなされる。
【００３０】
前記実施形態ではガス化炉１基に対して溶融炉を２基設置したが、溶融炉を３基以上設置することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
従来、ガス化炉１基、溶融炉１基から構成されていたガス化溶融炉システムを、本発明はガス化炉１基に対して溶融炉を複数基設置することで、システム全体の焼却負荷を上昇させ、従来大型焼却炉であるストーカ炉とほぼ同等の廃棄物焼却能力を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る流動床式ガス化溶融炉システムの全体の概略構成図である。
【図２】図１Ａ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るキルン式ガス化溶融炉システムの全体の概略構成図である。
【図４】図３Ａ−Ａ矢視図である。
【図５】従来の流動床式ガス化溶融炉システムの全体の概略構成図である。
【図６】ガス化炉の１日当たりの処理量に対する必要炉床面積の関係を示す特性図である。
【図７】ガス化炉の１日当たりの処理量に対する溶融炉の熱負荷の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１：廃棄物ホッパ、２：給塵装置、３：流動床式ガス化炉、４，４−１，４−２：溶融炉、５：燃焼空気、６：スラグタップ、７：廃熱回収装置、８：除塵装置、９：排ガス処理装置、１０：誘引通風機、１１：煙突、１２：分配装置、１３：二次燃焼室、１４−１，１４−２：溶融炉温度計、１５：分配装置制御部、１６：キルン式ガス化炉、１７：スラグ排出装置
【図１】
2004286254.tif 000003
【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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【図７】
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