(57)【要約】【課題】スラグタップ加熱ラインの閉塞を防止しスラグを安定に滴下させる手段を備えて連続運転可能なガス化溶融炉を提供する。【解決手段】ガス化溶融炉６の壁面に対して所定角度θとなるようにスラグタップ加熱ライン１１の入口部を斜め下方に向けたＹ形分岐部３４として形成し、スラグタップ加熱ライン１１の閉塞を監視する温度検出手段３１および流路差圧検出手段２９を設け、スラグタップ加熱ライン１１内にスラグ２５が流入し検出温度または検出差圧の少なくとも一方が第１設定値を越えた場合にスラグタップ加熱ライン１１内のガス量を増大させる流量調整バルブ２７を設け、スラグタップ加熱ライン１１内にスラグ２５が流入し検出温度または検出差圧の少なくとも一方が第２設定値を越えた場合にスラグタップ加熱ライン１１内をパージする大気吸い込みバルブ２８を設けたガス化溶融炉。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化溶融炉出口の高温燃焼ガスの一部をスラグタップ加熱ラインにより分岐させ高温燃焼ガスがスラグ滴下部分および流下部分を覆うように流通させるガス化溶融炉において、
前記ガス化溶融炉の壁面に対して所定角度θとなるように前記スラグタップ加熱ラインの入口部を斜め下方に向けたＹ形分岐部として形成し、
前記スラグタップ加熱ラインの閉塞を監視する温度検出手段および流路差圧検出手段を設け、
前記スラグタップ加熱ライン内にスラグが流入した場合に前記温度検出手段および流路差圧検出手段の出力に応じて操作され前記スラグタップ加熱ライン内のガス流量を増大させる流量調整バルブを設けた
ことを特徴とするガス化溶融炉。
【請求項２】
ガス化溶融炉出口の高温燃焼ガスの一部をスラグタップ加熱ラインにより分岐させ高温燃焼ガスがスラグ滴下部分および流下部分を覆うように流通させるガス化溶融炉において、
前記ガス化溶融炉の壁面に対して所定角度θとなるように前記スラグタップ加熱ラインの入口部を斜め下方に向けたＹ形分岐部として形成し、
前記スラグタップ加熱ラインの閉塞を監視する温度検出手段および流路差圧検出手段を設け、
前記スラグタップ加熱ライン内にスラグが流入し検出温度または検出差圧の少なくとも一方が第１上限設定値を越えた場合に前記スラグタップ加熱ライン内のガス流量を増大させる流量調整バルブを設け、
前記スラグタップ加熱ライン内にスラグが流入し検出温度または検出差圧の少なくとも一方が第２上限設定値を越えた場合に前記スラグタップ加熱ライン内をパージする大気吸い込みバルブを設けた
ことを特徴とするガス化溶融炉。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガス化溶融炉において、
前記パージされたスラグを前記スラグタップ加熱ラインに接続された空気予熱器のホッパーから排出させるロータリバルブを設けた
ことを特徴とするガス化溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性廃棄物を処理し有効に利用するためのガス化溶融炉に係り、特に、都市ごみの燃焼排ガスから熱を回収して発電するとともに灰を溶融無害化する際のスラグによるライン閉塞を防止する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題がクローズアップされ、ごみ焼却炉の排ガス，焼却飛灰などの各種排出物についても規制が厳しくなっている。特に、ダイオキシン類の低減や焼却灰の溶融処理による無害化・減容化が必要となってきた。
【０００３】
一方、都市ごみは近年発熱量が高くなってきているので、エネルギー有効利用の観点から、焼却時に発生する燃焼排ガスから熱を回収して発電することが要求されている。
【０００４】
このような状況において、最近は、ごみを部分燃焼ガス化し、その生成物を高温で燃焼・溶融させて発電するごみガス化溶融発電システムが注目されている。
【０００５】
従来のごみガス化溶融発電システムにおいて、ごみは、スクリューフィーダにより流動床式ガス化炉に投入され、低空気比でガス化され、チャーおよび可燃ガスを発生する。流動床式ガス化炉から排出されたチャーおよび可燃ガスは、煙道によりサイクロンに導入して分離される。分離されたチャーは、スラグタップ溶融炉に供給される。スラグタップ溶融炉で溶融した灰分は、スラグとして排出される。スラグタップ溶融炉の排ガスは、廃熱ボイラに導入されて、水を蒸気に変換する。スラグタップ溶融炉の下部からガスを抜き出して、スラグタップを熱する。抜き出した排ガスは、スラグタップ加熱ラインを経由して、空気予熱器に送られる（例えば，特許文献１参照。）。
【０００６】
一方、サイクロンで分離した可燃ガスは、燃焼炉で燃やされる。燃焼炉の排ガスを独立スーパヒータに導入し、熱を回収する。加熱した蒸気を蒸気タービンに送り、発電機で発電させる。
【０００７】
スラグタップ溶融炉の上部から廃熱回収ボイラを経由した排ガスは、空気予熱器で空気を予熱した後、排ガスとして処理される。予熱された空気は、流動床式ガス化炉，スラグタップ溶融炉，燃焼炉のバーナ用燃焼空気として用いられ、予熱空気ラインを経由して流動床式ガス化炉の流動空気として用いられる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２９２９１４号公報（第４−５頁，図１）
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のごみガス化溶融発電システムには、以下のような問題がある。スラグタップ溶融炉は、通常１３００℃〜１４００℃の高温で運転される。このときに、スラグを円滑に滴下させるため、スラグタップ溶融炉の下部からガス抜き出し用のスラグタップ加熱ラインを設け、スラグタップ溶融炉からスラグタップ下部に高温ガスを引き込み、スラグタップの下部の温度をスラグが滴下可能な１３００℃以上に保持させている。
【０００９】
しかし、スラグタップから滴下したスラグや灰がスラグタップ加熱ラインに堆積し、スラグタップ加熱ラインを閉塞させるので、スラグタップ下部の温度をスラグが滴下可能な１３００℃以上に保持できず、スラグが固化してスラグタップを閉塞させ、ごみガス化溶融発電システムの運転が不可能となり停止させなければならない不具合が生じていた。
【００１０】
本発明の目的は、スラグタップ加熱ラインの閉塞を防止しスラグを安定に滴下させる手段を備えて連続運転可能なガス化溶融炉を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、ガス化溶融炉出口の高温燃焼ガスの一部をスラグタップ加熱ラインにより分岐させ高温燃焼ガスがスラグ滴下部分および流下部分を覆うように流通させるガス化溶融炉において、ガス化溶融炉の壁面に対して所定角度θとなるようにスラグタップ加熱ラインの入口部を斜め下方に向けたＹ形分岐部として形成し、スラグタップ加熱ラインの閉塞を監視する温度検出手段および流路差圧検出手段を設け、スラグタップ加熱ライン内にスラグが流入した場合に温度検出手段および流路差圧検出手段の出力に応じて操作されスラグタップ加熱ライン内のガス流量を増大させる流量調整バルブを設けたガス化溶融炉を提案する。
【００１２】
本発明は、また、ガス化溶融炉出口の高温燃焼ガスの一部をスラグタップ加熱ラインにより分岐させ高温燃焼ガスがスラグ滴下部分および流下部分を覆うように流通させるガス化溶融炉において、ガス化溶融炉の壁面に対して所定角度θとなるようにスラグタップ加熱ラインの入口部を斜め下方に向けたＹ形分岐部として形成し、スラグタップ加熱ラインの閉塞を監視する温度検出手段および流路差圧検出手段を設け、スラグタップ加熱ライン内にスラグが流入し検出温度または検出差圧の少なくとも一方が第１上限設定値を越えた場合にスラグタップ加熱ライン内のガス流量を増大させる流量調整バルブを設け、スラグタップ加熱ライン内にスラグが流入し検出温度または検出差圧の少なくとも一方が第２上限設定値を越えた場合にスラグタップ加熱ライン内をパージする大気吸い込みバルブを設けたガス化溶融炉を提案する。
【００１３】
いずれの場合も、パージされたスラグをスラグタップ加熱ラインに接続された空気予熱器のホッパーから排出させるロータリバルブを設けることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図３を参照して、本発明によるガス化溶融炉の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明によるガス化溶融炉を採用したごみガス化溶融発電システムの実施形態の系統構成を示す図である。ごみは、まず、スクリューフィーダ１により起動バーナ２で昇温された流動床式ガス化炉３に投入され、低空気比でガス化され、チャーおよび可燃ガスを発生する。流動床式ガス化炉３の大きさは、チャーが可燃ガスに同伴されて炉から排出される空塔速度となるように設計されている。
【００１６】
流動床式ガス化炉３から排出されたチャーおよび可燃ガスは、煙道４によりサイクロン５に導入して分離される。分離されたチャーは、スラグタップ溶融炉６に供給される。このとき、チャーの発熱量は１５００〜２０００ｋｃａｌ／ｋｇ程度と高いため、スラグタップ溶融炉６の起動に少量の燃料を使用するだけで、１３００〜１４００℃の高温が得られ、溶融した灰分がスラグとして排出される。
【００１７】
スラグタップ溶融炉６の排ガスは、廃熱ボイラ７に導入されて、水を蒸気に変換する。スラグタップ溶融炉６の下部からガスを抜き出し、スラグタップを熱する。抜き出した排ガスは、スラグタップ加熱ライン１１を経由して、空気予熱器９に送る。
【００１８】
一方、サイクロン５で分離した可燃ガスは、燃焼炉８で燃やす。燃焼炉８の排ガスを独立スーパヒータ１２に導入し、熱を回収する。加熱した蒸気を蒸気タービン１３に送り、発電機１４で発電させる。
【００１９】
スラグタップ溶融炉６の上部から廃熱回収ボイラ７を経由した排ガスは、空気予熱器９で空気を予熱した後、排ガスとして処理される。予熱された空気は、流動床式ガス化炉３，スラグタップ溶融炉６，燃焼炉８のバーナ用燃焼空気として用いられ、また、ライン１０を経由して流動床式ガス化炉３の流動空気として用いられる。
【００２０】
独立スーパヒータ１２を出た排ガスは、排ガス処理ライン１５に送られ、ガス冷却器１６，パグフィルタ１７を経由してクリーンになり、誘引送風機１８で煙突１９から排出される。
【００２１】
図２は、図１のごみガス化溶融発電システムにおけるガス化溶融炉の実施形態の構成を示す図であり、図３は、図２のガス化溶融炉における滴下スラグ２５とＹ形分岐部３４との位置関係を示す模式図である。
【００２２】
スラグ２５が安定して溶融し円滑に滴下するには、スラグタップ溶融炉６の温度が１３００〜１４００℃であり、しかも、スラグタップ２１下部のスラグタップ加熱ライン１１の温度が、３５０〜１０００℃でなければならない。スラグタップ加熱ライン１１に閉塞が生じると、スラグタップ加熱ライン１１の温度が急激に低下する。その結果、スラグタップ２１もスラグ２５が溶融して滴下できる温度を保持できなくなるからである。
【００２３】
そこで、本発明においては、スラグタップ加熱ライン１１の閉塞を防止する構造として、図２，図３に示すように、スラグタップ溶融炉６の壁面に対して所定角度θとなるようにスラグタップ加熱ライン１１の入口部を斜め下方に向けたＹ形分岐部３４として形成し、このスラグタップ加熱ライン１１の分岐部に従来は多く堆積していたスラグ２５とガスとを分離させ、滴下したスラグ２５がこの場所に堆積しないようにした。その結果、約１〜２ｍｍφ以上のスラグは、ガスに同伴されることなく落下する。
【００２４】
万一、微粒径のスラグ２５がガスと同伴し斜め下方に向けた入口部を通過しＹ形分岐部３４からスラグタップ加熱ライン１１に流入した場合でも、スラグタップ加熱ライン１１に設置した流量調整バルブ２７および大気吸い込みバルブ２８を操作して、スラグタップ加熱ライン１１内をパージする。
【００２５】
パージされたスラグは、空気予熱器９のホッパーに集められ、ロータリバルブ３３から排出される。
【００２６】
この制御方法を実現するためにスラグタップ加熱ライン１１の閉塞を検出する手段と、流量調整バルブ２７および／または大気吸い込みバルブ２８を制御する手段とをより詳細に説明する。
【００２７】
スラグタップ加熱ライン１１の閉塞を検出する手段は、スラグタップ加熱ライン１１に離れて設置してある複数の測定座２９の差圧を検出す差圧計３０と、熱電対３１とからなる。
【００２８】
流量調整バルブ２７および／または大気吸い込みバルブ２８を制御する手段は、データ処理装置３２であり、検出された差圧と温度とに応じて、流量調整バルブ２７および／または大気吸い込みバルブ２８の開度を制御し、ガス流量を増大させ／スラグタップ加熱ライン１１内をパージさせ、斜め下方に向けても入口部を通過しＹ形分岐部３４からスラグタップ加熱ライン１１に流入した微細なスラグなどをパージさせる。
【００２９】
ここでは、流量調整バルブ２７と大気吸い込みバルブ２８とを併設した実施形態を示してあるが、ガス流量の増量だけで流入した微細なスラグなどをパージできる場合には、流量調整バルブ２７のみでもよい。
【００３０】
その場合、流量調整バルブ２７は、温度検出手段としての熱電対３１および流路差圧検出手段としての差圧計３０の出力に応じて操作され、スラグタップ加熱ライン１１内のガス流量を増大させ、流入した微細なスラグなどをパージする。
【００３１】
一方、ガス流量の増量だけでは、流入した微細なスラグなどをパージできないことも予想される場合には、流量調整バルブ２７と大気吸い込みバルブ２８とを併設し、閉塞状態を第１上限設定値および第２上限設定値の２段階で検出することが望ましい。
【００３２】
この構成では、スラグタップ加熱ライン１１内にスラグ２５が流入し、検出温度または検出差圧の少なくとも一方が第１上限設定値を越えた場合に、流量調整バルブ２７を開いて、スラグタップ加熱ライン１１内のガス流量を増大させる。また、スラグタップ加熱ライン１１内にスラグ２５が流入し、検出温度または検出差圧の少なくとも一方が第２上限設定値を越えた場合に、大気吸い込みバルブ２８を開いて、スラグタップ加熱ライン１１内をパージする。
【００３３】
パージされたスラグなどは、空気予熱器９の図示しないホッパーに送られ、口ータリバルブ３３により排出される。
【００３４】
その結果、スラグタップ加熱ライン１１の閉塞を防止でき、スラグタップ２１の温度が低下することなく、スラグの溶融・滴下を安定化でき、ガス化溶融炉の連続運転が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス化溶融炉出口の高温燃焼ガスの一部をスラグタップ加熱ラインにより分岐させ高温燃焼ガスがスラグ滴下部分および流下部分を覆うように流通させるガス化溶融炉において、ガス化溶融炉の壁面に対して所定角度θとなるようにスラグタップ加熱ラインの入口部を斜め下方に向けたＹ形分岐部として形成し、スラグタップ加熱ラインの閉塞を監視する温度検出手段および流路差圧検出手段を設け、スラグタップ加熱ライン内にスラグが流入した場合に温度検出手段および流路差圧検出手段の出力に応じて操作されスラグタップ加熱ライン内のガス流量を増大させるパージするバルブを設けたので、スラグタップ加熱ラインの閉塞を防止しスラグを安定に滴下させて、連続運転可能なガス化溶融炉を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガス化溶融炉を採用したごみガス化溶融発電システムの実施形態の系統構成を示す図である。
【図２】図１のごみガス化溶融発電システムにおけるガス化溶融炉の実施形態の構成を示す図である。
【図３】図２のガス化溶融炉における滴下スラグ２５とＹ形分岐部３４との位置関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１　スクリューフィーダ
２　起動バーナ
３　流動床式ガス化炉
４　煙道
５　サイクロン
６　溶融炉
７　廃熱ボイラ
８　燃料炉
９　空気予熱器
１０　余熱空気ライン
１１　スラグタップ加熱ライン
１２　独立スーパヒータ
１３　蒸気タービン
１４　発電機
１５　排ガス処理ライン
１６　ガス冷却器
１７　バグフィルタ
１８　誘引送風機
１９　煙突
２０　サイクロン炉
２１　スラグタップ
２２　水砕スラグ
２３　スラグスクリーン
２４　二次燃焼室
２５　滴下スラグ
２６　助燃バーナ
２７　流量調整バルブ
２８　大気吸い込みバルブ
２９　測定座
３０　差圧計
３１　熱電対
３２　データ処理装置
３３　ロータリバルブ
３４　Ｙ形分岐部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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