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JP3750379B2 - Waste gasification and melting treatment system - Google Patents

Waste gasification and melting treatment system Download PDF

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JP3750379B2
JP3750379B2 JP33048298A JP33048298A JP3750379B2 JP 3750379 B2 JP3750379 B2 JP 3750379B2 JP 33048298 A JP33048298 A JP 33048298A JP 33048298 A JP33048298 A JP 33048298A JP 3750379 B2 JP3750379 B2 JP 3750379B2
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JP
Japan
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gasification
temperature
air ratio
gasification furnace
treatment system
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豊 武田
直機 藤原
和佳子 下平
秀治 守
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Publication date
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  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は可燃性廃棄物を処理するための処理システムに係り、特に都市ごみを高温で燃焼・溶融して無害化するとともに、そのときの燃焼排ガスの熱を回収して発電等に利用することが可能なごみガス化溶融処理システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境問題がクローズアップされており、従来の焼却処理に代わる環境保全型な新たなごみ処理技術として、ごみガス化溶融処理システムが注目されている。この処理システムは、ごみを低温・低空気比の下で燃焼してガス化するとともに、生成した高カロリーな可燃ガスと未燃チャーを灰溶融炉に導入し、灰溶融内で1300℃の高温で燃焼・溶融してスラグ化するものである。この処理システムによれば、ごみが減容化されるので埋立地の延命化を図ることができる上、灰溶融炉内での燃焼温度が高いためダイオキシン類を完全に分解でき、さらには燃焼による熱を発電にも利用できる利点がある。
【0003】
ここで、空気比とは、ごみを完全燃焼させるのに必要な空気量(理論空気量)と実際に供給した空気量(供給空気量)との比である。理論空気量はごみ中の可燃分量から算出されるため、可燃分量と空気比には相関関係がある。すなわち、供給空気量が固定されているとき、ごみ中の可燃分量が変化すると、空気比は変化する。この空気比が1以上であれば、ごみは完全燃焼し、逆に1未満では、ごみは不完全燃焼し、COやCH4などの高カロリーな可燃ガスが生成される。また、低空気比のときは、供給空気量が少ないため、排ガス量を大幅に低減でき、排ガス処理装置をコンパクトにすることができる。
【0004】
図6は、従来技術によるごみガス化溶融処理システムの系統図である。給じん機1内のごみはガス化炉2に投入され、ガス化炉2内で低空気比の下で燃焼して可燃ガスG1と未燃チャーCを生成する。可燃ガスG1と未燃チャーCは灰溶融炉3に導入され、灰溶融炉3内で高温燃焼して溶融スラグと高温の燃焼排ガスG2が生成される。このとき、バーナ4には燃料が供給されており、灰溶融炉3の内部ではその燃料も燃焼する。溶融スラグは灰溶融炉3の下部から排出される。
【0005】
燃焼排ガスG2はボイラ5へ導入され、循環水Wを加熱する。加熱された循環水Wは蒸気タービン6を回転させ、その回転によって発電機7を回転駆動する。一方、ボイラ5で循環水Wを加熱した燃焼排ガスG2は空気予熱器8へ導入され、押込送風機9から送られてきた空気Aを加熱する。さらに燃焼排ガスG2は、空気予熱器8を出た所で、消石灰サイロ10から消石灰(Ca(OH)2)が押込送風機11によって吹き込まれ、さらにバグフィルタ12へ導入されて脱塩される。そして、脱塩されてクリーンとなった燃焼排ガスG2は、誘引送風機13によって吸引され煙突14を介して系外へ放出される。また、空気予熱器8で加熱された空気Aはガス化炉2とバーナ4に送られる。
【0006】
バグフィルタ12の表面には消石灰を含む飛灰が徐々に堆積していくが、その量が増えるとフィルタ12の目が詰まって燃焼排ガスG2が流れにくくなるため、数分おきに高圧空気をバグフィルタ12内に逆流させ、フィルタ表面に付着した固体粒子(飛灰)を払い落とす必要がある。この操作を逆洗という。このようにしてバグフィルタ12から払い落とされた固体粒子(飛灰)は、安定的に無害化処理される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガス化炉内部の温度と空気比が変化すると、生成される可燃ガスおよび未燃チャーの性状が変化し、後段の灰溶融炉で高温燃焼しにくくなる。そのため、ごみガス化溶融処理システムでは、ガス化炉において目標とする温度および空気比を維持することが、後段の灰溶融炉に高カロリーの可燃ガスおよび未燃チャーを供給する上で非常に重要である。しかし、上述した従来技術においては、以下のような問題点がある。
【0008】
都市ごみや廃棄物は石炭や石油などの燃料と異なり、性状が常に変動する。例えば、ビニールなどの高分子化合物が多量に存在すれば、ごみ中の可燃分量が増加し、また、生ゴミなどが多量に存在すれば、ごみ中の可燃分量は減少し、水分量が増加する。供給空気量が一定の時、ごみの性状が変化すると、理論空気量が変化するので、ガス化炉内の空気比は変化する。目標とする空気比を維持するには供給空気量を変えなければならない。このように空気比の制御はごみの性状に対応して行わなければならないが、ごみ燃焼施設に運び込まれるごみの性状を常に知ることが難しく、また、ガス化炉内のリアルタイムの空気比を知る手段が無いため、従来のごみガス化溶融処理システムでは空気比を目標とする値に維持するのが困難であった。
【0009】
さらに、空気比はごみ中の水分量や灰分量によらず可燃分量により決定されるため、空気比を一定に保ってもごみ中の水分量が変化するとガス化炉内温度が変化する。例えば、生ゴミが水分を多量に含んでいる場合、空気比を目標とする値に維持しても、ガス化炉内での水の気化熱による吸熱により、炉内温度は低下する。このような場合は助燃を行って炉内温度を上昇させる必要があるが、従来のごみガス化溶融処理システムでは、上述したようにガス化炉内のリアルタイムの空気比を知ることができないために、炉内温度を適正に制御することが難しかった。
【0010】
本発明の目的は、ガス化炉内のリアルタイムの空気比を知ることができ、これによって、空気比とガス化炉内の温度を適正に制御することが可能なごみガス化溶融処理システムを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、可燃物を低空気比の下で燃焼して可燃ガスと可燃固形物とを生成するガス化炉と、前記可燃ガスと可燃固形物を高温燃焼させることにより、前記可燃固形物を溶融させてスラグとして排出する灰溶融炉と、を備えたごみガス化溶融処理システムにおいて、前記ガス化炉内の温度および前記可燃ガスの組成からガス化炉内の空気比を推算し、その推算結果に基づいて、前記ガス化炉内に供給する空気量を制御する制御手段を設けたことを特徴としている。
【0012】
前記制御手段は、前記ガス化炉内のある温度における前記可燃ガス中のCO濃度及びCO2濃度を測定して前記両濃度の比CO/CO2を求め、その結果から空気比を推算する。
【0013】
また前記制御手段は、前記ガス化炉内の空塔部、流動床表面部および流動床内部の温度を検出し、その検出温度が所定の温度より低いとき、前記ガス化炉内の温度を上昇させる機能を有している。具体的には、前記制御手段は助燃を行ってガス化炉内の温度を上昇させる。
【0014】
ガス化炉において、低空気比の条件でごみを燃焼させると、CO、CO2が生成される。ガス化炉内の温度が700℃で、空気比を0.2,0.4,0.6とした場合のCO、CO2の濃度を実験により求めた。その結果を図2に示す。同様に、ガス化炉内の温度が600℃で、空気比を0.2,0.4,0.6とした場合のCO、CO2の濃度を実験により求めた。その結果を図3に示す。図2および図3から分かるように、ガス化炉内の温度が異なれば、生成されるCO、CO2の濃度は異なる。また空気比の増加に伴いCO濃度は減少し、逆にCO2濃度は増加しており、CO、CO2の濃度は空気比の影響を受けている。これはCOとCO2がごみ中の可燃分を構成する炭素と空気中の酸素の結合により生成するため、空気比、すなわち空気量が増加すれば、より多くの炭素が酸素と結合するためである。
【0015】
しかし、ごみ質が変化すれば、CO、CO2の濃度も変化する(例えば、ごみの水分が増加すれば水蒸気が加わるため発生ガス量が増加してCO、CO2の発生ガス中濃度は低下する)ため、CO、CO2の濃度の測定値がガス化炉内の実際の空気比を知る目安にはならない。
【0016】
図4は、図2及び図3のデータを基にして、空気比とCO/CO2との関係をガス化温度別に示したものである。ここで、CO/CO2はCO濃度とCO2濃度との比である。図4から分かるように、CO/CO2の値はガス化温度が高いほど大きく、空気比が高いほど小さくなる。すなわち、ごみ中の可燃分に含まれる炭素から、COとCO2が生成する割合はガス化温度と空気比によってほぼ決まっており、ごみ中の灰分量と水分量が変化してもCO/CO2は変化しない。これにより、空気比に対するCO/CO2の値があらかじめ分かっているため、ごみをガス化したときに生成されたCOとCO2の濃度を測定して、CO/CO2を求めることにより、ガス化炉内の実際の空気比を推定できる。このことを利用し、生成ガスのCO/CO2が所定の値となるようにガス化炉へ供給する空気量を変化させ、ごみ質の変化に対応して目標とする空気比を維持することができる。なお、図4において、S1はタールが発生する領域、S2はごみの持つ発熱量だけでは炉内温度を維持できない領域である。
【0017】
ごみのガス化は目標とする空気比の他にガス化炉内温度を目標値に維持する必要がある。図5は実験結果を示しており、ごみ中の炭素のCO、CO2、CH4及び残渣中への変換率、及びごみ中の水素のH2、CH4、2O及び残渣中への変換率のデータを基にして、ごみ重量が100kg、空気量67kg一定で、ごみ質が経時変化してガス化したときの発生ガス組成、正味の空気比及びガス化炉内温度を試算した結果である。ごみ質が可燃分50%で、水分が10%→20%→40%と変化すると、CO濃度とCO2濃度は減少するが、CO/CO2 は1.6で一定である。このときの空気比は0.2であるが、ガス化炉内温度は水分の気化熱の影響で700℃に維持することができない。つまり、図5に示すように、ガス化炉内温度は空気比が一定でもごみ中の水分の変化により変化する。このため、ガス化炉内温度を測定し、目標とする温度を維持するために助燃することが必要となる(図の斜線部)。
【0018】
このように、空気比と温度を一定の目標値に保つことにより、希望する性状の可燃ガスと未燃チャーを安定的に得ることができる。そして、それらの可燃ガスと未燃チャーを灰溶融炉に供給すれば、未燃チャーは固形燃料として作用し灰溶融炉の内部を高温状態に維持することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。なお、従来技術と同一の箇所には同一の符号を記し、その詳細な説明は省略する。
【0020】
図1は本発明によるごみガス化溶融処理システムの系統図である。図1に示すように、ガス化炉2で生成された可燃ガスG1と未燃チャーCを灰溶融炉3へ導入するための配管20にはCO・CO2センサ21が設けられ、配管20内を流れる可燃ガスG1のCO、CO2の濃度を測定することができる。CO・CO2センサ21には演算機23が接続され、この演算機23にはコントローラ24が接続されている。さらに、空気予熱器8で加熱された空気Aをガス化炉2内の流動床内部へ供給するための配管25には弁26が設けられ、この弁26の開度はコントローラ24によって制御される。
【0021】
また、ガス化炉2には、その空塔部、流動床表面部および流動床内部の温度を検出する熱電対27が3箇所に設けられ、各熱電対27はコントローラ28に接続されている。ガス化炉2の上部には助燃バーナ29が取り付けられ、この助燃バーナ29には燃料が供給されるようになっている。助燃バーナ29に燃料を供給するための配管には弁30が設けられ、この弁30の開度はコントローラ27によって制御される。なお、図1において、1Aは給じん機1の下部に設置されたスクリュフィーダ、2Aはガス化炉2に形成されたごみ投入口である。
【0022】
上記構成のごみガス化溶融処理システムにおいて、ごみ投入口2Aからガス化炉2内に投入されたごみは、低空気比、低温度の下で加熱される。配管25を介して供給される空気量は、一般的なごみ組成から予め求めた理論空気量に対する空気比を維持するように制御されている。投入されたごみはガス化炉2内でガス化されて可燃ガスG1と未燃チャーCを生成する。ここで、まず可燃ガスG1の一部を少量抜き出し、燃焼するかどうかである程度の空気比の目安を常につけておく。
【0023】
可燃ガスG1と未燃チャーCは配管20を介して灰溶融炉3へと送られるが、そのとき、可燃ガスG1中のCO、CO2の濃度をCO・CO2センサ21で測定する。測定したCO、CO2 の濃度データは演算機23へ送られ、演算機23では、これらの濃度データを基にしてガス化炉2内の空気比を推算する。例えば、700℃、空気比0.2でごみをガス化する場合、CO2の濃度8vol%、COの濃度が6vol%であれば、CO/CO2は0.75である。図4より、現在のごみに対して空気比が0.4の状態でガス化していることが分かる。したがって、ガス化炉2へ供給する空気量を現在の半分にすればよいことがすぐに分かる。
【0024】
このようにCO/CO2が空気比で目標とした値と異なるとき、コントローラ24で弁26の開度を変え、ガス化炉2へ供給される空気量を調整してガス化炉2内部の空気比を瞬時に制御する。上記の場合は、コントローラ24により弁26の開度を小さくしてガス化炉2内へ供給する空気Aの量を半分にして、ガス化炉2内部の空気比が0.2になるように調整する。
【0025】
次にガス化炉2内の温度を測定する。ガス化炉2内の温度は測定位置が空塔部、流動床表面部、流動床内部の各数箇所の温度を熱電対27により測定する。熱電対27でガス化炉2内部の温度を測定して、その測定結果が目標温度より低ければ、コントローラ28で弁30を開けて助燃バーナ29に燃料を供給し、助燃バーナ29でガス化炉2内の空塔部を加熱して、目標とするガス化温度を維持するようにする。なお、助燃バーナ29で加熱する代わりに、流動床部へ供給する空気Aを加熱してもよい。
【0026】
本実施の形態によれば、可燃ガスのCO、CO2 の濃度に基づいてガス化炉2内の空気比をリアルタイムに知ることができるので、ガス化炉2内の温度を簡便にかつ迅速に制御することができ、またガス化炉2内部の温度を測定して、ガス化炉2内の温度が目標温度よりも低ければ助燃を行うことにより、ごみ質が変化しても目標とする発熱量を有する可燃ガス及び未燃チャーを安定して得ることができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガス化炉内の空気比をリアルタイムに知ることができ、ガス化炉内の温度を適正に制御することができる。
【0028】
また、ごみ質が変動しても目標とする値の可燃ガスおよび未燃チャーを得ることができるので、灰溶融炉内での高温燃焼が可能となり、システムの効率を向上させることができる。
【0029】
さらに、CO、CO2の濃度を検出し、その検出結果に基づいて空気比の制御を行う構成であるから、大掛かりな設備を設置する必要が無く、設備コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるごみガス化溶融処理システムの系統図である。
【図2】温度が700℃における発生ガスと空気比との関係を表した図である。
【図3】温度が600℃における発生ガスと空気比との関係を表した図である。
【図4】CO/CO2と空気比との関係を表した図である。
【図5】ごみ質の経時変化による正味の空気比、発生ガス組成、ガス化炉内温度の推算値を表した図である。
【図6】従来技術によるごみガス化溶融処理システムの系統図である。
【符号の説明】
1 給じん機
2 ガス化炉
3 灰溶融炉
4 バーナ
5 ボイラ
6 蒸気タービン
8 空気予熱器
12 バグフィルタ
21 CO・CO2センサ
23 演算機
24,28 コントローラ
26,30 弁
27 熱電対
29 助燃バーナ
A 空気
C 未燃チャー
G1 可燃ガス
G2 燃焼排ガス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a treatment system for treating combustible waste, and in particular, municipal waste is burned and melted at a high temperature to make it harmless, and the heat of combustion exhaust gas at that time is recovered and used for power generation and the like. The present invention relates to a waste gasification and melting treatment system that can be used.
[0002]
[Prior art]
In recent years, environmental problems have been highlighted, and a refuse gasification and melting treatment system has attracted attention as a new waste treatment technology that is an environmental conservation alternative to conventional incineration treatment. This treatment system combusts and gasifies garbage under a low temperature / low air ratio, introduces the generated high calorie combustible gas and unburned char into the ash melting furnace, and heats the ash at a high temperature of 1300 ° C. It burns and melts at slag. According to this treatment system, the volume of waste can be reduced, so that the life of the landfill can be extended, and since the combustion temperature in the ash melting furnace is high, dioxins can be completely decomposed, and further, combustion There is an advantage that heat can also be used for power generation.
[0003]
Here, the air ratio is a ratio of an air amount (theoretical air amount) necessary for completely burning garbage and an actually supplied air amount (supply air amount). Since the theoretical air amount is calculated from the amount of combustible matter in the garbage, there is a correlation between the combustible amount and the air ratio. That is, when the supply air amount is fixed, the air ratio changes when the amount of combustible matter in the garbage changes. If this air ratio is 1 or more, the waste is completely combusted. Conversely, if the air ratio is less than 1, the waste is incompletely combusted, and high-calorie combustible gases such as CO and CH 4 are generated. Further, when the air ratio is low, the amount of supplied air is small, so that the amount of exhaust gas can be greatly reduced, and the exhaust gas treatment device can be made compact.
[0004]
FIG. 6 is a system diagram of a conventional garbage gasification melting treatment system. Garbage in the dust feeder 1 is put into the gasification furnace 2 and burned in the gasification furnace 2 under a low air ratio to generate combustible gas G1 and unburned char C. The combustible gas G1 and the unburned char C are introduced into the ash melting furnace 3 and are combusted at a high temperature in the ash melting furnace 3 to generate molten slag and a high-temperature combustion exhaust gas G2. At this time, fuel is supplied to the burner 4, and the fuel also burns inside the ash melting furnace 3. The molten slag is discharged from the lower part of the ash melting furnace 3.
[0005]
The combustion exhaust gas G2 is introduced into the boiler 5 and heats the circulating water W. The heated circulating water W rotates the steam turbine 6, and the generator 7 is rotationally driven by the rotation. On the other hand, the combustion exhaust gas G <b> 2 that has heated the circulating water W in the boiler 5 is introduced into the air preheater 8, and heats the air A that is sent from the forced air blower 9. Further, the combustion exhaust gas G2 is discharged from the air preheater 8 and slaked lime (Ca (OH) 2 ) is blown from the slaked lime silo 10 by the pushing blower 11 and further introduced into the bag filter 12 to be desalted. Then, the combustion exhaust gas G2 that has been desalted and cleaned is sucked by the induction blower 13 and discharged outside the system through the chimney 14. Air A heated by the air preheater 8 is sent to the gasification furnace 2 and the burner 4.
[0006]
Fly ash containing slaked lime gradually accumulates on the surface of the bag filter 12, but as the amount increases, the filter 12 becomes clogged and the flue gas G2 becomes difficult to flow, so high-pressure air is bugged every few minutes. It is necessary to cause the solid particles (fly ash) adhering to the filter surface to flow away by flowing back into the filter 12. This operation is called backwashing. Thus, the solid particles (fly ash) removed from the bag filter 12 are stably rendered harmless.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the temperature inside the gasifier and the air ratio change, the properties of the generated combustible gas and unburned char change, and it becomes difficult to perform high-temperature combustion in the subsequent ash melting furnace. Therefore, in the waste gasification and melting treatment system, maintaining the target temperature and air ratio in the gasification furnace is very important in supplying high-calorie combustible gas and unburned char to the subsequent ash melting furnace. It is. However, the above-described conventional technology has the following problems.
[0008]
Unlike municipal fuel and waste, such as coal and oil, the properties of municipal waste and waste always change. For example, if there is a large amount of high molecular weight compounds such as vinyl, the amount of combustibles in the garbage will increase, and if there is a large amount of garbage, the amount of combustibles in the garbage will decrease and the amount of moisture will increase. . When the supply air amount is constant, if the property of the dust changes, the theoretical air amount changes, so the air ratio in the gasifier changes. In order to maintain the target air ratio, the amount of supplied air must be changed. In this way, the air ratio must be controlled according to the nature of the waste, but it is difficult to always know the nature of the waste carried into the waste combustion facility, and the real-time air ratio in the gasifier is known. Since there is no means, it is difficult to maintain the air ratio at the target value in the conventional refuse gasification and melting treatment system.
[0009]
Furthermore, since the air ratio is determined by the amount of combustible matter regardless of the amount of water and the amount of ash in the waste, the gasifier temperature changes when the amount of water in the waste changes even if the air ratio is kept constant. For example, when raw garbage contains a large amount of moisture, the furnace temperature decreases due to heat absorption due to the heat of vaporization of water in the gasification furnace, even if the air ratio is maintained at a target value. In such a case, it is necessary to raise the temperature in the furnace by performing auxiliary combustion. However, in the conventional waste gasification and melting treatment system, the real-time air ratio in the gasification furnace cannot be known as described above. It was difficult to properly control the furnace temperature.
[0010]
An object of the present invention is to provide a refuse gasification melting treatment system capable of knowing a real-time air ratio in a gasification furnace and thereby appropriately controlling the air ratio and the temperature in the gasification furnace. That is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a gasification furnace for combusting combustible materials under a low air ratio to generate combustible gases and combustible solids, and combusting the combustible gases and combustible solids at a high temperature. An ash melting furnace that melts the combustible solids and discharges it as slag, in a waste gasification and melting treatment system, from the temperature in the gasification furnace and the composition of the combustible gas, Control means for controlling the amount of air supplied to the gasification furnace based on the estimation result is provided.
[0012]
The control means measures the CO concentration and CO 2 concentration in the combustible gas at a certain temperature in the gasification furnace to obtain the ratio CO / CO 2 of the two concentrations, and estimates the air ratio from the result.
[0013]
The control means detects the temperature inside the gasification furnace, the surface of the fluidized bed, and the inside of the fluidized bed, and when the detected temperature is lower than a predetermined temperature, the temperature in the gasification furnace is increased. It has a function to make it. Specifically, the control means performs auxiliary combustion to increase the temperature in the gasification furnace.
[0014]
In the gasifier, when garbage is burned under conditions of a low air ratio, CO and CO 2 are generated. The concentration of CO and CO 2 when the temperature in the gasifier was 700 ° C. and the air ratio was 0.2, 0.4, and 0.6 was obtained by experiments. The result is shown in FIG. Similarly, the CO and CO 2 concentrations were determined by experiments when the temperature in the gasifier was 600 ° C. and the air ratio was 0.2, 0.4, and 0.6. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 2 and FIG. 3, the concentration of the produced CO and CO 2 is different if the temperature in the gasification furnace is different. Further, as the air ratio increases, the CO concentration decreases, and conversely, the CO 2 concentration increases, and the CO and CO 2 concentrations are affected by the air ratio. This is because CO and CO 2 are generated by the combination of carbon in the combustible carbon and oxygen in the air, so if the air ratio, that is, the amount of air increases, more carbon binds to oxygen. is there.
[0015]
However, if the waste quality changes, the concentration of CO and CO 2 also changes (for example, if the moisture content of the waste increases, the amount of gas generated increases due to the addition of water vapor and the concentration of CO and CO 2 in the generated gas decreases. Therefore, the measured values of the CO and CO 2 concentrations are not a guideline for knowing the actual air ratio in the gasifier.
[0016]
FIG. 4 shows the relationship between the air ratio and CO / CO 2 for each gasification temperature based on the data in FIGS. 2 and 3. Here, CO / CO 2 is the ratio of the CO concentration to the CO 2 concentration. As can be seen from FIG. 4, the value of CO / CO 2 increases as the gasification temperature increases and decreases as the air ratio increases. That is, the proportion of CO and CO 2 produced from the carbon contained in the combustible matter in the garbage is almost determined by the gasification temperature and the air ratio, and even if the amount of ash and moisture in the garbage changes, CO / CO 2 does not change. As a result, since the value of CO / CO 2 with respect to the air ratio is known in advance, the concentration of CO and CO 2 produced when gasifying the waste is measured to obtain CO / CO 2, thereby obtaining the gas The actual air ratio in the furnace can be estimated. Utilizing this, the amount of air supplied to the gasifier is changed so that the CO / CO 2 of the generated gas becomes a predetermined value, and the target air ratio is maintained in response to the change in the waste quality. Can do. In FIG. 4, S <b> 1 is a region where tar is generated, and S <b> 2 is a region where the furnace temperature cannot be maintained only by the amount of heat generated by the dust.
[0017]
In addition to the target air ratio, it is necessary to maintain the gasification furnace temperature at the target value for the gasification of garbage. FIG. 5 shows the experimental results, the conversion of carbon in the garbage into CO, CO 2 , CH 4 and the residue, and the hydrogen in the garbage into H 2 , CH 4, H 2 O and the residue. Results of trial calculation of gas composition, net air ratio and gasification furnace temperature when the waste weight is 100kg, the amount of air is constant 67kg, and the waste quality is gasified over time based on the conversion rate data It is. When the waste quality is 50% combustible and the water content is changed from 10% → 20% → 40%, the CO concentration and CO 2 concentration decrease, but CO / CO 2 is constant at 1.6. The air ratio at this time is 0.2, but the gasifier temperature cannot be maintained at 700 ° C. due to the heat of vaporization of moisture. That is, as shown in FIG. 5, the gasifier temperature changes due to a change in moisture in the waste even if the air ratio is constant. For this reason, it is necessary to measure the temperature in the gasifier and to support combustion in order to maintain the target temperature (shaded area in the figure).
[0018]
In this way, by maintaining the air ratio and temperature at constant target values, it is possible to stably obtain combustible gas and unburned char having desired properties. And if those combustible gas and unburned char are supplied to an ash melting furnace, unburned char can act as a solid fuel and can maintain the inside of an ash melting furnace in a high temperature state.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is described in the same location as a prior art, and the detailed description is abbreviate | omitted.
[0020]
FIG. 1 is a system diagram of a refuse gasification melting treatment system according to the present invention. As shown in FIG. 1, a CO / CO 2 sensor 21 is provided in a pipe 20 for introducing the combustible gas G 1 and the unburned char C generated in the gasification furnace 2 into the ash melting furnace 3. It is possible to measure the concentration of CO and CO 2 in the combustible gas G1 flowing through the gas. A calculator 23 is connected to the CO / CO 2 sensor 21, and a controller 24 is connected to the calculator 23. Furthermore, a valve 26 is provided in the pipe 25 for supplying the air A heated by the air preheater 8 into the fluidized bed in the gasification furnace 2, and the opening degree of the valve 26 is controlled by the controller 24. .
[0021]
Further, the gasification furnace 2 is provided with three thermocouples 27 for detecting the temperature of the empty column part, the fluidized bed surface part, and the fluidized bed, and each thermocouple 27 is connected to the controller 28. An auxiliary combustion burner 29 is attached to the upper portion of the gasification furnace 2, and fuel is supplied to the auxiliary combustion burner 29. A valve 30 is provided in the piping for supplying fuel to the auxiliary burner 29, and the opening degree of the valve 30 is controlled by the controller 27. In FIG. 1, reference numeral 1 </ b> A denotes a screw feeder installed at the lower part of the dust feeder 1, and 2 </ b> A denotes a garbage inlet formed in the gasification furnace 2.
[0022]
In the waste gasification and melting treatment system having the above-described configuration, the waste introduced into the gasification furnace 2 from the waste introduction port 2A is heated at a low air ratio and a low temperature. The amount of air supplied through the pipe 25 is controlled so as to maintain an air ratio with respect to the theoretical air amount obtained in advance from a general waste composition. The charged waste is gasified in the gasification furnace 2 to generate combustible gas G1 and unburned char C. Here, first, a small amount of the combustible gas G1 is extracted, and a certain standard of air ratio is always set depending on whether or not to burn.
[0023]
Although the combustible gas G1 and unburned char C is sent to the ash melting furnace 3 through a pipe 20, then the measured CO in the combustible gas G1, the concentration of CO 2 in the CO · CO 2 sensor 21. The measured concentration data of CO and CO 2 is sent to the calculator 23, and the calculator 23 estimates the air ratio in the gasifier 2 based on these concentration data. For example, when gasifying garbage at 700 ° C. and an air ratio of 0.2, if the CO 2 concentration is 8 vol% and the CO concentration is 6 vol%, CO / CO 2 is 0.75. From FIG. 4, it can be seen that gasification is performed in the state where the air ratio is 0.4 with respect to the present garbage. Therefore, it can be readily understood that the amount of air supplied to the gasification furnace 2 may be halved.
[0024]
Thus, when CO / CO 2 is different from the target value in the air ratio, the controller 24 changes the opening degree of the valve 26 and adjusts the amount of air supplied to the gasification furnace 2 to adjust the inside of the gasification furnace 2. Control air ratio instantly. In the above case, the controller 24 reduces the opening of the valve 26 to halve the amount of air A supplied into the gasifier 2 so that the air ratio in the gasifier 2 becomes 0.2. adjust.
[0025]
Next, the temperature in the gasification furnace 2 is measured. The temperature in the gasification furnace 2 is measured by the thermocouple 27 at the measurement positions at several locations in the empty column part, the fluidized bed surface part, and the fluidized bed. When the temperature inside the gasification furnace 2 is measured by the thermocouple 27 and the measurement result is lower than the target temperature, the controller 28 opens the valve 30 to supply the fuel to the auxiliary burner 29, and the auxiliary combustion burner 29 supplies the gasification furnace. The empty tower in 2 is heated so as to maintain the target gasification temperature. Instead of heating with the auxiliary burner 29, the air A supplied to the fluidized bed may be heated.
[0026]
According to the present embodiment, since the air ratio in the gasification furnace 2 can be known in real time based on the concentrations of CO and CO 2 in the combustible gas, the temperature in the gasification furnace 2 can be easily and quickly determined. It is possible to control and measure the temperature inside the gasification furnace 2, and if the temperature inside the gasification furnace 2 is lower than the target temperature, by performing auxiliary combustion, even if the waste quality changes, the target heat generation The amount of combustible gas and unburned char can be stably obtained.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the air ratio in the gasification furnace can be known in real time, and the temperature in the gasification furnace can be appropriately controlled.
[0028]
In addition, even if the waste quality varies, the target value of combustible gas and unburned char can be obtained, so that high-temperature combustion in the ash melting furnace is possible, and the efficiency of the system can be improved.
[0029]
Moreover, CO, and detecting the concentration of CO 2, because it is configured for controlling the air ratio based on the detection result, it is not necessary to install a large-scale equipment, it is possible to reduce the equipment cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a refuse gasification melting treatment system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a generated gas and an air ratio at a temperature of 700 ° C.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a generated gas and an air ratio at a temperature of 600 ° C.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between CO / CO 2 and the air ratio.
FIG. 5 is a diagram showing estimated values of the net air ratio, generated gas composition, and gasifier temperature due to changes in waste quality over time.
FIG. 6 is a system diagram of a waste gasification and melting treatment system according to the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dust feeder 2 Gasifier 3 Ash melting furnace 4 Burner 5 Boiler 6 Steam turbine 8 Air preheater 12 Bag filter 21 CO / CO 2 sensor 23 Calculator 24, 28 Controller 26, 30 Valve 27 Thermocouple 29 Auxiliary burner A Air C Unburnt char G1 Combustible gas G2 Combustion exhaust gas

Claims (4)

可燃物を低空気比の下で燃焼して可燃ガスと可燃固形物とを生成するガス化炉と、前記可燃ガスと可燃固形物を高温燃焼させることにより、前記可燃固形物を溶融させてスラグとして排出する灰溶融炉と、を備えたごみガス化溶融処理システムにおいて、
前記ガス化炉内の温度および前記可燃ガスの組成からガス化炉内の空気比を推算し、その推算結果に基づいて、前記ガス化炉内に供給する空気量を制御する制御手段を設けたことを特徴とするごみガス化溶融処理システム。
A gasification furnace for combusting combustible materials under a low air ratio to generate combustible gas and combustible solids, and combusting the combustible solids by melting the combustible gas and combustible solids at a high temperature to slag An ash melting furnace that discharges as a waste gasification melting treatment system,
Control means for estimating the air ratio in the gasification furnace from the temperature in the gasification furnace and the composition of the combustible gas and controlling the amount of air supplied into the gasification furnace based on the estimation result is provided. Waste gasification and melting treatment system characterized by that.
請求項1に記載のごみガス化溶融処理システムにおいて、
前記制御手段は、前記ガス化炉内のある温度における前記可燃ガス中のCO濃度およびCO2濃度を測定して前記両濃度の比CO/CO2を求め、その結果から空気比を推算することを特徴とするごみガス化溶融処理システム。
In the refuse gasification melting treatment system according to claim 1,
The control means measures the CO concentration and CO 2 concentration in the combustible gas at a certain temperature in the gasification furnace to obtain the ratio CO / CO 2 of the two concentrations, and estimates the air ratio from the result. Garbage gasification melting treatment system characterized by.
請求項1に記載のごみガス化溶融処理システムにおいて、
前記制御手段は、前記ガス化炉内の空塔部、流動床表面部および流動床内部の温度を検出し、その検出温度が所定の温度より低いときは、前記ガス化炉内の温度を上昇させる機能を有することを特徴とするごみガス化溶融処理システム。
In the refuse gasification melting treatment system according to claim 1,
The control means detects the temperature inside the gasification furnace, the surface of the fluidized bed, and the inside of the fluidized bed, and when the detected temperature is lower than a predetermined temperature, the temperature in the gasification furnace is increased. Waste gasification and melting treatment system characterized by having a function of causing
請求項3に記載のごみガス化溶融処理システムにおいて、
前記制御手段は、助燃を行ってガス化炉内の温度を上昇させることを特徴とするごみガス化溶融処理システム。
In the refuse gasification melting processing system according to claim 3,
The said control means performs auxiliary combustion, and raises the temperature in a gasification furnace, The refuse gasification melting processing system characterized by the above-mentioned.
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