(57)【要約】【課題】流動床式焼却炉からの高温排ガスの熱エネルギを粒状媒体式熱交換器で効率よく回収することである。【解決手段】流動床式焼却炉を、可燃性廃棄物をガス化する流動床ガス化炉１と、流動床ガス化炉１で発生した未燃焼分を含む熱分解ガスを燃焼させる二次燃焼炉３とに分け、二次燃焼炉３で発生する高温排ガスを粒状媒体式熱交換器４に導くようにし、高温排ガスに廃棄物に含有される塩素から合成される塩化物が混入しないようにすることにより、粒状媒体への塩化物の付着による熱交換効率の低下や、熱交換器４内の粒状媒体通路の閉塞を防止して、高温排ガスの熱エネルギを効率よく回収できるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性廃棄物を流動床式焼却炉を用いて焼却する廃棄物焼却装置において、前記流動床式焼却炉を、流動媒体との接触により可燃性廃棄物をガス化する流動床ガス化炉と、流動床ガス化炉で発生した未燃焼分を含む熱分解ガスを燃焼させる二次燃焼炉とに分け、この二次燃焼炉で発生する高温排ガスの熱エネルギを回収する粒状媒体式の熱交換器を設けたことを特徴とする廃棄物焼却装置。
【請求項２】
前記流動床ガス化炉から前記二次燃焼炉に至る熱分解ガスの経路に、熱分解ガスに同伴されるチャーを分離捕集するサイクロンを設けた請求項１に記載の廃棄物焼却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、流動床式焼却炉を用いて可燃性廃棄物を焼却する廃棄物焼却装置に関し、特に、流動床式焼却炉で発生する高温排ガスの熱エネルギを効率よく回収できる廃棄物焼却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可燃性廃棄物を焼却する流動床式焼却炉としては、焼却炉内に二次燃焼室を一体に設けて、可燃性廃棄物をガス化燃焼させるものが採用されていた。しかしながら、このタイプのものは、燃焼速度が速くて安定した燃焼を確保することが難しいので、厳しいダイオキシン等の公害規制への対応のために、複雑な燃焼制御技術を必要とする問題がある。
【０００３】
このような状況から、近年は、可燃性廃棄物を比較的低温で安定して部分燃焼させてガス化する流動床ガス化炉を用いるものが増加している。流動床ガス化炉を用いるものには、流動床ガス化炉で発生する熱分解ガスを別に設けた二次燃焼炉で燃焼させるガス化燃焼方式（例えば、特許文献１参照）と、流動床ガス化炉で発生する熱分解ガスと灰分とを溶融炉に導いて、熱分解ガスの燃焼で灰分を溶融させるガス化溶融方式（例えば、特許文献２参照）とがある。
【０００４】
一方、流動床式焼却炉で発生する高温排ガスを熱交換器やボイラ等に導いて廃熱回収する技術も進歩しており、廃熱回収で得られる高温高圧の蒸気を発電に利用する装置も開発されている。高温排ガスの廃熱を回収する際には、高温排ガスに含まれる塩素ガス等により、５００℃以上の高温ではボイラ等の蒸気配管が腐食され易くなるので、熱交換時の排ガス温度が制約され、高い熱交換効率を確保できない問題がある。
【０００５】
この問題に対しては、粒状媒体を用いた高温対応型の熱交換器を用いて、高温排ガスの熱エネルギを清浄空気に回収し、得られた清浄な高温空気をボイラに導くことにより、蒸気配管の腐食を防止して、高い熱交換効率を確保できるようにしたエネルギ回収装置がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
特許文献３に記載されたものでは、ガス化溶融方式の流動床式焼却炉と、従来からの一体型流動床式焼却炉とについて、その高温排ガスから粒状媒体式の熱交換器で熱エネルギを回収するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３３７０３３号公報（第２−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１１−１７３５２０号公報（第４頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１１−２００８１８号公報（第３−５頁、第１、２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した粒状媒体式熱交換器で流動床式焼却炉からの高温排ガスの熱エネルギを回収する際には、焼却炉で処理される廃棄物に塩素を含有するものが多いと、高温排ガス中のアルカリ金属やその他の金属の塩化物の量が多くなり、これらの金属の塩化物が粒状媒体の表面に付着して、その熱交換効率を低下させる問題がある。
【０００９】
また、特に低沸点の金属塩化物は６００℃〜１０００℃の広範囲の温度域下で液化して高い粘着性を帯びるので、粒状媒体が熱交換器の内壁に固着したり、粒状媒体同士が合体したりして、熱交換器内の粒状媒体の通路が狭くなったり閉塞されたりする。このため、エネルギ回収効率が低下するとともに、メインテナンスに手間がかかる問題がある。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、流動床式焼却炉からの高温排ガスの熱エネルギを粒状媒体式熱交換器で効率よく回収することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、可燃性廃棄物を流動床式焼却炉を用いて焼却する廃棄物焼却装置において、前記流動床式焼却炉を、流動媒体との接触により可燃性廃棄物をガス化する流動床ガス化炉と、流動床ガス化炉で発生した未燃焼分を含む熱分解ガスを燃焼させる二次燃焼炉とに分け、この二次燃焼炉で発生する高温排ガスの熱エネルギを回収する粒状媒体式の熱交換器を設けた構成を採用した。
【００１２】
すなわち、本発明者らは、焼却時の廃棄物に含有される塩素から合成される塩化物は、その灰分に最も多く、続いてチャーに多く含まれ、熱分解ガスには殆ど含まれないことを想定して、８５０℃〜９５０℃の範囲で熱分解ガスのみを二次燃焼して発生させた高温排ガスと、熱分解ガスの燃焼で灰分を溶融して発生させた１０００℃〜１２００℃の高温排ガスとを、それぞれテスト用の粒状媒体式熱交換器に導いて連続運転テストを行い、テスト後の粒状媒体の表面を観察した。この結果、後者のテストでは大部分の粒状媒体に塩化物が付着していたが、前者のテストでは粒状媒体に塩化物が殆ど付着していないことを確認した。
【００１３】
そこで、流動床式焼却炉を、可燃性廃棄物をガス化する流動床ガス化炉と、流動床ガス化炉で発生した未燃焼分を含む熱分解ガスを燃焼させる二次燃焼炉とに分け、二次燃焼炉で発生する高温排ガスを粒状媒体式熱交換器に導くことにより、高温排ガスの熱エネルギを効率よく回収できるようにした。
【００１４】
前記流動床ガス化炉から前記二次燃焼炉に至る熱分解ガスの経路に、熱分解ガスに同伴されるチャーを分離捕集するサイクロンを設けることにより、チャーに含まれる塩化物が熱交換器に送られる高温排ガスに混入しないようにして、より効率よく熱エネルギを回収することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。この廃棄物焼却装置は、図１に示すように、可燃性廃棄物をガス化する流動床ガス化炉１と、ダクト２で導かれる流動床ガス化炉１で発生した未燃焼分を含む熱分解ガスを燃焼させる二次燃焼炉３と、二次燃焼炉３で発生した高温排ガスの熱エネルギを回収する粒状媒体式熱交換器４とで基本的に構成され、ダクト２の途中には、熱分解ガスに同伴されるチャーを分離捕集するサイクロン５が設けられている。
【００１６】
前記流動床ガス化炉１は、投入口６から投入される可燃性廃棄物と供給口７から供給される流動媒体とを、底部から導入される高温空気８により流動接触させ、可燃性廃棄物を熱分解ガス化するものである。炉壁の下部には補助バーナ９も設けられている。ガス化した熱分解ガスは頂部からダクト２内に排出され、固形分として残る不燃物は、底部の排出口１０から排出される。
【００１７】
前記二次燃焼炉３は、ダクト２で頂部から送り込まれる熱分解ガスに、側部から導入される酸素を含む二次空気１１を混合して、バーナ１２で高温燃焼させるものであり、発生した高温排ガスはダクト１３で粒状媒体式熱交換器４に送られる。
【００１８】
前記粒状媒体式熱交換器４は、図２に示すように、高温排ガスが流通する上部熱交換室１４と、大気などの清浄な低温ガスが流通する下部熱交換室１５とから成り、上部熱交換室１４の底部が縮径されて、小断面の連通部１６で下部熱交換室１５と連通されている。
【００１９】
前記各熱交換室１４、１５にはそれぞれトレイ１７が複数段に設けられており、ホッパ１８から上部熱交換室１４の上部に投入される粒状媒体１９は、上部熱交換室１４の各トレイ１７、連通部１６、下部熱交換室１５の各トレイ１７へと順次落下し、上部熱交換室１４で流入口２０から排気口２１へと流通する高温排ガスとの接触で顕熱を回収し、下部熱交換室１５で流入口２２から排気口２３へと流通する清浄な低温ガスに、回収した顕熱を放出して熱交換する。熱交換して下部熱交換室１５の底部に溜まる粒状媒体１９は、排出口２４から戻し経路２５を通してエアリフタ２６によりホッパ１８へ供給され、循環使用される。なお、この熱交換で昇温された低温ガスは、図１に示したように、ダクト２７でボイラ２８に送られるようになっている。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明の廃棄物焼却装置は、流動床式焼却炉を、可燃性廃棄物をガス化する流動床ガス化炉と、流動床ガス化炉で発生した未燃焼分を含む熱分解ガスを燃焼させる二次燃焼炉とに分け、二次燃焼炉で発生する高温排ガスを粒状媒体式熱交換器に導くようにし、高温排ガスに廃棄物に含有される塩素から合成される塩化物が混入しないようにしたので、粒状媒体への塩化物の付着による熱交換効率の低下や、熱交換器内の粒状媒体通路の閉塞を防止して、高温排ガスの熱エネルギを効率よく回収することができる。
【００２１】
また、前記流動床ガス化炉から二次燃焼炉に至る熱分解ガスの経路に、熱分解ガスに同伴されるチャーを分離捕集するサイクロンを設けることにより、チャーに含まれる塩化物が熱交換器に送られる高温排ガスに混入しないようにして、より効率よく熱エネルギを回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】廃棄物焼却装置の実施形態を示す概略構成図
【図２】図１の粒状媒体式熱交換器を示す縦断面図
【符号の説明】
１  流動床ガス化炉
２  ダクト
３  二次燃焼炉
４  熱交換器
５  サイクロン
６  投入口
７  供給口
８  高温空気
９  補助バーナ
１０  排出口
１１  二次空気
１２  バーナ
１３  ダクト
１４  上部熱交換室
１５  下部熱交換室
１６  連通部
１７  トレイ
１８  ホッパ
１９  粒状媒体
２０  流入口
２１  排気口
２２  流入口
２３  排気口
２４  排出口
２５  戻し経路
２６  エアリフタ
２７  ダクト
２８  ボイラ
【図１】
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【図２】
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