(57)【要約】【課題】  一般ごみや産業廃棄物をガス化させる流動床式ガス化炉と、このガス化炉で生成した熱分解ガス及びチャーを燃焼し灰分を溶融させる溶融炉と、を含んで構成されるガス化溶融炉において、溶融炉を補助燃料を使用せずに安定運転できるようにする。【解決手段】  ガス化溶融炉において、推定した燃料供給量と燃料の理論空気量及び流動化空気量に基づいて溶融炉７へ供給すべき燃焼用空気量を計算し、溶融炉へ供給する燃焼用空気量を制御する演算手段１８を設ける。  燃料供給量の推定は、ガス化炉へ供給される流動化空気量及び空気温度並びに流動層温度と燃料組成及び燃料中の可燃分の組成を用いて行ってもよいし、ガス化炉へ供給される流動化空気量及び流動化空気温度並びに流動層温度と燃料の理論空気量及び燃料中の水分量を用いて推定してもよい。【選択図】        図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一般ごみと産業廃棄物のいずれかを含む燃料をガス化させる流動床式のガス化炉と、このガス化炉で生成した熱分解ガス及びチャーを燃焼し灰分を溶融させる溶融炉と、を含んで構成されるガス化溶融炉であって、
推定した燃料供給量と燃料の理論空気量及び流動化空気量を入力として前記溶融炉へ供給する燃焼空気量を計算する演算手段と、この演算手段の出力を入力として前記溶融炉へ供給する燃焼用空気量を制御する空気流量制御手段と、を備えてなる流動床式ガス化溶融炉。
【請求項２】
請求項１に記載の流動床式ガス化溶融炉において、前記演算手段は、前記流動床式のガス化炉へ供給される流動化空気量、供給される流動化空気の空気温度、流動層温度、燃料組成及び燃料中の可燃分の組成を用いて燃料供給量を推定するよう構成されていることを特徴とする流動床式ガス化溶融炉。
【請求項３】
請求項１に記載の流動床式ガス化溶融炉において、前記演算手段は、前記流動床式のガス化炉へ供給される流動化空気量、供給される流動化空気の空気温度、流動層温度、燃料の理論空気量及び燃料中の水分量を用いて燃料供給量を推定するよう構成されていることを特徴とする流動床式ガス化溶融炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般ごみ、産業廃棄物等を含む燃料ガス化する流動床式ガス化溶融炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般ごみ、産業廃棄物等の流動床式ガス化溶融炉は、廃棄物供給ホッパに貯留され供給装置で供給された一般ごみ、産業廃棄物を含む燃料を熱分解し、可燃性ガス及び未燃カーボンであるチャーを生成させる流動床式ガス化炉と、前記流動床式ガス化炉に接続され前記流動床式ガス化炉で生成された可燃性ガス及びチャーとともに燃焼空気が導入されて可燃性ガスとチャーを燃焼させて炉内を灰の融点以上に保ち、灰分を溶融スラグ化して回収する溶融炉と、を含んで構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記ガス化炉に供給される燃料は、一般ごみ、産業廃棄物を含むものであるため、その性質上、供給量変動が避けられず、ガス化溶融炉の運転が困難となっている。
【０００４】
溶融炉の安定運転には、ごみ供給量の変動に応じて溶融炉の空気量を制御して空気比を一定に保つ必要がある。しかしながら、ごみ供給量の測定が困難であること、ガス化炉で生成する熱分解ガス及びチャーの量並びにカロリーを測定もしくは推定する手段がないこと等から溶融炉の安定運転が困難である。このため、溶融炉に助燃バーナ等を設置して、温度変化に対応しているが、ランニングコストがかかるという問題がある。
【０００５】
すなわち、ごみ供給量が変動することで、流動床式ガス化炉では流動層温度や空塔部温度の変化を生じるが、流動床式ガス化炉の安定運転に致命的な打撃を与えるものではない。一方、流動床式ガス化炉に接続された溶融炉では、流動床式ガス化炉で生成した熱分解ガスやチャーの量に見合った量の燃焼用空気を供給し、常に空気と燃料との比率を一定にして温度を安定させる必要がある。このため、ごみの供給量変動に応じて溶融炉に供給する燃焼用空気量を変化させないと溶融炉の温度が変動し灰を安定溶融できなくなる。
【０００６】
しかしながら、ごみの供給量変動すなわち溶融炉へ流入する熱分解ガスやチャーの量及びそれぞれのカロリーを測定する手段がないことから、溶融炉の温度低下対策として補助バーナ等を設置して対応している。これに伴い、補助バーナの燃料代が必要でランニングコストの増大が避けられない。さらに、補助バーナの応答性がごみの供給量変動に追随できない問題もあり、常時補助バーナを使用せざるを得ない場合もある。 
本発明の課題は、溶融炉を補助燃料を使用せずに安定運転できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、以下の構成を用いることで解決できる。
【０００８】
一般ごみ、産業廃棄物等を燃料としてガス化させる流動床式のガス化炉とガス化炉で生成した熱分解ガス及びチャーを燃焼し灰分を溶融させる溶融炉とで構成されるガス化溶融炉において、推定した燃料供給量と燃料の理論空気量及び流動化空気量に基づいて溶融炉へ供給すべき燃焼用空気量を計算し、溶融炉へ供給する燃焼用空気量を制御する。
【０００９】
燃料供給量の推定は、ガス化炉へ供給される流動化空気量及び空気温度並びに流動層温度と燃料組成及び燃料中の可燃分の組成を用いて行ってもよいし、ガス化炉へ供給される流動化空気量及び流動化空気温度並びに流動層温度と燃料の理論空気量及び燃料中の水分量を用いて推定してもよい。
【００１０】
ここで、燃料組成とは燃料中の可燃分、水分及び灰分の比率のことであり、可燃分組成とは可燃分中のC,H,Oの比率のことである。また、理論空気量とは燃料の完全燃焼に必要な空気量のことをいう。
【００１１】
上記解決手段によれば、ガス化炉で生成する熱分解ガス及びチャーの量やカロリーを測定することなく、推定した一般ごみ、産業廃棄物等の燃料ごみの供給量と、燃料の理論空気量及び流動化空気量を用いて溶融炉へ供給する燃焼用空気量を計算し、算出した量の燃焼用空気を溶融炉に供給するので、溶融炉の温度を常に一定に保つことができる。
【００１２】
一般ごみ、産業廃棄物等の燃料ごみの供給量は、ガス化炉へ供給される流動化空気量及び空気温度並びに流動層温度と燃料組成及び燃料中の可燃分の組成から推定することができる。また、ガス化炉へ供給される流動化空気量及び空気温度並びに流動層温度と燃料の理論空気量及び燃料中の水分量を用いて推定してもよい。ガス化炉へ供給される流動化空気量及び空気温度並びに流動層温度と燃料の理論空気量及び燃料中の水分量を用いて燃料ごみの供給量を推定する場合、ガス化炉へ供給される流動化空気量及び空気温度並びに流動層温度と燃料組成及び燃料中の可燃分の組成を用いて燃料ごみの供給量を推定する場合に比べ、若干精度が悪くなるが、より簡便にごみ供給量の予測が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶融炉の空気比を常に一定に保つことが可能となるため、溶融炉の温度を一定にコントロールでき、灰の安定溶融が達成できる。したがって、余分な補助燃料を使用せずに運転が可能となり、ランニングコストを大幅に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施例１）
本発明の実施例１を図１に示す。図示の装置は、流動床式ガス化溶融炉に廃熱ボイラを組み合わせたもので、ごみを貯留する供給ホッパ１と、供給ホッパ１底部に接合されごみを取り出して送給する供給装置２と、供給装置２の下流端に接続された流動床式ガス化炉（以下、ガス化炉という）３と、ガス化炉３底部の空気供給装置６に流量調整弁５を介して接続された押込通風機４と、ガス化炉３上部にダクトを介して接続された溶融炉７と、溶融炉７に排ガスダクトを介して接続された廃熱ボイラ１１と、廃熱ボイラ１１に排ガスダクトを介して接続された減温装置１２と、減温装置１２に排ガスダクトを介して接続された集塵装置１３と、集塵装置１３に流量調整弁１７を介装した排ガスダクトを介して接続された誘引通風機１４と、誘引通風機１４のガス出側に煙道を介して接続され排ガスを大気に放出する煙突１５と、溶融炉７に空気流量制御手段である流量調整弁１６を介装した空気ダクトを介して接続された押込通風機８と、ガス化炉３の流動層の温度を検出して出力する流動層温度検出手段２０と、ガス化炉３に供給される流動化空気の温度を検出して出力する流動化空気温度検出手段２１と、ガス化炉３に供給される流動化空気量を検出して出力する流動化空気量検出手段２２と、流動層温度検出手段２０と流動化空気温度検出手段２１と流動化空気量検出手段２２の各出力が入力され前記流量調整弁１６の開度を制御する演算手段１８と、を含んで構成されている。
【００１５】
上記構成の装置は次のように動作する。供給ホッパ１に貯留された一般ごみあるいは産業廃棄物もしくはその双方を含むごみ（ガス化炉３に供給される燃料）は、供給装置２によりガス化炉３内に投入される。投入されたごみは、押込通風機４により流動床底部の空気供給装置６より供給される流動化空気と反応し熱分解して可燃ガス及び未燃カーボンを主体とするチャーを生成する。ガス化炉３で生成した可燃ガス及び未燃カーボンを主体とするチャーは溶融炉７に流入し、押込通風機８より供給される燃焼用空気と混合することで燃焼する。この過程で溶融炉７に流入した灰(不燃物)は炉内で溶融温度以上に加熱され、溶融スラグとして流出する。溶融炉排ガスは廃熱ボイラ11、減温装置12、集塵装置13等を経て無害化された後、系外に放出される。
【００１６】
ガス化炉３では、流動層温度、供給される流動化空気量及び供給される流動化空気の温度が測定され、これらの測定値は燃料（ごみ）組成及び燃料中の可燃分の組成とともに演算手段18に送られる。演算装置18は、入力される前記各測定値と燃料（ごみ）組成及び燃料中の可燃分の組成に基づいてごみの供給量を算出し、算出したごみの供給量に応じた所定の燃焼用空気量を溶融炉７に供給し、所要の空気比にするよう、流量調整弁16の開度を調整している。
【００１７】
ガス化炉３の流動層温度、ガス化炉３に供給される流動化空気の量及び温度の各測定値は燃料（ごみ）組成及び燃料中の可燃分の組成とともに演算手段１８に送られ、演算手段１８において、下記の関係式を用いてごみ供給量Ｑを算出した。
【００１８】
Ｑ＝ｆ（ＴＦ，ＶＡ，ＴＡ，Ｇ，Ｆ）
ＴＦ：ガス化炉層温度
ＶＡ：流動化空気量
ＴＡ：流動化空気温度
Ｇ：ごみ組成
Ｆ：可燃分組成
【００１９】
この関係式を模式的に示すと図２のようになる。すなわち、ごみ組成G、可燃分組成F及び流動化空気温度TAは既知の固定値であるため、ガス化炉層温度ＴＦと流動化空気量ＶＡを測定することで、ごみ供給量Ｑを算出できる。これは、炉の大きさやごみの種類によらず、流動層の空気比と流動層部分でのごみの部分発熱量とが、図３に示すように、１対１で対応することから導出される。層空気比は流動化空気量ＶＡを理論空気量で除した値であるが、理論空気量はごみ供給量Ｑ、ごみ組成Ｇ及び可燃分組成Fより計算されるため、流動層の空気比はごみ供給量Ｑにより変化する。また、ごみ入熱量はごみ供給量Ｑとごみの低位発熱量との積であるが、低位発熱量は既知の固定値であるため、ごみの入熱量もごみ供給量Ｑにより変化する。よって、層部発生熱量をごみ入熱量で除した値を層空気比で整理できるということは、層部発生熱量がごみ供給量Ｑと１対１で対応することを示している。ガス化炉層温度ＴＦから層部発生熱量を計算することで、ごみ供給量Ｑを算出できる。
【００２０】
図３のデータは処理量が日量1トンの小型装置と処理量が日量10トンの大型装置において採取したものである。小型装置では特に発熱量及び組成の異なるごみ固形化燃料（RDF）５種類を燃焼し、大型装置では都市ごみを１年間通じて燃焼した。これらの炉で採取した100点以上のデータから図３に示す関係が得られることを見出した。なお、ごみ組成及び可燃分組成については、季節毎にごみの組成が変動するため、月に数回分析を行った値を用いた。
【００２１】
本実施例によれば、溶融炉の空気比を常に一定に保つことが可能となるため、溶融炉の温度を一定にコントロールでき、灰の安定溶融が達成できる。したがって、余分な補助燃料を使用せずに運転が可能となり、ランニングコストを大幅に低減できる。
【００２２】
（実施例２）
本発明の実施例２を図４に示す。本実施例が前記実施例１と異なるのは、燃料供給量を、ガス化炉へ供給される流動化空気量及び供給される流動化空気の温度並びに流動層温度と燃料の理論空気量及び燃料中の水分量を用いて推定する点である。他の構成は前記実施例と同じなので同じ符号を付して説明を省略する。
【００２３】
この方法によると、必要なデータが少なく簡便に精度良くごみ供給量を算出できる。これは、図５に示すように、実施例１と同様に小型炉及び大型炉のデータを、ガス化炉へ供給される燃料供給量、流動化空気量、流動化空気温度及び流動層温度並びに燃料の理論空気量及び燃料中の水分量のみで整理し、流動層部分の空気比とごみの流動層部分発熱量の関係を見出して想到したものである。
【００２４】
ごみ供給量の算出は下記の式を使用した。
【００２５】
Ｑ＝ｆ（ＴＦ，ＶＡ，ＴＡ，ＧＡ，ＧＷ）
ＴＦ：カ゛ス化炉層温度
ＶＡ：流動化空気量
ＴＡ：流動化空気温度
ＧＡ：ごみ理論空気量
ＧＷ：ごみ中水分
【００２６】
本実施例によっても、前記実施例１の場合と同様に、余分な補助燃料を使用せずに運転が可能となり、ランニングコストを大幅に低減できる。燃料ごみの供給量を推定する場合、前記実施例１に比べ、若干精度が悪くなるが、より簡便にごみ供給量の予測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１の要部構成を示す系統図である。
【図２】実施例１に関し、流動層温度とごみ供給量の関係を、流動化空気量をパラメータとして示す概念図である。
【図３】実施例１に関し、流動層空気比と（流動層部発生熱量／ごみ入熱量）の関係を、示す概念図である。
【図４】本発明の実施例２の要部構成を示す系統図である。
【図５】実施例１に関し、流動層空気比と（流動層部発生熱量／ごみ入熱量）の関係を、示す概念図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  供給ホッパ
２  供給装置
３  流動層式ガス化炉
４  押込通風機
５  流量調整弁
６  空気供給装置
７  溶融炉
８  押込通風機
１１  廃熱ボイラ
１２  減温装置
１３  集塵装置
１４  誘引通風機
１５  煙突
１６  流量調整弁
１７  流量調整弁
１８  演算手段
２０  流動層温度検出手段
２１  流動化空気温度検出手段
２２  流動化空気量検出手段
【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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