JP3845285B2 - 廃棄物の燃焼方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、廃棄物が先ず乾燥されかつ点火され、その上主燃焼過程が実施されかつその後に落下するスラグが搬出されるようになる、火格子上で廃棄物を燃焼する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長年燃料塵芥若しくは廃棄物の組成は、合成樹脂について得られるような容易に揮発する成分が増加するように変えられた。これと平行して直接火格子上の燃焼のための炭素が減少した。この開発の結果として、火格子上の燃料床及びスラグ床の温度は同様に低下した。
【０００３】
両現象は非常に良好なスラグ燃焼品質を達成することを困難にする。
【０００４】
火格子上の加熱の際の特定の措置によって、既に火格子上の層温度を再び高めることが研究される。この最も重要な措置は、火格子上の一次燃焼の際の、例えば単位時間当たりの格子ストローク数の増大による火格子上の燃料床の反転の強化及び一次空気温度の上昇における空気過剰の抑制に見られる。しかし一次空気過剰の抑制には狭い限界がある、そのわけは局部的にもはや充分ではない空気供給が不燃固体の割合を増大させるからである。単位時間当たりの格子ストローク数の増大は、火格子上の材料流の搬送速度が特に著しくは高められない場合には、逆スラスト格子によってのみ可能であり、かつ燃焼の排気ガスに伴う塵埃量の不所望の増大に繋がる。一次空気温度の上昇は、特別に高い熱量を有する燃料砕片が火格子上に供給される場合に、結果的に常に部分的に制御されない燃焼を伴う不所望の強烈な点火反応に繋がる。従って改善されたスラグ品質を得るために従来使用された措置は、部分的な成功にしか繋がらない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、落下するスラグの品質が前述の欠点を伴うことなしにその再利用又はその沈着性に関して改善されるように、火格子上の燃焼過程が調整可能であるための方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、冒頭に説明した形式の方法から出発して、既に形成されたスラグ部分と並んで尚燃焼可能なスラグ部分が存在する主燃焼過程の終端で燃焼速度若しくは燃焼強度が選択可能で前後に連続する時間内において減速されかつこれらの間に位置する時間内で増大される。
【０００７】
燃焼過程の経過において、燃焼床はある状態において主燃焼過程の終わりに達し、この状態において燃料床の燃焼は終了し、かつ形成されるスラグの冷却が開始される。この移行は流動的に行われかつ燃料品質に依存して火格子上の位置を度々変える。この領域には尚燃焼されるべき廃棄物及び既に冷却されたスラグを備えた領域が互いに島状に存在する。そこでは火格子の面はもはや均一には尚燃焼する燃料で覆われないので、燃焼温度は低下しかつそこで落下するスラグはもはや最良可能な品質を達成することができない。
【０００８】
本発明による措置によって、即ち、主燃焼過程のこの進歩した状態における燃焼速度若しくは燃焼強度の一時的な減少によって、燃料中にある炭素はそこで緩やかに燃焼しかつそれによってこの時間中スラグ形成への移行領域において燃焼速度の減速が生じない場合と同様に、多くの炭素が集まる。従って結果的に燃焼速度若しくは燃焼強度が再び高められる後続する時間の間、形成されるスラグが要求される品質を有する程度に燃焼温度を高めるために充分な炭素が存在する。この燃焼方法によって達成される燃焼床温度は、燃焼プロセスの均一な運転の際に火格子の移行領域における炭素供給不足の場合に達成することができる燃焼温度よりも高い。
【０００９】
本発明による方法によって、主燃焼過程の終端で燃焼温度ができる限り高く、できる限り安定でかつ主燃焼過程がその強度を軽減させる面に亘って均一に分配されることが達成される。このことは、良好なスラグ品質を達成するために努められねばならずかつ本発明による方法によって満足される本質的な前提である、そのわけは燃焼速度若しくは燃焼強度の繰り返される変更によって、燃焼速度若しくは燃焼強度の減少によりかつこの過程に続く温度上昇が、従来燃料の品質の変動のために燃焼床温度が所望のスラグ品質の形成には不充分であった領域における燃焼速度若しくは燃焼強度の上昇によって達成されるからである。それによってこの繰り返してその量的に高められる炭素の燃焼によってスラグ形成の領域の燃焼温度を高めかつ安定化させ並びに均等に分配するために、従来低く過ぎる燃焼床温度で行われた領域においた炭素の豊富な燃焼材料の繰り返される富化が行われる。
【００１０】
本発明による好適な措置は、主燃焼過程における終端での燃焼速度若しくは燃焼強度の減速及び加速は各時間内におけるスラグ品質にとって決定的な燃焼状態における一次空気の繰り返される変更によって行われることにある。
【００１１】
一次空気の変更は、標準値以下に一次空気量を低下させること及び続いて行われる標準値への一次空気量の増加によって行われる。燃焼速度の上昇のために一次空気量が好ましくは、標準値に再び高められるとしても、集められ、高められた炭素含有率のために、燃焼速度若しくは燃焼強度が高められる。その際標準値を越える一次空気量の増大は、大抵の場合には不必要である。特に好適な方法プロセスは、量的に低下した一次空気量を有する時間と、この火格子領域にとって標準的な一次空気量を有する時間とが選択可能な比率で常に互いに交換されることによって達成される。好ましくは、両時間は１対１の比率である。
【００１２】
主燃焼過程の終端における燃料床の意図された炭素富化は、燃焼速度若しくは燃焼強度の低下従って例えば一次空気量減少の他に、格子運動、したがって燃料追従送り及び燃料搬送速度にも依存する。したがって減少した燃焼強度若しくは減少した一次空気量を有する時間が格子二倍ストロークに対して選択可能な比率を有する場合には有利である。所望の炭素富化の影響のために、時間当たりの格子二倍ストロークの数が調整可能である場合も有利である。
【００１３】
実際に減少された燃焼強度若しくは低下した一次空気量の時間が３〜６分である場合には、有利であることが明白である。その際減少される一次空気量が５０〜７０％であることが合理的である。本発明の有利な他の構成は、主燃焼過程の終端における一次空気量の変更は全燃焼過程で見れば量的には変わらず、即ち、一次空気量は本発明による方法によって従来の標準運転に対して実質的に変わらないことにある。
【００１４】
スラグ品質の改善の意図される目的は、一次空気量が周囲空気温度に対して高められることによっても好適に影響される。好ましくは、一次空気温度は１１０°C 〜１８０°C の範囲に調整される。
【００１５】
燃焼速度若しくは燃焼強度の変更は、一次空気のO ₂ 含有率の変更によっても行われることができる。その際一次空気のO ₂ 含有率の変更が一次空気の均一な材料流れで行われることは有利である。
【００１６】
有利な方法で周囲空気のO ₂ 含有率に対するO ₂ 含有率の増大は、一次空気に対する純粋酸素の供給によって行われる。相応して周囲空気のO ₂ 含有率に対するO ₂ 含有率の低下は、一次空気に対する窒素の供給によって行われることができる。周囲空気のO ₂ に対するO ₂ 含有率の低下は一次空気に対する減少された排気の供給によっても行われることができる。
【００１７】
本発明を次に種々の図表に基づいて、これらの図表に属する試験結果と関連して、例として説明する。図１〜３には、本発明による焼却炉の各格子についての運転状況が記載されている。
【００１８】
【実施例】
図１〜３に相応して、運転は、交互に変わる一次空気を有するそれぞれの格子型式とは無関係の運転が行われる、即ち、脈動する一次空気が格子型Ａでは、５つの一次空気領域（「一次空気領域」とは、火格子の下の空間の一次空気が供給される区域をいう。以下同様）をもって、一次空気領域３の領域においてのみ、使用される。格子型Ｂでは、図２に相応して、３つの一次空気領域しか有しない１つの格子において、脈動する一次空気が一次空気領域２及び３で使用される。１つの路と５つの一次空気領域を有する格子では、脈動する一次空気が領域３及び４で使用される。図１から明らかなように、一次空気領域３も一次空気領域４も第１の２つの格子二倍ストロークの間標準値に相当する一次空気量が確保される。それに続いて行われる他の２つの格子二倍ストロークの間、即ち、第２格子二倍ストロークと第４格子二倍ストロークの間に、一次空気量が一次空気量の標準値に対して低下し、一方、一次空気領域４においては、同一の時間中に、即ち、第２格子二倍ストロークと第４格子二倍ストロークの間に、一次空気量が標準値に対して一次空気領域３における低下量と同程度増加する。図１に相応して、一次空気領域３から一次空気領域４への一次空気量のシフトが行われ、その結果 4つの個別の一次空気量の総計としては中立（不変）状態に保持される。第４の格子二倍ストロークと第６の格子二倍ストロークの間に、再び一次空気領域 3及び４が一次空気量の標準値を有し、一方、第６の格子二倍ストロークと図示しないマークを付されていない８つの格子二倍ストロークとの間において、一次空気領域３における一次空気量が所定の量だけ低下し、一方、一次空気領域４においては、一次空気量は、一次空気領域３における低下に相応してこれと等しい量だけ増加する。
【００１９】
３つの一次空気領域を有する一路格子を示す図２によれば、第１の２つの格子二倍ストロークの間、一次空気領域２も一次空気領域３も標準値の一次空気が供給される。第２と第４の格子二倍ストロークの間において一次空気領域２は、低下した一次空気量を有し、一方一次空気領域３は、一次空気領域２における低下量だけ相応して高められた一次空気割合を有する。一次空気量の総計は、一定に保持される。第４格子二倍ストロークと第６二重ストロークの間では、両一次空気領域が再び標準値の一次空気量を有し、一方第６格子二倍ストロークと図示しないマークを付されていない８つの格子二倍ストロークの間には、再び変更された一次空気量が使用され、即ち、一次空気領域２において一次空気は所定の量だけ低下し、一方一次空気領域３ではこれと等しい量だけ標準値を超える増加が行われる。
【００２０】
図３に相応して、５つの一次空気領域を有する３ー路格子では、一次空気シフト、即ち、一次空気領域における所定の量の増加及び同時に同一の量だけ図３に表す方法で、相応した他の一次空気量で行われる。第１路においては、一次空気領域３と４における第１の２つの格子二倍ストロークの間、標準量の一次空気が供給される。第２と第４の格子二倍ストロークの間に、一次空気領域４において、一次空気量は所定の量低下し、かつ同時に等しい量だけ、 即ち、第２格子二倍ストロークと第４格子二倍ストロークの間で一次空気量が標準値を超えて増加する。第４格子二倍ストロークと第６格子二倍ストロークの間において、両一次空気領域は再び標準値の一次空気量を有し、一方、一次空気領域３においてこれに続いて行われる２つの格子二倍ストロークでは、標準量に対する低下が行われ、 一方、一次空気領域４においては、一次空気領域３における低下に相応する量と同様な量だけ標準値に対する増加が行われ、その結果ここでも一次空気量の総計が一定に留まる。路１上において、第２格子二倍ストロークと第４格子二倍ストロークとの間と、第６格子二倍ストロークと第８格子二倍ストロークとの間の、一次空気量のシフトが、それぞれ一次空気領域３と一次空気領域４との間で行われる。ここでは、一次空気領域部分がシフトされ、その結果１つの一次空気領域における低下と、他の１つの一次空気領域における一次空気量標準値に対する増加が行われる。第２路上では、一次空気量のシフトは同様に、一次空気領域３と一次空気領域４との間で第１の路における場合と同様な方法で、行われる。第３路でも、第１の両路の場合と同様な方法で、シフトされる。図３から、２つの格子二倍ストロークが実施される時間の間、 一次空気量は一次空気領域３及び４と等しく、かつ標準値に相応し、一方、第２格子二倍ストロークと第４格子二倍ストロークの間において、前述の路の場合と同様に、 一次空気領域３における一次空気量は低下し、かつ一次空気領域４においては、一次空気量は標準値に対して同様な量だけ増加する。第４格子二倍ストロークと第６格子二倍ストロークとの間において、路３の一次空気領域３と一次空気領域４とは、再び標準値の一次空気量を保持し、一方一次空気領域３における続いて行われる格子二倍ストロークにおいては、一次空気量の低下が行われ、かつ一次空気領域４においては、一次空気量の増加が行われ、即ち、格子路１及び２と同様に行われる。
【００２１】
図１〜図３の図示内容から、脈動する一次空気量、 即ち、一次空気領域で減少される一次空気量割合は、他の一次空気領域では標準量に対して付加され、その結果個々の領域の間の増加若しくは減少は他の領域における減少若しくは増加として配分されることになる。
【００２２】
図１において、５つの一次空気領域を有する格子は唯一の路のみを有し、図２において、更に１つの路のみを有する格子は、３つの一次空気領域を有し、かつ図３では、格子は、３つの路とそれぞれ５つの一次空気領域を有する。
【００２３】
偶数の格子路数と５つの一次空気領域を有する格子では、２ー路火格子では、左側の一次空気と右側の一次空気の間で一次空気分配が行われる。４−路火格子では、路１と２の間では、各一次空気領域３の間の分配が、そして路３と４の間では、同様にそれぞれ一次空気領域３の間の分配が行われる。６−路火格子では、同様に各一次空気領域３の間の分配、 即ち、路１と路２との間及び路３と路４との間では、同様に各一次空気領域３の間の分配が行われる。６−路火格子では、同様に各一次空気領域３の間従ってローラテーブル１と２並びに路３と４との間及び路５と６との間で行われる。
【００２４】
３つの一次空気領域のみを備えた格子では、同一の路の一次空気領域２と一次空気領域３との間における分配が行われる。
【００２５】
このことは既に図１〜図３から明らかなように、脈動する一次空気のタイミングは、完全な格子二倍ストロークの経過に依存して設定される。
【００２６】
その際該当する一次空気領域の一次空気領域供給は、更に上記のように、プッシュプルで行われる。
【００２７】
図１〜３の記載からも偶数の格子路数を有する格子についての図示しない説明から、該当する一次空気領域の一次空気量供給がプッシュプルで行われることが明らかである。
【００２８】
脈動する一次空気の良好な機能のための本質的な前提は、同時に、しかしプッシュプルで制御される一次空気弁対がその目標値に同時に達することである。このことは、火格子Ａの領域３と４とが、又は火格子Ｂの領域２と３とが同時に作動しなければならない場合に、特に注意されるべきである。
【００２９】
全てに試験について、次のパラメータは一定に保持された。
熱効率 ９８．８±０．７％
廃棄物の熱量 ２３５０±６％kcal/kg
火格子の下の一次空気分布
【００３０】
次のパラメータは変更された：
一次空気温度（略１２５°C 及び１６０°C ）
O ₂ （湿り）目標値（６．４容積％及び７．０容積％）
【００３１】
脈動一次空気による運転中の観察：
・全部で５つの一次空気領域の中の３つの一次空気領域でスラグが局部的に暗赤色に灼熱し始めかつ中位の大きさまでの小さいスラグ塊が形成される。火格子はこれらのスラグ塊を良好に転動させた
・スラグ投出の際顆粒状のスラグが出て来、一方前もって脈動一次空気なしに処理されたスラグは土質状かつ微粒状であった。
・スラグ搬送はスラグは排出部に後配置された振動コンベヤ上で加速されかつ騒音を生じた。振動コンベヤは充分に洗浄された。前もって局部的に砂状ライニングが接着された。
【００３２】
使用される略称は次の通りである。
Ｏ２（湿り） 乾燥したガス混合物に関する酸素濃度
ＰＬ 一次空気
ＳＷ 目標値
ＴＯＣ 総有機炭素
ＤＯＣ 希釈有機炭素
ＤＨ 二倍ストローク
【００３３】
次の両試験列が本発明による方法におけるスラグ品質の改善を明らかにする。表I ．脈動一次空気による試験；
┌─────────────────────────────────┐
│O ₂ （湿り） PL−温度 灼熱損失 TOC DOC │
│容量％ °C 重量％ 重量％ ｇ／ｋｇ │
├─────────────────────────────────┤
│６．４ １６０ １．５４ ０．６２ ０．５７６ │
│６．４ １６０ １．８２ １．２７ ０．５９１ │
│６．４ １２９ １．８９ １．４０ ０．７８６ │
│７．０ １６０ １．４５ １．３１ ０．６４２ │
├─────────────────────────────────┤
│平均値 １．６８ １．１５ ０．６４９ │
└─────────────────────────────────┘
表II．脈動一次空気なしの試験；
┌─────────────────────────────────┐
│O ₂ （湿り） PL−温度 灼熱損失 TOC DOC │
│容量％ °C 重量％ 重量％ ｇ／ｋｇ │
├─────────────────────────────────┤
│６．４ １２１ ２．１９ ４．４９ １．０１１ │
│６．３ １６０ ２．０４ ３．４５ ０．７１１ │
│６．５ １６０ ２．３９ ２．３０ ０．７２６ │
│７．０ １６０ ２．２４ １．４９ １．４７９ │
├─────────────────────────────────┤
│平均値 ２．２２ ２．９３ ０．９８２ │
└─────────────────────────────────┘
【００３４】
脈動する一次空気の使用によって、平均値としてそれによって４つの試験で行われるスラグ品質の改善が達成された。
【００３５】
平均値灼熱損失は、２．２２重量％から１．６８重量％に低下し、それによって２４％だけの改善が行われた。
【００３６】
平均値ＴＯＣは、２．９３重量％から１．１５重量％に低下し、それによって６１％だけ改善が行われた。
【００３７】
平均のＤＯＣは９８２ｍｇ／ｋｇから６４９ｍｇ／ｋｇに低下し、それによって３４％だけ改善される。
【００３８】
試験では、脈動する一次空気の使用によって、 脈動する一次空気なしの試験に対するそれぞれ３つの試験についての１トンの廃棄物あたりのフライアッシュ量は平均値で、出発材料１０００ｋｇあたり平均７．５ｋｇ〜６．２ｋｇに廃棄物は減少し、それによって他略１１１７％の減少が得られる。
【００３９】
一次空気領域に対して、 時間の５０％の間の試験では、一次空気の標準の量が使用され、一方時間の残りの５０％の間の試験では３０〜５０％だけ減少された。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、格子Ａについて、５つの一次空気領域を有する１−路ー火格子のための多数の格子二倍ストロークの二次空気の依存性に関する図表である。
【図２】 図２は、格子Ｂについて、３つの一次空気領域を備えた 1−路ー火格子のための図１に相応する図表である。
【図３】 図３は、格子Ａについて、５つの一次空気領域を備えた 3−路ー火格子の図表である。

Claims (17)

1. 廃棄物が先ず乾燥されかつ点火され、その上主燃焼過程が実施されかつその後に落下するスラグが搬出されるようになる、火格子の下側から一次空気を供給して火格子上で廃棄物を燃焼させる方法において、
   尚燃焼可能な部分が既に形成されたスラグ部分の傍らにある主燃焼過程の終端で、燃焼速度若しくは燃焼強度は選択可能で前後に連続する時間内において減速されかつこれらの中間に位置する時間内において高められることを特徴とする前記方法。
2. 主燃焼過程の終端での燃焼速度若しくは燃焼強度の減速及び加速が、各時間におけるスラグ品質にとって決定的な燃焼状態における一次空気量の繰り返される変動によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 一次空気量の変動が、標準値の下での一次空気量の低下によって行われかつ続いて標準値への一次空気量の増大が行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 低下した一次空気量を有する時間と、この燃焼範囲にとって標準的な一次空気量を有する時間とが、互いに選択可能な比率で常に交換可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 両時間が１対１であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 減少した燃焼強度を有する時間若しくは低下した一次空気量を有する時間が、格子二倍ストロークの数に対して予め選択可能な比率を有することを特徴とする請求項１から５までのうちのいずれか１つに記載の方法。
7. 単位時間当たりの格子二倍ストロークの数が、調整可能であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 減少した燃焼強度若しくは低下した一次空気量を有する時間が、３〜６分であることを特徴とする請求項２から８までのうちのいずれか１つに記載の方法。
9. 減少された一次空気量が、一次空気量の標準値の５０〜７０％であることを特徴とする請求項２から８までのうちのいずれか１つに記載の方法。
10. 主燃焼過程の終端での一次空気量の変更が、全燃焼過程で見れば量的に変わらないことを特徴とする請求項２から９までのうちのいずれか１つに記載の方法。
11. 一次空気温度が、周囲空気に対して高められることを特徴とする請求項２から１０までのうちのいずれか１つに記載の方法。
12. 一次空気温度が、１１０°C 〜１８０°C の範囲で調整可能であることを特徴とする請求項２から１１までのうちのいずれか１つに記載の方法。
13. 燃焼速度若しくは燃焼強度が、一次空気のO₂含有率の変更によって行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 一次空気のO₂含有率の変更が、一次空気の一様な材料流で行われることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 周囲空気のO₂含有率に対するO₂含有率上昇が、一次空気に対する純粋酸素の供給によって行われることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 周囲空気のO₂含有率に対するO₂含有率低下が、一次空気に対する窒素の供給によって行われることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
17. 周囲空気のO₂含有率に対するO₂含有率低下が、一次空気に対する再循環された排気の供給によって行われることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。

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