(57)【要約】【課題】  ガス化溶融システムにおいて、その溶融炉を含む高温燃焼装置のガス排出部にダクトを接続する構成をとりながら、そのダクト内でガス中の灰分が堆積するのを有効に抑止する。【解決手段】  溶融炉３０を含む高温燃焼装置１４のガス排出口４０と減温塔４２のガス入口４２とをダクト６０により接続する。このダクト６０を冷却水等で冷却することにより、そのダクト６０の内面温度を下げ、このダクト内面に接触するガス中の灰分が軟化して当該内面に付着し堆積するのを抑止する。【選択図】      図１
2007051846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含み、その溶融スラグを排出する高温燃焼装置とを備えたガス化溶融システムを運転する方法であって、前記高温燃焼装置のガス排出部にダクトを接続してその内側に前記高温燃焼装置の排出ガスを流すとともに、このダクトにおいてその内側を流れるガスの温度が４００℃以上である部分の少なくとも一部を冷却してその内面温度を前記灰分の軟化点よりも低下させることを特徴とするガス化溶融システムの運転方法。
【請求項２】
請求項１記載のガス化溶融システムの運転方法において、前記ダクトにおいて少なくともその内側を流れるガスの温度が８００℃以上である部分を冷却してその内面温度を前記灰分の軟化点よりも低下させることを特徴とするガス化溶融システムの運転方法。
【請求項３】
被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含み、その溶融スラグを排出する高温燃焼装置とを備えたガス化溶融システムにおいて、前記高温燃焼装置のガス排出部にダクトが接続されるとともに、このダクトにおいてその内側を流れるガスの温度が４００℃以上である部分の少なくとも一部の内面温度を低下させる冷却手段が当該ダクトに設けられていることを特徴とするガス化溶融システム。
【請求項４】
請求項３記載のガス化溶融システムにおいて、前記冷却手段は前記ダクトにおいて少なくともその内側を流れるガスの温度が８００℃以上である部分の内面温度を低下させるものであることを特徴とするガス化溶融システム。
【請求項５】
被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含み、その溶融スラグを排出する高温燃焼装置と、前記高温燃焼装置から排出されるガスを冷却する減温塔と、前記高温燃焼装置のガス排出部と前記減温塔のガス入口部とを接続するダクトとを備え、かつ、このダクトにその内面温度を低下させる冷却手段が設けられていることを特徴とするガス化溶融システム。
【請求項６】
請求項５記載のガス化溶融システムにおいて、前記ダクトにおいてその内側を流れるガスの温度が４００℃以上である部分の少なくとも一部に前記冷却手段が設けられていることを特徴とするガス化溶融システム。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載のガス化溶融システムにおいて、前記高温燃焼装置は、その溶融炉の後段に二次燃焼室を有しており、この二次燃焼室の下流側に前記ガス排出部が設けられていることを特徴とするガス化溶融システム。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれかに記載のガス化溶融システムにおいて、前記冷却手段は、前記ダクトの内壁を囲む形状の冷却流体通路を形成する通路形成部材を含むことを特徴とするガス化溶融システム。
【請求項９】
請求項８記載のガス化溶融システムにおいて、前記通路形成部材は、前記ダクトの内壁からその径方向外側に隙間をおいて当該内壁を囲む略筒状をなし、当該ダクトの内壁との間にその全周にわたって連続する冷却流体通路を形成するものであることを特徴とするガス化溶融システム。
【請求項１０】
請求項８または９記載のガス化溶融システムにおいて、前記ダクトはそのガス流れ方向に分割された複数のダクト構成管をつなぎ合わせて構成されるものであり、前記通路形成部材は、前記各ダクト構成管毎に独立した冷却流体通路を形成するとともに、その隣接するダクト構成管の冷却流体通路同士を接続する接続配管を備えることを特徴とするガス化溶融システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみや産業廃棄物等の廃棄物を処理するためのガス化溶融システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物を処理するための手段として、例えば特許文献１に記載されるようなガス化溶融システムが知られている。このシステムは、流動化ガスにより流動層が形成される流動床式ガス化炉と、その後段の溶融炉とを備え、前記流動床式ガス化炉は、その流動層に投入された廃棄物を燃焼させて熱分解ガスを生成し、前記溶融炉は、前記流動床式ガス化炉により生成された熱分解ガスをさらに燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させることにより溶融スラグを生成し、排出する。この溶融炉で生成された高温燃焼ガスは、後段のボイラ、ガス冷却室、及びバグフィルタに順次送られ、その処理後に系外に排出される。
【特許文献１】特開２００４−３７０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記システムが導入される廃棄物処理施設のうち、例えば人口の少ない地方都市に設けられるような小規模の廃棄物処理施設においては、前記ボイラを省略し、これに代えて前記溶融炉を含む高温燃焼装置のガス排出部とその後段の減温塔とをダクトを介して接続するシステムが採用されることがある。
【０００４】
しかしながら、このように高温燃焼装置のガス排出部にダクトが直結されるシステムでは、当該ダクト内を流れるガスすなわち高温燃焼ガスの温度が非常に高く、当該ガスに接触するダクト内面の温度も灰の軟化点（約８００℃〜１０００℃）を超える可能性がある。この場合、前記高温燃焼ガス中に含まれる灰分が前記ダクトの内面に接触することにより、そのダクト内面上で前記灰分が軟化して当該ダクト内面に付着するおそれがある。このような灰分の付着を放置しておくと、当該灰分がダクト内に堆積して当該ダクトを閉塞させてしまうため、定期的に当該ダクトのメンテナンスを行う必要があり、作業負荷の増大を招き、場合によっては長期にわたる連続操業に支障をきたすことがある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、ガス化溶融システムにおいて、その溶融炉を含む高温燃焼装置のガス排出部にダクトを接続する構成をとりながら、そのダクト内で灰分が堆積するのを有効に抑止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含み、その溶融スラグを排出する高温燃焼装置とを備えたガス化溶融システムを運転する方法であって、前記高温燃焼装置のガス排出部にダクトを接続してその内側に前記高温燃焼装置の排出ガスを流すとともに、このダクトにおいてその内側を流れるガスの温度が４００℃以上である部分の少なくとも一部を冷却してその内面温度を前記灰分の軟化点よりも低下させるものである。
【０００７】
また本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含み、その溶融スラグを排出する高温燃焼装置とを備えたガス化溶融システムにおいて、前記高温燃焼装置のガス排出部にダクトが接続されるとともに、このダクトにおいてその内側を流れるガスの温度が４００℃以上である部分の少なくとも一部の内面温度を低下させる冷却手段が当該ダクトに設けられているものである。
【０００８】
また本発明は、被処理物を熱分解して熱分解ガスを生成するガス化炉と、このガス化炉で生成された熱分解ガス中の可燃成分を燃焼させて同ガス中の灰分を溶融させる溶融炉を含み、その溶融スラグを排出する高温燃焼装置と、前記高温燃焼装置から排出されるガスを冷却する減温塔と、前記高温燃焼装置のガス排出部と前記減温塔のガス入口部とを接続するダクトとを備え、かつ、このダクトにその内面温度を低下させる冷却手段が設けられているものである。
【０００９】
以上の構成によれば、高温燃焼装置のガス排出部に接続されているダクトを冷却してその内面温度を低下させることにより、当該ダクトの内面に接触したガス中の灰分が当該内面上で軟化して当該内面に付着するのを有効に抑止することができる。特に、前記ダクトにおいて少なくともその内側を流れるガスの温度が８００℃以上である部分を冷却することにより、灰分の付着、堆積を抑止する効果は顕著なものとなる。
【００１０】
前記高温燃焼装置は、前記溶融炉のみで構成されたものであってもよいし、その溶融炉に加えてその後段に二次燃焼室を有するものであってもよい。後者の場合には、前記二次燃焼室の下流側（当該二次燃焼室の直下流側でもよいし、当該二次燃焼室の下流側に設けられた空気予熱器のさらに下流側でもよい。）に前記ガス排出部が設けられている構成とすればよい。
【００１１】
前記冷却手段としては、前記ダクトの内壁を囲む形状の冷却流体通路を形成する通路形成部材を含むものが、好適である。この構成によれば、前記内壁のすぐ外側に冷却流体を流すことができ、これにより、簡素な構成で効率良く前記内壁の内面温度を低下させることができる。
【００１２】
特に、前記通路形成部材が、前記ダクトの内壁からその径方向外側に隙間をおいて当該内壁を囲む略筒状をなし、当該ダクトの内壁との間にその全周にわたって連続する冷却流体通路を形成するものであれば、前記内壁をその略全域にわたって効率良く冷却することができる。
【００１３】
前記ダクトは、その全長にわたって一体のものでもよいが、そのガス流れ方向に分割された複数のダクト構成管をつなぎ合わせて構成されるものとすれば、その搬送作業や現場での設置作業がより容易となる。この場合、前記通路形成部材は、前記各ダクト構成管毎に独立した冷却流体通路を形成するとともに、その隣接するダクト構成管の冷却流体通路同士を接続する接続配管を備えるようにすれば、各ダクト構成管で冷却流体通路を確実に密封することができるとともに、その冷却流体通路同士を接続配管で接続することにより、複数のダクト構成管に跨る冷却流体通路を形成することができる。また、前記接続配管により放熱面積を稼いで冷却効率の向上を図ることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、高温燃焼装置のガス排出部に接続されるダクトを冷却してその内面温度を低下させることにより、当該ダクトの内面に高温燃焼ガス中の灰分が付着するのを有効に抑止して円滑な運転を実現することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すガス化溶融システムは、その前段側から順に、給塵機１０と、流動床式ガス化炉１２と、高温燃焼装置１４と、第１減温塔１６と、空気予熱装置１８と、第２減温塔２０と、バグフィルタ２２と、誘引送風機２４と、煙突２６とを備えている。
【００１７】
前記給塵機１０は、ごみホッパ１１を有し、このごみホッパ１１に投入されたごみをスクリュコンベアによって定量的に流動床式ガス化炉１２に供給する。
【００１８】
この流動床式ガス化炉１２の炉床には、砂等の流動粒子による流動層２８が形成され、この流動層２８の温度を例えば４５０〜６５０℃に維持しながら、当該流動層２８に投入されたごみを低温熱分解すなわち一次燃焼させる運転が行われる。前記ごみに含まれる不燃物は前記流動粒子とともに炉底より抜き出され、その後段で前記流動粒子と分離される。分離された流動粒子は前記流動層２８に戻されて再利用される。
【００１９】
前記高温燃焼装置１４は、縦方向に延びる溶融炉３０と、その後段の二次燃焼室３２及び二次空気予熱器３４とが並設された構成となっている。
【００２０】
前記溶融炉３０では、前記流動床式ガス化炉１２から送られてくる熱分解ガスが例えばトータル空気比１．３の条件下でさらに燃焼処理される。具体的には、前記溶融炉３０内に燃焼用空気による旋回流が形成されて約１３００℃の高温燃焼が行われ、その熱により前記熱分解ガス中の灰分が炉壁上で溶融してスラグとなり、当該炉壁を伝って高温燃焼装置１４の底部の出滓口３６から排出される。この溶融スラグは、スラグ水冷装置３８等により冷却処理を受けた後、特定箇所へ回収される。
【００２１】
前記二次燃焼室３２は、前記出滓口３６を挟んで前記溶融炉３０と反対の側に設けられ、この溶融炉３０から導入されるガスをさらに二次燃焼させる役割を担う。前記二次空気予熱器３４は、前記二次燃焼室３２の下流側であってその上側に配置され、二次燃焼室３２から上昇するガスを後述の空気予熱装置１８から送られてくる空気と熱交換させることにより、前記ガスを減温させるとともに前記空気を昇温させて二次空気とする役割を担う。ここで昇温された二次空気は前記流動床式ガス化炉１２や溶融炉３０の適所に供給される。これら二次燃焼室３２及び二次空気用予熱器３４においても、その内壁面に接触した灰分は溶融してスラグ化する可能性があるが、そのスラグも当該内壁面を伝って前記出滓口３６から排出される。
【００２２】
なお、本発明において前記二次空気用予熱器３４は適宜省略が可能である。
【００２３】
図示の高温燃焼装置１４では、前記二次空気用予熱器３４の下流側、すなわち上側に、ガス排出口４０が設けられ、このガス排出口４０と前記第１減温塔１６の塔頂のガス入口４２とがダクト６０を介して接続されている。このダクト６０の構造については後に詳述する。
【００２４】
前記第１減温塔１６は、前記ガス入口４２から導入される高温燃焼ガスを冷却水と接触させながら流下させ、当該ガスを例えば約３００℃〜４００℃まで減温させてから空気予熱装置側に排出する。
【００２５】
空気予熱装置１８は、その上流側（図例では下側）から順に、二次空気予熱器４４、押込空気予熱器４６、及び白煙防止用空気加熱器４８を備え、前記第１減温塔１６から排出されるガスと供給される空気との熱交換により、前記ガスの温度を降下させるとともに供給空気を予熱するように構成されている。
【００２６】
前記二次空気予熱器４４には、二次送風機５０から送出される空気が導入され、この空気は前記二次空気予熱器４４で予熱されてから前記高温燃焼装置１４の二次空気予熱器３４に送り込まれる。同様に押込空気予熱器４６には、押込送風機５２から送出される空気が導入され、この空気は前記押込空気予熱器４６で予熱されてから前記流動床式ガス化炉１２の炉底に押込空気（流動化用ガス）として送り込まれる。また、前記白煙防止用空気加熱器４８には白煙防止用送風機５４から送出される空気が導入され、この空気は空気再加熱器５６で再加熱された後に前記煙突２６の下部に導入される。
【００２７】
前記空気予熱装置１８を通過したガスは、第２減温塔２２でさらに１５０℃〜２００℃程度まで冷却された後、バグフィルタ２２に送られ、前記誘引送風機２４から前記煙突２６を通じて系外に排出される。
【００２８】
なお、本発明において前記空気予熱装置１８や第２減温塔２２は必ずしも要さず、例えば前記第１減温塔２０においてガス温度を十分降下させることが可能であれば当該第１減温塔２０に直接バグフィルタ２２を接続するようにしてもよい。また、前記空気予熱装置１８を設ける場合、その熱交換器は輻射式のものでもよいし、内部にプレートを挿入したプレート式のものであってもよい。
【００２９】
次に、前記高温燃焼装置１４のガス排出口４０と第１減温塔１６のガス入口４２とを接続するダクト６０の構造を図２（ａ）（ｂ）及び図３を参照しながら説明する。
【００３０】
前記ダクト６０は、複数本（図例では４本）のダクト構成管６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄをその順につなぎ合せることにより構成されている。各ダクト構成管６０Ａ〜６０Ｄは、そのガス流れ方向の上流側端及び下流側端にそれぞれフランジ６１，６２を有し、各ダクト構成管６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃの下流側フランジ６２と、その下流側に隣接するダクト構成管６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄの上流側フランジ６１とが互いに接合されるとともに、最上流側のダクト構成管６０Ａの上流側フランジ６１が前記高温燃焼装置１４のガス排出口に接合され、最下流側のダクト構成管６０Ｄの下流側フランジ６２が前記第１減温塔１６のガス入口４２に接合されている。
【００３１】
各ダクト構成管６０Ａ〜６０Ｄの本体部分は、内壁６４と、この内壁６４を外側から囲む通路形成管６６とにより構成されている。
【００３２】
前記内壁６４は、耐火材（例えば炭化珪素（ＳｉＣ）質のキャスタブル材）により円筒状に形成され、その内側を前記高温燃焼装置１４の排出ガスが流通するように構成される。前記通路形成管６６は、前記内壁６４をその径方向外側から全周にわたって覆う略円筒状をなし、当該内壁６４との間に全周にわたって連続する円筒状の冷却水通路６５を形成する。前記冷却水通路６５は、その両軸端が各ダクト構成管６０Ａ〜６０Ｄのフランジ部６１，６２により封止されており、各ダクト構成管６０Ａ〜６０Ｂ毎に冷却水通路６５が独立したものとなっている。
【００３３】
さらに、前記各ダクト構成管６０Ａ〜６０Ｄでは、その上流側フランジ部６１及び下流側フランジ部６２の近傍の位置に、それぞれ、前記冷却水通路６５につながる配管接続フランジ６８，６７が形成されている。そして、前記ダクト構成管６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃのガス流れ方向下流側の配管接続フランジ６７と、その下流側に隣接するダクト構成管６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄのガス流れ方向上流側の配管接続フランジ６８とにそれぞれ接続配管７０の両端が接続されることにより、互いに隣接するダクト構成管の冷却水通路６５同士が前記接続配管７０を介して連通され、ダクト６０の全長にわたって連続する冷却水通路が形成されている。
【００３４】
ここで、前記接続配管７０の形状は適宜設定可能であるが、この実施の形態に係る各接続配管７０は、互いに隣接するダクト構成管のフランジ部６２，６１を跨ぐ形状（図例ではＵ字状）をなし、ダクト本体からその径方向外側に大きく膨出して放熱面積を稼ぐことが可能な形状となっている。
【００３５】
さらに、前記ダクト構成管６０Ｄの（ガス流れ方向下流側の）配管接続フランジ６７には、図略の冷却水供給配管が接続され、最も上流側のダクト構成管６０Ａの（ガス流れ方向下流側の）配管接続フランジ６８には図略の冷却水排出配管が接続されている。そして、前記冷却水供給配管から前記ダクト構成管６０Ｄの冷却水通路６５に導入される冷却水が、ダクト構成管６０Ｄ，６０Ｃ間の接続配管７０→ダクト構成管６０Ｃの冷却水通路６５→ダクト構成管６０Ｃ，６０Ｂ間の接続配管７０→ダクト構成管６０Ｂの冷却水通路６５→ダクト構成管６０Ｂ，６０Ａ間の接続配管７０→ダクト構成管６０Ａの冷却水通路６５を順に通って（すなわちダクト内側のガス流れとは逆行して）、ダクト構成管６０Ａの配管接続フランジ６８に接続された冷却水排出配管へ排出されるようになっている。
【００３６】
なお、図２（ａ）（ｂ）において７２は、前記ダクト６０を設備内の適所に固定するためのブラケットである。
【００３７】
以上示したダクト６０においては、その内壁６４の外側の冷却水通路に冷却水を流すことによって、内壁６４の内面温度を下げることができ、その内面温度を前記冷却水の供給流量によって調節することができる。従って、当該内壁６４の表面温度を灰分の軟化点（約８００℃〜１０００℃）よりも低い温度（例えば４００℃）に抑えることにより、当該内壁６４の内面に接触した灰分が軟化して当該内面に付着するのを有効に抑止することができ、その結果、当該灰分がダクト６０内で堆積して当該ダクト６０を閉塞させるのを抑止して連続運転可能期間を従来よりも延ばすことができる。
【００３８】
なお、前記ダクト６０を冷却するための冷却流体は水に限らず、種々の流体を適宜使用することが可能である。また、ダクト６０の外側に冷却流体をかけるようにしてもその冷却は可能である。ただし、図示のようにダクト内壁６４の外側に冷却水通路６５を形成するようにすれば、当該内壁６４の内面温度をより効率良く低下させることができる利点がある。また、内壁６４の外側面上に冷却水配管を巻くようにしても効果的である。
【００３９】
また、本発明では必ずしもダクト６０をその全域にわたって冷却する必要はなく、ガス温度が４００℃以上となる領域においてその少なくとも一部（例えばダクトの形状等の関係で特に詰まり易い部分）を冷却対象とすれば、ダクト内側における溶融灰分の堆積を有効に抑止することが可能である。ただし、その冷却対象には、少なくともガス温度が８００℃以上の領域を含めておくことが、より好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係るガス化溶融システムの全体構成図である。
【図２】（ａ）は前記ガス化溶融システムに設けられるダクトの平面図、（ｂ）はその断面正面図である。
【図３】図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１２    流動床式ガス化炉
１４    高温燃焼装置
１６    第１減温塔
３０    溶融炉
３２    二次燃焼室
３６    出滓口
４０    高温燃焼装置のガス排出口
４２    第１減温塔のガス入口
６０    ダクト
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ  ダクト構成管
６４    内壁
６５    冷却水通路（冷却流体通路）
６６    通路形成管（通路形成部材）
７０    接続配管
【図１】
2007051846.tif 000003
【図２】
2007051846.tif 000004
【図３】
2007051846.tif 000005