JP2010511852A - バッチ式廃棄物ガス化工程 - Google Patents
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Abstract
【課題】
【解決手段】廃棄物材料を焼却させるため、燃焼チャンバに配管を介して接続される一以上のガス化チャンバの構成のシステム及び方法が提供される。廃棄物は、ガス化チャンバに投入され、そこで点火され、ガス化チャンバにおいてサブストイキオメトリ燃焼により生成されたガスが、第2のチャンバにおいて非常な高温で完全に燃焼される。焼却させるまでの時間は短縮され、本発明のシステムにおけるさまざまな空気及びガスの流れの要因によって制御される。
【選択図】図1
Description
本発明のシステムのための投入の方法は、システムの最大容積や第1のチャンバの寸法による。投入するシステムは、前端部ローダー又は伸縮自在の処理部(ハンドラー)、人力による投入又はコンベヤによる投入から選択できる。廃棄物を投入した後は、第1のチャンバは閉じられ、固く封じられる。
ガス化チャンバにおける工程は、制御コンピュータによって予め定められたモードに沿って制御される。ガス化チャンバの下方及び上方の両方の空気入口の空気流とバーナーは、所与の時間に工程が属しているモードによって異なる方法で制御される。低い方の空気入口は、PID(比例し、積分及び微分の)制御によって制御され、操作のそれぞれのモードに対して異なる制御弁を有する。工程は、点火モードと、ガス化モード、余剰空気モード、冷却モード、オフモードに分かれる。
点火モードの間、バーナーは、開始するためには低い温度の設定点、停止するためには高い温度の設定点にしたがって操作される。
上方の空気入口は、このモードの間は使用されない。
下方の空気源の制御のため、第2の燃焼空気源の体積流量の目標値が設定される。下方の空気源の体積流量は、変更可能であり、第2の燃焼空気源の体積流量の表示にしたがって制御される。第2の燃焼体積流量が目標値より下回っている場合、下方の体積流量は、ガス化率と、したがって第2の空気の体積流量とを上げるために増加する。逆もまた同様である。
点火モードの間、下方の空気の体積流量に関して、設定可能な最大流量が機能する。
点火モードは、点火の開始からカウントして設定可能な長さの期間機能する。この期間が経過すると、チャンバはガス化モードに入る。
ガス化モードの間、バーナーは開始するためには低い温度の設定点、停止するためには高い温度の設定点にしたがって操作される。
上方の空気入口は、このモードの間は使用されない。
下方の空気源の制御のため、第2燃焼空気源の体積流量の目標値が設定される。下方の空気源の体積流量は、変更可能であり、第2の燃焼空気源の体積流量の表示にしたがって制御される。第2の燃焼体積流量が目標値より下回っている場合、下方の体積流量は、ガス化率と、したがって第2の体積流量とを上げるために増加する。逆もまた同様である。
ガス化チャンバから排出されるガスが、設定可能な温度に達したとき、チャンバは次のモードに入る。
余剰空気モードの間、バーナーは操作されない。
このモードの間、下方空気の体積流量は、ガス化チャンバからのガスの出口の温度にしたがって制御される。出口の温度の目標値は設定可能である。排出されるガスの温度が目標値を超えるときは、下方の空気の体積流量は減少する。逆もまた同様である。
上方の空気の体積の割合は、下方の空気流の割合と直接的に依存して、逆の関係になるよう制御される。言い換えれば、下方の空気流の割合が最大のときに、上方の空気流の割合は最小であり、その逆もまた同様である。最大及び最小の空気流(ファンのスピード)は、下方の空気及び上方の空気の両方ともに対して設定可能である。最小と最大の間の範囲は、制御システムの中で決定され、下方の空気が最大の目標値のときに、上方の空気が最小の目標値に戻り、したがって下方の空気が最小と最大の設定の間にあるときに、上方の空気は、上方の空気の設定の最小と最大の間の流速に戻す。例示として、下方空気ファンの最小の速度は、最小速度が20Hz、最大速度が60Hzに設定されてよく、同時に上方空気ファンは、最小速度が0Hzで、最大が60Hzに設定されてよい。ガス化チャンバからのガスの温度を低下させるために、下方の空気を最小(20Hz)で運転を制御するときは、上方空気ファンは60Hz(最大)で運転される。同じ最小/最大の設定を用いるにあたり、下方の空気流.が、ガス化チャンバからのガスの流れの温度を、最小と最大の値の間の設定値すなわち40Hzで運転することにより維持される場合、制御システムは、上方空気ファンの設定を最小と最大の間の値すなわち30Hzの値に戻す。
ガス化チャンバから排出されるガスが、チャンバの設定可能な温度に達したときに、チャンバは次のモードに入る。
冷却モードの間、バーナーは操作されない。
このモードの間、下方の空気の体積流量は、固定された設定値で制御される。
このモードの間、上方の空気の体積流量は、固定された設定値で制御される。
ガス化チャンバから排出されるガスが設定可能な設定点に達すると、チャンバは次のモードに入る。
このモードの間、第1のチャンバのすべての空気の源及びバーナーは、停止される。
ガス化チャンバがオフモード以外の他のモードにあるときは、投入及び廃棄用の扉は連結されて閉じられる。
下方の空気源の体積流量は、点火及びガス化モードの間、制御コンピュータにより変更される。これは、第2の燃焼チャンバからの体積流量にしたがってなされる。すなわち、高温ガスの体積流量の目標値は、下方の空気源の制御のための制御信号として用いられる。第2の燃焼チャンバからの体積流量が目標値より下に減少した際、ガス化チャンバの下方の空気源の体積流量は上昇する。逆もまた同様である。
本発明の実施形態においては、高温ガスの流れは、エネルギーの生成に用いられる。ガス化率は、上述した方法により制御され、第2の燃焼チャンバからの高温ガスの流れは、非常に均一に制御される。高温ガスの規則正しい流速により、タービンのための蒸気の生成や他の用途などのために、より規則正しいエネルギーの回収が可能となる。
単一のチャンバの操作は、同じ第2の燃焼チャンバに接続され得る他の第1のチャンバとは独立した一つの第1のチャンバの操作である。ガス化チャンバは、上記の記述に沿って操作される。
二つのチャンバの操作方法は、両方のチャンバの工程を同時に完成することを目的として、二つのガス化チャンバを同時に操作することである。この種の操作の間、チャンバからガス化率を低減させるように制御部が要求した場合には、高温の排出ガス温度を有する一つのチャンバにおける下方の空気流は、下方の体積流量を減少させるという点以外は、チャンバは、上記の記述に沿って操作される。制御部が、ガス化率を上昇させるように要求したときに、低温の排出ガス温度を有するチャンバの下方の空気流のガス化率は、上昇する。
複数のチャンバの操作は、すべてが同じ目標値で操作される複数のガス化チャンバの操作のためのものである。制御部がガス化率を低減するように要求した場合、下方の空気の体積流量は、点火又はガス化モードのいずれにあっても、すべての第1のチャンバで低減される。逆もまた同様である。
連続チャンバ操作は、例えば廃棄物のプラントの連続的な操作の操作期間にわたって、できるだけ規則正しく維持できるように、一つのガス化チャンバを操作したらまた次のガス化チャンバを操作するものである。この操作方法により、一つ前のガス化チャンバが余剰空気モードに入ったときに、次のガス化チャンバは点火モードに入る。バーナーとファンは、それぞれのチャンバが属しているモードにしたがって、それぞれのチャンバごとに独立して制御される。
ガス化チャンバのいずれにおいても、点火を開始させるためには第2の燃焼チャンバは最小限の操作温度850℃(非ハロゲン廃棄物の場合。あるいはハロゲン廃棄物の場合は1100℃)まで上げられなくてはならない。システムが冷たい状態から開始したと仮定すると、第2の燃焼チャンバは、第1のガス化チャンバが(廃棄物を)投入されている間、予熱される。
Claims (18)
- 第1のチャンバにおける焼却工程であって、廃棄物は、前記第1のチャンバの底部入口からの空気流及び前記廃棄物を通った空気流の第1の流れを供給されることにより焼却され、前記第1のチャンバの上部入口から空気流の第2の流れが供給される焼却工程と、
第2のチャンバにおける燃焼工程であって、前記第1のチャンバからのガスは、高温に曝され、空気流が第2のチャンバに提供される燃焼工程と、を有し、
前記第2のチャンバにおける前記燃焼工程は、所定の時間にわたって実行される廃棄物の熱酸化工程。 - 前記第1のチャンバの前記チャンバの前記上部及び前記底部からの空気流は、個別に制御される請求項1に記載の工程。
- 前記第1のチャンバから前記第2のチャンバへ流れるガスの体積により、前記第2のチャンバへの空気流は調節される請求項1又は2に記載の工程。
- 前記第1のチャンバの前記上部入口からと、前記底部入口からと、の空気流の割合は、前記チャンバ内の温度が低下した場合、前記底部入口からの空気流が増加し、前記上部入口からの空気流が減少するように修正される請求項3に記載の工程。
- 前記第1のチャンバの前記上部入口からと、前記底部入口からと、の空気流の割合は、正比例する請求項3に記載の工程。
- 前記第2のチャンバから排出されるガス及び/又は空気の流れは、前記第2のチャンバへの余剰の空気流の量を決定する請求項1から5のいずれか1項に記載の工程。
- 前記第2のチャンバから排出されるガス及び/又は空気の流れは、前記第1のチャンバにおける前記底部入口からの空気流の速度を決定する請求項1から6のいずれか1項に記載の工程。
- 第1のチャンバにおいて該第1のチャンバの底部からの空気流及び前記廃棄物を通った空気流の第1の流れを供給することにより廃棄物を焼却し、前記第1のチャンバの上部から空気流の第2の流れが供給されるステップと、
前記第1のチャンバからのガスを第2のチャンバにおいて高温に曝し、前記第2のチャンバに追加的な空気流が供給されるステップと、を含み、
前記第2のチャンバにおける燃焼ステップは、所定の期間実行される廃棄物の熱酸化方法。 - 前記第1のチャンバの前記チャンバの前記上部及び前記底部からの空気流は、独立して制御される請求項8に記載の方法。
- 前記第1のチャンバから前記第2のチャンバへ流入するガスの体積により、前記第2のチャンバへの空気流は調節される請求項8または9に記載の方法。
- 前記第1のチャンバの上部入口からと、底部入口からと、の空気流の割合は、前記チャンバ内の温度が低下した場合、前記底部入口からの空気流が増加し、前記上部入口からの空気流が減少するように修正される請求項10に記載の方法。
- 前記第1のチャンバの前記上部入口からと、前記底部入口からと、の空気流の割合は、正比例する請求項10に記載の方法。
- 前記第2のチャンバから排出されるガス及び/又は空気の流れは、前記第2のチャンバへの余剰の空気流の量を決定する請求項8から12のいずれか1項に記載の工程。
- 前記第2のチャンバから排出されるガス及び/又は空気の流れは、前記第1のチャンバにおける前記底部入口からの空気流の速度を決定する請求項8から13のいずれか1項に記載の工程。
- 廃棄物を焼却する第1のチャンバであって、
該第1のチャンバの底部における第1空気入口と、
前記第1のチャンバの上部における第2空気入口と、
前記第1のチャンバの前記上部及び前記底部の空気入口へ空気を移動させる一以上の手段と、
前記第1のチャンバの温度を監視する温度計と、
一以上のバーナーと、を有する第1のチャンバと、
前記第1のチャンバからのガスの燃焼のための第2のチャンバであって、
前記第1のチャンバからのガスのためのガス入口と、
第2の空気入口と、
第2のバーナーと、
前記ガスの燃焼からのガスを排出する出口と、を有する第2のチャンバと、
前記第1及び前記第2のチャンバを接続する管であって、
前記第1及び前記第2のチャンバの間のガスの流れを制御する弁を含む管と、
工業用コンピュータと、を備え、
前記工業用コンピュータは、前記第1及び前記第2のチャンバへ移動する空気の流れを、前記第2のチャンバにおける前記燃焼ステップの期間とともに制御する廃棄物の熱酸化装置。 - 前記第1のチャンバは、ガス化チャンバであり、前記第2のチャンバは、燃焼チャンバである請求項15に記載の装置。
- 2つ以上のガス化チャンバは、前記燃焼チャンバに管を介して接続されている請求項15又は16に記載の装置。
- 前記燃焼チャンバには、熱交換器が接続されている請求項15から17のいずれか1項に記載の装置。
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