(57)【要約】【課題】運転停止時に炉床部に残った未燃炭素成分の局所での燃焼により、流動媒体が局所的に加熱されこの部分に流動媒体のクリンカが生成するということのない流動床炉、流動床炉の運転方法及び流動床ガス化溶融装置を提供する。【解決手段】流動床部１１の底部より流動媒体を流動させる流動空気を供給するための流動空気配管１３に該配管を遮断するための流動空気遮断ダンパー１４を設け、緊急時に流動空気遮断ダンパー１４を閉止するための遮断ダンパー制御手段を設けた。これにより緊急停止時に流動床部１１に浸入する空気を遮断でき、流動床部１１の流動層内に残った未燃炭素成分が燃焼を阻止でき、流動媒体が局所的に加熱によるクリンカの生成を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床部の底部より流動媒体を流動させる流動空気を供給するための流動空気配管に該配管を遮断するための遮断ダンパーを設け、緊急時に遮断ダンパーを閉止するための遮断ダンパー制御手段を設けたことを特徴とする流動床炉。
【請求項２】
緊急時に流動床部の底部より流動媒体を流動させる流動空気を供給するための流動空気配管に設けられた遮断ダンパーを閉止して、流動空気の供給を完全に停止することを特徴とする流動床炉の運転方法。
【請求項３】
可燃物を熱分解する流動床ガス化炉と、該流動床ガス化炉にて熱分解化により生成した生成物を焼却溶融して溶融スラグ化する溶融炉とを備えた流動床ガス化溶融装置において、
前記流動床ガス化炉は、流動床の底部より流動媒体を流動させる流動空気を供給するための流動空気配管に該配管を遮断するための遮断ダンパーを設け、緊急時に前記遮断ダンパーを閉止する遮断ダンパー制御手段を設けたことを特徴とする流動床ガス化溶融装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は都市ごみ、産業廃棄物、石炭等の可燃物を燃焼又は熱分解ガス化する流動床炉、流動床炉の運転方法及び流動床ガス化溶融装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
都市ごみ、産業廃棄物、医療廃棄物、汚泥、ＲＤＦ、シュレッダーダストや古タイヤ等の廃棄物を焼却して減量化すること、及びその焼却熱を有効に利用することが望まれている。廃棄物の焼却灰は、通常、有害な重金属を含むので、焼却灰を埋め立てにより処理するためには、重金属成分を固化処理するための対策が必要である。更に設備全体のスケールダウン等も求められている。このような課題に対応できる設備として、種々の金属を回収すると共に、灰を溶融してスラグを形成し、このスラグを回収することができ、また熱、電力などエネルギーを回収することができる、単なる焼却処理ではなく、マテリアルリサイクルを可能にしたガス化溶融装置が近年注目されてきている。
【０００３】
このガス化溶融装置は、廃棄物等の可燃物を熱分解ガス化し、未燃炭素分や灰を含んだ温度５００℃〜６００℃程度の未燃ガスを生成した流動床ガス化炉と、この生成ガス（未燃炭素分や灰を含む）を導き高温燃焼させると共に、灰を溶融して溶融スラグ化する溶融炉を具備している。この流動床ガス化炉は、炉底部から空気比１以下の流動化空気を供給し、流動媒体（主に硅砂）を流動させてなる流動床部に可燃物を投入し、還元雰囲気下で該可燃物の一部を燃焼し、この燃焼熱で可燃物を熱分解ガス化している。
【０００４】
このような流動床ガス化炉においては、流動床部には、未燃状態の可燃物、未燃炭素成分（チャー）が多量に存在している。このとき非常停止等で流動床部の未燃物、チャーが存在したまま、流動空気の供給を止めると、炉内が負圧のため、散気管・散気板からリークする微小な空気が流動床部に浸入し、この空気により未燃炭素成分が燃焼反応を起す。通常の運転状態では流動媒体が流動しているため熱拡散により局所加熱は生じないが、このような微小の空気では流動媒体が流動する流動層が形成できないため、局所燃焼、局所加熱となり、この部分に流動媒体未燃分のクリンカが生成するという問題がある。
【０００５】
この現象は未燃分、チャーが多いガス化炉特有のもので、通常の流動式焼却炉では、炉床温度、空気比が高いため、可燃物は直ちに燃焼し流動媒体中の未燃物濃度は極めて低い。従って、緊急時に非常停止により流動空気の供給を停止しても、クリンカを生成することがない。但し、ガス化炉でない流動床炉においても焼却物の性状・種類によって、緊急停止時にクリンカが生成する場合がある。例えば、石炭、汚泥の様に、燃料中の炭素分が多く、塊状の固形物の場合は燃焼時間が都市ごみ等よりはるかに長く必要となる。従って、充分な空気比で燃焼していても、流動媒体中には常時、未燃物・チャーが存在するため、緊急停止時にクリンカを生成する問題は起る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、運転停止時に流動床部に残った未燃炭素成分の局所での燃焼により、流動媒体が局所的に加熱され、この部分に流動媒体のクリンカが生成するということのない流動床炉、流動床炉の運転方法及び流動床ガス化溶融装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、流動床部の底部より流動媒体を流動させる流動空気を供給するための流動空気配管に該配管を遮断するための遮断ダンパーを設け、緊急時に遮断ダンパーを閉止するための遮断ダンパー制御手段を設けたことを特徴とする流動床炉にある。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、緊急時に流動床部の底部より流動媒体を流動させる流動空気を供給するための流動空気配管に設けられた遮断ダンパーを閉止して、流動空気の供給を完全に停止することを特徴とする流動床炉の運転方法にある。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、可燃物を熱分解する流動床ガス化炉と、該流動床ガス化炉にて熱分解化により生成した生成物を焼却溶融して溶融スラグ化する溶融炉とを備えた流動床ガス化溶融装置において、流動床ガス化炉は、流動床の底部より流動媒体を流動させる流動空気を供給するための流動空気配管に該配管を遮断するための遮断ダンパーを設け、緊急時に前記遮断ダンパーを閉止する遮断ダンパー制御手段を設けたことを特徴とする流動床ガス化溶融装置にある。
【発明の効果】
【００１０】
各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、遮断ダンパーと遮断ダンパー制御手段を設けたので、緊急時に遮断ダンパー制御手段で遮断ダンパーを閉止することにより、流動床部に浸入する空気は遮断され、流動床部の流動層内に残った未燃炭素成分が燃焼し、流動媒体が局所的に加熱することがなく、クリンカ生成を抑制できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、緊急時に流動空気配管に設けられた遮断ダンパーを閉止して、流動空気の供給を完全に停止するので、流動床部に残った未燃炭素成分が燃焼し、流動媒体の局所的に加熱によるクリンカの生成を抑制できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、緊急時に流動床ガス化炉の流動空気配管に設けられた遮断ダンパーを閉止して、流動空気の供給を完全に停止するので、流動床部に残った未燃炭素成分が燃焼し流動媒体の局所的な加熱による、クリンカの生成を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る流動床ガス化炉の運転装置の構成例を示す図である。図１において、１０は流動床ガス化炉であり、該流動床ガス化炉１０は流動床部１１とその上部にフリーボード部１２を具備する。流動床部１１の底部には図示しない散気管又は散気板が配置され、該散気管又は散気板には流動空気配管１３を通して、流動床部１１に流動空気が供給され流動媒体を流動化するようになっている。流動空気配管１３にコントロールダンパー１６の他に別途閉止時空気を完全に遮断する気密性のよい流動空気遮断ダンパー１４を直列に設けている。１５は流動空気配管１３を通して流動空気を流動床部１１に送り込むブロワーである。
【００１５】
１７は廃棄物等の可燃物Ｍを流動床ガス化炉１０内に供給するためのスクリューコンベア等からなる可燃物供給装置であり、１８はその駆動モータである。１９は可燃物供給装置１７に可燃物Ｍを供給する可燃物ホッパーである。２０は制御装置、２１は炉頂部に設け炉内に散水する散水ノズル、２２は散水ノズル２１に水を供給する給水管であり、２３は給水管２２に設けられたコントロールバルブである。２４は流動床部１１の内部温度を検出する温度センサ−である。
【００１６】
流動空気遮断ダンパー１４は流動床ガス化炉１０の運転中は全開しており、コントロールダンパー１６を通ってブロワー１５に吸い込まれた空気は流動空気配管１３を通って、更に図示しない散気管又は散気板を通して流動床部１１にその底部から供給される。これにより流動床部１１の流動媒体（主に珪砂）は流動する。この流動媒体が流動する流動床部１１に可燃物供給装置１７から可燃物Ｍが供給されるとその一部は燃焼する。流動床部１１に供給される空気量は空気比１以下であるから、燃焼しない可燃物は還元雰囲気下でこの燃焼熱により加熱し、熱分解ガス化し、灰及び未燃炭素分（チャー）を含む生成ガスＧはガス排出口から排出され、図示しない溶融炉へ供給される。
【００１７】
制御装置２０は、温度センサ−２４の出力により、駆動モータ１８、コントロールダンパー１６及びコントロールバルブ２３を制御して、炉内に供給される可燃物Ｍの供給量、流動床部１１に吹き込む流動空気量及び散水ノズル２１から炉内に散水する散水量を制御し、流動床部１１の温度を所定の温度範囲に維持し、温度５００℃〜６００℃程度の灰、未燃炭素分及び未燃ガスを含む生成ガスＧを生成するように制御する。なお、石炭、汚泥等の燃焼時間が長い燃料を焼却する流動床炉では流動床温度は５５０℃〜９００℃程度の高温として燃焼を促進するように制御する。
【００１８】
上記構成の流動床炉において、炉の運転を緊急停止する場合は、可燃物供給装置１７からの可燃物Ｍの供給を停止し、コントロールダンパー１６を閉じると共に、流動空気遮断ダンパー１４を閉じる。流動空気遮断ダンパー１４は気密性の優れた空気がリークすることのないダンパーであるから、該流動空気遮断ダンパー１４を閉止することにより、流動床ガス化炉１０内部が負圧であっても、流動床部１１内に空気がリークして浸入することなく、流動床部１１に残留している未燃炭素分が空気に反応し、高温燃焼することがなく、クリンカの生成を防止できる。
【００１９】
これに対して、流動空気遮断ダンパー１４がなく、コントロールダンパー１６のみでは、該コントロールダンパー１６を閉じても、流動床ガス化炉１０内部が負圧であるから、該コントロールダンパー１６を通して空気がリークし、流動床部１１内に浸入するから、この空気と未燃炭素分が反応燃焼し、局所的に加熱するから、その部分にクリンカが生成する。
【００２０】
図２は本発明に係る流動床ガス化溶融装置の構成例を示す図である。図示するように、流動床ガス化溶融装置は、可燃物Ｍを熱分解する流動床ガス化炉１０と、該流動床ガス化炉１０にて熱分解ガス化し、灰及び未燃炭素分（チャー）を含む生成ガスＧを焼却溶融して溶融スラグ化する溶融炉３０とを備えている。流動床ガス化炉１０の構成及び制御装置２０等の動作は図１の場合と同様であるからその説明は省略する。溶融炉３０は１次燃焼室３１、２次燃焼室３２、３次燃焼室３３を具備し、１次燃焼室３１及び３次燃焼室３３には燃焼空気３４が供給されるようになっている。
【００２１】
流動床ガス化炉１０からのチャーを含む生成ガスＧは、１次燃焼室３１に流入し燃焼空気３４と混合し、チャーや生成ガスＧは２次燃焼室３２で高温燃焼し、その燃焼ガスは３次燃焼室３３で燃焼空気３４と混合され完全燃焼し、燃焼排ガス３５となって図示しない廃熱ボイラ等に送られ熱回収され、更に排ガス処理設備へと送られる。生成ガスＧに含まれる灰は、チャーや生成ガスの高温燃焼による高温で溶融され、溶融スラグとなって、スラグ落口から排出される。
【００２２】
上記構成の流動床ガス化溶融装置において、緊急時に流動床ガス化炉１０の流動空気配管１３に設けられた流動空気遮断ダンパー１４を閉止して、流動空気の供給を完全に停止することにより、流動床ガス化炉１０の流動床部１１に残ったチャーが燃焼し流動媒体の局所的な加熱による、クリンカの生成を抑制できる。
【００２３】
なお、上記例では気密性のよい流動空気遮断ダンパー１４をコントロールダンパー１６と別に設けているが、流動空気遮断ダンパー１４にコントロールダンパー１６の機能を持たせることで流動空気遮断ダンパー１４とコントロールダンパー１６を兼用させてもよい。
【００２４】
また、上記構成の流動床炉はガス化溶融炉装置の例であるが、流動媒体中に未燃物、チャーが多い流動床炉に適用できるのは当然である。即ち、焼却物の性状として燃料中の炭素分が多い、燃料中の酸素分の少ない塊状又は塊状に成型されている（例えばＲＤＦ）等の燃焼完結時間が１ｍｉｎ以上必要なものを焼却する流動床炉では、同様のシステムが必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る流動床ガス化炉の運転装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る流動床ガス化溶融装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０      流動床ガス化炉
１１      流動床部
１２      フリーボード部
１３      流動空気配管
１４      流動空気遮断ダンパー
１５      ブロワー
１６      コントロールダンパー
１７      可燃物供給装置
１８      駆動モータ
１９      可燃物ホッパー
２０      制御装置
２１      散水ノズル
２２      給水管
２３      コントロールバルブ
２４      温度センサー
３０      溶融炉
３１      １次燃焼室
３２      ２次燃焼室
３３      ３次燃焼室
３４      燃焼空気
３５      燃焼排ガス
３６      溶融スラグ
３７      スラグ落口
【図１】
2005090895.tif 000003
【図２】
2005090895.tif 000004